楼宇设备第六章.ppt

楼宇设备监控与组态,第六章 楼宇设备自动化 系统工程的实施,教学目标： 应知：1楼宇设备自动化系统的设计过程。 2楼宇设备自动化系统的施工准备工作。 3电气线路的敷设方法。 4楼宇设备自动化系统的软件、硬件组成及配置。 5楼宇设备自动化系统的调试方法。 应会：1按标准格式编制监控表。 2根据设计对象合理选择传感器及执行器。 3确定传感器及执行器的安装位置。 4配置DDC、绘制系统图。 难点：1监控表的编制。 2DDC的选型与配置,第六章 楼宇设备自动化 系统工程的实施,楼宇自动化系统工程是根据用户的需求及具体情况，结合现时楼宇自动化技术的发展水平及产品化程度，经过充分的需求分析和市场调研，从而确定建设方案，依据方案有步骤、有计划实施的建设活动。 本章主要以智能大厦自动化系统工程的实施为出发点，具体介绍BA系统工程的设计以及施工的方法和步骤。,第一节 楼宇设备自动化系统的设计,一、设计步骤 二、监控表的编制 三、传感器与执行器的选型 四、中央站及分站设计,一 设计步骤,建筑设备自动化系统设计和其他设计一样，一般分成方案设计、初步设计和施工设计三个阶段。,一 设计步骤,1方案设计 在方案设计阶段，主要是规划系统的大致功能和主要目标。由于建筑设备自动化系统的造价比较高，因而需要考虑它的功效，对建筑设备自动化系统的设置要进行比较详细的可行性研究。,一 设计步骤,（1）可行性研究的内容 可行性研究的内容必须包括： 技术上的可行性分析； 经济上的可行性分析； 管理体制上的可行性分析。,一 设计步骤,（2）建筑设备自动化系统的设置 一般，考虑设置建筑设备自动化系统的建筑，应该从下列几个方面综合考虑： 重要的、多功能大型建筑； 建筑物设置建筑设备自动化系统后，照明或空调系统可取得1015以上的节能效果，投资的回收期限小于5年； 设备复杂，难以用手工管理或对于消防和保安有较高的要求。,一 设计步骤,2初步设计 在初步设计阶段，应提供如下一些资料： （1）说明书 1）说明建筑设备自动化系统的功能、系统组成和划分。 2）监控点数。 3）系统网络结构。 4)系统硬件及其组态。 5)软件种类及功能。 6)系统供电，包括正常电源和备用电源。 7)线路及其敷设方式。 （2）绘制建筑设备自动化系统图、框图，表明系统划分。,一 设计步骤,3施工设计 施工设计要在选定具体产品后进行，产品的选型要进行招标和调研，施工设计应提供设计文件资料。 （1）调研工作 1）充分了解建设单位的需求，特别是要求建筑设备自动化系统达到的功能。 2）收集现有产品的样本资料，研究其性能特点，观看其演示。 3）进行实地考察，要了解已经安装运行的建筑设备自动化系统运行情况和经验教训。 4）有关规范对于空调、给排水、供电、消防和保安各方面的要求。,一 设计步骤,（2）施工设汁应提供的设计文件资料 1）设计说明。 2）监控表。 3）设备控制原理图。 4）控制系统图。 5）中央监控室平面图。 6）主要监控设备平面图，管线平面图。 7）主要设备清单。,一 设计步骤,4设计步骤 一般建筑设备自动化系统设计步骤如下： （1）由工程实际情况出发，决定哪些设备的控制纳入建筑设备自动化系统。 （2）根据系统大致规模及今后的发展，确定监控中心位置和使用面积。 （3）由于建筑设备自动化系统几乎涉及所有设备工种，因此设计过程中要注意与相关工种密切配合，熟悉其控制范围与要求，确定监控点，在遵守相关工种有关规范基础上共同核定对指定监控点实施监控的技术可行性。绘制设备控制原理图，即按各个控制对象设备的结构和控制内容绘制设备控制原理图。,一 设计步骤,（4）编制监控表。按照各种设备控制目的及要实现的控制功能，编制监控表。 （5）结合各设备工种平面图，进行控制分站监控点划分。按照各种设备的控制要求及内容选择控制分站、传感器及执行机构。划分时注意各控制分站的监控点不能过于饱满，应留有10以上的余地。在此基础上，确定系统硬件组态和系统软件。 （6）绘制建筑设备自动化系统图。按照选择的系统绘制建筑设备自动化系统图及将各个设备控制系统组成网络。 (7）绘制建筑设备自动化系统平面图。确定控制分站、传感器及执行机构在现场的安装位置，绘制平面图。 （8）进行监控中心布置。,一 设计步骤,监控表是在各工种设备选型后，根据控制系统结构图，由BA系统设计人员与各工种设计人员共同编制的重要表格，它是全部控制对象系统及其所需要的全部监控内容的汇总表，是系统规划与设计意图的集中体现，随后的每一项工作都要以此作为依据。 在监控表中，各种设备的监控点信息按照不同的监控点属性进行归纳汇总，从而正确选择相应配置的DDC，最终形成DDC监控表和监控点一览表。,二 监控表的编制,1监控点属性的划分 对象系统的各监控点均应明确地进行类型划分。 首先，各监控点可划分为模拟输入（AI）、模拟输出（AO）、数字输入（DI）、数字输出（DO）；同时分清各点的信号类型（如直流电压、直流电流、干接点等）；以上划分是控制分站选择的依据。 根据监控性质，监控点又可划分如下三类： 显示型 控制型 记录型,二 监控表的编制,设备即时运行状态检测与显示（包括单检，单显和巡检、连显），含：模拟量数值显示及开关量状态显示。 报警状态检测与显示，含：运行参数越限报警；设备运行故障报警及火灾、非法闯入与防盗报警。 其他需要进行显示监视的情况。,显示型,二 监控表的编制,设备节能运行控制。 直接数字控制（DDC），包括各种简单的、高级的、优化的、智能的控制算法的选用。 设备投运程序控制，含：按日、时、分、秒设置的设备投运关断的时间程序控制；按工艺要求或能源供给的负荷能力而设置的顺序投运控制及设备起停的远动控制。,控制型,二 监控表的编制,状态检测与汇总表输出，应区分为：只有状态检测，并在“状态汇总表”上输出；只进行“正常”或“报警”检测，并在“报警正常汇总表”上输出及同时进行状态与是否报警检测，若检测到“报警”状态，则在上列的两个汇总表上输出。 积算记录及报表生成，含：运行趋势记录输出；积算报表形成，含：运行时间积算记录、动作次数积算记录、能耗（电、水、热）记录等；显示监视中发现的有价值的数据与状态的记录及需要的日报、月报表格的生成。,记录型,二 监控表的编制,2监控表的推荐格式 监控表的格式以简明、清晰为原则，根据选定的建筑物内各类设备的技术性能，有针对性地进行制表，表7l为推荐的参考格式。 所编制出的监控表，对于每个监控点应明确表出下列内容： 所属设备名称及其编号。 监控点的被监控量（以“监控点描述短语”表出）。 监控点所属类型。,二 监控表的编制,二 监控表的编制,二 监控表的编制,在监控表上需经反复规划后表出的内容如下： 规划每个分站的监控范围，并赋予“分站编号”。 对于每个对象系统内的设备，赋予为BA系统所用的系列“分组编号”。 通信系统为多总线系统时，赋予总线“通道编号”。 对于每个监控点赋予“点号”。,二 监控表的编制,每个点号的确定都应遵守下列主要原则： 必须适合计算机处理； 是一种系统有序的数字式代码；要有一定的可扩展性；所有点号位数一致； 点号由数字09和非易错英文字母组成； 非易错英文字母为A、B、C、D、E、F、G、H、K、L、M、P、R、V、W、X、Y共17个。,二 监控表的编制,小型与较小型系统的点号以2位或4位为宜；中型与中型以上系统宜采用3节、每节两位，中间以“：”（国标位置 310的图形符号）分开的型式，如“01:02:14”。 3节2位数码的监控点点号的排序方法如图61所示。 第一节的2位数码在多总线系统中亦可用通道号取代；在含有防火与保安子系统的BA系统中，第1节的2位数码亦可用子系统号取代。 当BA系统设备选型已经初定时，监控表应由设备供货单位提供、BA系统规划设计人填写，但必须注意保证规划功能的完整性和所用术语及符号的准确性。,二 监控表的编制,图61 监控点号的排序方法,三 传感器与执行器的选型,1传感器 在建筑设备自动化系统中常用的传感器有温度传感器、湿度传感器、压力传感器以及流量传感器等。,三 传感器与执行器的选型,（1）温度传感器 自然界的许多物质，其物理特性（如长度、电阻、容积、热电势、磁性能等）都与温度有关。温度传感器就是通过测量物质的某些物理参数的变化来间接地测量温度的。BA系统中常用的温度传感器有热电偶和热电阻等。 1）热电偶 热电偶是是将两种材质不同的导体或半导体并在其端点实现物理接触（如焊接），从而构成回路。当回路两端点的温度不同（即存在端点温差）时，回路中就会出现电势（称为热电势，其幅度为毫伏级），并产生电流。该电势与温度有准确的单值对应关系。,三 传感器与执行器的选型,2）热电阻 热电阻是以电阻参数反映温度变化的传感形式，主要有导体型（金属或合金）电阻温度传感与半导体型电阻温度传感两种主要传感方式。 与热电偶相比，热电阻有许多独特之处。 (1)在同一被测温度下，热电阻具有较高的灵敏度。但热电阻所反映的是较大空间的平均温度，而热电偶则测取某具体点的温度，因此各有其适用场合。 (2)由于热电阻需要与桥式电路配接，并外加电源，故体积也较大。,三 传感器与执行器的选型,(3)在测温范围上，相同材质的热电阻比热电偶要小，但低温范围要大的多。 如，铂电阻测温上限不超过650，但测低温可达250，而铂质热电偶测温可达到1300，但只适用于0以上的测量。 热电偶和热电阻在BA系统中应用时，需要与温度变送器与其相配接，从而将其输出信号转换成标准化的毫安级电流。 温度变送器通常有010mA和420mA两种标准。,三 传感器与执行器的选型,3）测温仪表的工程应用与选型原则 在BA系统的参数检测中，应用数量最多的是温度检测仪表。由于测温范围大，应用领域广，选择合适的测温仪表是必要的。为此，应注意以下几点： 在BA系统中对温度的检测主要用于： 室内气温、室外气温，范围为4045； 风道气温，范围为30130； 水管内水温，范围为0100； 传感器通常采用铂热电阻、铜热电阻、热敏电阻、热电偶等。测量精度优于1。 仪表精度等级应符合工艺参数的误差要求。,三 传感器与执行器的选型,仪表选型应力求操作方便、运行可靠、经济、合理，并在同一工程中尽量减少仪表的品种和规格。 仪表的测温范围应大于工艺要求的实际测量范围。一般来说，实际测量范围为仪表测量范围的90。 热电偶是性能优良的测温元件，造价低廉而且易于与计算机等先进设备相配接。所以，热电偶应是测温仪表的首选测温元件。只有在测温上限低于150时，才选用热电阻元件。另外，还应注意热电偶的补偿导线应与热电偶以及显示仪表的分度号一致。,三 传感器与执行器的选型,（2）湿度传感器 空气湿度是表示空气干湿程度的物理量，它的高低将影响人体的舒适感和工作效率。在BA系统中，对空气湿度的检测是必不可少的，它和温度等参数一样都是衡量空气状态和质量的重要指标。 空气湿度是反映空气中水蒸气含量多少的尺度。对空气湿度的测量，也就是对空气中水蒸气含量的测量。空气湿度常用相对湿度和露点温度来表示。 BA系统常用到的相对湿度检测传感器有干湿球湿度信号发送器、氯化锂电阻式湿度元件及温湿度变送器、电容式湿度传感器以及磺酸锂湿敏元件等。 常用空气湿度检测仪表的分类及性能见表62。,三 传感器与执行器的选型,三 传感器与执行器的选型,（3）压力传感器 在建筑设备自动化中对压力的检测主要用于风道静压、供水管压、差压的检测，有时也用来测量液位的高度，如水箱的水位等。大部分的应用属于微压测量，量程范围为05000Pa。 从压力传感器将压力转换成电量的途径来看，主要由电容式、电感式和电阻式3种，另外还有电磁感应、压阻效应、压电效应和光电效应式等。,三 传感器与执行器的选型,1）电容式压力传感器 随着电子技术的发展，可在密封系统内将压力变为微小位移再引起电容的变化，并采用转换电路，将变化的电信号输出。图62所示为一种差动电容压力传感器，用来检测低量程从0到0.1（104Pa）的压力，响应时间为100ms。 这种传感器的敏感元件是一个很薄金属的弹性膜片，安装在两个凹形的玻璃片之间。当膜片承受两面输入的压力后，膜片就向压力小的方向产生变形，因此膜片与玻璃片内侧的金属膜层之间的电容量就发生变化。,三 传感器与执行器的选型,图62 差动电容压力传感器,三 传感器与执行器的选型,2）电感式压力传感器 电感式压力传感器是利用磁性材料和空气导磁率的不同，将压力作用在膜片上，靠膜片来改变空气气隙的大小，从而改变固定线圈的电感，将电路中这种电感的变化变为相应的电压或电流输出，将力变为电量，达到测压的目的。 3）电阻应变片式压力传感器 被测压力作用在弹性元件上，而它的变化又被其上的电阻应变片所感受，按这种原理设计的传感器称为电阻应变式压力传感器，它又有粘贴式（将应变片贴在圆平膜片或椭圆应变筒等弹性元件上）和非粘贴式（将应变涨丝装在弹性支架上作为感受元件）两种。,三 传感器与执行器的选型,压力传感器的选择与应用 压力传感器的种类繁多，其性能也有较大的差异，实际应用时，应根据具体的使用场合、条件和要求，选择较为适用的传感器，做到经济、合理。 常用压力（压差）检测仪表的分类及性能见表63。,三 传感器与执行器的选型,三 传感器与执行器的选型,（4）液位传感器 在BA系统中，经常需要测量各种容器或设备中两种介质分界面的位置，例如储水池中液体的深度、给水箱中液体的多少等，这些就是液位检测。 检测液位即测量气体和液体间的界面位置，一般以设备或容器的底部作为参考点来确定液面与参考点间的高度，即液位。 液位是属于机械位移一类的变量，因此把液面位置经过必要的转换，测量长度和距离的各种方法原则上都可以使用。液位检测的单位是m、cm等。 各种液位检测仪表的种类及特点见表64。,三 传感器与执行器的选型,三 传感器与执行器的选型,（5）流量的自动检测 和温度、压力一样，流量也是BA系统的重要变量，是判断系统状况和衡量系统设备运行效率的重要参数之一。 流量有两种表示方式： 1）一种是瞬时流量，即单位时间所通过的流体容积或质量； 2）一种是累积流量，即在某段时间间隔内流过流体的总量。,三 传感器与执行器的选型,从检测方法上来说，可分为两大类； 1）一类是直接检测，即从流量的定义出发，同时检测流体流过的体积（或重量）和时间； 2）另一类是间接检测，即检测与流量或流速有关的其它物理参数，并算出流量值。 直接检测可以得到准确的结果，所得数据是在某一时间间隔内流过的总量。在瞬时流量不变的情况下，用这种方法可求出平均流量，但这种方法不能用检测瞬时流量。 一般，流量检测装置以间接检测为基础，然后用计算方法确定被测参数与流量之间的关系数据。,三 传感器与执行器的选型,按流量计检测的原理，可分为差压流量计、转子流量计、容积流量计、涡轮流量计、漩涡流量计、电磁流量计和超声波流量计等等。 目前使用的流量计有上百种，测量原理、方法和结构特性各不相同，因此正确地予以分类是比较困难的。 一般来说，一种测量原理是不能适用于所有情况的，必须充分地研究测量条件，根据仪表的价格、管道尺寸、被测流体的特性、被测流体的状态（是气体、液体或蒸汽）、流量计的测量范围以及所要求的精确度来选择流量计。,三 传感器与执行器的选型,2执行器 执行器在BA系统种的作用是执行控制器的命令，直接控制能量或物料等被测介质的输送量，是自动控制的终端主控元件。 执行器直接安装在现场，直接与介质接触，如果选用不当，将直接影响控制系统的控制质量，或使整个系统不能可靠工作。,三 传感器与执行器的选型,执行器由执行机构和调节机构组成，它接受来自调节器的调节信号，由执行机构转换成角位移或线位移输出，或者利用电磁铁的吸合和释放来再驱动调节机构，改变被调介质的物质量（或能量），以达到要求的状态，从而实现对建筑设备的自动控制。,三 传感器与执行器的选型,执行器按使用的能源种类可分为气动、电动、液动3种。 气动执行器具有结构简单、工作可靠、价格便宜、维护方便、防火防爆等优点，在许多控制系统中获得了广泛的应用。 电动执行器的优点是能源取用方便、信号传输速度快、便于远传，特别适合BA系统。 液动执行器的推力最大，但目前使用不多。因此，本书主要介绍电动和气动执行器。,三 传感器与执行器的选型,(1)电动执行器 1)电磁阀 电磁阀是用电磁铁推动阀门的开启与关闭动作的电动执行器，主要优点是体积小，动作可靠，维修方便，价格便宜，通常用于口径在100mm以下的两位式控制中，尤其多用于接通、切断或转换气路、液路等。电磁阀的型号可根据工艺要求选择，其通径可与工艺管路直径相同。 2)电动调节阀 电动调节阀在BA系统控制中使用比较普通，其基本结构由电动执行机构和调节阀两大部分组成。,三 传感器与执行器的选型,电动执行机构 电动执行机构一般包括放大器、可逆电机、减速装置、推力机构、机械限位组件、弹性联轴器、位置反馈等部件，如图63所示。 电动执行机构一般需要与伺服放大器配套，接收调节器的信号，该信号经伺服放大器放大后转换为三位继电信号，控制可逆电机正转或反转，带动调节阀开大或关小。,三 传感器与执行器的选型,图63 电动执行机构组成结构图,三 传感器与执行器的选型,调节阀 调节阀因结构、安装方式及阀芯形式不同可分为多种类型。 以阀芯形式分类，有平板形、柱塞形、窗口形和套筒形等。不同的阀芯结构，其调节流量特性也不一样。 在空气调节系统中，调节介质为水和蒸汽，压力较低，使用情况单一，故可采用一般形式的两通阀和三通阀，结构形式如图64和图65所示。,三 传感器与执行器的选型,图64 两通阀结构示意图,三 传感器与执行器的选型,图65 三通阀结构示意图,三 传感器与执行器的选型,电动调节阀是空调系统中必不可少的设备，可以手动操作，也可实行自动调节。 自动控制时，风阀则成了调节系统的重要环节。风阀也是由电动执行机构和风阀组成的。 风阀有多叶型和单叶型。多叶风阀又分为平行叶片式和对开叶片式及菱形式等，如图66所示。 平行叶片式和对开叶片式风阀是通过叶片转角大小来调节风量的。 菱形风阀通过改变菱形叶片的张角来调节风量。 单叶式蝶阀结构简单，密封性能好，目前国内不仅有在回风道上安装的蝶阀，而且也有在方形风道上安装的蝶阀。,三 传感器与执行器的选型,图66 风阀结构示意图,三 传感器与执行器的选型,(2)气动执行器 气动调节阀由于受气源的限制，在BA系统中不如电动调节阀应用普遍。 气动调节阀具有结构简单、动作可靠、性能稳定、安全价廉以及维修方便等特点。它可以经电/气转换器或电/气转换阀门定位器与电动调节器配套使用。 气动执行器也是由执行机构和调节阀两部分组成。 气动执行机构有活塞式和气动薄膜式两种。 活塞式输出力大，适用于高静压、高压差、大口径等场合； 薄膜式则主要用作一般的调节阀（包括蝶阀）。,三 传感器与执行器的选型,(3)执行器的选择及工程应用中的注意事项 1)应根据建筑设备自动化系统中各子系统的不同使用要求来决定选择调节阀。通常，两通阀适合于变水量系统，三通阀适合于定水量系统。 2)应根据阀门两端可能受到的压差及系统对阀门的关闭严密性要求来决定选择单座或双座阀。通常，双座阀具有较大的允许开阀（或关阀）压差，而单座阀在关闭时更为严密。 3)流量特性的选择是阀门选择的关键环节之一，若选择不当，不但会使阀门不能正常工作，也会给水系统带来不利的影响。,三 传感器与执行器的选型,用于风机盘管的电动水阀，由于舒适性空气调节的精度要求不高，宜选用双位式。 用于空气调节机组冷、热水盘管及水一水热交换器上的两通水阀，应采用等百分比特性的阀门。若采用三通阀，则应尽可能采用直流支路为等百分比特性、旁流支路为直线特性的非对称型阀门，同时，盘管（或热交换器）应接在三通阀的直流支路上。 用于控制蒸气的两通阀，应采用直线特性。用于蒸气加湿时，若要求不高，可采用双位式（电动或电磁式均可）；在要求较高的场合，宜用直线型阀门。 用于空气调节水系统压差控制的压差旁通阀，若两侧无较大的水流阻力阀件，或压差控制器接点在阀门两端，宜选用直线型阀门。 除此之外，如阀门口径选择过大，则直采用等百分比阀或抛物线阀。,三 传感器与执行器的选型,4)须注意到阀门的工作压力和阀门最大允许关阀压差（即保证阀正常开启及关闭时所允许的阀两端最大压降）。 通常，最大允许关阀压差会随选配不同的执行器而有所不同，而且也和阀本身的结构有关。 还必须注意到阀门对介质种类的要求，以选择不同的阀门部件材料。 同时，还应考虑到阀门的工作介质温度范围。对于蒸气阀，应在温度与压力的适用范围中取较小者来作为应用的限制条件。,三 传感器与执行器的选型,5)选择阀门时，应注明是常开还是常闭。对于供暖通风空气调节系统来说，如果无特殊要求，一般都采用常闭型阀门，以保证变水量自控系统的运行及节能。无论是调节式还是双位式阀门，不工作时都应能自动复位。 6)电磁阀只适用于仅需进行双位控制的场合，其阀门口径通常接接管尺寸选择。,三 传感器与执行器的选型,7)设置调节阀时，应考虑其安装要求。一般情况下，宜安装在水平管道上，且执行机构应高于阀体，以防止水进入执行器。用于冷、热水盘管（或换热器）的水路调节阀应设于设备出水管路上，而蒸气阀应放在进口管道上。用于控制水系统压差的旁通阀应设于总供。回水管路中压力（或压差）相对稳定的位置处。 8)在供暖通风及空气调节的自动控制系统中，可采用电子式、电动式或气动式执行器。若控制要求不高，或被控对象的热惰性较大、扰量较小（如容积式换热器或热容较大的空气调节系统），也可采用自力式执行器。采用自力式执行器时，宜配用压力平衡式调节阀，阀门的选择仍应按上述原则进行。,三 传感器与执行器的选型,9)在选择空气调节机及换热器温度调节器时，应优先考虑具有PI功能的调节器。一般情况下，宜采用断续式调节器，当控制精度要求较高时，也可采用连续式调节器。 10)湿度控制时，若被控对象湿度较稳定，则可采用位式控制器；若被控对象湿度波动较大，则宜采用PI型控制器。 11)压力或压差控制时，优先选择具有PI控制功能的调节器，其传感器应设置在压力稳定的区域。,四 中央站及分站设计,离散型系统（DCS）的建筑设备自动化系统的典型结构是由中央站和分站两类节点组成的分级分布式系统，具有管理层和自动化层二层结构，由图67所示。 BAS共分两层，上面一层以管理总线组成管理层，下面一层以控制总线组成自动化层。 （1）管理层是高速域，信息处理服务于管理决策，制作各种报表。趋势记录、耗能分析等； （2）自动化层是低速域，信息处理服务于设备控制，完成各种操作、联动、报警、参数调节等。通常，管理层采用以太网，通信协议是TCP/IP，速度是10100Mbit/s，控制层采用总线型网，通信协议是RS-485，速度是9.6M76.8Mbit/s。,四 中央站及分站设计,图67 BA系统典型结构图,四 中央站及分站设计,现场总线控制技术把现场信息模拟量信号（如420mA）转变为全数字双向多站的数字通信传输，使建筑自动化系统的现场装置得以形成数字通信网络。 BAS的网络结构便为三层结构，即管理层、自动化层和现场层。,四 中央站及分站设计,1中央站设计 中央站又称为监控中心，一般包括： 1）处理机系统 2）显示设备 3）操作键盘 4）打印设备 5）存储设备 6）操作台。,四 中央站及分站设计,(1)处理机系统：中央站功能强、速度快、记录数据量大，因此，对中央站内的处理机系统提出了很高的要求。 一般，中央站的处理机系统都采用32位以上的处理机，内存容量最低在8MB以上，目前基本配置是128256MB。 为保证系统的可靠性，不宜选用普通的单台商用个人电脑作为中央管理机。 目前，通常是从“单台工业控制机”，与“双机热备份”两种方案中选取一种。 选工业控制机作为中央管理计算机时，需根据软件功能的要求配置适当的硬件； 选用双机热备份时，由于两台商用机同时故障的概率极低，故该系统中的微型计算机允许选用高品质的商用机。,四 中央站及分站设计,(2)外围存储设备：中央站具有很强的历史数据存储功能。许多BA系统在网络上专门配备一台或几台历史数据记录仪。一些BA系统中央站的主机系统里直接配有一个到两个大容量的外围存储设备（如磁盘、磁带机、MO光盘机），容量一般至少在20GB以上。 (3)图形显示设备： 中央站的主要显示设备是CRT显示器，但新的图形显示技术也不断被采用。多数的BA系统中央站配备有厂家专用的图形显示器，而且一般采用智能的图形控制器，显示器的尺寸可大可小，一般由用户根据需要选择，一般在1718英寸之间。.,四 中央站及分站设计,(4)操作员键盘和工程师键盘：包括操作员键盘和工程师键盘两种。 操作员键盘：当今的BA系统的操作员键盘多采用有防水、防尘能力及明显图案（或名称）标志的薄膜键盘。这种键盘从键的分配和布置上充分地考虑了操作直观、方便地要求。在键盘内装有电子蜂鸣器，以提示报警信息和操作响应。 工程师键盘：BA系统的工程师键盘是系统工程师用来编程和组态用的键盘，该键盘通常采用大家熟悉的击打式键盘。,四 中央站及分站设计,(5)打印输出设备：打印机是BA系统中央站不可缺少的外设。一般的BA系统要配备两台打印机。一台用作生产记录报表和报警列表的打印，另一台用来拷贝流程画面。 有的系统用另一台打印机来打印报警记录和操作记录。用来打印生产记录和报警记录的打印机一般为行式打印机，而用来拷贝流程画面的打印机则多采用彩色打印机。 随着非击打式打印机（如激光打印机、喷墨打印机等）的性能不断提高，价格不断下降，这类打印机在BA系统中已被广泛应用，以求得高清晰度、漂亮美观的打印质量和低噪声、高速度的打印性能。,四 中央站及分站设计,2分站设计 在不同的DCS系统中，现场控制站的名称各异，例如，过程接口单元（Process Interface Unit）、基本控制器（Basic Controller）、多功能控制器（Multifuntion Controller）等，但是所采用的结构形式大致相同，都是由安装在控制机柜内的一些标准花模件组合而成的。源于Substation一词，在BA系统中称之为分站。,四 中央站及分站设计,若从其具有的功能角度来划分，又可分成功能齐全的现场控制站、仅具有数据采集功能的监测站或仅具有顺序控制功能的顺序控制站等等，模块化的结构还允许在上述各种过程站中根据不同的可靠性指标采用冗余结构。 对于现场控制站，从可编程逻辑控制器到单片机组成的小型控制采集装置，再有诸如STD和工业PC等小型工控机到各种16位和32位总线型工业控制计算机系统等，都是可选的现场控制站系统。,四 中央站及分站设计,在分散控制系统中，从各种现场检测仪表（如各种传感器、变送器等）送来的过程信号均由分站进行实时的数据采集、滤波、非线性校正及各种补偿运算、上下限报警及积累量计算等。 所有测量值和报警值经通信网络传送到中央站数据库，供实时显示、优化计算、报警打印等等。 在分站还可完成各种闭环反馈控制、批量控制与顺序控制等功能，并可接受从中央站发来的各种手动操作命令进行手动控制，从而提供了对生产过程的直接调节控制功能。分站的组成如图68所示。,四 中央站及分站设计,图68 分站组成结构图,四 中央站及分站设计,分站是一个可独立运行的计算机检测与控制系统（参见图68）。 分站是专为过程测控而设计的通用型设备，因此其机柜、电源、输入/输出通道和控制计算机等与一般的计算机系统相比均有所不同。 (1)机柜：分站的机柜内部均装有多层机架，以供安装电源及各种模件之用。其外壳均采用金属材料（如钢板或铝材）、活动部分（如柜门与机柜主体）之间保证有良好的电气连接，使其能为内部的电子设备提供完整的电磁屏蔽。为保证电磁屏蔽效果，也为了操作人员的安全，机柜还要求可靠接地，接地电阻应不大于4。,四 中央站及分站设计,(2)电源：稳定、无干扰的交流供电系统是分站正常工作的重要保证，而要做到这一点，首先需要保证供给分站的交流电源的稳定可靠，一般采用以下几种措施： 1）每一分站均采用两路交流电源供电，且互为备用。 2）如果附近有经常开关的大功率用电设备，应采用超级隔离变压器，将其一次、二次线圈间的屏蔽层可靠接地，很好地隔离共模干扰。 3）若电网的电压波动很严重，应采用交流电子稳压器，以便快速的稳定输入电压。 4）装设不间断供电电源（UPS）,四 中央站及分站设计,控制计算机：分站是一个智能化的可独立运行的数据采集与控制系统，它由CPU、存储器、输入/输出通道等基本部分组成。控制计算机的组成如图69所示。,图69 控制计算机组成示意图,四 中央站及分站设计,CPU：分散控制系统的分站已普遍采用了高性能的16位的微处理器，有的已使用了准32位或32位的微处理器，大多为美国摩托罗拉公司的68000系列和英特尔公司的80X86系列产品。很多系统还配有浮点运算协处理器，因此数据处理能力大大提高，工作周期可缩短到0.1s0.2s，并且可执行更为复杂、先进的控制算法，如自整定、预测控制、模糊控制等。,四 中央站及分站设计,存储器：由于控制计算机正常工作时运行的是一套固定的程序，为了工作的安全可靠，大多采用程序固化的办法，不仅将系统启动、自检及基本的I/O驱动程序写入ROM中，而且还将各种控制、检测功能模块、所有固定参数和系统通信、系统管理模块全部固化，因此在控制计算机的存储器中，ROM占有较大的比例，一般有数十兆字节。有的系统将用户组态的应用程序也固化在ROM中，只要一通电，分站就可正常运行，使用更加方便、可靠，但修改组态时要复杂一些。,四 中央站及分站设计,BUS：分散控制系统中所使用的总线一般采用最流行的几种微机总线，常见的有Intel公司的多总线MULTIBUS、“EOROCARD”标准的VME总线，这些都是支持多主CPU的16/32位总线。VME总线采用了针式插座，抗振动等性能更好，更适合于在恶劣环境中使用。,四 中央站及分站设计,I/O通道：在分散控制系统中，种类最多、数量最大的就是各种I/O接口模件。 从广义上讲，分站计算机的I/O接口亦应包括它与局域网的接口以及它与现场总线网络（Fieldbus）的接口。 局域网连接着系统内各个中央站与分站，是分散控制系统的中枢，而现场总线则把分站与各种智能化调节器、变送器等在线仪表以及可编程控制器（PLC）连接在一起。 一般，分散控制系统中过程量I/O通道有模拟量I/O通道（AI、AO）、开关量（或称为数字量）I/O通道（DI、DO）及脉冲量输入通道（PI）几种。,四 中央站及分站设计,每个分站监控区域的划分应符合下列规定： 集中布置的大型设备应规划在一个分站内监控，如果监控点过多，输入输出量（包括开关量和模拟量）的总和超过一个分站所允许最大量的80时，可并列设置两个或两个以上的分站，或在分站之外设置扩展箱。 分站对控制对象系统实施DDC控制时必须满足实时性的要求。一个分站对多个回路实施分时控制时，尤其要考虑数据采集时间、数字滤波时间、控制程序运算及输出时间的综合时间，避免因分时过短而导致失控。,四 中央站及分站设计,每个分站至监控点的最大距离应根据所用传输介质、选定波特率以及芯绒截面等数值按产品规定的最大距离的性能参数确定，并不得超过。 分站的监控范围可不受楼层限制，依据平均距离最短的原则设置于监控点附近。但防火分站应按有关消防规范参照防火分区及区域报警器的设置规定确定其监控范围。,四 中央站及分站设计,所有分站的设置位置应满足下列规定： 噪声低、干扰少、环境安静，24h均可接近进行检查和操作（尤其应保证延伸板接入后操作方便）； 满足产品自然通风的要求，空气对流路径通畅。,四 中央站及分站设计,大型和较大型系统的分站，必须满足下列规定： 将分站设置在其所属受控对象系统的附近，使之成为现场工作站； 以一台微处理机为核心，按规划实现全部监控功能； 与中央站之间实现数据通信；分站之间亦应实现直接数据通信。,四 中央站及分站设计,对于统一管理的建筑群或特大建筑物，当其设备数量极多，而配置又极为分散时，宜采用多个微型中心站。 中型系统和设备布置分散的较小型系统宜采用分布式监控系统。但当受到投资、使用、维护水平限制时，亦可采用集中式结构。 小型系统和布置比较集中的较小型系统直采用集中式结构，即仅设一台微型计算机（不设分站）对现场的多种装置实现控制，组成单机多回路系统。,四 中央站及分站设计,3软件设计 建筑设备自动化系统的软件是绘系统配备的一系列程序的总称，它是计算机应用技术的具体体现。 硬件必须与软件结合才能执行监控任务，软件依附于硬件，硬件靠软件发挥作用。 对于软件的要求，应当是功能齐全，使计算机操作方便，能充分发挥硬件的作用。分布式系统的分层软件结构如图610所示。,四 中央站及分站设计,图610 分布式系统的分层软件结构图,四 中央站及分站设计,分布式系统的软件分三层： （1）上层为全局控制服务器和Web控制客户机。全局控制服务器的功能包括：Web服务器、数据文件管理以及对局域控制器的管理等。控制客户机实现控制系统的监控、操作和维护等功能。 （2）中层IP路由器在逻辑上起网关作用，其功能是：网络连接、路由选择、协议转换等。 （3）下层是控制网络控制节点，其功能是：实现现场设备的控制功能和过程I/O，控制节点接人网络的通信协议。 这样做，事实上也就完成了建筑物自动化系统的企业网EBI。,四 中央站及分站设计,BA系统的软件规划、选用，编制与开发，应该注意下列事项： 既可用软件也可用硬件实现的监控功能要求，应在进行经济性对比，并确认软件实现更可靠，更节省投资时方宜选用软件实现。 集中式系统只需配置中央软件，分布式系统需区分中央和分站软件，分别按功能要求仔细规划配置。在不影响系统总体功能的前提下，宜依据“危险分散”原则进行分散配置，从软件设置上保证分站可不依赖中央软件，能完全独立地完成对所属区域或设备实施控制。 软件采用模块化结构，以利于简易、灵活地实现功能扩展。,四 中央站及分站设计,中央和或分站软件必须支持： 1） 对系统的使用与操作实现有效的身份识别与访问级别管理； 2） 系统具有最简易的可操作性； 3） 系统规模的可扩展性和数据的可修改性； 4） 全图形化工具和或高级语言进行非标准的应用程序开发； 5）逻辑与物理资源的编程处理可简单地实现： 6） 根据点型、对象系统、通信信道、建筑区域等不同组态原则区分的逻辑组进行编程。对中央站、二级分站和远方操作站及其所属外部设备的功能范围进行编程。 7） 每个分站均可根据需要读入其他站的共享数据。,四 中央站及分站设计,软件内容的规划与设计宜按系统结构和功能要求，按下列各项进行有层次的规划：系统软件；语言处理软件；应用软件（含应用软件包）做障诊断、系统调试与维护软件；数据库生成与管理软件；通信管理软件。 无论何种结构，无论中央站或分站，无论对各类软件按功能要求如何取舍，均应设置完整的系统诊断功能软件，以检查程序错误、计算机故障并指出出错点或故障部位。 中央站与分站软件均应提供在不影响系统正常运行条件下，允许操作员或程序员进行操作练习的功能；中央软件还应提供接分组（或分区）显示的监控点描述短语及操作指示样板的功能。,四 中央站及分站设计,分布式系统的中央软件至少应包括： 1）系统软件（含网络协议及协议软件、网络操作系统）； 2）全图形化工具及语言处理软件；数据通信控制与管理软件； 3）CRT显示格式及系列标准格式报告软件； 4）标准操作员接口软件； 5）中央日程表软件； 6）时间事件诱发程序软件； 7）报警处理软件； 8）DDC控制算法软件包； 9）数据库及数据库管理软件； 10）总体能量管理程序软件； 11）多台外部设备多控制台支持软件。,四 中央站及分站设计,分布式系统的分站软件至少应包括： 1）系统软件（含监控程序与实时操作系统）通信控制软件； 2）输入输出点处理软件； 3）操作命令的控制软件； 4）报警锁定软件； 5）积算软件； 6）直接数字控制软件； 7）事件启动的诱发软件； 8）节能管理应用程序； 9）一套用户控制与计算用的图形化编程语言及工具。,第二节 楼宇设备自动化系统工程的施工,一、智能化系统建设的实施模式 二、工程施工的准备 三、安装工艺 四、系统调试,一 智能化系统建设的实施模式,建筑智能化工程是一项技术先进、涉及领域广、投资规模大的建设项目，目前主要有以下几种工程实施模式。 工程总承包模式 工程承包商负责所有系统的深化设计、设备供应、管线和设备安装、系统调试、系统集成和工程管理工作，最终提供整个系统的移交和验收。,一 智能化系统建设的实施模式,系统总承包、安装分包模式 工程总承包商负责系统的深化设计、设备供应、系统调试、系统集成和工程管理工作，最终提供整个系统的移交和验收，而其中管线、设备安装由专业安装公司承担。 这种模式有助于整个建筑工程（包括土建、其他机电设备安装）管道、线缆走向的总体布局合理，便于施工阶段的工程管理和横向协调，但增加了管线、设备安装与系统调试之间的界面，在工程交接过程中需业主和监理按合同要求和安装规范加以监管和协调。,一 智能化系统建设的实施模式,总包管理、分包实施模式 工程总承包商负责系统深化设计和项目管理，最终完成系统集成，而各子系统设备供应、施工调试由业主直接与分包商签定合同，工程实施由分包商承担。 这种承包模式可有效节省项目成本，但由于关系复杂，工作界面划分、工程交接对业主和监理的工程管理能力提出了更高要求。,一 智能化系统建设的实施模式,全分包实施模式 业主按设计院或系统集成公司的系统设计对所有智能化的子系统按子系统分别实施（有时系统集成也作为一个子系统实施），业主直接与各分包商签定工程承包合同，业主和监理负责对整个工程实施进行协调和管理。 这种工程承包模式对业主和监理的技术能力和工程管理经验提出更高要求，但可降低系统造价，适用于系统规模相对较小的项目。,二 工程施工的准备,工程的施工全过程可分为4个阶段，即施工准备、施工、调试开通和竣工验收阶段。 施工准备通常包括技术准备、施工现场准备、物资、机具、劳力准备以及季节施工准备，此外，还有思想工作的准备等。,二 工程施工的准备,1施工准备 工程实施应具备以下条件； 工程实施单位必须持有国家或省级建设行政主管部门颁发的相关系统工程实施或系统集成资质证书。 设计文件及施工图样齐全，并已会审批准。实施人员应熟悉有关资料图样，并了解工程情况、实施方案、工艺要求、实施质量标准等。,二 工程施工的准备,工程实施所必需的设备、器材、辅材、仪器、机械等应能满足连续实施和阶段实施的要求，并在现场开箱检查。 新建工程的实施，应与土建工程施工及装饰工程施工协调进行。预埋管线、支撑件、预留孔洞、沟、槽，基础、楼地面工程等均应符合智能化系统设计要求。 工程实施区域内应能保证充足的用电量。,二 工程施工的准备,2学习和掌握有关的规范和标准 主要施工依据为： 合同文件及招标文件； 施工图样以及有关变更修改洽商、通知； 国家和各地区技术质量标准和操作规程； 设备材料厂家有关安装使用技术说明书。,二 工程施工的准备,工程的施工应严格遵守建筑弱电安装工程施工及验收规范和所在地区的安装工艺标准 及当地有关部门的各项规定。与BAS施工相关的国家和地方规范主要有： 智能建筑设计标准（ GB/T 503142000） 智能建筑工程质量验收规范（ GB 50307222） 电气装置安装施工及验收规范（GB J23282） 电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（ GB 5025496） 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范（GB 5016892） 电气装置安装工程接地装置施工及验收规范（GB 5016992） 电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范（GB 5017192） 工业自动化仪表工程施工及验收规范（GBJ 9386）,二 工程施工的准备,民用建筑电气设计规范（ JGJ/T 1692） 目动化仪表安装工程质量检验评定标准（ GBJ 13190） 建筑电气安装工程质量检验评定标准（GBJ 30388） 建筑安装工程质量检验评定统一标准（GBJ 30088） 建筑电气安装工程施工质量验收规范（GB 50306） 高层民用建筑设计防火规范（GB 5004595） 火灾自动报警系统施工验收规范（GB 5016692） 工业企业通讯设计规范（ GBJ4281） 工程开工前，必须认真学习并备齐以上技术资料，为工程施工提供正确可靠的施工依据，从而为保证工程质量提供前提。,二 工程施工的准备,3熟悉和审查图样 设计是龙头，是工程实施的主要环节，尤其是BAS设计涉及专业、工种面较广，因此必须在施工前做好对BAS技术和施工设计的审核，及时发现问题和采取必要的措施，以确保工期和质量，减少返工。 确保工程合同中的设备清单、监控点表与施工图中实际情况三者一致，也就是监控点表的每一个监控点在图样上必须有反映，而且与受控点或监测点接口匹配，其设备数量、型号、规格与图样、设备清单一致，这样才可确保系统在硬件设备上的完整性，保证审核符合接口界面、联动、信息通信、接口技术参数等要求。,二 工程施工的准备,4确定BAS工程界面并根据工程实施的具体情况及时调整及相互确认 工程界面就是系统之间、设备之间的接口与界面，使其不同系统和产品之间的接口、通信规范化、标准化，以致相互之间能“对话”，或者具有互操作性。工程实施过程包括如下内容：系统设计界面的确定，各子系统设备、材料、软件供应界面的确定，系统的技术接口界面的确认、系统施工界面的确定。 应根据智能建筑设计标准和主要机电设备的性能特点，对上述的工程界面进行修正使其规范化和标准化。在工程实施前期，根据上述规范化的接口与界面要求向其他系统专业、工种提出技术条件并在实施过程中审核复查，在相应的设计和合同中予以明确，以防止扯皮，确保系统开通。,二 工程施工的准备,(1)设计界面 BAS与空调、供配电、照明设计界面的划分，BAS与火灾、安保、信息传输与联动界面的确定等等。 (2)系统技术接口界面 包括各类传感器、执行器与现场控制器分站之间信号与逻辑的匹配；BAS与受控设备之间进行信息交换的通信方式确定，包括它们之间的通信协议、传输速率、数据格式。各子系统之间联动控制信号的匹配等等，具体有以下三种：,二 工程施工的准备,数据信息、各计算机设备之间数据传输协议、传输速率及其格式； 控制及监视信号，即AO、AI、DO、DI及脉冲与逻辑信号等的量程、接点容量方面的匹配； 其他受BAS专业控制的各类设备的主要技术参数与BAS提供设备的主要技术参数之间的匹配，例如空调系统中的各类风门所要求的力矩和传动方式，必须与 BAS所提供的风门执行器的力矩和传动方式相匹配等等。,二 工程施工的准备,(3)设备、材料、软件供应界面 各子系统接口界面的设备包括各类传感器、阀门、风门执行机构、通信接