楼宇自控系统2012协会培训

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1、1 楼宇自控系统楼宇自控系统 2 lCity Palace Building 1984, Connecticut State, Hartford, USA l联合技术建筑系统公司 United Technology Building System Corp l楼内新增计算机、程控交换机、高速通信线路等 基础设施 l暖通、给排水、消防、保安、供配电、照明、交 通等系统均由计算机控制 l设备管理自动化，使用户感到更加舒适、方便、 安全和高效 世界上第一幢智能建筑世界上第一幢智能建筑 3 建筑智能化系统建筑智能化系统 CASCAS SCSSCS OASOAS BASBAS 建筑智能化系统的核心建筑智

2、能化系统的核心 3A+SCS+BMS3A+SCS+BMS l BA 大楼自动化系统 Building Automation System l OA 办公自动化系统 Office Automation System l CA 通信自动化系统 Communication Automation System l SCS 综合布线系统 Structure Cabling System l BMS 建筑物管理系统 Building Management System 5 智能建筑定义智能建筑定义 lGB50314-2006智能建筑设计标准 l以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化 应用系统、建筑设备管

3、理系统、公共安全系统 等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合 为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能 、环保、健康的建筑环境。 6 设计标准要求设计标准要求 l建筑设备管理系统 lBMS building management system l对建筑设备监控系统和公共安全系统等实施综 合管理的系统 l3.5条款 建筑设备管理系统一般规定 l不同建筑类型特殊要求 7 验收标准要求验收标准要求 lGB 50339 智能建筑工程质量验收规范 l建筑设备自动化系统 lBAS building automation system l将建筑物或建筑群内的空调与通风、变配电、 照明、给排水、热源与热交换

4、、冷冻和冷却及 电梯和自动扶梯等系统，以集中监视、控制和 管理为目的构成的综合系统。 l要求：标准第六章 8 其他相关规范要求其他相关规范要求 l上海市工程建设规范智能建筑施工及验收规范 （DG/TJ08-601-2009） 涉及BA系统施工及验收 l上海市工程建设规范智能建筑工程应用技术规 程（DG/TJ08-2050-2008） 涉及深化设计、调试、检测试、运行 9 绿色建筑定义绿色建筑定义 l绿色建筑评价标准 GB/T 50378-2006 l在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、 节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人员提 供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的

5、建 筑 。 l节地、节水、节材、室内环境、运营管理 l建筑智能化系统定位合理，信息网络功能完善。（5.6.8 办公建筑，一般项） l建筑通风、空调、照明等设备自动化监控系统技术合理 ，系统运行高效。（5.6.9 办公建筑，一般项） 10 楼宇自动化系统楼宇自动化系统BASBAS BAS通常包括设备设备 控制与管理自动动化 （BA）、安全自动动化（SA）、消防自动动 化（FA）。但也有时时把安全自动动化（SA ）和消防自动动化（FA）和设备设备 控制与管理 自动动化（BA）并列，形成所谓谓的“5A”系 统统。 11 照明 供配电 温控器 空调/冷冻机 给排水 设备 EBI Server 通 信

6、接 口 楼宇自控系统楼宇自控系统 BABA 12 课程主要内容课程主要内容 l楼宇自控系统概述 l集散控制系统简介 l楼宇自控中的集散控制系统 l传感器与执行器基础 l主要监控对象及监控原理 l工程设计与案例 分析 13 1. 1.楼宇自控系统概述楼宇自控系统概述 l楼宇自控系统（Building Automation System，BAS）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。 14 楼宇设备的计算机自动控制是必然趋势楼宇设备的计算机自动控

7、制是必然趋势 l建筑物体量大增，功能的多样性和集成化趋势使 得建筑物内部建筑设备的建设和管理日趋复杂。 l设备数量庞大，分布区域广，控制工艺不一，联 动关系复杂，这为建筑设备的运行操作与管理维 护带来了极大的困难。 l节能控制的复杂计算、精密空调系统的准确控制 以及供配电系统的高实时性控制也都超出人工操 作的能力范围。 l因此，楼宇设备的计算机自动控制是现代建筑物 设备控制的必然趋势。 15 BABA系统发展历史系统发展历史 l自动控制技术应用的一个分支，随着自动控制技术的不 断进步与完善而日趋成熟。 l 20世纪80年代，美国Honeywell公司首次将其DELTA- 1000型集散控制系统

8、应用于建筑物设备的控制与管理， 建筑物设备开始从单机独立控制走向多组设备联动群控 ，同时控制功能向现场分散，管理功能由计算机工作站 集中实现。 l目前，BA系统集综合优化控制、在线故障诊断、全局信 息管理和总体运行协调等高层次应用为一体的集散控制 方式，已将信息、控制、管理、决策有机地融合在一起 。 16 广义广义BABA系统与狭义系统与狭义BABA系统系统 l广义BA系统 智能建筑“3A”中的BA系统，涵盖了建筑物中所有机 电设备和设施的监控内容。 l狭义BA系统 仅包括由各设备厂商或系统承包商利用DDC控制器 或PLC控制器对其进行监控和管理的电力供应与管理、 照明控制管理和环境控制与管理

9、以及电梯运行监控等系 统。 l若无特别注明，BA系统通常表示为狭义BA系统，也称 楼宇自控系统，建筑设备管理系统，设备监控系统等。 17 BABA系统控制对象与系统功能（广义）系统控制对象与系统功能（广义） 18 BABA系统（狭义）系统（狭义） 照明 供配电 温控器 空调/冷冻机 给排水 电梯设备 EBI Server 通 信 接 口 19 BABA系统的功能系统的功能 l设备运行监控：是楼宇自控系统的首要和基本功能 。 l节能控制与管理：节能降耗是全球环境保护和可持 续发展的首要手段。BA系统通过冷热源群控、最 优起停、焓值控制、变频控制等手段可以有效节约 建筑设备运行能耗 。 l设备信息

10、管理：随着数据分析等信息技术的发展， BA系统开始由单纯的自动控制功能，向自动控制 、信息管理一体化发展。数据有效存储、分析，为 今后建筑设备改造及在线故障诊断提供依据。 20 2. 2.集散控制系统集散控制系统 lDCS Distributed Control System l是以多台微处处理器为为基础础的集中分散型控制系 统统。集散系统统在传统传统 的过过程控制系统统中引入计计 算机技术术，利用软软件组组成各种功能模块块，代替 过过去常规仪规仪 表功能，实现实现 生产过产过 程参数的控制 ，并用屏幕显显示，应应用通信联联网技术组术组 成系统统 。 lDCS特点是现场现场 由控制站进进行分散

11、控制，实时实时 数据通过电缆传输过电缆传输 送达控制室的操作站，实现实现 集中监监控管理，分散控制，将控制功能、负负荷和 危险险分散化。 21 集中控制系统的不足集中控制系统的不足 l可靠性：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。 l运算负荷：全部控制运算功能由中央站控制主机完 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。 l网络负荷：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

12、络传输数据量大，当系统监控点数较多时实时响应 能力差。 22 集散控制系统的优点集散控制系统的优点 l通过分散控制功能，使得整个系统运算负荷、 网络数据通信和故障影响范围均得到分散，同 时控制功能直接在现场得以实现，也增强了系 统的实时响应性。 l集散控制系统的主要特性是集中管理和分散控 制，它是利用计算机、网络技术对整个系统进 行集中监视、操作、管理和分散控制的技术。 23 DCSDCS逻辑结构图逻辑结构图 分支型结构，垂直分成3层，每层横向分成若干子集。 从功能分散上看，纵向分散意味着不同层次的设备具有不 同的功能，如实时监视、实时控制、过程管理等；横向分散 意味着同级设备之间具有类似的功

13、能。 24 集散控制系统的发展集散控制系统的发展 l第一代DCS，从1975年到80年代初为DCS的发展期。实 现DCS信息集中、控制分散。硬件大多采用16位微处理 器，主从通信。 l第二代DCS 80年代至90年代初为第二代DCS时期。硬 件采用32位微处理器，普遍应用局部网络技术 ，软件进 步 。 l第三代DCS开始采用现场总线技术，它是一种开放式实 时网络系统，是控制界的热点，也是自动化领域的一项 新技术。 第三代集散控制系统的主要改变是在网络方面，向上能与以太网连接（或 者通过网关与其他网络联系），构成综合管理系统；向下支持现场总线，使得 过程控制或现场的智能变送器、执行器和本地控制器

14、之间实现可靠的实时数据 通信，实现分布式控制。 25 楼宇集散控制系统图楼宇集散控制系统图 现场总线现场总线A A 控制总线控制总线 可编程接口模块可编程接口模块 室内温度传感器室内温度传感器 室内温度传感器室内温度传感器 室内温度传感器室内温度传感器 吊顶空调控制器吊顶空调控制器 LonMarkLonMark 区域控制器区域控制器A A区域控制器区域控制器B B 现场总线现场总线B BLonTalk LonTalk 标准通讯系统接口标准通讯系统接口 非标准通讯系统接口非标准通讯系统接口 VAVVAV控制器控制器FCUFCU控制器控制器 现场控制器现场控制器 现场控制器现场控制器现场控制器现场

15、控制器 带触摸屏控制器带触摸屏控制器 NTNT工作站工作站A A NTNT工作站工作站B B ETHERNETETHERNET 100M bps100M bps 78.8Kbps78.8Kbps78.8Kbps78.8Kbps LLLL网桥网桥 LLLL网桥网桥 LonTalkLonTalk 78.8Kbps78.8Kbps 数据服务器数据服务器A A数据服务器数据服务器B B 吊顶空调控制器吊顶空调控制器 就地控制就地控制 中央管理中央管理 26 3. 3.楼宇自控中的集散控制系统楼宇自控中的集散控制系统 l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。 l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相同的 。 l因此有人称楼宇控制系统为“一种低成本的集 散控制系统”。 27 楼宇自控系统的典型网络结构楼宇自控系统的典型网络结构 l楼宇自控系统采用集散控制系统的网络结构， 工程建设中具体采用哪种网络结构应视系