建筑设备监控系统设计方法与节能技术.ppt

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1、建筑设备监控系统设计方法与节能技术,2,主要内容1 建筑设备监控系统的基本概念2 建筑设备监控系统网络结构3 管理网络层（中央管理工作站）4 控制网络层（分站）5 现场网络层6 建筑设备监控系统的软件 现场仪表的选择 采暖通风及空气调节系统设计9 建筑设备监控系统节能设计 监控表,1、建筑设备监控系统的基本概念,1 建筑设备监控系统是运用自动化仪表、计算机过程控制和网络通信技术，对建筑物的环境参数和建筑物机电设备运行状况进行自动化检测、监视、优化控制及管理。2 建筑设备监控系统属于计算机控制系统的一个应用领域，其设计方法、图纸表达方法、安装调试方法和程序等，均应符合相应的国家标准和规范。,3,

2、1、建筑设备监控系统的基本概念,3 建筑设备监控系统（BAS）可对下列子系统进行设备运行和建筑节能的监测与控制：（1）冷冻水及冷却水系统；（2）热交换系统；（3）采暖通风及空气调节系统；（4）给水与排水系统；（5）供配电系统；（6）公共照明系统；（7）电梯和自动扶梯系统。,4,1、建筑设备监控系统的基本概念,4 建筑设备监控系统设计应符合下列规定：（1）建筑设备监控系统应支持开放式系统技术，宜建立分布式控制网络；（2）应选择先进、成熟和实用的技术和设备，符合技术发展的方向，并容易扩展、维护和升级；（3）选择的第三方子系统或产品应具备开放性和互操作性；（4）应从硬件和软件两方面确定系统的可集成性

3、；（5）应采取必要的防范措施，确保系统和信息的安全性；（6）应根据建筑的功能、重要性等确定采取冗余、容错等技术。,5,1、建筑设备监控系统的基本概念,6 建筑设备监控系统的构成：建筑设备监控系统通常由监控计算机、现场控制器、仪表和通信网络四个主要部分组成。从网络结构分析，建筑设备监控系统由管理网络层、控制网络层、现场网络层三个网络层构成,6,管理网络层,控制网络层,现场网络层,2、建筑设备监控系统网络结构,18.2.1 建筑设备监控系统，宜采用分布式系统和多层次的网络结构。并应根据系统的规模、功能要求及选用产品的特点，采用单层、两层或三层的网络结构，但不同网络结构均应满足分布式系统集中监视操作

4、和分散采集控制（分散危险）的原则。,7,管理网络层,控制网络层,现场网络层,2、建筑设备监控系统网络结构,大型系统宜采用由管理、控制、现场设备三个网络层构成的三层网络结构。中型系统宜采用两层或三层的网络结构，其中两层网络结构宜由管理层和现场设备层构成。小型系统宜采用以现场设备层为骨干构成的单层网络结构或两层网络结构。各网络层应符合下列规定：1 管理网络层应完成系统集中监控和各种系统的集成；2 控制网络层应完成建筑设备的自动控制；3 现场设备网络层应完成末端设备控制和现场仪表设备的信息采集和处理。,8,2、建筑设备监控系统网络结构,注释：控制系统的网络结构与控制系统体系结构一般都是分层次的，但并

5、没有十分明确的对应关系。考虑到功能划分的一致性，规范采用了统一分层的处理方式。分布式控制系统的本质就是控制要分散、显示、操作和管理要集中。在管理网络层，服务器和操作站实现的就是集中显示、操作和管理的功能。这一层的通信网络虽有实时性的要求，但更重要的是要求它能够传输大量数据、能够实现远方监控和有利于BMS、IBMS集成等方面的考虑。,9,2、建筑设备监控系统网络结构,一般情况下，对现场网络层的通信网络的带宽要求不高，但有较高的实时性要求。由于很多系统都把基本控制功能下放到现场微控制器或智能仪表，实现了更彻底的分散控制，所以原则上控制网络层（分站）并不是必须的。选择较少层次的网络结构，可以简化设计

6、、安装和管理，降低控制系统造价。在是否选用控制网络层（分站）的问题上，可以从以下几方面考虑：,10,2、建筑设备监控系统网络结构,1 在有些监控点比较集中的场合，如冷冻机房的监控，比较适合选用大点数的DDC（分站）；2 在一些诸如 VAV末端的控制中，虽然末端设备的基本控制要求较低，但需要整个系统的联动控制，如送风管静压控制。对于这类系统比较理想的解决方案是：在各末端设备现场安装一些小点数、简单功能的现场控制设备，完成末端设备的基本监控功能；这些小点数现场控制设备通过网络接入一个功能较强的控制器（分站），大量的联动运算在此控制器内部完成，由其完成整个系统的联动控制。规范只是给出了建筑设备监控系

7、统网络结构设计的一般原则，实际工程设计中选择余地还是很大的。,11,2、建筑设备监控系统网络结构,12,MLN：管理级网络BLN：楼宇级网络FLN：楼层级网络MBC：模块化楼宇控制器MEC：模块式设备控制器TEC：终端设备控制器,西门子公司的 Apogee控制管理系统是典型的三层网络结构,2、建筑设备监控系统网络结构,EBI建筑设备监控系统三层网络结构图（Excel5000控制器系列）,13,2、建筑设备监控系统网络结构,EBI建筑设备监控系统二层网络结构图（Excel 5000控制器系列）,14,2、建筑设备监控系统网络结构,15,EBI建筑设备监控系统：一层网络结构图（HC900控制器系列

8、）,江森公司VE800楼宇控制系统结构图,2、建筑设备监控系统网络结构,18.2.2 用于网络互连的通信接口设备，应根据各层不同情况，以 ISO/OSI开放式系统互联模型为参照体系，合理选择中继器、网桥、路由器、网关等互联通信接口设备。【注释】：DCS的通信网络通常采用多层次的结构。各个层次网络之间，甚至同层次网络之间，往往在地域上比较分散且可能不是同构的，因此需要用网络接口设备把它们互连起来。网络接口设备通常包括四种：中继器、网桥、路由器和网关。,16,2、建筑设备监控系统网络结构,中继器通过复制位信号延伸网段长度，仅在网络的物理层起作用，通过中继器连接的两个网段实际上是一个网段；网桥是存储

9、转发设备，在数据链路层上连接同一类型的局域网，可在局域网之间存储或转发数据帧；路由器工作在物理层、数据链路层和网络层，在网络层使用路由器在不同网络间存储转发分组信号；在传输层及传输层以上，使用网关进行协议转换，提供更高层次的接口，以实现不同通信协议的网络之间、包括使用不同网络操作系统的网络之间的互联。,17,3、管理网络层（中央管理工作站）,18.3.1 管理网络层应具有下列功能：1 监控系统的运行参数；2 检测可控的子系统对控制命令的响应情况；3 显示和记录各种测量数据、运行状态、故障报警等信息；4 数据报表和打印。【注释】：18.3.1规定了管理网络层为实现集中操作与管理所应具有的主要功能

10、。,18,3、管理网络层（中央管理工作站）,18.3.2 对管理网络层设计做出了9项规定：1 服务器与工作站之间宜采用客户机/服务器（C/S）或浏览器/服务器（B/S）的体系结构。当需要远程监控时，客户机/服务器的体系结构应支持 Web服务器；（系统结构）2 应采用符合IEEE 802.3的以太网；（网络标准）3 宜采用TCP/IP通信协议；（通信协议）4 服务器应为客户机（操作站）提供数据库访问，并宜采集控制器、微控制器、传感器、执行器、阀门、风阀、变频器数据，采集过程历史数据，提供服务器配置数据，存储用户定义数据的应用信息结构，生成报警和事件记录、趋势图、报表，提供系统状态信息；（数据采集

11、内容和数据库）,19,3、管理网络层（中央管理工作站）,5 实时数据库的监控点数（包括软件点），应留有裕量，不宜少于10%；（实时数据库规模）6 客户机（操作站）软件根据需要可安装在多台PC机上，宜建立多台客户机（操作站）并行工作的局域网系统；（客户端软件）7 客户机（操作站）软件可以和服务器安装在一台 PC机上；8 管理网络层应具有与因特网（Internet）联网能力，提供因特网用户通信接口技术。用户可通过 Web浏览器，查看建筑设备监控系统的各种数据或进行远程操作；（网络要求）9 当管理网络层的服务器和（或）操作站故障或停止工作时，不应影响控制器、微控制器和现场仪表设备运行，控制网络层、现

12、场网络层通信也不应因此而中断。（控制层和现场层的独立性）。,20,3、管理网络层（中央管理工作站）,【注释】管理网络层中服务器与操作站之间大多数都采用客户机/服务器（Client/Server）或浏览器/服务器（Browser/Server）的体系结构。客户机和服务器指的是一个通信中的所涉及的两个应用。主动启动通信的应用称为客户机，而被动等待通信的应用称为服务器。一个服务器常常可以处理多个客户机。在分布式控制系统中，服务器从控制器等设备获取信息，建立数据库，是数据源；所有的客户机都从服务器获取数据，运行应用程序，对服务器进行读写操作，是数据的用户。由于实时性的原因，目前系统架构还多采用客户机/

13、服务器方式，在需要远程监控的场所，可在系统中增加 Web服务器，即增加 B/S模式。,21,3、管理网络层（中央管理工作站）,18.3.3 强调了网络的整体性原则：“当不同地理位置上分布有多组相同种类的建筑设备监控系统时，宜采用DSA（Distributed Server Architecture）分布式服务器结构。每个建筑设备监控系统服务器管理的数据库应互相透明，从不同的建筑设备监控系统的客户机（操作站）均可访问其它建筑设备监控系统的服务器，与该系统的数据库进行数据交换，使这些独立的服务器连接成为逻辑上的一个整体系统。”【注释】当多个建筑设备监控系统采用 DSA分布式服务器结构时，整个系统成

14、为一个统一的网络，每个建筑设备监控系统的操作站均可以监控整个网络，但是每个建筑设备监控系统服务器的总监控点数不应超过该服务器最大的监控点数。,22,3、管理网络层（中央管理工作站）,18.3.4 对管理网络层的配置做出了4项规定：1 宜采用10BASE-T/100BASE-T方式，选用双绞线作为传输介质；2 服务器与客户机（操作站）之间的连接宜选用交换式集线器；3 管理网络层的服务器和至少一个客户机（操作站）应位于监控中心内；4 在管理体制允许，建筑设备监控系统（BAS）、火灾自动报警系统（FAS）和安全防范系统（SAS）共用一个控制中心或各控制中心相距不远的情况下，BAS、SAS、FAS可共

15、用同一个管理网络层，构成建筑管理系统（BMS），但应使三者其余部分的网络各自保持相对独立。,23,3、管理网络层（中央管理工作站）,24,图中各子系统以 BAS为核心，运行在 BAS的中央监控计算机上（不另设 BMS工作站），能够满足基本功能，实现起来相对简单，造价较低。,4、控制网络层（分站）,18.4.1规定了控制网络层应完成的主控项目的控制任务：“控制网络层应完成对主控项目的开环控制和闭环控制、监控点逻辑开关表控制和监控点时间表控制。”18.4.2 对控制网络层组成和使用的协议提出要求 控制网络层应由通信总线和控制器组成。通信总线的通信协议宜采用TCP/IP、BACnet、LonTalk

16、、Meter Bus和ModBus等国际标准。,25,4、控制网络层（分站）,【注释】在控制网络层面，为满足不同厂家产品互操作需要而推荐采用的通信协议标准。OPC采用客户机/服务器方式，多用于管理网络层，是 DCS与第三方系统在人机界面层次进行数据交换的主要手段。BACnet是用于建筑设备监控系统的数据通信协议，其目标是将不同厂商、不同功能的产品集成在一个系统中，并实现各厂商设备的互操作，因而 BACnet就可以看作是实现楼宇设备通信功能和楼宇功能互操作的一系列规则或规程，为所有楼宇设备提供互操作的通用接口。,26,4、控制网络层（分站）,最初，BACnet标准“借用”了 5种通信网络（以太网

17、、ARCnet、RS485、RS232、LonTalk）作为通信工具以实现其通信功能。并开发了采用全 IP地址的BACnet/IP。目前，IP网络环境中的 BACnet系统，基本上都使用BACnet/IP。LonTalk是LonWorks现场总线技术标准的通信协议。LonTalk是专门为设备而优化的协议，它带有一个紧凑型的协议架，很容易和廉价设备相适应。,27,4、控制网络层（分站）,Modbus由美国 Modicon公司开发，是一种工业标准。很多生产厂商的照明、供配电、柴油发电机、锅炉、冷水机等控制系统以及一些 PLC控制器都采用 Modbus现场总线。Modbus协议支持传统的RS232、

18、RS422、RS485和以太网设备，可以方便地在各种网络体系结构内进行通信，各种设备（PLC、控制面板、变频器、I/O设备等）都能使用 Modbus协议来启动远程操作，同样的通信能够在串行链路和 TCP/IP以太网络上进行，而网关则能够实现各种使用 Modbus协议的总线或网络之间的通信。,28,4、控制网络层（分站）,Meter Bus（仪表总线）是符合欧洲标准 EN1434-3要求的现场总线，是专门用于能量消耗计量信息远传的数据总线，它能够使用价格低廉的电缆并长距离传送信息。Meter Bus（仪表总线）主要用于冷量、热量、电量、燃气、自来水等的消耗计量。能耗数据纳入 BA系统，是建筑物节

19、能管理的重要手段。,29,4、控制网络层（分站）,18.4.3规定了分站可以选择的控制器类型。“控制网络层的控制器（分站）宜采用直接数字控制器(DDC)、可编程逻辑控制器(PLC)或兼有 DDC、PLC特性的混合型控制器HC（Hybrid Controller）”,30,4、控制网络层（分站）,18.4.4提出，在民用建筑中，除有特殊要求外，应选用 DDC控制器。这是因为：DDC控制器和PLC控制器虽然都能完成控制功能，但两者有差别。DDC控制器比较适用于以模拟量为主的过程控制，追求控制精度；PLC控制器比较适用于以开关量控制为主的工厂自动化控制，追求开关动作响应时间。由于民用建筑的环境控制（

20、冷热源系统、暖通空调系统等）主要是过程控制，所以除有特殊要求外，建议采用 DDC控制器。,31,4、控制网络层（分站）,18.4.5 条对控制器（分站）的技术性能给出了一些规定。但由于技术的发展，实际选择的控制器的某些技术性能应高于本条的规定。规范实际上也是给出了一个最低标准。第 7款提到在某些应用场合，可使用分布式智能输入输出模块的控制器，能简化现场网络层的布线。分布式智能I/O模块可置于现场附近处理信号，采用隔离浮空的串行网络总线结构，避免了多I/O共地可能引起的地线回流所带来的电磁干扰。每个智能 I/O模块与通信网络在电气上是隔离的，可独立运行，故障和危险被限制在局部，可靠性大为增加。第

21、 13款指出控制器的组态软件宜使用图形化编程工程软件。相对于文本式编程语言，图形化编程语言清楚易懂，技术人员易于掌握。,32,4、控制网络层（分站）,18.4.6 提出：“每台控制器（分站）的监控点数(硬件点)，应留有裕量，不宜小于 10%。”控制网络层的控制器通常均为模块化结构。考虑到控制器正常运行、故障时输入输出端子替换和今后扩展的需要，只能按小于控制器最大容量的90%连接 I/O模块。根据经验，为了保证控制器的正常运转，如果开关量 I/O模块较多，控制器可按较接近最大容量的90%选型，如果模拟量 I/O模块较多的话，能够连接的 I/O模块还要适当减少。,33,4、控制网络层（分站）,18

22、.4.7 提出控制网络层的配置宜采用总线拓扑结构，也可采用环形、星型拓扑结构。用双绞线作为传输介质；在管理网络层，由于各服务器和工作站通常数量较少且布置较集中，故比较适合于采用星型或逻辑总线型物理星型的网络结构。在控制网络层，被控设备往往数量较多且布置较分散，从布线方便的角度，宜优先考虑采用物理总线拓扑网络结构。,34,5、现场网络层,18.5.1 提出“中型及以上系统的现场网络层，宜由通信总线连接微控制器、分布式智能输入输出模块和传感器、电量变送器、照度变送器、执行器、阀门、风阀、变频器等智能现场仪表组成。也可使用常规现场仪表和一对一连线。”从简化布线、提高性能的角度出发，中型以上的系统推荐

23、采用通信总线连接大范围分布在现场的、具有数字通信能力的微控制器、分布式智能输入输出模块和智能现场仪表。,35,5、现场网络层,控制技术发展的现状和速度决定了在今后很长一段时间内一对一配线存在的必要性。使用一对一配线有两种情况：一种是在 DDC控制器（分站）内的输入输出端子与常规现场仪表、开关量现场设备之间采用一对一配线；另一种是在使用各类微控制器和分布式智能输入输出模块的系统。由于微控制器和分布式智能输入输出模块比控制器（分站）更靠近现场（例如可把微控制器和分布式输入输出模块直接安装在设备控制柜里），一对一配线将更短一些，节约了大量线材和安装工时，体现了采用现场总线技术的优点。,36,5、现场

24、网络层,18.5.2 建议：“现场网络层宜采用TCP/IP、BACnet、LonTalk、Meter Bus和 ModBus等国际标准通信总线。”18.5.3提出：微控制器应具有对末端设备进行控制的功能，并能独立于控制器（分站）和中央管理工作站完成控制操作。与控制器（分站）一样，这是分布式控制系统对于分布式控制装置独立性的要求。,37,5、现场网络层,18.5.4 对微控制器按专业功能进行了分类：“1 空调系统的变风量箱微控制器、风机盘管微控制器、吊顶空调微控制器、热泵微控制器等；2 给排水系统的给水泵微控制器、中水泵微控制器、排水泵微控制器等；3 变配电微控制器、照明微控制器等。”微控制器是

25、嵌入计算机硬件和软件的对建筑末端设备使用的专用控制器。微控制器体积小、集成度高、基本资源齐全、专用资源明确、具有特定控制功能。不同种类控制设备使用不同种类的微控制器；不同种类的微控制器可以连接在同一条通信总线上。,38,5、现场网络层,18.5.5 对微控制器安装地点提出了要求：“微控制器宜直接安装在被控设备的控制柜（箱）里，成为控制设备的一部分。”例如变风量末端装置控制器，就是直接安装在变风量箱所附的电力箱中。分布式智能输入输出模块的安装要求基本与其相同。,39,5、现场网络层,18.5.6 规定：作为控制器的组成部分的分布式智能输入输出模块，应通过通信总线与控制器计算机模块连接。当分站为模

26、块化结构的控制器时，其输入输出模块可分为两类：一类是集中式，即控制器各输入输出模块和 CPU模块等安装在同一箱体中。另一类是分布式，分布式输入输出模块根据就近测控的要求可以安装在不同地方的被控制设备机柜中。控制器 CPU模块、分布式输入输出模块相互之间则以现场总线连接在一起。,40,5、现场网络层,18.5.7 规定了智能现场仪表与控制器、微控制器之间为数字式信息交换模式。要求：“智能现场仪表应通过通信总线与控制器、微控制器进行通信。”18.5.8规定了常规现场仪表与控制器、微控制器和分布式智能输入输出模块之间为模拟量或开关量的信息交换模式，且仪表与控制装置（控制器、微控制器或分布式智能输入输

27、出模块）两者之间应采用一对一的配线连接方式。“控制器、微控制器和分布式智能输入输出模块，应与常规现场仪表进行一对一的配线连接。”,41,5、现场网络层,18.5.9 对现场网络层的配置做出了7条规定：1 微控制器、分布式智能输入输出模块、智能现场仪表之间，应为对等式直接数据通信；2 现场网络层可包括并行工作的多条通信总线，每条通信总线可视为一个现场网络；3 每个现场网络可通过网络通信接口与管理网络层（中央管理工作站）连接，也可通过网络管理层服务器 RS232通信接口或内置通信网卡直接与服务器连接；4 当微控制器和（或）分布式智能输入输出模块，采用以太网通信接口而与管理网络层处于同一通信级别时，

28、可采用交换式集线器连接，与中央管理工作站进行通信；,42,5、现场网络层,5 智能现场仪表可通过网络通信接口与控制网络层控制器（分站）进行通信；6 智能现场仪表宜采用分布式连接，用软件配置的方法，可把各种现场设备信息分配到不同的控制器、微控制器中进行处理；7 现场网络层的配置除应符合本条规定外，尚应符合规范第 18.4.7条（控制网络层配置要求）12款的规定。注意：第 6款虽然允许同一控制回路的各智能现场仪表与微控制器分布在不同的通信总线段上，但为了减少通信流量和避免通信冲突，应尽量把它们设置在同一个通信总线段上。,43,6、建筑设备监控系统的软件,18.6.1 规定了建筑设备监控系统的三个网

29、络层次应具有的不同软件。1 管理网络层的客户机和服务器软件；2 控制网络层的控制器软件；3 现场网络层的微控制器软件。,44,6、建筑设备监控系统的软件,18.6.2 对管理网络层软件配置做出了相应规定：第1款规定了管理网络层软件系统为实现该层集中监视、操作与管理的基本功能，并进一步支持BMS集成所应满足的框架。第2、3款规定了为实现客户机/服务器体系结构，服务器和客户机（操作站）对各自软件的相应配置要求。第4款规定了用户工具软件应包括组网软件、组建数据库软件和建立用户图形显示的软件。第5款规定了应用软件应具有在中央站对控制器组态的软件和系统调试的软件。,45,6、建筑设备监控系统的软件,第6

30、款列出了根据不同的系统集成功能的要求可选的几类软件。其中关于开放式系统接口软件简略介绍如下：目前不同的两个应用软件之间的数据交换，有几种不同的方法，它们分别是：1 应用编程接口（API）通过访问DLL（Dynamic linking library）或Active X，以语言中的变量形式交换数据；2 开放数据库连接（ODBC）适用于与关系数据库交换数据，它是用SQL语言来编写的，对其它场合不适用；3 微软的动态数据交换（DDE）应用比较方便，但这是针对交换的数据比较少的场合；,46,6、建筑设备监控系统的软件,4 OPC：目前建筑设备监控系统的人机界面数据交换的主要手段和系统集成的主要方法。O

31、PC是一套在基于 Windows操作平台的应用程序之间提供高效的信息集成和交互功能的接口标准，采用客户/服务器模式。OPC服务器是数据的供应方，负责为 OPC客户提供所需的数据；OPC客户是数据的使用方，处理 OPC服务器提供的数据。,47,6、建筑设备监控系统的软件,使用 OPC可以比较方便地把由不同制造商提供的驱动或服务程序与应用程序集成在一起。软硬件制造商、用户都可以从 OPC的解决方案中获得益处。OPC的作用就是在控制软件中，为不同类型的服务器与不同类型的客户搭建一座“桥梁”，通过这座桥梁，各客户/服务器间形成即插即用的简单规范的链接关系，不同的客户软件能够访问任意的数据源。,48,6

32、、建筑设备监控系统的软件,18.6.3 对控制网络层（控制器）软件配置做出了规定。软件分为系统软件和应用软件两部分。系统软件是由控制器产品开发商提供的；应用程序软件是用户为解决实际问题编制的程序，这些程序决定控制器控制方式和控制内容，控制器应用程序的编制过程包括：1 定义一个新工程（如一个工程项目）；2 定义一个设备（如一台空调机）；3 开发该设备控制原理图；4 对控制器的模拟量监控点建立控制策略（如PID控制、串级控制、前馈控制等）；,49,6、建筑设备监控系统的软件,5 对控制器的数字量监控点建立开关逻辑表（如设备启停及相关联锁控制）；6 对控制器的数字量监控点建立时间程序表；7 建立数学

33、运算程序（如加、减、乘、除、开方、乘幂、微分、积分等）；8 建立控制器配置文档（如控制器模块汇总表、端子接线图、控制参数一览表）。对于建筑设备监控系统来说，绝大多数的应用程序模块是由厂商编制完成的，使用者只要对模块组态就可以了。特别是在各厂家广泛提供图形化编程工具以后，组态工作已变得十分简单。,50,6、建筑设备监控系统的软件,18.6.4 对现场网络层软件配置做出了规定：1 要求符合由国家或国际行业协会制定的可互操作性规范有LonWorks设备可互操作性规范、Modbus设备可互操作性规范等2 要求微控制器功能符合的末端设备控制器行业规范功能文件，如LonMark协会No.8010文件“变风

34、量箱控制功能行规”等；要求符合的分布式智能输入输出模块行业规范功能文件有LonMark协会No.0520 文件“模拟量输入”等；要求智能仪表符合的仪表行业规范功能文件如 LonMark协会No.1040文件“温度传感器”等。,51,6、建筑设备监控系统的软件,3 每种嵌入式系统均应安装该种嵌入式系统设备的专用软件，用于完成该种专用功能；4 嵌入式系统的操作系统软件应具有系统内核小、内存空间需求少、实时性强的特点；5 嵌入式系统设备编程软件，应符合国家或国际行业协会行业标准中的应用层可互操作性准则的规定，并宜使用已成为计算机编程标准的面向对象编程方法进行编程。,52,7、现场仪表的选择,18.7

35、.1 传感器的选择应符合下列规定：1 传感器的精度和量程，应满足系统控制及参数测量的要求；2 温度传感器量程应为测点温度的 1.21.5倍，管道内温度传感器热响应时间不应大于25s，当在室内或室外安装时，热响应时间不应大于 150s；3 仅用于一般温度测量的温度传感器，宜采用分度号为Pt1000的B级精度（二线制）；当参数参与自动控制和经济核算时，宜采用分度号为Pt100的 A级精度（三线制）；,53,7、现场仪表的选择,4 湿度传感器应安装在附近没有热源、水滴且空气流通、能反映被测房间或风道空气状态的位置，其响应时间不应大于 150s；5 压力（压差）传感器的工作压力（压差），应大于测点可能

36、出现的最大压力（压差）的 1.5倍，量程应为测点压力（压差）的 1.21.3倍；6 流量传感器量程应为系统最大流量的 1.2 1.3倍，且应耐受管道介质最大压力，并具有瞬态输出。流量传感器的安装部位，应满足上游 10D（管径）下游 5D的直管段要求。当采用电磁流量计、涡轮流量计时，其精度宜为 1.5%；,54,7、现场仪表的选择,7 液位传感器宜使正常液位处于仪表满量程的 50%；8 成分传感器的量程应按检测气体、浓度进行选择，一氧化碳气体宜按 0300PPM或 0500PPM；二氧化碳气体宜按 02000PPM或010000PPM；9 风量传感器宜采用皮托管风量测量装置，其测量的风速范围不宜

37、小于 2m/s16m/s,测量精度不应小于 5%；10 智能传感器应有以太网或现场总线通信接口。,55,7、现场仪表的选择,【注释】为满足控制过程的要求，传感器的选择应同时考虑静态参数和动态参数。通常，建筑设备监控系统处理的控制过程响应时间通常比传感器响应时间大得多；规范中只提出影响最大的两项静态参数指标：精度和量程。测量（或传感器）精度必须高于要求的过程控制精度 1个等级；测量精度同时取决于传感器精度和合适的量程。,56,7、现场仪表的选择,18.7.2 对调节阀和风阀的选择做出了规定：1 水管道的两通阀宜选择等百分比流量特性；2 蒸汽两通阀，当压力损失比大于或等于 0.6时，宜选用线性流量

38、特性；小于 0.6时，宜选用等百分比流量特性；3 合流三通阀应具有合流后总流量不变的流量特性；其 A-AB口宜采用等百分比流量特性，B-AB口宜采用线性流量特性。分流三通阀应具有分流后总流量不变的流量特性，其 AB-A口宜采用等百分比流量特性，AB-B宜采用线性流量特性；4 调节阀的口径应通过计算阀门流通能力确定；5 空调系统宜选择多叶对开型风阀，风阀面积由风管尺寸决定。并应根据风阀面积选择风阀执行器，执行器扭矩应能可靠关闭风阀。风阀面积过大时，可选多台执行器并联工作。,57,7、现场仪表的选择,【注释】调节阀的选择 第 1、2、3款都是关于调节阀理想流量特性选择的条款，调节阀理想流量特性是基

39、于改善调节系统品质的考虑而确定的，即以调节阀的流量特性去补偿狭义控制过程的非线性特性，从而使广义控制过程近似为线性特性。流量特性（介质流过调节阀的相对流量与调节阀相对开度之间的关系）有两种：阀门前后压差固定时的流量特性称为理想流量特性，由阀芯形状决定；阀门前后压差随流量变化的特性称为工作流量特性，还与阀门权度系数 S有关。S的大小反映阀门开度对流量的控制能力；S越大，阀门的流量调节特性越好，所以 S应至少大于0.4；,58,7、现场仪表的选择,系数 S值的计算公式如下：式中，p1 阀门压降（前后压差）；p2阀门全开时，回路中除阀门外所有其余部分的压降。,59,7、现场仪表的选择,阀门在系统中按

40、使用功能可分为调节阀、开关阀；按流体流动的方向可分为二通阀、分流三通阀（ABA，ABB）、合流三通阀（AAB，BAB；工程中主要使用合流阀。阀门按阀体结构可分为直行程阀（以下简称调节阀）、角行程阀（以下简称蝶阀，090度）。,60,7、现场仪表的选择,二通调节阀和三通调节阀流量特性主要有等百分比流量特性和线性流量特性两种类型；蝶阀在3070开度时，具有近似的线性流量特性。第 4款指出阀门口径应根据阀门流通能力（又称为流量系数）Kv选择，先计算出Kv，再查表确定与流量系数 Kv对应的阀门口径。流量系数 Kv是当调节阀全开或蝶阀开启60，阀门前后压差为 100千帕（10 5 Pa=100kPa）时

41、流经阀门540清水的数值，以每小时立方米计量。流量系数 Kv。计算公式如下：,61,式中：Q 流体流量(m3/h)；流体比重(kg/m3)；p 阀门全开时前后压差(kPa)。,7、现场仪表的选择,风阀选择时应注意：风阀的主要参数是面积（m2）、流量特性（空气流过风阀的相对流量与风阀相对开度之间的关系），其流量特性有两种；前后压差固定且无外部阻力部件（过滤器、盘管等）时的流量特性称为理想流量特性，由风阀结构决定；实际应用中，有外部阻力部件的条件下，阀门前后压差随流量变化时的特性称为工作流量特性，与风阀权度系数 S有关。风阀权度系数S，反映风阀开度对空气流量的控制能力；S值计算公式如下：,62,式

42、中，p1 风阀全开时，风阀压降（前后压差）；p2 风阀全开时，回路中除风阀外所有其 余部分的压降。,7、现场仪表的选择,S约为0.1的对开式风阀工作流量特性与 S约为 0.5时的平行式风阀工作流量特性相似，接近线性；为了减少噪声和风机压力损失，对开式较平行式工作性能好。风阀按叶片数量可分为单叶风阀和多叶风阀。单叶风阀按结构可分为蝶式风阀和菱型风阀；多叶风阀按叶片绕轴转动方向可分为：平行式风阀（所有叶片相对于气流的角度相同）和对开式风阀（相邻叶片动作方向相反）。自动控制常用矩形多叶片风阀，叶片可绕轴 90度旋转。,63,7、现场仪表的选择,风阀面积由风管尺寸决定，然后根据风阀面积选择风阀执行器。

43、风阀执行器力矩大小的选择与风阀的面积及其工作时的面风速有关，因此选择时要考虑两个条件：一是关闭力矩，其扭矩应能完全关闭风阀，以使漏风量尽可能小；二是动态力矩，其要克服高速气流在风阀叶片上的作用力，最大动态力矩出现在中部附近叶片旋转到三分之二角度的位置。目前风阀执行器的工作力矩可从4Nm（牛顿米）至34Nm，不同的生产厂家按力矩分档稍有不同。因此在风阀面积过大，使得要求的动作力矩很大时，要选多台执行器并联工作。,64,7、现场仪表的选择,18.7.3 规定“执行器宜选用电动执行器，其输出的力或扭矩应使阀门或风阀在最大流体流通压力时可靠开启和闭合”。由于民用建筑物控制现场少有高浓度可燃性气体，电动

44、能源又比气动能源更容易在控制现场获得，因此，在空调系统等控制场合更适宜使用电动执行器而不是气动执行器。为使阀位定位准确和工作稳定，设计时注意选取的电动执行器应带信号反馈装置。,65,7、现场仪表的选择,18.7.4 规定了变频器的主要参数：“水泵、风机变频器输出频率范围应为 155Hz，变频器过载能力不应小于120%额定电流，变频器外接给定控制信号应包括电压信号和电流信号，电压信号为直流 010V，电流信号为直流420mA。”变频器主要参数是额定容量、输出频率范围。在本条中，变频器控制是指 VVVF变压变频控制，即维持 U/F恒定的控制，改变频率的同时改变电压，使电动机磁通保持恒定。VVVF可

45、用于平方转矩负载的风机、水泵等转速调节。变频器输入额定电压和输出额定电压 为交流 3相380V，50Hz；输出额定电流 In指允许长时间输出的最大电流；变频器输出额定容量。变频器过载能力应不小于120In，1分钟。,66,7、现场仪表的选择,变频器配用电动机容量：；式中 Pn单位为kW；为电动机效率；Sn为变频器额定容量，单位为kVA；为电动机功率因数。变频器用于风机、水泵变速控制时，变频器输出频率范围 1 55Hz；风机最低频率一般不小于25Hz，最高频率不大于49Hz；水泵最低频率一般不小于30Hz，最高频率不大于49Hz。智能变频器应有以太网或现场总线通信接口。,67,10 暖通空调节系

46、统监控：新风机组,10.1 新风机组概述规范18.10.1 对新风机组的监控做出规定；新风机组所服务的对象有两类：第1类是新风机组与风机盘管配合的空调方式，主要是为各房间提供一定的新鲜空气，满足室内卫生要求，例如宾馆的客房；第2类是必须采用直流式空调系统的房间，例如无菌病房。对于第 2类系统，机组要负担新风和室内负荷，要控制的是室内温、湿度参数；对于第 1类系统，新风机组只负担新风负荷，根据送风温、湿度对新风机组进行控制，房间的负荷由风机盘管负担。,68,10 暖通空调节系统监控：新风机组,新风机组主要包括新风阀、空气过滤器、加热器、表冷器、加湿器、送风机及各种传感器和执行器等。其监控原理可如

47、图 18-15所示。,69,10 暖通空调节系统监控：新风机组,1 新风机组联锁控制 启动连锁控制:送风机启动新风阀开启。停机连锁控制:送风机停机新风阀关闭。2 新风机组运行自动控制1）新风机组的温度调节与节能策略 新风机作为直流式空调机使用时，控制器按照送风温度或房间温度传感器测量值与设定值比较的偏差，按照预定的调节规律调节冷（热）水调节阀开度以控制冷(热)水量，使送风温度或室内温度维持在设定值范围。（冷/热水调节阀控制的典型比例带和积分时间见表18-7；）,70,10 暖通空调节系统监控：新风机组,室外温度是系统的一个扰动量，为了提高系统的控制性能，可把新风温度作为扰动信号，采用前馈补偿的

48、方式消除新风温度变化对输出的影响。如室外新风温度降低，其测量值减小，这个温度负增量经控制器运算后输出一个相应的控制信号，使冷水阀开度减小（即冷量减小）。在过渡季节，室外温度在设定值允许范围内时，可停止对空气温度的调节以节约能源；,71,10 暖通空调节系统监控：新风机组,2）湿度调节 新风机组出风口(房间)湿度传感器测量的湿度信号送入控制器与送风湿度设定值（直流式空调机为室内湿度设定值）比较，产生偏差，由控制器按 PI规律调节加湿电动阀开度，以保持空调房间的相对湿度在设定值范围；3）新风阀的调节 根据新风的温湿度、房间的温湿度及焓值计算以及空气质量的要求，控制新风阀的开度，使系统在最佳的新风风

49、量的状态下运行，以便达到节能的目的；,72,10 暖通空调节系统监控：新风机组,4）过滤器堵塞、防冻保护 采用空气压差开关P1测量过滤器两端差压，当差压超限时，压差开关报警，表明过滤网两侧压差过大，过滤网积灰积尘、堵塞严重，需要清理、清洗。关于防冻保护：采用防霜冻开关 S监测换热器出风侧温度，当温度低于5时报警，表明室外温度过低，应关闭新风阀，同时关闭风机，以免换热器温度进一步降低。风阀应有良好的气密性和良好的保温性，阻止与室外冷空气的传热。但大多数风阀本身的气密性和保温性并不好，难以起到保温隔热的作用。,73,10 暖通空调节系统监控：新风机组,比较可靠的方法是机组停止工作后，仍然把热水调节

50、阀打开(如开启30%)，使换热器内的水流缓慢循环流动，若热水水泵已停机，则整个水系统还应开启一台小功率的水泵，保证水系统有一定的水流速度，而不会使管路被冻裂；5）消防联动控制 发生火灾时，火灾自动报警系统将联动控制信号送至相应的区域空调系统的电控箱，自动切断相应新风机组的电源；,74,10 暖通空调节系统监控：新风机组,6）空气质量控制 为保证空调房间的空气质量，应选用空气质量传感器，当房间中 CO 2、CO浓度升高时，传感器输出信号到控制器，经计算，控制新风阀开度或增加变频调速送风机转速以增加新风量；当对 CO2浓度控制时，新风量可根据室内、室外空气 CO 2浓度差决定，在变风量直流式空调机