楼宇自控系统基础知识

一、BAS系统概述
BAS系统的监控范围和参数内容
1、空调机组：新风空调机组、新/回风空调机组、变风量空调机 2、冷/热源系统：冷冻机组、风冷机组、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 3、电力系统：照明控制、高/低压信号测量、备用发电机组 4、电梯 5、给排水系统等
一、BAS系统概述
各类传感器
现场 设备
各类执行 机构
直接 数字 控制 器 DDC
中央监控 中心
三、BAS系统的组成
1、中央控制室（数据中心）：主要包括中央处理系统（计算 机和接口装置等）、外围设备（监控终端和打印机等）和 不间断电源三部分。
2、传感器及执行调节机构：传感器是指装设在各监视现场的 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），如铂 电阻温度检测器、复合湿度检测器、风道静压变送器、差 压变送器等。
五、BAS系统的设计
BAS中央控制室要求
BAS中控室的位置，应尽量靠近控制负荷中心，注意远离变配 电室等电磁干扰源，并注意防潮、防震。BAS中控室可与消防 中心，保安监控中心等合并组成楼宇控制中心，此时位置应满 足消防中心的要求 BAS中央控制室室内设备布置时应满足以下要求： a、控制台前应留大于3m的操作距离，控制台离墙布置时台后 应留有大于1m的检修距离，并注意避免阳光直射 b、当控制台横向排列总长度大于7m时应在两端各留有足够的 安装和观察面积 c、当BAS系统单独设置不间断电源，并采用集中供电方式时， 应考虑放置电源设备的面积和位置 d、应适当考虑工作人员值班，维修及休息所需的面积
三、BAS系统的组成
5、现场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。 6、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0-10V(0-5V)或4-20mA的直流信号。
四、通信控制协议
2、LonTalk协议：LonWorks技术所使用的通信协议。 LonTalk协议遵循由国际标准化组织（ISO）定义的开放系统互连 （OSI）参考模型所定义的全部七层服务。 它支持多种通讯介质，包括双绞线、电力线、光纤、同轴电缆等。 采用Neuron芯片，提供开发工具平台—LonBuilder与Nodebuilder 面性对象的设计方法，网络结构灵活如星形、环行及总线型
BAS系统所能够产生的实际效果
室内恒温、恒湿、良好的空气质量、合理的灯光照度控制 实现最佳的能源控制方案，节约能源消耗并实现能源管理自动 化。 实现设备自动化运行，提高运行效率，降低劳动强度。 便于大楼内的所有设备运行于最佳工况，同时便于设备的保养 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， 便于操作人员最短时间处理故障
3、确定各子系统之间的关联方式；
4、确定BAS中各子系统与大楼其它部分间的接口 5、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
五、BAS系统的设计
设计步骤
6、统计监控系统的监控点（AI、AO、DI、DO）的数量，分布 情况并列表 7、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 选择现场设备的传感器和执行机构 8、确定楼宇监控的系统网络及中心站设备的选择 9、实施布线
10、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 过大楼网络结构进行组网，各分站直接利用大楼的局域网连接、 到服务器上就可以实现分站与分站之间，分站与中央站之间的通信。
三、BAS系统的组成
总线型结构
监控中心
通讯 接口
DDC
DDC
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
DDC
四、通信控制协议
3、 BACnet 与LonTalk BACnet和Lontalk协议均为开放式协议两者互相渗透、交叉。 Lanwork协议是实施控制域为建筑设备控制系统中传感器与执 行器之间的网络化，控制现场传感器与执行器之间实现互操作的网 络标准。 BACnet协议是信息管理域方面实现不同的系统互联而制定的标 准。BACnet有比LanTalk更为强大的大数据量通讯和运行高级复杂 算法的能力，有更强大的过程处理组织处理的能力。
三、BAS系统的组成
3、执行调节机构是指装设在各监控现场接受现场控制器（DDC）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）。 4、现场控制器：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。
传感器
A/D 转换器
微处理器
D/A 转换器
执行器
变送器
五、BAS系统的设计
DDC系统信号种类
信号按其输出输入主要可分为分为数字量输入（DI）、数字量输出 （DO）、模拟量输入（AI）和模拟量输出（AO）四种信号。 模拟量信号所对应的是一定量的电压或电流值，它与传感器输出信 号的特性有关。 空调自控系统中常见的模拟量输入信号：温度、湿度、压力流量、 压差等；模拟量输出信号：需控制的电动风阀及电动水阀。 数字量输入信号包括：风机、水泵、冷却塔风扇、电机的运行状态、 过滤器淤塞状态报警、压差开关、液位开关、开关信号，防冻保护 等。 数字量输出信号包括：电磁阀的控制、二位电动水阀的控制、水泵、 风机、冷却塔等设备的启停控制。
五、BAS系统的设计
BAS中央控制室要求
BAS中央控制室其它要求： a、控制室内宜采用抗静电活动地板 b、当控制室内长度大于7m时，宜设两个外开门的出口，门 宽不小于1m c、控制室内土建及装修等要求参见有关计算机房设计标准
五、BAS系统的设计
BAS系统的电源要求
a、应由变配电所引出专用回路向中央控制室供电，供电回 路应采用安保电源供电 ； b、中央操作站供电应设不间断电源（UPS）装置，其容量 应包括系统内用电设备的总和并考虑预计的扩展容量， UPS供电时间不低于30分钟； c、DDC的电源宜采用中央控制室集中供电方式，以放射式 供给各DDC，如采用就地供电方式，可由就近的安保电 源供给；
二、BAS子系统
BAS子系统
d、照明系统 照明系统占建筑物耗电量20%-30% ，BAS系统一方面为了保证建 筑物各区域的照度和视觉环境对灯光进行控制，另一方面对照 明设备进行节能控制。 e、电梯控制系统 BAS系统对于建筑物内的多台电梯实行集中的控制和管理，同时 配合消防系统，执行联动程序。
三、BAS系统的组成
楼宇自控系统基础知识
楼宇自控系统
系统介绍
一、BAS系统概述
二、BAS子系统
三、BAS系统组成 四、通信协议
五、BAS系统设计
一、BAS系统概述
系统介绍
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，称为BAS （Building Automation System ）。
三、BAS系统的组成
环型结构
DDC
DDC
DDC
监控中心
通讯 接口
DDC
DDC
DDC
三、BAS系统的组成
网络结构
DDC 计算机 DDC
DDC
DDC
交换机
DDC
DDC
DDC
四、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。
二、BAS子系统
楼控系统的管理对象



暖通空调系统 给排水系统 变配电系统 照明系统 电梯系统
二、BAS子系统
BAS子系统
a、暖通空调系统自动监控 暖通空调系统是智能建筑创造舒适高效工作与生活环境不可缺 少的重要环节，其设备耗电量占全楼总耗电量的50%-60%，其 监控点数占全楼监控点数的50%以上，BAS系统为建筑物内的暖 通空调设备（如：冷却塔、冷水机组、空气处理机、新风机组 等）提供一个最优化的控制，实现经济运行降低能耗。 b、给排水系统自动监控 给排水系统是任何建筑都必不可少的重要组成部分。BAS系统主 要是对给排水系统的状态、参数进行监控与控制，保证系统运 行参数满足建筑供排水要求以及供排水的安全。 c、变配电系统自动监控 变配电系统是建筑物最主要的能源供给系统, BAS系统用于建筑 物内用电设备的正常运行,保障供电可靠性.负责电力供应管理 和设备节电运行。
五、BAS系统的设计
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； 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；
五、BAS系统的设计
BAS系统的设计具有很大的灵活性，应根据建筑物的整体功能需求 和物业管理方式控制水平，根据建筑物内不同区域的要求和被控系 统的各个特点，选择技术先进、成熟、可靠、经济合理的控制系统
方案和设备，避免投资的盲目性。
五、BAS系统的设计
设计步骤
1、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； 2、确定各子系统组成方案、功能及技术要求；
五、BAS系统的设计
空调DDC系统的定义及组成
DDC系统是BAS的技术形式。DDC是英文DIRECT DIGITAL CONTROL 的缩写，译为“直接数字控制”。 空调DDC系统，即利用控制技术和通讯技术，将空调系统中各种信 号（温度、压力、流量、状态等），通过输入装置输入DDC，经相 应程序运算处理，将处理后的信号输出，进而控制相应的执行机构。 如图所示：
目前，国际上采用较多的是BACnet和LonTalk。
四、通信控制协议
1、BACnet是楼宇自控领域唯一的国际标准（ISO16484-5）。 独立于任何制造商，不需要专门芯片，并得到众多制造商支持。 有完善和良好的数据表式和交换方法。 按标准制造的产品有严格的性能等级和完整的说明 产品有良好的互操作性，有利于系统的扩展和集成。
7、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。
三、BAS系统的组成
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。 9、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。
五、BAS系统的设计
冷冻站控制监控系统
五、BAS系统的设计
空调机组监控系统
五、BAS系统的设计
空调机组监控系统
五、BAS系统的设计
新风机组监控系统
五、BAS系统的设计
给排水监控系统
五、BAS系统的设计
照明监控系统
五、BAS系统的设计
电梯监控系统
五、BAS系统的设计
系统用线说明