第8章建筑设备自动化技术

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1、,第8章 建筑设备自动化技术,第8章 建筑设备自动化技术,8.1 建筑设备自动化系统（BAS）的功能需求 8.1.1 BAS的对象环境 8.1.2 BAS的功能要求 8.1.3 BAS的技术基础 8.1.4 BAS常用检测设备和执行器 8.2 集散控制 8.2.1 集散控制系统的基本组成与系统结构 8.2.2集散控制系统的典型结构 8.2.3 集散控制系统的特点 8.3 BAS中的集散控制系统 8.3.1 集散型BAS的典型网络结构 8.3.2集散型BAS系统的组态 8.3.3 集散型BAS的几种方案 8.3.4 BAS中的基本监测点、接口位置及常用传感器 8.4 智能建筑的 BAS 系统设计

2、 8.4.1 BAS设计原则 8.4.2 BAS设计、施工及验收依据 8.4.3 BAS设计步骤 8.4.4 BAS设计中的几个关键问题,本章导读,本章主要介绍了BAS对象环境、功能要求和技术基础，然后介绍了当前主流BAS系统结构（集散系统）及发展方向，最后给出了BAS设计原则、步骤和依据。 本章的重点和难点是在理解BAS系统构成的基础上，结合以前所学的各门专业知识（检测技术、控制原理和电气控制技术），完成BAS设计。,第8章 建筑设备自动化技术,8.1.1 BAS的对象环境,第8章 建筑设备自动化技术 8.1 建筑设备自动化系统（BAS）的功能需求,建筑设备自动化系统（BAS）（Buildi

3、ng Automation System），指将建筑物或建筑群的电力、照明、给排水、防火、保安、车库管理等设备或系统，以集中监视、控制和管理为目的，构成的综合系统。 根据智能建筑设计标准（GB/T 503142000），建筑设备自动化系统可分为建筑设备监控系统子系统和安防与消防系统（广义BAS），其中，建筑设备监控系统子系统，被称为侠义BAS。如图8-1所示。,BAS对象环境,第8章 建筑设备自动化技术 8.1 建筑设备自动化系统（BAS）的功能需求,8.1.1 BAS的对象环境,图8-1 BAS对象环境,BAS功能要求,第8章 建筑设备自动化技术 8.1 建筑设备自动化系统（BAS）的功能需

4、求,8.1.2 BAS的功能要求,（1）对空调系统设备、通风设备及环境监测系统等运行工况的监视、控制、测量、记录。 （2）对供配电系统、变配电设备、应急（备用）电源设备、直流电源设备、大容量不停电电源设备监视、测量、记录。 （3）对动力设备和照明设备进行监视和控制。 （4）对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、控制、测量、记录。 （5） 对热力系统的热源设备等运行工况的监视、控制、测量、记录。 （6） 对公共安全防范系统、火灾自动报警与消防联动控制系统运行工况进行必要的监视及联动控制。 （7） 对电梯及自动扶梯的运行监视。,BAS监视、测量、控制、记录显示的功能,第

5、8章 建筑设备自动化技术 8.1 建筑设备自动化系统（BAS）的功能需求,8.1.1 BAS的对象环境,8.1.3 BAS的技术基础,第8章 建筑设备自动化技术 8.1 建筑设备自动化系统（BAS）的功能需求,BAS将各个控制子系统集成为一个综合系统，其核心技术是集散控制系统，它是由计算机技术、自动控制技术、通信网络技术和人机接口技术相互发展渗透产生的。 但它不同于分散的仪表控制系统，也不同于集中式控制系统，它吸取了二者的优点而发展起来的一种系统工程技术。 利用集散控制技术把BAS构造成一个庞大的集散控制系统，在这个系统中处于最高层的是中央监控与管理计算机，中央管理计算机通过通信网络与各个子系

6、统的控制器相连，组成分散控制、集中监控和管理的功能模式，各个子系统也可以通过网络能够进行信息交换和联动，实现优化管理。,BAS的技术基础,8.1.3 BAS的技术基础,第8章 建筑设备自动化技术 8.1 建筑设备自动化系统（BAS）的功能需求,BAS将各个控制子系统集成为一个综合系统，其核心技术是集散控制系统,图8-2广义的BAS系统组成概念图,电量检测设备,第8章 建筑设备自动化技术 8.1 建筑设备自动化系统（BAS）的功能需求,8.1.4 BAS常用检测设备和执行器,图8-3 电量检测设备,对高、低压进线及发电机电压、电流监测，对低压进线及发电机功率因数、有功功率、无功功率、电量的监测，

7、它们将为绘制负荷曲线、进行无功补偿、电费结算及能源管理、用电设备的运行和调度提供依据。,温度检测设备,第8章 建筑设备自动化技术 8.1 建筑设备自动化系统（BAS）的功能需求,8.1.4 BAS常用检测设备和执行器,图8-4 温度传感器,在BAS中对温度的检测主要用于:室内气温、室外气温,范围在-4045；风道气温,范围在-40130；水管内水温,范围在090。,湿度检测设备,第8章 建筑设备自动化技术 8.1 建筑设备自动化系统（BAS）的功能需求,8.1.4 BAS常用检测设备和执行器,图8-5 相对湿度传感器,在BAS中对湿度的检测主要用于室内室外的空气湿度、风道的空气湿度的检测等。,

8、压力检测设备,第8章 建筑设备自动化技术 8.1 建筑设备自动化系统（BAS）的功能需求,8.1.4 BAS常用检测设备和执行器,图8-6 压力压差传感器,在BAS中对压力的检测主要用于风道静压、供水管压、差压的检测,有时也用来测量液位的高程,如水箱的水位等。大部分的应用属于微压测量,量程在05000Pa。,液位检测设备,第8章 建筑设备自动化技术 8.1 建筑设备自动化系统（BAS）的功能需求,8.1.4 BAS常用检测设备和执行器,图8-7 液位传感器,BAS中对液位的监测主要是供水系统的中地下水或者高位水箱的水位，排水系统中集水坑的水位，消防水箱的水位等。,流量检测设备,第8章 建筑设备

9、自动化技术 8.1 建筑设备自动化系统（BAS）的功能需求,8.1.4 BAS常用检测设备和执行器,图8-7 水流量计,热源系统中锅炉热水流量和二次热水回水流量等的监测。根据分水器、集水器的供、回水温度及回水干管的流量测量值，来实时计算空调末端设备所需的热负荷，按照热负荷自动调整热交换器及热水给水泵的台数。,照度监测设备,第8章 建筑设备自动化技术 8.1 建筑设备自动化系统（BAS）的功能需求,8.1.4 BAS常用检测设备和执行器,图8-9 照度传感器,BAS中采用照度传感器对室外照度自然光度进行测量，实现照明系统根据不同室外照度环境进行自动调光，保证良好照度的前提下，实现节能。,电磁阀,

10、第8章 建筑设备自动化技术 8.1 建筑设备自动化系统（BAS）的功能需求,8.1.4 BAS常用检测设备和执行器,图8-10电磁阀结构原理,电磁阀是电动执行器中最简单的一种，它利用电磁铁的吸合和释放对小口径阀门作通、断两种状态的控制，由于结构简单、价格低廉，常和两位式简易控制器组成简单的自动调节系统。其原理如图8-10所示。,电动阀,第8章 建筑设备自动化技术 8.1 建筑设备自动化系统（BAS）的功能需求,8.1.4 BAS常用检测设备和执行器,图8-11电动阀结构原理,电动执行器使用电动机作动力元件，将控制器来的信号转变为阀的开度。如图8-11,12所示。,风门,第8章 建筑设备自动化技

11、术 8.1 建筑设备自动化系统（BAS）的功能需求,8.1.4 BAS常用检测设备和执行器,图8-13 电动式风门的结构原理,在智能楼宇的空调、通风系统中，用得最多的调节机构是风门，风门用来精确控制风的流量。如图8-13所示。,三大部分组成,第8章 建筑设备自动化技术 8.2 集散控制,8.2.1 集散控制系统的基本组成与系统结构,图8-14 集散控制系统的组成,集散控制系统是由分散过程控制装置、操作管理装置、通信系统三大部分组成的,如图8-14所示。,各部分功能,第8章 建筑设备自动化技术 8.2 集散控制,8.2.1 集散控制系统的基本组成与系统结构,1、分散过程控制装置 采集生产过程中的

12、各种过程变量； 进行模拟量和数字量的相互转换，完成控制算法的各种运算，对输入与输出量进行有关的软件滤波及其他的一些运算； 将运算结果送到执行机构； 通过通信部分将相关数据送到操作和管理装置。 2、操作管理装置 显示现场装置当中的各种参数，便于操作人员监视和操作； 操作人员通过它发出操作指令给生产过程。 3、通信系统 完成分散过程控制装置和操作管理装置之间的通信,第三代集散控制系统的典型结构,第8章 建筑设备自动化技术 8.2 集散控制,8.2.2集散控制系统的典型结构,图8-15 模件化控制站+与MAP兼容的局域网+信息综合管理系统,第二代集散控制系统的典型结构,第8章 建筑设备自动化技术 8

13、.2 集散控制,8.2.2集散控制系统的典型结构,图8-16 分散过程控制站+局域网+信息管理系统构成,PLC+通信系统+操作管理站,第8章 建筑设备自动化技术 8.2 集散控制,8.2.2集散控制系统的典型结构,图8-17 PLC+集散控制系统结构,8.2.3 集散控制系统的特点,第8章 建筑设备自动化技术 8.2 集散控制,(1) 分级递阶控制； (2) 分散控制； (3) 自治性； (4) 协调性； (5) 友好性； (6) 适应性、灵活性和可扩充性； (7) 开放系统； (8) 可靠性。,BAS中的集散控制网络综述,第8章 建筑设备自动化技术 8.3 BAS中的集散控制系统,在一幢大楼

14、中，需要实时监测与控制的设备品种多、数量大，并且分布在建筑物的各个空间。大型的建筑物有几十层楼面，多达几十万平方米的建筑面积，需要数千套设备遍布建筑内外。 对于BAS这一个规模庞大、功能综合、因素众多的大系统，要解决的不仅是各个子系统的局部优化问题，而且是一个整体综合优化问题。若采用集中式计算机控制，则所有现场信号都集中于同一个地方，由一台计算机进行集中控制。这种控制方式虽然结构简单，但功能有限，且可靠性不高，故不能适应智能建筑的需要。,BAS中的集散控制网络综述,第8章 建筑设备自动化技术 8.3 BAS中的集散控制系统,鉴于集中式控制系统的缺点，目前的BAS广泛应用集散控制系统，充分利用其

15、集中操作和管理、分散控制的优势。 值得注意的是，相比于工业生产过程，BAS对控制精度、系统实时性、可靠性要求的控制指标可能要求要低一些。所以BAS中集散控制系统产品的档次和性能有所削弱，但系统架构还是一样的。 目前基于DCS的楼宇自动化产品和生产厂商很多，国外有美国 Honeywell（霍尼韦尔）的EXCEL5000，JONHNSON CONTROL（江森）的METASYS，德国SIEMENS的SYSTEM 600 APOGEE，瑞典TAC 的TAC VISTA，国内有清华同方的RH-2000等。,单层网络结构,第8章 建筑设备自动化技术 8.3 BAS中的集散控制系统,8.3.1 集散型BA

16、S的典型网络结构,图8-18 工作站现场控制设备的单层网络结构,单层网络结构的特点,第8章 建筑设备自动化技术 8.3 BAS中的集散控制系统,8.3.1 集散型BAS的典型网络结构,现场设备通过现场控制网络相互连接，工作站通过通信适配器直接接入现场控制网络。它适用于监控节点少、分布比较集中的小型楼宇自控系统单层网络结构特点有： （1）整个网络的网络配置、集中操作、管理和决策全部由工作站承担； （2）控制功能分散在各类现场控制器和智能传感器以及智能执行机构中； （3）同一条现场控制总线上的设备可以直接通信，不同总线上的设备必须通过工作站才能通信； （4）构建简单、配置方便； （5）只支持一个工作站，该工作站承担不同总线设备直接通信中转的任务。,两层网络结构,第8章 建筑设备