控制系统基础知识解析课件.ppt

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1、控制系统基础知识,孙风宝,DDC控制概念 控制信号 控制回路 控制算法 控制逻辑,DDC控制概念,直接数字控制 Direct Digital Control-D D C 取代传统气动控制及电动机械式控制系统 能够提供舒适及能源管理 能够提供系统信号/分析功能 在中央电脑中可监视及操控各种装置设备,基本概念,AI,AO,DI,DO,DDC控制概念,基本概念,控制信号,信号类型,数字信号-DI,DO,BI,BO（Digital/Discrete/Binary Signal）-此类信号通常是 以 0 或 1代表其触点状态,开 Open,关 Close,输入信号 Input Signal(switch

2、 contact),输出信号 Output Signal(0 or 24Vdc),R,0 or 24Vdc,com,控制信号,模拟信号-AI,AO（Analog Signal）-可在某一范围内不断变化,也可随着时间而改变,KPa,100,0,4,20,mA,Vdc,10,2,输入信号（压力）,4,100,%,0,20,mA,Vdc,10,2,输出信（水阀）,信号类型,控制信号,模擬信号 Analog Signal压力 Pressure温度 Temperature湿度 Humidity电压 Voltage电流 Current时间 Time,信号类型,数字信号Digital Signal电源开关

3、Power On/Off高/低限度 High/Low Limit开关接点 Switch Contact,数字输入DI 模拟输入 AI数字输出 DO 模拟输出 AO,控制回路,控制回路：开环控制,输出信号不会与设定值作比较 只能应用于已知输入与输出关系 控制系统是以时间为基础,如:灯光系统,Controller 控制器,Process 计算处理,Output 输出,Input 输入,控制回路,控制回路：闭环控制,设定值与反馈(输入)信号比较，差值送往控制器 控制器计算后，发出新的输出控制信号，从而使反馈值达到设定值,输入信号 Eg.25oC,输出信号,设定值 Set point SP=23oC,

4、控制算法,控制类型：双位控制,二位控制（开/关）只有两个固定位置“开”及“关”,室温,设定值,开,关,控制算法,控制类型：比例控制,线形模拟控制 Yn=Y初始+K p*Tn 偏差 Tn=(T实际 T设定)存在偏差是比例调节的前提 比例系数不合适会引起系统振荡,控制算法,控制类型：比例+积分控制,线形模拟控制 Yn=Y初始+K p*Tn+K i*(Tn+Tn-1)积分因素考虑了時間积累，不断消除偏差 系统反映相对较慢,控制算法,控制类型：比例+积分+微分控制,线形模拟控制 Yn=Y初始+K p*Tn+K i*(Tn+Tn-1)+K d*(Tn Tn-1)微分因素考虑了被控参数的变化速度，加快反应

5、速度,控制逻辑,控制逻辑,算法是一种特定的程序，以用于某种控制要求 控制逻辑是由各种算法组合在一起，并不断地在高速循环运行,控制逻辑,1.读取室内温度 2.与设定值作比较 3.如室内温度偏离设定值，进行 PID运算4.运算结果输出信号控制阀门 5.重复步骤 1,4 Output Action,1,2 Set Point,3 SPT SP,5 Delay,控制逻辑,控制逻辑,案例讨论,1.下图有多少个控制点？2.它们是什么控制类型？,控制逻辑,回风机控制回风机控制？DI-dry contract回风机启停？DO-24Vdc 回风机进气控制阀门？AI/AO 420mA/010Vdc,排风阀排气阀控

6、制？AO/Linkage,冷冻盘管冷冻盘管控制?AO-210Vdc,加热盘管加热盘管控制?AO 210Vdc,混合风阀混合风阀控制?AO/Linkage,送风机控制送风机状态？DI-dry contract送风机启停？DO-24Vdc 送风机进气控制阀门？AI/AO 420mA/010Vdc,回风温度AI 10K ohm,新风阀新风阀控制?AO 210Vdc,出风温度AI 10K ohm,控制逻辑,Input Output DI AI DOAO送风机状态 1送风机启停 1送风机控制 1出风温度 1回风机状态 1回风机启停 1回风机控制 1回风温度 1冷水盘管控制 1热水盘管控制 1排气风阀控制

7、 1新风风阀控制 1回风风阀控制 1 4 9,控制点表,楼宇自控系统介绍Building Automation System,自动控制基本原理楼宇自动控制系统设备构成基本设计依据-监控点的概念主要监控对象和监控内容,楼宇自控系统的控制原理,楼宇自控系统介绍1.自动控制基本理论,自动控制回路包括三个部分：第一部分，传感器S：数据测量(Sensor),分为模拟数据,开关数据第二部分，控制器C:根据其他信息进行数据的处理(Controller)第三部分，执行器A:发出控制动作(Actuator)这三个基本功能行为组成了我们所知的自动控制回路。,C,S,A,楼宇自控系统的组成,传感器控制器执行器操作及

8、应用软件系统集成,楼宇自控系统介绍2.楼宇自控系统组成,监控网络网络路由器，网关现场控制器,楼宇自控系统介绍传感器系列,室内,室外,风道,水管温度传感器室内,室外,风道湿度传感器静压,压力,压差传感器流量传感器照度传感器 CO,CO2等气体传感器电压,电流,功率因数传感器温控器风流,水流开关压差,低温限位传感器,楼宇自控系统介绍执行器系列,风阀执行器 电动调节式水阀 电动蝶阀 电磁阀 变频器.,管理级,控制级控制器及网络 现场控制,集中管理,ME812u,M,MX,SE,ZN,MEX,AAR,RC,EQ-PRTL,SP,BACnet/ARC156,or BACnet MS/TP,BACnet

9、TCP/IP,Ethernet,ME-LGR,MX,ME812u-LGR,MEX,BACview,Web 浏览器,WebCTRL 服务器,PDA,Internet,远程 Web 浏览器,手机,LGR,ZN,ZN,Third-party IntegrationRS232/485,Third-party IntegrationRS232/485,Third-party IntegrationModbus RS232/485,OPCXML/SOAP Integration,156K bps,10/100M bps,156K bps,Third-party Integration,TCP/IP 10/

10、100Mbps,ARCnet 156KbpsMS/TP 76.8Kbps,Third-party IntegrationRS232/485,操作软件及应用软件 楼宇自控系统的大脑,系统集成 BAS,BMS,IBMS,BASBuilding Automation Sysem机电设备的综合管理包括对暖通、给排水、电气、照明、电梯等机电设备的管理,BMSBuilding Management system机电及弱电系统的综合管理在BAS管理平台上集成联锁管理包括消防报警系统、综合安防、公共广播、程控交换机，停车场管理等系统,IBMSIntegrated Building Management sys

11、tem与办公自动化网络企业ERP管理系统集成的综合管理系统,楼宇自控系统的控制原理,楼宇自控系统中描述监控内容的基础是监控点，简称“点”。项目设计中统计监控点的表格，简称“点表”。,楼宇自控系统中监控点按照分为四类：,UI：Universal Input 通用输入（AI或DI）UO：Universal Output 通用输出（AO或DO）,楼宇自控系统介绍3.系统设计基础-监控点的概念,楼宇自控系统的控制原理,楼宇自控系统介绍常见的点表,冷热源,送排风,照明,变配电,电梯,给排水,空调系统,楼宇自控系统介绍4.主要监控对象,楼宇自控系统的控制原理,楼宇自控系统介绍监控内容,中央空调系统（HVA

12、C）,冷源系统（CHILLER）热源系统（HEATING）冷热源系统（CHILLER&HEATING）空调机组（AHU）新风机组（FAU，OAU）送排风机（SEF）风机盘管（FCU）变风量末端（VAV-BOX）增长点,楼宇自控系统的控制原理,楼宇自控系统介绍监控内容,给排水系统（PUMP&SUMP）,照明系统（LIGHTING）,变配电系统（ELE）,电梯（ELEVATOR）,其他（OTHER）,生活水泵排水泵水箱、水池,高压侧低压侧变压器,楼宇自控系统的控制原理冷源系统,冷冻水段,冷却水段,开关控制、运行状态、故障报警、手自动状态,开关控制、运行状态、故障报警,开关控制、运行状态、故障报警、

13、手自动状态,开关控制、运行状态、故障报警、手自动状态,供回水温度,水流开关,蝶阀开关控制,供回水温度,冷却塔蝶阀控制,供回水压差,旁通阀控制,空调末端,楼宇自控系统的控制原理冷源系统,空调冷源系统监控概述,1配电柜监控 2设备连锁控制3机组次序控制4系统优化控制 5冷却水塔风机自动控制 6维修指示 7报警及数据记录,其他监控点：阀位状态反馈水管流量等等,楼宇自控系统的控制原理热源系统,旁通阀控制,供回水压差,供回水温度,开关控制、运行状态、故障报警、手自动状态,水流开关,蝶阀开关控制,一次侧,一次侧,二次侧,二次侧,楼宇自控系统的控制原理空调机组 AHU,回风段,新风段,机组段,送风段,开关控

14、制、运行状态、故障报警、手自动状态，变频控制,热水阀调节,回风温湿度,回风阀调节,新风阀调节,过滤网报警,冷水阀调节,加湿器控制,送风温度,送风压力,高效过滤,楼宇自控系统的控制原理空调机组 AHU,空调机组监控概述,1配电柜监控 2自动温度调节 3自动湿度调节 4自动变频调节5焓值控制6设备连锁控制7维修指示8报警及数据记录,其他监控点：阀位状态反馈防冻开关状态火灾报警信号等等,楼宇自控系统的控制原理新风机组 FAU,新风段,机组段,送风段,开关控制、运行状态、故障报警、手自动状态,送风温湿度,加湿器控制,过滤网压差报警,新风阀控制,冷热水阀调节,楼宇自控系统的控制原理给排水,高低液位报警,

15、开关控制、运行状态、故障报警、手自动状态,高低液位报警,生活水：,楼宇自控系统的控制原理给排水,高液位报警,开关控制、运行状态、故障报警、手自动状态,排污水：,低液位报警,楼宇自控系统的控制原理给排水,给排水监控概述,1配电柜监控 2集水井水位自动调节3生活水箱水位自动调节4机组次序控制 5维修指示 6报警及数据记录,楼宇自控系统的控制原理照明,照明开关状态，手动自动，开关控制,包括泛光照明，公共照明，场外照明车库照明，航空灯照明等,楼宇自控系统的控制原理变配电,高压进线开关状态，保护跳脱,高压：,楼宇自控系统的控制原理变配电,变配电监控概述,1状态监控 收集并显示变配电系统的状态数据信息，包

16、括如下：开关状态 保护跳脱 电压 电流 功率因数 频率2维修指示 3报警及数据记录,楼宇自控系统的控制原理电梯,电梯运行状态，故障报警,包括客梯，货梯，消防梯，自动扶梯等,楼宇自控系统的控制原理其他系统,其他系统包括,气体系统水处理系统净水系统游泳池水处理系统热水炉系统水源热泵系统地源热泵系统,通过计算机数据通讯接口将实现参数监测功能。,系统集成,目前常见的集成系统,物业管理系统综合安保系统火灾消防报警系统其他系统,目前常见的集成协议,OPC SERVER/OPC CLIENTXML/SOAPMODBUS RTU/ETHERNETBACnet/RS485，BACnet/IP,BAS,SAS,F

17、AS,BMS,楼宇自控系统总结,楼宇自控系统是应用计算机技术,网络技术对建筑内所有机电设备进行现场自动控制,中央集中管理,并通过系统集成为业主达到舒适,运营,节能管理的智能化弱电系统主要设备由传感器,控制器,执行器,软件及集成五部分组成系统的关键技术依据是自控监控点表.被控对象主要由暖通,电气,照明,给排水,电梯等机电设备按使用功能确认繁简不同的控制原理。,二、方案报价,方案报价组成,常规的楼宇自控系统方案报价由下列内容组成：,监控点表（可能设计院或业主已提供，如果没有需自己做）技术支持 方案描述 公司标准版 报价设备清单 公司标准版 系统结构图（如有必要）销售及技术支持 控制原理图（如有必要）销售及技术支持 产品样本，认证证书 公司标准版 报价/合同审批单(成本，付款等）内部文件 系统集成方案,特殊优化方案,方案报价条件,做常规的楼宇自控系统方案报价需有如下资料：,点表（设计院或业主提供，部分项目没有）暖通图纸（包括暖通设备清单，水系统图等）电气图纸（具体的照明配电箱系统图等）给排水图纸（具体的设备清单，地下给排水平面图等）弱电系统招标要求（明确与BMS系统的接口等要求）,