樓宇自控系統(tǒng)
樓宇自控是指樓宇中電力設(shè)備，如電梯、水泵、風(fēng)機(jī)、空調(diào)等，其主要工作性質(zhì)是強(qiáng)電驅(qū)動(dòng)。通常這些設(shè)備是開(kāi)放性的工作狀態(tài)，也就是說(shuō)沒(méi)有形成一個(gè)閉環(huán)回路。只要接通電源，設(shè)備就在工作，至于工作狀態(tài)、進(jìn)程、能耗等，無(wú)法在線(xiàn)及時(shí)得到數(shù)據(jù)，更談不上合理使用和節(jié)約能源。現(xiàn)在樓宇自控是將上述的電器設(shè)備進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)控，通過(guò)設(shè)置相應(yīng)的傳感器、行程開(kāi)關(guān)、光電控制等，對(duì)設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)線(xiàn)路返回控制機(jī)房的中心電腦，由電腦得出分析結(jié)果，再返回到設(shè)備終端進(jìn)行調(diào)解。
樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)成
為了提高設(shè)備利用率，合理地使用能源，加強(qiáng)對(duì)建筑設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視等，自然地就提出了樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)控制建筑物內(nèi)的機(jī)電設(shè)備。通過(guò)軟件，系統(tǒng)地管理相互關(guān)聯(lián)的設(shè)備，發(fā)揮設(shè)備整體的優(yōu)勢(shì)和潛力，提高設(shè)備利用率，優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和時(shí)間(但并不影響設(shè)備的工效)，從而可延長(zhǎng)設(shè)備的服役壽命，降低能源消耗，減低維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和工時(shí)數(shù)量。最終，降低了設(shè)備的運(yùn)行成本。
（1）管理的目的
自動(dòng)控制、監(jiān)視、測(cè)量是建筑設(shè)備管理的三大要素，其目的是正確掌握建筑設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、事故狀態(tài)、能耗、負(fù)荷的變動(dòng)等。尤其在使用電子計(jì)算機(jī)之后既可大力節(jié)省人力，又可節(jié)省能源。一般認(rèn)為可節(jié)約能源25%。
根據(jù)日本電氣學(xué)會(huì)技術(shù)報(bào)告說(shuō)：使用電子計(jì)算機(jī)的管理系統(tǒng)的效果與不使用的效果相比，維修保養(yǎng)人員可減少約30%。這里講的節(jié)能是在必要能源的最高利用率上所采用的節(jié)能方法。此運(yùn)轉(zhuǎn)控制所采用的方法主要有：機(jī)械的有效運(yùn)轉(zhuǎn)；變更室內(nèi)溫濕度的條件；控制照度；把設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間控制在最小限度；減少室外空氣的取人量等。在一幢大樓內(nèi)電氣的消耗率占整個(gè)能源消耗的70%~90%，所以節(jié)能首先應(yīng)從電氣方面著手，降低電能的消耗。
（2）管理對(duì)象
建筑設(shè)備的管理對(duì)象主要是電氣設(shè)備；空調(diào)設(shè)備；衛(wèi)生設(shè)備。
l)電氣設(shè)備：管理電氣設(shè)備主要監(jiān)視機(jī)械的動(dòng)作狀態(tài)、測(cè)量點(diǎn)及保護(hù)裝置。管理的主要對(duì)象是對(duì)各配電系統(tǒng)的斷路器、變壓器、接觸器、保險(xiǎn)絲，電容器等的狀態(tài)監(jiān)視。測(cè)量主要是對(duì)電力系統(tǒng)的電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率和功率因數(shù)的測(cè)量。
2)空調(diào)設(shè)備：管理空調(diào)設(shè)備要監(jiān)視冷凍機(jī)、空調(diào)器、水泵等的狀態(tài)；溫濕度的測(cè)量，以及對(duì)空調(diào)系統(tǒng)所需的冷熱源的溫度、流量的調(diào)節(jié)。
3)衛(wèi)生設(shè)備
樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制功能
大樓的建筑設(shè)備自動(dòng)控制是以空調(diào)控制為中心的。空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制是屬于一般熱力學(xué)過(guò)程的自動(dòng)調(diào)節(jié)
空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)有下列幾個(gè)好處：
a) 對(duì)生產(chǎn)性建筑可提高溫濕度的控制精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量；對(duì)居住和商業(yè)性建筑主要是提高人的舒適感。
b) 可以根據(jù)被調(diào)量變動(dòng)的情況，給系統(tǒng)增減能量(熱或冷)，因此可以降低能耗，節(jié)省能源。
c) 可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。
I空調(diào)機(jī)組的自動(dòng)調(diào)節(jié)
控制系統(tǒng)采用 DDC控制，裝設(shè)在回風(fēng)管內(nèi)的溫度傳感器所檢測(cè)的溫度送往DDC控制器與設(shè)定點(diǎn)溫度相比較，用比例積分加微分控制，輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，控制裝在回水管上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作，使回風(fēng)溫度保持在所需要的范圍。
裝設(shè)在送風(fēng)管內(nèi)的濕度傳感器所檢測(cè)的濕度送往 DDC控制器與設(shè)定點(diǎn)濕度比較，用比例積分控制，輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，控制電動(dòng)蒸汽閥的動(dòng)作，使送風(fēng)濕度保持在所需要的范圍。
裝設(shè)在回風(fēng)管及新風(fēng)管的溫度及濕度傳感器所檢測(cè)的溫/濕度送往DDC控制器進(jìn)行回風(fēng)及新風(fēng)焓值計(jì)算，按回風(fēng)及新風(fēng)焓值的比例，輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，控制回風(fēng)風(fēng)門(mén)及新風(fēng)風(fēng)門(mén)的比例開(kāi)度，使系統(tǒng)節(jié)能。
系統(tǒng)中所有檢測(cè)數(shù)據(jù)，均可以在顯示屏上顯示出來(lái)，如：
—新風(fēng)、回風(fēng)、送風(fēng)之溫濕度
—過(guò)濾器淤塞報(bào)警
—風(fēng)機(jī)開(kāi)停狀態(tài)
2）通過(guò) DDC控制器內(nèi)預(yù)先編寫(xiě)的邏輯程序，系統(tǒng)可執(zhí)行下列連鎖功能。—裝設(shè)在新風(fēng)入口處的風(fēng)門(mén)與風(fēng)機(jī)連鎖。當(dāng)風(fēng)機(jī)停止后，新風(fēng)風(fēng)門(mén)全關(guān)。—電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與風(fēng)機(jī)啟動(dòng)連鎖。當(dāng)風(fēng)機(jī)停止后，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥亦同時(shí)關(guān)閉。—風(fēng)機(jī)啟停狀態(tài)是用差壓開(kāi)關(guān)檢測(cè)的。當(dāng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，風(fēng)機(jī)兩側(cè)的差壓超過(guò)其設(shè)定值時(shí)， 差壓開(kāi)關(guān)內(nèi)的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，信號(hào)送往 DDC控制器，系統(tǒng)的控制程序立即投入運(yùn)行。
3) 通過(guò)手提檢測(cè)器可現(xiàn)場(chǎng)提取及修改 DDC數(shù)字控制器內(nèi)的任何數(shù)據(jù)，如
—傳感器檢測(cè)范圍
—控制程序參數(shù)，包括輸入端到輸出端等。
4) 通過(guò) DDC上串行接口與網(wǎng)絡(luò)控制器連接，成為中央監(jiān)控系統(tǒng)的最基本監(jiān)控單元。
II冷站控制
由裝于冷凍機(jī)房?jī)?nèi)的網(wǎng)絡(luò)控制器及數(shù)字式控制器， DDC分站按內(nèi)部預(yù)先編寫(xiě)的軟件程序來(lái)控制冷水機(jī)組臺(tái)數(shù)的啟停及各設(shè)備的連鎖啟停。
—測(cè)量冷凍水供、回水溫度及回水流量，從而計(jì)算空調(diào)實(shí)際的冷負(fù)荷。
—根據(jù)實(shí)際的冷負(fù)荷來(lái)決定冷水機(jī)組開(kāi)啟臺(tái)數(shù)，使達(dá)到最佳節(jié)能狀態(tài)。
—冷卻水溫度控制冷卻塔風(fēng)扇啟停。
—各設(shè)備的程序聯(lián)動(dòng)開(kāi)/停：
(a)啟動(dòng)：冷卻塔風(fēng)機(jī)i冷卻水泵、冷凍水泵、冷水機(jī)組。
(b)停止：冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵—)冷卻塔風(fēng)機(jī)。
(c)當(dāng)其中一臺(tái)冷凍水泵/冷卻水泵出現(xiàn)故障時(shí)，備用水泵會(huì)自動(dòng)投人工作。
—測(cè)量冷凍水系統(tǒng)供回水總管的壓差控制其旁通閥的開(kāi)度，使維持壓差。
冷水機(jī)組控制
由中央控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視供/回水溫度。按程序啟/停冷水機(jī)組。根據(jù)系統(tǒng)的供/回水溫度通過(guò)就地控制器(DDC)對(duì)溫度重新設(shè)定及負(fù)荷的限制等。
冷卻塔風(fēng)機(jī)控制
由中央控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視冷卻塔的出水溫度及控制水泵的啟停。
(3) 冷卻水泵/冷凍水泵的控制
根據(jù)冷凍站的控制程序啟/停水泵過(guò)載報(bào)警，對(duì)水流量的記錄。
III中央站監(jiān)控功能
以WindowsNT為操作平臺(tái)，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用軟件、集散控制系統(tǒng)、二級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，全中文化的圖形化操作界面監(jiān)視整系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，提供現(xiàn)場(chǎng)圖片、工藝流程圖（如空調(diào)控制系統(tǒng)圖）、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)圖、監(jiān)控點(diǎn)表、繪制平面布置圖，以形象直觀的動(dòng)態(tài)圖形方式顯示設(shè)備的運(yùn)行情況。繪制平面圖或流程圖并嵌以動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，顯示圖中各監(jiān)控點(diǎn)狀態(tài)，提供修改參數(shù)或發(fā)出指令的操作指示。
可提供多種途徑查看設(shè)備狀態(tài)，如通過(guò)平面圖或流程圖，通過(guò)下拉式菜單或功能鍵進(jìn)行常用功能操縱，以單擊鼠標(biāo)的方式可逐及細(xì)化地查看設(shè)備狀態(tài)及有關(guān)參數(shù)。
控制功能：
能在中央站上通過(guò)對(duì)圖形的操作即可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)控制，如設(shè)備的ON/OFF控制；通過(guò)選擇操作可進(jìn)行運(yùn)行方式的設(shè)定，如選擇現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)方式或自動(dòng)運(yùn)行方式；通過(guò)交換式菜單可方便地修改工藝參數(shù)。
對(duì)系統(tǒng)的操作權(quán)限有嚴(yán)格的管理，以保障系統(tǒng)的操作安全。對(duì)操作人員以通行字的方式進(jìn)行身份的鑒別和管制。操作人員的根據(jù)不同的身份可分為從低到高5—10個(gè)安全管理級(jí)別。
先進(jìn)的報(bào)警功能：
當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備出現(xiàn)故障及監(jiān)控的參數(shù)越限時(shí)，均產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，報(bào)警信號(hào)始終出現(xiàn)在顯示屏最下端，為聲光報(bào)警，操作員必須進(jìn)行確認(rèn)報(bào)警信號(hào)才能解除，但所有報(bào)警多將記錄到報(bào)警匯總表中，供操作人員查看。報(bào)警共分4個(gè)優(yōu)先級(jí)別。
報(bào)警可設(shè)置實(shí)時(shí)報(bào)警打印，也可按時(shí)或隨時(shí)打印。
綜合管理功能：
對(duì)有研究與分析價(jià)值、應(yīng)長(zhǎng)期進(jìn)行保存的數(shù)據(jù)，建立歷史文件數(shù)據(jù)庫(kù)：采用流行的通用標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)軟件包和硬盤(pán)作為大容量存儲(chǔ)器建立數(shù)據(jù)庫(kù)，并形成曲線(xiàn)圖等顯示或打印功能。
提供匯總報(bào)告，作為系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、管理水平評(píng)估、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化及作為設(shè)備管理自動(dòng)化的依據(jù)，如能量使用匯總報(bào)告，記錄每天、每周、每月各種能量消耗及其積算值，為節(jié)約使用能源提供依據(jù);又如設(shè)備運(yùn)行運(yùn)行時(shí)間、起停次數(shù)匯總報(bào)告（區(qū)別各設(shè)備分別列出），為設(shè)備管理和維護(hù)提供依據(jù)。
可提供圖表式的時(shí)間程序計(jì)劃，可按日歷定計(jì)劃，制訂樓宇設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間表。可提供按星期、按區(qū)域及按月歷及節(jié)假日的計(jì)劃安排。
樓宇自控系統(tǒng)常用設(shè)備
傳感器
傳感器是自控系統(tǒng)中的首要設(shè)備，它直接與被測(cè)對(duì)象發(fā)生聯(lián)系。它的作用使感受被測(cè)參數(shù)的變化，并發(fā)出與之相適應(yīng)的信號(hào)。在選擇傳感器時(shí)一般有三個(gè)要求：高準(zhǔn)確性、高穩(wěn)定性、高靈敏度。
1. 溫度傳感器：
樓宇工程中應(yīng)用的主要接觸式溫度傳感器，如熱電阻、熱電偶、PTC硅感應(yīng)器等，由于測(cè)溫元件與被測(cè)介質(zhì)需要進(jìn)行充分的熱交換，測(cè)量常伴有時(shí)間上的滯后。如Pt1000其在0℃時(shí)電阻為1000Ω，隨著溫度的升高電阻減小，靈敏度一般在3~4Ω/K，響應(yīng)速度一般在15~30秒。
2. 壓力傳感器：常用的有電氣式壓力傳感器，將被測(cè)壓力的變化轉(zhuǎn)換為電阻、電感等各種電氣量的變化，從而實(shí)現(xiàn)壓力的間接測(cè)量。常用的有壓差開(kāi)關(guān)、表壓傳感器、靜壓傳感器等。
3. 流量傳感器：常用的是電磁流量計(jì)，由法拉第電磁感應(yīng)定律知，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)并切割磁力線(xiàn)的導(dǎo)體中會(huì)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與流體的體積流量呈線(xiàn)性關(guān)系。
4. 濕度傳感器：用于測(cè)量室內(nèi)空氣相對(duì)濕度。
5. 液位傳感器：用于控制水箱、水池等的上限、下限液位。
在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，它接受控制器輸出的控制信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成直線(xiàn)位移或角位移，來(lái)改變調(diào)節(jié)閥的流通截面積，以控制流入或流出被控過(guò)程的物料或能量，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)程參數(shù)的自動(dòng)控制。
6. 風(fēng)閥執(zhí)行器：用于控制安裝于新風(fēng)、回風(fēng)口的風(fēng)閥，既可進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，也可進(jìn)行開(kāi)度控制。執(zhí)行器設(shè)有萬(wàn)能夾具，可直接夾持在風(fēng)閥的驅(qū)動(dòng)軸上，設(shè)有手動(dòng)復(fù)位鈕，在故障時(shí)可手動(dòng)調(diào)節(jié)。根據(jù)風(fēng)管橫截面的大小可選擇不同鈕矩的執(zhí)行器。
7. 水管閥門(mén)執(zhí)行器：與閥門(mén)配套使用，有開(kāi)關(guān)式和調(diào)節(jié)式兩種，開(kāi)關(guān)式一般口徑大，在冷熱站中用于控制各系統(tǒng)工藝管道的開(kāi)啟和關(guān)閉、各種工況間的切換等；調(diào)節(jié)式主要用于控制流量，在空調(diào)機(jī)組中，根據(jù)控制器的溫濕度設(shè)定值控制回水流量和蒸汽加濕的流量，使溫濕度維持在設(shè)定值。
現(xiàn)場(chǎng)控制器（DDC）
DDC是用于監(jiān)視和控制系統(tǒng)中有關(guān)機(jī)電設(shè)備的控制器，它是一個(gè)完整的控制器，有應(yīng)有的軟硬件，能完成獨(dú)立運(yùn)行，不受到網(wǎng)絡(luò)或其它控制器故障的影響。根據(jù)不同類(lèi)型的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)提供符合控制要求和數(shù)量的控制器。每處DDC 具有10-15%點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)充或余量。
（1）控制器構(gòu)成符合以下要求：
A) 以32位或16位微處理器的可編程DDC
B) 具有可脫離中央控制主機(jī)獨(dú)立運(yùn)行或聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行能力
C) 具有電源模塊
D) 具有通信模塊
E) DDC 有在模板LED顯示每個(gè)數(shù)字輸入，輸出點(diǎn)的實(shí)時(shí)變化狀態(tài)。當(dāng)外電斷電時(shí)，DDC的后備電池可保證RAM中數(shù)據(jù)在60天不掉失。
F) 當(dāng)外電重新供應(yīng)時(shí)，無(wú)需人工干預(yù)的情況下，DDC能自動(dòng)恢復(fù)正常工作。
G) 當(dāng)DDC存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)非正常丟失時(shí)，用戶(hù)可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)接口和通過(guò)網(wǎng)絡(luò)操作將數(shù)據(jù)重新寫(xiě)入DDC控制器。
H) DDC的操作程序與應(yīng)用程序皆采用PPCL高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)。
I) DDC程序的編寫(xiě)，修改既可在中央站上進(jìn)行，也可通過(guò)便攜機(jī)進(jìn)行。
J) DDC在外電斷時(shí)，同時(shí)后備電池丟失時(shí)，能存儲(chǔ)其應(yīng)有程序。
K) DDC的采集精度與傳感器的精度相匹配。
L) 工作環(huán)境：溫度0度到50度，相對(duì)濕度0-90%
M) 電源：AC220V, ±10%,50HZ。
2）DDC具備以下功能：
定時(shí)啟停自適應(yīng)啟/停
自動(dòng)幅度控制需求量預(yù)測(cè)控制
事件自動(dòng)控制掃描程序控制與警報(bào)處理
趨勢(shì)記錄全面通信能力
中央監(jiān)控站
中央管理工作站系統(tǒng)由PC主機(jī)、彩色大屏幕顯示器及打印機(jī)組成，是BAS系統(tǒng)的核心，它直接可以和以太網(wǎng)相連。整個(gè)大廈內(nèi)所受監(jiān)控的機(jī)電設(shè)備都在這里進(jìn)行集中管理和顯示，內(nèi)裝工作軟件提供給操作人員下拉式菜單、人機(jī)對(duì)話(huà)、動(dòng)態(tài)顯示圖形，為用戶(hù)提供一個(gè)非常好的、簡(jiǎn)單易學(xué)的界面，操作簡(jiǎn)單，操作者無(wú)需任何先驗(yàn)軟件知識(shí)，即可通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤(pán)操作管理整個(gè)控制系統(tǒng)。
