建筑设备自动化综述 - 图文

班级：12级建环2班 姓名：

学号：201201100702??

建筑设备自动化综述

一、绪论

1、智能建筑

智能建筑融合了多各学科，是现代建筑技术，计算机技术，控制技术，通信技术及图像显示技术等现代技术结合的产物，具有工程投资合理，设备高度监控，信息管理科学，服务优质高效，使用灵活便利和环境安全舒适等特点。

2、建筑智能化系统

主要由建筑管理系统BMS、信息网络系统INS和通信网络系统CNS三大子系统组成。 将BMS、INS和CNS通过综合布线系统GCS和计算机网络技术进行有机集成，俗称大3A集成。其中BMS是智能建筑存在的基础，CNS是沟通建筑物内外信息交流的纽带，INS则向人们提供方便快捷的工作。三者交汇融合的部分称为建筑集成管理系统IBMS。

3、楼宇自动化系统

楼宇自动化系统也叫建筑设备自动化系统，是智能建筑最重要的子系统之一，其任务是对建筑物内的能源使用，环境，交通健全设施进行监测，控制等，以提供一个既安全可靠，又节约能源，而且舒适宜人的工作或居住环境。集散型建筑设备自动化系统的体系结构包括：中央管理计算机、直接数字控制器、建筑设备自动化通信网络、执行器与传感器。

二、计算机控制技术基础

1、自动控制

在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（控制器+传感器+执行器），使机器、设备或生产过程（被控制对象）的某个工作状态或参数（被控参数）自动的按照预定的规律进行。

2、计算机控制系统

A.组成

?硬件部分 硬件主要包括主机、外围设备、过程输入输出通道、人机联系设备等。 其中，过程输入输出通道包括模拟量输入通道AI、模拟量输出通道AO、数字量输入通道DI、数字量输出通道DO。

?软件部分 软件是指能够完成各项功能的计算机程序的总和。它分为系统软件和应用软件两大部分。 B.分类

?操作指导控制系统

指计算机的输出只是对系统的过程参数进行采集、处理，然后输出反映生产过程的数据信息，并不直接用来控制生产对象。

?直接数字控制系统DDC

用一台计算机对多个参数进行实时数据采集，按照一定的控制算法运算，然后输出调节指令到执行机构，直接对生产过程施加连续调节作用。

?监督计算机控制系统SCC 类型：SCC+模拟调节器；SCC+DDC。 如右图是一种二级控制系统，SCC可用较高档计算机，它与DDC之间通过接口进行信息交换。SCC计算机完成最优化分析和计算，给出最佳设定值给DDC计算机执行控制。

?集散型计算机控制系统DCS 又称分层分级系统，一般分3级，第一级为现场级，第二级为监控级，第三极为系统管理级。 优点：由于实现分散控制，系统处理能力提高，危险性大大分散，较好满足了计算机控制系统的实用性、可靠性和整体协调性。

缺点：信息集成能力不强；系统不开放、可集成性差；可维护性不高。

3、自动控制系统PID调节

?比例调节

比例系数Kp?△l(t)输出信号的变化?△h(t)输入信号的变化

Kp值越大，控制器放大倍数越大，灵敏度越高。

比例控制器的比例带δ，表示控制器的放大能力和灵敏度；δ减小（Kp增大），比例作用越强，系统静态偏差越小，系统稳定性越差。 ?积分调节

优点：消除静态偏差 缺点：出现过调现象，引起被调量振荡 原因：其调节速度及方向只决定于输入偏差的大小及正负，与偏差变化速度的大小及方向无关，因此只要偏差一样，它就以同样大小的速度去继续关小调节阀，这就产生过调现象。 积分作用具有滞后性和快速下降性，其强弱取决于Ti，Ti数值减小，积分作用加强，则在同样偏差值时，执行器的动作速度加快，这样可以减小调节过程中被调量的动态偏差，但会增加调节过程的振荡，反之亦然。 ?微分调节

微分控制作用是对偏差进行微分，根据偏差变化的速度方向，来预先改变控制输出量，减

小超调量，克服振荡，提高系统稳定性。

微分作用的强弱取决于Td，Td越大，微分作用越强，系统振荡越小，稳定性越好，调节时间越短，快速性越强，但不能消除系统静态偏差。

三、建筑设备自动化网络技术

1、计算机网络

A.组成：连接对象、通信线路和通信设备、通信协议、网络软件 B.拓扑结构：星状拓扑、总线拓扑、环状拓扑、网状拓扑、树状拓扑

C.传输介质：双绞线（100米以内最常用）、同轴电缆、光纤、无线传输介质 D.通信协议：?OSI参考模型；?TCP/IP协议（传输控制协议/网间协议） 对比：

2、LonWorks技术（现场总线技术）

LonWorks是控制网络层次的技术，节点是其最重要的组成部分。节点的任务是获取和传输数据，并根据所获得数据信息来执行相应的控制逻辑。一个典型的LonWorks节点硬件结构包括一个神经元芯片、一个电源、一个通过网络介质通信的收发器和被监控设备接口的应用电路；几种常见的现场总线有EIB总线、CAN总线、Profibus总线、基金会总线。

3、BACnet协议

BACnet协议是建筑自动控制网络制定的一种数据通信协议。

重要特点：?专门用于楼宇自控网络；?完全的开放性；?互连特性和扩充性好；?应用领域不断扩大，互操作性好。

四、建筑设备自动化中的监控设备

1、传感器

定义：传感器是一种能把特定的被测量信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件。 常用传感器：温度传感器、湿度传感器、水流量传感器液位传感器、CO2传感器

选用要点：①量程合适，满量程的2/3最佳；②精度合适，温度±0.1、压力±1％、湿度±2％、流量±2％即可；③类型合适；④正确的安装方式、接线和电源；⑤输出信号形式；⑥使用环境的要求；⑦使用经济。

2、控制器

功能：控制器接受传感器的信号，其输出信号驱动执行器。

分类：按所用信号形式的角度可分为机械电气式、模拟电子式、直接数字控制式

3、执行器

执行器原理：执行控制器的命令，实现对系统进行调整，控制和启停操作

常用的执行器包括：电磁阀，风机盘管电动阀，电动调节水阀，电动风阀，变频器等。 调节水阀选择依据：一次侧为水的换热器的水流量调节阀选用等比例调节阀，一次侧为蒸汽的换热器的水流量调节阀选用抛物线调节阀，集分水器的旁通阀选用线性调节阀。