楼宇自控基础

第三章 传感器、DDC和执行器
? 液位开关 液位开关用来检测容器内的液位，常用的有浮子开关 和可调型导电式液位探头等。浮子开关在其内部有一 对常开和常闭触点，当浮子没有飘起来时，开关内的 金属球在一端，此时输出一个常开、常闭的接点信号， 当浮子被水托起来时，金属球滑到另一端，此时另一 端的常开接点接通。常开、常闭的接点信号相互翻转。 可调型导电式液位探头是采用单根或数根导电极，通 过调节各个导电极的不同位置，来测量液体的不同液 面高度。它适合用在导电的液体中。
第三章 传感器、DDC和执行器
? 电阻远程压力表
压力、压差传感器是用于测量液体的压力和压差，且大部分是用来测量 水管中的表压力，输出参数是电压比例信号，工作温度在-40~+85oC 。 它可以在楼宇自控中被用来测量供水管网的压力。与DDC 控制器配合可 控制总管旁通压力。
第三章 传感器、DDC和执行器
第三章 传感器、DDC和执行器
? 模拟量传感器的主要应用
温、湿度传感器：主要用于空调供暖、生活供水、的温度调节。 压力、压差传感器：主要用于检测水系统的管网压力和压差。 流量传感器：主要用于检测管网中水的流量变化。 静压传感器：主要用于测量水箱、储水罐、水池的液位。 超声波传感器：主要用于测量水箱、储水罐、水池的液位。 二氧化碳传感器：主要用于监测空气中二痒化碳的含量。 电压变送器：主要用于三相交流电压的检测和信号转换。 电流变送器：主要用于三相交流电流的检测和信号转换。 功率因数变送器：主要用于三相交流电压的功率因数检测。
化控制、楼宇自动化控制、医学、航天、航空、国防以及科学研 究等领域。
第三章 传感器、DDC和执行器
? 开关量传感器
温度、湿度开关、差压开关，液位、水流开关，气体 流量开关，光照度开关，低温报警开关

楼宇自控系统基础考题姓名：分数：一、填空题（每空1分，共32分）1、智能楼宇的5A指的是：_ BA _、_ CA _、_ OA_、_ SA _和_ FA 。

2、BAS 系统的检测对象主要是 _ 风 _、_ 水 _、_ 电 _和_气。

3、中央空调系统的冷源系统包括冷冻水、冷却水、冷水机组三大部分。

4、中央空调系统由冷冻机房设备，末端装置包括空调机、新风机和风机盘管组成。

5、狭义的BA系统主要实现设备运行监控、节能控制与管理、设备信息管理与分析3大功能。

6、变风量空调系统(Variable Air Volume System，VAV)是通过对空调送风量的调节实现空调区域温湿环境的控制。

7、供配电系统按照电压级别分为高压供配电系统、低压供配电系统两大类。

8、楼控自控系统的监控点位按照监测和启停控制的类型划分，分为模拟量（测量点）、开关量（控制点）两种。

9、一般情况下，楼控自控系统对于空调系统、水系统等系统进行监测和控制，而对于变配电系统、消防系统、电梯系统等系统则只进行数据监测。

10、DDC一般包含AI 、AO 、DI 、DO 四种接线端子。

二、选择题（单选每题2分，多选每题3分，共38分）1、一般说，空气调节主要指（C）A、对室温进行调节B、对空气的其他状态参数进行调节C、对空气的温度、湿度进行调节D、对空气的湿度进行调节2、空调系统中的过滤网故障检测采用哪种传感器（B）A、温度传感器B、压差传感器C、冷冻开关D、流量传感器3、智能楼宇中常用的执行机构为（ C ）A、液动执行器B、气动执行器C、电动执行器D、电磁阀4、现场控制器采用模块化结构，在电源模块中，为控制器提供的工作电压为（D ）A、9VDCB、18VDCC、24VACD、24VDC5、智能化建筑设计中，对BAS而言，控制对象不包括（C）A、空调系统B、照明系统C、消防排烟系统D、给排水系统6、对BAS而言，属于模拟量输入（AI）信号的有（C）A、液位开关输出信号B、电动调节阀开度控制信号C、压力传感器输出信号D、电机开／关状态信号7、对BAS而言，用于热工检测控制的常用开关量仪表不包括（C）A、温度开关B、流量开关C、照度开关D、压差开关8、变风量空调机组与定风量空调机组的基本区别在于（C）A、变风量空调机组的送风温度是可现场设定的B、变风量空调机组的冷／热水三通阀是可调的C、变风量空调机组的送风风机的转速是可调的D、变风量空调机组的新风量是可调的9、在BAS中，依据（D）与其设定值的比较，对冷却塔风机进行控制。

楼宇自控的发展史及其系统设计引言楼宇自控系统是一种集成了多种技术的智能化系统，旨在提高楼宇的舒适性、安全性和效率。

随着科技的进步和人们对生活质量需求的提高，楼宇自控系统在建筑领域中的应用越来越广泛。

本文将介绍楼宇自控系统的发展史，并探讨其系统设计。

发展史第一阶段：基础设施控制系统楼宇自控系统最初是由基础设施控制系统发展而来的。

基础设施控制系统主要用于管理楼宇中的电力供应、照明和暖通空调等基本设施。

这些系统使用有线传统的通信方式，主要依靠人工操作和控制。

第二阶段：自动化控制系统随着计算机技术和网络技术的发展，楼宇自控系统进入了自动化控制系统阶段。

自动化控制系统利用传感器、执行器和控制器等设备，将楼宇各个子系统进行集成和自动化控制。

这些系统可以通过网络远程监控和控制楼宇，提高系统的可靠性和效率。

第三阶段：智能化控制系统随着和大数据技术的兴起，楼宇自控系统进入了智能化控制系统阶段。

智能化控制系统利用算法和大数据分析，对楼宇进行智能化的管理和优化。

这些系统可以自动学习和适应环境变化，提供更加智能、高效的控制方案。

系统设计楼宇自控系统的设计涉及多个方面，包括硬件设备、软件平台和网络架构等。

硬件设备是楼宇自控系统的基础。

常见的硬件设备包括传感器、执行器和控制器等。

传感器用于采集楼宇各个子系统的参数，例如温度、湿度和光照强度等。

执行器用于对楼宇各个设备进行控制，例如调节空调温度和开关灯光等。

控制器作为系统的控制中心，负责接收传感器的数据并根据预设的算法进行控制决策。

软件平台软件平台是楼宇自控系统的核心。

软件平台包括数据采集与传输、数据处理与分析以及用户界面等模块。

数据采集与传输模块负责采集传感器数据，并将其传输到数据处理与分析模块。

数据处理与分析模块利用和大数据技术，对传感器数据进行分析和处理，并生成相应的控制策略。

用户界面模块提供用户与楼宇自控系统进行交互的界面，例如手机App和Web页面等。

网络架构是楼宇自控系统的基础设施，支持数据的传输和通信。

物联网技术有助于提高楼宇自控系统 的智能化水平，降低人工干预，提高 能源利用效率和设备运行效率。
大数据分析在楼宇自控系统中的应用
大数据分析技术可以对楼宇自控系统收集的大量数据进行处理和分析，提取有价值 的信息，为管理者提供决策支持。
大数据分析技术可以帮助楼宇自控系统实现更精细化的管理，例如根据历史数据预 测设备的维护周期，提前进行维护，避免设备故障。
总结词：高效节能
详细描述：该办公楼宇采用了楼宇自控系统，通过对空调、照明、电梯等设备的智能控制，实现了高 效节能的运行效果，降低了能源消耗和运营成本。
某酒店建筑自控系统案例
总结词
提升服务质量
详细描述
该酒店建筑通过楼宇自控系统，实现了客房温度、湿度、照明等环境的智能调节，提高 了客房舒适度，提升了酒店的服务质量。
系统集成方式
系统集成方式
楼宇自控系统中的各个组成部分可能来自不同的厂商和品牌，因此需要进行系统的集成。常见的系统 集成方式有基于OPC技术的集成、基于Web技术的集成等。这些集成方式能够实现不同品牌和厂商之 间的设备互联互通和数据共享。
系统集成方式的主要特点
系统集成方式具有多种特点，如灵活性、可扩展性、可靠性等。这些特点保证了楼宇自控系统中的各 个组成部分能够进行高效、可靠的系统集成，从而实现整个系统的协调运行和智能化管理。
楼宇自控系统基础培训资 料
• 楼宇自控系统概述 • 楼宇自控系统基础知识 • 楼宇自控系统应用场景 • 楼宇自控系统实施与维护 • 楼宇自控系统案例分析 • 楼宇自控系统未来发展趋势
01
楼宇自控系统概述
定义与功能
定义
楼宇自控系统是一种智能化的建筑管理系统，通过集散式或分布式控制技术， 对建筑物内的设备进行集中监控和管理，以提高楼宇的运营效率和管理水平。

M
冷冻主机
M
1 AI 1 AO 调比监压 节例测力
2 AI 温流 度量 监监 测测
2 AI 温压 度力 监监 视视
6 DI 3 AO 故开开 障关关 报状控 警态制
4 DI 2 DO 故开开 障关关 报状控 警态制
6 DI 3 DO 故开开 障关关 报状控 警态制
2 AI 温 度 监 测
4 DI 2 DO 故开开 障关关 报状控 警态制
传感器及执行调节机构： 传感器是指装设在各监视现场和各种敏感元件、变送器、触点和限位开关、用来检 测现场设备的各种参数（如温度、湿度、压差、液位等），并发出信号送到调节控 制器（分站、数据中心等），如铂电阻温度检测器、复合湿度检测器、风道静压变 送器、差压变送器； 执行调节机构是指装设在各监控现场接受分站调节控制器的输出指令信号，并调 节控制现场运行设备的机构，如电动阀、电磁阀、调节阀等，包括执行机构（如电 动阀上的电机）和调节机构（电动阀的阀门）
(8) 其他监控
1、暖通空调系统的监控(HVAC)；（1）
排风机、送风机 排风机、送风机由电机、风箱（柜）、风管组合而成，我们通过控制风机的 启/停来实现，排风烟机平时根据地下室的二氧化碳浓度、二氧化碳浓度进 行间歇排风；发生火灾时，完全由消防报警系统控制。


监控内容如下 ： 风机的开关状态、故障报警、手/自动状态及开关控制
模拟量输出（AO）:DDC向外部设备提供电压信号0-10V或电 流信号4-20mA来实现的。
通信控制协议 楼宇自控系统中基本采用的是集散控制方式和分布控制方式，是通过某种控制网络 实现的，这就要求控制设备以及建筑设备都要遵循一定的通信协议。 目前，国际上采用较多的是BACnet和LonMark。 1、BACnet是指美国国家标准协会的ANSI/ASHARE135-1995标准。 BACnet是由一个建筑管理、系统用户、系统集成商组成的联合体提出的，正式的、 非专有的开放协议通信标准。 BACnet详细地描述了系统是如何工作的。它定义了系统各部分共享数据的所有规则， 如何实现数据共享，可以什么通信介质，哪个功能可用，信息如何解释等。总之， 它为各种系统之间进行信息交流建立了一个基本规则。 2、LonTalk协议LonWorks技术所使用的通信协议。LonTalk协议遵循由国际标准化组 织（ISO）定义的开放系统互连（OSI）参考模型所定义的全部七层服务。它适用于 任何一种传输媒介。

2.2.2 集散控制系统(DCS)
控制功能分散，操作管理集中，因此称为 分散型控制系统(DCS，Distributed Control System)，也称集中分散型控制系统，简称 集散控制系统。这是在多年集中型计算机 控制失败的实践中产生的一种新的体系结 构，即通过将功能分散到多台计算机上， 分散危险性，同时采用双重化、冗余等增 强可靠性的措施，达到提高系统可靠性和 整个系统运行安全的目的。
2.2.2.1集散控制系统的体系结构
集散型控制系统是由集中管理部分、分散控制部分和通信 部分所组成。 集中管理部分主要由中央管理计算机及相关控制软件组成。 分散控制部分主要由现场直接数字控制器及相关控制软件 组成，对现场设备的运行状态、参数进行监测和控制。 DDC的输入端连接传感器等现场检测设备，DDC的输出 端与执行器连接在一起，完成对被控量的调节以及设备状 态、过程参数的控制。通信部分连接集散型控制系统的中 央管理计算机与现场DDC控制器，完成数据、控制信号及 其他信息在两者之间的传递。
2.2.2.1集散控制系统的体系结构
4．第四级：经营管理级(在图中没有画出) 经营管理级是工厂自动化系统(Factory Automation)的最高层，它的管理范围包括 工程技术、经济和商业事务、人事活动、 财务活动、生产规划和市场分析等，并存 储和处理大量的信息。
2.2.2.2 现场控制器(DDC)
2.1.1 常用低压电器
电气控制系统是由各种有触点的低压电器， 如继电器、接触器、熔断器、行程开关、 按钮等组成的具有特定功能的控制电路。 不管是对已有电气控制电路的分析，还是 设计所需要的电气控制系统，或者实现强 弱电系统控制接口的设计与实现，都必须 对常用的各种低压电器有所了解。下面就 对楼宇自动化中常用的低压电器作简单的 介绍。

（2）半导体测温：PN结的结电压随温度变化而变化，通过 测感温元件结电压变化来测量温度变化。
（3）热电偶测温：根据热电效应，将两种不同的导体接触 并构成回路，若两个接点温度不同，回路中产生热电势。 通过测量热电偶的电势测量温度。
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4
1、热电阻温度传感器：
利用导体电阻随温度变化而变化的特性制成的传感器。 要求金属电阻温度系数大，电阻与温度成线性关系，在 测温范围内物理和化学性能稳定。
动态特性较复杂，惯性比较大，可寻找某一惯性较小，能 及时反映干扰影响的中间变量或参数作为辅助控制变量通过 辅助回路对辅助变量的及时控制，共同完成对主控参数的调 节与控制。
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主、副两个控制回路的调节器相串联，副回路时一个随 主回路变动而能自动调节的随动系统。副回路主要对频繁出 现的干扰进行控制，提高系统抗干扰能力。
价格贵、关闭时泄漏量比单座阀大。
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三通阀：分流阀（一入二出）：实现出口流量调节 合流阀（一出二入）：实现入口流量调节
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2、调节阀的流量特性：调节阀阀心位移与流量之间的关系。 与阀的开度有关，和阀前后压差高低有关。
（1）固有流量特性（理想流量特性）： 调节阀前后压差固定情况下得出的流量特性。 完全取决于阀心的形状
按所用能源种类分：气动——结构简单 电动——能源方便、广泛使用 （阀门驱动器、风门驱动器） 液动——驱动力大
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3.4.2 调节机构 （常用阀门、风门） 1、调节阀：阀体、阀座、阀心、阀杆 直通阀：单座阀——结构简单、维修清洗方便、被调节流
体对阀心有作用力。 双座阀——不平衡力小。结构复杂、不便维修清洗

空调机组系统
空调机组系统
建筑物内的空调机组是利用冷冻水来给室内温度降温的 设备，根据结构的不同可以简单分为新风机组，组合式 机组，热回收机组，风机盘管
其中风机盘管一般就就地控制不需要纳入楼控系统 其他的设备一般在空调机房，需要集中控制和自动控制
空调机组系统
•
空调机组根据结构的不同检测的数据和控制的内
楼宇自控的系统架构根据不同的产品会有一
些区别，介绍以下系统：
西门子（APOGEE)
霍尼维尔(EXCEL5000)
江森(METASYS)
施耐德(VISTA)
西门
Apogee
Apogee
Web服务器
OPC服务器 RENO服务器
Internet
监控电梯的运行位置 数据的采集可以直接从电梯控制箱中获取 也可以通过通讯连线，从电梯自身的监控系统获取
锅炉系统
锅炉系统
锅炉系统的监控主要包括锅炉的运行状态，故障警报 热水的温度 燃气的压力 锅炉房可燃气体的浓度 还可以集成视频的监视 这些数据可以直接通过传感器采集 也可以通过通讯连线，从锅炉自身的控制系统获得
• 第一部分
建筑物内有哪些设备
风机
冷却塔
照明
空调机
电梯
供电系统
冷冻机
给排水系统
热水系统
楼宇自控系统对设备的控制分类
• 远程监视（只监视不控制） • 远程控制（手动控制） • 自动控制（时间表定时控制） • 节能控制 （PID调节控制）
冷冻机及冷冻水系统
冷冻机和冷冻水系统
冷冻水系统是给大楼的空调系统提供冷源的系统 冷冻机负责制造低温（7-14度）的冷冻水，然后通过水
泵输送给空调箱，新风机组，风机盘管等设备使用 对冷冻水系统大多只监视不控制

楼宇自控系统组成与原理 – 管理工作站
· 中央管理工作站的特点
– 计算机-拥有强大的网络功能 – 中央监控软件，SCADA/HMI
· SCADA
– 是 Supervisor Control And Data Acquisition(管理 控制和数据采集) 的缩写，而 HMI 是 Human Machine Interface 的简称。望文生义，SCADA/HMI 软件便是透 过计算机及使用者接口进行控制和数据采集。
–“下层网络”、“局域网”、“现场网络” –由负责控制功能的控制器、与控制器配合工作，负责数
据采集功能的I/O模块及相关设备等组成 –DCS系统：各厂家的网络结构均为封闭的专用网络。各
厂家的产品自成系统 。---RS485网络 –现场总线系统 ：开放的网络体系。 ---LonWorks技术
· 工业以太网络：可能的大趋势。
· 建筑群体建筑。
楼宇自控系统组成与原理
楼宇自控系统组成与原理
· 系统网络
· 监测信号及传感器
– 信息传递的通道
· 网络设备
–
通讯语言延伸、
– 信号的采集
· 控制信号及驱动器
– 信号的执行
翻译工 具
· 现场控制器
– 分散控制的核心
· 中央监控系统
– 集中管理的大脑
楼宇自控系统组成与原理 – 基本 · 楼宇自控系统基本概念概念
楼宇自控系统 方案设计
楼宇自控系统设计内容
· 楼宇自控系统介绍 · 楼宇自控系统组成原理 · 楼宇自控系统被控对象 · 楼宇自控系统设计流程
楼宇自控系统介绍
楼宇自控系统定义
楼宇自控系统(简 称BAS)：它是以计算 机控制技术和计算机 网络通讯技术为基 础，对建筑内的各类 机电设备进行集散式 的监视、控制，同时 利用先进的管理软 件，集中、全面地实 现对建筑的综合管理 和能源利用。

7 89
56
1 34
1
2
34 56
7
8
9
10
;
21
点的描述
1. 模拟量输入温度传感器--测量冷却水供水温度。 2. 模拟量输入温度传感器--测量冷却水回水温度。 3. 数字量输出冷却水泵控制--控制冷却水泵P-9的启/停。 4. 数字量输入冷却水泵状态--检测冷却水泵P-9运行状态(运行/停止) 。 5. 数字量输出冷却水泵控制--控制冷却水泵P-8的启/停。 6. 数字量输入冷却水泵状态--检测冷却水泵P-8运行状态(运行/停止) 。 7. 数字量输入压差开关--检测冷却塔风机运行状态。 8. 数字量输出冷却塔风机运行控制--用于控制冷却塔风机的启/停。 9. 数字量输入冷却塔风机故障状态--用于检测冷却塔风机故障(正常/故障)。 10. 模拟量输出冷水阀驱动器--用于控制冷水阀的开度。
稳定可靠节能
经济性
便利的运营 维护
➢ 各系统间的有效兼 容、互补、联动
➢ 统一的运营管理平 台
➢ 节能与舒适的平衡
便 利性
控制
;
5
;
6
温控器网络型监控
采用图形化的界面，形象的展示在管理平台上。 用户可以看到各个区域的空调运行状态和温度。
;
7
送排风系统
;
8
点的描述
1. 数字量输出送排风机控制--送排风机的启/停。 2. 数字量输入送排风机状态--送排风机运行状态(运行/停止) 。 3. 模拟量输入CO2传感器--检测房间CO2 浓度。 4. 数字量输出送排风机控制--送排风机的启/停。 5. 数字量输入送排风机状态--送排风机运行状态(运行/停止) 。
;
9
中央空调末端新风换气机热回收

楼宇⾃控系统基础考题（含参考答案）楼宇⾃控系统基础考题姓名：分数：⼀、填空题（每空1分，共32分）1、智能楼宇的5A指的是：_ BA _、_ CA _、_ OA_、_ SA _和_ FA 。

2、BAS 系统的检测对象主要是 _ 风 _、_ ⽔ _、_ 电 _和_⽓。

3、中央空调系统的冷源系统包括冷冻⽔、冷却⽔、冷⽔机组三⼤部分。

4、中央空调系统由冷冻机房设备，末端装置包括空调机、新风机和风机盘管组成。

5、狭义的BA系统主要实现设备运⾏监控、节能控制与管理、设备信息管理与分析3⼤功能。

6、变风量空调系统(Variable Air Volume System，VAV)是通过对空调送风量的调节实现空调区域温湿环境的控制。

7、供配电系统按照电压级别分为⾼压供配电系统、低压供配电系统两⼤类。

8、楼控⾃控系统的监控点位按照监测和启停控制的类型划分，分为模拟量（测量点）、开关量（控制点）两种。

9、⼀般情况下，楼控⾃控系统对于空调系统、⽔系统等系统进⾏监测和控制，⽽对于变配电系统、消防系统、电梯系统等系统则只进⾏数据监测。

10、DDC⼀般包含AI 、AO 、DI 、DO 四种接线端⼦。

⼆、选择题（单选每题2分，多选每题3分，共38分）1、⼀般说，空⽓调节主要指（C）A、对室温进⾏调节B、对空⽓的其他状态参数进⾏调节C、对空⽓的温度、湿度进⾏调节D、对空⽓的湿度进⾏调节2、空调系统中的过滤⽹故障检测采⽤哪种传感器（B）A、温度传感器B、压差传感器C、冷冻开关D、流量传感器3、智能楼宇中常⽤的执⾏机构为（ C ）A、液动执⾏器B、⽓动执⾏器C、电动执⾏器D、电磁阀4、现场控制器采⽤模块化结构，在电源模块中，为控制器提供的⼯作电压为（D ）A、9VDCB、18VDCC、24VACD、24VDC5、智能化建筑设计中，对BAS⽽⾔，控制对象不包括（C）A、空调系统B、照明系统C、消防排烟系统D、给排⽔系统6、对BAS⽽⾔，属于模拟量输⼊（AI）信号的有（C）A、液位开关输出信号B、电动调节阀开度控制信号C、压⼒传感器输出信号D、电机开／关状态信号7、对BAS⽽⾔，⽤于热⼯检测控制的常⽤开关量仪表不包括（C）A、温度开关B、流量开关C、照度开关D、压差开关8、变风量空调机组与定风量空调机组的基本区别在于（C）A、变风量空调机组的送风温度是可现场设定的B、变风量空调机组的冷／热⽔三通阀是可调的C、变风量空调机组的送风风机的转速是可调的D、变风量空调机组的新风量是可调的9、在BAS中，依据（D）与其设定值的⽐较，对冷却塔风机进⾏控制。

楼宇自控系统的基本原理
楼宇自控系统的基本原理是通过使用各种传感器、执行器和控制器，实现对建筑物内部环境的自动调控和监测。

其基本原理包括以下几个方面：
1. 数据采集：系统安装各种传感器，如温度传感器、湿度传感器、光照传感器、CO2浓度传感器等，用于实时监测建筑物内部环境的各项参数。

2. 数据传输：采集到的数据通过有线或无线的方式传输到控制中心，以便进行处理和分析。

3. 数据处理与分析：控制中心对传感器采集到的数据进行处理和分析，利用算法和模型进行建筑物内部环境的分析和预测。

4. 控制策略制定：根据数据分析的结果，制定相应的控制策略，如调控空调系统温度、调节照明系统亮度等，以保持建筑物内部环境的舒适性和能耗的合理性。

5. 执行器控制：根据控制策略的要求，控制中心发送指令给执行器，执行器根据指令调节设备的工作状态，如开关灯光、调节空调温度等。

6. 监测与反馈：系统定期对建筑物内部环境进行监测和测量，检测各项参数是否达到预定要求，并将监测结果反馈给控制中心，以便对系统的性能进行评估和改进。

通过以上的基本原理，楼宇自控系统能够实现对建筑物内部环境的智能化调控和优化，提高建筑物能源利用效率和舒适性，并且减少对人工操作的依赖性。