楼宇自控设计讲稿.ppt

楼宇自控系统 楼宇自控系统就是将建筑物或建筑群内的空调 变配电 照明 电梯 供热 给排水 等众多分散设备的运行 安全状况 能源使用状况及节能管理实行集中监视 管理和分散控制的建筑物管理与控制系统 称为BAS BuildingAutomationSystem 1 楼宇自控系统 BAS系统所能够产生的实际效果室内恒温控制便于大楼内的所有设备的保养和维修便于大楼管理人员对设备进行操作并监视设备运行情况 提高整体管理水平良好的管理将延长大楼设备的使用寿命 使设备更换的周期延长 节省大楼的设备开支及时发出设备故障及各类报警信号 便于将损失降到最低点 便于操作人员处理故障节省运行费用 节省能量 2 楼宇自控系统 BAS系统的组成 3 调节对象 检测元件各种传感器 执行调节机构 分站DDC 传输通道 中央处理机 人机接口外围设备 中央控制室 现场部分 楼宇自控系统 中央控制室 数据中心 包括中央处理机 一台微型计算机 存储器和接口装置 外围设备 显示终端 键盘 打印机 和不间断电源三部分 4 楼宇自控系统 传感器及执行调节机构 传感器是指装设在各监视现场和各种敏感元件 变送器 触点和限位开关 用来检测现场设备的各种参数 如温度 湿度 压差 液位等 并发出信号送到调节控制器 分站 数据中心等 如铂电阻温度检测器 复合湿度检测器 风道静压变送器 差压变送器 5 执行调节机构是指装设在各监控现场接受分站调节控制器的输出指令信号 并调节控制现场运行设备的机构 如电动阀 电磁阀 调节阀等 包括执行机构 如电动阀上的电机 和调节机构 电动阀的阀门 楼宇自控系统 分站控制器 是以微处理机为基础的可编程直接数字控制器 DDC 它接收传感器输出的信号 进行数字运算 逻辑分析判断处理后自动输出控制信号 动作执行调节机构 6 分站控制器是整个控制系统的核心 采用直接数字控制器 DDC 它具有AI AO DI DO四种输入 输出接口 方便灵活地与现场的传感器 执行调节机构直接相连接 对各种物理量进行测量 以及实现对被控系统的调节与控制 楼宇自控系统 7 时钟 微处理器 程序存储器 传感器和变送器 多路输入控制器 D A转换器 A D转换器 通讯接口 多路输出控制器 变送器和执行器 工作存储器 图2 DDC系统的组成 楼宇自控系统 AI 模拟量输入接口 可用作仪表的检测输入 如温度 压力等 一般为1 10V或4 20mA的直流信号 AO 模拟量输出接口 用于操作控制阀 执行器等 如电动阀 三通阀 风门执行器等 不需要外部电源 输出为0 10V的直流信号 8 DI 数字量输入接口 即触点 液位开关 限位开关的闭合与断开 一般用作检测设备状态 报警接点 脉冲计数等 DO 数字量输出接口 用于控制风机 水泵等运行 亦可作为输出信号与动作增减量型执行机构 楼宇自控系统 数据传输线路 是联系系统各部分的纽带 从各个监控点到分站控制器的线路是逐点连接 放射式 数据中心与各分站通过总线型或环形网络结构进行组网 各分站直接用一回路双芯导线连接到总线上就可以实现分站与分站之间 分站与中央站之间的通信 9 楼宇自控系统 10 打印机 电脑 通信接口 分站 分站 分站 总线 总线型网络结构 楼宇自控系统 通信控制协议楼宇自控系统中基本采用的是集散控制方式和分布控制方式 是通过某种控制网络实现的 这就要求控制设备以及建筑设备都要遵循一定的通信协议 目前 国际上采用较多的是BACnet和LonMark 11 DDC的调节特性 DDC的调节特性 A 位置式调节位置式调节动作特性 当被调参数离给定值一定数值时 调节输出控制信号达到最大值 最小值 从而使调节机构全开或全闭 位置式调节 调节被动范围越小越好 而且存在滞后 故调节滤波不高 一般适用于舒适性空调和液面调节 双位调节系统的示意图 DDC的调节特性 B 比例式调节 P 比例调节器的自动作特性适用范围系统干扰小 滞后也较小 而时间常数不太小的对象调节系统一般情况下比例常大致范围 温度调节为20 60 压力调节30 70 流量调节40 80 较合适 DDC的调节特性 C 积分式调节 I 积分式调节器的动作特性是 当被调参数与其给定值发生偏差 调节机构便动作 一直到被调参数瑕其给定值的偏差消失为止 因而在调节过程结束时 被调参数能回到给定值 理论上其表态主误差 残余偏差 为零 DDC的调节特性 D 微分式调节 D 微分式调节特性 根据被调量的变化速度来驱动调节执行机构 而不是被调量或其偏差对时间的导数成正比 则积为微调节 微分调节不能单独工作 只能在各种调节过程起辅助作用 减少起调量和缩短过度过程的时间 DDC的调节特性 E 比例积分调节比例积分调节器的动作特性是 当被调参数与其给定值发生偏差时 调节器的输出信号不仅与输入偏差保持硬性的比例关系 同时还与偏差存在时间长短成比例 比例积分调节器综合了比例 积分两种调节器的优点 这种调节器在调节过程开始时以比例调节器的特性进行调节 接着又具积分调节器的特性进行调节 比例积分调节的特点利用了比例调节来快速低消干扰影响 DDC的调节特性 F PID调节 比例 积分 微分调节器的动作特性是 当被调参数与其给定值发生偏差时 调节器的输出信号不仅与输入偏差及偏差存在时间长短有关 而且还与偏差变化的速度 快 慢 有关 PID调节对调节过程的影响比例 积分 微分 PID 调节器在调节系统中可以发挥三种不同调节规律的特性 彼此取长补短 因而使其调节质量更为理想 DDC的调节特性 综上所述可得出 比例 P 调节输出响应快 只要选择好比例带会有利于系统的稳定 微分 D 作用可减少超量和缩短过渡过程时间 可以允许使用较窄的比例带 积分 I 作用能够消除静差 但使超调量和过渡过程的时间增长 因此 只要将比例 P 积分 I 和微分 D 三种作用相互结合起来 根据对象的特性 正确选用调节规律 恰当地选择调节器参数 就会获得较好的调节效果 DDC的调节特性 空调机组控制系统 自然风 热水 冷水 冷风 风 水热交换 工作原理 空调是使室内空气的温度 湿度 洁净度等参数按不同需求保持在一定范围内的技术 PID调节 楼宇自控系统 设计步骤 确定BAS规模 根据冷冻 空调 变配电 热力 给排水等相关专业提供的设计条件 资料 及投资情况 功能内容 确定需要监控的设备种类 数量 分布情况及标准 21 楼宇自控系统 确定各子系统组成方案 功能及技术要求 确定各子系统之间的关联方式 确定BAS中各子系统与大厦其它部分间的接口根据各专业的控制要求和控制内容确定并画出设备监控系统原理图 22 楼宇自控系统 统计监控系统的监控点 AI AO DI DO 的数量 分布情况并列表根据监控点数和分布情况确定分站的监控区域 分站设置的位置 统计整个大楼所需分站的数量 类型及分布情况 23 选择现场设备的传感器和执行机构确定楼宇监控的系统网络及中心站设备的选择 BAS设计方法流程图 设计任务开始了解业主需求和未来物业管理方式了解机电专业控制需求确定控制范围和内容与机电专业探讨控制方案 24 研究建筑功能 确定控制范围和内容 与机电专业探讨控制方案 BAS设计方法流程图 25 确定BAS控制水平和方式 根据系统集成要求确定BAS网络结构 节能与经济分析 和土建专业结合确定 控制室位置 面积 竖井的数量和位置及面积 布线方式 标高 26 画出各子系统控制系统图 画出各层管线敷设平面图 开列BAS设备 材料表 写出设计施工要点说明 BAS设计方法流程图 画出大楼BAS系统网络图 27 各专业图纸会签 施工图交底及施工配合 BAS设计方法流程图 设计任务完成 楼宇自控系统 3 现场控制器DDC的设置原则及布线方式DDC的设置 应主要考虑系统管理方式 安装调试维护方便和经济性 一般按机电系统的平面布置进行划分 如布置在 冷冻站 热交换站 空调机房 新风机房等控制参数较为集中之处 也可根据要求布置在弱电竖井中 箱体一般挂墙明装 28 每台DDC的输入输出接口数量与种类应与所控制的设备要求相适应 并留有10 15 的余量 楼宇自控系统图例介绍 楼宇自控系统方案 新风机组控制系统 楼宇自控系统方案 新风机组控制系统 设备组成新风阀 过滤器 表冷器 加热盘管 蒸汽加湿器 送风机控制系统组成新风温度传感器 新风湿度传感器 送风温度传感器 送风湿度传感器 防冻开关 压差开关 风阀执行器 电动调节阀 电动蒸汽调节阀 楼宇自控系统方案 新风机组控制系统 监测与控制功能分析电动风阀与送风机连锁过滤器阻塞 压差开关输出报警信号水路设置防冻开关调节温度调节湿度 蒸汽加湿 水加湿送风机的起停 根据风压开关判断新风阀 通断式 调节式计算机组工作时间 定期维修 楼宇自控系统方案 空调机组控制系统 楼宇自控系统方案 空调机组控制系统 监测与控制功能分析连锁控制 开送风 开回风 关回风 关送风风机关闭 风阀全部关闭阀门开度 所有风阀全部为调节阀 新 排风阀同步 并与回风阀成反比过滤器阻塞报警防冻开关温度控制 根据回风温度的偏差 按PID调节水路电动阀的开度湿度调节 根据送风湿度的偏差 按PID调节汽路电动阀的开度 或直调水阀的开 关 楼宇自控系统方案 空调机组控制系统 监测与控制功能分析送回风机的监测与控制 判断故障与否 控制风机的起停最小新风量控制 节能希望新风小 卫生希望新风大 根据二氧化碳浓度确定新风阀最小开度 传感器安装在回风管道上自动统计机组工作时间 定期维修 楼宇自控系统方案 冷冻站控制系统 系统组成3台冷水机组 4台冷冻水循环泵 4台冷却水循环泵 2台补水泵 3台冷却塔 补水箱 集水器控制系统现场元件传感器 冷冻水供水温度 冷冻水回水温度 冷冻水供水压力 冷冻水回水压力 冷冻水供水流量 水流开关 补水箱液位计 冷却水供水温度 冷却水回水温度执行器 冷冻水电动蝶阀 冷却水电动蝶阀 冷却塔冷却水进口电动蝶阀 压差旁通阀 楼宇自控系统方案 冷冻站控制系统 楼宇自控系统方案 冷冻站控制系统 监测与控制功能分析冷水机组的监测 先进的采用直接与楼控软件通信接口 还可以提供各种干接点采集数据冷冻水的监测 根据供回水温度计算温差 以计算能耗 一般7 12 冷却水的监测 根据供回水温度控制冷却塔的风机起停 回水温度影响冷水机组的制冷效果 一般32 37 供回水压差自动调节 根据供回水压差 调节旁通阀的开度 冷冻水循环泵 冷却水循环泵 冷却塔风机补水泵 根据冷冻水供水压力 确定补水泵起停 楼宇自控系统方案 冷冻站控制系统 监测与控制功能分析补水箱液位连锁控制 启动顺序 冷却塔风机 冷却塔蝶阀 冷却水蝶阀 冷却水泵 冷冻水蝶阀 冷冻水泵 冷水机组停止顺序 与上相反冷水机组台数 根据冷量回流 判断启动机组的数量 楼宇自控系统方案 换热站控制系统 组成二次水循环水泵 二次水补水泵 补水箱 换热器控制系统现场元件传感器 一次水供水温度 一次水回水温度 二次水供水温度 二次水回水温度 一次水供水压力 一次水回水压力 二次水供水压力 二次水回水压力 一次水流量 液位 水流开关执行器 一次水调节阀 楼宇自控系统方案 换热站控制系统 楼宇自控系统方案 换热站控制系统 监测与控制功能分析根据二次水温度 控制阀门开度根据水压设置报警警戒值 联动补水泵监测补水箱液位 过低 过高均报警统计一 二次水供 回水温度 温差做为核算的依据二次水循环泵二次水补水泵水流开关的设置目的是监测泵是否启动一次水调节阀 宜采用蝶阀 楼宇自控系统方案 生活给水系统 楼宇自控系统方案 生活排水系统 楼宇自控系统方案 照明系统 楼宇自控系统方案 高 低压配电监测 概述三个等级 监测 监测和控制 监测 控制和保护原则上只监不控主要内容高压电源监测 电压 电流 功率因数 频率线路状态监测 高压进出线 母联断路器的状态负荷监测 各级负荷的电压 电流 功率变压