【正文】 BAS各子系統(tǒng)的監(jiān)測與控制 圖 冷凍系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)圖 BAS各子系統(tǒng)的監(jiān)測與控制 ? 控制中心對冷水機組工作狀態(tài)的監(jiān)測內(nèi)容包括：冷卻塔冷卻風(fēng)扇的啟、停，冷卻塔進(jìn)水蝶閥的開度，冷卻水進(jìn)、回水溫度，冷卻水泵的啟、停，冷水機組的啟、停，冷水機組的冷卻水以及冷水出水蝶閥的開度，冷水循環(huán)泵的啟、停，冷水供、回水的溫度、壓力及流量，冷水旁通閥的開度等。 典型執(zhí)行機構(gòu) ? 上位機監(jiān)控軟件 ? 上位機監(jiān)控軟件實現(xiàn)了用戶對樓宇控制系統(tǒng)的三大功能要求： ? (1) 監(jiān)視功能用戶可通過動態(tài)圖形 (動畫功能 )、趨勢圖等應(yīng)用程序?qū)λ刂圃O(shè)備的運行狀態(tài)、被控對象的控制效果進(jìn)行實時和歷史的監(jiān)視。 典型執(zhí)行機構(gòu) ? 圖 (a)為常見的電動執(zhí)行器的控制電路原理框圖。 典型執(zhí)行機構(gòu) ? (2) DDC計算機能夠直接判斷 DI通道上的電平高低 (相當(dāng)于開／關(guān) )兩種狀態(tài)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量（ 1或 0），進(jìn)而對其進(jìn)行邏輯分析和計算。為了能與常規(guī)儀表相連，這些變頻器和可控硅調(diào)壓產(chǎn)品一般都設(shè)計成電壓式或電流式的輸入信號，因此，要采用計算機控制器的模擬量輸出 AO與其相連。 ? 經(jīng)積分，并代入邊界條件，即當(dāng) L=0時 ,Q=Qmin(指閥在全閉時 ,仍有一定的泄露量 )；當(dāng) L＝ Lmax時， Q＝Qmax。執(zhí)行機構(gòu)的功能是將控制器輸出的控制信號（一般是電信號）轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械動作（一般可以是位移或角位移），由此驅(qū)動調(diào)節(jié)器，達(dá)到改變被調(diào)量的目的。然而，這種傳感器具有很多優(yōu)點：由于在測量管道中沒有節(jié)流元件，因而其壓力損失?。黄漭敵鲂盘柵c流速之間呈線性關(guān)系；在使用中具有工作可靠、精度高、測量范圍大、反應(yīng)速度快等特點。 ? 孔板壓差式流量計、靶式流量計和轉(zhuǎn)子流量計均屬于節(jié)流式流量傳感器。 傳感器 ? 3 ? 霍爾壓力傳感器是將彈性元件感受的壓力變化引起的位移通過霍爾元件轉(zhuǎn)換成電壓信號。 傳感器 ? 2 ? 電容式濕度傳感器主要是利用高分子薄膜在吸濕后介電常數(shù)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電容發(fā)生改變的特性制成的。因此，熱電偶在一般的測量和控制系統(tǒng)中常用于中高溫區(qū)的溫度檢測。精密測量中則要考慮溫度誤差補償。 ? 在樓宇自動化中對溫度的檢測范圍為： ? (1) 室內(nèi)、室外氣溫 40～ 45 ℃ 。 ? 2 ? (1) 溫度傳感器量程應(yīng)為測點溫度的 ～ 。 ? 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識 ? 一個樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)由測量變送裝置、計算處理裝置、執(zhí)行裝置幾個部分組成。在蒸發(fā)器中，低壓液態(tài)制冷劑通過與冷凍水的熱交換而發(fā)生汽化，吸收冷凍水的熱量而成為低壓蒸汽，再經(jīng)過回氣管重新吸入壓縮機，開始新的一輪制冷循環(huán)。為使變化的水量系統(tǒng)能與恒水量工作冷水機組相適應(yīng)，常用方法是在供、回水總管上設(shè)置壓差旁通閥，根據(jù)供、回水總量的水壓差來調(diào)節(jié)電動旁通閥的開度，以保持冷水機組的恒水量工作。 ? (2) 全水系統(tǒng) 房間負(fù)荷全部由集中供應(yīng)的冷、熱水負(fù)擔(dān)。過 E點作一條等溫線，交溫度坐標(biāo)軸于點 E′，從 E′點可讀出空氣的濕球溫度。通常用 Xb來表示飽和絕對濕度 ,則相對濕度可以表示為 : ? ? 相對濕度的值在 0～ 100%范圍內(nèi)變化。用紗布將溫度計的溫包裹住，并保證紗布上始終浸潤著蒸餾水，由此來測量濕球溫度。而在空調(diào)工程中，習(xí)慣把壓強簡稱為壓力。樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)中 PID調(diào)節(jié)常常用在慣性滯后大的場合，如溫度測量等。 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 圖 積分調(diào)節(jié)器特性圖 (a) 輸入波形； (b) 輸出波形 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 ? 3 (PI) ? 要真正做到無偏差調(diào)節(jié)，更多的是用比例積分調(diào)節(jié)。它的結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)調(diào)整方便，是在長期的工程實踐中總結(jié)出來的一套有效的控制方法。 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 圖 閉環(huán)控制原理圖 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 ? 控制系統(tǒng)性能指標(biāo) ? 樓控系統(tǒng)的控制性能指標(biāo)可以用穩(wěn)定性、能控性、能觀測性、穩(wěn)態(tài)特性、動態(tài)特性等來表征，相應(yīng)地可以用穩(wěn)定裕度、穩(wěn)態(tài)指標(biāo)、動態(tài)指標(biāo)和綜合指標(biāo)來衡量一個控制系統(tǒng)的優(yōu)劣。沒有反饋環(huán)節(jié)的稱為開環(huán)控制系統(tǒng)，反之稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)?？諝庹{(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識 。開環(huán)控制原理如 圖 。 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 ? 2 ? 控制系統(tǒng)的能控性和能觀測性在多變量最優(yōu)控制中是兩個重要的概念，能控性和能觀測性從狀態(tài)的控制能力和狀態(tài)的測辨能力兩個方面揭示了控制系統(tǒng)的兩個基本問題。 )()( tKpetu ? 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 ? 比例調(diào)節(jié)器的特點是調(diào)節(jié)速度快、穩(wěn)定性高、不容易產(chǎn)生過調(diào)節(jié)現(xiàn)象。比例積分調(diào)節(jié)器特性如 圖。 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識 ? 將濕度、溫度、壓力等非電物理量通過傳感器轉(zhuǎn)換成電壓、電流等電氣信號并非最終目的，還需對被測物理量進(jìn)行深入分析、比較和調(diào)整，達(dá)到對其進(jìn)行有效控制的目的。 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識 ? 任何氣體分子，由于不停的熱運動的結(jié)果，使它們都具有一定的壓力。 ? 可由空氣性質(zhì)從表中查出飽和含濕量對應(yīng)的溫度，這個溫度就是露點溫度 t1。 (1+d) kg濕空氣焓值用公式表達(dá)為 : ? 式中 ig—— 1 kg干空氣焓； ? ip—— d kg水蒸氣焓； ? I—— (1+d) kg濕空氣的焓值 ,kJ／ kg。在智能建筑中，一般采用集中式空調(diào)系統(tǒng)。它按直接蒸發(fā)機組的安裝組合情況可分為窗式、立柜式和分體式等。在冷卻水的循環(huán)過程中損失的部分可通過補水箱進(jìn)行補充。在高層民用建筑的空調(diào)制冷中，吸收式制冷所采用的制冷劑通常是溴化鋰水溶液，其中水為制冷劑，溴化鋰為吸收劑。 傳感器 ? 系統(tǒng)需要的被測信號以輸出狀態(tài)劃分，一般分為開關(guān)量和模擬量兩種。 傳感器 ? (4) 液位傳感器宜使正常液位處于儀表滿量程的50%處。用金屬電阻作為感溫材料，要求金屬電阻的溫度系數(shù)大，電阻與溫度呈線性關(guān)系，因此在常用感溫材料中首選鉑和銅。如果是通過計算機對多個測點進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，有可能導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。 ? 鉑及其合金屬于貴金屬，其組成的熱電偶價格最貴，考銅價格居中，而它的靈敏度最高。大部分的應(yīng)用屬于微壓測量，量程一般為 0～ 5000 Pa。利用壓電現(xiàn)象可實現(xiàn)非電量的測量。渦輪在管道里轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)速只能通過非接觸的電磁感應(yīng)方法才能測出。為了更精確地連續(xù)反映液位的高低，也可在容器內(nèi)置滑動電阻器，隨著液位升降，滑動電阻器的阻值也相應(yīng)發(fā)生變化。這就需要用到閥門和電動執(zhí)行器。 ? 電動調(diào)節(jié)閥的流量特性如 圖 。作為一種開放性控制器，現(xiàn)階段新型產(chǎn)品大多已使用準(zhǔn) 32位或 32位微處理器，還配有浮點運算協(xié)處理器，因此，其數(shù)據(jù)處理能力大大提高。由于 DDC計算機內(nèi)部處理的信號都是數(shù)字信號，所以這種可連續(xù)變化的模擬量信號是通過內(nèi)部數(shù)字／模擬轉(zhuǎn)換器 (D／ A)產(chǎn)生的。有些電動閥門的控制器還允許將全開和全關(guān)的限位開關(guān)信號作為控制器 DI口的輸入信號接入計算機，以使計算機可以辨認(rèn)。 DDC與現(xiàn)場控制設(shè)備如傳感器、閥門之間的控制電纜一般采用 mm2聚氯乙烯絕緣、聚氯乙烯護套銅芯電纜，是否需要采用軟線及屏蔽線應(yīng)根據(jù)具體設(shè)備而定。只有當(dāng)潤滑油系統(tǒng)啟動，冷卻水、冷凍水流動后，壓縮機才能最后啟動。 ? BAS各子系統(tǒng)的監(jiān)測與控制 ? 冷凍水系統(tǒng)把冷水機組所制冷凍水經(jīng)冷凍水泵送入分水器，由分水器向各空調(diào)分區(qū)的新風(fēng)機組、空調(diào)機組或風(fēng)機盤管供水后，返回到集水器經(jīng)冷水機組循環(huán)制冷。交流接觸器是啟停風(fēng)機、水泵及壓縮機等設(shè)備的執(zhí)行器。在選擇電氣轉(zhuǎn)換器或閥門定位器時，一定要注意它所要求的輸入信號的形式、范圍。 ? 在系統(tǒng)設(shè)計和使用中，需要掌握 DDC輸入和輸出的連接。風(fēng)門執(zhí)行器也可以是兩位式的，即對應(yīng)風(fēng)門全開和全關(guān)狀態(tài)。在結(jié)構(gòu)上電動執(zhí)行機構(gòu)除與調(diào)節(jié)閥組裝成整體的執(zhí)行器外，常單獨分裝以適應(yīng)各方面需求，因此其使用比較靈活。 傳感器 ? 氣體成分傳感器 ? 氣體成分傳感器主要是用于檢測空氣中 CO CO和煤氣的含量通過與。 傳感器 ? 3 ? 常用的為橢圓齒輪流量計，它靠一對加工精良的橢圓齒輪在一個轉(zhuǎn)動周期里，排出一定的液體，只要累計計出齒輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，就可以得知一段時間內(nèi)的流體總量。在樓宇控制系統(tǒng)中主要有冷凍水流量、冷卻水流量、供熱蒸汽流量、風(fēng)道空氣流量等參數(shù)需要測量。 ? 1 ? 電阻式壓差傳感器是將測壓彈性元件的輸出位移變換成電阻的滑動觸點的位移，因而被測壓力的變化就可轉(zhuǎn)換成電位器阻值的變化。 傳感器 ? 濕度傳感器 ? 智能建筑中對濕度的檢測主要用于室內(nèi)外空氣濕度和風(fēng)道空氣濕度的檢測。平衡時接觸電動勢取決于兩種材料的性質(zhì)和接觸點的溫度。 Rt＝ R。 ? 溫度傳感器按采取測量被測介質(zhì)溫度的方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。 傳感器 ? 傳感器的主要作用是拾取外界有效信息，如同人類在從事生產(chǎn)勞動時通過五官等器官感知周圍信息一樣。 ? (2) 冷熱水機組 ? 直燃吸收式冷水機組 (簡稱直燃機 )就是把鍋爐與溴化鋰吸收式冷水機組合二為一，通過燃?xì)饣蛉加彤a(chǎn)生制冷所需要的能量。 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識 ? 冷、熱源系統(tǒng) ? 能為空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理設(shè)備對空氣進(jìn)行熱濕處理提供冷熱量的物質(zhì)和裝置，都可以作為空調(diào)的冷、熱源。 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識 ? 冷熱媒輸送系統(tǒng) ? 1 ? (1) 雙管制系統(tǒng) 進(jìn)行熱濕處理的表面換熱器的供、回水管在供熱水或冷水時共用，即這套供、回水管內(nèi)冬天供的是熱水 ,夏天供的是冷水，管網(wǎng)內(nèi)有冬／夏轉(zhuǎn)換閥門。常用的窗式和柜式空調(diào)屬于這種情況，它們都不需要集中的機房，安裝方便，使用靈活。 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識 圖 焓濕圖 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識 ? 三個狀態(tài)參數(shù)中，只要知道其中兩個就可在圖中查得另外一個。 CCVGX ? 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識 ? ② 含濕量 ? 用 1 kg干空氣含有的水氣量來代表空氣濕度，這樣就可以排除空氣溫度和水氣量變化時對濕度這個概念造成的影響，這種濕度習(xí)慣上稱為含濕量。 空氣調(diào)節(jié)基礎(chǔ)知識 ? (2) 溫度 ? 溫度是表示空氣冷熱程度的指標(biāo)，它反映了空氣分子熱運動的劇烈程度?？諝庵兴魵獾牟煌繉斐刹煌目諝鉅顟B(tài)。 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 圖 比例微分調(diào)節(jié)器特性圖 (a) 輸入波形； (b) 輸出波形 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 ? 5 (PID) ? 比例積分微分調(diào)節(jié)的特點是 :當(dāng)被調(diào)參數(shù)與給定值發(fā)生偏差時，調(diào)節(jié)器輸出信號不僅與輸入偏差信號大小及偏差存在時間長短有關(guān)，還與偏差變化的速度有關(guān)。因而調(diào)節(jié)工程結(jié)束時，被調(diào)參數(shù)回到給定值，即誤差殘余為零，其方程為 ? 式中 u(t)—— 調(diào)節(jié)器輸出； ? Ti—— 積分時間常數(shù)； ? e(t)—— 調(diào)節(jié)器的輸入，它是測量值與給定值之差。穩(wěn)態(tài)誤差與控制系統(tǒng)本身的特性有關(guān)，也與系統(tǒng)的輸入信號的形式有關(guān)。閉環(huán)控制的實質(zhì)即是利用負(fù)反饋的作用來減少系統(tǒng)的偏差。本課題以狹義的 BAS定義來進(jìn)行敘述。 課題 4 建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng) ? BAS按工作范圍有兩種定義方法，即廣義的 BAS主要包括樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)三大部分，狹義的 BAS專指樓宇設(shè)備控制系統(tǒng)。偏差作用在控制器上，使系統(tǒng)的輸出值趨近于給定值。穩(wěn)態(tài)誤差表征了控制精度，因此穩(wěn)態(tài)誤差越小越好。 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 圖 比例調(diào)節(jié)器特性圖 (a) 輸入波形； (b) 輸出波形 控制系統(tǒng)基本原理及控制器調(diào)節(jié)特性 ? 2 (I) ? 積分調(diào)節(jié)是當(dāng)被調(diào)參數(shù)與給定值發(fā)生偏差時，調(diào)節(jié)器輸出使調(diào)節(jié)機構(gòu)動作，一直到被調(diào)參數(shù)與給定值之間偏差消失為止。比例微分調(diào)節(jié)器特征如 圖 。另外 ,空氣中還含有不同程度的灰塵、微生物和其他氣體雜質(zhì)。濕空氣中水蒸氣的飽和壓力與濕空氣溫度之間存在對應(yīng)關(guān)系，這可以在熱工手冊中查到。由于濕空氣的體積受許多因素的影響，很難精確測量，因此在工程上一般不采用絕對濕度。每一張焓濕圖都是在一定的大氣壓條件下繪制的，空氣狀態(tài)參數(shù)都可在圖上表示。 ? (3) 全分散系統(tǒng) 也稱局部空調(diào)機組，這種機組通常把冷、熱源和空氣處理、輸送設(shè)備 (風(fēng)機 )集中設(shè)置在一個箱體內(nèi)，形成一個緊湊的