建筑设备自动控制系统设计.ppt

1.BAS的基本功能及设计目标 楼宇设备自控系统主要是对建筑物的变配电设备、应急备用电源设备、蓄电池、不停电源设备等的监视、测量和照明设备的监控、给排水系统的给排水设备、饮水设备及污水处理设备等运行、工况的监视、测量与控制、空调系统的冷热源设备、空调设备、通风设备及环境监测设备等运行工况的监视、测量与控制，热力系统的热源设备等运行工况的监视，以及对电梯、自动扶梯设备运行工况的监视。通过BAS实现对建筑物内上述机电设备的监控与管理，以达到节约能源和人力资源，提高物业管理水平和向用户创造更舒适、安全的环境 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 2.2 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 二、BAS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通常是一个集散型或者是分布的开放型系统，通常是一个集散型或者是分布的开放型系统，目前楼宇设备管理系统采用分层分布式结构，第一目前楼宇设备管理系统采用分层分布式结构，第一层中央计算机系统，第二层区域智能分站（层中央计算机系统，第二层区域智能分站（DDCDDC控控制器）第三层数据采样与控制终端组成制器）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、BAS系统结构及其功能第一层中央计算机系统，它是由多台分散的微型第一层中央计算机系统，它是由多台分散的微型计算机和区域智能分站经互连网络连结而成的计计算机和区域智能分站经互连网络连结而成的计算机系统，系统中各智能单元既相互协同又高度算机系统，系统中各智能单元既相互协同又高度自治，能在全系统范围内实现资源管理，动态地自治，能在全系统范围内实现资源管理，动态地进行任务分配或功能分配，同时可以执行分布式进行任务分配或功能分配，同时可以执行分布式程序。程序。二、BAS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）；控制与数据网的转换，与各上位管理计算机进行数控制与数据网的转换，与各上位管理计算机进行数据交换，向上传送现场的各项采集数据和设备运行状据交换，向上传送现场的各项采集数据和设备运行状态信息，同时接收各上位管理计算机下达的实时指令态信息，同时接收各上位管理计算机下达的实时指令或参数设定、修改。或参数设定、修改。二、BAS系统结构及其功能第三层数据采样通常由两类终端构成，一类称为监测第三层数据采样通常由两类终端构成，一类称为监测输入点（输入点（IPIP），），监测对象是：温度、湿度、有害气体、监测对象是：温度、湿度、有害气体、火灾检测、流量、压力等。另一类称为受控输入点火灾检测、流量、压力等。另一类称为受控输入点（OPOP），），受控对象是：水泵、阀门、控制器、执行开受控对象是：水泵、阀门、控制器、执行开关等。各类探测器、传感器将监测对象的实时状态转关等。各类探测器、传感器将监测对象的实时状态转变成区域智能分站可以接受的电流（变成区域智能分站可以接受的电流（4-20mA4-20mA）或电压或电压（0-10V0-10V）量，同样区域智能输出（量，同样区域智能输出（4-20mA4-20mA）或（或（0-0-10V10V）的控制信号调节受控设备（例如调节阀门的大小的控制信号调节受控设备（例如调节阀门的大小或调整风门的开度）。或调整风门的开度）。二、BAS系统结构及其功能智能分站与楼宇设备自控系统（智能分站与楼宇设备自控系统（BASBAS）以现场总线方式以现场总线方式进行通讯，进行通讯，BASBAS中分散的智能分站的操作运行应是高度中分散的智能分站的操作运行应是高度自治的，并不依赖自治的，并不依赖BASBAS监控软件。当系统通信故障时，监控软件。当系统通信故障时，智能分站仍然具有正常完成监测和控制的能力，同时智能分站仍然具有正常完成监测和控制的能力，同时也应采用分布式系统结构的原则，使智能分站在大厦也应采用分布式系统结构的原则，使智能分站在大厦地理位置上更具有分布性，也可减少各监控工作站与地理位置上更具有分布性，也可减少各监控工作站与智能分站之间的通讯量。智能分站之间的通讯量。二、BAS系统结构及其功能1.2 BAS1.2 BAS的系统框图的系统框图 管理计算机 防火墙浏览器中央站以太网以太网分站以太网以太网分站企业资源计划管理执行系统 管理层 自动化层 现场层 二、BAS系统结构及其功能(1)BAS(1)BAS网络总线网络总线网络总线是网络通信总线，在网络总线是网络通信总线，在BASBAS中是上经管理计算机、中是上经管理计算机、中央站、分站、现场设备之间连接总线，而网络总线中央站、分站、现场设备之间连接总线，而网络总线总网络技术应是多个计算机系统的集合，实现数据通总网络技术应是多个计算机系统的集合，实现数据通信和资源共享。就智能建筑而言，信和资源共享。就智能建筑而言，BASBAS其系统结构应是其系统结构应是有机地将其融合在建筑物网络系统之内，实现建筑物有机地将其融合在建筑物网络系统之内，实现建筑物的通讯和资源共享，从目前现状和发展趋势，的通讯和资源共享，从目前现状和发展趋势，BASBAS其网其网络总线采用是以太网形式（络总线采用是以太网形式（TCP/IPTCP/IP）以太网的速率有以太网的速率有1010兆、兆、100100兆、兆、10001000兆甚至兆甚至1G1G，其选用何种形式应结其选用何种形式应结合工程实际需求而定。合工程实际需求而定。二、BAS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 现场总线是一种串行的数字数据通信链路，它沟通现场总线是一种串行的数字数据通信链路，它沟通了过程控制领域的基本控制设备（即现场级设备）了过程控制领域的基本控制设备（即现场级设备）之间以及与更高层次自动控制领域的自动化控制设之间以及与更高层次自动控制领域的自动化控制设备备二、BAS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 现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络，现场总线的本质含义双向传输、多分支结构的通信网络，现场总线的本质含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、BAS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1 9 8 41 9 8 4 年，美 国 仪 表 协 会年，美 国 仪 表 协 会 I S A/S P 5 0I S A/S P 5 0 工 作 组 和 国 际 电 工 协 会工 作 组 和 国 际 电 工 协 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LonWorksLonWorks。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，成立年，成立WorldFIPWorldFIP协会，准备以法国协会，准备以法国EIPEIP工厂仪表通信协议为基工厂仪表通信协议为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合并，成立现场基金会，推动现场总线国际合并，成立现场基金会，推动现场总线国际标准开发。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IEC61158IEC61158面世面世 二、BAS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、BAS系统结构及其功能 现场总线技术涉及到信号、通信、系统三个层次，不仅现场总线技术涉及到信号、通信、系统三个层次，不仅有技术问题，也有支持率问题，不仅是通信标准，也是有技术问题，也有支持率问题，不仅是通信标准，也是系统标准。现场总线实现测控信号传输的数字化，实现系统标准。现场总线实现测控信号传输的数字化，实现数字通信。现场总线网线节点（如传感器数字通信。现场总线网线节点（如传感器/变送器、执变送器、执行器、控制器等）的通信信号全部数字化，即用行器、控制器等）的通信信号全部数字化，即用0 0和和1 1代代替传统直流模拟量信号（如替传统直流模拟量信号（如420mA420mA、010mA010mA、010V010V、05V05V等），在现场级实现开放连接，有的高级现场总线等），在现场级实现开放连接，有的高级现场总线技术还在系统级标准化和开放互操作。现场总线不仅用技术还在系统级标准化和开放互操作。现场总线不仅用于信号传输，也用于系统控制的完成和管理。总之，现于信号传输，也用于系统控制的完成和管理。总之，现场总线技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。建筑自动化系统使用的现场通信网络（广义现场总线）建筑自动化系统使用的现场通信网络（广义现场总线）主要有：主要有：LonWorksLonWorks、BACnetBACnet等。等。二、BAS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 监控主机是设备监控系统的核心，其主要功能：通过现监控主机是设备监控系统的核心，其主要功能：通过现场控制器，自动控制系统内的设备和参数在合理优化的场控制器，自动控制系统内的设备和参数在合理优化的状态下工作，自动监视系统中每台设备的运行状态和系状态下工作，自动监视系统中每台设备的运行状态和系统的运行参数，自动记录、存储和查询历史运行数据，统的运行参数，自动记录、存储和查询历史运行数据，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、BAS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DDCDDC之间的信息发送之间的信息发送 提高通讯效率和保证信息完整提高通讯效率和保证信息完整 监控层及监控层及DDCDDC运行状态运行状态 DDCDDC数据与应用软件备份数据与应用软件备份 其他系统的接口通讯其他系统的接口通讯 主机外围设备，包括各类打印机控制强主机外围设备，包括各类打印机控制强二、BAS系统结构及其功能(2)DDC(2)DDC组成及其功能组成及其功能(A)DDC(A)DDC组成的原理组成的原理 DDCDDC系统是用一台计算机对多种被控参数进行巡回检测，系统是用一台计算机对多种被控参数进行巡回检测，并按预先选用的控制规律（并按预先选用的控制