樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)簡介

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)簡介一、概述智能建筑 (Inteiligent Buildings)是建筑技術(shù)與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是信息社會(huì)與經(jīng)濟(jì)國際化的需要。智能建筑主要有樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)( BAS)、通信自動(dòng)化系統(tǒng) (CAS) 和辦公自動(dòng)化系統(tǒng) (OAS) 三大系統(tǒng)組成。 本章主要是對樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng) ( BAS) 作有關(guān)的論述。智能建筑往往是從樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)開始。智能建筑內(nèi)部有大量的電氣設(shè)備，如：環(huán)境舒適所需要的空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備及繪排水系統(tǒng)的設(shè)備等，這些設(shè)備多而散： 多，即數(shù)量多被控制、監(jiān)視、測量的對象多， 多達(dá)上百到上萬點(diǎn)；散，即這些設(shè)備分散在各層和角落

2、。如果采用分散管理，就地控制，監(jiān)視和測量難以想象。為了合理利用設(shè)備，節(jié)省能源，節(jié)省人力，確保設(shè)備的安全運(yùn)行，自然地提出了如何加強(qiáng)設(shè)備的管理問題。在 90 年代的今天，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展。對大樓內(nèi)的各種設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視和測量不再是隨線式，而是采用掃描測量。系統(tǒng)控制的方式由過去的中央集中監(jiān)控， 轉(zhuǎn)而由高處理能力的現(xiàn)場控制器所取代的集 散型控制系統(tǒng)，中央機(jī)以提供報(bào)表和應(yīng)變處理為主，現(xiàn)場控制器以相關(guān)參數(shù)自動(dòng)控制相關(guān)設(shè)備，來達(dá)到控制目的。對建筑設(shè)備用計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)來代替操作人員，或作其補(bǔ)充措施，是一種自然發(fā)展。自動(dòng)控制技術(shù)經(jīng)過簡單的機(jī)械控制器控制、 常規(guī)儀表控制，進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段 計(jì)

3、算機(jī)控制。二、樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)成近年來國內(nèi)高層建筑不斷興建，它的特點(diǎn)是高度高、層數(shù)多、體量大。面積可達(dá)幾萬平方米到幾十萬平方米。這些建筑都是一個(gè)個(gè)龐然大物，高高的聳立在地面上，這是它的外觀，而隨之帶來的內(nèi)部的建筑設(shè)備也是大量的。為了提高設(shè)備利用率，合理地使用能源，加強(qiáng)對建筑設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視等，自然地就提出了樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)。樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)控制建筑物內(nèi)的機(jī)電設(shè)備。通過軟件，系統(tǒng)地管理相互關(guān)聯(lián)的設(shè)備，發(fā)揮設(shè)備整體的優(yōu)勢和潛力，提高設(shè)備利用率，優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和時(shí)間 ( 但并不影響設(shè)備的工效 ) ，從而可延長設(shè)備的服役壽命，降低能源消耗， 減低維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和工時(shí)數(shù)量。最終，

4、降低了設(shè)備的運(yùn)行成本。（1 ）管理的目的自動(dòng)控制、監(jiān)視、測量是建筑設(shè)備管理的三大要素，其目的是正確掌握建筑設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、事故狀態(tài)、能耗、負(fù)荷的變動(dòng)等。尤其在使用電子計(jì)算機(jī)之后既可大力節(jié)省人力，又可節(jié)省能源。一般認(rèn)為可節(jié)約能源25 。根據(jù)日本電氣學(xué)會(huì)技術(shù)報(bào)告說：使用電子計(jì)算機(jī)的管理系統(tǒng)的效果與不使用的效果相比，維修保養(yǎng)人員可減少約30 。這里講的節(jié)能是在必要能源的最高利用率上所采用的節(jié)能方法。此運(yùn)轉(zhuǎn)控制所采用的方法主要有：機(jī)械的有效運(yùn)轉(zhuǎn)；變更室內(nèi)溫濕度的條件；控制照度；把設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間控制在最小限度；減少室外空氣的取人量等。在一幢大樓內(nèi)電氣的消耗率占整個(gè)能源消耗的70 90 ，所以節(jié)能首先應(yīng)從電

5、氣方面著手，專心-專注-專業(yè)降低電能的消耗。（ 2 ） 管理對象建筑設(shè)備的管理對象主要是電氣設(shè)備；空調(diào)設(shè)備；衛(wèi)生設(shè)備。l) 電氣設(shè)備：管理電氣設(shè)備主要監(jiān)視機(jī)械的動(dòng)作狀態(tài)、測量點(diǎn)及保護(hù)裝置。管理的主要對象是對各配電系統(tǒng)的斷路器、變壓器、接觸器、保險(xiǎn)絲，電容器等的狀態(tài)監(jiān)視。測量主要是對電力系統(tǒng)的電流、電壓、有功功率、無功功率和功率因數(shù)的測量。2) 空調(diào)設(shè)備：管理空調(diào)設(shè)備要監(jiān)視冷凍機(jī)、空調(diào)器、水泵等的狀態(tài)；溫濕度的測量，以及對空調(diào)系統(tǒng)所需的冷熱源的溫度、流量的調(diào)節(jié)。3) 衛(wèi)生設(shè)備三、樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制功能大樓的建筑設(shè)備自動(dòng)控制是以空調(diào)控制為中心的?？照{(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制是屬于一般熱力學(xué)過程的自動(dòng)調(diào)

6、節(jié)。空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)有下列幾個(gè)好處：a) 對生產(chǎn)性建筑可以提高溫濕度的控制精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量；對居住和商業(yè)性建筑主要是提高人的舒適感。b) 可以根據(jù)被調(diào)量變動(dòng)的情況，給系統(tǒng)增減能量 ( 熱或冷 ) ，因此可以降低能耗，節(jié)省能源。c) 可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。I 空調(diào)機(jī)組的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)采用DDC控制，裝設(shè)在回風(fēng)管內(nèi)的溫度傳感器所檢測的溫度送往DDC控制器與設(shè)定點(diǎn)溫度相比較，用比例積分加微分控制，輸出相應(yīng)的電壓信號，控制裝在回水管上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作，使回風(fēng)溫度保持在所需要的范圍。裝設(shè)在送風(fēng)管內(nèi)的濕度傳感器所檢測的濕度送往 DDC 控制器與設(shè)定點(diǎn)濕度比較，用比例積分控制，輸出相應(yīng)的電壓信號，控制電

7、動(dòng)蒸汽閥的動(dòng)作，使送風(fēng)濕度保持在所需要的范圍。裝設(shè)在回風(fēng)管及新風(fēng)管的溫度及濕度傳感器所檢測的溫濕度送往 DDC 控制器進(jìn)行回風(fēng)及新風(fēng)焓值計(jì)算，按回風(fēng)及新風(fēng)焓值的比例，輸出相應(yīng)的電壓信號，控制回風(fēng)風(fēng)門及新風(fēng)風(fēng)門的比例開度，使系統(tǒng)節(jié)能。1) 系統(tǒng)中所有檢測數(shù)據(jù)，均可以在顯示屏上顯示出來，如：新風(fēng)、回風(fēng)、送風(fēng)之溫濕度過濾器淤塞報(bào)警風(fēng)機(jī)開停狀態(tài)2 ）通過DDC控制器內(nèi)預(yù)先編寫的邏輯程序，系統(tǒng)可執(zhí)行下列連鎖功能。 裝設(shè)在新風(fēng)入口處的風(fēng)門與風(fēng)機(jī)連鎖。當(dāng)風(fēng)機(jī)停止后，新風(fēng)風(fēng)門全關(guān)。 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與風(fēng)機(jī)啟動(dòng)連鎖。當(dāng)風(fēng)機(jī)停止后，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥亦同時(shí)關(guān)閉。風(fēng)機(jī)啟停狀態(tài)是用差壓開關(guān)檢測的。當(dāng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，風(fēng)機(jī)兩側(cè)的差壓超過其

8、設(shè)定值時(shí)， 差壓開關(guān)內(nèi)的常開觸點(diǎn)閉合，信號送往 DDC 控制器，系統(tǒng)的控制程序立即投入運(yùn)行。3) 通過手提檢測器可現(xiàn)場提取及修改 DDC 數(shù)字控制器內(nèi)的任何數(shù)據(jù)，如傳感器檢測范圍控制程序參數(shù)，包括輸入端到輸出端等。4) 通過 DDC 上串行接口與網(wǎng)絡(luò)控制器連接，成為中央監(jiān)控系統(tǒng)的最基本監(jiān)控單元。II 冷站控制由裝于冷凍機(jī)房內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)控制器及數(shù)字式控制器， DDC 分站按內(nèi)部預(yù)先編寫的軟件程序來控制冷水機(jī)組臺數(shù)的啟停及各設(shè)備的連鎖啟停。測量冷凍水供、回水溫度及回水流量，從而計(jì)算空調(diào)實(shí)際的冷負(fù)荷。根據(jù)實(shí)際的冷負(fù)荷來決定冷水機(jī)組開啟臺數(shù)，使達(dá)到最佳節(jié)能狀態(tài)。冷卻水溫度控制冷卻塔風(fēng)扇啟停。各設(shè)備的程序聯(lián)

9、動(dòng)開停：(a) 啟動(dòng)：冷卻塔風(fēng)機(jī) i 冷卻水泵、冷凍水泵、冷水機(jī)組。(b) 停止：冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵 ) 冷卻塔風(fēng)機(jī)。(c) 當(dāng)其中一臺冷凍水泵冷卻水泵出現(xiàn)故障時(shí)，備用水泵會(huì)自動(dòng)投人工作。測量冷凍水系統(tǒng)供回水總管的壓差控制其旁通閥的開度，使維持壓差。(1) 冷水機(jī)組控制由中央控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視供回水溫度。按程序啟停冷水機(jī)組。根據(jù)系統(tǒng)的供回水溫度通過就地控制器(DDC) 對溫度重新設(shè)定及負(fù)荷的限制等。(2) 冷卻塔風(fēng)機(jī)控制由中央控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視冷卻塔的出水溫度及控制水泵的啟停。(3) 冷卻水泵冷凍水泵的控制根據(jù)冷凍站的控制程序啟停水泵過載報(bào)警，對水流量的記錄。III 中央站監(jiān)控功能以 W

10、indowsNT 為操作平臺，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用軟件、集散控制系統(tǒng)、二級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，全中文化的圖形化操作界面監(jiān)視整系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，提供現(xiàn)場圖片、工藝流程圖（如空調(diào)控制系統(tǒng)圖） 、實(shí)時(shí)曲線圖、監(jiān)控點(diǎn)表、繪制平面布置圖，以形象直觀的動(dòng)態(tài)圖形方式顯示設(shè)備的運(yùn)行情況。 繪制平面圖或流程圖并嵌以動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)， 顯示圖中各監(jiān)控點(diǎn)狀態(tài)，提供修改參數(shù)或發(fā)出指令的操作指示。可提供多種途徑查看設(shè)備狀態(tài)，如通過平面圖或流程圖，通過下拉式菜單或功能鍵進(jìn)行常用功能操縱，以單擊鼠標(biāo)的方式可逐及細(xì)化地查看設(shè)備狀態(tài)及有關(guān)參數(shù)?？刂乒δ埽耗茉谥醒胝旧贤ㄟ^對圖形的操作即可對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)控制，如設(shè)備的 ON/OFF 控制；通過選擇操

11、作可進(jìn)行運(yùn)行方式的設(shè)定，如選擇現(xiàn)場手動(dòng)方式或自動(dòng)運(yùn)行方式；通過交換式菜單可方便地修改工藝參數(shù)。對系統(tǒng)的操作權(quán)限有嚴(yán)格的管理，以保障系統(tǒng)的操作安全。對操作人員以通行字的方式進(jìn)行身份的鑒別和管制。操作人員的根據(jù)不同的身份可分為從低到高 5 10 個(gè)安全管理級別。先進(jìn)的報(bào)警功能：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或現(xiàn)場的設(shè)備出現(xiàn)故障及監(jiān)控的參數(shù)越限時(shí)，均產(chǎn)生報(bào)警信號，報(bào)警信號始終出現(xiàn)在顯示屏最下端，為聲光報(bào)警，操作員必須進(jìn)行確認(rèn)報(bào)警信號才能解除，但所有報(bào)警多將記錄到報(bào)警匯總表中，供操作人員查看。報(bào)警共分4 個(gè)優(yōu)先級別。報(bào)警可設(shè)置實(shí)時(shí)報(bào)警打印，也可按時(shí)或隨時(shí)打印。綜合管理功能：對有研究與分析價(jià)值、應(yīng)長期進(jìn)行保存的數(shù)據(jù)，建

12、立歷史文件數(shù)據(jù)庫：采用流行的通用標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫軟件包和硬盤作為大容量存儲(chǔ)器建立數(shù)據(jù)庫， 并形成曲線圖等顯示或打印功能。提供匯總報(bào)告，作為系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、管理水平評估、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化及作為設(shè)備管理自動(dòng)化的依據(jù)，如能量使用匯總報(bào)告，記錄每天、每周、每月各種能量消耗及其積算值， 為節(jié)約使用能源提供依據(jù) ; 又如設(shè)備運(yùn)行運(yùn)行時(shí)間、 起停次數(shù)匯總報(bào)告 （區(qū)別各設(shè)備分別列出） ，為設(shè)備管理和維護(hù)提供依據(jù)?？商峁﹫D表式的時(shí)間程序計(jì)劃，可按日歷定計(jì)劃，制訂樓宇設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間表?？商峁┌葱瞧?、按區(qū)域及按月歷及節(jié)假日的計(jì)劃安排。四、樓宇自控系統(tǒng)常用設(shè)備（1 ）傳感器傳感器時(shí)自控系統(tǒng)中的首要設(shè)備，它直接與被

13、測對象發(fā)生聯(lián)系。它的作用使感受被測參數(shù)的變化， 并發(fā)出與之相適應(yīng)的信號。 在選擇傳感器時(shí)一般有三個(gè)要求： 高準(zhǔn)確性、高穩(wěn)定性、高靈敏度。1.溫度傳感器：樓宇工程中應(yīng)用的主要接觸式溫度傳感器，如熱電阻、熱電偶、PTC硅感應(yīng)器等， 由于測溫元件與被測介質(zhì)需要進(jìn)行充分的熱交換，測量常伴有時(shí)間上的滯后。如 Pt1000其在 0時(shí)電阻為1000 ，隨著溫度的升高電阻減小，靈敏度一般在34 /K ，響應(yīng)速度一般在1530秒。2. 壓力傳感器：常用的有電氣式壓力傳感器，將被測壓力的變化轉(zhuǎn)換為電阻、電感等各種電氣量的變化，從而實(shí)現(xiàn)壓力的間接測量。常用的有壓差開關(guān)、表壓傳感器、靜壓傳感器等。3. 流量傳感器：常

14、用的是電磁流量計(jì)，由法拉第電磁感應(yīng)定律知，在磁場中運(yùn)動(dòng)并切割磁力線的導(dǎo)體中會(huì)有感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生，此感應(yīng)電動(dòng)勢與流體的體積流量呈線性關(guān)系。4. 濕度傳感器：用于測量室內(nèi)空氣相對濕度。5. 液位傳感器：用于控制水箱、水池等的上限、下限液位。（2 ）執(zhí)行器在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，它接受控制器輸出的控制信號，并轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移，來改變調(diào)節(jié)閥的流通截面積，以控制流入或流出被控過程的物料或能量，從而實(shí)現(xiàn)過程參數(shù)的自動(dòng)控制。6. 風(fēng)閥執(zhí)行器：用于控制安裝于新風(fēng)、回風(fēng)口的風(fēng)閥，既可進(jìn)行開關(guān)控制，也可進(jìn)行開度控制。執(zhí)行器設(shè)有萬能夾具，可直接夾持在風(fēng)閥的驅(qū)動(dòng)軸上，設(shè)有手動(dòng)復(fù)位鈕，在故障時(shí)可手動(dòng)調(diào)節(jié)。根據(jù)風(fēng)管橫截面的

15、大小可選擇不同鈕矩的執(zhí)行器。7. 水管閥門執(zhí)行器：與閥門配套使用，有開關(guān)式和調(diào)節(jié)式兩種，開關(guān)式一般口徑大，在冷熱站中用于控制各系統(tǒng)工藝管道的開啟和關(guān)閉、各種工況間的切換等； 調(diào)節(jié)式主要用于控制流量， 在空調(diào)機(jī)組中， 根據(jù)控制器的溫濕度設(shè)定值控制回水流量和蒸汽加濕的流量，使溫濕度維持在設(shè)定值。（3 ）現(xiàn)場控制器（ DDC ）DDC 是用于監(jiān)視和控制系統(tǒng)中有關(guān)機(jī)電設(shè)備的控制器，它是一個(gè)完整的控制器，有應(yīng)有的軟硬件，能完成獨(dú)立運(yùn)行，不受到網(wǎng)絡(luò)或其它控制器故障的影響。根據(jù)不同類型的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)提供符合控制要求和數(shù)量的控制器。每處 DDC 具有 10-15% 點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)充或余量。（1 ）控制器構(gòu)成符合以下要求

16、：A)以 32 位或 16 位微處理器的可編程DDCB) 具有可脫離中央控制主機(jī)獨(dú)立運(yùn)行或聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行能力C) 具有電源模塊D) 具有通信模塊E) DDC 有在模板 LED 顯示每個(gè)數(shù)字輸入，輸出點(diǎn)的實(shí)時(shí)變化狀態(tài)。當(dāng)外電斷電時(shí)，DDC 的后備電池可保證RAM 中數(shù)據(jù)在 60 天不掉失。F) 當(dāng)外電重新供應(yīng)時(shí)，在無需人工干預(yù)的情況下，DDC 能自動(dòng)恢復(fù)正常工作。G) 當(dāng) DDC 存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)非正常丟失時(shí)，用戶可通過現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)接口和通過網(wǎng)絡(luò)操作將數(shù)據(jù)重新寫入 DDC 控制器。H) DDC的操作程序與應(yīng)用程序皆采用PPCL 高級語言編寫。I) DDC 程序的編寫，修改既可在中央站上進(jìn)行，也可通過便攜機(jī)進(jìn)行。J) DDC 在外電斷時(shí)，同時(shí)后備電池丟失時(shí)，能存儲(chǔ)其應(yīng)有程序。K) DDC 的采集精度與傳感器的精度相匹配。L) 工作環(huán)境：溫度 0 度到 50 度，相對濕度 0-90%M)電源： AC220V ,±10