新考試大綱要求:掌握建筑設備自動化控制系統(tǒng)的設計方法

原考試大綱要求:

掌握建筑設備自動化控制系統(tǒng)的構成掌握數(shù)字量模擬量的基本概念了解建筑設備、供配電設備及照明設備的控制要求了解建筑傳感器、變送器等測量裝置的工作原理及應用了解控制器的工作原理及應用了解電動執(zhí)行機構的工作原理及應用考試大綱中對于建筑設備自動化控制系統(tǒng)的要求1.掌握注冊電氣工程師考試中要求的內容

2.了解工程設計中建筑設備自動化控制系統(tǒng)的相關知識一般概念建筑設備自動化控制系統(tǒng)的構成建筑設備自動化控制系統(tǒng)常用現(xiàn)場儀表及主要檢測原理建筑物中各機電設備子系統(tǒng)的自動化控制要求建筑設備自動化控制系統(tǒng)的工程設計方法建筑設備自動化控制系統(tǒng)培訓的目的建筑設備自動化控制系統(tǒng)的講課主要內容1．一般概念1.1建筑設備自動化控制系統(tǒng)的作用建筑設備自動化控制系統(tǒng)(BAS—BuildingAutomationSystem)是運用自動化儀表、計算機過程控制和網(wǎng)絡通信技術，對建筑物內部的環(huán)境參數(shù)和建筑物內機電設備運行狀況進行自動化檢測、監(jiān)視、優(yōu)化控制及管理。1.2建筑設備自動化控制系統(tǒng)的應用目的建筑設備自動化控制系統(tǒng)的主要應用目的，是優(yōu)化建筑物內各個工藝系統(tǒng)的運行管理，為建筑物內提供良好環(huán)境，節(jié)省建筑物能耗和提高工作人員效率，減少運行人員及費用。1.3建筑設備自動化控制系統(tǒng)的適用場所建筑設備自動化控制系統(tǒng)不屬于國家強制執(zhí)行標準范圍，應根據(jù)建筑物物業(yè)運行管理需要，各相關專業(yè)的監(jiān)控要求，以及項目投資狀況等實際需求，確定建筑設備自動化控制系統(tǒng)的內容、范圍和標準。2.建筑設備自動化控制系統(tǒng)的構成當前的建筑設備自動化控制系統(tǒng)多為分布式計算機過程控制系統(tǒng)，由監(jiān)控主機、現(xiàn)場控制器、就地儀表和通信網(wǎng)絡四個主要部分組成。2.1監(jiān)控主機2.1.1監(jiān)控主機的硬件2.1.2監(jiān)控主機的軟件監(jiān)控主機軟件包括系統(tǒng)軟件、圖形顯示組態(tài)軟件和應用軟件。2.1.3監(jiān)控主機的功能監(jiān)控主機是設備自動化控制系統(tǒng)的核心，其主要功能為：自動控制系統(tǒng)內的設備和參數(shù)在合理優(yōu)化的狀態(tài)下工作，自動監(jiān)視系統(tǒng)中每臺設備的運行狀態(tài)和系統(tǒng)的運行參數(shù)，對設備故障和異常參數(shù)及時報警和自動記錄，自動記錄、存儲和查詢歷史運行數(shù)據(jù)等。BAS系統(tǒng)監(jiān)控操作站BAS系統(tǒng)現(xiàn)場控制器BAS中常用的現(xiàn)場儀表各種傳感器電動執(zhí)行機構和閥門2.2通信網(wǎng)絡2.2.1現(xiàn)場總線（Fieldbus）現(xiàn)場總線的定義：美國儀表協(xié)會（ISA/SP50）現(xiàn)場總線的定義：“現(xiàn)場總線是一種串行的數(shù)字數(shù)據(jù)通訊鏈路,它溝通了過程控制領域的基本控制設備(及車間級設備之間的聯(lián)系)。這里的現(xiàn)場設備指最低層的控制設備、監(jiān)測設備和執(zhí)行設備，包括傳感器、控制器、智能閥門、微處理器和存儲器各種類型的儀表產(chǎn)品。國際電工委員會IEC/TC65標準和現(xiàn)場總線基金會FF的定義：“現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網(wǎng)絡”。智能儀表：內藏微機或微處理器的儀器2.2.2建筑設備自動化控制系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡的要求通訊網(wǎng)絡和通訊設備的設置，應滿足系統(tǒng)響應時間要求、通訊子網(wǎng)的數(shù)量限制要求、系統(tǒng)總點數(shù)限制要求。每個通訊子網(wǎng)應使監(jiān)控主機數(shù)量、現(xiàn)場控制器臺數(shù)、監(jiān)控點數(shù)、通訊網(wǎng)絡的線路長度、通訊網(wǎng)絡的線路規(guī)格等符合各生產(chǎn)廠商的網(wǎng)絡通訊要求。

2.2.3建筑設備自動化控制系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡的常用結構形式2.2.4建筑設備自動化控制系統(tǒng)開放性標準l

LonWorks標準l

BACnet標準2.2.5Lonworks技術介紹Lon總線（LocalOprationNetworks），美國Echelon公司1991年產(chǎn)品，很多建筑設備自動化控制系統(tǒng)廠商應用其技術，是建筑設備自動化控制系統(tǒng)開放性標準之一，可實現(xiàn)網(wǎng)絡的互操作性。

Lonworks控制系統(tǒng)特點神經(jīng)元芯片構成的控制節(jié)點具有3個微處理器，包括11個IO口，可以完成控制和網(wǎng)絡通信功能每個控制節(jié)點具備完整的OSI7層網(wǎng)絡通信協(xié)議，通過網(wǎng)絡變量（NV）等方便的傳輸數(shù)據(jù)支持多種通信介質：選擇不同收發(fā)器，可支持雙絞線、無線、電力線等通信介質2.3現(xiàn)場控制器2.3.1現(xiàn)場控制器的功能現(xiàn)場控制器是安裝于現(xiàn)場監(jiān)控對象附近的小型化專用計算機控制設備，其主要功能為：數(shù)據(jù)轉換功能：對現(xiàn)場儀表信號作采集和數(shù)據(jù)轉換，輸出控制信號至現(xiàn)場執(zhí)行機構控制功能：可進行基本控制運算，獨立實施設備監(jiān)控功能通信功能：接受監(jiān)控主機指令，將信號和執(zhí)行結果送至監(jiān)控主機。2.3.3現(xiàn)場控制器的信號現(xiàn)場控制器的信號分為模擬量輸入（AI）、模擬量輸出（AO），開關量輸入（DI）、開關量輸出（DO）四種?，F(xiàn)場控制器的信號應與現(xiàn)場儀表的信號相匹配。2.3.4現(xiàn)場控制器的安裝現(xiàn)場控制器應安裝在被監(jiān)控設備較集中的場所，以盡量減少管線敷設，一般設置在電控箱內掛墻明裝，電控箱內內部設備應布置整齊美觀，強弱電系統(tǒng)分開，并便于檢修。2.3.5現(xiàn)場控制器的通訊現(xiàn)場控制器的通訊速率應滿足整個監(jiān)控系統(tǒng)的響應速度?，F(xiàn)場控制器之間可通過通訊實現(xiàn)現(xiàn)場信息與數(shù)據(jù)共享。

現(xiàn)場控制器選擇示例1

EXCEL5000C-BUS：RS485，1200米X4，29臺設備，1500點，9600~1MB/S序號名

稱DIDOAIAO通用輸入通用輸出合計點數(shù)1XL20子站247300162XL80子站

1212243XL100子站12

1212364XL500/600子站

128

XF521A

8

XF526

8

XF523A12

XF52860

XF522A

8

XF527A

8

XF524A

6

XF529

6

電源模塊

通信模塊

控制模塊（LED）

5繼電器模板

4x1.5A

6第三者連接器

9/26/202318現(xiàn)場控制器選擇示例2

TACXentaLonWorks：2700米X4，每段64臺設備，78Kb/s

序號名

稱DIDOAIAO通用輸入通用輸出合計點數(shù)備注1TAXenta301子站46424020

2TAXenta302子站44444020

3TAXenta401子站000000100帶10個模塊

TAXenta411模塊10

10

TAXenta412模塊10

10DI指示

TAXenta421模塊45

9

TAXenta422模塊45

9DI指示

TAXenta451模塊

424

10

TAXenta452模塊

424

10AO手控

4OP操作顯示終端

5MODEM

9/26/2023192.4就地儀表2.4.1就地儀表的分類及主要功能就地儀表分為檢測儀表和執(zhí)行儀表兩大類。建筑設備自動化控制系統(tǒng)中常用的檢測儀表包括：溫度、濕度、壓力、壓差、流量、水位、一氧化碳、二氧化碳、照度、電量等測量儀表。執(zhí)行儀表包括電動調節(jié)閥、電動蝶閥、電磁閥、電動風門執(zhí)行機構等。執(zhí)行儀表中分為對被調量可進行連續(xù)調節(jié)的調節(jié)閥類儀表和對被調量進行通斷兩種狀態(tài)控制的切斷閥類儀表，執(zhí)行儀表的主要功能是接受現(xiàn)場控制器的信號，對現(xiàn)場參數(shù)進行穩(wěn)定準確可靠的調節(jié)。2.4.2數(shù)字量和模擬量的基本概念數(shù)字量（digital）：又稱開關量，只有“通/斷”或“0/1”兩種狀態(tài)；模擬量（analog）：連續(xù)變化的量，如0~10V，4~20mA等；3.建筑設備自動化控制系統(tǒng)常用現(xiàn)場儀表及主要檢測原理3.1溫度測量儀表3.1.1熱電偶測量原理：兩種金屬材料一端（熱端）熔接，當兩端處在不同溫度中，另一端（冷端）會產(chǎn)生熱電勢。根據(jù)測量出的電勢和冷端溫度，得到被測量處的溫度。冷端補償方法：恒定冷端溫度：將冷端用補償導線延長至恒溫處。冷端溫度補償器：將冷端用補償導線延長至冷端溫度補償器處，再用銅電阻在一定范圍內補償，相當于冷端恒溫在20℃。常用熱電偶：分度號：K：鎳鉻-鎳硅，常用溫度500~800℃，短期使用1000℃3.1.2熱電阻測量原理：金屬在不同的溫度下具有不同的電阻值，根據(jù)測量出的電阻得到被測量處的溫度值。兩線制與三線制：測量導線在不同的溫度下也具有不同的電阻值，采用兩線接法會迭加在熱電阻上產(chǎn)生一定測量誤差。三線制接法將現(xiàn)場導線產(chǎn)生的線路電阻分別接入溫度測量電路兩個不同橋臂，以抵消現(xiàn)場導線產(chǎn)生的溫度誤差。常用熱電阻：分度號：PT100、Pt1000、Ni1000；常用溫度400℃以下3.1.3熱敏電阻測量原理：半導體PN結在不同的溫度下具有不同的電阻值，根據(jù)測量出的電阻得到被測量處的溫度值。阻值較高，如R0=10kΩ，線路電阻誤差可忽略。

3.2濕度測量儀表3.2.1測量原理阻性疏松聚合物式濕度測量元件，濕度增加電阻加大。高分子薄膜電容式濕度測量元件，濕度增加電容加大。3.2.2溫、濕度傳感器輸出溫、濕度兩路信號；3.3壓力與差壓測量儀表3.3.1測量原理壓力——>位移——>電信號——>標準連續(xù)信號3.3.2壓力與差壓變送器將測量值轉換成電氣測量模擬量信號輸出，輸出信號：0～10V、4～20mA等，需電源；3.4流量測量儀表3.4.1電磁流量計l

測量原理通電線圈中當導電介質通過時產(chǎn)生感應電流。輸出連續(xù)信號：4～20mA，需電源；3.4.2標準節(jié)流裝置l

測量原理在被測管路中安裝節(jié)流裝置，節(jié)流裝置兩側產(chǎn)生的壓差與流量的平方成正比。節(jié)流裝置常用：孔板、噴嘴等。采用差壓測量方式，加差壓變送器；輸出連續(xù)信號：4～20mA，需電源；3.5浮球式液位計l

測量原理連接在被測容器內固定桿上的浮球漂浮在液面上，當液位下降時將傾斜翻轉，引起內部機械開關信號的變化。3.6電量測量儀表3.6.1測量原理電流互感器（0～5A）—>變送器（4～20mA）—>DDC電壓互感器（0～100V）—>變送器（4～20mA）—>DDC集成測量方式：三相進線，測量多個參數(shù)，數(shù)據(jù)通訊；3.6.2測量參量電壓、電流、功率因數(shù)、有功、無功功率、電量、頻率等；3.7其它測量儀表一氧化碳變送器：車庫用；二氧化碳變送器：多安裝于回風道中；照度變送器：室外照明控制；3.8電動調節(jié)閥3.8.1電動執(zhí)行機構工作原理將輸入控制信號通過伺服電機和減速器轉換成機械位移，驅動閥體動作，對通過流量進行調節(jié)。3.8.2調節(jié)閥的特性與計算l

調節(jié)閥的流量特性：在整個開度范圍內，流過調節(jié)閥的介質流量與調節(jié)閥開度的關系。常用：線性、等百分比。l

調節(jié)閥的計算與選擇：l

根據(jù)調節(jié)閥全開時壓降與系統(tǒng)管路總壓降的比值（S）選擇調節(jié)閥特性。l

流通能力計算：根據(jù)流通能力查表選擇閥門口徑；5.建筑設備自動化控制系統(tǒng)的監(jiān)控功能設備監(jiān)控子系統(tǒng)常見功能如下：6.BAS系統(tǒng)的工程設計方法BAS系統(tǒng)不屬于國家強制標準，系統(tǒng)規(guī)模完全由大樓運行管理的實際需要而定。6.1項目的建筑規(guī)模和特點大樓面積、高度，各層功能，設備特點6.2設計標準民用建筑電氣設計規(guī)范（JGJ/T16-92）高層民用建筑設計防火規(guī)范（GB50045-95）工業(yè)自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范（GBJ93-86）9/26/2023496.3項目示例本工程為綜合業(yè)務樓項目，其中主樓總高度為96.6m,建筑面積共計44000平米。樓層功能如下：主樓：地下1-3層車庫及設備1層營業(yè)、精品廳、商場

2層會議廳和營業(yè)

3~14層出租型辦公區(qū)

15層設備層16~21層自用型辦公區(qū)22層設備層

23層觀光與會議廳9/26/2023506.4設計圖紙內容

6.4.1圖紙目錄6.4.2設計說明設計依據(jù)、BAS的監(jiān)控范圍和內容、控制室位置、建筑主要設備測量控制要求、DDC設置方式、電源與接地要求、其它要說明的問題；6.4.3設備表按工藝系統(tǒng)詳細列出BAS各種設備的名稱、規(guī)格、數(shù)量、測量范圍、輸入輸出信號要求、工作條件、技術要求、型號等；9/26/2023516.4.4BAS系統(tǒng)圖建筑物內主機系統(tǒng)、網(wǎng)絡設備和DDC的編號、數(shù)量、位置、網(wǎng)絡連線關系等，圖中表示出DDC所監(jiān)控對象的主要內容和被監(jiān)控設備的樓層分布位置,通訊線路選擇；9/26/2023526.4.5電源分配原理圖9/26/202353電源分配原理圖說明

表示電源來源，配電至BAS控制室設備、各DDC控制箱及現(xiàn)場設備的方式和設備、管線編號；建議采用集中供電方式：由樓宇中控室放射式引出至各現(xiàn)場每臺DDC控制箱接入的儀表電源由DDC控制箱中引出，由此決定引至各個DDC控制箱的電源線及空氣開關的容量。不間斷電源UPS的容量選擇；9/26/2023546.4.6冷凍站監(jiān)控系統(tǒng)原理管線圖

9/26/202355冷凍站監(jiān)控系統(tǒng)原理管線圖說明

冷凍站的作用：夏季提供整個大樓冷量的冷源。冷凍站內的主要設備和工作方式節(jié)能控制：冷凍系統(tǒng)耗能占空調的15～20%，冷凍機組臺數(shù)控制；冷凍站內樓宇自控設備的設置和作用溫度、壓力、流量儀表、水流開關的工作原理和選擇電動調節(jié)閥、電磁閥、電動切斷蝶閥的工作原理和選擇9/26/2023566.4.7熱交換站監(jiān)控系統(tǒng)原理管線圖

熱交換站的作用熱交換站內設備的工作方式和樓宇自控設備的作用9/26/2023576.4.8空調機組監(jiān)控系統(tǒng)原理管線圖

9/26/202358空調機組監(jiān)控系統(tǒng)原理說明

空調機組的工作原理空調機組的節(jié)能工作方式：自動控制CO2濃度：采用最小新風量，節(jié)約空調負荷30%；過渡季焓值控制：利用新風減少冷熱量消耗；空調機組自控設備的設置和作用防凍開關、濕度測量儀表、差壓開關的工作原理和選擇9/26/2023596.4.9新風機組監(jiān)控系統(tǒng)原理管線圖

空氣-水系統(tǒng)新風機組的工作原理新風機組自控設備的設置和作用9/26/2023606.4.10生活給水監(jiān)控系統(tǒng)原理管線圖

大樓給水系統(tǒng)的工作方式大樓給水系統(tǒng)自控設備的設置和作用浮球水位計的工作原理9/26/2023616.4.11排水監(jiān)控系統(tǒng)原理管線圖

大樓排水系統(tǒng)自控設備的設置和作用9/26/2023626.4.12電力監(jiān)控系統(tǒng)原理管線圖

9/26/202363電力監(jiān)控系統(tǒng)自控設備的設置和作用電力監(jiān)控系統(tǒng)的方式電流、電壓、電量的測量原理：電流互感器（0～5A）—>變送器（4～20mA）—>DDC電壓互感器（0～120V）—>變送器（4～20mA）—>DDC9/26/2023646.4.13電梯監(jiān)控系統(tǒng)原理管線圖

9/26/2023656.4.14照明監(jiān)控系統(tǒng)原理管線圖

9/26/2023666.4.15BAS管線敷設平面圖示出被控工藝設備、現(xiàn)場儀表、DDC控制箱、BAS控制室的位置，以及設備之間電纜、穿管、橋架的走向與土建、工藝互提資料及管道匯總結果相吻合；9/26/20236715層BAS管線敷設平面圖9/26/2023686.4.16BAS控制室平面布置圖標出控制室安裝設備位置的主要尺寸；控制室位置與面積選擇：集中設置時滿足消防控制室設計要求，設抗靜電活動地板。9/26/2023696.4.17BAS監(jiān)控點表大樓排水系統(tǒng)自控設備的設置和作用9/26/2023706.4.18BAS系統(tǒng)設計流程9/26/2023716.5設計中各專業(yè)互提資料要求

樓宇自動化設計必須與大樓主體建筑的各專業(yè)設計同時進行。土建：控制室、豎井面積和位置，土建裝修條件。電纜橋架、管線的預埋件、預留孔洞。暖通：有關工藝流程圖，測量控制要求，所帶設備的控制要求。水道：有關工藝設備的測量控制要求、數(shù)量，所帶設備的控制要求。電氣：有關變配電、照明電氣原理圖，機電設備的測量控制原理配合，電氣、照明配電箱的平面位置。9/26/2023726.6建筑設備自動化控制系統(tǒng)工程設計中應注意的問題6.6.1線路敷設l

通訊線纜選擇現(xiàn)場控制器及監(jiān)控主機之間的通訊線，在設計階段宜采用控制電纜或計算機專用電纜中的屏蔽雙絞線，截面為0.5~1mm。如設計在系統(tǒng)招標后完成，則應根據(jù)選定系統(tǒng)的要求進行。l

儀表控制電纜選擇儀表控制電纜宜采用截面為1~1.5mm的控制電纜，根據(jù)現(xiàn)場控制器要求選擇控制電纜的規(guī)格，一般模擬量輸入輸出采用屏蔽電纜，開關量輸入、輸出采用普通無屏蔽電纜。l

電纜橋架選擇電纜在電纜橋架中敷設時，電纜面積總和與橋架內部面積比一般應不大于4