建筑設(shè)備自動化-教師講義(完整資料).文檔

PAGE【最新整理，下載后即可編輯】【最新整理，下載后即可編輯】第1章建筑設(shè)備自動化概述教學(xué)目的：通過本章學(xué)習(xí)，熟悉自智能建筑的基本概念，掌握智能建筑的組成及核心技術(shù)，掌握建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)及其發(fā)展。教學(xué)重點：掌握智能建筑的組成及核心技術(shù)，掌握建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)的功能。教學(xué)難點：建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)的功能。第一講第1章1.1-1.4授課學(xué)時2教學(xué)目的及要求目的：熟悉自智能建筑的基本概念，組成及核心技術(shù)，掌握建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)及其發(fā)展。要求：掌握智能建筑的組成及核心技術(shù)，掌握建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)。教學(xué)難點重點及措施重點：掌握智能建筑的組成及核心技術(shù)，掌握建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)的功能。難點：建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)的功能。措施：突出重點，重點講解授課方法講授（現(xiàn)代化）教學(xué)手段多媒體與板書結(jié)合板書部分用下劃線標(biāo)注。作業(yè)思考題師生互動P143、4思考題：建筑設(shè)備自動化的技術(shù)支撐體系。討論我國智能建筑市場狀況。1.1智能建筑的基本概念

1.1.1智能建筑IB(IntelligentBuilding)1984年，由美國人提出，在一座改建后的大廈的宣傳詞中出現(xiàn)，該大廈采用計算機技術(shù)對樓內(nèi)的空調(diào)、照明、電梯、防火等系統(tǒng)實施監(jiān)測、控制等綜合管理，為大樓用戶提供各類信息服務(wù)，事先通信、辦公自動化，從此誕生第一座智能建筑。我國，智能建筑的建設(shè)起始于1990年的北京發(fā)展大廈，被認為我國智能建筑的雛形。該大廈裝備了建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)，但3個子系統(tǒng)未實現(xiàn)系統(tǒng)集成，進行統(tǒng)一的控制和管理。

1.1.2智能建筑的定義以建筑為平臺，兼?zhèn)浣ㄖO(shè)備、辦公自動化及通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理及它們之間的最優(yōu)化組合，向人們提供一個安全、高效、舒適、便利的建筑環(huán)境。

1.1.3智能建筑與傳統(tǒng)建筑1.具有傳統(tǒng)建筑物的全部功能2.它具有某種“擬人智能”特性及功能。主要表現(xiàn)在：（1）具有感知、處理、傳遞所需信號或信息的能力；（2）是對收集的信息具有綜合分析、判斷和決策的能力；（3）是具有發(fā)出指令并提供動作響應(yīng)的能力。

1.1.4智能建筑的類型（用途）(1)智能辦公、商用大樓智能辦公、商用大樓包括：政府機關(guān)辦公樓，大型企業(yè)、公司辦公樓、金融大廈(銀行、證券、保險、期貨等)，商業(yè)樓及出租寫字樓等單棟智能化大樓。

(2)智能建筑群(廣場)智能建筑由單棟開發(fā)到成片開發(fā)，形成一個位置相對集中的建筑群體，稱為智能建筑群或智能廣場，如醫(yī)院、學(xué)校、酒店、賓館、商場等。

(3)智能化住宅智能化住宅多為以生活起居為目的而興建的多層、高層建筑或建筑群。

(4)智能化小區(qū)智能化小區(qū)是指具有一定智能化特點的住宅小區(qū)-居住生活信息化、小區(qū)物業(yè)管理智能化、IC卡通用化。1.1.5智能建筑的功能(1)舒適功能智能建筑提供室內(nèi)適宜的溫度、濕度和新風(fēng)，提供多媒體音像系統(tǒng)、裝飾照明、公共環(huán)境背景音樂等。

(2)安全功能智能建筑應(yīng)確保人、財、物的高度安全，以及具有對災(zāi)害和突發(fā)事件的快速反應(yīng)能力。

(3)便捷功能智能建筑通過建筑物內(nèi)外四通八達的電話、電視、計算機局域網(wǎng)、因特網(wǎng)等現(xiàn)代通信手段和各種基于網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)辦公自動化系統(tǒng)，為人們提供一個高效便捷的工作、學(xué)習(xí)和生活環(huán)境。1.2智能建筑的組成及核心技術(shù)

1.2.1智能建筑的核心技術(shù)1)現(xiàn)代計算機技術(shù)當(dāng)代最先進的計算機技術(shù)應(yīng)該首推的是并行處理、分布式計算機系統(tǒng)。

(2)現(xiàn)代控制技術(shù)常用的控制系統(tǒng)為分布式控制系統(tǒng)DCS(DistributedControlSystem)，它采用多層分級的結(jié)構(gòu)形式，從下而上分為過程控制級、控制管理級、部門管理級和決策管理級。

(3)現(xiàn)代通信技術(shù)現(xiàn)代通信技術(shù)實質(zhì)上是通信技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合。

(4)現(xiàn)代圖形顯示技術(shù)(CRT)現(xiàn)代圖形顯示技術(shù)主要體現(xiàn)在計算機的操作和信息顯示的圖形化，即窗口技術(shù)(Windows)與多媒體技術(shù)的完美結(jié)合。1.2.2建筑智能化系統(tǒng)的組成與集成(1)建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)BAS(BuildingAutomationSystem)1)建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（狹義BAS），它將建筑物或建筑群內(nèi)的電力、照明、空調(diào)、電梯、給排水以集中監(jiān)視、控制和管理為目的，構(gòu)成的綜合系統(tǒng)。

2)安全防范系統(tǒng)SAS(SecurityAutomationSystem)。

3)火災(zāi)自動報警與消防聯(lián)動系統(tǒng)FAS(FireAutomationSystem)。(2)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CNS(CommunicationNetworkSystem)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括通信系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)、接入系統(tǒng)三大部分，是以數(shù)字程控交換機PABX和網(wǎng)絡(luò)中央集控器為核心，通過網(wǎng)絡(luò)布線將相關(guān)的設(shè)備和介質(zhì)組成一體化的系統(tǒng)，并連接無線通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、有線廣播系統(tǒng)、電視會議系統(tǒng)、Internet系統(tǒng)、多媒體通信等，通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也經(jīng)常稱為通信自動化系統(tǒng)CAS。

(3)辦公自動化系統(tǒng)OAS(OfficeAutomationSystem)主要由辦公作業(yè)設(shè)備與電子商務(wù)、管理信息系統(tǒng)MIS、決策支持系統(tǒng)DSS等部分組成。OASBASOASBAS圖1-1建筑集成管理系統(tǒng)組成示意圖(4)綜合布線系統(tǒng)GCS綜合布線系統(tǒng)是建筑物或建筑群內(nèi)部之間的傳輸網(wǎng)絡(luò)。1.3建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)圖1-3建筑管理系統(tǒng)BMS結(jié)構(gòu)1.3.1建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的功能(1)設(shè)備監(jiān)控與管理能夠?qū)ㄖ飪?nèi)的各種建筑設(shè)備實現(xiàn)運行狀態(tài)監(jiān)視，起停、運行控制，并提供設(shè)備運行管理，包括維護保養(yǎng)及事故診斷分析，調(diào)度及費用管理等。

(2)節(jié)能控制包括空調(diào)、供配電、照明、給排水等設(shè)備的控制。1.3.2建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)(BAS)的范圍及內(nèi)容(1)電力系統(tǒng)安全、可靠的供電是智能建筑正常運行的先決條件。(2)照明系統(tǒng)對于公共建筑，照明系統(tǒng)的能耗僅次于供熱、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)。(3)電梯系統(tǒng)7層及以上住宅樓、高層建筑(10層及以上)均需配備電梯。(4)暖通空調(diào)系統(tǒng)暖通空調(diào)系統(tǒng)在建筑物中的能耗最大，故在保證提供舒適環(huán)境的條件下，應(yīng)盡量降低能耗。(5)給排水系統(tǒng)實現(xiàn)智能建筑給水設(shè)備的可靠、節(jié)能運行具有積極的意義。1.3.3BAS的自動測量、監(jiān)測與控制1.BAS的自動測量(1)選擇測量選擇測量指在某一時刻，值班人員需要了解某一點參數(shù)值，可選擇某點進行參數(shù)測量，并在熒光屏上用數(shù)字表示出來，或用打印機打印出來。

(2)掃描測量掃描測量是指以選定的速度連續(xù)逐點測量，對測量點所取得的資料都規(guī)定上限值和下限值，每隔一定時間掃描一次，如果超出規(guī)定值，由蜂鳴器報警，并在顯示器上顯示出來，對未運轉(zhuǎn)的設(shè)備就跳位，自動把它除外，繼續(xù)進行掃描。

(3)連續(xù)測量連續(xù)測量是指采用常規(guī)儀表進行在線不間斷的測量和指示。2.BAS的自動監(jiān)視（1）監(jiān)控對象BAS的自動監(jiān)視指對建筑物中的配電設(shè)備、空調(diào)、衛(wèi)生、動力設(shè)備，火災(zāi)防范設(shè)備，照明設(shè)備，應(yīng)急廣播設(shè)備，電梯設(shè)備等。（2）監(jiān)視內(nèi)容1)狀態(tài)監(jiān)視狀態(tài)監(jiān)視和故障監(jiān)視兩種裝置并用的情況較多，其目的是監(jiān)視設(shè)備的起停、開關(guān)狀態(tài)及切換狀態(tài)。

2)故障、異常監(jiān)視機電設(shè)備發(fā)生異常故障時，應(yīng)分別采取必要的緊急措施及緊急報警。

3)火災(zāi)監(jiān)視在建筑物中，應(yīng)設(shè)有火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)由火災(zāi)探測器、火災(zāi)報警裝置和消防聯(lián)動裝置等組成。

4)暖通空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)視暖通空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)視包括：風(fēng)機、閥門、水泵、冷熱源設(shè)備的運行狀態(tài)監(jiān)視；測量點的監(jiān)視；保護裝置的監(jiān)視；溫度、壓力、流量的監(jiān)視等。3.BAS的自動控制BAS的自動控制包括建筑設(shè)備的起?？刂?、設(shè)定值控制、設(shè)備（或系統(tǒng)）的節(jié)能控制與消防系統(tǒng)的控制等。

1.4建筑設(shè)備自動化的發(fā)展

1.4.1歷史與現(xiàn)狀19世紀(jì)末：機械控制器和電氣控制器20世紀(jì)50年代：出現(xiàn)了氣動儀表控制系統(tǒng)20世紀(jì)70年代：出現(xiàn)電子儀表和采用小型電子計算機的集中式控制系統(tǒng)80年代：出現(xiàn)采用微型計算機的集散型控制系統(tǒng)(DCS)先后引進了直接數(shù)字控制系統(tǒng)DDC（DirectDigitalControl）；計算機、模擬儀表混合控制系統(tǒng)；計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)SCC和計算機集散控制系統(tǒng)DCS。20世紀(jì)70年代后，計算機實現(xiàn)集中控制出現(xiàn)的問題：1)集中式的計算機控制降低了系統(tǒng)的可靠性，風(fēng)險高度集中，雖然可采用雙重計算機等冗余技術(shù)，但成本提高。

2)模擬信號數(shù)字化的工作在計算機端，使得太多太長的現(xiàn)場連線通過各類干擾環(huán)境到達現(xiàn)場，使系統(tǒng)抗干擾的設(shè)計和實現(xiàn)都十分困難。

3)系統(tǒng)的規(guī)模受到較大的限制。目前，集散型控制系統(tǒng)（DCS）向現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）的結(jié)構(gòu)模式過渡。1.4.2建筑設(shè)備自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢(1)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基于Web的Intranet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為建筑物或企業(yè)內(nèi)部的信息主干網(wǎng)絡(luò)的主流信息。

(2)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推動下，控制系統(tǒng)要向體系結(jié)構(gòu)的開放性網(wǎng)絡(luò)互連方向發(fā)展，即開放性控制網(wǎng)絡(luò)具有標(biāo)準(zhǔn)化、可移植性、可擴展性和可操作性。

(3)智能卡技術(shù)隨著半導(dǎo)體芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，智能卡體積小、存儲容量大、攜帶與使用方便、安全性與可靠性好、可脫機運行、一卡多用的優(yōu)越性能越來越突出。

(4)可視化技術(shù)此技術(shù)是指基于網(wǎng)絡(luò)化的視像傳輸、交互和提供多媒體視像服務(wù)技術(shù)。(5)家庭智能化技術(shù)通過家庭智能化技術(shù)，實現(xiàn)家庭中各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備、家用電器和家庭保安裝置集中的或異地的監(jiān)視和控制，以及進行家庭事務(wù)性管理。

(6)無線電局域網(wǎng)技術(shù)該項新技術(shù)利用微波、激光、紅外線作為傳輸媒介，擺脫了線纜的束縛。

(7)數(shù)據(jù)衛(wèi)星通信技術(shù)該技術(shù)又稱為小型數(shù)據(jù)通信站(VSAT)，是將通信衛(wèi)星技術(shù)引向多功能、智能化、設(shè)備小型化，同時綜合應(yīng)用多波束覆蓋、星載處理技術(shù)、地面蜂窩移動通信和計算機軟件技術(shù)等。圖1-5LonWorks和BACnet的組合方案第2章計算機控制系統(tǒng)與通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)教學(xué)目的：通過本章學(xué)習(xí)，掌握建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)——計算機控制技術(shù)及計算機通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，掌握建筑設(shè)備自動化控制系統(tǒng)的集成技術(shù)——智能建筑系統(tǒng)集成及綜合布線教學(xué)重點：計算機控制系統(tǒng)的組成及網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)集成的內(nèi)容與綜合布線系統(tǒng)的構(gòu)成及綜合布線的優(yōu)點。教學(xué)難點：計算機控制系統(tǒng)的組成，計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)集成的內(nèi)容，綜合布線系統(tǒng)的構(gòu)成。第二講第2章2.1.1授課學(xué)時2教學(xué)目的及要求目的：了解計算機控制系統(tǒng)的基本原理、基本組成及分類。要求：掌握計算機的基本組成和分類。教學(xué)難點重點及措施重點：計算機控制系統(tǒng)的組成和分類難點：計算機控制系統(tǒng)的組成措施：突出重點，重點講解授課方法講授（現(xiàn)代化）教學(xué)手段多媒體與板書結(jié)合板書部分用下劃線標(biāo)注。作業(yè)思考題師生互動P641、2思考題：計算機控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)。討論計算機控制系統(tǒng)的分類。2.1建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)2.1.1計算機控制技術(shù)1.計算機控制系統(tǒng)的基本原理圖2-1計算機控制系統(tǒng)的基本框圖(1)數(shù)據(jù)采集對被控參數(shù)實時檢測并轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)信號輸入到計算機。

(2)控制計算機對采集的數(shù)據(jù)信息進行分析、求偏差并按照已確定的控制算法進行運算，發(fā)出相應(yīng)的控制指令，產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用施加與被控對象。

2.計算機控制系統(tǒng)的組成圖2-2計算機控制系統(tǒng)的組成框圖(1)硬件部分硬件主要包括主機、外圍設(shè)備、過程輸入輸出通道、人機聯(lián)系設(shè)備等。1)主機。

2)外圍設(shè)備。3)過程輸入輸出通道。①模擬量輸入通道(AI)。它將測量變送器輸出的、反映生產(chǎn)過程的被控參數(shù)(如溫度、壓力、流量、物位、濕度等)的標(biāo)準(zhǔn)電流信號DC0~10mA或DC4~20mA轉(zhuǎn)變?yōu)槎M制數(shù)字信號，經(jīng)接口送與計算機。其組成如圖2-3所示。圖2-3模擬量輸入通道的組成圖2-4信號的采樣過程②數(shù)字量輸入通道(DI)。它將反映生產(chǎn)過程或設(shè)備的、具有二進制邏輯“1”和“0”特征的狀態(tài)參數(shù)信號(如電氣開關(guān)的閉合/斷開、指示燈的亮/滅、繼電器或接觸器的吸合/釋放、電機的起動/停止等)采集并輸送給計算機。其對應(yīng)的二進制邏輯“1”和“0”數(shù)字信號均代表生產(chǎn)過程或設(shè)備的一個狀態(tài)，這些狀態(tài)作為控制的依據(jù)。它主要由輸入調(diào)理電路、輸入緩沖器和輸入地址譯碼器等組成，如圖2-5所示。輸入調(diào)理電路接受反映生產(chǎn)過程或設(shè)備的、具有二進制邏輯“1”和“0”特征的狀態(tài)參數(shù)信號。由于采集狀態(tài)參數(shù)信號時，可能存在的瞬間高壓、過電流、接觸抖動等現(xiàn)象，必須把采集到的圖2-5數(shù)字量輸入通道的組成結(jié)構(gòu)圖2-6輸入調(diào)理電路的結(jié)構(gòu)形式

a)小功率輸入調(diào)理電路b)大功率輸入調(diào)理電路圖2-7數(shù)字量輸入接口③模擬量輸出通道(AO)。它是計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)連續(xù)圖2-8模擬量輸出通道的組成結(jié)構(gòu)④數(shù)字量輸出通道(DO)。它是計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)斷續(xù)控制的關(guān)鍵部分，主要由輸出寄存器、地址譯碼器和輸出驅(qū)動器等組成，如圖2-9所示。圖2-9數(shù)字量輸出通道的組成結(jié)構(gòu)圖2-10數(shù)字量輸出接口圖2-11輸出驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)形式4)人機聯(lián)系設(shè)備。(2)軟件部分對于計算機控制系統(tǒng)而言，除了硬件組成部分以外，軟件同樣必不可少。3.計算機控制系統(tǒng)的分類(1)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)是指計算機的輸出只是對系統(tǒng)的過程參數(shù)進行采集、處理，然后輸出反映生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)信息，并不直接用來控制生產(chǎn)對象。圖2-12操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)原理圖(2)直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC)直接數(shù)字控制DDC(DirectDigitalControl)系統(tǒng)是用一臺計算機對多個參數(shù)進行實時數(shù)據(jù)采集，按照一定的控制算法進行運算，然后輸出調(diào)節(jié)指令到執(zhí)行機構(gòu)，直接對生產(chǎn)過程施加連續(xù)調(diào)節(jié)作用，使被控參數(shù)按照工藝要求的規(guī)律變化。圖2-13DDC控制系統(tǒng)原理圖(3)計算機監(jiān)控系統(tǒng)計算機監(jiān)控(SCC，SupervisoryComputerControl)系統(tǒng)采用兩級計算機模式。圖2-14SCC+DDC控制系統(tǒng)原理圖(4)分布式控制系統(tǒng)(DCS)分布式控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem)又稱集散控制系統(tǒng)。圖2-15DCS控制系統(tǒng)原理圖1)現(xiàn)場I/O控制站。①實時采集表征生產(chǎn)過程的各種參數(shù)(如溫度、壓力、流量、物位、濕度、電流、電壓、功率等)和狀態(tài)信號(如設(shè)備的起/停、電氣開關(guān)的閉/開、觸點的吸合/釋放、燈的亮/滅等)，經(jīng)數(shù)字化處理后，送入存儲器儲存，從而形成一個反映生產(chǎn)現(xiàn)場實際工況，而且對所采集到的數(shù)據(jù)信息進行實時更新的實時映象(動態(tài)數(shù)據(jù)庫)。

②將其采集到的實時數(shù)據(jù)信息通過通信網(wǎng)絡(luò)上送至操作員站、工程師站及其他現(xiàn)場I/O控制站，以便實現(xiàn)全系統(tǒng)范圍內(nèi)的控制、監(jiān)督和管理；同時，現(xiàn)場I/O控制站還可以接受來自操作員站、工程師站的下傳指令，實現(xiàn)對現(xiàn)場I/O控制站工藝參數(shù)設(shè)定值的變更，以及現(xiàn)場工況的人工調(diào)控。

③擔(dān)任現(xiàn)場的閉環(huán)負反饋控制、批量控制、順序控制等任務(wù)。2)操作員站。

3)工程師站。

4)DCS的通信網(wǎng)絡(luò)。(5)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS，F(xiàn)ield-busControlSystem)是一種全數(shù)字、半雙工、串行雙向通信系統(tǒng)。1)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的基本組成。圖2-16FCS控制系統(tǒng)原理圖2)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點。①現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場總線將通信線一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)設(shè)備，構(gòu)成現(xiàn)場智能儀表互連的通信網(wǎng)絡(luò)，信號傳輸全數(shù)字化，抗干擾力強，精度高。避免了傳統(tǒng)的DC4~20mA模擬信號在傳輸過程中的信號衰減、精度下降、噪聲干擾的引入等問題。

②現(xiàn)場設(shè)備互連。由于現(xiàn)場智能節(jié)點之間通過一對信號傳輸線互連，一對信號傳輸線使得N個現(xiàn)場智能節(jié)點能夠雙向傳輸信號。③互操作性。由于現(xiàn)場總線設(shè)備實現(xiàn)了功能模塊及其參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，因此設(shè)備間有很好的互操作性。來自不同制造廠家的現(xiàn)場設(shè)備可以異構(gòu)，組成統(tǒng)一的系統(tǒng)。④分散的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。FCS廢棄了DCS的I/O控制站，將其I/O單元和控制功能塊分散給現(xiàn)場儀表，用戶通過選用現(xiàn)場儀表，并對其統(tǒng)一組態(tài)，就可以控制回路，從而構(gòu)成虛擬控制站。每個現(xiàn)場儀表作為一個智能節(jié)點，能夠完成數(shù)據(jù)信息的采集、運算，執(zhí)行控制指令和通信等功能，任何一個節(jié)點發(fā)生故障僅影響局部而不會危及全局，從而實現(xiàn)了徹底的分散，提高了系統(tǒng)的可靠性、靈活性和自治性。⑤開放式互連網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場總線為開放式互連網(wǎng)絡(luò)，所有的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)均是公開的，面向所有的用戶和制造商。因此，用戶根據(jù)需求可以自由地集成不同制造商的通信網(wǎng)絡(luò)，既可以與同類網(wǎng)絡(luò)互連，也可以與不同網(wǎng)絡(luò)互連，極大地方便用戶共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的信息資源。

⑥通信線供電。該方式允許現(xiàn)場智能節(jié)點直接從通信線(現(xiàn)場總線常用的信號傳輸線為雙絞線)上攝取能量，節(jié)省電源、低功耗、本質(zhì)安全。(6)建筑物自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線隨著現(xiàn)場總線技術(shù)在工業(yè)自動化領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，一些現(xiàn)場總線技術(shù)憑借其優(yōu)勢，逐漸在一些應(yīng)用領(lǐng)域形成較大的影響。1)基金會現(xiàn)場總線FF(FoundationField-bus)FF以ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型為基礎(chǔ)，取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層作為FF通信模型的相應(yīng)層次，并在應(yīng)用層上增加了用戶層。

2)局部操作網(wǎng)絡(luò)LonWorks(LocalOperatingNetwork)LonWorks是由美國Echelon公司在1991年推出的實時測控網(wǎng)絡(luò)，并與Motorola和東芝公司共同倡導(dǎo)的現(xiàn)場總線技術(shù)。

3)過程現(xiàn)場總線PROFIBUS(ProcessFieldBus)PROFIBUS是符合德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50179的現(xiàn)場總線，包括PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA三部分。

4)控制局域網(wǎng)絡(luò)CAN(ControlAreaNetwork)CAN是由德國Bosch公司推出的，用于汽車內(nèi)部的測控網(wǎng)絡(luò)，其總線規(guī)范已成為ISO11898標(biāo)準(zhǔn)。5)可尋址遠程傳感器高速通道HART(HighwayAddressableRemoteTransducer)是由美國Rosement公司研制的模擬信號/數(shù)字信號混用的過渡性產(chǎn)品，它在DC4~20mA的模擬信號上疊加Bell202標(biāo)準(zhǔn)的雙頻信號(1200Hz和2200Hz)實現(xiàn)了數(shù)字信號通信。圖2-17CIMS控制系統(tǒng)原理圖(7)計算機集成制造系統(tǒng)CIMS(ComputerIntegrationManufactureSystem)計算機集成制造系統(tǒng)不但承擔(dān)著面向過程控制和優(yōu)化的任務(wù)，而且基于獲得的生產(chǎn)過程信息，完成整個生產(chǎn)過程的綜合管理、指揮調(diào)度和經(jīng)營管理，如圖2-17所示。第三講第2章2.1.2授課學(xué)時2教學(xué)目的及要求目的：了解網(wǎng)絡(luò)通信的目的，掌握計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲的結(jié)構(gòu)及計算機網(wǎng)絡(luò)的分類。要求：熟練算機網(wǎng)絡(luò)拓撲的結(jié)構(gòu)及計算機網(wǎng)絡(luò)的分類。教學(xué)難點重點及措施重點：計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。難點：計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。措施：突出重點，重點講解。授課方法講授（現(xiàn)代化）教學(xué)手段多媒體與板書結(jié)合板書部分用下劃線標(biāo)注。作業(yè)思考題師生互動P1931-2思考題：討論計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)形式和相應(yīng)特點?，F(xiàn)成總線的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢2.1.2計算機通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.計算機通信技術(shù)圖2-18通信系統(tǒng)模型(1)單工(Sinplex)數(shù)據(jù)信息在信道上只能在一個方向上傳送，信源只能發(fā)送，信宿只能接受，如無線電廣播和電視廣播。

(2)半雙工(HalfDuplex)數(shù)據(jù)信息在信道上能在兩個方向上傳送，信源和信宿可交替發(fā)送和接受數(shù)據(jù)信息，但不能同時發(fā)送和接受，如航空、航海無線通信和對講機通信。

(3)全雙工(FullDuplex)信源和信宿可同時在信道上雙向發(fā)送和接受數(shù)據(jù)信息，但要求信道具備滿足雙向通信的雙倍帶寬，如電話通信。，，，圖2-19周期方波頻譜1)無噪聲條件下，奈奎斯特公式

2)有噪聲干擾作用下，香農(nóng)計算公式2.計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)1)星形拓撲。圖2-20星形拓撲結(jié)構(gòu)2)總線型拓撲。圖2-21總線型拓撲結(jié)構(gòu)3)環(huán)形拓撲。圖2-22環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)4)樹形拓撲。圖2-23樹形拓撲結(jié)構(gòu)

5)星環(huán)形拓撲。圖2-24星環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)3.計算機網(wǎng)絡(luò)分類(1)按照距離分類1)局域網(wǎng)(LAN，LocalAreaNetwork)：即在一個適中的地理范圍內(nèi)，通過物理信道，以適中的數(shù)據(jù)傳輸速率，使彼此相互獨立的數(shù)字通信設(shè)備實現(xiàn)互連并進行通信的一種數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。

2)廣域網(wǎng)(WAN，WideAreaNetwork)：它是利用公共遠程通信設(shè)施，實現(xiàn)用戶之間的快速信息交換或者為用戶提供遠程信息資源的服務(wù)。

3)城域網(wǎng)(MAN，MetropolitanAreaNetwork)城域網(wǎng)的覆蓋范圍在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間，一般為5～50km。

1)有線網(wǎng)：它使用導(dǎo)向型傳輸媒體來發(fā)送信息。

2)無線網(wǎng)：它使用非導(dǎo)向型傳輸媒體來進行通信。

(3)按數(shù)據(jù)交換方式分類1)共享型網(wǎng)絡(luò)：即網(wǎng)絡(luò)上的計算機必須爭得傳輸媒體的使用權(quán)后方能傳輸信息。

2)交換型網(wǎng)絡(luò)：它的每個工作站都獨立地占有一定帶寬，采用分組交換的數(shù)據(jù)傳輸方式，網(wǎng)絡(luò)運行效能高。4.開放系統(tǒng)互連參考模型(1)物理層(PhysicalLayer)物理層是OSI參考模型的第1層，向下是物理設(shè)備的接口，直接與傳輸媒體相鏈接，使比特流通過該接口從信源傳遞到信宿；向上為數(shù)據(jù)鏈路層提供服務(wù)(以建立物理鏈接和數(shù)據(jù)傳輸?shù)确绞教峁┓?wù))。

(2)數(shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer)數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型的第2層，其主要任務(wù)是提供一種可靠的、通過傳輸媒體傳輸數(shù)據(jù)的方法。

(3)網(wǎng)絡(luò)層(NetworkLayer)OSI參考模型的第3層是網(wǎng)絡(luò)層，它主要承擔(dān)把信息從一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳送到另一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。(4)傳輸層(TransportLayer)傳輸層是OSI參考模型的第4層，是高層和低層之間進行銜接的接口層，也是通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)的界面。

(5)會話層(SessionLayer)OSI參考模型的第5層是會話層。

(6)表示層(PresentationLayer)表示層是OSI參考模型的第6層，它負責(zé)處理傳輸數(shù)據(jù)的格式、語法、語義的問題，由于信源和信宿雙方的數(shù)據(jù)表示不盡相同，所以需要建立數(shù)據(jù)交換的格式和約定來確保信源和信宿雙方能夠相互認識。

(7)應(yīng)用層(ApplicationLayer)OSI參考模型的最高層是應(yīng)用層，它是用戶的應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)的接口。

5.TCP/IP圖圖2-25OSI參考模型(1)TCP(TransmissionControlProtocol)它是一種面向連接的協(xié)議，能夠在各種物理網(wǎng)絡(luò)上提供可靠的、端到端的數(shù)據(jù)信息傳輸，并且可以檢測到在傳輸過程中數(shù)據(jù)包出現(xiàn)的各種問題，針對出現(xiàn)的問題，及時地提供重傳、排序和延遲處理等措施，使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃詷O強。

(2)IP(InternetProtocol)IP以數(shù)據(jù)報的形式傳輸數(shù)據(jù)。

(3)TCP/IPTCP/IP的體系結(jié)構(gòu)分為四層：物理層/數(shù)據(jù)鏈路層(或稱網(wǎng)絡(luò)接口層)、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。1)物理層/數(shù)據(jù)鏈路層。

2)網(wǎng)絡(luò)層。

3)運輸層。

4)應(yīng)用層。6.BACnet(1)BACnet數(shù)據(jù)通信協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)BACnet是一種開放性的計算機網(wǎng)絡(luò)，就必須參考OSIRM。表2-1BACnet數(shù)據(jù)通信協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)與OSIRM比較BACnet數(shù)據(jù)通信協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)OSIRMBACnet應(yīng)用層應(yīng)用層（7）BACnet網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層（3）ISO8802?2（IEEE802．2）MS/TPPTPLonTalk鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層（2）ISO8802?2

（IEEE802．3）ARCnetEIA?485EIA?232LonTalk物理層物理層（1）(2)BACnet數(shù)據(jù)通信協(xié)議的對象為了實現(xiàn)不同廠家BA設(shè)備之間的相互通信，BACnet采用“對象”(Object，即具備某種特定功能的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)元素的集合)的概念，將不同廠家BA設(shè)備的功能抽象為網(wǎng)絡(luò)間可識別的“目標(biāo)”，使用“對象標(biāo)識符”對BA設(shè)備進行描述，提供操作數(shù)據(jù)信息的方法，形成通信軟件，而且并不影響各個BA設(shè)備廠家的產(chǎn)品內(nèi)部設(shè)計及其組態(tài)。表2-2BACnet數(shù)據(jù)通信協(xié)議的對象及其應(yīng)用實例對象名稱應(yīng)用實例模擬輸入（AnalogInput）傳感器輸入模擬輸出（AnalogOutput）控制輸出模擬值（AnalogValue）模擬控制系統(tǒng)參數(shù)數(shù)字輸入（BinaryInput）開關(guān)輸入數(shù)字輸出（BinaryOutput）繼電器輸出數(shù)字值（BinaryValue）數(shù)字控制系統(tǒng)參數(shù)時序表（Calendar）按照時間執(zhí)行程序定義的日期列表命令（Command）完成特定操作（如日期設(shè)定等）需向多設(shè)備的多對象寫多值設(shè)備（Device）其屬性表示設(shè)備支持的對象和服務(wù)事件登記（EventEnrollment）描述可能處于錯誤狀態(tài)的事件或其他設(shè)備需要的報警(3)BACnet數(shù)據(jù)通信協(xié)議的服務(wù)對象描述了BA設(shè)備的抽象通信特征，屬性是關(guān)于對象的進一步闡述和表征。(4)BACnet的拓撲結(jié)構(gòu)BACnet網(wǎng)絡(luò)是一種局域網(wǎng)LAN，BACnet設(shè)備通過LAN傳送符合BACnet標(biāo)準(zhǔn)的二進制碼信息。

(5)BACnet與企業(yè)內(nèi)部互連網(wǎng)Internet的互聯(lián)BACnet設(shè)備間的通信采用的是BACnet數(shù)據(jù)通信協(xié)議，Internet采用的是IP協(xié)議。

7.LonTalk協(xié)議(1)LonWorks組成1)LonWorks節(jié)點和路由器。

2)LonTalk。

3)LonWorks收發(fā)器。

4)LonWorks網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點開發(fā)工具。(2)LonWorks技術(shù)的優(yōu)點1)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活、組網(wǎng)方便。2)支持多種傳輸介質(zhì)，包括雙絞線、同軸電纜、電力線、光纖、無線射頻等；兩種傳輸速率：78bit/s和1.25Mbit/s，最大傳輸距離由網(wǎng)絡(luò)拓撲形式和傳輸介質(zhì)決定，一般可從500~2700m;可接入的節(jié)點最多為32385個。

3)完善的開發(fā)工具。

4)無主的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

5)開發(fā)LonWorks網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的時間較短，也易于維護。

(3)LonTalkLonWorks技術(shù)所使用的通信協(xié)議稱為LonTalk表2-3LonTalk與OSI的7層協(xié)議比較

OSIC層次標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)LON提供的服務(wù)處理器7應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)變量類型應(yīng)用處理器6表示層數(shù)據(jù)表示網(wǎng)絡(luò)變量、外部幀傳送處理器5會話層遠程遙控動作請求/響應(yīng)，認證，網(wǎng)絡(luò)管理處理器4傳送層端對端的可靠傳輸應(yīng)答，非應(yīng)答，點對點廣播，認證等處理器3網(wǎng)絡(luò)層傳輸分組地址，路由處理器2鏈路層鏈路層幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)解碼，CRC錯誤檢查MAC處理器MAC子層媒體訪問P?預(yù)測CSMA，碰撞規(guī)避，優(yōu)先級，碰撞檢測1物理層電路連接介質(zhì)，電氣接口MAC處理器

XCVA8.計算機網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒體(1)雙絞線雙絞線(TwistedPair)是一種廣泛使用而且價廉的傳輸媒體。圖2-26非屏蔽型雙絞線電纜的結(jié)構(gòu)(2)同軸電纜同軸電纜(CoaxialCable)是局域網(wǎng)過去廣泛使用的傳輸媒體，現(xiàn)在應(yīng)用較少。圖2-27同軸電纜的結(jié)構(gòu)(3)光纖光纖(Fiber)是一種能夠傳輸光信號的纖細柔軟媒體，其最內(nèi)層的纖芯是一種截面積很小、質(zhì)地脆、易斷裂的光導(dǎo)纖維，直徑?＝2～125μm，材質(zhì)為玻璃或塑料。圖2-28光纖的結(jié)構(gòu)1)具有很大的帶寬，很高的數(shù)據(jù)傳輸速率。2)光纖信號衰減小，傳輸距離可達1000km3)光纖耐輻射，外界的電磁干擾對其無影響，而光束本身又不向外輻射信號，安全性好，適于長距離的信號傳輸。

9.計算機網(wǎng)絡(luò)的互連設(shè)備(1)轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器(Repeater,包括中繼器、集線器)是一種底層設(shè)備，作用在物理層。

(2)網(wǎng)橋網(wǎng)橋(Bridge)作用在數(shù)據(jù)鏈路層。

(3)路由器路由器(Router)作用在網(wǎng)絡(luò)層。

(4)網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)(Gateway)又稱作網(wǎng)間連接器，協(xié)議轉(zhuǎn)換器，是針對高層協(xié)議(運輸層以上)進行協(xié)議轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡(luò)之間的連接器，其通常表現(xiàn)形式為安裝在路由器內(nèi)部的軟件。第四講第2章2.2.1-2.2.2授課學(xué)時2教學(xué)目的及要求目的：了解智能建筑系統(tǒng)集成的目的，內(nèi)容和集成模式。要求：掌握智能建筑系統(tǒng)集成的內(nèi)容和集成模式。教學(xué)難點重點及措施重點：智能建筑系統(tǒng)集成的內(nèi)容和集成模式。難點：系統(tǒng)集成的主要內(nèi)容。措施：突出重點，重點講解授課方法講授（現(xiàn)代化）教學(xué)手段多媒體與板書結(jié)合板書部分用下劃線標(biāo)注。作業(yè)思考題師生互動P2202-3思考題：討論系統(tǒng)集成的關(guān)鍵技術(shù)。OPC技術(shù)在樓宇自動化系統(tǒng)集成中的應(yīng)用。2.2建筑設(shè)備自動化控制系統(tǒng)的集成技術(shù)系統(tǒng)集成是指從一定得應(yīng)用需求出發(fā)，將彼此之間存在相互作用的各個子系統(tǒng)，借助相應(yīng)的技術(shù)進行有機的結(jié)合，使之成為一個統(tǒng)一、高效、實用、可靠的整體?！且环N理念、方法或技術(shù)手段。2.2.1智能建筑系統(tǒng)集成的內(nèi)容1.功能集成將原來分離的各智能化子系統(tǒng)功能進行集成，從而形成原來各個子系統(tǒng)所沒有的、新的全局性監(jiān)控功能。1)IBMS管理層的功能集成，它包括集中監(jiān)控和管理功能、信息綜合管理功能、全局事件管理功能、公共通信網(wǎng)絡(luò)管理功能等的集成。

2)各個智能化子系統(tǒng)的功能集成，即INS、CNS、BMS的功能集成。2.網(wǎng)絡(luò)集成指通信設(shè)備及通信線路與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)線路的有機結(jié)合，其側(cè)重點在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備上。

3.界面集成在統(tǒng)一的界面上，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的運行和管理。它把BMS、OAS、CNS集成在一個計算機平臺上，在統(tǒng)一的界面環(huán)境下運行，建立IBMS。2.2.2智能建筑系統(tǒng)集成的模式1.智能建筑綜合管理的一體化集成模式將BMS、OAS、CNS等從各個分離的設(shè)備功能和信息等集成到一個相互關(guān)聯(lián)的、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的系統(tǒng)中，易于對各種信息進行綜合管理。它使得整個智能建筑采用統(tǒng)一的計算機操作平臺、統(tǒng)一的界面環(huán)境進行操作，實現(xiàn)集中的監(jiān)控和管理功能。IBMS是系統(tǒng)集成的最高目標(biāo)。

2.以BMS、INS為主，面向物業(yè)管理的集成模式BMS、OAS和智能一卡通系統(tǒng)等進行集成，完成BMS、OAS的緊密集成。

3.BMS集成模式BMS實現(xiàn)狹義BAS與FAS、SAS之間的集成。各個子系統(tǒng)均以BAS為核心，運行在BAS的中央監(jiān)控機上，實現(xiàn)相應(yīng)的功能。1)各子系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(通信協(xié)議)一致。2)以BAS為主，其他系統(tǒng)存在不同的通信協(xié)議(即存在第三方系統(tǒng))，如圖2-30所示。

3)采用OPC互連軟件技術(shù)。

4.子系統(tǒng)集成指對OAS、CNS及BAS3個子系統(tǒng)設(shè)備的各自集成，是最基本的集成，也是實現(xiàn)高層次集成的基礎(chǔ)。它包括OAS、CNS、BAS的集成。第五講第2章2.2.3授課學(xué)時2教學(xué)目的及要求目的：了解綜合布線的概念及特點，了解綜合布線系統(tǒng)的構(gòu)成和應(yīng)用范圍。要求：能熟練掌握綜合布線系統(tǒng)的構(gòu)成。教學(xué)難點重點及措施重點：綜合布線系統(tǒng)的構(gòu)成及綜合布線的優(yōu)點。難點：綜合布線系統(tǒng)的構(gòu)成。措施：突出重點，重點講解。授課方法講授（現(xiàn)代化）教學(xué)手段多媒體與板書結(jié)合板書部分用下劃線標(biāo)注。作業(yè)思考題師生互動P2581-2思考題：簡述綜合布線系統(tǒng)的作用、構(gòu)成。討論綜合布線設(shè)計的一般原則。2.2.3智能建筑的綜合布線技術(shù)1.綜合布線及其特點（1）綜合布線（GenericCabling）由線纜（如銅纜、光纖等）和相應(yīng)的連接件（如連接模塊、插頭、插座、適配器、配線架等）組成的信息傳輸通道。它不僅使得建筑物內(nèi)的電信、圖文、數(shù)據(jù)、多媒體設(shè)備、交換設(shè)備等彼此相連，而且能夠使上述設(shè)備與外部通信網(wǎng)絡(luò)相連，實現(xiàn)多種信號在在一套標(biāo)準(zhǔn)的布線系統(tǒng)中傳輸。（2）綜合布線的優(yōu)點有：1)兼容性兼容性是指它是一個完全獨立的，與應(yīng)用系統(tǒng)相對無關(guān)，可適用于多種應(yīng)用系統(tǒng)的良好性能。

2)開放性綜合布線采用開放式體系結(jié)構(gòu)，符合多種國際流行標(biāo)準(zhǔn)。因此，它對所有著名廠商的產(chǎn)品都是開放的；對所有的通信協(xié)議都是支持的。

3)靈活性采用模塊化設(shè)計，使用標(biāo)準(zhǔn)的線纜和相關(guān)連接件，因此，所有的通道均是通用的。系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備的增加或減少，不需改變布線，只需增減相應(yīng)設(shè)備和在配線架上進行必要的跳線操作即可。它組網(wǎng)方式靈活多樣，如支持以太網(wǎng)工作站和令牌網(wǎng)工作站并存工作，方便用戶組織信息流。(4)可靠性綜合布線采用通過ISO認證的高品質(zhì)線纜、相關(guān)連接件和組合壓接方式構(gòu)建高標(biāo)準(zhǔn)信息傳輸通道。每條信道都按照技術(shù)規(guī)范施工，采用專用儀器測試、驗收，確保其性能指標(biāo)。應(yīng)用系統(tǒng)全部采用點對點的鏈接，任何一條鏈路發(fā)生故障均不影響其它鏈路的運行，為故障的檢修和正常的運行維護提供了便捷。(5)先進性隨著信息時代的到來，各種信息都在一套標(biāo)準(zhǔn)的布線中傳輸，并且對信道的傳輸帶寬、傳輸速率要求很高，只有采用綜合布線方能滿足這些需要。(6)經(jīng)濟性與傳統(tǒng)的布線方式相比較，綜合布線具有良好的初期投資特性，性能價格比很高；此外，它還具有一定的技術(shù)儲備，滿足今后若干年內(nèi)的發(fā)展需求(即在不追加新的投資的情況下，依然保持建筑物的先進性)。

(7)系統(tǒng)性在建筑物群之間或建筑物內(nèi)的各個區(qū)域都設(shè)有相應(yīng)的連接端口，形成互連系統(tǒng)很方便，無需另外布線。2.綜合布線系統(tǒng)及其特點（1）綜合布線系統(tǒng)GCS“建筑物或建筑群內(nèi)的傳輸網(wǎng)絡(luò)。它不但使得語音、數(shù)據(jù)通信及交換設(shè)備和其它信息管理系統(tǒng)彼此互聯(lián)，而且使得這些設(shè)備與外部通信網(wǎng)絡(luò)相連接，包括建筑物到外部網(wǎng)絡(luò)的連接點與工作區(qū)的信息終端之間的所有線纜及其相關(guān)的布線部件?！保?）綜合布線系統(tǒng)的特點1）綜合性、兼容性。2）靈活性。3）先進性、擴展性4）合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、先進的管理5）經(jīng)濟合理、投資回報率高3.綜合布線系統(tǒng)的構(gòu)成和應(yīng)用范圍（1）組成：系統(tǒng)由建筑群主干布線子系統(tǒng)、建筑物主干布線子系統(tǒng)、水平布線子系統(tǒng)和工作區(qū)布線子系統(tǒng)等4個子系統(tǒng)。圖2-31綜合布線系統(tǒng)圖圖2-32建筑群與建筑綜合布線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1)建筑群主干布線子系統(tǒng)(建筑群子系統(tǒng))它由連接各建筑物之間的綜合布線線纜、建筑明配線設(shè)備(CD，CampusDistributor)和跳線(Jumper)等組成。

2)建筑物主干布線子系統(tǒng)(干線子系統(tǒng))干線子系統(tǒng)由建筑物配線設(shè)備(BD，BuildingDistributor)、跳線以及設(shè)備間到各個樓層交接間的干線線纜組成。傳輸媒體一般為光纖或雙絞線線纜，宜采用GCS的專用通道敷設(shè)或與弱電豎井合用。

3)水平布線子系統(tǒng)它由工作區(qū)的信息插座(TO，InformationOutlet)到樓層配線設(shè)備(FD，F(xiàn)loorDistributor)的配線線纜、樓層配線設(shè)備和跳線等組成。

4)工作區(qū)布線子系統(tǒng)它由信息插座延伸到終端設(shè)備的連接線纜和適配器(或插頭)組成。工作區(qū)是放置終端設(shè)備的地方，屬于非永久性的，隨應(yīng)用種類而改變。（2）綜合布線系統(tǒng)應(yīng)用范圍包括兩類：一類為單棟建筑物內(nèi)，如建筑大廈；另一類為若干建筑物組成的建筑群小區(qū)，如住宅小區(qū)、校園區(qū)等。綜合布線一般適用于建筑物跨度不超過3000m，辦公面積不超過100萬m2的場所。GCS支持BAS、OAS、CNS對于多種信息的傳輸需求，傳輸速率范圍為數(shù)十kbit/s～1000Mbit/s。1)設(shè)計范圍、目標(biāo)和布線要求學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)管理中心位于實驗大樓5層，目前有實驗大樓、圖書館大樓、教學(xué)樓、辦公樓、教工宿舍和學(xué)生宿舍等需要與網(wǎng)管中心連接成校園網(wǎng)，并且各個樓宇基于網(wǎng)絡(luò)綜合布線建設(shè)樓宇內(nèi)局域網(wǎng)。GCS采用國際標(biāo)準(zhǔn)建議的星形拓撲結(jié)構(gòu)，遵守ISO/CEI11801標(biāo)準(zhǔn)，滿足目前和將來的信息傳輸需要。GCS的信息出口采用國際標(biāo)準(zhǔn)的RJ45插座，傳輸速率考慮100Mbit/s發(fā)展的需求。GCS滿足開放式原則，符合綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)(ISDN)的要求。圖2-33某校園網(wǎng)GCS結(jié)構(gòu)示意圖

2)布線系統(tǒng)設(shè)計工作區(qū)布線子系統(tǒng)設(shè)計。水平布線子系統(tǒng)設(shè)計。圖2-34水平布線子系統(tǒng)連接線路

E—設(shè)備C—連接點T—終端設(shè)備建筑物主干布線子系統(tǒng)(干線子系統(tǒng))設(shè)計。建筑群主干布線子系統(tǒng)(建筑群子系統(tǒng))。第3章建筑設(shè)備自動化的監(jiān)控設(shè)備教學(xué)目的：監(jiān)控設(shè)備是構(gòu)成自控系統(tǒng)現(xiàn)成硬件不可缺少的設(shè)備，通過本章學(xué)習(xí)，了解并掌握建筑設(shè)備自動化中的監(jiān)控設(shè)備—傳感器、變送器、控制器和執(zhí)行器。教學(xué)重點：常用傳感器和執(zhí)行器的技術(shù)特點，軟件控制器的控制算法，調(diào)節(jié)閥的選擇。教學(xué)難點：軟件控制器的控制算法，調(diào)節(jié)閥的選擇。第六講第3章3.1-3.2授課學(xué)時2教學(xué)目的及要求目的：了解傳感器的技術(shù)指標(biāo)，自動控制儀表的分類，掌握HVAC傳感器要點，模擬控制器和軟件控制器。要求：能熟練掌握HVAC傳感器要點，模擬控制器和軟件控制器。教學(xué)難點重點及措施重點：掌握HVAC傳感器要點，模擬控制器和軟件控制器難點：HVAC傳感器要點和軟件控制器措施：突出重點，重點講解授課方法講授（現(xiàn)代化）教學(xué)手段多媒體與板書結(jié)合板書部分用下劃線標(biāo)注。作業(yè)思考題師生互動P643-4思考題：超生波流量計的工作原理。討論智能傳感器的研究。3.1傳感器與變送器

3.1.1傳感器的常規(guī)技術(shù)指標(biāo)1.性能指標(biāo)1)量程(Span)：標(biāo)稱范圍兩極限之差的模。2)重復(fù)性(Repeatability)：在相同測量條件下，對同一被測量進行連續(xù)多次測量所得結(jié)果之間的一致性。3)準(zhǔn)確度等級(AccuracyClass)：符合一定的計量要求，使誤差保持在規(guī)定極限以內(nèi)的測量儀器的等別、級別。4)靈敏度(Sensitivity)：測量儀器響應(yīng)的變化除以對應(yīng)的激勵變化。5)漂移(Drift)：測量儀器計量特性的慢變化。6)響應(yīng)時間(ResponseTime)：激勵受到規(guī)定突變的瞬間，與響應(yīng)達到并保持其最終穩(wěn)定值在規(guī)定極度限內(nèi)的瞬間，這兩者之間的時間間隔即是響應(yīng)時間。7)響應(yīng)特性(ResponseCharacteristic)：在確定條件下，激勵與對應(yīng)響應(yīng)之間的關(guān)系，如熱電阻的電阻值與溫度的函數(shù)關(guān)系。

2.實用與經(jīng)濟指標(biāo)1)造價：造價應(yīng)該包括電源、轉(zhuǎn)換器、信號調(diào)節(jié)器及連接電纜。

2)維護:任何專門的維護和重新標(biāo)定都要求涉及額外的人力和費用。

3)兼容性：與其他的元件和標(biāo)準(zhǔn)具有可操作性和可互換性。

4)環(huán)境；可經(jīng)受住苛刻或危險環(huán)境的能力。

5)干擾：對環(huán)境造成(如電磁波或準(zhǔn)穩(wěn)定電磁場)的敏感度。3.1.2HVAC傳感器要點簡述1.溫度傳感器(1)熱電偶熱電偶是利用由兩種不同金屬組成的電路，并對電路中流動的電流進行測量，這兩片不同的金屬分別連接在參考溫度和被測溫度。

(2)熱電阻利用金屬電阻值對應(yīng)于溫度變化而發(fā)生改變的原理。

(3)熱敏電阻熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的溫度電阻值關(guān)系曲線，其工作原理與熱電阻相類似，半導(dǎo)體呈現(xiàn)一個負的電阻溫度系數(shù)。

2.壓力傳感器(1)電容式壓力傳感器一個金屬膜片作為電容器的一個極板，與膜片并列的另一側(cè)安裝另一個極板，如圖3-1所示。圖3-1電容式壓力傳感器(2)電感式壓力傳感器電感式壓力傳感器是通過移動一個機械部件而改變電感量來感受壓力。

3.流速與流量傳感器(1)畢托管畢托管基本上是用在管道通風(fēng)系統(tǒng)，而且是基于兩端開口的管，一根管是迎著空氣流安裝，另一根管與氣流垂直安裝。

(2)熱線式風(fēng)速計熱線式風(fēng)速計基本上用于通風(fēng)氣流的測量，該儀表靈敏度較高，適宜檢測很低速的流量，這使得它適用于空氣流動的測量和導(dǎo)風(fēng)管內(nèi)流量的測量。

(3)孔板孔板是基于管線或通風(fēng)管兩端的壓力差進行檢測的，也就是流體通過一個節(jié)流孔而產(chǎn)生節(jié)流作用，從而達到測量壓力差的目的。(4)文丘里流量計除了在管線或通風(fēng)導(dǎo)管中部逐漸縮小形成一個狹窄小孔(而不是突變的小孔)，并且，在下游的小孔又逐漸地擴大這點之外，文丘里流量計與孔板具有相似的工作原理。

(5)渦輪流量計渦輪流量計主要用于管道中的液體流量測量，但它易受磨損和卡塞，特別不適用于污濁的流體的測量。

(6)旋渦流量計旋渦流量計適用于液體測量并具有很高的精度，其工作原理是基于由旋渦而產(chǎn)生壓力波動的頻率，旋渦是由于流體沖擊垂直擋體而產(chǎn)生的，其頻率是與流體的流速成比例關(guān)系。

(7)電磁流量計使用一個纏繞管線或輸入一個交變電流，穿過流體建立一個電磁場。(8)超聲波流量計超聲波流量測量的原理是基于多普勒效應(yīng)，通過流體微粒中反射聲波頻率的變化來測量流量。

4.濕度傳感器(1)機械濕度計這種濕度計是通過濕氣的吸收和解吸改變原材料的體積來測量濕度，這是一種最早的濕度測量方法。

(2)干濕球濕度計把蒸餾過的濕芯線纏繞在一個普通的溫度傳感器上，可引起該溫度傳感器溫度(濕球溫度)降低，其干、濕球溫度差與相對濕度有一定的關(guān)系。

(3)電容式濕度變送器電容式濕度變送器將空氣相對濕度變換為DC0～10V標(biāo)準(zhǔn)信號，這一輸出信號與空氣相對濕度成線性關(guān)系，傳送距離遠，性能幾乎不需要維護。

5.舒適傳感器

6.室內(nèi)空氣質(zhì)量傳感器

7.室內(nèi)占用傳感器(1)超聲波運動傳感器(US)這種傳感器利用多普勒效應(yīng)，它用連續(xù)高頻(超聲)聲波充滿整個房間。(2)紅外運動傳感器(IR)通過感受運動紅外熱源，如人員、叉式升降機或其他的散熱物體，該傳感器能對室內(nèi)的照明或空調(diào)執(zhí)行相應(yīng)的開關(guān)作用。(3)基于紅外的人員計數(shù)器利用多普勒效應(yīng)感受反射光，即可計算通過該區(qū)域的人員數(shù)目。

8.火災(zāi)探測傳感器(1)煙霧傳感器煙霧是一幢建筑內(nèi)最重要的危險標(biāo)志之一。1)電離式煙霧傳感器。2)光電式煙霧傳感器。(2)感溫式探測器它是一種能在引燃階段后期檢測到環(huán)境溫度上升到某一預(yù)定值的“早中期發(fā)現(xiàn)”的探測器。(3)感光式探測器它利用檢測火焰的紅外光或紫外光進行火災(zāi)探測的，屬于“中期發(fā)現(xiàn)”探測器，分紅外火焰探測器和紫外火焰探測器，工程上常用作感煙探測器或感溫探測器的補充。(4)復(fù)合式探測器這是近年來新出現(xiàn)的一種探測器，主要為解決在某些環(huán)境中單一參數(shù)檢測不甚可靠的問題，主要有感煙感溫式探測器、感光感溫式和感煙感光式幾種類型。(5)可燃氣體探測器它主要是對環(huán)境氣體中的可燃性氣體濃度進行檢測，經(jīng)對比測定而發(fā)出火災(zāi)預(yù)警信號。

3.2控制器

3.2.1自動控制儀表的分類1.按使用能源分類(1)電動儀表電動儀表是以電作為能源及傳送信號的儀表，傳送距離遠，便于與計算機配合，在生產(chǎn)自動化中被廣泛應(yīng)用。

(2)自力式自動控制儀表這種儀表不需要輔加能源，只是傳感器從被控介質(zhì)中取得能量，就足以推動執(zhí)行器動作。2.按結(jié)構(gòu)形式分類(1)基地式儀表這種儀表以指示、記錄儀表為主體，附加調(diào)節(jié)裝置而組成，即把變送、控制、顯示等部分裝在一個殼內(nèi)形成整體。(2)單元式組合儀表這種儀表根據(jù)自動檢測與控制的要求，將整套儀表劃分為能獨立實現(xiàn)一定功能的若干單元，單元之間統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號聯(lián)系(3)組裝電子式調(diào)節(jié)儀表這種儀表是在單元組合儀表的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的成套儀表裝置，它的基本組件是具有不同功能的功能模件。

3.2.2模似控制器1.自力式溫度控制器圖3-2采暖散熱器恒溫調(diào)節(jié)閥

1—調(diào)節(jié)旋鈕(給定值)2—傳感器

3—反力彈簧4—閥心5—閥座2.電氣式模擬控制器(1)電氣式溫度控制器圖3-3壓力感溫式溫度控制器結(jié)構(gòu)

1—感溫包2—微動開關(guān)

3—杠桿4—偏心輪(2)電氣式壓力控制器圖3-4波紋管式壓力控制器如圖3-4所示，波紋管5承受被控介質(zhì)的壓力，其上產(chǎn)生的力作用在杠桿4的右端，杠桿左端承受給定彈簧1的反力。

圖3-5風(fēng)機盤管溫控器其傳感器是由彈性材料制成的感溫膜盒。3.電子式模擬控制器(1)斷續(xù)輸出的電子式模擬控制器1)兩位式電子模擬控制器。圖3-6兩位式電子模擬控制器原理框圖圖3-7兩位式電子模擬控制器特性圖

a)理想特性b)實際特性2)三位式電子控制器。圖3-8三位式電子模擬控制器原理框圖圖3-9三位式電子模擬控制器特性圖

a)理想特性b)實際特性3)位式輸出的補償式控制器。圖3-10位式輸出的補償式控制器圖3-11室外溫度補償特性(2)連續(xù)輸出的電子式控制器連續(xù)輸出的電子式控制器有比例P、比例積分PI、比例積分微分PID等控制規(guī)律，輸出信號為DC0～10mA、DC4～20mA、DC0～10V等。1)連續(xù)輸出電子控制器的組成。圖3-12連續(xù)式電子控制器組成框圖2)連續(xù)輸出的補償式控制器。

3)連續(xù)輸出的串級控制器。圖3-13連續(xù)式串級控制器4)焓值控制器。圖3-14焓值控制器原理示意圖3.2.3軟件控制器1.直接數(shù)字控制器(DDC)1)DDC系統(tǒng)具有如下的特點：①計算機運算速度快，能分時處理多個生產(chǎn)過程(被控參數(shù))，代替幾十臺模擬控制器，實現(xiàn)多個單回路的PID控制。

2)DDC系統(tǒng)由被控對象(生產(chǎn)過程)、檢測變送器、執(zhí)行器和工業(yè)計算機組成，圖3-15是DDC系統(tǒng)的組成框圖。圖3-15DDC系統(tǒng)框圖

①輸入通道A/D：把傳感器或變送器送來的反映被控參數(shù)的模擬量(電阻、電流、電壓信號)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送往計算機。為了避免現(xiàn)場輸入線路電磁干擾和變送器交流噪聲，用濾波網(wǎng)絡(luò)對各輸入信號分別濾波(見DDC控制器框圖)。②采樣器：在時序控制器作用下，以一定的速度按順序把輸入信號送入放大器，然后選擇送到A/D轉(zhuǎn)換器，變成數(shù)字信號送入計算機。

③輸出通道D/A：把經(jīng)過計算機計算輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成能控制執(zhí)行器動作的模擬信號AO或數(shù)字信號DO。

④顯示報警：是直接數(shù)字控制器系統(tǒng)很容易實現(xiàn)的一個重要功能，它能對生產(chǎn)過程的工況進行監(jiān)控，以供操作人員監(jiān)視。2.計算機控制系統(tǒng)的基本控制算法(1)PID控制算法按照偏差信號的比例P(Proportional)、積分I(Integral)和微分D(Derivative)進行控制的PID算法，以其形式簡單、參數(shù)易于整定、便于操作而成為目前控制工程領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛、經(jīng)驗豐富、技術(shù)成熟的基本控制算法。圖3-16模擬PID控制系統(tǒng)原理圖圖3-17位置型PID控制系統(tǒng)原理圖圖3-18增量型PID控制系統(tǒng)原理圖增量式PID控制算法與位置型PID控制算法相比，具有以下優(yōu)點：1)增量型PID控制算法的輸出Δu(k)僅取決于最近3次的e(k)、e(k-1)和e(k-2)的采樣值，計算較為簡便，所需的內(nèi)存容量不大。

2)由于微機輸出增量，所以誤動作影響較小，必要時可用邏輯判斷的方法去掉。

3)在手動/自動無擾動切換中，增量型PID控制算法要優(yōu)于位置型PID控制算法。

4)不產(chǎn)生積分失控，所以能容易獲得較好的調(diào)節(jié)效果，一旦計算機發(fā)生故障，則停止輸出Δu(k)，閥位大小保持發(fā)生故障前的狀態(tài)，對生產(chǎn)過程無影響。(2)改進型PID控制算法在計算機控制系統(tǒng)中，如果單純用數(shù)字PID調(diào)節(jié)器去模仿模擬調(diào)節(jié)器，不會獲得更好的效果。1)積分項的改進有如下方法：①分離的PID控制算法。在PID控制中，積分的作用是為了消除殘差，提高控制性能指標(biāo)。但在過程的啟動、結(jié)束或大幅度增減設(shè)定值時，此時系統(tǒng)有較大的偏差，會造成PID運算的積分積累，使得系統(tǒng)輸出的控制量超過執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生最大動作所對應(yīng)的極限控制量，最終導(dǎo)致系統(tǒng)較大的超調(diào)、長時間波動，甚至引起系統(tǒng)的振蕩。②變速積分的PID控制算法。一般的PID控制中，積分系數(shù)KI是常數(shù)，所以，在整個控制過程中，積分增量保持不變。而系統(tǒng)對積分項的要求則是，偏差大時，積分作用減弱；偏差小時，積分作用增強。否則，會因為積分系數(shù)KI的數(shù)值取大了，導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生超調(diào)，甚至積分飽和；反之，積分系數(shù)KI的數(shù)值取小了，造成了系統(tǒng)消除殘差過程的延長。

2)微分項的改進方法如下：

①微分先行的PID控制算法。為了避免給定值的改變，給系統(tǒng)帶來的影響(如超調(diào)量過大、系統(tǒng)振蕩等)?？刹捎梦⒎窒刃械腜ID控制技術(shù)。它只對被控變量y(t)進行微分，而不對偏差微分，即對給定值無微分作用，消除了給定值頻繁升降給系統(tǒng)造成的沖擊。②不完全微分PID控制算法。普通的PID控制算式，對具有高頻擾動的生產(chǎn)過程，微分作用響應(yīng)過于靈敏，容易引起控制過程振蕩，降低調(diào)節(jié)品質(zhì)。尤其是計算機對每個控制回路輸出時間是短暫的，而驅(qū)動執(zhí)行器動作又需要一定時間，如果輸出較大，在短暫時間內(nèi)執(zhí)行器達不到應(yīng)有的相應(yīng)開度，會使輸出失真。為了克服這一缺點，同時又要微分作用有效，可以在PID控制輸出串入一階慣性環(huán)節(jié)，這就組成了不完全微分PID調(diào)節(jié)器。

3.可編程控制器(PLC)圖3-20PLC的基本組成4.現(xiàn)場控制單元的軟件結(jié)構(gòu)圖3-21現(xiàn)場控制單元軟件執(zhí)行順序圖3-22現(xiàn)場控制單元軟件結(jié)構(gòu)第七講第3章3.3-3.4授課學(xué)時2教學(xué)目的及要求目的：了解執(zhí)行器的特性，即執(zhí)行器的輸出與輸入的關(guān)系，正確選取執(zhí)行器有利于改善自動控制的調(diào)節(jié)精度。要求：掌握調(diào)節(jié)閥選取。教學(xué)難點重點及措施重點：常用執(zhí)行器的技術(shù)特點、調(diào)節(jié)閥的選擇。難點：調(diào)節(jié)閥的選擇。措施：突出重點，重點講解。授課方法講授（現(xiàn)代化）教學(xué)手段多媒體與板書結(jié)合板書部分用下劃線標(biāo)注。作業(yè)思考題師生互動P645-6思考題：閥門的不同流量特性對調(diào)節(jié)效果有什么影響？討論電動閥門選擇的方法。3.3執(zhí)行器

3.3.1膨脹閥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(diào)節(jié)彈簧8—調(diào)節(jié)螺釘圖3-24內(nèi)平衡式熱力膨脹閥的結(jié)構(gòu)

1—閥體2—傳動桿3—螺母4—閥座5—閥針

6—調(diào)節(jié)彈簧7—調(diào)節(jié)桿座8—填料9—帽蓋

10—調(diào)節(jié)桿11—填料壓蓋12—感溫包13—過濾網(wǎng)

14—螺母15—毛細管16—感應(yīng)薄膜17—氣箱蓋圖3-25熱力膨脹閥和制冷系統(tǒng)能量特性曲線

1—熱力膨脹閥能量曲線2—制冷系統(tǒng)能量曲線2.電子膨脹閥圖3-26電動式電子膨脹閥的組成

1—電動機轉(zhuǎn)子2—電動機定子3—螺旋

4—軸5—針閥6—節(jié)流孔3.3.2電磁閥圖3-28圖3-28導(dǎo)壓式電磁閥

1—線圈2—柱塞閥心3—罩子4—導(dǎo)閥

5—主閥室6—主閥7—手動開閉棒

8—蓋9—平衡孔圖3-27直動式電磁閥

1—線圈2—柱塞閥心3—彈簧

4—圓盤5—接線盒6—外殼圖3-29油用三通電磁閥

1—連接片2—閥體3—接管4—鐵心

5—罩殼6—電磁線圈3.3.3電動調(diào)節(jié)閥圖3-30電動調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)圖

1—執(zhí)行機構(gòu)2—調(diào)節(jié)機構(gòu)1.電動執(zhí)行機構(gòu)

2.調(diào)節(jié)閥圖3-31直通雙座閥圖3-32直通單座閥圖3-33三通閥

a)合流閥b)分流閥3.3.4電動調(diào)節(jié)風(fēng)門圖3-34圖3-34單葉型風(fēng)門結(jié)構(gòu)示意圖a)蝶式風(fēng)門b）菱形風(fēng)門圖3-35多葉形風(fēng)門結(jié)構(gòu)示意圖a）平行葉片風(fēng)門b）對開葉片風(fēng)門c）菱形風(fēng)門3.3.5閥門定位器圖3-36電動閥門定位器的工作原理示意圖3.3.6變頻器及晶閘管調(diào)功器1.變頻器圖3-37變頻器控制回路框圖2.晶閘管調(diào)功器圖3-38調(diào)功器過零觸發(fā)的

連續(xù)輸出電壓波形示意圖3.4調(diào)節(jié)閥的選擇與計算

3.4.1調(diào)節(jié)閥的流量特性1.理想流量特性圖3-39閥芯形狀1-直線特性閥芯（柱塞）2-等百分比特性閥芯（柱塞）3-快開特性閥芯（柱塞）4-拋物線特性閥芯（柱塞）5-等百分比特性閥芯（開口型）6-直線特性閥芯（開口型）(1)直線流量特性直線流量特性是指調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對開度成直線關(guān)系，即單位行程變化所引起的流量變化是常數(shù)。(2)等百分比(對數(shù))流量特性等百分比流量特性指單位相對行程變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量成正比關(guān)系，即調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)隨相對流量的增加而增大。

(3)拋物線流量特性

(4)快開曲線調(diào)節(jié)閥在開度較小時就有較大流量，隨開度的增大，流量很快就達到最大，故稱為快開特性，如圖3-40曲線4所示。圖3-41圖3-41三通調(diào)節(jié)閥的理想流量特性1-直線流量特性2-等百分比流量特性3-拋物線流量特性2.工作流量特性圖3-42串聯(lián)管道可調(diào)比特性a）管道串聯(lián)b)壓降特性S–閥門能力R-調(diào)節(jié)閥的實際可調(diào)比圖3-43串聯(lián)管道時直通調(diào)節(jié)閥工作流量特性(以為參比值)

a)直線流量特性b)等百分比流量特性3.4.2調(diào)節(jié)閥的流通能力是衡量閥門流量控制能力的另一個重要的物理量。定義：閥兩端壓差為105Pa、流體密度為時，調(diào)節(jié)閥全開時的流量（）。

3.4.3調(diào)節(jié)閥的選擇1.流量特性選擇圖3-44改變閥的放大系數(shù)使

系統(tǒng)總的放大系數(shù)不變

1—對象2—調(diào)節(jié)閥3—合成1)管道系統(tǒng)壓降變化情況來選擇，見表3-1。表3-1根據(jù)管道系統(tǒng)壓降選擇調(diào)節(jié)閥特性配管狀態(tài)S=1～0．6S=0．6～0．3S＜0．3實際工作流量特性直線等百分比直線等百分比調(diào)節(jié)不適宜所選流量特性直線等百分比等百分比等百分比2)根據(jù)負荷變化情況來選擇。2.調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)形式的選擇

3.調(diào)節(jié)閥開閉形式的選擇

4.閥門工作范圍的選擇(1)介質(zhì)種類在建筑環(huán)境與設(shè)備工程中，調(diào)節(jié)閥通常用于水和蒸氣，這些介質(zhì)本身對閥件無特殊的要求，因而一般通用材料制作的閥件都是可用的。

(2)工作壓力和溫度工作壓力和溫度也和閥的材質(zhì)有關(guān)，使用時實際工作壓力和溫度應(yīng)不超過廠家生產(chǎn)樣本中額定的工作壓力和溫度值。

5.調(diào)節(jié)閥口徑的計算表3-2調(diào)節(jié)閥流通能力與其尺寸的關(guān)系3/420閥門直徑/mm24567810121520流通能力C/（/h）單座閥0．080．120．200．320．500．801．22．03．25．0雙座閥公稱直徑/mm253240506580100125150200閥門直徑/mm253240506580100125150200流通能力C/（/h）單座閥81220325680120200280450雙座閥1016254063100160250400630公稱直徑/mm250300閥門直徑/mm250300流通能力C/（/h）單座閥雙座閥100016003.4.4調(diào)節(jié)風(fēng)閥的選擇1.風(fēng)閥的流量特性1.風(fēng)閥的流量特性（1）固有特性（2）風(fēng)閥的工作特性風(fēng)閥的工作特性又稱為安裝特性，其與調(diào)節(jié)水閥一樣，與串接元件有關(guān)，串接元件(如風(fēng)管、風(fēng)口)的阻力使風(fēng)閥壓降隨著風(fēng)閥葉片開度變化而改變，故而風(fēng)閥的工作特性與基于恒定的風(fēng)閥壓降的閥的固有特性是不同的。圖3-45多葉調(diào)節(jié)風(fēng)閥流量特性

a)平行多葉閥特性b)對開多葉閥特性2.風(fēng)閥的性能(1)漏風(fēng)量調(diào)節(jié)風(fēng)閥的漏風(fēng)量是指風(fēng)閥在承受靜壓的條件下，風(fēng)閥全關(guān)狀態(tài)的泄漏量。

(2)額定溫度調(diào)節(jié)風(fēng)閥的最大運行溫度是指風(fēng)閥能完成正常功能的最高環(huán)境溫度。

(3)額定壓力調(diào)節(jié)風(fēng)閥的額定壓力是指在葉片關(guān)閉時，作用在風(fēng)閥前后的最大允許靜壓差。

(4)額定風(fēng)速調(diào)節(jié)風(fēng)閥的額定風(fēng)速是指風(fēng)閥處于全開狀態(tài)時，氣流進入風(fēng)閥時的最大速度，也稱為最大流入速度。

(5)力矩要求風(fēng)閥正常開關(guān)運行的力矩需求直接影響到執(zhí)行器的選擇。3.風(fēng)閥執(zhí)行器第4章空氣處理設(shè)備的控制教學(xué)目的：通過本章學(xué)習(xí)，針對風(fēng)機盤管、新風(fēng)機組、空氣處理機組等典型空氣處理設(shè)備，了解其基本控制環(huán)節(jié)與方法。教學(xué)重點：掌握新風(fēng)機組監(jiān)控系統(tǒng)，定風(fēng)量、變風(fēng)量空調(diào)自動控制系統(tǒng)的工作原理。教學(xué)難點：掌握新風(fēng)機組監(jiān)控系統(tǒng)，變風(fēng)量空調(diào)自動控制系統(tǒng)的工作原理。第八講第4章4.1-4.3授課學(xué)時2教學(xué)目的及要求目的：了解新風(fēng)機組監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理，風(fēng)機盤管的控制過程。要求：掌握新風(fēng)機組監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理。教學(xué)難點及重點及措施重點：掌握新風(fēng)機組監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理。難點：新風(fēng)機組監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理。措施：突出重點，圖例講解。授課方法講授（現(xiàn)代化）教學(xué)手段多媒體與板書結(jié)合板書部分用下劃線標(biāo)注。作業(yè)思考題師生互動P981思考題：新風(fēng)機組的監(jiān)控內(nèi)容。新風(fēng)機組的控制策略。4.1概述

4.1.1集中空調(diào)系統(tǒng)的特點1.多干擾性(1)熱干擾1)通過窗戶進入的太陽輻射熱是時間的函數(shù)，將會受到天氣陰、晴變化的影響。

2)室外空氣溫度通過圍護結(jié)構(gòu)對室溫產(chǎn)生影響。

3)通過門、窗、建筑縫隙侵入的室外空氣對室溫產(chǎn)生影響；為了換氣(或保持室內(nèi)一定正壓)所采用的新風(fēng)，其溫度變化對室溫有直接影響。

4)由于室內(nèi)人員的變動，照明、機電設(shè)備的開停所產(chǎn)生的余熱變化，也直接影響室溫。

5)電加熱器(空氣加熱器)電源電壓的波動、熱水加熱器熱水壓力與溫度的波動、蒸氣壓力的波動等，都將影響室溫。

(2)濕干擾1)露點恒濕空調(diào)系統(tǒng)在運行過程中，可能會由于進入水冷式表面冷卻器內(nèi)的冷水溫度變化、壓力變化或者兩者同時變化，直接蒸發(fā)式表面冷卻器內(nèi)蒸發(fā)壓力的變化，噴水室的噴水溫度與壓力的波動，一次混合后空氣溫度的變化等因素而使空調(diào)系統(tǒng)的機器露點溫度發(fā)生變化，從而干擾了系統(tǒng)的機器露點，也就影響到空調(diào)房間內(nèi)所要求的空氣濕度參數(shù)。

2)室內(nèi)散濕量的波動及新風(fēng)含濕量的變化等都將影響室內(nèi)濕度的變化。

2.溫、濕度相關(guān)性3.多工況

4.1.2集中空調(diào)自動控制系統(tǒng)的特點1.多工況相互轉(zhuǎn)換方式的控制

2.整體的控制性

3.跨行業(yè)、跨系統(tǒng)集成1)集中空調(diào)自動控制系統(tǒng)與消防系統(tǒng)的集成。

2)集中空調(diào)自動控制系統(tǒng)與安保系統(tǒng)的集成。

3)集中空調(diào)自動控制系統(tǒng)與門禁系統(tǒng)的集成。

4)集中空調(diào)自動控制系統(tǒng)甚至跨行業(yè)與機場航顯系統(tǒng)集成。4.隨著集中空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展需求而發(fā)展1)窗際熱環(huán)境的控制策略。

2)信息化的新風(fēng)控制策略，如根據(jù)人數(shù)和人員密度分布的新風(fēng)控制，該方法在日本新建的大型體育建筑中已被采用。

3)超距離系統(tǒng)監(jiān)控，如利用手機界面的自動控制等。5.隨著自動控制系統(tǒng)的發(fā)展進程而發(fā)展1)現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展。

2)智能型傳感器與執(zhí)行器的發(fā)展。

3)無線技術(shù)的發(fā)展。

4)隨著自動控制技術(shù)與通信技術(shù)的日益融合而發(fā)展。4.1.3集中空調(diào)自動控制系統(tǒng)1.集中空調(diào)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(1)集中空調(diào)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計原則①根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的用途來設(shè)計相應(yīng)的空調(diào)自動控制系統(tǒng)。

(2)集中空調(diào)設(shè)計方法與流程集中空調(diào)設(shè)計方法與流程如圖4-1所示。圖4-1一般集中空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方法及流程2.集中空調(diào)自動控制系統(tǒng)的基本內(nèi)容1)空調(diào)房間的溫度、濕度、靜壓的檢測與調(diào)節(jié)。

2)新風(fēng)干、濕球溫度的檢測與報警。

3)一、二次混合風(fēng)的檢測、調(diào)節(jié)與報警。

4)回風(fēng)溫度、濕度的檢測與控制(空調(diào)機組)。

5)送風(fēng)溫度、濕度的檢測與控制(新風(fēng)機組)。

6)表面冷卻器后空氣溫度及濕度的檢測與控制。

7)噴水室露點溫度的檢測與調(diào)節(jié)。

8)噴水室或表面冷卻器供水泵出口水溫、水壓的檢測。

9)噴水室或表面冷卻器進口冷水溫度的檢測。

10)空調(diào)系統(tǒng)運行工況的自動轉(zhuǎn)換控制。

11)空調(diào)、制冷設(shè)備工作的自動聯(lián)鎖與保護。12)噴水室或表面式冷卻器用冷水泵轉(zhuǎn)速的自動控制。

13)空氣過濾器進、出口靜壓差的檢測與報警。

14)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)管路靜壓檢測及風(fēng)機風(fēng)量的檢測、聯(lián)鎖控制；送、回風(fēng)機風(fēng)量的平衡自動控制。

15)冷源系統(tǒng)中有關(guān)溫度、壓力和流量參數(shù)的檢測、控制、信號報警、聯(lián)鎖保護等。

16)熱源系統(tǒng)中有關(guān)溫度、壓力和流量參數(shù)的檢測、控制、信號報警、聯(lián)鎖保護等。

17)設(shè)備的運行臺數(shù)控制。

18)與火災(zāi)報警和消防聯(lián)動控制系統(tǒng)的聯(lián)系。3.集中空調(diào)自動控制系統(tǒng)的分類1)模擬儀表自動控制系統(tǒng)。

2)直接數(shù)字控制系統(tǒng)。4.集散型能量管理系統(tǒng)1)直接數(shù)字控制(DDC)。

2)功率需求控制。

3)設(shè)備間歇運行。

4)焓差控制。

5)設(shè)定值的再設(shè)定控制。

6)夜晚循環(huán)。

7)夜風(fēng)凈化。

8)最佳起動。

9)最佳停機。

10)零能量區(qū)間。

11)特別時間計劃。12)運行時間監(jiān)視。

13)時間、事件程序。4.2新風(fēng)機組監(jiān)控系統(tǒng)

4.2.1送風(fēng)溫度控制圖4-2新風(fēng)機組模擬儀表自動控制系統(tǒng)原理圖4-3新風(fēng)機組DDC系統(tǒng)流程圖(1)監(jiān)測功能1)風(fēng)機的狀態(tài)顯示、故障報警。2)測量風(fēng)機出口空氣溫濕度參數(shù)，以了解機組是否將新風(fēng)處理到要求的狀態(tài)。3)測量新風(fēng)過濾器兩側(cè)壓差，以了解過濾器是否需要更換。

4)檢查新風(fēng)閥狀況,以確定其是否打開。(2)控制功能1)根據(jù)要求起/停風(fēng)機。

2)自動控制空氣-水換熱器水側(cè)調(diào)節(jié)閥，以使風(fēng)機出口空氣溫度達到設(shè)定值。

3)自動控制蒸汽加濕器調(diào)節(jié)閥,使冬季風(fēng)機出口空氣相對濕度達到設(shè)定值。

4)利用AO信號控制新風(fēng)電動風(fēng)閥，也可以用DO信號控制新風(fēng)電動風(fēng)閥。(3)聯(lián)鎖及保護功能1)在冬季，當(dāng)某種原因造成熱水溫度降低或熱水停止供應(yīng)時，為了防止機組內(nèi)溫度過低，凍裂空氣-水換熱器，應(yīng)由防凍開關(guān)TS發(fā)出信號通過DDC系統(tǒng)自動停止風(fēng)機，同時關(guān)閉新風(fēng)閥門。

2)風(fēng)機停機，風(fēng)閥、電動調(diào)節(jié)閥同時關(guān)閉；風(fēng)機起動，電動風(fēng)閥、電動調(diào)節(jié)閥同時打開。(4)集中管理功能1)顯示新風(fēng)機組起/停狀況，送風(fēng)溫、濕度，風(fēng)閥、水閥狀態(tài)。

2)通過中央控制管理機起/停新風(fēng)機組，修改送風(fēng)參數(shù)的設(shè)定值。3)當(dāng)過濾器兩側(cè)的壓差過大、冬季熱水中斷、風(fēng)機電動機過載或其他原因停機時，還可以通過中央控制管理機管理報警。4)自動/遠動控制。4.2.2室內(nèi)溫度控制

4.2.3送風(fēng)溫度與室內(nèi)溫度的聯(lián)合控制

4.2.4濃度控制圖4-4CO2濃度控制器控制新風(fēng)量4.2.5根據(jù)焓值控制新風(fēng)量1)焓值控制器實質(zhì)上是焓比較器。2)焓值控制器與閥門定位器配合，用一個控制器控制三個風(fēng)門，實現(xiàn)分程控制。3)溫、濕度傳感器可以直接采用焓值傳感器。4)如果處于B區(qū)，Δh＜0，新風(fēng)閥處于最大開度，室溫仍高于給定值，系統(tǒng)處于失調(diào)狀態(tài)。5)熱水閥與冷水閥開度由室內(nèi)溫度控制器控制。4.3風(fēng)機盤管4.3.1風(fēng)機轉(zhuǎn)速控制

4.3.2室溫控制圖4-5風(fēng)機盤管控制系統(tǒng)圖

a)兩管制b)四管制(1)溫控器手動轉(zhuǎn)換在各個溫控器上設(shè)置冬/夏季手動轉(zhuǎn)換開關(guān)，使得夏季時供冷運行，冬季時供熱運行。

(2)統(tǒng)一區(qū)域手動轉(zhuǎn)換對于同一朝向或相同使用功能的風(fēng)機盤管，如果管理水平較高，也可以把轉(zhuǎn)換開關(guān)統(tǒng)一設(shè)置，集中進行冬/夏季工況的轉(zhuǎn)換，這樣各溫控器上可取消供人工操作使用的轉(zhuǎn)換開關(guān)。

(3)自動轉(zhuǎn)換如果使用要求較高，而又無法做到統(tǒng)一轉(zhuǎn)換，則可在溫控器上設(shè)置自動冬、夏季轉(zhuǎn)換開關(guān)。第九講第4章4.4授課學(xué)時2教學(xué)目的及要求目的：了解并掌握空調(diào)機組自動控制系統(tǒng)的工作原理。要求：能分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理及特點。教學(xué)難點及重點及措施重點：掌握定風(fēng)量、變風(fēng)量空調(diào)自動控制系統(tǒng)的工作原理。難點：掌握定風(fēng)量、變風(fēng)量空調(diào)自動控制系統(tǒng)的工作原理。措施：突出重點，重點講解。授課方法講授（現(xiàn)代化）教學(xué)手段多媒體與板書結(jié)合板書部分用下劃線標(biāo)注。作業(yè)思考題師生互動P982思考題：討論空氣處理機組的基本控制功能。實際工程中回風(fēng)機的可行的方法。4.4空調(diào)機組自動控制系統(tǒng)

4.4.1定風(fēng)量空調(diào)自動控制系統(tǒng)1.變露點自動控制系統(tǒng)圖4-6露點送風(fēng)夏季工況

在h-d圖上的表示圖4-7變露點空調(diào)機組模擬儀表控制原理圖1)為了測量房間溫、濕度，可以在房間代表點設(shè)置溫、濕度傳感器，也可以在回風(fēng)管道內(nèi)設(shè)置溫、濕度傳感器，用以測量房間內(nèi)的平均溫、濕度。

2)由于室內(nèi)的熱、濕負荷并不是恒定值，露點值隨室內(nèi)余熱余濕的變化而變化，故該系統(tǒng)稱之為變露點溫度控制系統(tǒng)。圖4-8定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的DDC監(jiān)控圖表4-1DDC系統(tǒng)外部線路表代號用途數(shù)量代號用途數(shù)量/臺A、B、C電動調(diào)節(jié)閥4J、P工作狀態(tài)2D、U、W新風(fēng)、回風(fēng)、送風(fēng)濕度4K、Q故障狀態(tài)信號2E、V、X新風(fēng)、回風(fēng)、送風(fēng)溫度2L、R手/自動轉(zhuǎn)換信號2F過濾器堵塞信號2M、S風(fēng)機壓差檢測信號2G防凍開關(guān)信號2N電動蒸汽閥4H電動調(diào)節(jié)閥4TC濃度4I、O風(fēng)機起停控制信號2

(1)檢測內(nèi)容(2)自動控制內(nèi)容定風(fēng)量系統(tǒng)的自動控制內(nèi)容主要有空調(diào)回風(fēng)溫度自動控制，空調(diào)回風(fēng)濕度自動控制及新風(fēng)閥、回風(fēng)閥及排風(fēng)閥的比例控制。1)空調(diào)回風(fēng)溫度自動控制系統(tǒng)。圖4-9新風(fēng)補償實例

KW—冬季補償比KS—夏季補償比2)回風(fēng)濕度自動控制系統(tǒng)。

3)新風(fēng)電動閥、回風(fēng)電動閥及排風(fēng)電動閥的比例控制。(3)聯(lián)鎖控制1)空調(diào)機組起動順序控制。

2)空調(diào)機組停機順序控制。

3)火災(zāi)停機。2.定露點自動控制系統(tǒng)(1)空氣處理過程及控制點的選擇定露點自動控制系統(tǒng)由一個集中式空氣處理系統(tǒng)給兩個空氣區(qū)(a區(qū)和b區(qū))送風(fēng)，而且a區(qū)和b區(qū)室內(nèi)熱負荷差別較大，需增設(shè)再熱盤管(或電加熱器)加熱，分別調(diào)節(jié)a、b兩區(qū)的溫度。圖4-10空氣處理過程

冬季夏季

1′—室內(nèi)空氣狀態(tài)1—室內(nèi)空氣狀態(tài)

2′—室外空氣狀態(tài)2—室外空氣狀態(tài)

2″—一次加熱后狀態(tài)3—混合點

3′—混合點4—露點

4′—露點5—送風(fēng)狀態(tài)

5′—送風(fēng)狀態(tài)(2)控制原理圖由上述