智能樓宇現(xiàn)場控制設(shè)備

智能建筑基礎(chǔ)知識

模塊三智能樓宇現(xiàn)場控制設(shè)備

智能樓宇現(xiàn)場控制設(shè)備通常由檢測設(shè)備（傳感器）、控制設(shè)備（控制器）、執(zhí)行設(shè)備（執(zhí)行器）等組成?，F(xiàn)場控制器接收來自現(xiàn)場的輸入信息，實(shí)時(shí)地與設(shè)定值進(jìn)行比較并進(jìn)行PID運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)各種邏輯控制，并將最終結(jié)果輸出給執(zhí)行裝置（閥門、風(fēng)門、電動控制單元等）完成對應(yīng)的機(jī)械動作（位移、旋轉(zhuǎn)）。本模塊針對智能樓宇中常用的現(xiàn)場控制設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)，使學(xué)生對智能樓宇的控制和調(diào)節(jié)有個初步的認(rèn)識和了解。1模塊三1傳感器與驅(qū)動裝置2直接數(shù)字控制器3可編程控制器2學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置一、傳感器的基本概念3

傳感器是一種能感受被測量特性并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電量（或氣體、光源信號）的器件和裝置。傳感器測量的信號一般比較弱，需要經(jīng)過變換和放大處理形成可執(zhí)行的電量。傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測量元件組成。學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置傳感器的組成4學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置傳感器的分類按被測量分類物理量、化學(xué)量、生物量。如成分、位移、速度、加速度、溫度、濕度、壓力、流量、黏度、濃度等。

按能量傳遞方式分類有源傳感器。如熱電偶、壓電陶瓷、電磁式、電動式傳感器等。無源傳感器。如電阻式、電感式、電容式等。按輸出信號性質(zhì)分類開關(guān)量傳感器。電感、電容、光電、液位、壓差、水流等。模擬量傳感器。溫度、壓力、流量、電量、空氣質(zhì)量。

傳感器的主要用途開關(guān)量傳感器。航天、航空、自控、樓宇、生物、醫(yī)學(xué)、交通、冶金等領(lǐng)域。

5學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置傳感器的靜態(tài)特性6學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置傳感器的靜態(tài)特性幾種擬合直線7學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置傳感器的靜態(tài)特性非線性特性遲滯特性重復(fù)特性漂移特性8學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置傳感器的動態(tài)特性階躍響應(yīng)法頻率響應(yīng)法9學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置二、智能樓宇中常用的傳感器10學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置開關(guān)量傳感器單冷控制冷/熱控制機(jī)械溫控器電子溫控器11學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置開關(guān)量傳感器氣體流量開關(guān)壓差開關(guān)防霜凍開關(guān)水流開關(guān)液位開關(guān)12學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置模擬量傳感器遠(yuǎn)程壓力表壓差傳感器溫度傳感器濕度傳感器13學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置模擬量傳感器靜壓傳感器渦輪流量計(jì)渦輪流量傳感器14學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置三、閥門、驅(qū)動器、執(zhí)行器概念15學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置閥門的基本概念閥門的概念。閥門是一種機(jī)械裝置，用來控制流動的液體或氣體，可安裝于管道上。閥門的安裝形式分為螺紋連接和法蘭連接。

風(fēng)閥的概念。風(fēng)閥是用來驅(qū)動風(fēng)門的一種機(jī)械裝置，它對外輸出角度，通常安裝在各種風(fēng)道上。如新風(fēng)機(jī)或空氣處理機(jī)的新風(fēng)量控制。風(fēng)閥可實(shí)現(xiàn)開關(guān)量控制或模擬量控制。16學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置閥門的技術(shù)參數(shù)連接方式；閥體類型；1閥體和閥芯的材質(zhì)；2閥門類型；3閥門口徑；4567流體介質(zhì)；流體溫度和壓力；8流體流量。17學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置驅(qū)動器/執(zhí)行器概念驅(qū)動器概念。驅(qū)動器是指能夠?qū)崿F(xiàn)閥門、風(fēng)門動作（打開、關(guān)閉）切換的控制裝置。如電磁控制，電機(jī)控制、氣動控制、液壓控制等。執(zhí)行器概念。執(zhí)行器接收調(diào)節(jié)儀表或其他控制裝置的信號，并按一定調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)被控對象。它是一種工業(yè)自動化儀表，如調(diào)節(jié)閥、擋板和電磁閥等均屬此類。18學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置驅(qū)動器/執(zhí)行器控制電動控制。電動控制依據(jù)電磁控制原理，由線圈、鐵心、閥桿等組成。線圈得電后產(chǎn)生電磁力或旋轉(zhuǎn)扭矩，推動閥桿完成直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

比例控制。比例控制依據(jù)儀表控制原理，由電磁轉(zhuǎn)換裝置或伺服系統(tǒng)組成。它接收外部儀表信號，輸出可調(diào)節(jié)的機(jī)械位移或旋轉(zhuǎn)角度。19學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置驅(qū)動器/執(zhí)行器控制電機(jī)控制。電機(jī)控制通常用來控制扭矩較大的閥門或風(fēng)門，依靠電機(jī)的多圈旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)閥門的打開（電機(jī)正轉(zhuǎn)）或關(guān)閉（電機(jī)反轉(zhuǎn)）。電機(jī)控制除了有過載保護(hù)信號外，還設(shè)有閥門開、關(guān)限位，閥門開、關(guān)扭矩報(bào)警，如電動蝶閥?；蛐D(zhuǎn)運(yùn)動。20學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置四、智能樓宇中常用的控制閥21學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置開關(guān)量控制閥電動二通閥電動三通閥電動球閥暖氣溫控閥電動蝶閥22學(xué)習(xí)單元1傳感器與驅(qū)動裝置模擬量控制閥電動比例調(diào)節(jié)閥電動風(fēng)閥執(zhí)行器23學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器一、直接數(shù)字控制器概述24學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器DDC的概念

直接數(shù)字控制器（DDC）為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，“數(shù)字”是指它可以利用計(jì)算機(jī)完成控制功能，“直接”意味著它可以安裝在被控設(shè)備附近。它能夠?qū)崿F(xiàn)對被控量的參數(shù)測量或邏輯（運(yùn)算）控制。DDC具有數(shù)字量（模擬量）輸入/輸出接口，支持多種通訊協(xié)議，既能實(shí)現(xiàn)本地控制，也可將分布在不同位置的DDC通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，實(shí)現(xiàn)上位計(jì)算機(jī)的監(jiān)控和管理。25學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器DDC的分類可擴(kuò)展式一體機(jī)模塊分布式26學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器DDC的功能支持上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)通信、數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程監(jiān)控功能

；具有內(nèi)部P、PI、PID的算法和自適應(yīng)控制功能

；1實(shí)時(shí)管理控制參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、能耗記錄、焓值計(jì)算

；2具有事件報(bào)警與聯(lián)鎖控制功能；3具有分布式模塊組合結(jié)構(gòu)，I/O點(diǎn)數(shù)可隨意進(jìn)行組合；4567具備邏輯控制、數(shù)據(jù)運(yùn)算、趨勢存儲、失電保護(hù)功能；具有現(xiàn)場編程接口，可實(shí)現(xiàn)在線程序修改和調(diào)試；8可按建筑操作的實(shí)際情況作出復(fù)雜而精確的編程控制。27學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器DDC的特點(diǎn)易于施工、安裝、操作和維護(hù)；具有多種編程手段，方便技術(shù)人員的現(xiàn)場調(diào)試

；1控制電路接線少、可靠性高、使用壽命長

；2具有開放性、靈活性、可擴(kuò)展性

；3編程語言簡單、控制能力強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控

；456內(nèi)部時(shí)鐘無需校準(zhǔn)，可減少維修保養(yǎng)費(fèi)用。28學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器二、直接數(shù)字控制器硬件結(jié)構(gòu)29學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器DDC的基本組成CPU控制器DDC硬件結(jié)構(gòu)組成通信接口I/O通用模塊I/O特殊模塊編程器或手操器30學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器DDC的基本組成數(shù)字量輸入邏輯結(jié)構(gòu)模擬量輸入邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)字量輸出邏輯結(jié)構(gòu)模擬量輸出邏輯結(jié)構(gòu)31學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器三、直接數(shù)字控制器工作原理32學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器DDC控制系統(tǒng)基本組成33學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器DDC的內(nèi)部功能邏輯控制數(shù)值控制PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)屬性及構(gòu)件內(nèi)部時(shí)鐘控制34學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器四、直接數(shù)字控制器編程方法35學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器BASIC語言編程方法36學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器BASIC語言編程方法37學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器BASIC語言編程方法38學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器圖形化語言編程方法39學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器圖形化語言編程方法40學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器五、直接數(shù)字控制器典型應(yīng)用41學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器中央空調(diào)上的應(yīng)用換熱站上的應(yīng)用42學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器六、常用的直接數(shù)字控制器產(chǎn)品43學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器霍尼韋爾DDC產(chǎn)品EXCEL10系列EXCEL50系列EXCEL100系列EXCEL500系列44學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器美國江森DDC產(chǎn)品DX-9100-154DX-9100-8454FX05FX-1545學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器美國江森DDC產(chǎn)品DX-9100-154DX-9100-8454FX05FX-1546學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器西門子DDC產(chǎn)品PXC系列PXC系列擴(kuò)展PXC系列組合47學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器清華同方DDC產(chǎn)品PXC系列組合PXC系列擴(kuò)展48學(xué)習(xí)單元2直接數(shù)字控制器德易安DDC產(chǎn)品DED-BA-E7500HW-BA-500049學(xué)習(xí)單元3可編程控制器一、可編程控制器概述50學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的概念可編程控制器（PLC）誕生于美國。國際電工委員會對PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的命令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或自動化設(shè)備以及生產(chǎn)過程。51學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC硬件系統(tǒng)組成52學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC軟件編程環(huán)境53學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的主要應(yīng)用54學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的功能高速計(jì)數(shù)功能；邏輯處理功能；1順序控制功能；2數(shù)據(jù)運(yùn)算功能；3內(nèi)部定時(shí)功能；4567中斷處理功能；程序與數(shù)據(jù)存儲功能；8網(wǎng)絡(luò)通信功能。55學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的特點(diǎn)編程方法簡單，容易掌握

；體積小、重量輕、功耗低；1使用方便、通用性強(qiáng)；2功能強(qiáng)大、完善、通用，適應(yīng)面廣

；3可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

；4567設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修方便容易

；性能價(jià)格比好，經(jīng)濟(jì)核算

；8系統(tǒng)組網(wǎng)方便、簡單

。56學(xué)習(xí)單元3可編程控制器二、可編程控制器系統(tǒng)組成57學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的硬件系統(tǒng)PLC硬件系統(tǒng)。PLC的硬件系統(tǒng)主要由中央處理器、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口和電源等部分組成。中央處理器是PLC的核心，相當(dāng)于人的大腦；輸入/輸出單元相當(dāng)于人的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系現(xiàn)場設(shè)備與中央處理器之間的接口電路；通信接口用于PLC與外部設(shè)備進(jìn)行通信

。

58學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的硬件系統(tǒng)可擴(kuò)展式一體機(jī)分布式模塊機(jī)59學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的軟件系統(tǒng)

PLC的軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)程序和用戶程序。系統(tǒng)程序一般由系統(tǒng)診斷程序、輸入處理程序、編譯程序和監(jiān)控程序組成。它是由生產(chǎn)廠家直接固化在存儲器中、屬于永久存儲的程序和指令，用戶不能直接讀寫與更改。PLC的用戶程序是用戶利用PLC的編程語言，根據(jù)控制要求編寫的程序。它的好壞直接決定了PLC在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值。60學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能中央處理器

PLC屬于計(jì)算機(jī)家族，它的核心部件是中央處理器（CPU）。CPU是PLC的控制中樞。它是由運(yùn)算器、控制器和寄存器等組成。不同型號的PLC所選的CPU芯片也不同，CPU芯片的性能直接關(guān)系到PLC處理控制信息的能力與速度，PLC的功能將隨著CPU芯片技術(shù)的發(fā)展而不斷提高。61學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能存儲器

存儲器是用來保存系統(tǒng)或用戶相關(guān)程序、參數(shù)、變量和其他數(shù)據(jù)信息的專用存儲單元。它包括RAM和ROM。RAM可實(shí)現(xiàn)電寫入和電擦除，而ROM的信息是通過專用的程序?qū)懭肫鬟M(jìn)行程序?qū)懭?，要想刪除這部分程序則需在紫外線的照射下完成，在PLC中存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。62學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能I/O單元

輸入/輸出單元是PLC的CPU與現(xiàn)場輸入、輸出裝置或其他外部設(shè)備之間相連接的接口部件。輸入單元采集信息的類型有兩種，數(shù)字量輸入（DI）信號和模擬量輸入（AI）信號。輸出單元用來連接被控對象中的各種執(zhí)行元器件，其連接類型也是兩種，數(shù)字量輸出（DO）信號和模擬量輸出（AO）信號。63學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能PLC輸入接口電路64學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能PLC輸出接口電路65學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能通信接口

通信接口是保障PLC與其他外設(shè)之間數(shù)據(jù)通信的一種數(shù)據(jù)通道，一般PLC都會配有各種通信接口（或通信模塊）。PLC通過這些通信接口與監(jiān)視器、打印機(jī)、其他PLC、計(jì)算機(jī)等設(shè)備進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)不同的功能，更好地為系統(tǒng)控制服務(wù)。66學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能智能接口

智能接口可連接智能模塊，常用的智能模塊有高速計(jì)數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運(yùn)動控制模塊、中斷控制模塊等。它有自己的CPU和控制系統(tǒng)及總線接口。它可以對外設(shè)的局部現(xiàn)場進(jìn)行單獨(dú)控制與調(diào)節(jié)，通過總線與PLC相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并在PLC的協(xié)調(diào)管理下獨(dú)立地進(jìn)行工作。67學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能編程裝置

編程裝置是進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)的主要工具。用戶通過編程器可實(shí)現(xiàn)用戶程序的離線編程和在線編程，程序上傳到PLC后，還可以借助于編程裝置對用戶程序進(jìn)行調(diào)試或修改。并可實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)的監(jiān)控。通常編程裝置分為簡易編程器和圖形編程器兩種。68學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能電源

PLC的電源模塊可將交流電源轉(zhuǎn)換成供CPU、存儲器所需的直流電源，它的好壞直接影響到PLC的功能和可靠性。是整個PLC的能源供給中心。一般PLC可以使用廠家提供的專用電源模塊（推薦），也可以使用外部開關(guān)電源。專用電源模塊的品質(zhì)應(yīng)該比較好，比普通電源具有更高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。69學(xué)習(xí)單元3可編程控制器PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能其他外部設(shè)備

PLC還有許多外部設(shè)備，如EPROM寫入器、外存儲器、人/機(jī)接口裝置等。它們可以輔助PLC完