建筑设备自动化26课件讲解

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建筑设备自动化

引例：监控设备有哪些？确保建筑设备运行稳定、安全满足物业管理的需求。建筑设备自动化中的监控设备一、传感器与变送器

二、

控制器

三、

执行器

一、传感器与变送器5一、传感器与变送器HVAC（Heating,Ventilationand

AirConditioning）传感器1.温度传感器

2.压力传感器

3.流速与流量传感器

4.湿度传感器

5.舒适传感器

6.室内空气质量传感器

7.室内占用传感器

8.火灾探测传感器HVAC（Heating,Ventilationand

AirConditioning）传感器1.温度传感器

2.压力传感器

3.流速与流量传感器

4.湿度传感器

5.舒适传感器

6.室内空气质量传感器

7.室内占用传感器

8.火灾探测传感器

二、控制器

1、模拟控制器2、软件控制器

1、模拟控制器

（1）自力式温度控制器图3-2采暖散热器恒温调节阀

1—调节旋钮(给定值)2—传感器

3—反力弹簧4—阀心5—阀座

1、模拟控制器

（2）电气式压力控制器

1、模拟控制器

（2）电气式压力控制器1-给定弹簧2-给定旋钮3-微动开关4-杠杆5-波纹管6-支点压力继电器的作用

1、模拟控制器

（3）风机盘管温控器

图3-5风机盘管温控器2、软件控制器（DDC）

(1)、直接数字控制器（DDC）DDC(DirectDigitalController)直接数字控制器的简称。DDC与中央管理计算机连接起来，共同完成各种采集、控制、显示、操作和管理功能。

（1）、

直接数字控制器DDC的组成

图3柏斯顿4382控制器，HoneywellExcel50控制器,三菱FXPLC17(2)、DDC控制器的基本功能图51）数字量输入端口

(DigitalInput，DI)

也称为开关量输入，NC，常闭；NO，常开；

湿接点

指带电压开关，也称为有源输入接点

干接点

指无电压开关，也称为无源输入接点

接点容量

最大可承受的电压和电流。第2章建筑设备自动化控制技术基础19建筑设备自动化系统中常用的DI输入点1）以开关状态为输出的传感器

如：水流开关、风速开关、压差开关、防冻开关

2）反映工作状态的继电器触点

如：电动机工作状态、水泵及风机工作状态等；2021图62）数字量输出端口

(DO)当外部需要数字量输出时，系统直接提供开关信号来驱动外部设备。DO信号连接的有：继电器的触点、晶体管、晶闸管等用来控制接触器、变频器、电磁阀、照明灯等第2章建筑设备自动化控制技术基础2223图8如何监测电机故障？3）模拟量输入

(AnalogInput，AI)

输入的模拟量主要有：温度、湿度、压力、流量、液位经传感器（变送器）将这些非电量参数转变标准的电信号：如：

0～5V,0～10V,0～20mA,4～20mA第2章建筑设备自动化控制技术基础24传感器与DDC控制器的基本连接形式

25图84）模拟量输出通道，又称AO模拟量输出信号是0～5V、0～10V的电压或0～10mA、4～20mA的电流，其输出电压或电流的大小由程序控制。模拟量的输出点：要进行P、PI或PID控制的电动水阀和风阀等。5）串行通信通道通过设置，在I/O通道中得到一组甚至两组串行通信接口。通过适当的外电路，可以与不同的通信网络相连，从而实现数据通信。（3）DDC的应用DDC对空调机组的监控2、可编程控制器（PLC）可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.

可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同.图3-20PLC的基本组成

其实DDC是由PLC发展而来的,是生产厂家专门针对细化市场而设计的。其与PLC最大的优势就只有固定的一部分控制程序这一项，其它性能方面应都较PLC差。

PLC在空调控制系统中的应用3、

控制规律控制规律是指：控制器输出信号（即控制信号）与输入信号（偏差信号）间的关系。在建筑系统中，绝大多数的受控过程使用闭环控制(Closed-loopControl)；为了保证闭环回路的稳定，控制器需要采用合适的控制规律(算法)。闭环控制系统示意图BAS中，常用的最基本的控制规律有：双位控制、比例（P）控制、积分（I）控制、微分（D）控制其中积分控制和微分控制不单独使用，往往与比例控制组合为PI控制和PID控制。在建筑系统中，大多数的闭环控制回路采用：比例积分微分（PID）控制。

对自动控制系统的基本要求：稳、准、快稳定性：在平衡状态下，系统受到某个干扰后，经过一段时间其被控量可以达到某一稳定状态；准确性：系统处于稳态时，其稳态误差；快速性：系统对动态响应的要求。一般由过渡时间的长短来衡量超调量调节时间1.双位控制冰箱温度调节39双位控制是一个等幅震荡过程，控制精度不高2.比例控制(P)Δp=KpeKp决定控制作用的强弱，Kp越大，偏差减小的越快，但是很容易引起振荡；Kp减小，发生振荡的可能性小，但是调节速度变慢。单纯的P控制无法消除稳态误差。3.比例积分控制在比例调节的基础上加上积分控制可以消除系统的稳态误差。但它将使系统的动态过程变慢,而且过强的积分作用使系统的超调量增大,从而使系统的稳定性变坏。4.比例微分控制微分的控制作用是跟偏差的变化速度有关的。微分控制能够预测偏差,产生超前的校正作用,它有助于减少超调,克服振荡，使系统趋于稳定,并能加快系统的动作速度，减少调整时间，从而改善了系统的动态性能。5.比例积分微分控制

增大比例系数KP将加快系统的响应，它的作用使输出值较快，但不能很好稳定在一个理想的数值，虽较能有效的克服扰动的影响，但有余差出现，过大的比例系数会使系统有比较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。积分能在比例的基础上消除余差，它能对稳定后有累积误差的系统进行误差修整，减小稳态误差。微分具有超前作用，对于提高系统的动态性能指标，有着显著效果，它可以使系统超调量减小，稳定性增加，动态误差减小。综述P—比例控制系统的响应快速性，快速作用于输出，好比"现在"（现在就起作用，快），I—积分控制系统的准确性，消除过去的累积误差，好比"过去"（清除过去积怨，回到准确轨道），D—微分控制系统的稳定性，具有超前控制作用，好比"未来"（放眼未来，未雨绸缪，稳定才能发展）。三、执行器执行器通常由执行机构和调节机构组成。执行机构按照控制器指令产生推力和位移大小，调节机构接受执行机构产生的位移信号。调节机构是执行器的调节部分如阀门、风门三、执行器1.热力膨胀阀图3-23内平衡式热力膨胀阀工作原理

1—蒸发器2—感温包3—毛细管4—膨胀阀

5—波纹膜片6—推杆7—调节弹簧8—调节螺钉内平衡式热力膨胀阀外平衡式热力膨胀阀电子膨胀阀图3-26电动式电子膨胀阀的组成

1—电动机转子2—电动机定子3—螺旋

4—轴5—针阀6—节流孔2、电磁阀利用电磁铁的吸合和释放对小口径阀门作通、断两种状态的控制。结构简单、价格低廉，多用于双位控制。如供水管道的通断控制等。直动式电磁阀导压式电磁阀

直动式用于通径DN20左右的管道流量控制，大流量大通径的管道通常选用导压式。导压式电磁阀功耗较小，一般为0.1～0.2W，直动式功耗较导压式大，一般为5～20W。3.蒸发压力调节阀

安装在蒸发器出口的管道上，维持蒸发压力恒定。4、电动调节阀电动调节阀由电动执行机构和阀门两部分组成。电动执行机构依据现场DDC输出的AO信号控制阀门的开度。电动调节阀组成电动执行机构（也称驱动器）、阀门（也称为阀体）

1—执行机构2—阀门1）

电动执行机构

以电动机为动力电动机多为交流电容式两相异步电动机其电源电压为AC24V阀门驱动器按输出方式可分三种类型：直行程、角行程和多转式直行程：输出轴的运动为直线运动式以升降阀门阀板的方式来实现启闭控制。此类电动阀门主要为调节阀，单座调节阀、双座调节阀等

。角行程:电动执行器输出轴的转动小于一周（转角<360°），通常为90°就实现阀门的启闭过程控制。用于控制球阀、旋塞阀、蝶阀和百叶阀之类的角行程阀门。多转式:输出轴的转动大于一周，超过360°才能实现阀门的启闭，主要用于截止阀、闸阀。

常用调节阀主要有直通单座阀、直通双座阀、三通调节阀等。（1）直通单座阀2)调节机构（阀门）直通单座阀示意图（1）直通单座阀直通单座阀结构简单，关闭严密，工作性能可靠，泄漏量小，允许压差小。适用于空调机组、风机盘管、热交换器等系统设备的流量控制。（2）直通双座阀直通双座阀示意图它与同口径的单座阀相比，流通能力增加了20%～25%。当流体通过阀门时，流体对上、下两阀芯上的作用力可以相互抵消，阀杆不平衡力较小，对执行机构的力矩要求较低。但它的上、下两阀芯不易同时关闭，泄漏量较大。适用于控制压差较大，但关闭严密性要求相对较低的场所。如空调冷冻水供回水管上的压差控制。（2）直通双座阀（3）三通调节阀73旁通调节是调节热交换器的旁通量来控制其出口流体的温度。三通阀装在旁通的入口为分流，三通阀装在旁路的出口为合流。743）调节阀选择三通阀与两通阀具有不同功能，因而也有着不同适用的场所。当水系统为变水量系统时，应采用两通阀；当水系统为定水量系统时，应采用三通阀。

75调节阀选择阀座形式的选择主要由阀两端压差来决定。空调机组、风机盘管及热交换器的控制，通常阀两端的工作压差不是太高，最高压差也不