【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? 1985年在美國(guó)成立，其樓宇自控系統(tǒng) Metasys采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)用戶(hù)需求集成不同廠(chǎng)商的軟、硬件產(chǎn)品，滿(mǎn)足整個(gè)樓宇自控系統(tǒng)的優(yōu)化需求。 ? Metasys系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)、模塊化設(shè)計(jì)，具有高效、可靠、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)。 Metasys集成支持目前樓宇自動(dòng)化及信息產(chǎn)業(yè)中絕大多數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，因此其在系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)庫(kù)整合等方面也具備了相當(dāng)?shù)撵`活性與互操作性。 ? Metasys系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)由一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制器、網(wǎng)絡(luò)控制器和操作站組成，系統(tǒng)可以不斷滿(mǎn)足受控設(shè)備擴(kuò)展的需要，無(wú)論是現(xiàn)場(chǎng)控制器或是網(wǎng)絡(luò)控制器都可以根據(jù)項(xiàng)目的需求不斷擴(kuò)展。 56 Johnson Controls Metasys ADS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 網(wǎng)絡(luò)控制引擎 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) 57 Metasys系統(tǒng)組成 ? 操作員站：主要由帶鼠標(biāo)及彩色顯示器的計(jì)算機(jī)和打印機(jī)組成，運(yùn)行圖形 ADS系統(tǒng)軟件和實(shí)時(shí)監(jiān)控操作軟件，是管理整個(gè)系統(tǒng)及實(shí)施操作的主要人－機(jī)界面。 ? 網(wǎng)絡(luò)控制引擎 NAE：和操作站共同構(gòu)成系統(tǒng)的管理層，其功能主要是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)匹配和信息傳遞，具有總線(xiàn)控制， I/O控制功能，操作站以高速通信方式與下一級(jí)智能網(wǎng)絡(luò)控制單元進(jìn)行信息交換。 ? 現(xiàn)場(chǎng)控制器（ DDC）：主要功能是接收安裝于各種機(jī)電設(shè)備內(nèi)的傳感器、檢測(cè)器的信息，按 DDC內(nèi)部預(yù)先設(shè)置的參數(shù)和執(zhí)行程序自動(dòng)實(shí)施對(duì)相應(yīng)機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控。智能網(wǎng)絡(luò)控制單元與 DDC之間可以通過(guò) N2總線(xiàn)RS485方式或 LON方式通信。 58 施耐德電氣 TAC公司 ? TAC（ Schneider electric tac）是一家專(zhuān)注于樓宇自控、安全防范產(chǎn)品以及能源解決方案的瑞典公司，具有超過(guò)80年行業(yè)歷史。 2022年， TAC加入法國(guó)施耐德電氣集團(tuán)，并先后收購(gòu)了安德沃自控（ Andover Control）、英維思樓宇系統(tǒng)（ Invensys Building System）、派爾高（ Pelco）等多家樓宇自控及安全防范產(chǎn)品公司。目前業(yè)務(wù)已涵蓋了完整的樓宇自控、門(mén)禁控制、視頻監(jiān)控、入侵防范及末端產(chǎn)品線(xiàn)。 ? TAC Vista是施耐德電氣 TAC旗下的 LonWorks樓宇自控解決方案。此系統(tǒng)最大的特點(diǎn)在于其 Building IT設(shè)計(jì)理念。所謂 Building IT就是將 IT的技術(shù)、理念充分應(yīng)用于樓宇自控，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)放、友好、集成與安全。 59 施耐德電氣 TAC Vista系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 60 ? 檢測(cè)儀表控制系統(tǒng) ? 溫度檢測(cè) ? 壓力檢測(cè) ? 流量監(jiān)測(cè) ? 物位檢測(cè) ? 執(zhí)行器 61 檢測(cè)儀表控制系統(tǒng)組成 ? 檢測(cè)單元 直接測(cè)量：溫度、壓力、流量、液位、成份； 間接測(cè)量 ? 變送單元 測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換與傳輸 1~5V DC 、 4~20mA DC模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào) ? 顯示單元 數(shù)字、曲線(xiàn)、圖像 ? 調(diào)節(jié)單元 實(shí)現(xiàn) PID（比例、積分、微分）調(diào)節(jié) ? 執(zhí)行單元 氣動(dòng)、液動(dòng)、 電動(dòng) 62 溫度測(cè)量 ? 溫度：國(guó)際單位制（ SI） 7個(gè)基本物理量之一，重要參數(shù)。 m Kg s A mol cd ? 測(cè)溫原理 通過(guò)溫度敏感元件與被測(cè)對(duì)象熱交換，測(cè)量相關(guān)物理量，確定被測(cè)對(duì)象的溫度。 ? 測(cè)溫方式 ?接觸式 ：傳熱和對(duì)流，有熱接觸，精度高，破壞被測(cè)對(duì)象熱平衡，存在置入誤差，對(duì)測(cè)溫元件要求高。 ?非接觸式：接受熱輻射，響應(yīng)快，對(duì)被測(cè)對(duì)象干擾小，可測(cè)高溫、運(yùn)動(dòng)對(duì)象，適應(yīng)強(qiáng)電磁干擾、強(qiáng)腐蝕。 63 熱電阻式傳感器 ? 金屬熱電阻 ? 半導(dǎo)體熱敏電阻 ? 熱電阻式傳感器的應(yīng)用 ?基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度而變化的特性。 ?優(yōu)點(diǎn)：信號(hào)可以遠(yuǎn)傳、靈敏度高、無(wú)參比溫度。 ?金屬熱電阻穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高，可作為基準(zhǔn)儀表。 ?缺點(diǎn)：電源激勵(lì)、自熱現(xiàn)象，影響精度。 64 金屬熱電阻 作為熱電阻的材料要求： ? 電阻溫度系數(shù)要大 ， 以提高熱電阻的靈敏度； ? 電阻率盡可能大 ， 以便減小電阻體尺寸； ? 熱容量要小 ， 以便提高熱電阻的響應(yīng)速度； ? 在測(cè)量范圍內(nèi) ， 應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能； ? 電阻與溫度的關(guān)系最好接近于線(xiàn)性； ? 應(yīng)有良好的可加工性 ， 且價(jià)格便宜 。 熱電阻＝電阻體（最主要部分）＋絕緣套管＋接線(xiàn)盒 使用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅 65 常用熱電阻 ? 鉑熱電阻 主要作為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì) ， 廣泛應(yīng)用于溫度基準(zhǔn) 、標(biāo)準(zhǔn)的傳遞 。 ? 銅熱電阻 測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合，測(cè)量范圍一般為 ―50 ～ 150℃ 。 66 鉑熱電阻 目前最好材料 ? 長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的復(fù)現(xiàn)性可達(dá) 104 K ， 是目前測(cè)溫復(fù)現(xiàn)性最好的一種溫度計(jì) 。 鉑電阻的精度與鉑的提純程度有關(guān) 1000( 1 0 0 ) RW R?? 百度電阻比 W（ 100）越高，表示鉑絲純度越高， ? 國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)規(guī)定，作為基準(zhǔn)器的鉑電阻， W（ 100） ≥ ? 目前技術(shù)水平已達(dá)到 W（ 100）＝ ，相當(dāng)于 % ? 工業(yè)用鉑電阻的純度 W（ 100）為 ～ 。 o0o1000C1 0 0 CRR： 電 阻 阻 值: 電 阻 阻 值67 鉑絲的電阻值與溫度之間的關(guān)系，即特性方程如下 : 230 [ 1 ( 10 0 ) ]tR R A t B t C t t? ? ? ? ?當(dāng)溫度 t 在 0℃ ≤ t ≤650℃ 時(shí)： 20 [ 1 ]tR R A t B t? ? ?國(guó)內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻， W（ 100） ≥， R0分為 10Ω、 100Ω、 1000Ω，分度號(hào)分別為 Pt Pt100， Pt1000并給出其分度表（給出阻值和溫度的關(guān)系） 當(dāng)溫度 t 在－ 200℃ ≤ t ≤0℃ 時(shí)： 68 銅熱電阻 ? 應(yīng)用：測(cè)量精度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合 測(cè)量范圍： ― 50～ 150℃ ? 優(yōu)點(diǎn)：溫度范圍內(nèi)線(xiàn)性關(guān)系好 ， 靈敏度比鉑電阻高 ， 容易提純 、 加工 ， 價(jià)格便宜 ， 復(fù)制性能好 。 ? 缺點(diǎn)：易于氧化 ， 一般只用于 150℃ 以下的低溫測(cè)量和沒(méi)有水分及無(wú)侵蝕性介質(zhì)的溫度測(cè)量 。 與鉑相比 ， 銅的電阻率低 ， 所以銅電阻的體積較大 。 69 銅電阻的阻值與溫度之間的關(guān)系為 工業(yè)上使用的標(biāo)準(zhǔn)化銅熱電阻的 R0按國(guó)內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計(jì)取 50Ω和 100Ω兩種，分度號(hào)分別為 Cu50和Cu100，相應(yīng)的分度表可查閱相關(guān)資料。 A、 B、 C為常數(shù)，常取 A＝ (～ ) 103/℃ …. ? ? 230 1R t R At Bt Ct??? ? ? ???銅熱電阻 70 熱電阻的結(jié)構(gòu) 普通工業(yè)用熱電阻式溫度傳感器 71 熱電阻的結(jié)構(gòu) 電阻絲采用無(wú)感繞法（兩線(xiàn)圈電流流向相反，電感互相抵消）繞在絕緣支架上，圖 b所示。 1— 電阻體； 2— 瓷絕緣套管； 3— 不銹鋼套管； 4— 安裝固定件； 5— 引線(xiàn)口； 6— 接線(xiàn)盒； 7— 芯柱； 8— 電阻絲； 9— 保護(hù)膜； 10— 引線(xiàn)端 72 小型鉑熱電阻 73 半導(dǎo)體熱敏電阻 ? 利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化的特性制成 ? 由金屬氧化物和化合物按不同的配方比例燒結(jié) ? 優(yōu) 點(diǎn)： ? 熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬大 （ 4～ 9倍 ） ? 電阻率大 ， 體積小 ， 熱慣性 小 ， 適于測(cè)量點(diǎn)溫 、 表面溫度及快速變化的溫度 。 ? 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、 機(jī)械性能好 。 ? 缺點(diǎn)：線(xiàn)性度較差 ， 復(fù)現(xiàn)性和互換性較差 。 74 熱敏電阻特點(diǎn)與類(lèi)型 正溫度系數(shù) (PTC) 負(fù)溫度系數(shù) (NTC) 臨界溫度系數(shù) (CTR) 熱敏電阻典型特性 只有 NTC用于測(cè)溫 75 PTC熱敏電阻 －正溫度系數(shù) 用途： 各種電器設(shè)備的過(guò)熱保護(hù) ， 發(fā)熱源的定溫控制 ， 限流元件 。 CTR熱敏電阻 －臨界溫度系數(shù) 在某個(gè)溫度上電阻值急劇變化 ,具有開(kāi)關(guān)特性。 用途：溫度開(kāi)關(guān) NTC熱敏電阻 －很高的負(fù)電阻溫度系數(shù) 應(yīng)用：點(diǎn)溫、表面溫度、溫差、溫場(chǎng)等測(cè)量 自動(dòng)控制及電子線(xiàn)路的熱補(bǔ)償線(xiàn)路 熱敏電阻分類(lèi) 76 熱敏電阻的結(jié)構(gòu) ? 構(gòu)成：熱敏探頭 、 引線(xiàn) 、 殼體 ? 二端和三端器件： 為直熱式 ， 即熱敏電阻直接由連接的電路獲得功率； ? 四端器件：旁熱式 ? 體積達(dá)到小型化與超小型化 。 77 21 TTdR BR d T T? ? ? ? B和 α值是表征熱敏電阻材料性能的兩個(gè)重要參數(shù)，熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)比金屬絲的電阻溫度系數(shù)高很多，所以它的靈敏度很高。 熱敏電阻的電阻溫度系數(shù) 熱敏電阻在其本身溫度變化 1℃ 時(shí)，電阻值的相對(duì)變化量 78 熱敏電阻的線(xiàn)性化 NTC的幾種組合電路及其熱電特性 熱敏電阻的電阻 溫度特性呈指數(shù)關(guān)系，有較大 非線(xiàn)性 ，一般 處理 方法是與溫度系數(shù)小的電阻進(jìn)行串并聯(lián)，使其等效電阻在一定溫度范圍內(nèi)是線(xiàn)性的。 79 金屬熱電阻傳感器 ? 工業(yè)廣泛使用 ， － 200～ +500℃ 范圍溫度測(cè)量 。 在特殊情況下 ， 測(cè)量的低溫端可達(dá) ， 甚至更低 ， 1K左右 。高溫端可測(cè)到 1000℃ 。 ? 溫度測(cè)量的特點(diǎn)：精度高 、 適于測(cè)低溫 。 ? 傳感器的測(cè)量電路：經(jīng)常使用電橋 ， 精度較高的是自動(dòng)電橋 。 ? 為消除由于連接導(dǎo)線(xiàn)電阻隨環(huán)境溫度變化而造成的測(cè)量誤差 ， 常采用三線(xiàn)制和四線(xiàn)制連接法 。 80 兩線(xiàn)制 ? 這種引線(xiàn)方式簡(jiǎn)單、費(fèi)用低，但是引線(xiàn)電阻以及引線(xiàn)電阻的變化會(huì)帶來(lái)附加誤差。 ? 兩線(xiàn)制適于引線(xiàn)不長(zhǎng)、測(cè)溫精度要求較低的場(chǎng)合。 tRrrA?sE 3R2R 1R圖 9 . 1 7 兩 線(xiàn) 制2r/R≤103時(shí)， 誤差才可忽略 不平衡電橋，輸出電壓正比于 Rt（溫度） 81 三線(xiàn)制 熱電阻測(cè)溫電橋的三線(xiàn)制接法 工業(yè)用熱電阻一般采用三線(xiàn)制， 消除引線(xiàn)電阻影響，提高測(cè)量精度 G——檢流計(jì)， R1 ， R2 ， R3——固定電阻， R a——零位調(diào)節(jié)電阻， R t —— 熱電阻 82 四線(xiàn)制接法 熱電阻測(cè)溫電橋的四線(xiàn)制接法 精密測(cè)量中，采用四線(xiàn)制接法 ，有效消除線(xiàn)路寄生電勢(shì)。 調(diào)零電位器 83 測(cè)溫實(shí)例 ? 管道內(nèi)流體溫度的測(cè)量 ? 接觸式測(cè)溫 ?測(cè)點(diǎn)位置：代表性地點(diǎn)，避免溫度死角，避免電磁干擾 ?插入深度：保證一定插入深度，流速足夠大 ?避免高溫管道測(cè)點(diǎn)的熱損失誤差 幾種常見(jiàn)測(cè)溫元件安裝方式 84 壓力檢測(cè) ? 定義：垂直均勻地作用在單位面積上的力，用 p表示。 ? 即物理學(xué)中定義的壓強(qiáng)。 ? 1牛頓力垂直均勻地作用在 1平方米面積上所形成的壓力為 1“帕斯卡”，簡(jiǎn)稱(chēng)“帕”，符號(hào)為 Pa。 ? Pa帕斯卡為壓力法定單位，還用有千帕（ k Pa）、兆帕（ M Pa ） ? 其他壓力單位有工程大氣壓、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、毫米水銀柱、毫米水柱等，需進(jìn)行換算。 85 常用壓力檢測(cè)儀表 ? 彈性壓力計(jì) ? 原理：彈性元件在彈性限度內(nèi)受壓變形，其變形大小與外力成比例。 彈性壓力計(jì)的組成框圖 受力變形 位移信號(hào)變換 顯示 調(diào)整儀表零點(diǎn)和量程 86 彈性壓力計(jì) ? 測(cè)壓彈性元件 ? 工作原理：感受液體或氣體的壓力或壓力差，輸出位移 ? 1）彈性膜片：外緣固定，圓形片狀，中心位移與壓力的關(guān)系表示，彈性特性具有良好線(xiàn)性關(guān)系。 ? 2）波紋管：壁面具有多個(gè)同心環(huán)狀波紋，一端封閉，封閉端的位移和壓力在一定范圍內(nèi)呈線(xiàn)性關(guān)系 ? 3）彈簧管：圓弧狀，不等軸截面金屬管，自由端位移 87 彈簧管放大圖 當(dāng)被測(cè)壓力 p 增大時(shí)，彈簧管撐直，通過(guò)齒條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)指針角位移。 88 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格低；測(cè)壓范圍寬，可測(cè)量負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和高壓， 應(yīng) 用廣泛；精確度可達(dá)177。 。 彈簧管壓力計(jì) 優(yōu)點(diǎn)： 缺點(diǎn)： 只能就地指示，是現(xiàn)場(chǎng)直讀式儀表。 彈性測(cè)壓計(jì)信號(hào)的遠(yuǎn)傳方式 ? 彈性元件的變形或位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離信號(hào)傳送。 ? 電位器式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，線(xiàn)性化好， 電位器易磨損， 可靠性差。 ? 霍爾元件式：霍爾效應(yīng)，通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，在不均勻磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，輸出電勢(shì)對(duì)應(yīng)位移。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，壽命長(zhǎng)，但易受外部磁場(chǎng)干擾。