建筑设备自动控制系统设计讲义.ppt

1、建建筑筑设设备备自自动动控控制制系系统统设设计计1.BAS1.BAS的基本功能及设计目标的基本功能及设计目标 楼楼宇宇设设备备自自控控系系统统主主要要是是对对建建筑筑物物的的变变配配电电设设备备、应应急急备备用用电电源源设设备备、蓄蓄电电池池、不不停停电电源源设设备备等等的的监监视视、测测量量和和照照明明设设备备的的监监控控、给给排排水水系系统统的的给给排排水水设设备备、饮饮水水设设备备及及污污水水处处理理设设备备等等运运行行、工工况况的的监监视视、测测量量与与控控制制、空空调调系系统统的的冷冷热热源源设设备备、空空调调设设备备、通通风风设设备备及及环环境境监监测测设设备备等等运运行行工工况况

2、的的监监视视、测测量量与与控控制制，热热力力系系统统的的热热源源设设备备等等运运行行工工况况的的监监视视，以以及及对对电电梯梯、自自动动扶扶梯梯设设备备运运行行工工况况的的监监视视。通通过过BASBAS实实现现对对建建筑筑物物内内上上述述机机电电设设备备的的监监控控与与管管理理，以以达达到到节节约约能能源源和和人人力力资资源源，提提高高物物业业管管理理水水平平和和向向用用户户创造更舒适、安全的环境创造更舒适、安全的环境 一、建筑设备自动控制系统概述一、建筑设备自动控制系统概述 2.1 2.1 智能建筑设计标准智能建筑设计标准（GB/T50314-2000GB/T50314-2000）2.2 2

3、.2 民用建筑电气设计规范民用建筑电气设计规范2.3 2.3 工程项目的监控和管理需求，功能定位工程项目的监控和管理需求，功能定位2.BAS2.BAS的设计依据的设计依据一、建筑设备自动控制系统概述一、建筑设备自动控制系统概述 二、二、BASBAS系统结构及其功能系统结构及其功能1.1 1.1 建筑设备自动控制系统的组成建筑设备自动控制系统的组成BASBAS通通常常是是一一个个集集散散型型或或者者是是分分布布的的开开放放型型系系统统，目目前前楼楼宇宇设设备备管管理理系系统统采采用用分分层层分分布布式式结结构构，第第一一层层中中央央计计算算机机系系统统，第第二二层层区区域域智智能能分分站站（DD

4、CDDC控控制制器器）第三层数据采样与控制终端组成第三层数据采样与控制终端组成 1.1.建筑设备自动控制系统组成及其功能建筑设备自动控制系统组成及其功能二、二、BASBAS系统结构及其功能系统结构及其功能第第一一层层中中央央计计算算机机系系统统，它它是是由由多多台台分分散散的的微微型型计计算算机机和和区区域域智智能能分分站站经经互互连连网网络络连连结结而而成成的的计计算算机机系系统统，系系统统中中各各智智能能单单元元既既相相互互协协同同又又高高度度自自治治，能能在在全全系系统统范范围围内内实实现现资资源源管管理理，动动态态地地进进行行任任务务分配或功能分配，同时可以执行分布式程序。分配或功能分

5、配，同时可以执行分布式程序。二、二、BASBAS系统结构及其功能系统结构及其功能第二层智能分站（第二层智能分站（DDCDDC）主要任务是：）主要任务是：现场监测点数据的周期性采集；现场监测点数据的周期性采集；采集数据的处理（滤波、放大、转换）；采集数据的处理（滤波、放大、转换）；现场数据和现场设备运行状态的检查和报警处理；现场数据和现场设备运行状态的检查和报警处理；控制算法（连续调节和顺序逻辑控制的运算）；控制算法（连续调节和顺序逻辑控制的运算）；控控制制与与数数据据网网的的转转换换，与与各各上上位位管管理理计计算算机机进进行行数数据据交交换换，向向上上传传送送现现场场的的各各项项采采集集数数

6、据据和和设设备备运运行行状状态态信信息息，同同时时接接收收各各上上位位管管理理计计算算机机下下达达的的实实时时指指令令或参数设定、修改。或参数设定、修改。二、二、BASBAS系统结构及其功能系统结构及其功能第第三三层层数数据据采采样样通通常常由由两两类类终终端端构构成成，一一类类称称为为监监测测输输入入点点（IPIP），监监测测对对象象是是：温温度度、湿湿度度、有有害害气气体体、火火灾灾检检测测、流流量量、压压力力等等。另另一一类类称称为为受受控控输输入入点点（OPOP），受受控控对对象象是是：水水泵泵、阀阀门门、控控制制器器、执执行行开开关关等等。各各类类探探测测器器、传传感感器器将将监监测

7、测对对象象的的实实时时状状态态转转变变成成区区域域智智能能分分站站可可以以接接受受的的电电流流（4-20mA4-20mA）或或电电压压（0-10V0-10V）量量，同同样样区区域域智智能能输输出出（4-20mA4-20mA）或或（0-0-10V10V）的的控控制制信信号号调调节节受受控控设设备备（例例如如调调节节阀阀门门的的大大小小或调整风门的开度）。或调整风门的开度）。二、二、BASBAS系统结构及其功能系统结构及其功能智智能能分分站站与与楼楼宇宇设设备备自自控控系系统统（BASBAS）以以现现场场总总线线方方式式进进行行通通讯讯，BASBAS中中分分散散的的智智能能分分站站的的操操作作运运

8、行行应应是是高高度度自自治治的的，并并不不依依赖赖BASBAS监监控控软软件件。当当系系统统通通信信故故障障时时，智智能能分分站站仍仍然然具具有有正正常常完完成成监监测测和和控控制制的的能能力力，同同时时也也应应采采用用分分布布式式系系统统结结构构的的原原则则，使使智智能能分分站站在在大大厦厦地地理理位位置置上上更更具具有有分分布布性性，也也可可减减少少各各监监控控工工作作站站与与智能分站之间的通讯量。智能分站之间的通讯量。二、二、BASBAS系统结构及其功能系统结构及其功能1.2 BAS1.2 BAS的系统框图的系统框图 二、二、BASBAS系统结构及其功能系统结构及其功能(1)BAS(1)

9、BAS网络总线网络总线网网络络总总线线是是网网络络通通信信总总线线，在在BASBAS中中是是上上经经管管理理计计算算机机、中中央央站站、分分站站、现现场场设设备备之之间间连连接接总总线线，而而网网络络总总线线总总网网络络技技术术应应是是多多个个计计算算机机系系统统的的集集合合，实实现现数数据据通通信信和和资资源源共共享享。就就智智能能建建筑筑而而言言，BASBAS其其系系统统结结构构应应是是有有机机地地将将其其融融合合在在建建筑筑物物网网络络系系统统之之内内，实实现现建建筑筑物物的的通通讯讯和和资资源源共共享享，从从目目前前现现状状和和发发展展趋趋势势，BASBAS其其网网络络总总线线采采用用

10、是是以以太太网网形形式式（TCP/IPTCP/IP）以以太太网网的的速速率率有有1010兆兆、100100兆兆、10001000兆兆甚甚至至1G1G，其其选选用用何何种种形形式式应应结结合合工程实际需求而定。工程实际需求而定。二、二、BASBAS系统结构及其功能系统结构及其功能(2)(2)BASBAS的现场总线的现场总线(A)(A)现场总线的定义现场总线的定义 美国仪表协会（美国仪表协会（ISA/SP50ISA/SP50）对现场总线的定义）对现场总线的定义 现现场场总总线线是是一一种种串串行行的的数数字字数数据据通通信信链链路路，它它沟沟通通了了过过程程控控制制领领域域的的基基本本控控制制设设

11、备备（即即现现场场级级设设备备）之之间间以以及及与与更更高高层层次次自自动动控控制制领领域域的的自自动动化化控控制制设设备备二、二、BASBAS系统结构及其功能系统结构及其功能 国际电工委员会国际电工委员会IEC/TC65IEC/TC65标准和现场总线基金会标准和现场总线基金会FFFF的定义的定义 现现场场总总线线是是连连接接智智能能现现场场设设备备和和自自动动化化系系统统的的数数字字式式、双双向向传传输输、多多分分支支结结构构的的通通信信网网络络，现现场场总总线线的的本本质质含含义义表现在以下表现在以下6 6个方面。个方面。现场通信网线现场通信网线 分散功能块分散功能块现场设备互联现场设备互

12、联 通信线供电通信线供电互操作性互操作性 开放式互联网络开放式互联网络二、二、BASBAS系统结构及其功能系统结构及其功能(B)(B)现场总线的结构及其特点现场总线的结构及其特点现场总线的发展现场总线的发展19841984年年，美美 国国 仪仪 表表 协协 会会 ISA/SP50ISA/SP50工工 作作 组组 和和 国国 际际 电电 工工 协协 会会/TC65/SC65C/WG6/TC65/SC65C/WG6都开始研究制定现场总线标准。都开始研究制定现场总线标准。19861986年，德国推出年，德国推出ProfibusProfibus。19901990年，美国推出年，美国推出LonWorks

13、LonWorks。19921992年，成立年，成立ISPISP协会，着手在协会，着手在ProfibusProfibus基础上制定现场总线标准。基础上制定现场总线标准。19931993年年，成成立立WorldFIPWorldFIP协协会会，准准备备以以法法国国EIPEIP工工厂厂仪仪表表通通信信协协议议为为基基础制定现场总线标准。础制定现场总线标准。19941994年年，ISPISP和和WorldFIPWorldFIP合合并并，成成立立现现场场基基金金会会，推推动动现现场场总总线线国国际际标准开发。标准开发。20002000年，年，IECIEC宣布现场总线国际标准宣布现场总线国际标准IEC611

14、58IEC61158面世面世 二、二、BASBAS系统结构及其功能系统结构及其功能现场总线发展的特点现场总线发展的特点现场总线有三大特点：现场总线有三大特点：(1)(1)信号传输数字化；信号传输数字化；(2)(2)标准统一，完全开放；标准统一，完全开放；(3)(3)控制彻底分散。控制彻底分散。二、二、BASBAS系统结构及其功能系统结构及其功能 现现场场总总线线技技术术涉涉及及到到信信号号、通通信信、系系统统三三个个层层次次，不不仅仅有有技技术术问问题题，也也有有支支持持率率问问题题，不不仅仅是是通通信信标标准准，也也是是系系统统标标准准。现现场场总总线线实实现现测测控控信信号号传传输输的的数

15、数字字化化，实实现现数数字字通通信信。现现场场总总线线网网线线节节点点（如如传传感感器器/变变送送器器、执执行行器器、控控制制器器等等）的的通通信信信信号号全全部部数数字字化化，即即用用0 0和和1 1代代替替传传统统直直流流模模拟拟量量信信号号（如如420mA420mA、010mA010mA、010V010V、05V05V等等），在在现现场场级级实实现现开开放放连连接接，有有的的高高级级现现场场总总线线技技术术还还在在系系统统级级标标准准化化和和开开放放互互操操作作。现现场场总总线线不不仅仅用用于于信信号号传传输输，也也用用于于系系统统控控制制的的完完成成和和管管理理。总总之之，现现场总线技

16、术是开放系统的技术基础。场总线技术是开放系统的技术基础。建建筑筑自自动动化化系系统统使使用用的的现现场场通通信信网网络络（广广义义现现场场总总线线）主要有：主要有：LonWorksLonWorks、BACnetBACnet等。等。二、二、BASBAS系统结构及其功能系统结构及其功能1.3 BAS1.3 BAS的组成及其基本功能的组成及其基本功能(1)(1)中央处理机组成及其功能中央处理机组成及其功能 主机功能主机功能 监监控控主主机机是是设设备备监监控控系系统统的的核核心心，其其主主要要功功能能：通通过过现现场场控控制制器器，自自动动控控制制系系统统内内的的设设备备和和参参数数在在合合理理优优化化的的状状态态下下工工作作，自自动动监监视视系系统统中中每每台台设设备备的的运运行行状状态态和和系系统统的的运运行行参参数数，自自动动记记录录、存存储储和和查查询询历历史史运运行行数数据据，对设备故障和异常参数及时报警和自动记录等。对设备故障和异常参数及时报警和自动记录等。二、二、BASBAS系统结构及其功能系统结构及其功能 网络控制器的功能网络控制器的功能 处理处理DDCDDC与网上与网上DD