楼宇自控基础

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1、楼宇自控基础主要内容 楼宇自控概述 自动控制原理及集散控制系统 BA主流技术简介 LonWorks BACnet OPC主要内容 楼宇自控概述 自动控制原理及集散控制系统 BA主流技术简介 LonWorks BACnet OPC C/S & B/S什么是楼宇自控系统楼 宇 自 控 系 统 （ B A S - B u i l d i n g Automation System）又称为建筑设备自动化系统，它是在综合运用自动控制、计算机、通信、传感器等技术的基础上，实现建筑物设备和实施的有效控制与管理，保证建筑设施的节能、高效、可靠、安全运行，满足广大使用者的需求。 采用楼宇自控系统 是大型

2、建筑物监控的必然趋势建筑物规模的增大（高度与面积）建筑物的多功能使用使用者对建筑物的服务要求多样化（环境的舒适性、沟通的便捷性、生存空间的安全性、设施服务的完善性、管理组织的严密性等）服务性能要求日趋提高建筑物内部建筑设备的复杂性（VAV、群控、节能等）BAS的对象环境电力供应系统 (高压变配电、低压配电、应急发电)照明系统 (工作照明、事故照明、艺术照明、障碍照明、泛光照明等)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)消防系统(火灾自动报警与消防联动控制)安保系统 (防盗报警、电视监控、门禁、巡更)交通运输系统 (电梯、电动扶梯、停车场)广播系统 (

3、背景音乐、事故广播、紧急广播)广义BA系统的组成狭义BA系统 国外消防、安保等系统都属于BA的子项，但国内考虑到安全性、行业划分等原因，属于独立的系统。 停车场控制与广播控制系统一般也自成系统。 国内狭义的BA系统主要包括电力供应与管理系统、照明控制管理系统和环境控制与管理系统等由各系统承包商利用DDC控制器或PLC控制器对其进行监控和管理的子系统。BA系统功能 设备运行监控 节能控制 设备信息管理与分析设备运行监控 利用分散在控制现场的控制器完成设备本身的控制。 通过现场总线实现设备之间的通讯和互操作。 中央控制站集中显示和管理各控制点的状态和参数，并对整个系统进行控制和配置。设备运行监控的

4、作用 自动、远程控制，减少人力 加快系统响应时间 提高控制精度 方便物业人员对整个系统的把握 发生故障时自动报警进行处理节能控制能耗分析 冷热源与空调49%给排水15%厨房电器5%照明18%其余6%电梯7%给排水冷热源与空调照明电梯厨房电器其余BAS的有效节能手段最优设备投运台数控制最优启停控制焓值控制工作面照度自动控制公共区域分区照明控制供水系统压力控制温度自适应设定控制（平均室内温度每升高1度，能耗降低6%）VAV冰蓄冷等BAS的节能控制效果通过有效控制可节约建筑物20%左右的能耗有效地使用和发挥BA系统的功能，降低能耗保护环境，是可持续发展战略的重要实施环节节能控制方式能有效地减少设备的

5、运行时间，降低设备的磨损与事故发生率，大大延长了设备的寿命，其间接减少设备维护与更新费用的作用也是巨大的设备信息综合运用水平国内BA系统的设计目标大多定位在运行控制与管理，对建筑设备与系统状态检测点的确定仅是运行控制所必需的信息，功能以运行监控为主如果不能全面及时地掌握各设备系统的信息，就不能进行综合分析，不能进行故障诊断，尤其是对于渐发性的故障不能提出预警设备运行信息的综合分析有利于物业设施管理的设备故障诊断、设备运行状态优化、设备维护保养、降低设备能耗、提高服务质量等诸多工作项目BA的观念转变 BA发展初期，人们认识到，由于BA系统收集到大量数据，为充分利用这些数据，增加利润，许多BA厂商

6、开始致力于推广能源分析与管理系统、在线故障诊断等高端应用。（功能拉动应用） 但是欧洲从能源危机后，许多国家开始重视能源管理，推出了许多能源审计和能源标准。目前，欧美能源管理的需求反过来促进了BA的发展。（需求推进应用） BA系统在能源管理与控制方面的许多应用已经突破了BA本身的控制内容，进一步渗透到建筑结构、暖通设计、照明设备等的设计、改造领域。BAS的发展 20世纪80年代，随着计算机集中管理分散控制系统（DCS）的诞生而产生20世纪80年代到90年代，作为一种低成本的DCS得到发展20世纪90年代的最后五年，随着各种通信协议的标准化和现场总线的发展而迅速推广目前， BA系统从初期的单一设备

7、的控制，发展到今天的综合优化控制、在线设备故障诊断、全局信息管理和总体运行状态协调等高层次的集中管理分散控制方式，面向建筑物设备系统的BA系统已将信息、控制、管理、决策有机地融合在一起主要内容 楼宇自控概述 自动控制原理及集散控制系统 BA主流技术简介 LonWorks BACnet OPC自动控制系统的发展第一阶段30-40年代基地式仪表一操作人员监控几个参数，产品质量取决于操作员技术第二阶段40-50年代简单的 气动单元组合仪表（为主）与电动单元组合仪表一人监控40个左右参数，工作效率得以提高第三阶段50-70年代单元组合仪表，中央控制（电动为主）一人监控500个左右参数，自动化程度提高第

8、四阶段70年代中期-至今计算机控制智能控制一人可监控几千个参数，数据自动处理。高可靠、高度自动化闭环计算机控制系统PID（比例/积分/微分）控制算法 模拟调节器的理想PID算法： 计算机系统中的差分PID控制算法：tdipdttdeTdtteTteKtu0)()(1)()(kjdipTkekeTTjeTkeKku0) 1()()(1)()(e(t)：偏差u(t)：控制量Kp：比例放大系数Ti：积分时间常数Td：微分时间常数e(k)：第k次采样所得偏差值e(k-1)：第k-1次采样所得偏差值u(k)：第k时刻的控制量PID的几种控制效果PID控制的参数整定 采样周期整定 比例放大参数整定 积分时

9、间常数整定 微分时间常数整定继电器控制算法直接数字控制系统的组成集中控制系统的不足 整个系统的控制、管理依赖于中央控制站，一旦中央控制站崩溃，整个系统将陷入瘫痪； 全部控制运算功能由中央控制站控制主机完成，对控制主机中断优先级、分时多任务操作等控制都提出了极高的要求，同时控制主机的运算处理能力限制了整个控制系统的规模和实时响应能力； 所有现场采集的数据都要通过网络系统传送给控制主机进行处理，然后由控制主机发出命令指挥现场执行机构的动作，信息传输线路长、网络传输数据量大，当系统监控点数较多时实时响应能力差。集散控制系统基本思想：集中管理、分散控制集散控制系统的组成操作管理装置通讯装置分散过程控制

10、装置集散控制系统的发展 70年代，以Honeywell TDC-2000为代表的第一代产品（分散过程控制器、良好的人机界面、数字通讯系统）； 第二代DCS产品最主要的改进是从主从式星型结构转变为对等的总线结构（算法扩充、过程操作范围扩大、多处理器应用）； 第三代DCS产品向上能与MAP与Ethernet接口，相下支持现场总线，从而打破了“信息孤岛”（算法上增加了自适应、自整定等功能，支持第三方应用软件）。DCS层次结构 操作员站（图形/系统组态、数据分析与决策、报表生成与报警） 数据通讯（分层结构满足不同场合的需求） 分散过程处理装置（数学运算、逻辑运算、时间控制、输入输出控制、PID运算、专

11、用处理模块等）BAS是一种低成本的DCS集散控制系统是工业生产过程控制需求的产物，首先在工控领域得到成功应用，然后逐渐应用于楼宇控制。相对于工业控制，楼宇控制无论在控制精度，还是系统实时响应性能、可靠程度等方面都不如工控那么严格；同时，系统的建设投资也较低。为适应楼宇控制的特点，集散控制系统的许多备份、冗余措施在楼宇控制中都取消了，系统结构及控制器、工作站的功能也有不同程度的简化和削弱，但整体系统的组成和构架还是相同的。因此有人称楼宇控制系统为“一种低成本的集散控制系统”。 主要内容 楼宇自控概述 自动控制原理及集散控制系统 BA主流技术简介 LonWorks BACnet KNX OPC C