智能樓宇設(shè)備自動化系統(tǒng)集成bas建設(shè)方案

1、第一章 智能樓宇設(shè)備自動化系統(tǒng)集成（BAS） 第一節(jié) 概述第二節(jié) 系統(tǒng)集成步驟第三節(jié) 樓宇自動化控制技術(shù)基礎(chǔ)第四節(jié) Lonworks現(xiàn)場總線技術(shù) 第1頁教學(xué)基本要求：掌握BAS主要功效；了解BAS體系結(jié)構(gòu)；了解現(xiàn)場總線技術(shù)。 第2頁 系統(tǒng)集成概念來自于計算機應(yīng)用領(lǐng)域，在計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)出現(xiàn)之初，網(wǎng)絡(luò)所需要連接計算機設(shè)備各種多樣，不論是硬件結(jié)構(gòu)、通信接口，還是操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件，都是有很大區(qū)分，異種計算機和異種操作系統(tǒng)互聯(lián)成為一個很主要、很復(fù)雜課題，普通就稱為“系統(tǒng)集成”。計算機技術(shù)發(fā)展至今，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和軟件技術(shù)都有很大發(fā)展，系統(tǒng)集成要求也愈加復(fù)雜，尤其在應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫集成方面，不但要求

2、信息能夠共享，更有對信息交換和處理速度方面要求。 智能大廈各種智能化系統(tǒng)均是復(fù)雜計算機應(yīng)用系統(tǒng)，因為各類系統(tǒng)開發(fā)日期、地點，采取主流技術(shù)都有很大區(qū)分，所以智能大廈系統(tǒng)集成復(fù)雜性是比較突出。在國內(nèi)智能大廈建設(shè)中，系統(tǒng)集成部分設(shè)計和實施能力，系統(tǒng)集成功效和水平普遍比較落后，存在著用戶需求難以明確、軟件開發(fā)周期長、軟硬件配合要求高、各子系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)庫技術(shù)不公開，以及專業(yè)技術(shù)人員缺乏等困難。當前，比較普遍做法是以信息集成或者辦公自動化代替完整系統(tǒng)集成。第一節(jié) 概述第3頁 完整系統(tǒng)集成工程包含以下幾方面要求：搜集各智能化系統(tǒng)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，輸入統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫。依據(jù)預(yù)選設(shè)定運算邏輯，處理和分析設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)

3、，作出對應(yīng)處理決議。綜合應(yīng)用各智能化系統(tǒng)功效，滿足用戶提出復(fù)雜動作要求。在各種智能化設(shè)備之間建立網(wǎng)關(guān)或通信接口，提供所需數(shù)據(jù)通道或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理。搜集大廈內(nèi)外各種信息，建立分類綜合信息庫。完成大廈物業(yè)管理、設(shè)備管理、收費、人員調(diào)度等各種操作。向大廈用戶提供Internet/Intranet/Extranet、E-mail等各種信息服務(wù)。為大廈管理機構(gòu)提供統(tǒng)一友好、高效直接管理平臺和軟件界面。對各種信息進行綜合分析，生成可供大廈管理人員、大廈用戶等各方面人員使用有效信息。第4頁 依據(jù)當前國內(nèi)智能大廈建設(shè)現(xiàn)實狀況，采取信息集成方法實現(xiàn)部分有效系統(tǒng)集成功效也是一個行之有效方法。所以，當前系統(tǒng)集成工作最

4、主要三項工作是集中搜集各智能化系統(tǒng)工作參數(shù)，建立綜合信息庫和建立大廈管理統(tǒng)一操作界面。這三項工作最終將實現(xiàn)功效包含： 1、將大廈各智能化系統(tǒng)設(shè)備工作參數(shù)搜集并集中于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫內(nèi)； 2、在統(tǒng)一工作界面上對各智能化系統(tǒng)工作狀態(tài)進行“監(jiān)視”； 3、提供完整自動物業(yè)管理和行政管理服務(wù)； 4、大廈內(nèi)用戶能夠經(jīng)過Internet/Intranet實現(xiàn)外部和內(nèi)部信息共享； 5、大廈本身信息資料、統(tǒng)計資料集成于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫內(nèi)，并不停自動更新，供所需時即時查詢。第5頁第二節(jié) 系統(tǒng)集成步驟 概括地講，系統(tǒng)集成工作自始至終應(yīng)該落實六個基本標準： 1、技術(shù)先進性； 2、系統(tǒng)開放性； 3、操作安全性； 4、經(jīng)濟合理性；

5、5、可管理性； 6、可擴充性。 在上述基本標準指導(dǎo)下，能夠有效地完成系統(tǒng)集成地工程，整個系統(tǒng)集成工程總體上能夠分為設(shè)計、實施和測試三個階段。 當前，因為硬件通信標準統(tǒng)一，以及計算機通信技術(shù)發(fā)展，智能大廈系統(tǒng)集成工程在很大程度上已經(jīng)變成軟件集成為主工程。所以，如同全部軟件應(yīng)用工程，系統(tǒng)集成設(shè)計階段是最主要階段。 系統(tǒng)集成設(shè)計階段包含以下階段：應(yīng)用需求調(diào)研、集成關(guān)鍵選擇、集成系統(tǒng)調(diào)研、數(shù)據(jù)流程規(guī)劃、系統(tǒng)集成方案設(shè)計、軟件開發(fā)方案設(shè)計、硬件開發(fā)方案設(shè)計、可行性研究和方案最終確定。設(shè)計流程如圖所表示。第6頁 在當前智能大廈系統(tǒng)集成設(shè)計中，普通都需要挑選一個或數(shù)個集成關(guān)鍵系統(tǒng)。這是因為首先，系統(tǒng)集成總軟

6、件開發(fā)量非常大，當前國內(nèi)還缺乏全方面軟件包，獨立開發(fā)時間和資金投入是大廈建設(shè)不可承受；其次，許多智能化系統(tǒng)設(shè)備都比較封閉，了解其通信和控制協(xié)議細節(jié)需要做許多工作，同時也設(shè)計集成對象技術(shù)和信息專利權(quán)問題；最終，有許多國外廠商在設(shè)計系統(tǒng)時，也已經(jīng)考慮到軟件部分要求，在其系統(tǒng)內(nèi)部管理軟件方面有完善設(shè)計，并遵照國際流行開放性軟件平臺要求。 在選擇集成關(guān)鍵時，應(yīng)考慮基本標準是：選擇在整個智能化系統(tǒng)中所占比重最大系統(tǒng)軟件；選擇在各種控制系統(tǒng)中采取最先進技術(shù)軟件；選擇高層通信技術(shù)最開放軟件。這么可降低開發(fā)投入、確保系統(tǒng)效率和完整性，更能夠保障系統(tǒng)安全性和可靠性。第7頁 在很多情況下，能夠選擇BA系統(tǒng)管理軟件

7、作為開發(fā)關(guān)鍵。因為在普通智能大廈中，BA系統(tǒng)所占工程比重比較大，其低層控制機制又比較封閉，而高層通信機制卻常會選擇Ethernet等計算機通信協(xié)議，便于其它系統(tǒng)接入。故選擇BA控制軟件為開發(fā)關(guān)鍵含有簡便和實用顯著特點。另外，選擇OA系統(tǒng)信息處理級軟件為開發(fā)關(guān)鍵情況也越來越多，這是因為OA系統(tǒng)信息處理普通均會采取最先進軟件和通信技術(shù)，技術(shù)上優(yōu)勢會提升整個智能化系統(tǒng)效率和生命力，同時直接采取信息管理模型處理各種信息方便了用戶調(diào)用和功效升級。還有一個情況是引進國外現(xiàn)成系統(tǒng)集成軟件作為開發(fā)關(guān)鍵，在其基礎(chǔ)上集成全部其它系統(tǒng)，能夠有效借鑒國外成功經(jīng)驗，系統(tǒng)功效往往十分完善，缺點是開發(fā)和維護投入會比較大。正

8、確選擇系統(tǒng)集成關(guān)鍵是非常主要，最終能夠令集成工作事半功倍。第8頁系統(tǒng)集成工程設(shè)計流程用戶需求調(diào)研工作對要求集成各系統(tǒng)進行技術(shù)細節(jié)分析選擇以何系統(tǒng)作為集成關(guān)鍵確定系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)流程和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)確定系統(tǒng)集成各平臺技術(shù)方案制訂系統(tǒng)集成軟件開發(fā)計劃設(shè)計需要自行制作通信硬件接口可行性論證和工程進度規(guī)劃確定完整總體和細節(jié)設(shè)計方案第9頁 系統(tǒng)集成平臺是一個基于開放系統(tǒng)理論，指是為進行系統(tǒng)集成而需要軟硬件能夠按系統(tǒng)模型分成幾個層次結(jié)構(gòu)，每個層次均完成特定幾項工作，低層功效均是為高層需求服務(wù)，所以能夠認為是特定功效平臺。系統(tǒng)模型在不一樣應(yīng)用下需求下會有不一樣結(jié)構(gòu)，所以系統(tǒng)集成平臺內(nèi)容也有較大區(qū)分，不過在硬件設(shè)備部分

9、層次基本相同，大致能夠分為物理信道、網(wǎng)絡(luò)通信、系統(tǒng)操作、信息服務(wù)器等平臺，軟件平臺可能包含操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫軟件、前臺操作軟件、電子郵件、網(wǎng)絡(luò)管理、WEB軟件、辦公自動化軟件等等，在設(shè)計過程中應(yīng)該認真加以挑選，并作出全方面設(shè)計方案。系統(tǒng)集成平臺如圖所表示。第10頁數(shù)據(jù)庫開發(fā)軟件前臺開發(fā)工具后臺開發(fā)工具其它軟件包數(shù)據(jù)庫軟件中間件軟件辦公自動化軟件網(wǎng)絡(luò)管理軟件應(yīng) 用 軟 件網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理和其它通信接口軟件服務(wù)器操作系統(tǒng)前臺操作系統(tǒng)控制操作系統(tǒng)信息服務(wù)器平臺前臺計算機平臺操作計算機平臺安全機制路由管理虛擬網(wǎng)管理網(wǎng)絡(luò)通信平臺物理線路平臺系統(tǒng)集成平臺設(shè)計內(nèi)容 在確定了系統(tǒng)集成關(guān)鍵和各

10、系統(tǒng)平臺后，就能夠進行軟硬件開發(fā)計劃。第11頁 軟件開發(fā)基于對用戶調(diào)研和系統(tǒng)平臺設(shè)計之上，其內(nèi)容因功效多樣而各式各樣。開發(fā)計劃最少應(yīng)該包含系統(tǒng)功效總體描述、實施各項功效部件即功效模塊、數(shù)據(jù)流程和數(shù)據(jù)節(jié)點、參量表格、操作界面表格、系統(tǒng)運作總體結(jié)構(gòu)、功效模塊結(jié)構(gòu)、各模塊開發(fā)所需人月數(shù)、以及開發(fā)周期等。 硬件開發(fā)計劃建立在對各系統(tǒng)集成對象分析基礎(chǔ)上，主要是對各對象通信協(xié)議和控制機制進行分析，而主要開發(fā)內(nèi)容也是各種通信系統(tǒng)間協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，以及中央控制設(shè)備。在設(shè)計過程中應(yīng)該確定硬件設(shè)備功效、采取開發(fā)技術(shù)、開發(fā)設(shè)備整體結(jié)構(gòu)、設(shè)備框圖、性能指標、檢測方法、開發(fā)周期和開發(fā)費用。 設(shè)計階段工作完成后，應(yīng)該含有系

11、統(tǒng)集成文本包含：總體設(shè)計方案、系統(tǒng)集成平臺方案、軟件開發(fā)總體設(shè)計方案、數(shù)據(jù)和信息流程設(shè)計方案、功效子模塊開發(fā)方案、硬件開發(fā)設(shè)計方案、可行性研究匯報、功效自檢和性能測試方案、系統(tǒng)預(yù)算方案，以及工程進度和人員調(diào)度表。第12頁 不論設(shè)計中構(gòu)想系統(tǒng)集成部分最終實施在哪個關(guān)鍵上，詳細執(zhí)行時都必須建立完整、開放系統(tǒng)平臺，比如當最常見以BA系統(tǒng)為關(guān)鍵，最少必須建立計算機網(wǎng)絡(luò)平臺、操作計算機硬件平臺、操作系統(tǒng)軟件平臺和數(shù)據(jù)庫平臺等部分。系統(tǒng)平臺是軟硬件開發(fā)基礎(chǔ)，是系統(tǒng)集成功效詳細載體。除此以外，處于安全性考慮，普通智能化系統(tǒng)自帶管理軟件都比較封閉，有很多操作信息不希望被無授權(quán)人員訪問，系統(tǒng)平臺在實際工作中還必

12、須完成安全控制功效。系統(tǒng)平臺如圖所表示。 軟件開發(fā)是實施系統(tǒng)集成主要工作，最大工作量就在各種應(yīng)用軟件開發(fā)上。軟件開發(fā)基本內(nèi)容包含三個大類：監(jiān)控及應(yīng)用程序開發(fā)、信息及數(shù)據(jù)錄入和用戶界面制作。 依照總體和細節(jié)設(shè)計方案計劃，系統(tǒng)集成實施階段能夠分為軟件開發(fā)、硬件開發(fā)和系統(tǒng)平臺建設(shè)。第13頁信息數(shù)據(jù)庫平臺數(shù)據(jù)庫安全控制機制操作系統(tǒng)軟件平臺用戶管理控制機制計算機網(wǎng)絡(luò)平臺虛擬網(wǎng)安全控制機制計算機操作平臺虛擬網(wǎng)安全控制機制系統(tǒng)集成軟件系統(tǒng)集成軟件系統(tǒng)集成系統(tǒng)平臺第14頁 監(jiān)控程序指系統(tǒng)綜合控制軟件中心對各智能化系統(tǒng)監(jiān)控，該部分程序大部分由智能化系統(tǒng)設(shè)備廠商一并提供，開發(fā)工作主體是對這些程序包安裝和移植，移植

13、工作在這里含義是將該程序包安裝到非原廠商提供其它操作平臺上，并增加適當插件和中間程序使之正常工作，最終形成統(tǒng)一操作界面。應(yīng)用程序指那些提供綜合服務(wù)和高層功效工作邏輯，包含信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、用戶調(diào)用前臺工作界面開發(fā)、不一樣系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸接口開發(fā)、后臺智能運作邏輯執(zhí)行程序開發(fā)等等，以及常見Internet/Intranet應(yīng)用、E-mail應(yīng)用、辦公自動化應(yīng)用等，這部分內(nèi)容隨用戶所要求功效增加而增加。 信息在此指獨立于大廈智能化系統(tǒng)，并可認為其運作和用戶工作提供幫助各種信息，例如大廈建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)備圖紙、出租設(shè)備租借費用標準大廈周邊信息等。而數(shù)據(jù)指由智能化系統(tǒng)運作自動產(chǎn)生數(shù)據(jù)，以及為系統(tǒng)運行而預(yù)設(shè)置初始數(shù)

14、據(jù)。第15頁 用戶界面制作包含綜合控制界面制作、用戶前臺操作界面制作和智能化系統(tǒng)設(shè)備情況細化分析界面。 硬件開發(fā)是系統(tǒng)集成中難點，主要任務(wù)是在不一樣通信標準之間建立協(xié)議轉(zhuǎn)換硬件，以及少許控制硬件。當前最常見協(xié)議轉(zhuǎn)換硬件開發(fā)方法是，首先分析協(xié)議轉(zhuǎn)換邏輯和規(guī)則，其次依據(jù)分析結(jié)果開發(fā)協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件，最終將軟件固化于專用硬件中，成為軟件固化卡，在不一樣通信接口設(shè)備之間進行協(xié)議轉(zhuǎn)換運算。采取硬件轉(zhuǎn)換設(shè)備含有運算時間短、設(shè)備穩(wěn)定性好、設(shè)備重開啟簡便等優(yōu)點。如圖所表示。 系統(tǒng)集成測試包含兩方面內(nèi)容：首先是對系統(tǒng)集成功效測試。即依據(jù)用戶最初提出系統(tǒng)需求，分別檢驗和試驗各種需求實現(xiàn)情況，并作出適當調(diào)整，直至完全滿

15、足用戶需求為止；其次是對系統(tǒng)集成性能測試。包含軟件運行速度，硬件和系統(tǒng)集成平臺穩(wěn)定性等。系統(tǒng)集成測試不一樣于其它智能化系統(tǒng)，其主要參數(shù)是定性參數(shù)，而較少有定量參數(shù)，所以系統(tǒng)集成測試應(yīng)該落實以用戶需求最終滿足為目標標準。 第16頁協(xié)議甲通信接口卡協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件固化卡協(xié)議甲通信接口卡CPURAM計 算 機 底 板 或 專 用 電 路 板通信協(xié)議轉(zhuǎn)換硬件第17頁第三節(jié) 樓宇自動化控制技術(shù)基礎(chǔ) 第18頁 假設(shè)控制中心是大腦，布線系統(tǒng)是血液神經(jīng)系統(tǒng)，則建立在自動化控制技術(shù)基礎(chǔ)之上各類傳感器和控制器就是手腳關(guān)節(jié)。經(jīng)過這些自動化單元，能夠取得被測對象相關(guān)物理、化學(xué)性質(zhì)信息，并依據(jù)這些信息對被測對象進行控制。如

16、傳感器、可編程序控制器(PLC)、變送器等。一、傳感器概述 在測量過程中將物理量、化學(xué)量轉(zhuǎn)變成電信號裝置叫傳感器。而把傳感器得到電信號再轉(zhuǎn)變成標準電信號裝置叫變送器。 傳感器、變送器是工業(yè)自動化控制及信息檢測技術(shù)中不可缺乏控制元件。它能夠把諸如溫度、壓力、流量、液位、位置等模擬量或開關(guān)量轉(zhuǎn)變成電信號，再由自動化控制儀表或計算機進行控制處理和調(diào)整。第19頁 借助于傳感器和變送器，能夠?qū)χ悄芙ㄖ黝悈?shù)進行測試和評定，并進行過程控制和調(diào)整，還能夠進行遠距離傳送和信號處理。 當前，傳感器、變送器總發(fā)展趨勢是朝著小型化、多功效化及智能化方向發(fā)展。尤其是增加了數(shù)據(jù)處理功效、自診療功效、軟硬件相組合功效、

17、人機對話功效、接口功效、顯示和報警功效等。它們在樓宇自動化中得到了廣泛應(yīng)用。二、樓宇自控中傳感器與控制器 1樓宇自控中慣用傳感器 樓宇自控中慣用傳感器有以下幾個： (1) 溫度傳感器 溫度傳感器用于測量水管或風(fēng)管中介質(zhì)溫度，以此來控制對應(yīng)水泵、風(fēng)機、閥門和風(fēng)門等執(zhí)行元件開度。 (2) 濕度傳感器 濕度傳感器用于測量風(fēng)道中介質(zhì)濕度，以此來控制對應(yīng)加濕閥開度。第20頁 (3) 壓力或壓差傳感器 壓力或壓差傳感器主要用來檢測水管或是風(fēng)管中壓力和壓差，以此來控制對應(yīng)變頻器以調(diào)整水泵或風(fēng)機轉(zhuǎn)速，或是調(diào)整百分比閥門開度。 (4) 流量傳感器 流量傳感器主要是檢測水系統(tǒng)中液體流量，以此來控制對應(yīng)水泵閥數(shù)量。

18、 因為它們都是傳感器，所以通慣用來控制模擬量，其輸出模擬量是010 V或420 A。結(jié)構(gòu)是傳感器和變送器組合。 除了以上慣用傳感器之外，BAS中有時還會用到許多其它類型特殊傳感變送器，如用來檢驗空氣中二氧化碳、一氧化碳濃度等傳感器，用來檢測電網(wǎng)中電流或電壓電流電壓傳感器，用來檢測環(huán)境明暗程度照度傳感器，還有一些是組合型傳感器，如空氣品質(zhì)傳感器、功率原因變送器等等。 2樓宇自控中慣用控制器 樓宇自控中慣用控制器有以下幾個，它們輸出形式是開關(guān)量：第21頁 (1) 溫度控制器 溫度控制器主要用來檢測現(xiàn)場溫度，普通是由感溫元件、控制電路、信號輸出等三部分組成。在樓宇自控中，溫度控制器主要用于測量室內(nèi)溫

19、度，以此控制風(fēng)機盤管冷、熱水閥啟停。 (2) 濕度控制器 濕度控制器主要用來檢測現(xiàn)場濕度，普通是由感濕元件、控制電路、信號輸出等三部分組成。在樓宇自控中，濕度控制器主要用于室內(nèi)濕度檢測，以此來控制加濕閥啟停。 (3) 防霜凍保護開關(guān) 防霜凍保護開關(guān)主要用來檢測新風(fēng)機組或空氣處理機中盤管溫度，當溫度低于某一設(shè)定值時，系統(tǒng)自動關(guān)閉風(fēng)機和新風(fēng)閥門，同時打開熱水電動二通閥來預(yù)防盤管凍結(jié)。 (4) 壓差開關(guān) 壓差開關(guān)主要用來檢測新風(fēng)機組或空氣處理機中濾網(wǎng)，當濾網(wǎng)發(fā)生堵塞時，裝在濾網(wǎng)兩端壓差開關(guān)會發(fā)出報警信號。第22頁 (5) 水流開關(guān) 水流開關(guān)主要用來檢測管道內(nèi)是否有水流動，通常應(yīng)用于制冷站、熱站、給排

20、水等帶有泵類系統(tǒng)中。 (6) 液位開關(guān) 液位開關(guān)主要用來檢測液體液位，如清水池和污水池液位。三、閥門與電動執(zhí)行器 在氣體和液體流動控制中，經(jīng)常用閥門來作為介質(zhì)流動控制伎倆。要想實現(xiàn)自動化控制就得對一些閥門、風(fēng)門等元件實現(xiàn)自動控制。這就需要用到閥門和電動執(zhí)行器。 1閥門 常見閥門有如下幾個： (1) 風(fēng)機盤管電動閥 這是一種平衡式冷熱水閥，主要應(yīng)用于風(fēng)機盤管控制中，這類閥所需功率最小，是通電開啟一種閥門。閥門開啟時間僅為7 s，具有很好密閉性，流體允許溫度為095。第23頁 (2) 二通螺紋線性閥 這種閥門主要應(yīng)用于供熱通風(fēng)和空調(diào)，也能夠用于飽和水蒸氣。它連接方式是采取內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，閥體是純銅材料

21、。它與電動執(zhí)行器一起能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)開度調(diào)整，是進行自動調(diào)整主要元件。 (3) 法蘭式三通閥 這種閥門主要應(yīng)用于供熱與空調(diào)，也能夠用于飽和水蒸氣。它連接方式是采使用方法蘭結(jié)構(gòu)，閥體與閥座為一體化結(jié)構(gòu)，泄露率極低，適應(yīng)溫度為2170。它與電動執(zhí)行器一起能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)開度調(diào)整，是進行自動調(diào)整主要元件。 2電動執(zhí)行器 電動執(zhí)行器有以下幾個：第24頁 (1) 電動閥門執(zhí)行器 這種執(zhí)行器適合用于HVAC閥門(HVAC：采暖、通風(fēng)和空調(diào))，內(nèi)帶一個選擇正反作用插頭，用于提供模擬輸出DC 010 V調(diào)制控制。它含有安裝快捷、閥門定位準確、低功耗、高關(guān)斷壓力、終端推力限位開關(guān)等優(yōu)點。電動線性閥門執(zhí)行器還帶有手動調(diào)整

22、和準確同時電動機控制。閥本身還帶有位置反饋輸出信號，能夠和閥門組合在一起進行PID(百分比積分微分，一個閉環(huán)回路算法)調(diào)整。通常被用來對液體、氣體等介質(zhì)進行變量開度控制，它也是自動化控制中主要元件。第25頁 (2) 風(fēng)門執(zhí)行器 這種執(zhí)行器用于控制風(fēng)門、通風(fēng)百葉窗和VAV裝置調(diào)整、浮點控制，能夠和標準圓形和方形風(fēng)門連桿進行連接，被廣泛地應(yīng)用在風(fēng)門開度控制，尤其是在空氣處理機和新風(fēng)機組回風(fēng)閥、排風(fēng)閥、新風(fēng)閥中實施PID控制，使之形成一定百分比連鎖控制。 實際控制回路中，直接數(shù)字控制器(DDC)經(jīng)常不能直接控制相關(guān)設(shè)備，中間還要用到其它各種類型輔助控制器以完成動作，如變頻器、繼電器等。第26頁三、集

23、散控制系統(tǒng) 又稱分布式控制系統(tǒng)(DCSDistributed Control System)，它特征是“集中管理，分散控制”，即以分布在現(xiàn)場被控設(shè)備處各種功效性微機(下位機)完成被控設(shè)備實時監(jiān)測、保護與控制。該系統(tǒng)克服了計算機集中控制帶來危險性高度集中和常規(guī)儀表控制功效單一不足；以安裝于中央監(jiān)控室并含有很強數(shù)字通信、CRT顯示、打印輸出與豐富控制管理軟件功效中央管理計算機(上位機)完成集中操作、顯示與優(yōu)化控制功效，防止了因常規(guī)儀表分散控制而造成人機聯(lián)絡(luò)困難，且便于統(tǒng)一管理。 傳感器/控制器群針對水、電、氣、報警、消防等終端設(shè)施進行檢測與控制，普通依據(jù)監(jiān)控需求按類或按組控制。對大型DCS，中間還

24、有區(qū)域控制中心。第27頁 分布式系統(tǒng)將許多臺計算機聯(lián)合起來，共同負擔監(jiān)測與控制管理工作，所連接每臺計算機既能夠獨立進行監(jiān)測和控制工作，又能夠在中央控制機指導(dǎo)下工作，還能夠與其它計算機協(xié)調(diào)交換信息，共同完成某項控制任務(wù)。其靈活性、可靠性要遠高于單臺控制器。 如圖所表示，集散型計算機控制系統(tǒng)主要由四部分組成。第28頁第29頁 1中央管理計算機(或稱上位機、中央監(jiān)控計算機) 中央管理計算機設(shè)置在中央監(jiān)控室內(nèi)，它未來自現(xiàn)場設(shè)備全部信息數(shù)據(jù)集中提供給監(jiān)控人員，并接至室內(nèi)顯示設(shè)備、統(tǒng)計設(shè)備和報警裝置等。因為中央管理計算機是整個BAS關(guān)鍵，相當于人大腦，其主要性是不言而喻。普通商用個人計算機用作中央控制機顯

25、然是不合理。普通為了提升計算機可靠性通常采取兩種方法： 一個是直接采取工業(yè)控制 計算機；另一個就是采取容錯計算機。工業(yè)控制計算機(也稱IPC)因為采取了特殊生產(chǎn)工藝和伎倆,其穩(wěn)定性是普通商用PC所無法比擬。而所謂容錯計算機就是采取兩臺普通PC經(jīng)過互為冗余備份方法來充當中央控制主機，一旦其中一臺PC出現(xiàn)故障，作為備份另一臺主機可立刻被專用總線控制電路開啟，從而不會造成系統(tǒng)癱瘓。第30頁 2DDC(直接數(shù)字控制器，亦稱下位機) DDC作為系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備接口，它經(jīng)過分散設(shè)置在被控設(shè)備附近搜集來自現(xiàn)場設(shè)備信息，并能獨立監(jiān)控相關(guān)現(xiàn)場設(shè)備。它經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸線路與中央監(jiān)控室中央管理監(jiān)控計算機保持通信聯(lián)絡(luò)，接收

26、其統(tǒng)一控制與優(yōu)化管理。 3通信網(wǎng)絡(luò) 中央管理計算機與DDC之間信息傳送，由數(shù)據(jù)傳輸線路(通信網(wǎng)絡(luò))實現(xiàn)，較小規(guī)模BAS系統(tǒng)能夠簡單地使用屏蔽雙絞線作為傳輸介質(zhì)。 4傳感器與執(zhí)行器 BAS系統(tǒng)末端為傳感器和執(zhí)行器，它被裝置在被控設(shè)備傳感(檢測)元件和執(zhí)行元件上。這些傳感元件如溫度傳感器、相對濕度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、電流電壓轉(zhuǎn)換器、液位檢測器、壓差器和水流開關(guān)等，將現(xiàn)場檢測到模擬量信號或數(shù)字量信號輸入至DDC，DDC則輸出控制信號傳送給繼電器、調(diào)整器等執(zhí)行元件，對現(xiàn)場被控設(shè)備進行控制。第31頁四、現(xiàn)場總線技術(shù) 集散型控制系統(tǒng)還沒有從根本上處理系統(tǒng)內(nèi)部通信問題和分布式問題，只是自成封閉系

27、統(tǒng)，以固定集散模式和通信約定組成。所以，這種控制系統(tǒng)還極難適應(yīng)智能大廈種類繁多設(shè)備檢測和控制要求。近年來，專門為實時控制而設(shè)計、能在控制層提供互操作現(xiàn)場總線技術(shù)逐步成熟，如著名LonWorks技術(shù)。 現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)是局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在控制領(lǐng)域延伸和應(yīng)用，它是將控制系統(tǒng)按局域網(wǎng)絡(luò)(LAN)方式進行結(jié)構(gòu)，用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點代替LAN中工作站，并將其安裝于監(jiān)控現(xiàn)場，直接與各種監(jiān)控傳感器和控制器相連?，F(xiàn)場總線網(wǎng)中每個節(jié)點間能夠?qū)崿F(xiàn)點到點信息傳送，含有極其良好互操作性，這么便使整個網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了無中心真正分布式控制模式。這種網(wǎng)絡(luò)集數(shù)據(jù)采集、分析、控制和網(wǎng)絡(luò)通信為一體，十分適合于智能建筑進行分布式網(wǎng)絡(luò)管理和控制。近年來，樓

28、宇自動化正在向著開放系統(tǒng)快速發(fā)展。在實時控制方面，實現(xiàn)可相互操作現(xiàn)場總線技術(shù)通信協(xié)議如LonTalk等也應(yīng)運而生，為樓宇自動化中傳感器、執(zhí)行器和控制器之間網(wǎng)絡(luò)化操作奠定了基礎(chǔ)。第32頁 圖為一經(jīng)典現(xiàn)場總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。其中，NCU是網(wǎng)絡(luò)控制器，NCU與中央管理計算機間以N1總線連接，而NCU與下位機(DDC)之間則以N2總線(現(xiàn)場總線網(wǎng))相連接。第33頁五、直接數(shù)字控制器 直接數(shù)字控制器(DDCDirect Digital Controller)，又稱下位機，從某種意義上講，它是整個樓宇自控系統(tǒng)關(guān)鍵。“控制器”指完成被控設(shè)備特征參數(shù)與過程參數(shù)測量并到達控制目標控制裝置?！皵?shù)字”含義是指該控制器利

29、用數(shù)字電子計算機來實現(xiàn)其功效要求。 “直接”意味著該裝置在被控設(shè)備附近，無需再經(jīng)過其它裝置即可實現(xiàn)上述全部測控功效。所以,DDC實際上也是一個計算機，它應(yīng)含有可靠性高、控制功效強、可編寫程序等特點，既能獨立監(jiān)控相關(guān)設(shè)備，又可經(jīng)過通信網(wǎng)絡(luò)接收來自中央管理計算機統(tǒng)一控制與優(yōu)化管理。 第34頁 1DDC支持監(jiān)控點 DDC能夠支持以下不一樣性質(zhì)監(jiān)控點： (1) 模擬量輸入(AI)；(2) 開關(guān)量輸入(DI)； (3) 模擬量輸出(AO)；(4) 開關(guān)量輸出(DO)。 2DDC主要功效 DDC主要功效包含以下幾個方面： (1) 對第三層數(shù)據(jù)采樣設(shè)備進行周期性數(shù)據(jù)采集。 (2) 對采集數(shù)據(jù)進行調(diào)整和處理(

30、濾波、放大、轉(zhuǎn)換)。 (3) 對現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)進行分析，確定現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)。 (4) 對現(xiàn)場設(shè)備運行情況進行檢驗對比，并對異常狀態(tài)進行報警處理。 (5) 依據(jù)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)定控制算法(連續(xù)調(diào)整和次序邏輯控制運算)而取得控制數(shù)據(jù)。第35頁 (6) 經(jīng)過預(yù)定控制程序完成各種控制功效，包含百分比控制、百分比加積分控制、百分比加積分加微分控制、開關(guān)控制、平均值控制、最大/最小值控制、焓值計算控制、邏輯運算控制和連鎖控制。 (7) 向第三層數(shù)據(jù)控制和執(zhí)行設(shè)備輸出控制和執(zhí)行命令(執(zhí)行時間、事件響應(yīng)程序、優(yōu)化控制程序等)。 (8) 經(jīng)過數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)(DG)或網(wǎng)絡(luò)控制器(NCU)連接第一層設(shè)備，與各上級管理計

31、算機進行數(shù)據(jù)交換，向上傳送各項采集數(shù)據(jù)和設(shè)備運行狀態(tài)信息，同時接收各上級計算機下達實時控制指令或參數(shù)設(shè)定與修改指令。第36頁 DDC擁有BAS所要求幾乎全部功效，基本上已經(jīng)能夠完成全部運作，只是在監(jiān)控范圍和信息存放及處理能力上有一定限制。所以，直接式數(shù)字控制器能夠看作是小型、封閉、模塊化中央控制計算機。在很小規(guī)模、功效單一BAS中能夠僅僅使用一到多臺控制器完成控制任務(wù)；在一定規(guī)模、功效復(fù)雜系統(tǒng)中能夠依據(jù)不一樣區(qū)域、不一樣應(yīng)用要求采取一組控制器完成控制任務(wù)，并依靠中央管理系統(tǒng)隨時監(jiān)視控制和調(diào)整控制器運行狀態(tài)，完成復(fù)雜周密控制操作。第37頁 3常見專用控制器類型 常見專用控制器主要包含下述幾類：

32、(1) 空氣處理機組控制器； (2) 空調(diào)控制器； (3) 照明控制器； (4) 變風(fēng)量控制器； (5) 消防報警控制器。 更慣用是模塊化控制器。模塊化控制器是可編程、以計算機模塊為基礎(chǔ)直接數(shù)字式控制器。其基本結(jié)構(gòu)包含一個可內(nèi)插多個模塊機架，一個計算機模塊和一個電源供給模塊。依據(jù)不一樣詳細應(yīng)用，還能夠內(nèi)插各種不一樣用途通信模塊、輔助控制模塊和輸入/輸出(Analogy/Digital)模塊。第38頁第四節(jié) Lonworks現(xiàn)場總線技術(shù) 現(xiàn)場總線控制技術(shù)是計算機控制系統(tǒng)中最新技術(shù)，是一個開放式、全分布式網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)?？刂七^程直接面向現(xiàn)場，各現(xiàn)場智能節(jié)點相互獨立，又可相互組態(tài)，組成一個開放式、全分

33、布式、可擴展網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。當前，主要有Can、Lonworks、Ff等現(xiàn)場總線技術(shù)，而Lonworks技術(shù)是我國工業(yè)自動化、樓宇自動化等行業(yè)領(lǐng)域備受看重一個現(xiàn)場總線技術(shù)。 Lonworks技術(shù)是由Eehelon企業(yè)開發(fā)研制， Lonworks技術(shù)通信協(xié)議稱為Lon Talk通訊協(xié)議， Lon Talk通訊協(xié)議包含ISO/OSI中全部七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并固化在Lonworks產(chǎn)品中，即Smart I/O模塊中神經(jīng)元芯片中。 Lonworks技術(shù)使互操作性變成即插即用詳細伎倆。 Lonworks技術(shù)被設(shè)計用于實時控制應(yīng)用，包括領(lǐng)域很廣，包含工業(yè)過程控制、工廠自動化交通運輸及建筑自動化等。采取Lonwo

34、rks技術(shù)，使得未來控制深入分散化，實現(xiàn)現(xiàn)場總線聯(lián)網(wǎng)控制。第39頁一、集中式控制和集散式控制方式對比 這里以PC機為上位機數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場控制系統(tǒng)為例，比較一下分布式控制和集中控制優(yōu)缺點。 從圖所表示集中控制系統(tǒng)能夠看到，每個控制對象都是獨立地連接到機房地中央控制機上，需要大量連接電纜，占用了大量資金和施工時間，給系統(tǒng)調(diào)試和維護增加了難度。所以控制系統(tǒng)現(xiàn)場結(jié)構(gòu)正在向全分布式無主系統(tǒng)過渡，并向神經(jīng)元控制系統(tǒng)發(fā)展。利用Lonworks技術(shù)節(jié)點控制器可組成真正分布式控制系統(tǒng)，如圖所表示。第40頁A/DD/A數(shù)字I/D變換及驅(qū)動電路空調(diào)照明電梯給排水防盜防火現(xiàn)場經(jīng)典集中控制系統(tǒng)示意圖節(jié)點控制器2節(jié)點控制

35、器NLON網(wǎng)絡(luò)適配器空調(diào)照明電梯給排水防盜防火現(xiàn)場分布式控制系統(tǒng)示意圖節(jié)點控制器1第41頁 智能節(jié)點控制器位于傳感器和執(zhí)行機構(gòu)所在現(xiàn)場之間，不但擔負I/O任務(wù)，還含有很強信息處理能力，能單獨組成小型控制系統(tǒng)，即單機控制器。另外，這些智能節(jié)點經(jīng)過LON（局部操作網(wǎng)絡(luò)）和監(jiān)測節(jié)點（PC機）進行通信。該網(wǎng)絡(luò)僅需經(jīng)過雙絞線或直接利用電源線完成網(wǎng)絡(luò)通信，而且任何智能節(jié)點控制器之間能夠相互傳遞信息?？梢娺@種分布式控制系統(tǒng)優(yōu)點是可大量節(jié)約傳輸線纜敷設(shè)量，大大加強了整個系統(tǒng)可擴充性、可維護性，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中全部以數(shù)字量進行傳輸，整個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議本身又含有強大糾錯功效，含有較長傳輸距離和較強抗干擾能力，能夠?qū)崿F(xiàn)無上位機

36、全分布式無主工作。第42頁 LON網(wǎng)絡(luò)與LAN（Local Area Network）局域網(wǎng)絡(luò)在拓撲結(jié)構(gòu)上很相同，一樣含有嚴格、標準通訊協(xié)議，但二者在應(yīng)用模式方面有著本質(zhì)區(qū)分，主要有： 1、LAN網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（即工作站）是PC機等系統(tǒng)計算機，網(wǎng)絡(luò)總線是高速通信電纜（如同軸電纜或光纜等）；而LON網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點是一些象火柴盒一樣大小“智能控制節(jié)點”（即Node），網(wǎng)絡(luò)總線能夠是低速、普通雙絞線，或建筑物內(nèi)現(xiàn)有電源線等。 LON技術(shù)能夠了解為局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在控制領(lǐng)域延伸和應(yīng)用。它基本思想是將控制系統(tǒng)按局域網(wǎng)絡(luò)方式進行結(jié)構(gòu)，用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點代替局域網(wǎng)絡(luò)中工作站，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點安裝于監(jiān)控現(xiàn)場，直接與各種監(jiān)控傳感器和控

37、制器相連。這種網(wǎng)絡(luò)集數(shù)據(jù)采集（檢測）、分析、控制（執(zhí)行）和網(wǎng)絡(luò)通訊為一體，十分適合大型場館、廠礦車間、酒店以及當代化家庭乃至當代化大型設(shè)備進行分布式網(wǎng)絡(luò)管理和控制。二、LON節(jié)點網(wǎng)絡(luò)和LAN局域網(wǎng)絡(luò)比較 第43頁 2、LAN網(wǎng)絡(luò)傳輸速度較高，主要用于傳輸大塊文件數(shù)據(jù)；LON網(wǎng)絡(luò)傳輸速度較低，主要應(yīng)用于控制系統(tǒng)傳輸一些狀態(tài)和控制信息。 3、LAN網(wǎng)絡(luò)必須有一個中央服務(wù)器，而LON網(wǎng)絡(luò)無需中央服務(wù)器，各節(jié)點經(jīng)過編輯即可自動協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)無中央控制機自動控制系統(tǒng)（這一特點十分適合各種閉環(huán)自動控制系統(tǒng)要求）。 三、Lonworks OEM產(chǎn)品Smart Node I/O智能節(jié)點 Smart Node I/O節(jié)點是實現(xiàn)面向控制過程關(guān)鍵部件，是表達現(xiàn)成總線技術(shù)關(guān)鍵部件。每個節(jié)點必須含有通信和運算控制功效。 Smart Node I/O智能節(jié)點是應(yīng)用美國Echelon企業(yè)Lonworks技術(shù)開發(fā)可編程神經(jīng)元控制器系列產(chǎn)品，它們用于組成新型智能型分布式控制網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)筑現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。第44頁 Smart Node I/O節(jié)點作為一個智能控制節(jié)點，能進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理，并含有可靠網(wǎng)絡(luò)通訊，方便功效組態(tài)，采取單一雙絞線組網(wǎng)等一系列特點，便于實現(xiàn)一個高性能價格比完全分布式控制網(wǎng)絡(luò)。 Smart Nod