樓宇自控系統(tǒng)(BAS)培訓(xùn)資料

1智能建筑培訓(xùn)資料樓宇自能化（BAS）系統(tǒng)

樓宇自控系統(tǒng)培訓(xùn)一、智能建筑概述二、樓宇自控的發(fā)展史三、樓宇自控系統(tǒng)四、樓宇自控子系統(tǒng)五、系統(tǒng)組成六、通信協(xié)議七、系統(tǒng)設(shè)計(jì)八、空調(diào)DDC設(shè)計(jì)樓宇自控系統(tǒng)一、智能建筑概述

1.定義

2.發(fā)展

3.結(jié)構(gòu)樓宇自控系統(tǒng)

二、樓宇自控的發(fā)展史樓宇自控的發(fā)展史是一個(gè)從監(jiān)控到管理的發(fā)展過程。

a、數(shù)十年前

b、80年代

c、90年代樓宇自控系統(tǒng)

三、樓宇自控系統(tǒng)1、對(duì)于一座現(xiàn)代化大樓，在沒有安裝BAS的時(shí)候，使用這些設(shè)備往往存在以下問題：控制問題管理問題維護(hù)問題能耗問題樓宇自控系統(tǒng)2、樓宇自控系統(tǒng)就是將建筑物或建筑群內(nèi)的變配電、照明、電梯、空調(diào)、供熱、給排水、消防、保安等眾多分散設(shè)備的運(yùn)行、安全狀況、能源使用狀況及節(jié)能管理實(shí)行集中監(jiān)視、管理和分散控制的建筑物管理與控制系統(tǒng)，稱為BAS（BuildingAutomationSystem）。樓宇自控系統(tǒng)3、BAS系統(tǒng)的監(jiān)控范圍和參數(shù)內(nèi)容空調(diào)機(jī)組：新風(fēng)空調(diào)機(jī)組、新/回風(fēng)空調(diào)機(jī)組、變風(fēng)量空調(diào)機(jī)冷/熱源系統(tǒng)：冷凍機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、熱交換器、熱水一次水泵、熱泵機(jī)組樓宇自控系統(tǒng)給排水系統(tǒng)：各類水泵、各類水箱電力系統(tǒng)：照明控制、高/低壓信號(hào)測量、備用發(fā)電機(jī)組電梯保安門鎖、巡更等樓宇自控系統(tǒng)4、BAS系統(tǒng)所能夠產(chǎn)生的實(shí)際效果室內(nèi)恒溫控制便于大樓內(nèi)的所有設(shè)備的保養(yǎng)和維修便于大樓管理人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作并監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行情況，提高整體管理水平樓宇自控系統(tǒng)良好的管理將延長大樓設(shè)備的使用壽命，使設(shè)備更換的周期延長，節(jié)省大樓的設(shè)備開支及時(shí)發(fā)出設(shè)備故障及各類報(bào)警信號(hào)，便于將損失降到最低點(diǎn)，便于操作人員處理故障節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，節(jié)省能量樓宇自控系統(tǒng)四、BAS子系統(tǒng)

a、供熱、通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)為建筑物內(nèi)提供了一個(gè)舒適的環(huán)境，是BAS中的一個(gè)重要子系統(tǒng)。系統(tǒng)為建筑物內(nèi)的機(jī)電設(shè)備（如：冷卻塔、冷水機(jī)組、空氣處理機(jī)、氣控設(shè)備等）提供一個(gè)最優(yōu)化的控制。

樓宇自控系統(tǒng)其基本控制功能包括：設(shè)備控制、循環(huán)控制、最佳起/?？刂?、數(shù)學(xué)功能、邏輯功能、趨勢(shì)運(yùn)行記錄、報(bào)警管理等。b、給排水系統(tǒng)主要是對(duì)于飲用水的提供，以及對(duì)于污水的排放。

樓宇自控系統(tǒng)樓宇自控系統(tǒng)c、變配電系統(tǒng)是通過BAS的管理中心提供對(duì)于建筑物內(nèi)的高低配電房及所有變配電設(shè)備的監(jiān)視報(bào)警和管理及程序控制，提供對(duì)于重要電氣設(shè)備的控制程序、時(shí)間程序和相應(yīng)的聯(lián)動(dòng)程序。樓宇自控系統(tǒng)d、電梯控制系統(tǒng)是通過BAS系統(tǒng)對(duì)于建筑物內(nèi)的多臺(tái)電梯，實(shí)行集中的控制和管理程序，同時(shí)配合BAS系統(tǒng)的部分子系統(tǒng)，執(zhí)行聯(lián)動(dòng)程序。樓宇自控系統(tǒng)五、BAS系統(tǒng)的組成調(diào)節(jié)對(duì)象

檢測元件各種傳感器執(zhí)行調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分站DDC

傳輸通道

中央處理機(jī)人機(jī)接口外圍設(shè)備中央控制室現(xiàn)場部分樓宇自控系統(tǒng)中央控制室（數(shù)據(jù)中心）：包括中央處理機(jī)（一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)器、磁帶機(jī)和接口裝置）、外圍設(shè)備（顯示終端、鍵盤、打印機(jī)）和不間斷電源三部分。樓宇自控系統(tǒng)傳感器及執(zhí)行調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)：傳感器是指裝設(shè)在各監(jiān)視現(xiàn)場和各種敏感元件、變送器、觸點(diǎn)和限位開關(guān)、用來檢測現(xiàn)場設(shè)備的各種參數(shù)（如溫度、濕度、壓差、液位等），并發(fā)出信號(hào)送到調(diào)節(jié)控制器（分站、數(shù)據(jù)中心等），如鉑電阻溫度檢測器、復(fù)合濕度檢測器、風(fēng)道靜壓變送器、差壓變送器；樓宇自控系統(tǒng)

執(zhí)行調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是指裝設(shè)在各監(jiān)控現(xiàn)場接受分站調(diào)節(jié)控制器的輸出指令信號(hào)，并調(diào)節(jié)控制現(xiàn)場運(yùn)行設(shè)備的機(jī)構(gòu)，如電動(dòng)閥、電磁閥、調(diào)節(jié)閥等，包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如電動(dòng)閥上的電機(jī)）和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（電動(dòng)閥的閥門）樓宇自控系統(tǒng)分站控制器：是以微處理機(jī)為基礎(chǔ)的可編程直接數(shù)字控制器（DDC），它接收傳感器輸出的信號(hào)，進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算，邏輯分析判斷處理后自動(dòng)輸出控制信號(hào)，動(dòng)作執(zhí)行調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。樓宇自控系統(tǒng)

分站控制器是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，采用直接數(shù)字控制器（DDC）它具有AI、AO、DI、DO四種輸入/輸出接口。方便靈活地與現(xiàn)場的傳感器、執(zhí)行調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)直接相連接，對(duì)各種物理量進(jìn)行測量，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)被控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制。樓宇自控系統(tǒng)其中：

AI-模擬量輸入接口，可用作儀表的檢測輸入，如溫度、壓力等，一般為1-10V或4-20mA的直流信號(hào)。

AO-模擬量輸出接口，用于操作控制閥、執(zhí)行器等，如電動(dòng)閥、三通閥、風(fēng)門執(zhí)行器等，不需要外部電源，輸出為0-10V的直流信號(hào)。

樓宇自控系統(tǒng)

DI-數(shù)字量輸入接口，即觸點(diǎn)、液位開關(guān)、限位開關(guān)的閉合與斷開，一般用作檢測設(shè)備狀態(tài)、報(bào)警接點(diǎn)、脈沖計(jì)數(shù)等。

DO-數(shù)字量輸出接口，用于控制風(fēng)機(jī)，水泵等運(yùn)行，亦可作為輸出信號(hào)與動(dòng)作增減量型執(zhí)行機(jī)構(gòu)。樓宇自控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸線路：是聯(lián)系系統(tǒng)各部分的紐帶，從各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)到分站控制器的線路是逐點(diǎn)連接（放射式），數(shù)據(jù)中心與各分站通過總線型或環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組網(wǎng)，各分站直接用一回路雙芯導(dǎo)線連接到總線上就可以實(shí)現(xiàn)分站與分站之間，分站與中央站之間的通信。樓宇自控系統(tǒng)打印機(jī)電腦通信接口分站分站分站…總線□

總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)樓宇自控系統(tǒng)

環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)打印機(jī)電腦分站分站分站總線通信接口分站分站分站樓宇自控系統(tǒng)

星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)電腦分站分站分站分站分站分站分站打印機(jī)樓宇自控系統(tǒng)六、通信控制協(xié)議樓宇自控系統(tǒng)中基本采用的是集散控制方式和分布控制方式，是通過某種控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的，這就要求控制設(shè)備以及建筑設(shè)備都要遵循一定的通信協(xié)議。目前，國際上采用較多的是BACnet和LonMark。樓宇自控系統(tǒng)1、BACnet是指美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)的ANSI/ASHARE135-1995標(biāo)準(zhǔn)。

BACnet是由一個(gè)建筑管理、系統(tǒng)用戶、系統(tǒng)集成商組成的聯(lián)合體提出的，正式的、非專有的開放協(xié)議通信標(biāo)準(zhǔn)。樓宇自控系統(tǒng)BACnet詳細(xì)地描述了系統(tǒng)是如何工作的。它定義了系統(tǒng)各部分共享數(shù)據(jù)的所有規(guī)則，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，可以什么通信介質(zhì)，哪個(gè)功能可用，信息如何解釋等?？傊?，它為各種系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交流建立了一個(gè)基本規(guī)則。樓宇自控系統(tǒng)2、LonTalk協(xié)議LonWorks技術(shù)所使用的通信協(xié)議。LonTalk協(xié)議遵循由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）定義的開放系統(tǒng)互連（OSI）參考模型所定義的全部七層服務(wù)。它適用于任何一種傳輸媒介。樓宇自控系統(tǒng)3、LonMark與BACnetBACnet是個(gè)綜合性的規(guī)范，它準(zhǔn)許縱多的實(shí)施方案，并提供一套強(qiáng)有力的服務(wù)功能。但是，這個(gè)協(xié)議在小型終端控制設(shè)備里實(shí)施，不能取得最大的成本/性能比。LonMark是個(gè)強(qiáng)大的專門為設(shè)備而優(yōu)化的協(xié)議；從傳感器、調(diào)節(jié)器到區(qū)域控制器，樣樣都行。它帶有一個(gè)緊湊型的協(xié)議架，很容易和廉價(jià)設(shè)備相適應(yīng)。但其通信速率較低，只能適用于工作層。樓宇自控系統(tǒng)

因而，在工作層采用LonMark來連接控制器、感應(yīng)器和調(diào)節(jié)器等設(shè)備；LAN層面的控制采用了BACnet連接各個(gè)系統(tǒng)；兩個(gè)協(xié)議互為補(bǔ)充，建立一個(gè)完整的建筑結(jié)構(gòu)，得到最佳的性能和成本。樓宇自控系統(tǒng)七、空調(diào)DDC系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)計(jì)

(一)空調(diào)DDC系統(tǒng)的定義及組成

DDC系統(tǒng)是BAS的技術(shù)形式。DDC是英文DIRECTDIGITALCONTROL的縮寫，譯為“直接數(shù)字控制”。樓宇自控系統(tǒng)

空調(diào)DDC系統(tǒng)，即利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，將空調(diào)系統(tǒng)中各種信號(hào)（溫度、壓力、流量、狀態(tài)等），通過輸入裝置輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)相應(yīng)程序運(yùn)算處理，將處理后的信號(hào)經(jīng)輸出裝置輸出，進(jìn)而控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如圖所示。樓宇自控系統(tǒng)傳感器A/D轉(zhuǎn)換器微處理器D/A轉(zhuǎn)換器執(zhí)行器變送器圖1樓宇自控系統(tǒng)(二)DDC系統(tǒng)信號(hào)種類

信號(hào)按其輸出輸入能否直接被微機(jī)或執(zhí)行器接受分為數(shù)字量輸入（DI）、數(shù)字量輸出（DO）、模擬量輸入（AI）和模擬量輸出（AO）四種信號(hào)。樓宇自控系統(tǒng)

模擬量信號(hào)所對(duì)應(yīng)的是一定量的電壓或電流值，它與傳感器輸出信號(hào)的特性有關(guān)?？照{(diào)自控系統(tǒng)中常見的模擬量輸入信號(hào)：溫度、濕度、壓力流量、壓差等；模擬量輸出信號(hào)：需控制的電動(dòng)風(fēng)閥及電動(dòng)水閥。

樓宇自控系統(tǒng)

數(shù)字量輸入信號(hào)包括：風(fēng)機(jī)、水泵、冷卻塔風(fēng)扇、電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、過濾器淤塞狀態(tài)報(bào)警、壓差開關(guān)、液位開關(guān)、開關(guān)信號(hào)，防凍保護(hù)等。數(shù)字量輸出信號(hào)包括：電磁閥的控制、二位電動(dòng)水閥的控制、水泵、風(fēng)機(jī)、冷卻塔等設(shè)備的啟停控制。樓宇自控系統(tǒng)(三)空調(diào)DDC監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能空調(diào)DDC系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)樓宇中空調(diào)系統(tǒng)各種控制功能，同時(shí)具備各種管理功能。樓宇自控系統(tǒng)（1）能量控制及管理功能。即根據(jù)建筑物實(shí)際冷、熱負(fù)荷，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)進(jìn)行控制，自動(dòng)控制冷熱設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)，使整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)達(dá)到最佳節(jié)能狀態(tài)。（2）對(duì)空調(diào)系統(tǒng)及其冷、熱源系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制及監(jiān)測，對(duì)空調(diào)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測。（3）空調(diào)設(shè)備如冷水機(jī)組、泵、風(fēng)機(jī)等在規(guī)定時(shí)間的啟?？刂?，以達(dá)到節(jié)能目的。樓宇自控系統(tǒng)（4）自動(dòng)累積空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，維修期限報(bào)警，以便更換或維修相關(guān)設(shè)備，延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。（5）根據(jù)空調(diào)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，自動(dòng)切換工作及備用設(shè)備，保持設(shè)備良好的工作狀態(tài)。（6）對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的能量消耗進(jìn)行計(jì)量，記費(fèi)。（7）各種物業(yè)管理文本的自動(dòng)生成、打印及查詢。樓宇自控系統(tǒng)(四)空調(diào)DDC系統(tǒng)的組成1）時(shí)鐘：用來對(duì)各種輸入、輸出數(shù)據(jù)，各種運(yùn)算時(shí)間進(jìn)行調(diào)整及控制。2）程序存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)各種應(yīng)用程序，即用戶為控制各種空調(diào)系統(tǒng)所編制的控制程序。3）工作存儲(chǔ)器：用來進(jìn)行讀寫，隨機(jī)存取和臨時(shí)存取數(shù)據(jù)。樓宇自控系統(tǒng)4）多路輸入、輸出控制器：多路輸入控制器可將輸入信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換器中，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，輸入微處理器進(jìn)行運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果輸入D/A轉(zhuǎn)換器，再經(jīng)輸出控制器至變送器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。5）DDC控制系統(tǒng)的相關(guān)軟件：包括操作軟件及應(yīng)用軟件。樓宇自控系統(tǒng)時(shí)鐘微處理器程序存儲(chǔ)器傳感器和變送器多路輸入控制器D/A轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器通訊接口多路輸出控制器變送器和執(zhí)行器工作存儲(chǔ)器圖2樓宇自控系統(tǒng)（五）空調(diào)DDC控制舉例空調(diào)DDC控制含空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)控制及空調(diào)水系統(tǒng)控制，下面分別舉例加以說明。樓宇自控系統(tǒng)5.1空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)：（以新風(fēng)機(jī)組控制為例）新風(fēng)機(jī)組是空氣——水系統(tǒng)空調(diào)形式的主要設(shè)備之一，其控制狀況的好壞直接影響到整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的工作質(zhì)量，新風(fēng)機(jī)組一般由新風(fēng)段、過濾段、盤管段（復(fù)合盤管對(duì)應(yīng)二管制，四管制為表冷器和加熱器）、加濕段、送風(fēng)機(jī)段及相應(yīng)的檢修段組成，有的還配有能量回收裝置，控制說明如圖所示。樓宇自控系統(tǒng)1）對(duì)新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行啟?？刂?。2）新風(fēng)機(jī)組風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，新風(fēng)閥聯(lián)鎖開啟。3）根據(jù)溫度T1控制冷、熱盤管電動(dòng)閥MD1的開關(guān)。冬/夏工作轉(zhuǎn)換后，冬季根據(jù)濕度H控制加濕器電磁MD2的開、關(guān)。4）溫度T1低至防凍報(bào)警溫度時(shí)，自動(dòng)切斷風(fēng)機(jī)電源。聯(lián)鎖關(guān)閉新風(fēng)閥VD，全開電動(dòng)水閥MD1，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。樓宇自控系統(tǒng)5）過濾器積塵達(dá)到一定程度后，壓差開關(guān)發(fā)出淤塞報(bào)警信號(hào)。6）停機(jī)時(shí)，新風(fēng)閥VD聯(lián)鎖關(guān)閉，電動(dòng)閥MD1全關(guān)，關(guān)閉電磁閥MD2。7）監(jiān)測送風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。樓宇自控系統(tǒng)樓宇自控系統(tǒng)5．2空調(diào)水系統(tǒng)此系統(tǒng)為一級(jí)泵變流量系統(tǒng)，空調(diào)末端裝置接管為兩管制，冷水機(jī)組與冷水泵、冷卻水泵、冷卻塔為一對(duì)一方式運(yùn)行。冷水泵、冷卻水泵均設(shè)三臺(tái)，為兩用一備，可根據(jù)冷水機(jī)組及冷卻塔工況切換運(yùn)行。樓宇自控系統(tǒng)1）系統(tǒng)啟動(dòng)順序：