楼宇自控培训文档PPT课件.pptx

楼宇自控培训 潘海龙2013 4 18 2020 3 21 1 2020 3 21 可编辑 Page2 目录 第一章楼宇自控基础 1 概念楼宇自控系统它的全称是建筑楼宇设备自动化系统 英语简称BAS BuildingAutomationSystem 楼宇自控系统就是将建筑物或建筑群内的变配电 照明 电梯 空调 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 2020 3 21 可编辑 Page3 楼宇自控系统简介 2020 3 21 可编辑 Page4 第一章楼宇自控基础 BAS的作用 1 优化建筑物内各个工艺系统的运行管理2 为建筑物提供良好环境3 节省建筑物能耗4 提高工作人员效率 减少运行人员费用建筑设备监控系统的主要应用目的 是实现智能建筑中机电设备管理的计算机化 机电设备控制的自动化 建筑物能源管理的科学化和最优化 2020 3 21 可编辑 Page5 第一章楼宇自控基础 适用范围 1 在大型公共建筑物内部 能耗的统计如下 暖通空调占65 生活热水 给排水占15 照明 电梯占14 厨房等占6 在我国 民用建筑电气设计规范 中 正式提出了采用建筑设备监控系统后节能率的估算值为10 15 2 建筑设备监控系统目前不属于国家强制执行的标准范围 建筑物是否设置建筑设备监控系统 以及如何设置建筑设备监控系统 完全是根据建筑物物业运行管理需要 各机电专业的监控要求 以及项目投资状况等实际需求 来确定建筑设备监控系统的内容 范围和标准 3 是否采用建筑设备监控系统 也可参照 民用建筑电气设计规范 中的规定 BAS占智能建筑总投资的2 以下时 建议采用建筑设备监控系统 按10 15 的节能率估算 BAS系统运行5年内可收回BAS系统的投资时 建议采用建筑设备监控系统 2020 3 21 可编辑 Page6 第二章BAS组成和结构 BAS的典型形式 分散控制系统 DCS 分散控制 集中操作 分级管理 配置灵活 组态方便 2020 3 21 可编辑 Page7 第二章BAS组成和结构 现场总线控制网络 现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式 双向传输 多分支结构的通信网络 目前常用的现场总线 CBUS CAN LonWorks BACnet以太网 在 中 作为监控主机和 网络控制器 监控主机和监控主机之间 以及和外部其他或信息集成系统之间的主要通信网络 有些厂商已开发出工业以太网现场控制器或模块 可直接连接到仪表和执行机构 2020 3 21 可编辑 Page8 第三章传感器 DDC和执行器 DDC的基本概述DDC的工作的原理传感器的基本概述开关量传感器的主要工作原理模拟量传感器的主要工作原理楼宇自动化中应用的传感器阀门与电动执行器 2020 3 21 可编辑 Page9 第三章传感器 DDC和执行器 直接数字控制器的概述楼宇智能化系统采用计算机集散控制系统 主要由传感器与执行器 DDC 直接数字控制器 通讯网络 中央监控主机等组成 DDC是控制系统硬件中的主要部件 具有可靠性高 控制功能强 程序可编写等特点 直接数字控制器的主要功能对现场设备进行周期性的数据采集 对采集的数据进行调整和处理 对现场设备采集的信息进行分析和运算并控制现场设备的运行状态 实时对现场设备运行状态的检查对比 对异常的状态进行报警处理 根据现场采集的数据执行预定的控制算法 2020 3 21 可编辑 Page10 第三章传感器 DDC和执行器 直接数字控制器的主要功能通过预定的程序完成各种控制功能 包括P控制 PI控制 PID控制 开关控制 平均值控制 最大 最小值控制 焓值计算控制 逻辑运算控制和联锁控制等 对现场的设备执行各种命令 执行时间 事件响应程序 优化控制程序等 DDC控制器的结构及原理DDC控制器内部包含了可编程序的处理器 采用了模块化的硬件结构 可以对模块进行不同的组合 执行不同的控制功能 可编程模块化控制器是最灵活 功能最强的DDC设备 它具备通信功能 控制程序可根据要求进行编写或修改 在系统设计和使用中 主要掌握DDC的输入和输出的连接 2020 3 21 可编辑 Page11 第三章传感器 DDC和执行器 DDC控制器的结构及原理模拟量输入 AI 模拟量输入的物理 化学量有温度 压力 流量 液位 空气质量等 这些物理化学量通过相应的传感器测量并经过变送器转变成标准的电信号 这些标准的电信号与DDC的模拟量输入口连接 经过内部的A D转换器变成数字量 再由DDC计算机进行分析处理 数字量输入 DI DDC计算机可以直接判断DI通道上的开关信号 并将其转化成数字信号 这些数字量经过DDC控制器进行逻辑运算和处理 DDC控制器对外部的开关 开关量传感器进行采集 一般数字量接口没有接外设或所接外设是断开状态时 DDC控制器将其认定为 0 而当外设开关信号接通时 DDC控制器将其认定为 1 2020 3 21 可编辑 Page12 第三章传感器 DDC和执行器 DDC控制器的结构及原理模拟量输出 AO DDC控制器对外部信号的采集 通过分析处理后输出给输出通道 当外部需要模拟量输出时 系统经过D A转换器转换成标准电信号 模拟量输出信号一般用来控制风阀或水阀的调节 数字量输出 DO DDC控制器采集外部信号 通过分析处理后输出给输出通道当外部需要数字量输出时 系统直接提供开关信号来驱动外部设备 这些数字量开关信号可以是继电器的触点 NPN或PNP三极管 可控硅元件等 2020 3 21 可编辑 Page13 第三章传感器 DDC和执行器 建筑设备监控系统组网方式 2020 3 21 可编辑 Page14 第三章传感器 DDC和执行器 传感器的基本概述传感器与变送器传感器是实现测量与自动控制的重要环节 在测量系统中 被作为一次仪表定位 其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息 并将其转换成另一形态的信息 传感器 是指能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置 通常由敏感元件和转换元件组成 变送器 是将由传感器输出的电信号经过校验和处理变换成标准的 电流 电压 电信号 目前 传感器 变送器的发展是朝着小型化 多功能化 智能化发展 随着计算机技术的发展 现代的传感器加强了计算机接口技术 可以直接连接在工业控制总线上 2020 3 21 可编辑 Page15 第三章传感器 DDC和执行器 开关量传感器 温度 湿度开关 差压开关 液位 水流开关 气体流量开关 光照度开关 低温报警开关模拟量传感器 温度传感器 湿度传感器 压力或压差传感器 流量传感器 CO2晗值传感器 电压传感器 电流传感器 功率传感器 功率因数传感器 2020 3 21 可编辑 Page16 第三章传感器 DDC和执行器 差压开关 差压开关是用来测量气体 液体压差的开关量传感器 可以用来测量送风风道中过滤网是否堵塞 还可以用来测量空调中的风机风量是否正常 一般安装位置 风机两边和滤网的两边 2020 3 21 可编辑 Page17 第三章传感器 DDC和执行器 水流开关 水流开关是检测液体流量状态的电子开关 用来检测空调 供暖 供水等系统 它具有很高的可靠性 当液体流动和不流动时 会分别连接两个不同的回路 在制冷站和供热站系统中要用流量开关来保护冷冻机和各个系统的水泵 一般安装位置 在冷水机组刚供水的冷冻水管和冷却水管上 2020 3 21 可编辑 Page18 第三章传感器 DDC和执行器 液位开关 液位开关用来检测容器内的液位 常用的有浮子开关 浮子开关在其内部有一对常开和常闭触点 当浮子没有飘起来时 开关内的金属球在一端 此时输出一个常开 常闭的接点信号 当浮子被水托起来时 金属球滑到另一端 此时另一端的常开接点接通 常开 常闭的接点信号相互翻转 一般安装位置 水箱或集水井 2020 3 21 可编辑 Page19 第三章传感器 DDC和执行器 模拟量传感器的主要工作原理 模拟量传感器主要是应用于自动控制系统中 它将现场采集到的物理信号转换成电信号 并利用变送器进行信号的校正和标准化 温度传感器 传感器的电阻与其温度相对应 测量其电阻即可计算对应温度 作用是冷水阀调节通过检测到的相应温度来进行自动的PID运算控制 使室内达到设定温度的要求 一般安装位置 新风 送风和回风管道上或冷冻水总管和冷却水管上 2020 3 21 可编辑 Page20 第三章传感器 DDC和执行器 湿度传感器 新一代湿度传感器采用了最新的固体化湿度感应元件 它的湿度感应能力从0至100 并可以在一个宽阔的温度范围内工作 它的响应速度快 可靠性高 使用寿命长 适用于制冷站及空调系统 新的湿度传感器采用高分子电容感应元件 它的电容会随着湿度现性变化 这种先进的感应元件和其他信号处理元件置于同一块芯片上 感应元件带有保护层 可以消除表面积尘的影响 2020 3 21 可编辑 Page21 第三章传感器 DDC和执行器 压力 压差传感器 模拟量压力 压差传感器可以测量空气 液体的压力及压差等 被测压力或压差经过变送器作用于硅传感器 使桥路的输出电压与被测压力或压差成比例变化 输出电压被放大后转换成频率信号 频率信号经过处理并进行线性化 温度补偿后 被D A转换器转换成标准4 20mA电流输出或0 10V电压输出 2020 3 21 可编辑 Page22 第三章传感器 DDC和执行器 楼宇自动化中传感器的应用 开关量传感器的主要应用原边输入电流 0 5AAC 输出形式 4 20mADC 0 10VDC 工作电源24VDC 220VAC温度开关 三速开关 主要用于风机盘管的控制 差压开关 主要用于检测新风机和空气处理机的过滤网 水流开关 主要用于检测供水管道是否有水流动 液位开关 主要用于检测水箱 储水罐 水池的液位 低温报警器 主要用于新风机和空气处理机的防霜冻报警 加湿控制器 主要用于新风机和空气处理机的加湿阀控制 2020 3 21 可编辑 Page23 第三章传感器 DDC和执行器 模拟量传感器的主要应用 温 湿度传感器 主要用于空调供暖 生活供水 的温度调节 压力 压差传感器 主要用于检测水系统的管网压力和压差 流量传感器 主要用于检测管网中水的流量变化 二氧化碳传感器 主要用于监测空气中二痒化碳的含量 电压变送器 主要用于三相交流电压的检测和信号转换 电流变送器 主要用于三相交流电流的检测和信号转换 功率因数变送器 主要用于三相交流电压的功率因数检测 2020 3 21 可编辑 Page24 第三章传感器 DDC和执行器 阀门与电动执行器 在气体和液体的流动控制中 常常用阀门来作为介质流动的控制手段 要想实现自动化控制 就得对一些阀门 风门等元件实现自动控制 这就需要用到阀门和电动执行器 阀门风机盘管电动阀VC6013 VC4013风机盘管电动阀 它是一种平衡式冷热水阀 主要应用于风机盘管的控制中 这类阀所需的功率最小 是通电开启的一种阀门 阀门的开启时间仅为7s 流体温度为0 95oC 具有很好的密闭性 2020 3 21 可编辑 Page25 第三章传感器 DDC和执行器 阀门二通螺纹线性阀门V5011R N S F G系列二通阀 它主要应用于供热通风和空调 也可以用于饱和水蒸气 它的连接方式是采用的内螺纹结构 阀体是纯铜材料 它与电动执行器一起可以实现连续的开度调节 是进行自动调节的主要元件 三通法兰线性阀门V5329A V5050A B系列三通阀 它主要应用于供热与空调 也可以用于饱和水蒸气 它的连接方式是采用的法兰结构 阀体与阀座为一体化结构 适应的温度 2 170oC 泄露率极低 它与电动执行器一起可以实现连续的开度调节 是进行自动调节的主要元件 2020 3 21 可编辑 Page26 第三章传感器 DDC和执行器 电动执行器电动阀门执行器ML7420A ML7421A B系列电动阀门执行器适用于HAVC阀门 内带一个选择正反作用插头 具有安装快捷 阀门定位准确 低功耗 高的关断压力 终端推力限位开关等优点 通常被用来对液体 气体等介质进行变量的开度控制 它也是自动化控制中的主要元件 风门执行器ML6184E ML6684E ML7284E系列风门执行器适用于控制风门 通风百叶窗和VAV装置的调节 浮点控制 可以和标准的圆形和方形的风门连杆进行连接 可以控制风门面积和扭矩 它被广泛地应用在风门的开度控制 特别是在空气处理机和新风机件 2020 3 21 可编辑 Page27 28 二 BA系统主要控制什么设备 楼宇自控系统主要控制以下设备 1 暖通空调系统的监控 HVAC 2 冷冻系统监控 3 给排水系统监控 4 送排风系统监控 5 供配电系统监控 6 照明系统监控 7 电梯系统监控 8 其他监控 2020 3 21 可编辑 Page28 2020 3 21 第四章设备监控要求及原理 空调系统监控功能智能大厦中的空调系统是指空调机组 新风机组 风机盘管等设备 其控制主要是指温 湿度调节 预定时间表和自动启停控制 如果大厦内的空调系统已经有很高的自动化控制时 也可以采用只监不控的方式 空气处理机采用集中送风的控制方式 通过检测回风的温度 湿度 来决定是否对电动冷 热水阀和加湿阀进行调节 空气处理机一般是夏季送冷风 冬季送暖风 并通过检测回风的空气质量来决定是否调节风阀的开度 2020 3 21 可编辑 Page29 第四章设备监控要求及原理 2020 3 21 可编辑 Page30 第四章设备监控要求及原理 空气处理机组的监控风机控制 采用定时程序控制 累计运行时间 温度控制 夏季送冷风 冬季送暖风 春秋季节送新风 湿度控制 根据回风湿度调节加湿阀流量开度 控制蒸汽送给量 风阀控制 根据室外温度和回风中CO2的焓值 调整风阀开度 联锁控制 风机启停和冷 热水电动阀 加湿阀 新风风阀 回风风阀实施联动 参数监测 送风温度 湿度 回风温度 湿度 室内温度 室外温度 手动 自动转换 风机运行状态 电动水阀阀位反馈 加湿阀阀位反馈 过滤网压差开关 风机压差开关 防霜冻保护开关 室内空气质量 CO2 等 报警功能 过滤网压差超限 过滤网堵塞 报警 风机故障报警 防霜冻低温报警 参数越限报警等 显示打印 动态流程画面 数据查询 运行曲线 送风温湿度 回风温湿度 新风温湿度 阀位置显示 故障报表 数据报表 2020 3 21 可编辑 Page31 第四章设备监控要求及原理 新风机组的监控新风机组主要是用来给大楼内提供新风 它对房间的温度并不实施控制 新风机是采用定时送风的方式 通常和末端风机盘管组合来完成大楼的空调控制 2020 3 21 可编辑 Page32 第四章设备监控要求及原理 新风机组的监控 2020 3 21 可编辑 Page33 第四章设备监控要求及原理 新风机组的监控风机控制 采用定时程序控制 累计运行时间 温度控制 采用定时送新风 根据新风温度调节冷 热水电动阀 湿度控制 采用定时送蒸气 以此来改善房间的湿度 风阀控制 冬季低温保护时 关闭新风风阀 联锁控制 风机启停和冷 热水电动阀 加湿阀 新风风阀 实施联动 参数监测 送新风温度 送新风湿度 室外温度 手动 自动转换 风机运行状态 过滤网压差开关 风机压差开关 防霜冻保护开关 报警功能 过滤网两端的压差超限 过滤网堵塞 报警 风机故障报警 防霜冻低温报警 参数越限报警等 2020 3 21 可编辑 Page34 第四章设备监控要求及原理 末端风机盘管控制系统末端风机盘管用来调整房间的温度 它通常直接由室内恒温器控制 2020 3 21 可编辑 Page35 第四章设备监控要求及原理 末端风机盘管控制系统室内恒温器通过对房间的温度检测 控制冷水或热水电动阀的开启和关闭来改善房间温度 同时 设定风机在不同的速度下工作 也可以改善房间的温度 末端风机盘管和新风机组联合使用 不需要由DDC控制器参与对它的控制和调节 2020 3 21 可编辑 Page36 第四章设备监控要求及原理 制冷站系统监控功能制冷站的功能是为大楼的空调系统提供冷源 它由制冷机组 冷却水循环泵 冷却塔 冷冻水循环泵 补水泵及电动蝶阀等组成 制冷机组包括压缩机 冷凝器 蒸发器及其他辅助装置 冷冻循环水进入制冷机组后 通过释放热量而达到降低水温的目的 制冷机组工作后吸收了大量的热量 所以 必须由冷却循环水来为其降温 2020 3 21 可编辑 Page37 第四章设备监控要求及原理 制冷站系统监控功能 2020 3 21 可编辑 Page38 第四章设备监控要求及原理 制冷站系统监控功能启动顺序 冷却塔风机 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 冷水机组 冷冻水泵 冷冻水蝶阀 冷却水泵 冷却水蝶阀 冷却塔风机 冷冻机组启停 根据对冷冻循环水温度 流量的检测 送入DDC计算出冷负荷 根据冷负荷及压差旁通阀的开度调整制冷机组的启停和供 回水总管上运行的电机台数 压差旁通控制 利用压差传感器检测冷冻循环水供 回水总管的压差 送入DDC与压差设定值比较 经过计算送出相应信号调节冷冻循环供水比例阀的开度 实现供 回水之间的旁通 来恒定供 回水管网之间的压差 2020 3 21 可编辑 Page39 第四章设备监控要求及原理 制冷站系统监控功能水泵控制 DDC完成对冷冻泵 冷却泵的启停控制 运行状态 故障报警信号的管理 自动实现恒压控制 循环倒泵 备用替开等功能 水流检测 冷冻泵 冷却泵运行后 DDC接收水流开关对水流量的检测信号 当水流量很小或出现断流现象时 应提供报警并停止相应的机组运行 冷却水温度控制 将冷却循环水供 回水总管上温度差值的检测信号送入DDC 实时控制冷却塔风机的启停和运行台数 联锁控制 冷冻水供 回水温差 压差与旁通调节阀实现联动 显示打印 动态运行流程画面 数据查询 运行曲线 冷冻水湿度 冷却水湿度 冷冻水流量 冷冻供 回水压差 故障报表 数据报表 2020 3 21 可编辑 Page40 第四章设备监控要求及原理 参数监测 冷冻水温度 压力 冷冻水回水流量 冷却水温度 冷冻水泵的状态 故障 水流 冷却水泵的状态 故障 水流 制冷机组的状态 故障 冷却塔风扇的状态 故障 报警功能 所有检测的参数超限报警 水流开关报警 所有上述设备故障的报警 供热站系统监控功能供热站是为大楼内的空调系统提供热源 它由锅炉 板式换热器 冷冻水循环泵 补水泵以及电动蝶阀等组成 板式换热器的一次側流入来自锅炉的热水或蒸汽 二次側的热水借助于冷冻循环水系统向用户提供空调机组所需的热源 2020 3 21 可编辑 Page41 第四章设备监控要求及原理 供热站系统监控功能 2020 3 21 可编辑 Page42 第四章设备监控要求及原理 供热站系统监控功能供热水温度控制 将热交换器二次热水出口的检测温度送入DDC与设定值比较 控制热交换器上的一次热水 蒸汽电动调节阀 改变一次热源供给的流量 使二次側热水出口的温度得到调节 热水泵控制 DDC完成对冷冻泵的启停控制 运行状态 故障报警信号的管理 自动实现恒压控制 循环倒泵 备用替开等功能 联锁控制 根据负荷启动热交换器工作参数 热水泵停止运行时 自动关闭热交换器一次側的热水 蒸汽电动调节阀 参数监测 热交换器一次側供给热水 蒸汽 的温度 压力 流量 供水温度 压力 回水温度 压力 流量 2020 3 21 可编辑 Page43 第四章设备监控要求及原理 报警功能 温度 压力的超限报警 热水泵的故障报警 显示打印 动态运行流程画面 数据查询 运行曲线 一次热水 蒸汽 的温度 二次側出水 回水温度 压力 流量 给排水系统监控功能 给排水是由生活供水 冷水 热水 和污水排放等环节组成 在供水方面主要是实施恒压供水 污水池液位的指示和报警 以及各种供水 排水泵的定时循环工作 恒压供水技术通常是由变频器 软启动器等组成的电气控制系统 在用户用水量比较少时 由变频器通过调节频率来适应供水流量 用户用水量增加后 可通过增加工频泵来满足供水流量 2020 3 21 可编辑 Page44 第四章设备监控要求及原理 给排水系统监控功能 2020 3 21 可编辑 Page45 第四章设备监控要求及原理 给排水系统监控功能生活水泵控制 DDC完成对生活水泵的启停控制 运行状态 故障报警信号的管理 自动实现恒压控制 循环倒泵 备用替开等功能 水流检测 生活水泵运行 DDC接收水流开关对水流量的检测信号 来水压力监测 远程压力传感器实时监测市自来水管网的压力 并将模拟信号送入DDC 实现超压和低压的及时报警和控制处理 供水压力监测 远程压力传感器实时监测供水管网的压力 并将模拟信号送入DDC 实现供水压力的实时监测 2020 3 21 可编辑 Page46 第四章设备监控要求及原理 给排水系统监控功能频率监测 变频器输出频率的当前值 并将模拟信号送入DDC 实现频率的实时监测 污水泵控制 DDC完成对污水泵的启停控制 运行状态 故障报警信号的监控 自动实现循环倒泵 备用替开等功能 污水液位监测 DDC接收污水液位的检测信号 完成对超低液位 低液位 高液位 超高液位的实时显示 报警功能 所有检测的参数故障报警 水流开关报警 超低液位报警 超高液位报警 显示打印 动态运行流程画面 数据查询 运行曲线 来水压力 供水压力 变频器频率 故障报表 数据报表 2020 3 21 可编辑 Page47 第四章设备监控要求及原理 送排风系统监控功能大楼内的送风 排风系统均实施统一管理 可由DDC控制器按照预制的时间程序运行 2020 3 21 可编辑 Page48 第四章设备监控要求及原理 送排风系统监控功能送风机控制 采用定时程序控制 累计运行时间 实施启停控制 运行状态 故障报警 消防联动的监控 排风机控制 采用定时程序控制 累计运行时间 实施启停控制 运行状态 故障报警 消防联动的监控 参数监测 送风机 排风机的运行状态 投入运行的台数 报警功能 送风机 排风机的故障报警 显示打印 动态运行流程画面 数据查询 运行曲线 故障报表 数据报表 2020 3 21 可编辑 Page49 第四章设备监控要求及原理 供电系统监控功能 2020 3 21 可编辑 Page50 第四章设备监控要求及原理 供电系统监控功能变压器温度监测 实