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楼宇自动化控制系统.docx
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楼 宇 自 动 化 系 统(BAS)
楼宇自动化控制主要包括一下几部分
❖ 1 供配电监控系统
❖ 2 照明监控系统
❖ 3 暖通空调监控系统
❖ 4 给排水监控系统
❖ 5 电梯与停车场监控系统
❖ 6 防雷与接地系统
1.1 楼宇自动化控制技术基础
图 1.1
❖ 假设控制中心是大脑,布线系统是血液神经系统,则建立在自动化控制技术基础之上
的各类传感器和控制器就是手脚关节。通过这些自动化单元,可以获得被测对象有关
物理、化学性质信息,并根据这些信息对被测对象进行控制。如传感器、可编程序控
制器(PLC)、变送器等。
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❖ 1.1.1 传感器
❖ 1.楼宇自控中常用的传感器有下列几种:
❖ (1) 温度传感器
❖ 温度传感器 是用来测量水管或风管中介质的温度,以此来控制相应的水泵、
风机、阀门和风门等执行元件的开度。
❖ (2) 湿度传感器
❖ 湿度传感器用于测量风道中介质的湿度,以此来控制相应的加湿阀的开度。
❖ (3) 压力或压差传感器
压力或压差传感器主要用来检测水管或是风管中的压力和压差,以此来控制相应的
变频器以调整水泵或风机的转速,或是调节比例阀门的开度。
❖ (4) 流量传感器
流量传感器主要是检测水系统中液体的流量,以此来控制相应水泵阀的数量。
❖ 传感器通常用来控制模拟量,其输出模拟量是 0~10 V 或是 4~20 A。它们的结构是
传感器和变送器的组合。
❖ BAS 中有时还会用到许多其他类型的特殊传感变送器,如用来检验空气中二氧化碳、
一氧化碳浓度等的传感器,用来检测电网中电流或电压的电流电压传感器,用来检测
环境明暗程度的照度传感器,还有一些是组合型的传感器,如空气品质传感器、功率
因素变送器等。
1.1.2 楼宇自控中常用的控制器,控制器是用来调节输出开关量:
❖ (1) 温度控制器
❖ 温度控制器主要用来检测现场的温度,一般是由感温元件、控制电路、信号输出三部
分组成的。在楼宇自控中,温度控制器主要用于测量室内的温度,以此控制风机盘管
冷、热水阀的启停。
❖ (2) 湿度控制器
❖ 湿度控制器主要用来检测现场的湿度,一般是由感湿元件、控制电路、信号输出等三
部分组成的。在楼宇自控中,湿度控制器主要用于室内的湿度检测,以此来控制加湿
阀的启停。
❖ (3) 防霜冻保护开关
❖ 防霜冻保护开关主要用来检测新风机组或空气处理机中的盘管温度,当温度低于某一
设定值时,系统自动关闭风机和新风阀门,同时打开热水电动二通阀来防止盘管的冻
结。
❖ (4) 压差开关
❖ 压差开关主要用来检测新风机组或空气处理机中的滤网,当滤网发生堵塞时,装在滤
网两端的压差开关会发出报警信号。
❖ (5) 水流开关
❖ 水流开关主要用来检测管道内是否有水的流动,通常应用于制冷站、热站、给排水等
带有泵类的系统中。
❖ (6) 液位开关
❖ 液位开关主要用来检测液体的液位,如清水池和污水池的液位。
❖ 1.1.3 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
化控制就要对一些阀门、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。
❖ 1.阀门
❖ 常见的阀门有如下几种:
❖ (1) 风机盘管电动阀。
这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 7 s,具有很好的密闭性,流体允许温度
为 0~95℃。
❖ (2) 二通螺纹线性阀
这种阀门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。
❖ (3) 法兰式三通阀
阀门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法兰
结构,阀体与阀座为一体化结构,泄露率极低,适应的温度为 2~170℃。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。
❖ 2.电动执行器
❖ 电动执行器有如下几种:
❖ (1) 电动阀门执行器
这种执行器适用于 HVAC 阀门(HVAC:采暖、通风和空调),内带一个选择正反作
用插头,用于提供模拟输出 DC 0~10 V 的调制控制。它具有安装快捷、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。电动线性阀门执行器还带有手动调节
和精确的同步电动机控制。阀的自身还带有位置反馈的输出信号,可以和阀门组合在一起
进行 PID(比例积分微分,一种闭环回路算法)调节。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。
❖ (2) 风门执行器
这种执行器用于控制风门、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,被广泛地应用在风门的开度控制,特别是在空气处理
机和新风机组的回风阀、排风阀、新风阀中实行 PID 的控制,使之形成一定的比例连锁控
制。实际的控制回路中,直接数字控制器(DDC)常常不能直接控制相关设备,中间还要用
到其他各种类型的辅助控制器以完成动作,如变频器、继电器等。
❖ 1.1.4 集散控制系统
❖ 又称分布式控制系统(DCS—Distributed Control System),它的特征是“集中管理,分散
控制”,即以分布在现场被控设备处的各种功能性微机(下位机)完成被控设备的实时监
测、保护与控制。该系统克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中和常规仪表控
制功能单一的局限性;以安装于中央监控室并具有很强的数字通信、显示(CRT)、打
印输出与丰富的控制管理软件功能的中央管理计算机(上位机)完成集中操作、显示与
优化控制功能,避免了因常规仪表分散控制而造成的人机联系困难,且便于统一管理。
传感器/控制器群针对水、电、气、报警、消防等终端设施进行检测与控制,一般根据
监控需求按类或按组控制。对大型分布式控制系统(DCS),中间还有区域控制中心。
分布式系统将许多台计算机联合起来,共同承担监测与控制管理的工作,所连接的每
台计算机既可以独立进行监测和控制工作,又可以在中央控制机指导下工作,还可以
与其他计算机协调交换信息,共同完成某项控制任务。其灵活性、可靠性要远高于单
台控制器。
❖ 如图 1.2 所示,集散型计算机控制系统主要由四部分构成。
图 1.2
❖ 1.中央管理计算机(或称上位机、中央监控计算机)
❖ 中央管理计算机设置在中央监控室内,它将来自现场设备的所有信息数据集中提供给
监控人员,并接至室内的显示设备、记录设备和报警装置等。由于中央管理计算机是
整个 BAS 的核心,相当于人的大脑,其重要性是不言而喻的。普通商用个人计算机用
作中央控制机显然是不合理的。一般为了提高计算机的可靠性通常采用两种方法:一
种是直接采用工业控制 计算机;另一种就是采用容错计算机。工业控制计算机(也称
IPC)由于采用了特殊的生产工艺和手段,其稳定性是普通商用 PC 所无法比拟的。而所
谓容错计算机就是采用两台普通 PC 通过互为冗余备份的方法来充当中央控制主机,
一旦其中一台 PC 出现故障,作为备份的另一台主机可立刻被专用的总线控制电路启
动,从而不会导致系统瘫痪。
❖ 2.DDC(直接数字控制器,亦称下位机)
❖ DDC 作为系统与现场设备的接口,它通过分散设置在被控设备的附近收集来自现场设
备的信息,并能独立监控有关现场设备。它通过数据传输线路与中央监控室的中央管
理监控计算机保持通信联系,接受其统一控制与优化管理。
❖ 3.通信网络
❖ 中央管理计算机与 DDC 之间的信息传送,由数据传输线路(通信网络)实现,较小规模
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