智能楼宇现场控制设备

智能建筑基础知识

模块三智能楼宇现场控制设备

智能楼宇现场控制设备通常由检测设备（传感器）、控制设备（控制器）、执行设备（执行器）等组成。现场控制器接收来自现场的输入信息，实时地与设定值进行比较并进行PID运算，实现各种逻辑控制，并将最终结果输出给执行装置（阀门、风门、电动控制单元等）完成对应的机械动作（位移、旋转）。本模块针对智能楼宇中常用的现场控制设备进行学习，使学生对智能楼宇的控制和调节有个初步的认识和了解。1模块三1传感器与驱动装置2直接数字控制器3可编程控制器2学习单元1传感器与驱动装置一、传感器的基本概念3

传感器是一种能感受被测量特性并按照一定规律转换成电量（或气体、光源信号）的器件和装置。传感器测量的信号一般比较弱，需要经过变换和放大处理形成可执行的电量。传感器通常由敏感元件、转换元件和测量元件组成。学习单元1传感器与驱动装置传感器的组成4学习单元1传感器与驱动装置传感器的分类按被测量分类物理量、化学量、生物量。如成分、位移、速度、加速度、温度、湿度、压力、流量、黏度、浓度等。

按能量传递方式分类有源传感器。如热电偶、压电陶瓷、电磁式、电动式传感器等。无源传感器。如电阻式、电感式、电容式等。按输出信号性质分类开关量传感器。电感、电容、光电、液位、压差、水流等。模拟量传感器。温度、压力、流量、电量、空气质量。

传感器的主要用途开关量传感器。航天、航空、自控、楼宇、生物、医学、交通、冶金等领域。

5学习单元1传感器与驱动装置传感器的静态特性6学习单元1传感器与驱动装置传感器的静态特性几种拟合直线7学习单元1传感器与驱动装置传感器的静态特性非线性特性迟滞特性重复特性漂移特性8学习单元1传感器与驱动装置传感器的动态特性阶跃响应法频率响应法9学习单元1传感器与驱动装置二、智能楼宇中常用的传感器10学习单元1传感器与驱动装置开关量传感器单冷控制冷/热控制机械温控器电子温控器11学习单元1传感器与驱动装置开关量传感器气体流量开关压差开关防霜冻开关水流开关液位开关12学习单元1传感器与驱动装置模拟量传感器远程压力表压差传感器温度传感器湿度传感器13学习单元1传感器与驱动装置模拟量传感器静压传感器涡轮流量计涡轮流量传感器14学习单元1传感器与驱动装置三、阀门、驱动器、执行器概念15学习单元1传感器与驱动装置阀门的基本概念阀门的概念。阀门是一种机械装置，用来控制流动的液体或气体，可安装于管道上。阀门的安装形式分为螺纹连接和法兰连接。

风阀的概念。风阀是用来驱动风门的一种机械装置，它对外输出角度，通常安装在各种风道上。如新风机或空气处理机的新风量控制。风阀可实现开关量控制或模拟量控制。16学习单元1传感器与驱动装置阀门的技术参数连接方式；阀体类型；1阀体和阀芯的材质；2阀门类型；3阀门口径；4567流体介质；流体温度和压力；8流体流量。17学习单元1传感器与驱动装置驱动器/执行器概念驱动器概念。驱动器是指能够实现阀门、风门动作（打开、关闭）切换的控制装置。如电磁控制，电机控制、气动控制、液压控制等。执行器概念。执行器接收调节仪表或其他控制装置的信号，并按一定调节规律调节被控对象。它是一种工业自动化仪表，如调节阀、挡板和电磁阀等均属此类。18学习单元1传感器与驱动装置驱动器/执行器控制电动控制。电动控制依据电磁控制原理，由线圈、铁心、阀杆等组成。线圈得电后产生电磁力或旋转扭矩，推动阀杆完成直线或旋转运动。

比例控制。比例控制依据仪表控制原理，由电磁转换装置或伺服系统组成。它接收外部仪表信号，输出可调节的机械位移或旋转角度。19学习单元1传感器与驱动装置驱动器/执行器控制电机控制。电机控制通常用来控制扭矩较大的阀门或风门，依靠电机的多圈旋转，实现阀门的打开（电机正转）或关闭（电机反转）。电机控制除了有过载保护信号外，还设有阀门开、关限位，阀门开、关扭矩报警，如电动蝶阀。或旋转运动。20学习单元1传感器与驱动装置四、智能楼宇中常用的控制阀21学习单元1传感器与驱动装置开关量控制阀电动二通阀电动三通阀电动球阀暖气温控阀电动蝶阀22学习单元1传感器与驱动装置模拟量控制阀电动比例调节阀电动风阀执行器23学习单元2直接数字控制器一、直接数字控制器概述24学习单元2直接数字控制器DDC的概念

直接数字控制器（DDC）为嵌入式计算机系统，“数字”是指它可以利用计算机完成控制功能，“直接”意味着它可以安装在被控设备附近。它能够实现对被控量的参数测量或逻辑（运算）控制。DDC具有数字量（模拟量）输入/输出接口，支持多种通讯协议，既能实现本地控制，也可将分布在不同位置的DDC通过网络连接起来，实现上位计算机的监控和管理。25学习单元2直接数字控制器DDC的分类可扩展式一体机模块分布式26学习单元2直接数字控制器DDC的功能支持上位机联网通信、数据传输、远程监控功能

；具有内部P、PI、PID的算法和自适应控制功能

；1实时管理控制参数、运行状态、能耗记录、焓值计算

；2具有事件报警与联锁控制功能；3具有分布式模块组合结构，I/O点数可随意进行组合；4567具备逻辑控制、数据运算、趋势存储、失电保护功能；具有现场编程接口，可实现在线程序修改和调试；8可按建筑操作的实际情况作出复杂而精确的编程控制。27学习单元2直接数字控制器DDC的特点易于施工、安装、操作和维护；具有多种编程手段，方便技术人员的现场调试

；1控制电路接线少、可靠性高、使用寿命长

；2具有开放性、灵活性、可扩展性

；3编程语言简单、控制能力强、可实现在线监控

；456内部时钟无需校准，可减少维修保养费用。28学习单元2直接数字控制器二、直接数字控制器硬件结构29学习单元2直接数字控制器DDC的基本组成CPU控制器DDC硬件结构组成通信接口I/O通用模块I/O特殊模块编程器或手操器30学习单元2直接数字控制器DDC的基本组成数字量输入逻辑结构模拟量输入逻辑结构数字量输出逻辑结构模拟量输出逻辑结构31学习单元2直接数字控制器三、直接数字控制器工作原理32学习单元2直接数字控制器DDC控制系统基本组成33学习单元2直接数字控制器DDC的内部功能逻辑控制数值控制PID调节系统属性及构件内部时钟控制34学习单元2直接数字控制器四、直接数字控制器编程方法35学习单元2直接数字控制器BASIC语言编程方法36学习单元2直接数字控制器BASIC语言编程方法37学习单元2直接数字控制器BASIC语言编程方法38学习单元2直接数字控制器图形化语言编程方法39学习单元2直接数字控制器图形化语言编程方法40学习单元2直接数字控制器五、直接数字控制器典型应用41学习单元2直接数字控制器中央空调上的应用换热站上的应用42学习单元2直接数字控制器六、常用的直接数字控制器产品43学习单元2直接数字控制器霍尼韦尔DDC产品EXCEL10系列EXCEL50系列EXCEL100系列EXCEL500系列44学习单元2直接数字控制器美国江森DDC产品DX-9100-154DX-9100-8454FX05FX-1545学习单元2直接数字控制器美国江森DDC产品DX-9100-154DX-9100-8454FX05FX-1546学习单元2直接数字控制器西门子DDC产品PXC系列PXC系列扩展PXC系列组合47学习单元2直接数字控制器清华同方DDC产品PXC系列组合PXC系列扩展48学习单元2直接数字控制器德易安DDC产品DED-BA-E7500HW-BA-500049学习单元3可编程控制器一、可编程控制器概述50学习单元3可编程控制器PLC的概念可编程控制器（PLC）诞生于美国。国际电工委员会对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或自动化设备以及生产过程。51学习单元3可编程控制器PLC硬件系统组成52学习单元3可编程控制器PLC软件编程环境53学习单元3可编程控制器PLC的主要应用54学习单元3可编程控制器PLC的功能高速计数功能；逻辑处理功能；1顺序控制功能；2数据运算功能；3内部定时功能；4567中断处理功能；程序与数据存储功能；8网络通信功能。55学习单元3可编程控制器PLC的特点编程方法简单，容易掌握

；体积小、重量轻、功耗低；1使用方便、通用性强；2功能强大、完善、通用，适应面广

；3可靠性高，抗干扰能力强

；4567设计、安装、调试和维修方便容易

；性能价格比好，经济核算

；8系统组网方便、简单

。56学习单元3可编程控制器二、可编程控制器系统组成57学习单元3可编程控制器PLC的硬件系统PLC硬件系统。PLC的硬件系统主要由中央处理器、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口和电源等部分组成。中央处理器是PLC的核心，相当于人的大脑；输入/输出单元相当于人的眼、耳、手、脚，是联系现场设备与中央处理器之间的接口电路；通信接口用于PLC与外部设备进行通信

。

58学习单元3可编程控制器PLC的硬件系统可扩展式一体机分布式模块机59学习单元3可编程控制器PLC的软件系统

PLC的软件系统包括系统程序和用户程序。系统程序一般由系统诊断程序、输入处理程序、编译程序和监控程序组成。它是由生产厂家直接固化在存储器中、属于永久存储的程序和指令，用户不能直接读写与更改。PLC的用户程序是用户利用PLC的编程语言，根据控制要求编写的程序。它的好坏直接决定了PLC在实际应用中的价值。60学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能中央处理器

PLC属于计算机家族，它的核心部件是中央处理器（CPU）。CPU是PLC的控制中枢。它是由运算器、控制器和寄存器等组成。不同型号的PLC所选的CPU芯片也不同，CPU芯片的性能直接关系到PLC处理控制信息的能力与速度，PLC的功能将随着CPU芯片技术的发展而不断提高。61学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能存储器

存储器是用来保存系统或用户相关程序、参数、变量和其他数据信息的专用存储单元。它包括RAM和ROM。RAM可实现电写入和电擦除，而ROM的信息是通过专用的程序写入器进行程序写入，要想删除这部分程序则需在紫外线的照射下完成，在PLC中存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。62学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能I/O单元

输入/输出单元是PLC的CPU与现场输入、输出装置或其他外部设备之间相连接的接口部件。输入单元采集信息的类型有两种，数字量输入（DI）信号和模拟量输入（AI）信号。输出单元用来连接被控对象中的各种执行元器件，其连接类型也是两种，数字量输出（DO）信号和模拟量输出（AO）信号。63学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能PLC输入接口电路64学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能PLC输出接口电路65学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能通信接口

通信接口是保障PLC与其他外设之间数据通信的一种数据通道，一般PLC都会配有各种通信接口（或通信模块）。PLC通过这些通信接口与监视器、打印机、其他PLC、计算机等设备进行通信，实现不同的功能，更好地为系统控制服务。66学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能智能接口

智能接口可连接智能模块，常用的智能模块有高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。它有自己的CPU和控制系统及总线接口。它可以对外设的局部现场进行单独控制与调节，通过总线与PLC相连，进行数据交换，并在PLC的协调管理下独立地进行工作。67学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能编程装置

编程装置是进行PLC程序设计的主要工具。用户通过编程器可实现用户程序的离线编程和在线编程，程序上传到PLC后，还可以借助于编程装置对用户程序进行调试或修改。并可实现PLC内部状态和参数的监控。通常编程装置分为简易编程器和图形编程器两种。68学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能电源

PLC的电源模块可将交流电源转换成供CPU、存储器所需的直流电源，它的好坏直接影响到PLC的功能和可靠性。是整个PLC的能源供给中心。一般PLC可以使用厂家提供的专用电源模块（推荐），也可以使用外部开关电源。专用电源模块的品质应该比较好，比普通电源具有更高的稳定性和抗干扰能力。69学习单元3可编程控制器PLC的内部结构及功能其他外部设备

PLC还有许多外部设备，如EPROM写入器、外存储器、人/机接口装置等。它们可以辅助PLC完