楼宇自控设计讲稿课件.ppt

1、1楼宇自控系统楼宇自控系统就是将建筑物或建筑群内的空调、变配电、照明、电梯、供热、给排水、等众多分散设备的运行、安全状况、能源使用状况及节能管理实行集中监视、管理和分散控制的建筑物管理与控制系统，称为BAS（Building Automation System）。2楼宇自控系统BAS系统所能够产生的实际效果室内恒温控制便于大楼内的所有设备的保养和维修便于大楼管理人员对设备进行操作并监视设备运行情况，提高整体管理水平良好的管理将延长大楼设备的使用寿命，使设备更换的周期延长，节省大楼的设备开支及时发出设备故障及各类报警信号，便于将损失降到最低点，便于操作人员处理故障节省运行费用，节省能量 3楼宇自

2、控系统BAS系统的组成调节对象 检测元件 各种传感器执行调节机构分站DDC 传输通道 中央 处理机人机接 口外围 设备中央控制室现场部分4楼宇自控系统中央控制室（数据中心）：包括中央处理机（一台微型计算机、存储器和接口装置）、外围设备（显示终端、键盘、打印机）和不间断电源三部分。5楼宇自控系统传感器及执行调节机构：传感器是指装设在各监视现场和各种敏感元件、变送器、触点和限位开关、用来检测现场设备的各种参数（如温度、湿度、压差、液位等），并发出信号送到调节控制器（分站、数据中心等），如铂电阻温度检测器、复合湿度检测器、风道静压变送器、差压变送器；执行调节机构是指装设在各监控现场接受分站调节控制器

3、的输出指令信号，并调节控制现场运行设备的机构，如电动阀、电磁阀、调节阀等，包括执行机构（如电动阀上的电机）和调节机构（电动阀的阀门）6楼宇自控系统分站控制器：是以微处理机为基础的可编程直接数字控制器（DDC），它接收传感器输出的信号，进行数字运算，逻辑分析判断处理后自动输出控制信号，动作执行调节机构。分站控制器是整个控制系统的核心，采用直接数字控制器（DDC）它具有AI、AO、DI、DO四种输入/输出接口。方便灵活地与现场的传感器、执行调节机构直接相连接，对各种物理量进行测量，以及实现对被控系统的调节与控制。7楼宇自控系统时 钟微处理器程序存储器传感器和变送器多路输入控制器D/A转换器A/D转

4、换器通讯接口多路输出控制器变送器和执行器工作存储器图 2DDC系统的组成8楼宇自控系统AI-模拟量输入接口，可用作仪表的检测输入，如温度、压力等，一般为1-10V或4-20mA的直流信号。AO-模拟量输出接口，用于操作控制阀、执行器等，如电动阀、三通阀、风门执行器等，不需要外部电源，输出为0-10V的直流信号。DI-数字量输入接口，即触点、液位开关、限位开关的闭合与断开，一般用作检测设备状态、报警接点、脉冲计数等。DO-数字量输出接口，用于控制风机，水泵等运行，亦可作为输出信号与动作增减量型执行机构。9楼宇自控系统数据传输线路：是联系系统各部分的纽带，从各个监控点到分站控制器的线路是逐点连接（

5、放射式），数据中心与各分站通过总线型或环形网络结构进行组网，各分站直接用一回路双芯导线连接到总线上就可以实现分站与分站之间，分站与中央站之间的通信。10楼宇自控系统打印机电脑通信接口分站分站分站总 线总线型网络结构11楼宇自控系统通信控制协议 楼宇自控系统中基本采用的是集散控制方式和分布控制方式，是通过某种控制网络实现的，这就要求控制设备以及建筑设备都要遵循一定的通信协议。目前，国际上采用较多的是BACnet和LonMark。DDCDDC的调节特性的调节特性DDCDDC的调节特性的调节特性(A)(A)位置式调节位置式调节位置式调节动作特性：当被调参数离给定值一定数值时，调位置式调节动作特性：当

6、被调参数离给定值一定数值时，调节输出控制信号达到最大值（最小值），从而使调节机构全节输出控制信号达到最大值（最小值），从而使调节机构全开或全闭。开或全闭。位置式调节，调节被动范围越小越好，而且存在滞后，故调位置式调节，调节被动范围越小越好，而且存在滞后，故调节滤波不高，一般适用于舒适性空调和液面调节。节滤波不高，一般适用于舒适性空调和液面调节。热水空调机房23送风41室温双位调节系统回风1-热水加热器；2-温度传感器；3-双位温度调节器；4-电动双通阀双位调节系统的示意图双位调节系统的示意图DDCDDC的调节特性的调节特性(B)(B)比例式调节（比例式调节（P P）比例调节器的自动作特性比例调

7、节器的自动作特性适用范围适用范围系统干扰小，滞后也较小，而时间常数不太小的对象调节系统干扰小，滞后也较小，而时间常数不太小的对象调节系统一般情况下比例常大致范围。温度调节为系统一般情况下比例常大致范围。温度调节为20%60%20%60%，压，压力调节力调节3070%3070%，流量调节，流量调节4080%4080%较合适。较合适。DDCDDC的调节特性的调节特性(C)积分式调节（积分式调节（I）积分式调节器的动作特性是：当被调参数与其给定值发积分式调节器的动作特性是：当被调参数与其给定值发生偏差，调节机构便动作，一直到被调参数瑕其给定值生偏差，调节机构便动作，一直到被调参数瑕其给定值的偏差消失

8、为止，因而在调节过程结束时，被调参数能的偏差消失为止，因而在调节过程结束时，被调参数能回到给定值，理论上其表态主误差（残余偏差）为零，回到给定值，理论上其表态主误差（残余偏差）为零，DDCDDC的调节特性的调节特性(D)微分式调节（微分式调节（D）微分式调节特性：根据被调量的变化速度来驱动调微分式调节特性：根据被调量的变化速度来驱动调节执行机构，而不是被调量或其偏差对时间的导数节执行机构，而不是被调量或其偏差对时间的导数成正比，则积为微调节。成正比，则积为微调节。微分调节不能单独工作，只能在各种调节过程起辅微分调节不能单独工作，只能在各种调节过程起辅助作用，减少起调量和缩短过度过程的时间助作用

9、，减少起调量和缩短过度过程的时间。DDCDDC的调节特性的调节特性(E)比例积分调节比例积分调节比例积分调节器的动作特性是：当被调参数与其给定值比例积分调节器的动作特性是：当被调参数与其给定值发生偏差时，调节器的输出信号不仅与输入偏差保持硬发生偏差时，调节器的输出信号不仅与输入偏差保持硬性的比例关系，同时还与偏差存在时间长短成比例，比性的比例关系，同时还与偏差存在时间长短成比例，比例积分调节器综合了比例、积分两种调节器的优点。这例积分调节器综合了比例、积分两种调节器的优点。这种调节器在调节过程开始时以比例调节器的特性进行调种调节器在调节过程开始时以比例调节器的特性进行调节，接着又具积分调节器的

10、特性进行调节。节，接着又具积分调节器的特性进行调节。比例积分调节的特点比例积分调节的特点利用了比例调节来快速低消干扰影响。利用了比例调节来快速低消干扰影响。DDCDDC的调节特性的调节特性(F)PID调节调节比例、积分、微分调节器的动作特性是：当被调参数与其给比例、积分、微分调节器的动作特性是：当被调参数与其给定值发生偏差时，调节器的输出信号不仅与输入偏差及偏差存定值发生偏差时，调节器的输出信号不仅与输入偏差及偏差存在时间长短有关，而且还与偏差变化的速度（快、慢）有关。在时间长短有关，而且还与偏差变化的速度（快、慢）有关。PIDPID调节对调节过程的影响调节对调节过程的影响比例、积分、微分（比

11、例、积分、微分（PIDPID）调节器在调节系统中可以发挥三种不）调节器在调节系统中可以发挥三种不同调节规律的特性，彼此取长补短，因而使其调节质量更为理同调节规律的特性，彼此取长补短，因而使其调节质量更为理想。想。DDCDDC的调节特性的调节特性综上所述可得出：比例（综上所述可得出：比例（P）调节输出响应快，只要选择）调节输出响应快，只要选择好比例带会有利于系统的稳定。微分（好比例带会有利于系统的稳定。微分（D）作用可减少超）作用可减少超量和缩短过渡过程时间，可以允许使用较窄的比例带。量和缩短过渡过程时间，可以允许使用较窄的比例带。积分（积分（I）作用能够消除静差，但使超调量和过渡过程的）作用能

12、够消除静差，但使超调量和过渡过程的时间增长。因此，只要将比例（时间增长。因此，只要将比例（P）、积分（）、积分（I）和微分）和微分（D）三种作用相互结合起来，根据对象的特性，正确选）三种作用相互结合起来，根据对象的特性，正确选用调节规律，恰当地选择调节器参数，就会获得较好的用调节规律，恰当地选择调节器参数，就会获得较好的调节效果。调节效果。DDCDDC的调节特性的调节特性空调机组控制系统自然风热水冷水冷风风/水热交换工作原理：工作原理：空调是使室内空气的空调是使室内空气的温度温度、湿度湿度、洁净度洁净度等参数等参数按不同需求保持在一定范围内的技术。按不同需求保持在一定范围内的技术。PID调节调

13、节21楼宇自控系统设计步骤：确定BAS规模，根据冷冻、空调、变配电、热力、给排水等相关专业提供的设计条件（资料）及投资情况，功能内容，确定需要监控的设备种类、数量、分布情况及标准；22楼宇自控系统确定各子系统组成方案、功能及技术要求；确定各子系统之间的关联方式；确定BAS中各子系统与大厦其它部分间的接口根据各专业的控制要求和控制内容确定并画出设备监控系统原理图23楼宇自控系统统计监控系统的监控点（AI、AO、DI、DO）的数量，分布情况并列表根据监控点数和分布情况确定分站的监控区域、分站设置的位置，统计整个大楼所需分站的数量、类型及分布情况选择现场设备的传感器和执行机构确定楼宇监控的系统网络及

14、中心站设备的选择24BAS设计方法流程图 设计任务开始 了解业主需求和未来物业管理方式 了解机电专业控制需求 确定控制范围和内容 与机电专业探讨控制方案 研究建筑功能确定控制范围和内容与机电专业探讨控制方案25BAS设计方法流程图确定BAS控制水平和方式根据系统集成要求确定BAS网络结构 节能与经济分析和土建专业结合确定：控制室位置、面积、竖井的数量和位置及面积、布线方式、标高26画出各子系统控制系统图画出各层管线敷设平面图开列BAS设备、材料表写出设计施工要点说明BAS设计方法流程图画出大楼BAS系统网络图27各专业图纸会签施工图交底及施工配合BAS设计方法流程图设计任务完成28楼宇自控系统

15、 3、现场控制器DDC的设置原则及布线方式DDC的设置，应主要考虑系统管理方式，安装调试维护方便和经济性，一般按机电系统的平面布置进行划分，如布置在：冷冻站、热交换站、空调机房、新风机房等控制参数较为集中之处，也可根据要求布置在弱电竖井中，箱体一般挂墙明装；每台DDC的输入输出接口数量与种类应与所控制的设备要求相适应，并留有10%-15%的余量；楼宇自控系统楼宇自控系统图例介绍图例介绍楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案新风机组控制系统新风机组控制系统楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案新风机组控制系统新风机组控制系统设备组成新风阀、过滤器、表冷器/加热盘管、蒸汽加湿器、送风机控制系统组成新风温度传感

16、器、新风湿度传感器、送风温度传感器、送风湿度传感器、防冻开关、压差开关、风阀执行器、电动调节阀、电动蒸汽调节阀楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案新风机组控制系统新风机组控制系统监测与控制功能分析电动风阀与送风机连锁过滤器阻塞，压差开关输出报警信号水路设置防冻开关调节温度调节湿度蒸汽加湿，水加湿送风机的起停，根据风压开关判断新风阀通断式、调节式计算机组工作时间，定期维修楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案空调机组控制系统空调机组控制系统楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案空调机组控制系统空调机组控制系统监测与控制功能分析连锁控制：开送风开回风关回风关送风风机关闭风阀全部关闭阀门开度：所有风阀全部为调节阀；

17、新、排风阀同步，并与回风阀成反比过滤器阻塞报警防冻开关温度控制：根据回风温度的偏差，按PID调节水路电动阀的开度湿度调节：根据送风湿度的偏差，按PID调节汽路电动阀的开度，或直调水阀的开、关楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案空调机组控制系统空调机组控制系统监测与控制功能分析送回风机的监测与控制：判断故障与否，控制风机的起停最小新风量控制：节能希望新风小，卫生希望新风大；根据二氧化碳浓度确定新风阀最小开度，传感器安装在回风管道上自动统计机组工作时间，定期维修楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案冷冻站控制系统冷冻站控制系统系统组成3台冷水机组、4台冷冻水循环泵、4台冷却水循环泵、2台补水泵、3台冷却塔、

18、补水箱、集水器控制系统现场元件传感器：冷冻水供水温度、冷冻水回水温度、冷冻水供水压力、冷冻水回水压力、冷冻水供水流量、水流开关、补水箱液位计、冷却水供水温度、冷却水回水温度执行器：冷冻水电动蝶阀、冷却水电动蝶阀、冷却塔冷却水进口电动蝶阀、压差旁通阀楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案冷冻站控制系统冷冻站控制系统楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案冷冻站控制系统冷冻站控制系统监测与控制功能分析冷水机组的监测：先进的采用直接与楼控软件通信接口，还可以提供各种干接点采集数据冷冻水的监测：根据供回水温度计算温差，以计算能耗，一般712冷却水的监测：根据供回水温度控制冷却塔的风机起停，回水温度影响冷水机组的制冷

19、效果，一般3237 供回水压差自动调节：根据供回水压差，调节旁通阀的开度。冷冻水循环泵、冷却水循环泵、冷却塔风机补水泵：根据冷冻水供水压力，确定补水泵起停楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案冷冻站控制系统冷冻站控制系统监测与控制功能分析补水箱液位连锁控制：启动顺序冷却塔风机冷却塔蝶阀冷却水蝶阀冷却水泵冷冻水蝶阀冷冻水泵冷水机组停止顺序与上相反冷水机组台数：根据冷量回流，判断启动机组的数量楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案换热站控制系统换热站控制系统组成二次水循环水泵、二次水补水泵、补水箱、换热器控制系统现场元件传感器：一次水供水温度、一次水回水温度、二次水供水温度、二次水回水温度、一次水供水压力、一

20、次水回水压力、二次水供水压力、二次水回水压力、一次水流量、液位、水流开关执行器：一次水调节阀、楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案换热站控制系统换热站控制系统楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案换热站控制系统换热站控制系统监测与控制功能分析根据二次水温度，控制阀门开度根据水压设置报警警戒值，联动补水泵监测补水箱液位，过低、过高均报警统计一、二次水供、回水温度、温差做为核算的依据二次水循环泵二次水补水泵水流开关的设置目的是监测泵是否启动一次水调节阀，宜采用蝶阀楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案生活给水系统生活给水系统楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案生活排水系统生活排水系统楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案照

21、明系统照明系统楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案高、低压配电监测高、低压配电监测概述三个等级：监测，监测和控制，监测、控制和保护原则上只监不控主要内容高压电源监测：电压、电流、功率因数、频率线路状态监测：高压进出线，母联断路器的状态负荷监测：各级负荷的电压、电流、功率变压器监测：温度、冷却风机运行状态、冷却油温、液位直流屏监测：电压、电流楼宇自控系统方案楼宇自控系统方案低压配电监测低压配电监测组成2台变压器、3台低压配电柜、单母线分段系统控制系统现场元件三相电压变送器、三项电流变送器、功率因数变送器、有功功率变送器、频率变送器、有功电度变送器监测功能高压：三相电压、三相电流、有功功率、功率因数低

22、压：三相电压、三相电流、有功功率、功率因数、频率、有功电度空气开关的状态和故障情况变压器温度模 拟 输 入(AI)模 拟 输 入(AI)数 字 输 入(DI)数 字 输 入(DI)楼宇自动化设备楼宇自动化设备管理系统管理系统空调设备空调设备设备设备数量数量设备编号设备编号温 度压力流量液位压 差风管静压CO2浓度设定温度自/手动运行状态故障报警高低水位过滤报警水流状态阀位状态水阀蒸汽阀门风阀设备开关水泵冷冻机组冷却塔煤气阀水阀水阀口径123456810111213141516171819202223242526192829二.数据中心空调制冷系统222螺杆式冷水机组363336663计算机中心

23、空调冷却水循环泵33333计算机中心空调冷冻水循环泵33333计算机冷冻水供回水管路121计算机中心冷冻水压差旁通控制121螺杆机冷却塔3633336冷却塔进出水碟阀6666冷却水供回水管路121三.供热空调系统热空调供回水管路121热空调压差旁通控制121热空调循环泵33333SUB TOTALSUB TOTAL18430000023232300662006633306TOTALTOTAL252581818 8GRAND TOTALGRAND TOTAL135135模 拟 输 出(AO)模 拟 输 出(AO)数 字 输 出(DO)数 字 输 出(DO)2121四、BAS监控点的编制 BAS监

24、控点的编制 模 拟 输 入(AI)模 拟 输 入(AI)数 字 输 入(DI)数 字 输 入(DI)模 拟 输 出(AO)模 拟 输 出(AO)楼宇自动化设备楼宇自动化设备管理系统管理系统送排风系统送排风系统设备设备数量数量设备编号设备编号温度湿度流量水位室外温湿度煤气静压CO2浓度设定温度自/手动运行状态故障报警高低水位过滤报警水流状态风机状态水阀蒸汽阀门风阀变频风机水泵开关风阀蒸汽阀门声光报警水阀口径四.空调通风等系统123456810111213141516171819202223242526192829空调机555555555新风机101010101010101010排风/排烟风机29

25、29292929数据中心核心机房内温湿度传感器555五.风机盘管电源控制培训中心(NB2NB3)2222办公中心西(NCINC2NC3)3333信息中心和办公中心东(ND2ND3)2222六.其他电子除垢仪666膨胀水箱22室外温湿度12屋顶电动开窗控制33333333补水泵2煤气压力11煤气报警1010SUB TOTALSUB TOTAL20500211009090442150015050440401000TOTALTOTAL38382412412020GRAND TOTALGRAND TOTAL数 字 输 出(DO)数 字 输 出(DO)9494393393BAS监控点的编制 BA系统图 BA平面图 BAS监控点走线表及代码