楼宇自控系统课件

楼宇自控系统一、智能建筑概述二、楼宇自控的发展史三、楼宇自控系统四、楼宇自控子系统五、系统组成六、通信协议七、系统设计八、空调DDC设计1楼宇自控系统一、智能建筑概述1.定义2.发展3.结构2楼宇自控系统二、楼宇自控的发展史楼宇自控的发展史是一个从监控到管理的发展过程。a、数十年前b、80年代c、90年代3楼宇自控系统三、楼宇自控系统1、对于一座现代化大楼，在没有安装BAS的时候，使用这些设备往往存在以下问题：控制问题管理问题维护问题能耗问题4楼宇自控系统2、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、消防、保安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）。5楼宇自控系统3、BAS系统的监控范围和参数内容空调机组：新风空调机组、新/回风空调机组、变风量空调机冷/热源系统：冷冻机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、热交换器、热水一次水泵、热泵机组6楼宇自控系统给排水系统：各类水泵、各类水箱电力系统：照明控制、高/低压信号测量、备用发电机组电梯保安门锁、巡更等7楼宇自控系统4、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8楼宇自控系统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9楼宇自控系统四、BAS子系统a、供热、通风及空调系统为建筑物内提供了一个舒适的环境，是BAS中的一个重要子系统。系统为建筑物内的机电设备（如：冷却塔、冷水机组、空气处理机、气控设备等）提供一个最优化的控制。

10楼宇自控系统统其基本控制功功能包括：设设备控制、循循环控制、最最佳起/停控制、数学学功能、逻辑辑功能、趋势势运行记录、、报警管理等等。11b、给排水系统主主要是对于饮饮用水的提供供，以及对于于污水的排放放。楼宇自控系统统12楼宇自控系统统c、变配电系统是是通过BAS的管理中心提提供对于建筑物内的高高低配电房及及所有变配电电设备的监视视报警和管理及及程序控制，，提供对于重重要电气设备备的控制程序、、时间程序和和相应的联动动程序。13楼宇自控系统统d、电梯控制系统统是通过BAS系统对于建筑筑物内的多台电梯梯，实行集中中的控制和管管理程序，同同时配合BAS系统的部分子子系统，执行行联动程序。。14楼宇自控系统统五、BAS系统的组成调节对象检测元件各各种传感器器执行调节机构构分站DDC传输通道中央处理理机人机接口外外围设备中央控制室现场部分15楼宇自控系统统中央控制室（（数据中心））：包括中央央处理机（一一台微型计算算机、存储器器、磁带机和和接口装置））、外围设备备（显示终端端、键盘、打打印机）和不不间断电源三三部分。16楼宇自控系统统传感器及执行行调节机构：：传感器是指指装设在各监监视现场和各各种敏感元件件、变送器、、触点和限位位开关、用来来检测现场设设备的各种参参数（如温度度、湿度、压压差、液位等等），并发出出信号送到调调节控制器（（分站、数据据中心等），，如铂电阻温温度检测器、、复合湿度检检测器、风道道静压变送器器、差压变送送器；17楼宇自控系统统执行调节机构构是指装设在在各监控现场场接受分站调调节控制器的的输出指令信信号，并调节节控制现场运运行设备的机机构，如电动动阀、电磁阀阀、调节阀等等，包括执行行机构（如电电动阀上的电电机）和调节节机构（电动动阀的阀门））18楼宇自控系统统分站控制器：：是以微处理理机为基础的的可编程直接接数字控制器器（DDC），它接收传感器器输出的信号号，进行数字字运算，逻辑辑分析判断处处理后自动输输出控制信号号，动作执行行调节机构。。19楼宇自自控系系统分站控控制器器是整整个控控制系系统的的核心心，采采用直直接数数字控控制器器（DDC）它具有有AI、AO、DI、DO四种输输入/输出接接口。。方便便灵活活地与与现场场的传传感器器、执执行调调节机机构直直接相相连接接，对对各种种物理理量进进行测测量，，以及及实现现对被被控系系统的的调节节与控控制。。20楼宇自自控系系统其中：：AI-模拟量量输入入接口口，可可用作作仪表表的检检测输输入，，如温温度、、压力力等，，一般般为1-10V或4-20mA的直流流信号号。AO-模拟量量输出出接口口，用用于操操作控控制阀阀、执执行器器等，，如电电动阀阀、三三通阀阀、风风门执执行器器等，，不需需要外外部电电源，，输出出为0-10V的直流流信号号。21楼宇自自控系系统DI-数字量量输入入接口口，即即触点点、液液位开开关、、限位位开关关的闭闭合与与断开开，一一般用用作检检测设设备状状态、、报警警接点点、脉脉冲计计数等等。DO-数字量量输出出接口口，用用于控控制风风机，，水泵泵等运运行，，亦可可作为为输出出信号号与动动作增增减量量型执执行机机构。。22楼宇自自控系系统数据传传输线线路：：是联联系系系统各各部分分的纽纽带，，从各各个监监控点点到分分站控控制器器的线线路是是逐点点连接接（放放射式式），，数据据中心心与各各分站站通过过总线线型或或环形形网络络结构构进行行组网网，各各分站站直接接用一一回路路双芯芯导线线连接接到总总线上上就可可以实实现分分站与与分站站之间间，分分站与与中央央站之之间的的通信信。23楼宇自自控系系统打印机机电脑通信接接口分站分站分站…总线线总线型型网络络结构构24楼宇自自控系系统环形网网络结结构打印机机电脑分站分站分站总线线通信接接口分站分站分站25楼宇自自控系系统星形网网络结结构电脑脑分站分站分站分站分站分站分站打印机机26楼宇自自控系系统六、通通信控控制协协议楼宇自自控系系统中中基本本采用用的是是集散散控制制方式式和分分布控控制方方式，，是通通过某某种控控制网网络实实现的的，这这就要要求控控制设设备以以及建建筑设设备都都要遵遵循一一定的的通信信协议议。目前，，国际际上采采用较较多的的是BACnet和LonMark。27楼宇自自控系系统1、BACnet是指美美国国国家标标准协协会的的ANSI/ASHARE135-1995标准。。BACnet是由一一个建建筑管管理、、系统统用户户、系系统集集成商商组成成的联联合体体提出出的，，正式式的、、非专专有的的开放放协议议通信信标准准。28楼宇自自控系系统BACnet详细地地描述述了系系统是是如何何工作作的。。它定定义了了系统统各部部分共共享数数据的的所有有规则则，如如何实实现数数据共共享，，可以以什么么通信信介质质，哪哪个功功能可可用，，信息息如何何解释释等。。总之之，它它为各各种系系统之之间进进行信信息交交流建建立了了一个个基本本规则则。29楼宇自自控系系统2、LonTalk协议LonWorks技术所所使用用的通通信协协议。。LonTalk协议遵遵循由由国际际标准准化组组织（（ISO）定义的的开放放系统统互连连（OSI）参考模模型所所定义义的全全部七七层服服务。。它适适用于于任何何一种种传输输媒介介。30楼宇自自控系系统3、LonMark与BACnetBACnet是个综综合性性的规规范，，它准准许纵纵多的的实施施方案案，并并提供供一套套强有有力的的服务务功能能。但但是，，这个个协议议在小小型终终端控控制设设备里里实施施，不不能取取得最最大的的成本本/性能比比。LonMark是个强强大的的专门门为设设备而而优化化的协协议；；从传传感器器、调调节器器到区区域控控制器器，样样样都都行。。它带带有一一个紧紧凑型型的协协议架架，很很容易易和廉廉价设设备相相适应应。但但其通通信速速率较较低，，只能能适用用于工工作层层。31楼宇自自控系系统因而，，在工工作层层采用用LonMark来连接接控制制器、、感应应器和和调节节器等等设备备；LAN层面的的控制制采用用了BACnet连接各各个系系统；；两个个协议议互为为补充充，建建立一一个完完整的的建筑筑结构构，得得到最最佳的的性能能和成成本。。32楼宇自自控系系统七、BAS系统的的设计计BAS系统的的设计计具有有很大大的灵灵活性性，应应根据据建筑筑物的的整体体功能能需求求和物物业管管理方方式控控制水水平，根据据建筑筑物内内不同同区域域的要要求和和被控控系统统的各各个特特点，，选择择技术术先进进、成成熟、、可靠靠、经经济合合理的的控制制系统统方案案和设设备，，避免免投资资的盲盲目性性。33楼宇自自控系系统1、楼宇宇自动动化系系统设设计依依据JGJ/T16-92““民用建建筑电电气设设计规规范””GBJ116-88“火灾自自动报报警系系统设设计规规范””GB4718-84“火灾报报警设设备专专业名名词术术语””GBJ19-87““采暖通通风与与空调调调节节设计计规范范”GBJ115-87“工业电电视系系统工工程设设计规规范””GBJ93-86““工业自自动化化仪表表工程程施工工及验验收规规范””34楼宇自自控系系统2、设计计步骤骤：确定BAS规模，，根据据冷冻冻、空空调、、变配配电、、热力、给给排水水等相相关专专业提提供的的设计计条件件（资资料））及投资资情况况，功功能内内容，，确定定需要要监控控的设设备种种类、数数量、、分布布情况况及标标准；；35楼宇自自控系系统确定各各子系系统组组成方方案、、功能能及技技术要要求；；确定各各子系系统之之间的的关联联方式式；确定BAS中各子子系统统与大大厦其其它部部分间间的接接口36楼宇自自控系系统根据各各专业业的控控制要要求和和控制制内容容确定定并画画出设设备监监控系系统原原理图图统计监监控系系统的的监控控点（（AI、AO、DI、DO）的数量量，分分布情情况并并列表表根据监监控点点数和和分布布情况况确定定分站站的监监控区区域、分站站设置置的位位置，，统计计整个个大楼楼所需需分站站的数数量、、类型型及分分布情情况37楼宇自自控系系统选择现现场设设备的的传感感器和和执行行机构构确定楼楼宇监监控的的系统统网络络及中中心站站设备备的选选择实施布布线38BAS设计方方法流流程图图设计任任务开开始了解业业主需需求和和未来来物业业管理理方式式了解机电专专业控制需需求确定控制范范围和内容容与机电专业业探讨控制制方案研究建筑功功能确定控制范范围和内容容与机电专业业探讨控制制方案39BAS设计方法流流程图确定BAS控制水平和和方式根据系统集集成要求确确定BAS网络结构节能与经济济分析和土建专业业结合确定定：控制室室位置、面面积、竖井井的数量和和位置及面面积、布线线方式、标标高40BAS设计方法流流程图画出大楼BAS系统网络图图配合电气专专业完成配配电设备二二次回路的的设计仪表量程计计算、选择择调节阀计算算确定BAS现场设备的的规格尺寸寸及安装方方式41画出各子系系统控制系系统图画出各层管管线敷设平平面图开列BAS设备、材料料表写出设计施施工要点说说明BAS设计方法流流程图42各专业图纸纸会签施工图交底底及施工配配合BAS设计方法流流程图设计任务完完成43楼宇自控系系统3、现场控制制器DDC的设置原则则及布线方方式DDC的设置，应应主要考虑虑系统管理理方式，安安装调试维维护方便和和经济性，，一般按机机电系统的的平面布置置进行划分分，如布置置在：冷冻冻站、热交交换站、空空调机房、、新风机房房等控制参参数较为集集中之处，，也可根据据要求布置置在弱电竖竖井中，箱箱体一般挂挂墙明装；；44楼宇自控系系统每台DDC的输入输出出接口数量量与种类应应与所控制制的设备要要求相适应应，并留有有10%-15%的余量；45楼宇自控系系统4、BAS中央控制室室要求BAS中控室的位位置，应尽尽量靠近控控制负荷中中心，注意意远离变配配电室等电电磁干扰源源，并注意意防潮、防防震。BAS中控室可与与消防中心心，保安监监控中心等等合并组成成楼宇控制制中心，此此时位置应应满足消防防中心的要要求46楼宇自控系系统BAS中央控制室室室内设备备布置时应应满足以下下要求：a、控制台前应应留大于3m的操作距离离，控制台台离墙布置置时台后应应留有大于于1m的检修距离离，并注意意避免阳光光直射b、当控制台横横向排列总总长度大于于7m时应在两端端各留有足足够的安装装和观察面面积c、当BAS系统单独设设置不间断断电源，并并采用集中中供电方式式时，应考考虑放置电电源设备的的面积和位位置d、应适当考虑虑工作人员员值班，维维修及休息息所需的面面积47楼宇自控系系统BAS中央控制室室其它要求求：a、控制室内宜宜采用抗静静电活动地地板b、当控制室内内长度大于于7m时，宜设两两个外开门门的出口，，门宽不小小于1mc、控制室内土土建及装修修等要求参参见有关计计算机房设设计标准48楼宇自控系系统5、BAS系统的电源源要求a、应由变配电电所引出专专用回路向向中央控制制室供电，，供电回路路应采用保保安电源供供电；b、中央操作站站供电应设设不间断电电源（UPS）装置，其容容量应包括括系统内用用电设备的的总和并考考虑预计的的扩展容量量，UPS供电时间不不低于20分钟；49楼宇自控系系统c、DDC的电源宜采采用中央控控制室集中中供电方式式，以放射射式供给各各DDC，如采用就地地供电方式式，可由由就近的的保安电源源供给；50楼宇自控系系统6、BAS系统的接地地要求一般采用建建筑物总体体接地方式式，要求总总体接地电电阻不大于于1，如BAS系统单独设设置接地极极，应采用用一点接地地方式，要要求接地电电阻不大于于4，并与建筑筑物防雷接接地系统接接地极间距距离不小于于20m51楼宇自控系系统BAS系统设计中中采用的仪仪表量程选选择、调节节阀计算方方法等，见有关自自控设计手手册；现场场仪表安装装方法参见见有关自动动化仪表标标准安装图图册及设备备生产厂家家的安装使使用说明书书。52楼宇自控系系统八、空调DDC系统的监控控设计(一)空调DDC系统的定义义及组成DDC系统是BAS的技术形式式。DDC是英文DIRECTDIGITALCONTROL的缩写，译译为“直接接数字控制制”。53楼宇自控系系统空调DDC系统，即利利用计算机机控制技术术，将空调调系统中各各种信号（（温度、压压力、流量量、状态等等），通过过输入装置置输入计算算机，经相相应程序运运算处理，，将处理后后的信号经经输出装置置输出，进进而控制相相应的执行行机构。如如图所示。。54楼宇自控系系统传感器A/D转换器微处理器D/A转换器执行器变送器图155楼宇自控系系统(二)DDC系统信号种种类信号按其输输出输入能能否直接被被微机或执执行器接受受分为数字字量输入（（DI）、数字量输出出（DO）、模拟量输入入（AI）和模拟量输输出（（AO）四种信号。。56楼宇自控系系统模拟量信号号所对应的的是一定量量的电压或或电流值，，它与传感感器输出信信号的特性性有关。空调自控系系统中常见见的模拟量量输入信号号：温度、、湿度、压压力流量、、压差等；；模拟量输输出信号：：需控制的的电动风阀阀及电动水水阀。57楼宇自控系系统数字量输入入信号包括括：风机、、水泵、冷冷却塔风扇扇、电机的的运行状态态、过滤器器淤塞状态态报警、压压差开关、、液位开关关、开关信信号，防冻冻保护等。。数字量输出出信号包括括：电磁阀阀的控制、、二位电动动水阀的控控制、水泵泵、风机、、冷却塔等等设备的启启停控制。。58楼宇自控系系统(三)空调DDC监控系统的的主要功能能空调DDC系统能实现现楼宇中空空调系统各各种控制功功能，同时时具备各种种管理功能能。59楼宇自控系系统（1）能量控制及及管理功能能。即根据据建筑物实实际冷、热热负荷，对对空调系统统中的风系系统和水系系统进行控控制，自动动控制冷热热设备运行行状态及运运行参数，，使整个空空调系统达达到最佳节节能状态。。（2）对空调系统统及其冷、、热源系统统的相关参参数进行调调节控制及及监测，对对空调设备备运行进行行监测。（3）空调设备如如冷水机组组、泵、风风机等在规规定时间的的启停控制制，以达到到节能目的的。60楼宇自控系系统（4）自动累积空空调设备的的运行时间间，维修期期限报警，，以便更换换或维修相相关设备，，延长设备备使用寿命命，提高设设备的运行行质量。（5）根据空调设设备运行时时间，自动动切换工作作及备用设设备，保持持设备良好好的工作状状态。（6）对空调系统统的能量消消耗进行计计量，记费费。（7）各种物业管管理文本的的自动生成成、打印及及查询。61楼宇自控系系统(四)空调DDC系统的组成成1）时钟：用来来对各种输输入、输出出数据，各各种运算时时间进行调调整及控制制。2）程序存储器器：存储各各种应用程程序，即用用户为控制制各种空调调系统所编编制的控制制程序。3）工作存储器器：用来进进行读写，，随机存取取和临时存存取数据。。62楼宇自控系系统4）多路输入、、输出控制制器：多路路输入控制制器可将输输入信号送送入A/D转换器中，，将模拟量量转换成数数字量，输输入微处理理器进行运运算。运算算结果输入入D/A转换器，再再经输出控控制器至变变送器及执执行机构。。5）DDC控制系统的的相关软件件：包括操操作软件及及应用软件件。63楼宇自控系系统时钟微处理器程序存储器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器图264楼宇自控系系统五）空调DDC控制举例空调DDC控制含空调调风系统控控制及空调调水系统控控制，下面面分别举例例加以说明明。65楼宇自控系系统5.1空调风系统统：（以新新风机组控控制为例））新风机组是是空气——水系统空调调形式的主主要设备之之一，其控控制状况的的好坏直接接影响到整整个空调系系统的工作作质量，新新风机组一一般由新风风段、过滤滤段、盘管管段（复合合盘管对应应二管制，，四管制为为表冷器和和加热器））、加湿段段、送风机机段及相应应的检修段段组成，有有的还配有有能量回收收装置，控控制说明如如图所示。。66楼宇自控控系统1）对新风机机组进行行启停控控制。2）新风机组组风机启启动后，，新风阀阀联锁开开启。3）根据温度度T1控制冷、、热盘管管电动阀阀MD1的开关。。冬/夏工作转转换后，，冬季根根据湿度度H控制加湿湿器电磁磁MD2的开、关关。4）温度T1低至防冻冻报警温温度时，，自动切切断风机机电源。。联锁关关闭新风风阀VD，全开电动动水阀MD1，并发出报报警信号号。67楼宇自控控系统5）过滤器器积尘达达到一定定程度后后，压差差开关发发出淤塞塞报警信信号。6）停机时，，新风阀阀VD联锁关闭闭，电动动阀MD1全关，关