建筑設備自動化26課件講解

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建筑設備自動化

引例：監(jiān)控設備有哪些？確保建筑設備運行穩(wěn)定、安全滿足物業(yè)管理的需求。建筑設備自動化中的監(jiān)控設備一、傳感器與變送器

二、

控制器

三、

執(zhí)行器

一、傳感器與變送器5一、傳感器與變送器HVAC（Heating,Ventilationand

AirConditioning）傳感器1.溫度傳感器

2.壓力傳感器

3.流速與流量傳感器

4.濕度傳感器

5.舒適傳感器

6.室內(nèi)空氣質量傳感器

7.室內(nèi)占用傳感器

8.火災探測傳感器HVAC（Heating,Ventilationand

AirConditioning）傳感器1.溫度傳感器

2.壓力傳感器

3.流速與流量傳感器

4.濕度傳感器

5.舒適傳感器

6.室內(nèi)空氣質量傳感器

7.室內(nèi)占用傳感器

8.火災探測傳感器

二、控制器

1、模擬控制器2、軟件控制器

1、模擬控制器

（1）自力式溫度控制器圖3-2采暖散熱器恒溫調節(jié)閥

1—調節(jié)旋鈕(給定值)2—傳感器

3—反力彈簧4—閥心5—閥座

1、模擬控制器

（2）電氣式壓力控制器

1、模擬控制器

（2）電氣式壓力控制器1-給定彈簧2-給定旋鈕3-微動開關4-杠桿5-波紋管6-支點壓力繼電器的作用

1、模擬控制器

（3）風機盤管溫控器

圖3-5風機盤管溫控器2、軟件控制器（DDC）

(1)、直接數(shù)字控制器（DDC）DDC(DirectDigitalController)直接數(shù)字控制器的簡稱。DDC與中央管理計算機連接起來，共同完成各種采集、控制、顯示、操作和管理功能。

（1）、

直接數(shù)字控制器DDC的組成

圖3柏斯頓4382控制器，HoneywellExcel50控制器,三菱FXPLC17(2)、DDC控制器的基本功能圖51）數(shù)字量輸入端口

(DigitalInput，DI)

也稱為開關量輸入，NC，常閉；NO，常開；

濕接點

指帶電壓開關，也稱為有源輸入接點

干接點

指無電壓開關，也稱為無源輸入接點

接點容量

最大可承受的電壓和電流。第2章建筑設備自動化控制技術基礎19建筑設備自動化系統(tǒng)中常用的DI輸入點1）以開關狀態(tài)為輸出的傳感器

如：水流開關、風速開關、壓差開關、防凍開關

2）反映工作狀態(tài)的繼電器觸點

如：電動機工作狀態(tài)、水泵及風機工作狀態(tài)等；2021圖62）數(shù)字量輸出端口

(DO)當外部需要數(shù)字量輸出時，系統(tǒng)直接提供開關信號來驅動外部設備。DO信號連接的有：繼電器的觸點、晶體管、晶閘管等用來控制接觸器、變頻器、電磁閥、照明燈等第2章建筑設備自動化控制技術基礎2223圖8如何監(jiān)測電機故障？3）模擬量輸入

(AnalogInput，AI)

輸入的模擬量主要有：溫度、濕度、壓力、流量、液位經(jīng)傳感器（變送器）將這些非電量參數(shù)轉變標準的電信號：如：

0～5V,0～10V,0～20mA,4～20mA第2章建筑設備自動化控制技術基礎24傳感器與DDC控制器的基本連接形式

25圖84）模擬量輸出通道，又稱AO模擬量輸出信號是0～5V、0～10V的電壓或0～10mA、4～20mA的電流，其輸出電壓或電流的大小由程序控制。模擬量的輸出點：要進行P、PI或PID控制的電動水閥和風閥等。5）串行通信通道通過設置，在I/O通道中得到一組甚至兩組串行通信接口。通過適當?shù)耐怆娐?，可以與不同的通信網(wǎng)絡相連，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。（3）DDC的應用DDC對空調機組的監(jiān)控2、可編程控制器（PLC）可編程邏輯控制器，它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程.

可編程邏輯控制器實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同.圖3-20PLC的基本組成

其實DDC是由PLC發(fā)展而來的,是生產(chǎn)廠家專門針對細化市場而設計的。其與PLC最大的優(yōu)勢就只有固定的一部分控制程序這一項，其它性能方面應都較PLC差。

PLC在空調控制系統(tǒng)中的應用3、

控制規(guī)律控制規(guī)律是指：控制器輸出信號（即控制信號）與輸入信號（偏差信號）間的關系。在建筑系統(tǒng)中，絕大多數(shù)的受控過程使用閉環(huán)控制(Closed-loopControl)；為了保證閉環(huán)回路的穩(wěn)定，控制器需要采用合適的控制規(guī)律(算法)。閉環(huán)控制系統(tǒng)示意圖BAS中，常用的最基本的控制規(guī)律有：雙位控制、比例（P）控制、積分（I）控制、微分（D）控制其中積分控制和微分控制不單獨使用，往往與比例控制組合為PI控制和PID控制。在建筑系統(tǒng)中，大多數(shù)的閉環(huán)控制回路采用：比例積分微分（PID）控制。

對自動控制系統(tǒng)的基本要求：穩(wěn)、準、快穩(wěn)定性：在平衡狀態(tài)下，系統(tǒng)受到某個干擾后，經(jīng)過一段時間其被控量可以達到某一穩(wěn)定狀態(tài)；準確性：系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時，其穩(wěn)態(tài)誤差；快速性：系統(tǒng)對動態(tài)響應的要求。一般由過渡時間的長短來衡量超調量調節(jié)時間1.雙位控制冰箱溫度調節(jié)39雙位控制是一個等幅震蕩過程，控制精度不高2.比例控制(P)Δp=KpeKp決定控制作用的強弱，Kp越大，偏差減小的越快，但是很容易引起振蕩；Kp減小，發(fā)生振蕩的可能性小，但是調節(jié)速度變慢。單純的P控制無法消除穩(wěn)態(tài)誤差。3.比例積分控制在比例調節(jié)的基礎上加上積分控制可以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。但它將使系統(tǒng)的動態(tài)過程變慢,而且過強的積分作用使系統(tǒng)的超調量增大,從而使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變壞。4.比例微分控制微分的控制作用是跟偏差的變化速度有關的。微分控制能夠預測偏差,產(chǎn)生超前的校正作用,它有助于減少超調,克服振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定,并能加快系統(tǒng)的動作速度，減少調整時間，從而改善了系統(tǒng)的動態(tài)性能。5.比例積分微分控制

增大比例系數(shù)KP將加快系統(tǒng)的響應，它的作用使輸出值較快，但不能很好穩(wěn)定在一個理想的數(shù)值，雖較能有效的克服擾動的影響，但有余差出現(xiàn)，過大的比例系數(shù)會使系統(tǒng)有比較大的超調，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。積分能在比例的基礎上消除余差，它能對穩(wěn)定后有累積誤差的系統(tǒng)進行誤差修整，減小穩(wěn)態(tài)誤差。微分具有超前作用，對于提高系統(tǒng)的動態(tài)性能指標，有著顯著效果，它可以使系統(tǒng)超調量減小，穩(wěn)定性增加，動態(tài)誤差減小。綜述P—比例控制系統(tǒng)的響應快速性，快速作用于輸出，好比"現(xiàn)在"（現(xiàn)在就起作用，快），I—積分控制系統(tǒng)的準確性，消除過去的累積誤差，好比"過去"（清除過去積怨，回到準確軌道），D—微分控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具有超前控制作用，好比"未來"（放眼未來，未雨綢繆，穩(wěn)定才能發(fā)展）。三、執(zhí)行器執(zhí)行器通常由執(zhí)行機構和調節(jié)機構組成。執(zhí)行機構按照控制器指令產(chǎn)生推力和位移大小，調節(jié)機構接受執(zhí)行機構產(chǎn)生的位移信號。調節(jié)機構是執(zhí)行器的調節(jié)部分如閥門、風門三、執(zhí)行器1.熱力膨脹閥圖3-23內(nèi)平衡式熱力膨脹閥工作原理

1—蒸發(fā)器2—感溫包3—毛細管4—膨脹閥

5—波紋膜片6—推桿7—調節(jié)彈簧8—調節(jié)螺釘內(nèi)平衡式熱力膨脹閥外平衡式熱力膨脹閥電子膨脹閥圖3-26電動式電子膨脹閥的組成

1—電動機轉子2—電動機定子3—螺旋

4—軸5—針閥6—節(jié)流孔2、電磁閥利用電磁鐵的吸合和釋放對小口徑閥門作通、斷兩種狀態(tài)的控制。結構簡單、價格低廉，多用于雙位控制。如供水管道的通斷控制等。直動式電磁閥導壓式電磁閥

直動式用于通徑DN20左右的管道流量控制，大流量大通徑的管道通常選用導壓式。導壓式電磁閥功耗較小，一般為0.1～0.2W，直動式功耗較導壓式大，一般為5～20W。3.蒸發(fā)壓力調節(jié)閥

安裝在蒸發(fā)器出口的管道上，維持蒸發(fā)壓力恒定。4、電動調節(jié)閥電動調節(jié)閥由電動執(zhí)行機構和閥門兩部分組成。電動執(zhí)行機構依據(jù)現(xiàn)場DDC輸出的AO信號控制閥門的開度。電動調節(jié)閥組成電動執(zhí)行機構（也稱驅動器）、閥門（也稱為閥體）

1—執(zhí)行機構2—閥門1）

電動執(zhí)行機構

以電動機為動力電動機多為交流電容式兩相異步電動機其電源電壓為AC24V閥門驅動器按輸出方式可分三種類型：直行程、角行程和多轉式直行程：輸出軸的運動為直線運動式以升降閥門閥板的方式來實現(xiàn)啟閉控制。此類電動閥門主要為調節(jié)閥，單座調節(jié)閥、雙座調節(jié)閥等

。角行程:電動執(zhí)行器輸出軸的轉動小于一周（轉角<360°），通常為90°就實現(xiàn)閥門的啟閉過程控制。用于控制球閥、旋塞閥、蝶閥和百葉閥之類的角行程閥門。多轉式:輸出軸的轉動大于一周，超過360°才能實現(xiàn)閥門的啟閉，主要用于截止閥、閘閥。

常用調節(jié)閥主要有直通單座閥、直通雙座閥、三通調節(jié)閥等。（1）直通單座閥2)調節(jié)機構（閥門）直通單座閥示意圖（1）直通單座閥直通單座閥結構簡單，關閉嚴密，工作性能可靠，泄漏量小，允許壓差小。適用于空調機組、風機盤管、熱交換器等系統(tǒng)設備的流量控制。（2）直通雙座閥直通雙座閥示意圖它與同口徑的單座閥相比，流通能力增加了20%～25%。當流體通過閥門時，流體對上、下兩閥芯上的作用力可以相互抵消，閥桿不平衡力較小，對執(zhí)行機構的力矩要求較低。但它的上、下兩閥芯不易同時關閉，泄漏量較大。適用于控制壓差較大，但關閉嚴密性要求相對較低的場所。如空調冷凍水供回水管上的壓差控制。（2）直通雙座閥（3）三通調節(jié)閥73旁通調節(jié)是調節(jié)熱交換器的旁通量來控制其出口流體的溫度。三通閥裝在旁通的入口為分流，三通閥裝在旁路的出口為合流。743）調節(jié)閥選擇三通閥與兩通閥具有不同功能，因而也有著不同適用的場所。當水系統(tǒng)為變水量系統(tǒng)時，應采用兩通閥；當水系統(tǒng)為定水量系統(tǒng)時，應采用三通閥。

75調節(jié)閥選擇閥座形式的選擇主要由閥兩端壓差來決定。空調機組、風機盤管及熱交換器的控制，通常閥兩端的工作壓差不是太高，最高壓差也不