001控制系统基础知识解析

8/16/2024控制系统基础知识孙风宝132400107448/16/2024Page2

DDC控制概念控制信号控制回路控制算法控制逻辑8/16/2024Page3DDC控制概念

直接数字控制

DirectDigitalControl-DDC

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AIAODIDO8/16/2024Page4DDC控制概念基本概念8/16/2024Page5

控制信号信号类型数字信号

-DI,DO,BI,BO

（Digital/Discrete/BinarySignal

）

-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

InputSignal(switchcontact)输出信号

OutputSignal(0or24Vdc)R0or24Vdccom8/16/2024Page6

控制信号模拟信号

-AI,AO

（AnalogSignal）

-可在某一范围内不断变化,也可随着时间而改变KPa1000420mAVdc102输入信号（压力）4100%020mAVdc102输出信

（水阀）信号类型8/16/2024Page7

控制信号模擬信号AnalogSignal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

DigitalSignal电源开关PowerOn/Off高/低限度High/LowLimit开关接点SwitchContact数字输入

DI模拟输入AI数字输出DO模拟输出AO8/16/2024Page8

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8/16/2024Page9

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SetpointSP=23oC8/16/2024Page10

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8/16/2024Page11

控制算法控制类型：比例控制

线形模拟控制

Yn=Y初始

+Kp*ΔTn

偏差ΔTn=(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8/16/2024Page12

控制算法控制类型：比例+积分控制

线形模拟控制

Yn=Y初始

+Kp*ΔTn+Ki*(ΔTn+ΔTn-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8/16/2024Page13

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

+Kp*ΔTn+Ki*(ΔTn+ΔTn-1)+Kd*(ΔTn–ΔTn-1)

微分因素考虑了被控参数的变化速度，加快反应速度8/16/2024Page14

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

8/16/2024Page15

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14OutputAction12SetPoint3SPT>SP5Delay控制逻辑8/16/2024ShaoRong-ServicePage16

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？8/16/2024Page17

控制逻辑回风机控制回风机控制？DI-drycontract回风机启停？DO-24Vdc回风机进气控制阀门？AI/AO–4~20mA/0~10Vdc

排风阀排气阀控制？AO/Linkage冷冻盘管冷冻盘管控制?AO-2~10Vdc加热盘管加热盘管控制?AO–2~10Vdc混合风阀混合风阀控制?AO/Linkage送风机控制送风机状态？DI-drycontract送风机启停？DO-24Vdc送风机进气控制阀门？AI/AO–4~20mA/0~10Vdc回风温度AI10Kohm新风阀新风阀控制?AO–2~10Vdc出风温度AI10Kohm8/16/2024Page18

控制逻辑

Input

Output

DI

AI

DO AO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 1 新风风阀控制

1回风风阀控制

1

4

9控制点表19楼宇自控系统介绍BuildingAutomationSystem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20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。CSA21楼宇自控系统的组成传感器控制器执行器操作及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22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……23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

…..24管理级,控制级控制器及网络

–现场控制,集中管理ME812uMMXSEZNMEXAARRCEQ-PRTLSPBACnet/ARC156,orBACnetMS/TPBACnetTCP/IP,EthernetME-LGRMXME812u-LGRMEXBACviewWeb浏览器WebCTRL服务器PDAInternet远程Web浏览器手机LGRZNZNThird-partyIntegrationRS232/485Third-partyIntegrationRS232/485Third-partyIntegrationModbusRS232/485OPCXML/SOAPIntegration156Kbps10/100Mbps156KbpsThird-partyIntegrationTCP/IP10/100MbpsARCnet156KbpsMS/TP76.8KbpsThird-partyIntegrationRS232/48525操作软件及应用软件

楼宇自控系统的大脑26系统集成

BAS,BMS,IBMSBASBuildingAutomationSysem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BMSBuildingManagementsystem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IBMSIntegratedBuildingManagementsystem与办公自动化网络企业ERP管理系统集成的综合管理系统27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：模拟输入AIAnalogInput0-10V4-20mA开关输入DIDigitalInput无源干触点模拟输出AOAnalogOutput0-10V4-20mA开关输出DODigitalOutput无源干触点★UI：UniversalInput通用输入（AI或DI）★UO：UniversalOutput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28楼宇自控系统的控制原理楼宇自控系统介绍

常见的点表29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30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（HVAC）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31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32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、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33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34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35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36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37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38楼宇自控系统的控制原理［给排水］高低液位报警开关控制、运行状态、故障报警、手／自动状态高低液位报警生活水：39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40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

41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42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：43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

44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45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。46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OPCSERVER/OPCCLIENTXML/SOAPMODBUSRTU/ETHERNETBACnet/RS485，BAC