1、1楼宇机电设备自动化系统及实验实训操作2第一章：模型设备第二章：自动化控制第三章：工程实例3一、概述 建筑设备自动化系统（BAS，Building Auotomation System)，是应用前端探测器或执行器，现场设备（DDC），网络通讯技术及计算机控制实现对建筑物内机电设备运行的监视、控制和管理的综合系统。探测器执行器DDC网络控制PC系统框图4一、概述 建筑物中的机电设备具有多而散的特点。为方便监控和管理，按类别和功能划分为：1：暖通空调监控子系统 2：供配电设备监控子系统 3：照明监控子系统 4：给排水监控子系统 5：电梯监控子系统 建筑设备自动化系统有广义BAS和狭义BAS之分，狭
2、义BAS没有火灾自动报警系统和安全防范系统，包括电力、照明、空调、给排水等。在智能建筑设计标准（GB/T503142000）中，称广义的为建筑设备自动化系统，称狭义的为建筑设备监控系统。5一、概述详 图 请 见 DDC1接 线 图详 图 请 见 DDC2接 线 图祥 图 请 见 DDC3接 线 图LON总线系统集成系统图抄表系统电力监测系统空调系统消防系统6一、概述（暖通模型）冷水机组模拟房间冷却塔排水泵给水泵配电箱风管道分机盘管7照明控制实验台一、概述（照明等系统）供配电监测电梯监控给排水监控8二、基本概念（1）1、DI：DIGITAL INPUT,数字量输入2、DO：DIGITAL OUT
3、PUT,数字量输出3、AI：ANALOG INPUT,模拟量输入4、AO：ANALOG OUTPUT,模拟量输出9二、基本概念（1）电阻式传感器的基本原理是将被测的非电量转化成电阻值的变化，再经过转换电路变成电量输出。AI 信号TE124+12 supplyCom温度变送值：4-20mATE134+12 supplyCom温度变送值：0-10v温度传感器10二、基本概念（1）AO 信号 4NM/8NM/16NM/24NM四种扭矩，可满足8平方米以下的风阀 开关、调节，手动/电动，可以带反馈信号。其开度在0-90度之间，可根据控制DDC的D/A转换精度，开较准确的控制。M24VDCcom电路板0
4、-10V10V0V控制器0-10V接线图风阀驱动器11二、基本概念（1）DI 信号 对于数字量信号分为两种：一为0-32VDC输入；一为干节点，即：闭和即短路，如：红外幕帘、开关、门磁。DO 信号 数字量信号输出也分为如上两种。DO物理电路图12二、基本概念（2）弱电控制强电：继电器：继电器接线方法：继电器接线图DO 信号13二、基本概念（4）压缩式制冷机组原理：冷却水冷冻水膨胀调节阀冷凝器蒸发器压缩机高温高压制冷剂气体低温低压制冷剂气体低温高压液态制冷剂低温低压液态制冷剂14二、基本概念（5）表冷器：又叫表面式换热器。根据不同的设定温度要求及室外温度，在同一设备中注入热水或冷水，用来加热或冷
5、却空气。用来加热空气的叫空气加热器，或加热器。用来冷却空气的叫冷却器，或表冷器。15表冷器空调房间风机封闭式空调系统表冷器空调房间风机直流式空调系统二、基本概念（6）1、集中式空调：根据处理空气的来源可分为：封闭式空调系统直流式空调系统混合式空调系统2、半集中式空调：风机盘管空调系统表冷器空调房间风机混合式空调系统3、分散式空调：柜体式或一体式空调系统16二、基本概念（7）传感器平均值：当要测量一个很大的空间的温度时，就需要传感器的平均值。但是需要注意的是：如图在每一排中的传感器数量要一样。传感器传感器传感器传感器传感器串接图17三、暖通空调监控系统 暖通空调系统是智能建筑设备中最主要的组成部
6、分，其作用是保证建筑物内具有舒适的工作生活环境和良好的空气品质。整个系统由 1：冷冻水系统、2：冷水机组、3:冷却水系统、4:空调机组等组成。18三、暖通空调监控系统冷冻水系统I（一）冷冻水系统冷冻水系统的监控目的：（1）保证冷水机组蒸发器通过足够量的冷冻水使蒸发器正常工作，防止冻坏。（2）满足用户需求。（3）尽可能减少冷冻水泵的能耗。19三、暖通空调监控系统冷冻水系统II根据上述监控要求，可得出如下监控点位图：20三、暖通空调监控系统冷冻水系统IV旁通阀：由电动执行器和调节阀体组成，广泛用于空调、制冷、采暖以及其它自动控制系统中，可精确调节系统中的介质流量。控制信号：010V、420mA。执
7、行器扭力：50016000N。如上所述，通过调节旁通阀的开度，调节冷冻水的供水量，使蒸发器两侧压差恢复到设定值。21三、暖通空调监控系统冷冻水系统V 水流开关可以感知管路中液体流量的变化，向外提供开关信号及反映液体流动状态。水流开关及其作用：因为水泵运行的状态是通过继电器的辅助触点来读入的，所能确定水泵正常运行只能到继电器，通过水流开关再次确认系统是否正常。当冷冻水系统中使用了水过滤器时，一旦堵塞，则可作出报警。22三、暖通空调监控系统冷冻水系统VI温度传感器的作用：当冷水机有若干组时，由供水温度，回水温度来确定开启几组冷水机：控制程序将依据采样周期监测系统负荷大小,若系统负荷降低,系统将自动
8、卸载一台主机运行,以节省系统能源,这里我们取冷冻水回水温度与供水温度之差值(Delta temp)作为系统冷负荷的参考值。冷水机组的冷水供、回水设计温差不应小于5。在技术可靠、经济合理的前提下宜尽量加大冷水供、回水温差。23三、暖通空调监控系统冷水机组I 冷水机组不能频繁启停，否则容易烧毁（压缩机），所以我们从物理上给以保护，通过安装延时继电器来控制启动时的延时。（二）冷水机组 对于冷水机组的监控，我们只需进行启停控制，同时可读入机组运行状态。其余控制由冷水机组本身自动完成。24三、暖通空调监控系统冷水机组II压缩机蒸发器冷凝器储液罐控制电路25三、暖通空调监控系统冷却水系统I（三）冷却水系统
9、冷水水系统的监控目的：（1）保证冷水机组冷凝器通过适当水量和温度的冷却水使冷凝器正常工作，防止烧坏。（2）根据冷却塔回水温度及冷水机组运行状态，控制冷却塔与冷却水泵的启停与投入台数，以节省能耗。26三、暖通空调监控系统冷却水系统II根据上述监控要求，可得出如下最简监控点位图：27三、暖通空调监控系统水系统启停I1 1、开启顺序：、开启顺序：水系统的开启顺序很重要，如避免用电负荷瞬间过大。若开启不当，容易造成设备提前老化，严重时会使设备损坏。正确的开启顺序是：正确的开启顺序是：对应冷却水、冷冻水管路上的阀门立即开启开冷却塔风机开冷却水泵冷却水水流开关信号指示开冷冻水循环水泵冷冻水水流开关信号指示
10、冷冻机组开启。28三、暖通空调监控系统水系统启停II启动流程图29三、暖通空调监控系统水系统启停III、关闭顺序：同水系统的开启顺序一样，若关闭不当，也会引起开启不当的后果。正确的关闭顺序是：冷冻机组停机冷却塔风机关闭冷却水泵关闭冷冻水循环水泵关闭对应冷却水、冷冻水管路上的阀门立即关闭。30三、暖通空调监控系统水系统启停IV关闭流程图31三、暖通空调监控系统空调机组I（四）空调机组空调机组监控要求：1.监测风管道内的温度。2.监控风阀开启度。3.调节冷水、热水进水阀开度。4.监测新风过滤网两侧压差，以了解过滤网是否堵塞。5.监控风机的状态及启停。32三、暖通空调监控系统空调机组II根据上述监控
11、要求，可得出如下监控点位图：33三、暖通空调监控系统空调机组III由两个传感孔检测到的压差，作用于控制器薄膜的两面。当两侧压差大于设定值，弹簧承托的薄膜移动并启动开关。当探测微量正压时，只需使用高压连接端而不用低压连接器，若探测真空度时，便只需使用低压连接端，而高压连接端则连通大气。压差开关：空气过滤网的透气度通过空气压差开关来检测，当过滤网的压差超过设定值时控制器发出阻塞报警。34三、暖通空调监控系统空调机组IV影响机组工作的因素有两个：（1）室外空气的状态。（2）室内空气的状态。所以在控制时，不仅要考虑到对温度的控制，还要考虑按照什么原则控制新风阀和回风阀的开度比例使空气处理过程耗能最少。
12、对于空气空气处理机组：根据测量的回风回风温度与设定值设定值的偏差，经比较计算控制冷水调节阀，温度太高时打开冷水阀，温度太低时关小冷水阀,使送风温度维持在设定的范围内。冷水阀与风机连锁控制，当风机停止后，冷水阀同时关闭。对于新风新风处理机组：系统将根据测量的室外室外温度和设定值设定值进行比较，计算经比例、积分微分（PID）规律控制冷水调节阀，使送风温度维持在设定的范围内。35三、暖通空调监控系统设备安装及接线I 对于现场控制器的安装，实际中采用就近安装、远离噪音的原则。在ST-2000B-BAII型实验系统中，我们把控制器安装在实验台上，同时把控制器的输入输出端口引出到跳线端子并标明出来，通过跳
13、线和实验台另一边的有相同标称的跳线端子连接起来。相同标称的跳线端子背后的接线通过走线槽、管道等方式连接到现场的配电箱内对应的各继电器或设备上。36三、暖通空调监控系统设备安装及接线II冷却水水温冷冻水水温热水水温冷冻水供水泵冷水机组冷却水供水泵冷却水回水泵冷却塔锅炉热水泵补水水阀冷水机组手自动状态冷却水供水泵手自动状态冷却水回水泵手自动状态冷却塔手自动状态锅炉手自动状态热水泵手自动状态补水水阀手自动状态COMCOMCOMCOMCOMCOMCOMCOMCOMCOMCOMCOM跳 线 端 子跳 线 端 子跳 线冷冻水供水泵手自动状态部分面板端接线图37三、暖通空调监控系统设备安装及接线III走线槽
14、或管道到配电箱跳线端子控制器38三、暖通空调监控系统设备安装及接线IV端子排V-V+Iout24VDC-24VDC+V-V+IoutV-V+Iout继电器继电器继电器继电器继电器继电器继电器继电器220VAC继电器继电器继电器继电器继电器继电器继电器继电器部分设备端接线图39三、暖通空调监控系统设备安装及接线V模型配电箱继电器（DI、DO）接线端子（AI，AO）手自动开关指示灯40四、照明监控系统I 照明监控系统的控制，主要是对建筑物内外的各种照明器具进行控制，以便在保证设计照度的前提下取得明显的节能效果。监视则是对照明配电箱或照明回路的工作状态、故障报警等进行监视。照明监控系统的实现，一般是
15、用接触器触点控制相应的回路或照明配电箱的电源进线。在ST-2000B-BAII型实验系统中，由于每路只有3个灯，功率及回路电流较小，我们用继电器来代替接触器，来控制每个回路。41四、照明监控系统II在智能建筑中通常采用两种控制方式：（1）定时控制方式。用软件编制各组照明灯的开启、关闭时间表，以满足不同时间段的照明需要。（2）智能控制方式。用传感器来探测照明区域的信息，控制器以此作为依据，控制照明回路的开启或关闭。42四、照明监控系统III照明接线及控制点表根据上面所述，实验模型作如下设计：43四、照明监控系统IV照明控制实验台实验台回路1回路2回路3配电箱控制箱线槽跳线端子ST2000B-BA
16、II44五、给排水监控系统I楼宇给水系统给水方式：（1）重力给水方式。在供水处的最高点设置水箱，用水泵把水抽到水箱，用重力给水管网供水。（2）压力给水方式。在地下室或空余处设置给水设备，利用压缩空气的压力来代替高位水箱。45五、给排水监控系统II 气压水箱系统的缺点是投资大，效率低，所以我们采用重力给水方式。给水系统的监控要求及目的：（1）监控给水泵的运行状态及启停。（2）监视给水箱中的液位。46五、给排水监控系统III综上所述，给水系统设计如下：给水系统控制原理及点表47五、给排水监控系统IV液位开关：48五、给排水监控系统V 建筑排水的任务是接纳，汇集各种用水设备排放的污、费水，然后排入室
17、外排水管网最终到污水处理场。对排水系统进行监控的基本要求：（1）水泵启停控制。（2）水泵运行状态监视。（3）污水集水井高低液位报警。49五、给排水监控系统VI综上所述，给水系统设计如下：NL继电器24VDC+-DIDO排水泵排水阀污水污水处理场高水位低水位22排水系统原理图及点表50六、电梯监控系统I 在BA系统中，电梯的监控主要实现对电梯运行状态的监视和控制电梯的定时开关。即：（1）控制电梯的启停。（2）监视电梯的运行状态。（3）监视电梯运行到了哪个楼层，及运行方向。51六、电梯监控系统II 由于电梯只有四层，并且有自己的控制电路，所以我们通过：（1）读取电梯的楼层显示码A，楼层显示码B，来
18、确认电梯在那一楼层；读入运行方向编码确定电梯运行方向。（2）在电梯的电源处设置继电器来控制它的启停。（3）读取电梯模型的报警信号来监视它的状态。共需5个DI，1个DO。电梯模型52七、供配电监控系统I 建筑物中的供配电系统都有相对完善的、符合电力行业要求的测量仪表和保护装置，因此在智能建筑中供配电监控系统的主要任务不是对供配电设备的控制，而是对供配电系统的有关参数的监视、测量。53七、供配电监控系统II 按照智能建筑设计标准，供配电监视系统应具备以下功能：（1）主电路电流及电压值显示。（2）有功功率、无功功率、功率因素测量。（3）频率监视。54七、供配电监控系统III电力参数接线图综上所述，供
19、配电监测系统设计如下：55第二章 自动化控制 BA II 型实验装置的现场控制设备采用广州威世达开发的基于LONTALK协议的VCN系列产品。现场设备间的通讯信道为LON总线，通过ilon600 IP server/ilon100 web server转换接入IP信道，实现远程监控。上位机使用组态王编制人机监控界面，通过LNS DDE Server协议实现和下位机控制设备的数据交换。56第二章 自动化控制系统原理图57第二章 自动化控制人机界面I组态王6.51的版本类型有：（1）开发版：有64点，128点，256点，512点，1024点和不限点六种规格；内置编程语言；内置高速历史库。（2）运行
20、版：同上有六种规格；但不可编程，只可运行。（3）演示版：支持64点，可编程，在线运行2个小时。组态王6.5158第二章 自动化控制人机界面II建立新组态王工程的一般过程：（1）设计图形界面；（2）定义设备；（3）定义变量（构造数据库）；（4）建立动画连接；（5）运行和调试。组态王6.5159第二章 自动化控制人机界面III动态数据交换（DDE）：Dynamic Data Exchange，它是WINDOWS平台上的一个完整的通讯协议，使支持DDE的两个或多个应用程序能彼此交换数据和发送指令。DDE对话的内容通过三个标识名来表达：应用程序名（application），主题（topic），项目（i
21、tem）。如：组态王6.5160第二章 自动化控制人机界面实验一IST-2000B-BAII系统的人机界面制作：实验一：一个简单的人机界面的制作。实验目的：初步了解掌握在组态王中动画的制作，理解动画制作的目的。初步掌握对设备控制的方法。61第二章 自动化控制人机界面实验一II实验步骤：1、新建一个组态工程。2、制作三个箭头，用来表示水流方向；拖两个按钮到画面里并改名启动和停止，用来作启动和停止按钮。3、建立DDE设备连接，实现和现场对应DDC的连接。4、在DDE Server里找到对应冷却水供回水水泵的项获得Item，然后在组态程序中建立对应的变量：供水泵，回水泵。62第二章 自动化控制人机界
22、面实验一III5、建立一个变量：水流模拟，用来控制动画显示，建立一个变量：FLAG，用来控制程序的运行。6、双击启动按钮，选按下时，写入程序：FLAG=1；双击停止按钮，选按下时，写入程序：FLAG=0；7、双击第一个箭头，选隐含连接，条件表达式为：水流模拟=1；并选择显示。同样操作：第二个箭头为：水流模拟=2；并选择显示。第三个箭头为：水流模拟=3；并选择显示。63第二章 自动化控制人机界面实验一IV8、在画面中点右键，选择画面属性，编写程序：IF（FLAG=1）IF（水流模拟=2）水流模拟=水流模拟+1;ELSE 水流模拟=1;供水泵=“ST_ON”;回水泵=“ST_ON”;IF(FLAG
23、=0)水流模拟=0;供水泵=“ST_OFF”;回水泵=“ST_OFF”;64第二章 自动化控制人机界面实验一V9、确定后保存。在系统配置中双击：设置运行系统，选择运行主画面。10、运行VIEW命令，执行程序。（LNS DDE Server已运行）11、点击运行按钮，由此可见动画由变量：水流模拟 来控制；设备由变量：供水泵和回水泵 来控制；整个程序的执行由变量：FLAG 来控制。65第二章 自动化控制人机界面实验二I实验二：水系统的控制。实验目的：1.加深对冷水机组系统设备认识；2.确认冷水机组接线无误；3.实现对冷冻水水温的测量。4.实现对冷水机组、冷冻泵、冷水泵、运行状态、启停控制实验。66
24、第二章 自动化控制人机界面实验二II制作步骤：1、画面的制作（如图）：水系统动画画面 画出水系统中的主要设备，并如实验一中作箭头表示水流方向。加入文本XXX后，双击，选择模拟值输出，选择相应温度值的变量。67第二章 自动化控制人机界面实验二III2、水流动画设置：if(本站点冷冻水流指示=ST_ON)本站点制冷=1;else 本站点制冷=0;if(本站点冷却水流指示=ST_ON)本站点制冷1=1;else 本站点制冷1=0;冷却水侧条件表达式冷冻水侧条件表达式68第二章 自动化控制人机界面实验三I实验三：空气处理系统的人机界面。实验目的：1.加深对系统设备的认识；2.实现对各个IO量的设定、读
25、取及控制；3.实现对模拟房间温度的控制；69第二章 自动化控制人机界面实验三II制作步骤：1、画面的制作（如图）：画出空调系统中的主要设备，并如实验一中作箭头表示气流方向。加入文本XXX后，双击，选择模拟值输出，选择相应温度值或风阀反馈开度的变量。70全回风机组空气处理机组第二章 自动化控制人机界面实验三III2、控制程序编制：示例 根据前面基本概念（6）中所述，我们可以把模型作新风机组、空气处理机组、全回风机组等来控制；在每种类型中可以编制各种控制方式。71第三章 工程示例 该大厦分为地下三层和地上二十三层，建筑面积三万多平方米，大厦主要功能为娱乐、商场、餐饮、办公、金融等部分。某大厦智能化
26、系统工程 BA部分 本工程采用水环热泵空调系统。水环热泵空调系统采用设于每个温控区的水环热泵机组实现制冷制热功能，由封闭的双管循环水系统供给水环热泵机组能量，通过循环水的流动实现建筑物内热量的回收。循环水系统夏季采用开式冷却塔加板式换热器排热，冬季采用集中供热进行辅助加热。72第三章 工程示例水冷热泵空调 热泵从本质上来说是一种热回收装置，它从低温热源处吸取热量并提高品位后，再在高温热源处放热，起到节省高位能的作用。73第三章 工程示例水冷热泵空调系统741、大厦设备安装示例。(图例)2、大厦设备安装设备及其点位表。(点表)75思考：4、冷冻水监控的目的是什么？1、ST-2000B-BAII型系列设备包括那几个系统？2、传感器输出的标准电压或电流是多少？3、如何实现弱电控制强电？试画出一个示例草图。5、压力传感器的作用是什么？7、空调系统关闭的顺序是什么？6、水流开关的作用是什么？8、本实验系统中电梯系统监测的内容是什么？9、在实验面板上进行跳线的目的是什么？10、本系统中如何实现现场控制器和上位机软件的数据交换？
