建筑设备自动化技术

房间节能 计费控制器
MODBUS总线 扩展I/O
MODBUS总线 (主/从) 接智能设备
计量总线 MeterBUS
其它智能设备 计费 现场设备 温度控制 人体感应 照明
风阀执行器
电动阀
管道温度 管道温度/湿度 防冻开关 传感器 传感器
压差开关
水流开关
压力变送器
流量计
空调系统 冷热源系统 20第8章 建筑设备自动化技术
BAS的功能要求
¾ (1)具有对建筑机电设备测量、监视和控制功能，确保各 类设备系统运行稳定、安全和可靠并达到节能和环保的管 理要求。 ¾ (2)采用集散式控制系统 (FCS，DCS ) 。 ¾ (3)具有对建筑物环境参数的监测功能。 ¾ (4)满足对建筑物的物业管理需要。 ¾ (5)具有良好的人机交互界面及采用中文操作界面。 ¾ (6)共享所需的公共安全等相关系统的数据信息等资源。
3第8章 建筑设备自动化技术
【楼宇智能化技术】课程
主讲人：自动化学院 许锦标
BAS的对象环境
• • • • • • • (1)电力供应系统(高压配电、变电、低压配电、应急发电); (2)照明系统(工作照明、事故照明、艺术照明、障碍灯等特殊照明); (3)环境控制系统(空调及冷热源、通风环境监测与控制、给水、排 水、卫生设备、污水处理); (4)消防系统(火灾自动检测与报警、自动灭火、排烟、联动控制、紧 急广播); (5)安防系统(防盗报警、视频监控、出入口控制、电子巡更); (6)交通运输系统(电梯、电动扶梯、停车场、车队); (7)广播系统(背景音乐、事故广播、紧急广播) 。
给排水系统
变配电系统
照明系统
电梯监控系统
房间节能计费
【楼宇智能化技术】课程
主讲人：自动化学院 许锦标
浙大中控OptiSYS楼控系统架构图
LAN(以太网)
DDC DDC CAN总线 Lonworks总线 I/O模块
现场设备
符合Lonworks标准的智能设备
现场设备
21第8章 建筑设备自动化技术
【楼宇智能化技术】课程
【楼宇智能化技术】课程
主讲人：自动化学院 许锦标
BAS的难点
¾这些设备多而散 ¾多，即数量多，被控制、监视、测量的对象 多，多达上千点到上万点;物理量的种类多。 ¾散，即这些设备分散在各个楼层和角落。 ¾楼宇自动化系统(BAS)将各个控制子系统集成为 一个综合系统，其核心技术是集散控制系统 。
8第8章 建筑设备自动化技术
主讲人：自动化学院 许锦标
三层网络结构
现场大型通用控制设备采用中间层控制网络实现互联。中间层控制网络和以太网等 上层网络之间通过通信控制器实现协议转换、路由选择等。三层网络结构适用于监 控点相对分散、联动功能复杂的BAS系统。
操作站 工程师站
服务器
LAN(以太网)
通信控制器（适配器，网关）
通信控制器（适配器，网关）
楼层级网络FLN(Floor Level Network)
8.4Kbps
23第8章 建筑设备自动化技术
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主讲人：自动化学院 许锦标
集散控制系统
集散型计算机控制系统又名分布式计算机控制系统，简称集散控制系统 (Distributed Control System,DCS)，是利用计算机技术对生产过程进行集中监 视、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。集散控制系统的核心思想是分 散控制,集中管理。
智能灯光控制 智能面板
多功能开关模块
编程器
空调和采暖控制
16第8章 建筑设备自动化技术
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主讲人：自动化学院 许锦标
两层网络结构
现场设备通过现场控制网络互相连接；操作员站（工作站、服务器）采用局域网 中比较成熟的以太网等技术构建；现场控制网络和以太网等上层网络之间通过通 信控制器实现协议转换、路由选择等。两层网络结构是目前BAS产品的主流。
主讲人：自动化学院 许锦标
新一代集散控制系统的体系结构
FCS变革传统的单一功能的模拟仪表，将其改为综合功能的数字仪表；变革传统的 计算机控制系统(DDC、DCS)，将输入、输出、运算和控制功能分散分布到现场总 线仪表中，形成全数字的彻底的分散控制系统
操作员站 工程师站 监控 计算机 站
网关
OS
OS
ES LAN
工作站 控制计算机 现场控制网络（现场总线） 通信控制器（适配器，网关）
现场控制器
智能变送器
现场I/O
智能执行器
智能传感器
15第8章 建筑设备自动化技术
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主讲人：自动化学院 许锦标
EIB/KNX家居智能控制系统
窗帘驱动器 光线感应器
EIB/KNX总线
电动窗帘控制
人体感应器
调光驱动器
6第8章 建筑设备自动化技术
BAS的功能可从四个方面来描述
⒈设备控制自动化 (1)变配电及应急发电设备测控 (2)照明设备测控 (3)通风空调设备测控 (4)给排水设备测控 (5)电梯设备测控 (6)停车场管理与控制 ⒊防灾自动化 (1)智能消防系统 (2)智能安防系统 (3)防灾系统 ⒉设备管理自动化 (1)水、电、煤气等使用计量和收费管 理。 (2)设备运转状态记录及维护、检修的 预告。 (3)定期通知设备维护及开列设备保养 工作单。 (4)设备的档案管理。 (5)会议室、停车场等场所使用的预约 申请、管理 ⒋能源管理自动化 是在不影响用户舒适性的原则下,利 用传感技术和先进的运转控制技术 对设备实行效率化的运转管理，以 节省无谓的能源消耗。
智能消防子系统 智能安防子系统 智能照明子系统
系统集成平台
BA 现场测控子系统
Network 空调及冷热源子系统 智能家居子系统 控制网络及布线子系统
12第8章 建筑设备自动化技术
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主讲人：自动化学院 许锦标
BAS是一个集成的系统
通过系统集 成，最终将不 同厂家、不同 协议标准的产 品组织在一个 大系统中，实 现信息互联互 通，达到控制 联动、信息共 享的目标。所 以说，BAS是 一个集成的系 统
操作站 操作站
LAN
数字传输
LAN
数字传输
控制器 DDC
网关/通信控制器
数字传输
现场总线
模拟传输 0-10V/4-20mA 模拟传输 数字传输 数字传输
温度 变送器
压力 变送器
流量 变送器
执行器
智能温度 智能压力 智能流量 变送器 变送器 变送器
(b)新一代FCS
智能执行器
(a)传统DCS
11第8章 建筑设备自动化技术
14第8章 建筑设备自动化技术
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主讲人：自动化学院 许锦标
单层网络结构
（1）整个系统的网络配置、集中操作、管理及决策等全部由工作站承担。 （2）控制功能分散在各类现场控制器及智能传感器、智能执行机构之中。 （3）同一条现场控制总线上所挂接的现场设备之间可以通过点对点或主从的方式 直接进行通信，而不同的总线的设备直接通信必须通过工作站的中转。
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主讲人：自动化学院 许锦标
楼宇智能化技术
许锦标 广东工业大学自动化学院
1第8章 建筑设备自动化技术
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第8章 授课重点（2学时）
¾BAS对象环境、功能要求和技术基础 ¾当 前 主 流 BAS 系 统 结 构 （ 现 场 总 线 控 制 系 统 FCS） ¾本章的重点和难点是在理解BAS系统构成的基础 上，结合以前所学的各门专业知识（检测技术、 控制原理和电气控制技术），完成BAS设计。
区域控制器
大型通用现场 测控设备
区域控制器
大型通用现场 测控设备
现场控制网络（现场总线）
现场控制网络（现场总线）
22第8章 建筑设备自动化技术 现场控制器 智能变送器 现场I/O
智能执行器
智能传感器
现场控制器
智能变送器
现场I/O
智能执行器
智能传感器
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西门子APOGEE楼宇自动化系统结构
联动
数据库 WEB应用
数据分析
楼宇智能化 应用开发 系统集成平台
网络 设备驱动
实时控制及监测
13第8章 建筑设备自动化技术
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主讲人：自动化学院 许锦标
集散型BAS的结构
¾ 单层网络结构,工作站直接与现场控制设备相连； ¾ 两层网络结构,上层网络与现场控制总线两层，两 层网络之间通过通信控制器连接； ¾ 三层网络结构,在上层网络与现场控制总线之间增 加了一层中间层控制网络，解决由于末端分布范 围较广形成的复杂联动控制问题。
操作、管理人员 人机界面 集中操作和管理
全系统
生产管理级
数据通信 集 散 系 统 过程界面 生产过程(控制对象)
分系统1
分系统2
分系统3
控制管理级
分散过程控制装置
过程控制级 子系统1 子系统2 子系统n
集散控制系统的结构是一个分布式系统
集散控制系统的组成 9第8章 建筑设备自动化技术
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主讲人：自动化学院 许锦标
BAS是一个集成的系统
由于BAS所面临的监控对象的复杂性,目前全球范围内没有一个厂商能够提供所有的 软硬件产品。这就事实上形成各自为阵、占山为王、相互争夺地盘的竞争事态,最终 导致BAS的产品没有一个统一的标准:信息不能共享，不能互联互通联动。解决这个 问题的方法就是系统集成技术。
4第8章 建筑设备自动化技术
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BAS有广义BAS和狭义BAS之分
广义BAS包括了安防与消防系统，狭义BAS是除了安防与消防系 统之外的建筑设备监控系统
广义BAS
在实际工程建设及管理中，安防工程 和消防工程通常都是单独招标建设 的，其后期的运行管理分别隶属不同 的政府职能部门（安防系统归公安治 安管理，消防系统归武警消防管理）
管理级网络MLN(Management Level Network) Insight 服务器 Insight 工作站 以太网,TCP/IP
可连接4条BLN 楼宇级网络BLN(Building Level Network) FLN控制器 模块式设 备控制器 可连接3条FLN 模块式现 场处理机 独立控制设备 模块式楼 宇控制器 115Kbps
SCS
CG1
操作监控层
FBI FBI1 1
现场总线接口
FBI2
现场总线
FBI3
直接控制层 (现场控制层 ) V
现场总线
FT 流量 变送器
TT 温度 变送器
PT 压力 变送器
V 调节阀
PT
压力 变送器 调节阀
10第8章 建筑设备自动化技术
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DCS和FCS的结构对比
2第8章 建筑设备自动化技术
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主讲人：自动化学院 许锦标
楼宇自动化系统是楼宇智能化的基础
• 楼宇自动化系统(BAS，Building Automation System)是楼宇智能化的基础
• BAS是针对建筑机电设备，检测其运行参数、控制其运行 状态，自动调节相关设备，使其始终运行于最佳状态; • 自动监测并处理诸如停电、火灾、地震等意外事件; • 自动实现对电力、供热、供水等能源的使用、调节与管 理，从而保障工作或居住环境既安全可靠，又节约能源， 而且舒适宜人。
网关
CAN总线
CAN总线
19第8章 建筑设备自动化技术
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利达BABEL楼控系统架构图
BABEL 服务器 OPC BACnet-WebService 以太网/BACnet BABEL 工作站 BABEL 工作站
BABEL系列控制器
网关
BACnet路由器
DDC
空调与通风系统 变配电系统 照明系统 出入口控制 防盗报警 安防系统 视频监控 电子巡更 消防系统 联动控制 紧急广播 火灾自动检测与报警 自动灭火、排烟
狭义BAS
给排水系统 热源和热交换系统 电梯和自动扶梯系统 冷冻和冷却水系统
5第8章 建筑设备自动化技术
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HONEYWELL WEBs 楼宇自控系统结构图
以太网 网络控制器 网络控制器 网络控制器
DDC
I/O模块
DDC
现场总线
现场控制器
现场控制器
变送器
现场设备
执行器
18第8章 建筑设备自动化技术
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主讲人：自动化学院 许锦标
柏斯顿IBS-5000楼宇自控系统结构图
LAN(以太网)
网关
操作站
工程师站
服务器
LAN(以太网)
通信控制器（适配器，网关）
通信控制器（适配器，网关）
现场控制网络（现场总线）
现场控制网络（现场总线）
现场控制器
智能变送器
现场I/O
智能执行器
智能传感器
现场控制器
智能变送器
现场I/O
智能执行器
Baidu Nhomakorabea
智能传感器
17第8章 建筑设备自动化技术
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