楼宇自控系统BAS介绍及常用控制逻辑介绍

BAS介绍及常用控制逻辑介绍介绍及常用控制逻辑介绍2智能建筑系统构成术语:IBS:Intelligent Building SystemCAS:Communication Automation SystemBAS:Building Automation SystemOAS:Office Automation SystemBMS:Building Management System3智能建筑系统与建筑设备自动化4楼宇自动化BAS技术基础建筑设备自动化系统(BAS)通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统。如将消防与安全防范子系统独立设置，也应与BAS监控中心建立通信联系以便灾情发生时，能够按照约定实现操作权转移，进行一体化的协调控制。BAS基本功能：1.自动监视并控制各种机电设备的起、停，显示当前运转状态。2.自动检测、显示、打印各种机电设备的运行参数及其变化趋势或历史数据。3.根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使之始终运行于最佳状态。4.监测并及时处理各种意外、突发事件。5.实现对大楼内各种机电设备的统一管理、协调控制。6.能源管理：水、电、气等的计量收费、实现能源管理自动化。7.设备管理：包括设备档案、设备运行报表和设备维修管理等。5楼宇自动化BAS技术基础u楼宇自动化技术发展历史-从信号处理的角度看机械(包括气动)或电气式信号电子模拟信号数字信号20世纪5060年代20世纪7080年代6楼宇自动化BAS技术基础u楼宇自动化技术发展历史模拟信号的数字表示模拟信号波形3个取样点数字表示3V模拟电压转换为以0、1表示的数字电压 当信号的取样点数足够多时，原信号就可以被较真实地复制下来 也可以通过数模转换器将已经数字化的信号还原成模拟信号7楼宇自动化BAS技术基础u楼宇自动化技术发展历史-从自动控制系统的体系结构看第一代CCMS中央监控系统20世纪70年代中央站采集各分站信息,决策并完成全部设备的控制,根据采集的信息和能量计测数据完成节能控制和调节。信息采集站DGP分站的功能只是上传现场设备信息，下达中央站的控制命令。第二代DCS集散控制系统20世纪80年代BAS由4级组成，分别是现场、分站DDC、中央站、管理系统。中央站和分站各完成各自功能，中央站完成监视，分站完成控制，分站完全自治，与中央站无关，保证了系统的可靠性。第三代开放式集散系统20世纪90年代BAS控制网络就形成了3层结构，分别是管理层(中央站)、自动化层(DDC分站)和现场网络层(ON)。系统的配置更加灵活，由于总线技术(N2,Lonworks,BACnet等)的开放性，也使分站具有了一定程度的开放规模。第四代网络集成系统21世纪与IT技术结合，应用Web技术，企业系统，工业化带动信息化，信息化促进工业化8楼宇自动化BAS技术基础u自动控制系统组成自动控制系统主要由:控制器(Controller)，被控对象，执行机构(Actuator)和变送器(Transmitter)四个环节组成按控制原理的不同分为:开环控制系统(顺序控制)和闭环控制系统(反馈控制)经典控制理论与现代控制理论9楼宇自动化BAS技术基础u现场总线技术n什么是现场总线？应用在生产现场、在测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的开放型控制网络技术。现场总线是工业数据通信与控制网络技术的代名词。通信标准的公开、一致，使系统具备开放性，设备间具有互可操作性。功能块与结构的规范化使相同功能的设备间具有互换性。控制功能下放到现场，使控制系统结构具备高度的分散性。n楼宇自动化系统中主要应用的现场总线？BACnet，LonWorks，N2，Modbus，C-bus，Zigbee/IEEE802.15.4，DSI，CAN，Interbus，Konnex，Ethernet 10楼宇自动化BAS技术基础u现场总线技术11楼宇自动化BAS技术基础u自动化系统与IT技术融合nBuilding ITnTCP/IP，Web Service，XMLn控制器-以太网接口，LON，BACnetn开放标准协议与IP融合（BACnet/IP，LON/IP，Modbus TCP/IP）n自动化监控管理具有Web/XML功能，OPC标准接口，ODBC等12楼宇自动化BAS技术基础u控制理论基础HVAC系统控制算法类型控制器调节灵敏度控制器正反作用控制系统动态响应图13楼宇自动化BAS技术基础u控制算法类型主要有三种控制类型n比例控制算法(P)n比例积分控制算法（PI）n比例积分微分算法(PID)14楼宇自动化BAS系统组成u计算机BAS监控管理中心 提供图形化用户界面和数据归档u现场总线-控制网络 专有控制网络、开放控制网络u网络架构设备(网络控制器或路由器）网络控制器提供监控和管理的功能 路由器提供分割子网功能uDDC控制器（I/O输入输出系统）从现场设备控制箱,传感器和执行器接线至DDC控制器 DDC 控制器提供本地的独立控制以保持环境的舒适度 DI：数字量输入状态，报警 DO：数字量输出启/停，开/关 AI：模拟量输入温度，湿度，压力，流量 AO：模拟量输出阀门控制，风阀阀位控制，变频调速器u现场设备（传感器与阀门）传感器、变送器：将物理信号转换成电信号输入给控制器 电动风阀执行器、阀门及电动执行器 开关：水流开关、风压差开关、风流开关、防冻开关15n采暖通风与空气调节系统（Heating,Ventilating and Air Conditioning，HVAC系统）-即暖通空调包含温度、湿度、空气清净度以及空气循环的控制系统HVAC&R:其中R，代表冷冻(Refrigeration)HVAC基础介绍ASHRAEAmerican Society of Heating，Refrigerating and Air-Conditioning Engineers,Inc 首字母的缩写，通称为美国采暖、制冷与空调工程师学会温度湿度洁净度有空调要求的房间气流分布空调就是同时控制温度、湿度、洁净度和气流分布以满足空间环境要求的空气处理过程。温度：对室内空气冷却或加热洁净度：除去空气中的尘土，使空气变得洁净湿度：对空气除湿或增湿气流分布：循环的空气吹遍房间各个角落16HVAC基础介绍主要参数干球温度(DB)使用普通温度计测量空气的温度湿球温度(WB)用一个湿纱布包裹的普通温度计测量其水分蒸发稳定后的湿球(湿纱布)表面温度露点温度(DP)空气中水分开始结露时的温度绝对湿度(Kg/Kg)单位质量空气中所含水蒸气的质量，即湿空气中水蒸气的密度相对湿度(%RH)定量空气中的水蒸汽含量与相同温度下同量饱和空气中的水蒸气含量之间的比值其他参数压力室内、楼内维持正压换气保证足够的新风量饱和空气的干球温度、湿球温度和露点温度是相同的。饱和空气的相对湿度是100。相对湿度对人体的舒适感觉有重大影响。17HVAC系统介绍n楼宇内常见的HVAC机电设备n冷冻机房冷水机组、锅炉、热交换器、水泵，或热泵机组等n空调机房新风机组、空调机组n室内风机盘管、变风量末端、温控面板n楼顶冷却塔、排风机18n主要控制设备p通风系统p风机盘管p新风机组p空调机组p热交换系统p中央冷水机组p给排水系统p供配电系统p照明系统p电梯系统建筑设备监控系统-主要监控设备及控制逻辑19n主要包含送、排风机主要监控设备及控制逻辑-通风系统20 控制说明控制说明 排风机排风机控制：控制：监测室内二氧化碳浓度，通过启停排风机，使二氧化 碳浓度保持在设定值。当室内二氧化碳浓度高于设定值时，排风机开启；当室内二氧化碳浓度低于设定值时，排风机关闭。主要监控设备及控制逻辑-通风系统21主要监控设备及控制逻辑-风机盘管22 控制说明控制说明 风机盘管风机盘管控制：控制：TEC2x16系列风机盘管温控器内置房间温度传感器，自动控制风机三速，根据房间温度及其设定值开关水阀，维持房间温度至设定值。系统根据房间温度设定值计算出制热及制冷温度设定值：当房间温度处于制热设定值与制冷设定值之间时，热水阀门关闭，冷水阀门关闭，同时风机低速运行；当房间温度高于制冷设定值时，冷水阀门开启，风机运行级数相应升高，热水阀门保持关闭；当房间温度低于制热设定值时，热水阀门开启，风机运行级数相应升高，冷水阀门保持关闭。主要监控设备及控制逻辑-风机盘管23主要监控设备及控制逻辑-新风机组n系统原理图24主要监控设备及控制逻辑-新风机组25控制说明控制说明 系统停止：系统停止：水阀、风阀、加湿阀与送风机 状态连锁，当送风机状态为关时，风阀、加湿阀关闭。夏季：冷、热水阀关闭；冬季：冷水阀关闭，热水阀保持最小开度。系统启动：系统启动：自动模式下，可以通过时间表设置风机的启停；当系统启停命令为开、送风机无故障报警，且无低温报警时，送风机命令变为开，送风 机开始正常运转。主要监控设备及控制逻辑-新风机组26监测送风温度，通过PI调节冷、热水阀，使送风温度保持在设定值；夏季：当送风温度高于设定值，冷水阀趋于开启调节；当送风温度低于设定值，冷水阀趋于关闭调节；热水阀保持关闭。冬季：当送风温度高于设定值，热水阀趋于关闭调节；当送风温度低于设定值，热水阀趋于开启调节；冷水阀保持关闭；防冻报警时，热水阀开度为100%。送风温度在偏差范围内，冷、热水阀均不调节。送风温度控制：送风温度控制：主要监控设备及控制逻辑-新风机组27 送风湿度控制：送风湿度控制：监测送风湿度，通过启停加湿阀，使送风湿度保持在设定值。当送风湿度低于设定值时，加湿阀开启；当送风湿度高于设定值时，加湿阀关闭。主要监控设备及控制逻辑-新风机组28主要监控设备及控制逻辑-空调机组29主要监控设备及控制逻辑-空调机组30主要监控设备及控制逻辑-空调机组31控制说明控制说明 系统停止：系统停止：水阀、风阀、加湿阀与送风机状态连锁，当送风机状态为关时，风阀、加湿阀关闭，夏季：冷、热水阀关闭冬季：冷水阀关闭，热水阀保持最小开度。系统启动：系统启动：自动模式下，可以通过时间表设置风机的启停；当系统启停命令为开、送风机无故障报警，送风机命令变为开，送风机开始正常运转。回风机控制：回风机控制：当送风机状态为开，回风机处于自动模式下且回风机无故障报警时，回风机命令为开，回风机开始正常运转。主要监控设备及控制逻辑-空调机组32回风温度控制：回风温度控制：监测回风温度，通过PI调节冷、热水阀，使回风温度保持在设定值；夏季：当回风温度高于设定值，冷水阀趋于开启调节；当回风温度低于设定值，冷水阀趋于关闭调节；热水阀保持关闭。冬季：当回风温度高于设定值，热水阀趋于关闭调节；当回风温度低于设定值，热水阀趋于关闭调节；冷水阀保持关闭。回风温度在偏差范围内，冷、热水阀均不调节。主要监控设备及控制逻辑-空调机组33BA系统设备监控原理回风湿度控制：回风湿度控制：监测回风湿度，通过PI调节加湿阀，使回风湿度保持在设定值；当回风湿度低于设定值时，加湿阀趋于开启方向调节；当回风湿度高于设定值时，加湿阀趋于关闭方向调节。主要监控设备及控制逻辑-空调机组34回风回风CO2CO2浓度控制：浓度控制：监测回风CO2浓度，通过PI调节新风阀，使回风CO2浓度保持在设定值；当回风CO2浓度高于设定值，新风阀趋于开启方向调节；当回风CO2浓度低于设定值，新风阀趋于关闭方向调节直至最小开度。回风阀开度与新风阀开度互补，排风阀开度与新风阀开度保持一致。主要监控设备及控制逻辑-空调机组35预热温度控制：预热温度控制：监测预热温度，通过PI调节预热水阀，使预热温度保持在设定值；当预热温度低于设定值，预热水阀趋于开启调节；当预热温度高于设定值，预热水阀趋于关闭调节。预热温度在偏差范围内，预热水阀不调节。主要监控设备及控制逻辑-空调机组36主要监控设备及控制逻辑-热交换系统37主要监控设备及控制逻辑-热交换系统38控制说明控制说明 热水循环泵启停：热水循环泵启停：自动模式下，当循环泵启停命令为开、无故障报警，循环泵根据“均等运行时间”原则启动运行时间较少的2台循环泵，循环泵出现故障时，备用循环泵自动投