建筑设备自动控制系统设计(PPT 83页)

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二、BAS系统结构及其功能
现场总线技术涉及到信号、通信、系统三个层次，不仅 有技术问题，也有支持率问题，不仅是通信标准，也是 系统标准。现场总线实现测控信号传输的数字化，实现 数字通信。现场总线网线节点（如传感器/变送器、执 行器、控制器等）的通信信号全部数字化，即用0和1代 替传统直流模拟量信号（如4~20mA、0~10mA、0~10V、 0~5V等），在现场级实现开放连接，有的高级现场总线 技术还在系统级标准化和开放互操作。现场总线不仅用 于信号传输，也用于系统控制的完成和管理。总之，现 场总线技术是开放系统的技术基础。
DDC系统由被控对象、检测变送器、执行器和工业计算机组成。
•输入通道A/D：把传感器或变送器送来的被控参数的模拟量（电 阻、电流、电压信号），转换为数字信号送往计算机。为了避免 现场输入线路电磁干扰和变送交流噪声，用滤波网络对各输入信 号分别滤波并将电阻、电流信号转换成相对应的电压信号。
•采样器：在时序控制器作用下，按一定的速度按顺序把输入信号 送入放大器，然后选择送到A/D转换器，变成数字信号送入计算机。
工程实际需求而定。
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二、BAS系统结构及其功能
(2) BAS的现场总线 (A) 现场总线的定义 ● 美国仪表协会（ISA/SP50）对现场总线的定义
现场总线是一种串行的数字数据通信链路，它沟通 了过程控制领域的基本控制设备（即现场级设备） 之间以及与更高层次自动控制领域的自动化控制设 备
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二、BAS系统结构及其功能
统的冷热源设备、空调设备、通风设备及环境监测设备等
运行工况的监视、测量与控制，热力系统的热源设备等运
行工况的监视，以及对电梯、自动扶梯设备运行工况的监
视。通过BAS实现对建筑物内上述机电设备的监控与管理，
以达到节约能源和人力资源，提高物业管理水平和向用户
创造更舒适、安全的环境
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一、建筑设备自动控制系统概述
建筑自动化系统使用的现场通信网络（广义现场总线）
主要有：LonWorks、BACnet等。
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二、BAS系统结构及其功能
1.3 BAS的组成及其基本功能 (1)中央处理机组成及其功能
＊ 主机功能
监控主机是设备监控系统的核心，其主要功能：通过 现场控制器，自动控制系统内的设备和参数在合理优 化的状态下工作，自动监视系统中每台设备的运行状 态和系统的运行参数，自动记录、存储和查询历史运 行数据，对设备故障和异常参数及时报警和自动记录 等。
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二、BAS系统结构及其功能
＊ 网络控制器的功能 ●处理DDC与网上DDC之间的信息发送 ●提高通讯效率和保证信息完整 ●监控层及DDC运行状态
＊ DDC数据与应用软件备份 ＊ 其他系统的接口通讯 ＊ 主机外围设备，包括各类打印机控制强
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二、BAS系统结构及其功能
(2) DDC组成及其功能 (A) DDC组成的原理
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二、BAS系统结构及其功能
(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。
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二、BAS系统结构及其功能
(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，
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二、BAS系统结构及其功能
智能分站与楼宇设备自控系统（BAS）以现场总线方式 进行通讯，BAS中分散的智能分站的操作运行应是高度 自治的，并不依赖BAS监控软件。当系统通信故障时， 智能分站仍然具有正常完成监测和控制的能力，同时 也应采用分布式系统结构的原则，使智能分站在大厦 地理位置上更具有分布性，也可减少各监控工作站与 智能分站之间的通讯量。
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二、BAS系统结构及其功能
(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滤过程的时间。
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二、BAS系统结构及其功能
(E) 比例积分调节
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。由比例积分微分调节的过渡过程可知，其动态偏差比例微 分（PD）稍大，但由于积分的作用，使静差较小。同时由于积 分的作用，使振荡周期增长，从而加长了调节的霎时间。
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二、BAS系统结构及其功能
(B) 现场总线的结构及其特点
现场总线的发展
1984 年 ， 美 国 仪 表 协 会 ISA/SP50 工 作 组 和 国 际 电 工 协 会 /TC65/SC65C/WG6都开始研究制定现场总线标准。
1986年，德国推出Profibus。
1990年，美国推出LonWorks。
1992年，成立ISP协会，着手在Profibus基础上制定现场总线标准。
建 筑 设 备 自 动 控 制 系 统 设 计
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一、建筑设备自动控制系统概述
1.BAS的基本功能及设计目标
楼宇设备自控系统主要是对建筑物的变配电设备、应急
备用电源设备、蓄电池、不停电源设备等的监视、测量和
照明设备的监控、给排水系统的给排水设备、饮水设备及
污水处理设备等运行、工况的监视、测量与控制、空调系
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二、BAS系统结构及其功能
第一层中央计算机系统，它是由多台分散的微型计 算机和区域智能分站经互连网络连结而成的计算机 系统，系统中各智能单元既相互协同又高度自治， 能在全系统范围内实现资源管理，动态地进行任务 分配或功能分配，同时可以执行分布式程序。
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二、BAS系统结构及其功能
第二层智能分站（DDC）主要任务是： ⑴ 现场监测点数据的周期性采集； ⑵ 采集数据的处理（滤波、放大、转换）； ⑶ 现场数据和现场设备运行状态的检查和报警处理； ⑷ 控制算法（连续调节和顺序逻辑控制的运算）； ⑸ 控制与数据网的转换，与各上位管理计算机进行数 据交换，向上传送现场的各项采集数据和设备运行状 态信息，同时接收各上位管理计算机下达的实时指令 或参数设定、修改。
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二、BAS系统结构及其功能
第三层数据采样通常由两类终端构成，一类称为监测 输入点（IP），监测对象是：温度、湿度、有害气体、 火灾检测、流量、压力等。另一类称为受控输入点 （OP），受控对象是：水泵、阀门、控制器、执行开 关等。各类探测器、传感器将监测对象的实时状态转 变成区域智能分站可以接受的电流（4-20mA）或电压 （ 0-10V ） 量 ， 同 样 区 域 智 能 输 出 （ 4-20mA ） 或 （ 010V）的控制信号调节受控设备（例如调节阀门的大小 或调整风门的开度）。
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。
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二、BAS系统结构及其功能
• 双位调节系统的示意图
空调机房
热水 4
1
送风
3 2
回风
室温双位调节系统 1-热水加热器；2-温度传感器；3-双位温度调节器；4-电动双通阀
直接数字控制器通过多路采样器按顺序对多路被控参 数进行采样，然后经过模/数（A/D）转换后输入计算 机微处理器，计算机按预先选用的控制算法，分别对 每一路检测参数进行比较，分析和计算，最后将处理 结果经过数/模（D/A）转换器等输出按顺序送到相应 被控执行器，实现对各种生产过程的被控参数自动控 制，使之处于给定值附近波动。
● 国际电工委员会IEC/TC65标准和现场总线基金会FF的定义
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，现场总线的本质含义 表现在以下6个方面。 ●现场通信网线 ●分散功能块 ●现场设备互联 ●通信线供电 ●互操作性 ●开放式互联网络
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二、BAS系统结构及其功能
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二、BAS系统结构及其功能
(B) DDC系统的特点 计算机运算速度快，能分时处理多处控制对象（被 控参数），实现多个单回路的PID控制。 计算机运算能力强，可以实现各种比较复杂的控制 规律，如串级、前馈、选择性、解耦控制以及大滞 后补偿控制等。
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二、BAS系统结构及其功能
(C) DDC系统组成
2.BAS的设计依据
2.1 《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2000） 2.2 《民用建筑电气设计规范》 2.3 工程项目的监控和管理需求，功能定位
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二、其功能 1.1 建筑设备自动控制系统的组成 BAS通常是一个集散型或者是分布的开放型系统， 目前楼宇设备管理系统采用分层分布式结构，第一 层中央计算机系统，第二层区域智能分站（DDC控 制器）第三层数据采样与控制终端组成
•输出通道D/A：把经过计算机计算输出的数字信号转换成能控制 执行器动作的模拟信号（4~20mA或0~10mA）。
•显示报警：是直接数字控制器系统很容易实现的一个重要功能， 它能对生产过程的工况进行监控，以供操作人员监视。
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二、BAS系统结构及其功能
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
DDC系统是用一台计算机对多种被控参数进行巡回检测， 并按预先选用的控制规律（PID、前馈等），通过输出 通道，直接作用在执行器上，以实现对受控对象的闭 环控制。它作为一个独立的数字控制器，安装在被控 设备的附近，能够完成对现场设备的监控。
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二、BAS系统结构及其功能