楼宇智能化技术第7章楼宇设备自动化技术课件(1).ppt

1、楼宇自动化系统是楼宇智能化的基础楼宇自动化系统是楼宇智能化的基础 楼宇自动化系统楼宇自动化系统(BAS(BAS，Building Automation Building Automation System)System)是楼宇智能化的基础是楼宇智能化的基础 BASBAS是针对是针对建筑机电设备建筑机电设备，检测其运行参数、控制其运行，检测其运行参数、控制其运行状态，自动调节相关设备，使其始终运行于最佳状态状态，自动调节相关设备，使其始终运行于最佳状态;自动监测并处理诸如停电、火灾、地震等意外事件自动监测并处理诸如停电、火灾、地震等意外事件;自动实现对电力、供热、供水等能源的使用、调节与管理，自

2、动实现对电力、供热、供水等能源的使用、调节与管理，从而保障工作或居住环境既安全可靠，又节约能源，而且从而保障工作或居住环境既安全可靠，又节约能源，而且舒适宜人。舒适宜人。BAS的对象环境的对象环境(1)电力供应系统电力供应系统(高压配电、变电、低压配电、应急发电高压配电、变电、低压配电、应急发电);(2)照明系统照明系统(工作照明、事故照明、艺术照明、障碍灯等特殊照明工作照明、事故照明、艺术照明、障碍灯等特殊照明);(3)环境控制系统环境控制系统(空调及冷热源、通风环境监测与控制、给水、排水、空调及冷热源、通风环境监测与控制、给水、排水、卫生设备、污水处理卫生设备、污水处理);(4)消防系统消

3、防系统(火灾自动检测与报警、自动灭火、排烟、联动控制、紧火灾自动检测与报警、自动灭火、排烟、联动控制、紧急广播急广播);(5)安防系统安防系统(防盗报警、视频监控、出入口控制、电子巡更防盗报警、视频监控、出入口控制、电子巡更);(6)交通运输系统交通运输系统(电梯、电动扶梯、停车场、车队电梯、电动扶梯、停车场、车队);(7)广播系统广播系统(背景音乐、事故广播、紧急广播背景音乐、事故广播、紧急广播)。BAS有广义有广义BAS和狭义和狭义BAS之分之分 狭义BAS空调与通风系统变配电系统照明系统给排水系统热源和热交换系统电梯和自动扶梯系统冷冻和冷却水系统安防系统防盗报警视频监控电子巡更出入口控制

4、消防系统火灾自动检测与报警自动灭火、排烟联动控制紧急广播广义BAS广义BAS包括了安防与消防系统，狭义BAS是除了安防与消防系统之外的建筑设备监控系统 在实际工程建设及管理中，安防工程在实际工程建设及管理中，安防工程和消防工程通常都是单独招标建设的，和消防工程通常都是单独招标建设的，其后期的运行管理分别隶属不同的政其后期的运行管理分别隶属不同的政府职能部门（安防系统归公安治安管府职能部门（安防系统归公安治安管理，消防系统归武警消防管理）理，消防系统归武警消防管理）BAS的功能要求的功能要求 (1)具有对建筑机电设备测量、监视和控制功能，确保各具有对建筑机电设备测量、监视和控制功能，确保各类设备

5、系统运行稳定、安全和可靠并达到节能和环保的管类设备系统运行稳定、安全和可靠并达到节能和环保的管理要求。理要求。(2)采用集散式控制系统采用集散式控制系统(FCS，DCS)。(3)具有对建筑物环境参数的监测功能。具有对建筑物环境参数的监测功能。(4)满足对建筑物的物业管理需要。满足对建筑物的物业管理需要。(5)具有良好的人机交互界面及采用中文操作界面。具有良好的人机交互界面及采用中文操作界面。(6)共享所需的公共安全等相关系统的数据信息等资源。共享所需的公共安全等相关系统的数据信息等资源。BAS的功能可从四个方面来描述的功能可从四个方面来描述设备控制自动化设备控制自动化(1)变配电及应急发电设备

6、测控(2)照明设备测控(3)通风空调设备测控(4)给排水设备测控(5)电梯设备测控(6)停车场管理与控制防灾自动化防灾自动化(1)智能消防系统(2)智能安防系统(3)防灾系统 设备管理自动化设备管理自动化(1)水、电、煤气等使用计量和收费管理。(2)设备运转状态记录及维护、检修的预告。(3)定期通知设备维护及开列设备保养工作单。(4)设备的档案管理。(5)会议室、停车场等场所使用的预约申请、管理 能源管理自动化能源管理自动化 是在不影响用户舒适性的原则下,利用传感技术和先进的运转控制技术对设备实行效率化的运转管理，以节省无谓的能源消耗。BASBAS的难点的难点这些设备多而散多，即数量多，被控制

7、、监视、测量的对象多，多达上千点到上万点;物理量的种类多。散，即这些设备分散在各个楼层和角落。楼宇自动化系统(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。集散控制系统集散控制系统 集散型计算机控制系统又名分布式计算机控制系统，简称集散控制系统集散型计算机控制系统又名分布式计算机控制系统，简称集散控制系统(Distributed Control System,DCS)，是利用计算机技术对生产过程进行集中监，是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。集散控制系统的核心思想是分视、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。集散控制系统的核

8、心思想是分散控制散控制,集中管理。集中管理。集散控制系统的多层金字塔结构集散控制系统的多层金字塔结构 全系统分系统1子系统1分系统2分系统3子系统2子系统n现场层控制层管理层Management levelAutomation levelField level集散控制系统集散控制系统 集散控制系统的组成集散控制系统的组成 操作、管理人员集中操作和管理数据通信分散过程控制装置生产过程(控制对象)集散系统过程界面人机界面现场层控制层管理层Management levelAutomation levelField level网络集成控制系统 管理层控制层现场层Web server各类用户可以随时直接

9、访问控制系统数据Web/IT端囗和管理系统功能集成在控制器设备内，具有高度灵活性并且易于维护和扩展DCS和和FCS的结构对比的结构对比 执行器流量变送器控制器 DDC温度变送器压力变送器LAN智能执行器网关/通信控制器智能温度变送器LAN操作站智能压力变送器智能流量变送器操作站现场总线数字传输数字传输数字传输数字传输数字传输模拟传输模拟传输0-10V/4-20mA(a)传统DCS(b)新一代FCSBAS是一个集成的系统是一个集成的系统 智能消防子系统智能安防子系统智能照明子系统空调及冷热源子系统BABA现场测控子系统NetworkNetwork控制网络及布线子系统智能家居子系统系统集成平台由于

10、BAS所面临的监控对象的复杂性,目前全球范围内没有一个厂商能够提供所有的软硬件产品。这就事实上形成各自为阵、占山为王、相互争夺地盘的竞争事态,最终导致BAS的产品没有一个统一的标准:信息不能共享，不能互联互通联动。解决这个问题的方法就是系统集成技术。BAS是一个集成的系统是一个集成的系统 楼宇智能化系统集成平台实时控制及监测设备驱动网络应用开发WEB应用数据库数据分析联动通过系统集成，通过系统集成，最终将不同厂最终将不同厂家、不同协议家、不同协议标准的产品组标准的产品组织在一个大系织在一个大系统中，实现信统中，实现信息互联互通，息互联互通，达到控制联动、达到控制联动、信息共享的目信息共享的目标

11、。所以说，标。所以说，BAS是一个集是一个集成的系统成的系统 集散型集散型BAS的结构的结构 单层网络结构,工作站直接与现场控制设备相连；两层网络结构,上层网络与现场控制总线两层，两层网络之间通过通信控制器连接；三层网络结构,在上层网络与现场控制总线之间增加了一层中间层控制网络，解决由于末端分布范围较广形成的复杂联动控制问题。单层网络结构单层网络结构 现场控制网络（现场总线）现场控制器智能变送器现场I/O智能执行器智能传感器通信控制器（适配器，网关）控制计算机工作站（1）整个系统的网络配置、集中操作、管理及决策等全部由工作站承担。（2）控制功能分散在各类现场控制器及智能传感器、智能执行机构之中

12、。（3）同一条现场控制总线上所挂接的现场设备之间可以通过点对点或主从的方式直接进行通信，而不同的总线的设备直接通信必须通过工作站的中转。EIB/KNX家居智能控制系统 两层网络结构两层网络结构 现场控制网络（现场总线）现场控制器智能变送器现场I/O智能执行器智能传感器通信控制器（适配器，网关）操作站现场控制网络（现场总线）现场控制器智能变送器现场I/O智能执行器智能传感器通信控制器（适配器，网关）工程师站LAN(以太网)服务器现场设备通过现场控制网络互相连接；操作员站（工作站、服务器）采用局域网现场设备通过现场控制网络互相连接；操作员站（工作站、服务器）采用局域网中比较成熟的以太网等技术构建；

13、现场控制网络和以太网等上层网络之间通过通中比较成熟的以太网等技术构建；现场控制网络和以太网等上层网络之间通过通信控制器实现协议转换、路由选择等。两层网络结构是目前信控制器实现协议转换、路由选择等。两层网络结构是目前BAS产品的主流。产品的主流。HONEYWELL WEBs 楼宇自控系统结构图楼宇自控系统结构图 以太网DDCDDCDDCDDCI/O模块I/O模块现场总线现场设备网络控制器变送器执行器网络控制器网络控制器现场控制器现场控制器柏斯顿柏斯顿IBS-5000楼宇自控系统结构图楼宇自控系统结构图 LAN(以太网)网关网关CAN总线CAN总线SBCSBC思博思博S-Web S-Web 楼宇自

14、控系统结构图楼宇自控系统结构图 工业以太网多种现场总线多种现场总线PCD3控制器PCD3控制器PCD3控制器支持所有主流开放协议PCD3控制器集成Web server西门子西门子PXCPXC系列楼宇自控系统结构图系列楼宇自控系统结构图 浙大中控浙大中控OptiSYS楼控系统架构图楼控系统架构图 LAN(以太网)DDCDDCI/O模块Lonworks总线符合Lonworks标准的智能设备现场设备现场设备CAN总线三层网络结构三层网络结构 现场控制网络（现场总线）现场控制器智能变送器现场I/O智能执行器智能传感器通信控制器（适配器，网关）操作站现场控制网络（现场总线）现场控制器智能变送器现场I/O

15、智能执行器智能传感器通信控制器（适配器，网关）工程师站LAN(以太网)服务器大型通用现场测控设备大型通用现场测控设备区域控制器区域控制器现场大型通用控制设备采用中间层控制网络实现互联。中间层控制网络和以太网等现场大型通用控制设备采用中间层控制网络实现互联。中间层控制网络和以太网等上层网络之间通过通信控制器实现协议转换、路由选择等。三层网络结构适用于监上层网络之间通过通信控制器实现协议转换、路由选择等。三层网络结构适用于监控点相对分散、联动功能复杂的控点相对分散、联动功能复杂的BAS系统。系统。西门子西门子APOGEE楼宇自动化系统结构楼宇自动化系统结构 楼层级网络FLN(Floor Level

16、 Network)楼宇级网络BLN(Building Level Network)管理级网络MLN(Management Level Network)115Kbps以太网,TCP/IPInsight服务器Insight工作站可连接4条BLN可连接3条FLNFLN控制器模块式设备控制器模块式现场处理机独立控制设备模块式楼宇控制器数字能源监测其它设备VAV控制终端设备控制器数字室内传感器模块化控制器LAB室内控制器8.4Kbps集散型集散型BAS的设计方法的设计方法 按楼宇建筑层面组织集散型BAS系统（先结构后功能划分子系统）按楼宇设备功能组织集散型BAS系统（先功能后结构划分子系统）混合型的集散

17、型BAS系统 按楼宇建筑层面按楼宇建筑层面组织的集散型组织的集散型BAS系统方案系统方案 现场通讯网络灯光照明空调及冷热源给水排水网络服务器监控、管理中心通讯控制器DDC现场控制器DDC现场控制器DDC现场控制器现场通讯网络灯光照明空调及冷热源给水排水通讯控制器DDC现场控制器DDC现场控制器DDC现场控制器现场通讯网络灯光照明空调及冷热源给水排水通讯控制器DDC现场控制器DDC现场控制器DDC现场控制器第一层楼面控制子系统(区域控制)第二层楼面控制子系统(区域控制)第n层楼面控制子系统(区域控制)区域控制计算机区域控制计算机区域控制计算机(1)布线设计及施工比布线设计及施工比较简单较简单,子

18、系统子系统(区域区域)的的控制功能设置比较灵活控制功能设置比较灵活,调试工作相对独立。调试工作相对独立。(2)整个系统的可靠性整个系统的可靠性较好较好,子系统失灵不会子系统失灵不会波及整个楼宇系统。波及整个楼宇系统。(3)设备投资增大设备投资增大,尤其尤其是高层楼宇。是高层楼宇。(4)较适合商用的多功较适合商用的多功能楼宇。能楼宇。按设备功能组织的集散型按设备功能组织的集散型BAS系统系统 灯光照明控制子系统空调及冷热源控制子系统网络服务器数据服务器系统监测中心通讯控制器DDC现场控制器区域控制计算机DDC现场控制器DDC现场控制器通讯控制器DDC现场控制器DDC现场控制器DDC现场控制器通讯

19、控制器DDC现场控制器DDC现场控制器DDC现场控制器通讯控制器DDC现场控制器DDC现场控制器DDC现场控制器.综合营运管理现场装置现场装置现场装置现场装置系统的组态系统的组态 组态 Configuration,就是用应用软件中提供的工具、方法、完成工程中某一具体任务的过程。与硬件生产相对照，组态与组装类似。在组态概念出现之前，要实现某一任务，都是通过编写程序来实现的。人机界面生成软件就叫工控组态软件。用组态软件提供的工具来形成自己的作品，并以数据文件保存作品，而不是执行程序。组态形成的数据只有其制造工具或其他专用工具才能识别。工控组态形成的组态结果是用在实时监控的。组态工具的解释引擎，要根

20、据这些组态结果实时运行。组态画面组态画面组态软件组态软件 Wonderware公司的公司的InTouch Intellution公司的公司的iFIX Siemens公司的公司的WinCC 组态王组态王 华富计算机公司的华富计算机公司的Controx2000 大庆三维公司的大庆三维公司的ForceControl（力控）（力控）清华同方组态支持清华同方组态支持Honeywell的组态软件BASBAS设计步骤设计步骤1.技术需求分析2.确定各功能子系统的控制方案3.确定系统监控点及监控设备4.统计汇总控制设备（传感器、控制器）清单,对选配的控制设备、软件进行列表统计与汇总。5.绘制各种被控设备的控制

21、原理图,绘制出整个设备BAS施工平面图及系统图。6.采用组态软件完成系统、画面及控制组态和软件设计。BIF1F2F屋顶FCUFCUFCUFCUVAVVAVVAVVAVFCUVAV模块化大型控制器（MBC40PC）模块化设备控制器点扩展模块通信连接器VAV末端控制器风机盘管控制器计算机。空调机组空调机组空调机组空调机组变配电及冷热源系统冷却水系统给排水及消防水系统电梯监视风机盘管控制路87个风机盘管控制路87个VAV控制路44个VAV控制路44个。空调机系统共2个空调机系统共2个照明系统照明系统送排风系统给排水系统共11个消防水系统照明系统装饰照明某市博览中心的某市博览中心的BAS结构方案结构方

22、案 其他楼层控制系统图(略)DDCAIDIAODO空调器新风机送/排风机新风温度DDCAIDIAODO电梯送/排风机空调器X2X1X1X1X1X2X493651232827DDCAIDIAODO送/排风机空调器X2X1X1836512DDCAIDIAODO电梯送/排风机空调器X1X2X432827新风机F5DDC1F5DDC2F5DDC3F5DDC4(第五层)工作站DDCAIDIAODO空调器潜污泵送/排风机DDCAIDIAODO电梯X4X3X1X11098244553414DDCAIDIAODO送/排风机空调器X8X1X122928DDCAIDIAODO035012B1DDC1B1DDC2B

23、1DDC3B1DDC4冷源系统潜污泵送/排风机电梯X2X2X3X4潜污泵生活水泵潜污泵送/排风机消防水池X3X3X2X2DDCAIDIAODO送/排风机空调器X4X1X8328012DDCAIDIAODO228010B1DDC6B1DDC5水景水泵车库CO浓度送/排风机X3X3X1X1车库CO2浓度潜污泵(地下一层)组合式空调器监控原理图组合式空调器监控原理图 排风机,热交换器电控箱启停控制手自动状态运行状态故障报警启停控制手自动状态运行状态变频器状态变频器故障频率反馈频率控制送风机变频电控箱送风回风排风新风被控区域AIDIAODO电源DDCTETE新风温度回风温度PDAPDAPDAPDA压差

24、开关压差开关压差开关压差开关M1M2M冷水供水冷水回水调节阀HCAC24VAC24VAC24VAC24VX1X2X2X2X2X2X2X1X1X1X1X1X1X1X1X1X1X141425X1某市博览中心的某市博览中心的BAS监控点表监控点表 某市博览中心的某市博览中心的BAS监控点表监控点表 BAS技术发展展望技术发展展望n 在控制网络标准方面，在控制网络标准方面，现场总线现场总线和和工业以太网工业以太网还还要竞争、共存。单层网络结构的要竞争、共存。单层网络结构的全数字全数字工业以太工业以太网的集散系统是发展方向。网的集散系统是发展方向。n 基于基于OPCOPC的的BASBAS系统集成技术只是

25、一种系统集成技术只是一种“软网软网关关”，在，在BACnetBACnet还未强势应用前，可能是最佳选还未强势应用前，可能是最佳选择。择。美国霍尼韦尔（美国霍尼韦尔（HoneywellHoneywell）http:/http:/ Controls Delta Controls http:/http:/T.A.C T.A.C http:/http:/ KMC KMC http:/www.kmc-http:/www.kmc-美国艾顿（美国艾顿（ALERTONALERTON）http:/http:/美国美国 ASI ASI http:/http:/ （SpheresystemsSpheresystems）http:/http:/ ControlsReliable Controls）http:/http:/北京利达楼控北京利达楼控 Leader Controls Leader Controls http:/http:/ http:/http:/复习与思考题复习与思考题为什么说集散控制系统是为什么说集散控制系统是BAS的优选方案的优选方案?简述集散型简述集散型BAS系统的几种方案系统的几种方案.BAS设计原则及步骤是什么？试举例说明设计原则及步骤是什么？试举例说明