《智能建筑设备自动化系统设计与实施》方忠祥，戎小戈主编；孟建翔，金湖庭副主编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《智能建筑设备自动化系统设计与实施》

【作　者】方忠祥，戎小戈主编；孟建翔，金湖庭副主编

【丛书名】职业教育教学改革系列教材 楼宇智能化工程技术专业系列教材

【页 数】 230

【出版社】 北京：机械工业出版社 , 2021.07

【ISBN号】978-7-111-43599-0

【价 格】45.00

【分 类】智能化建筑-房屋建筑设备-自动化系统-高等职业教育-教材

【参考文献】 方忠祥，戎小戈主编；孟建翔，金湖庭副主编. 智能建筑设备自动化系统设计与实施. 北京：机械工业出版社, 2021.07.

图书封面：

图书目录：

《智能建筑设备自动化系统设计与实施》内容提要：

本书内容包括：建筑物设备自动化系统(BAS)的组成、典型建筑物设备的自动化控制要点、著名BAS产品的硬件组成和软件组态要点、BAS系统的各类传感器、BAS系统的……

《智能建筑设备自动化系统设计与实施》内容试读

第1章建筑设备自动化系统概述

1.1建筑设备自动化系统的发展史

建筑设备自动化系统作为智能建筑的一个子系统，是随着建筑物所含的设备越来越多而产生的。直至20世纪80年代初期，建筑物中的设备还是很简单的几种，如几部电梯、一个锅炉房、一个制冷站、一些空调机组、一个低位水池、一个高位水箱、两个水泵、一个变配电间就构成了建筑物的设备。由于当时的自动化技术主要集中在工业过程和电力系统的控制，所以建筑设备自动化并没有成为一个行业类别。按照智能化程度可以将建筑设备自动化系统划分为4代产品：

第一代：中央主机系统(Central Control and Monitoring System,CCMS)(20世纪70年

代的产品)。BA系统从仪表系统发展成计算机系统。散设于建筑物各处的信息采集站

(DGP)(连接着传感器和执行器等设备)通过总线与中央站连接组成中央监控型自动化系

统。DGP分站的功能只是上传现场设备信息，下达中央站的控制命令。一台中央计算机操

纵着整个系统的工作。中央站采集各分站信息，作出决策，完成全部设备的控制，中央站根据采集的信息和能量计测数据完成节能控制和调节。这个时期产品的缺点是：实用性很差，不适合恶劣环境。

第二代：集散控制系统(DCS)(20世纪80年代的产品)。随着微处理机技术的发展和

成本的降低，DGP分站安装了CPU,发展成直接数字控制器(DDC)。配有微处理机芯片的

DDC分站，可以独立完成所有控制工作，具有完善的控制、显示功能，可以进行节能管理，

可以连接打印机和安装人机接口等。BA系统由4级组成，分别是现场、分站、中央站和管

理系统。集散系统的主要特点是：只有中央站和分站两类节点。中央站完成监视，分站完成

控制，保证了系统的可靠性。DCS比较笨重，造价也相对高，性能比较强大。

第三代：开放式集散系统(20世纪90年代的产品)。随着现场总线技术的发展，DDC

分站连接传感器、执行器的输人/输出模块，应用各种现场总线，形成分布式输入/输出现场网络层，从而使系统的配置更加灵活。由于Lon Works、CAN等总线技术的开放性，所以

使分站具有了一定程度的开放规模。BA系统控制网络形成了3层结构，分别是管理网络层、

控制网络层和现场网络层。

第四代：网络集成系统(21世纪的产品)。随着企业ntranet的建立，建筑设备自动化系统广泛采用Web技术。Wb技术目前在控制领域占据重要位置，BA系统中央站嵌人Web服务器，融合Web功能，以网页形式为工作模式，使BA系统与Intranet成为一体系统。网络集成系统广泛采用Wb技术，常常包含保安系统、机电设备系统和防火系统等。集成系统从不同层次的需要出发提供各种完善的开放技术，实现各个层次的集成，从现场层、自动化层到管理层。Wb集成系统完成了管理系统和控制系统的一体化。2005年年底，由浙大

中控领衔制订的实时以太网现场总线技术国际标准EAP正式通过了国际电工委员会的审查，

2智能建就设备自动化系统设计与实施

这是我国工业自动化领域迄今为止获得的第一个国际标准，完全适合楼控产品应用，标志着我国自动化技术发展已经接近了世界先进水平。而能够提供楼控全系列软硬件产品的浙大中控公司更是具备了和世界一流楼控公司在同一层次竞争的能力。现场总线技术作为自动化领域的关键技术，一直掌握在美国霍尼韦尔、罗克韦尔等公司手中，他们利用其制订的现场总线标准和专利技术长期垄断着中国现场总线技术和产品市场，赚取大量的超额利润。因此，浙大中控研发的具有自主知识产权的自动化领域国际标准意味着国产的建筑自动化控制设备已经可以满足顶级项目的使用要求，完全可以替代进口产品。目前，规模和影响较大的楼宇

设备供应公司有美国霍尼韦尔公司、江森公司、KMC公司、德国西门子公司、浙大中控、

中程科技和清华同方等，它们都推出了建筑智能化集成系统。

时至今日，建筑节能、集中设备管理等技术的广泛使用，需要为建筑物的各类设备配置先进的自动化系统。建筑设备自动化系统要承担三个层次的任务。第一个层次是设备的自动化控制，提高设备的自动化程度；第二个层次是优化设备的运行，减少设备故障带来的经济损失，降低劳动力成本；第三个层次是降低建筑能耗，节能减排，倡导绿色建筑。

1.2建筑设备自动化系统的组成与典型构架

1.2.1系统组成

建筑设备自动化系统(BA系统)的作用是实现建筑物设备的自动化运行。通过网络系

统将分布在各监控现场的系统控制器连接起来，实现集中操作、管理和分散控制的综合自动

化系统。BA系统的目标就是对建筑物的各类设备进行全面有效的自动化监控，使建筑物有

一个安全和舒适的环境，同时实现高效节能的要求，对特定事件做出适当反应。它的监控范围通常包括冷热源系统、空调系统、送排风系统、给排水系统、变配电系统、照明系统和电梯系统等。

建筑设备自动化系统和一般的自动化系统一样，基本上由三个部分组成：测量机构、控制器、执行机构。

测量机构一→控制器→执行机构

1,测量机构

人们常常称它们为传感器，或者测量变送器，其作用就是把一些非电信号物理量转换为电信号，如压力、流量、成分、温度、pH值、电流、电压和功率等。

例如压力的测量，常利用压敏或者变电容原理把液体或者气体的压力用导管引入到测压室内；随着压力的变化，测压室中间的不锈钢薄壁被挤压变形，使得两个金属室壁之间的电容发生变化；通过测量这个变化的电容，如振荡电路的频率变化，全臂电桥的输出电压变化。这样就建立了一个关联变化。

压力变化→电容变化→电压变化

再如流量测量，也有很多方法，如涡街流量计、转子流量计、孔板流量计和电磁流量计等。以电磁流量计为例，该仪器一般用来测量带有导电物质的流体，如自来水等。

第1章建就设备自动化系统概述3

它的原理是霍尔效应，在管壁两侧安装两个电极，形成电场，当流体以一定速度经过管道，其导电粒子被电场作用而按照正负极分别汇聚到两个电极上，从而出现了电压变化。按照霍尔原理，电荷的汇聚数量和运动速度有线性关系，那么电极电压变化和流体速度也有线性关系。

流速变化→电荷变化→电压变化

随着技术的进步，现在的测量技术又加进了总线技术。例如，一个成本几十元的单片

机，加上一些感应元器件和通信线，可以制成感应一个房间的温湿度值，然后以S485总

线方式传给上级计算机系统或控制器的智能测量机构。

2.控制器

控制器是实现控制系统自动化、智能化的关键部件。最近30年，国内控制器的进步非

常大。经历了从早期的动圈仪表到应用集成电路控制器、风行一时的STD工控机和智能仪

表，再到集散控制系统(DCS)、组态软件控制系统和可编程序(PLC)控制系统，直到今

天广泛应用的现场总线控制系统(FCS)这一过程。

FCS完全改变了DCS传统的、笨重的大柜子形象。各种信号输入、输出已经无需大量

导线，取代那一个个DCS大柜子的是不到1kg的DDC控制器，这些控制器可以很方便地安装到最接近被控设备的地方。而传感器和执行机构可以用简单的总线连接在一起。在软件构成上，二次开发平台也越来越人性化，图形化开发已经成为主流。

现在的自动化控制技术给设计者或者使用者提供非常自由的结构，使用的连接线已经少到数根。目前，W1-Fi技术越来越发达，2005年HONEYWEL在上海光大展览中心展示了其IG-BEE产品，在恶劣环境中，ZIG-BEE传感器可以在1000m距离内可靠地传输数据，而配置的纽扣电池可以使用三年以上。所以，无线数据传输在控制系统中的使用，是可以期待的。

3.执行机构

控制系统接受了传感器的信号后，使用强大的运算功能对数据进行处理，最后需要对调节系统发出指令，对对象被控参数进行调节，执行这个调节任务的就是执行机构。执行机构是五花八门的，如调节加热功率的调功器、调整阀门开度的阀门执行器和调节风机转速的变频器等。执行机构按照控制器的要求，将相关调节通道的设备，动作到要求的位置，如晶闸

管的导通角、阀门的开度、风机的转速。例如，我们给阀门执行机构一个5V的信号，那么

阀门执行机构就会动作，带动阀门改变开度。同时，一个铁心也被同步带动，改变了线圈的

不平衡电压。一旦不平衡电压也达到5V,那么电动机就停止动作，也就意味着阀门目前已

经到达5V信号所对应的位置。

1.2.2建筑设备自动化系统的典型构架

按控制方式分类，目前主要有集散控制系统和现场总线控制系统两种形式。

1.集散控制系统

20世纪70年代问世的集散控制系统用于生产过程的自动控制，已有20余年的历程。集散控制系统的基本思路是：分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。分散是指工艺设备地理位置分散，控制设备相应分散，危险也随之分散。

集散控制系统一般分为三级。第一级为现场控制级，它承担分散控制任务并与过程及操

4智能建筑设备自动化系统设计与实施

作站联系；第二级为监控级，包括控制信息的集中管理；第三级为企业管理级，它把建筑自动化系统与企业管理信息系统有机地结合起来，其结构如图1-1所示。

管理计算机

级

10Mbit/s

以太网TCP/IP

监控级

中央站

9.676.8kbit/sRS-485

现场控制级

现场

现场

现场

控制器

控制器

控制器

现场设备

图1-1分散控制系统结构

由图1-1可知，集散控制系统将复杂对象分解为几个子对象，由现场控制级进行局部控制。中控室负责整个系统的数据存储和调用，向下连接现场控制器，向上提供历史和趋势数据。

中控室对整个工艺过程进行集中监视、操作、管理，通过控制站对工艺过程的各部分进行分散控制，既不同于常规仪表控制系统，又不同于集中式的计算机控制系统，而是集中了两者的优点，克服了它们各自的不足。分站能独立控制，保证了系统的可靠性。分站与中央站连接在同一条总线上，保证了数据的一致性，进一步提高了系统的可靠性、实时性和准确性。数据的一致性对网络性能的影响至关重要。

集散控制具有高度集中的显示操作功能，操作灵活、方便可靠；具有完善的控制功能，可实现多种多样的高级控制方案。

集散控制系统采用数据通信技术构成局域网，传输现场实时控制信息，并进行信息综合管理。

集散控制系统的平均无故障时间可达5×104h。保证高可靠性的关键是采用冗余技术和容错技术。一般的集散控制系统核心部件都采用了冗余技术和看门狗技术。

集散控制系统的模块结构使系统的配置与系统的扩展十分方便，具有良好的可扩性。

2.现场总线控制系统

(1)现场总线的含义根据国际电工委员会标准的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。

现场总线的含义表现在以下5个方面。

1)现场通信网络：集散型控制系统的通信网络截止于控制器或现场控制单元，现场仪表仍然是一对一的模拟信号传输，如图1-2所示，现场总线是用于过程自动化和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络，它把通信线一直延伸到现场的智能/0模块，甚至智能传感器或者智能执行机构，如图1-3所示。图中的现场设备或现场仪表是指传感器、变送器或执行器等。这些设备通过一对传输线互连，传输线可以使用双绞线、同轴电缆

和光缆等。由于它们具有CPU芯片，所以称为智能仪表。

···试读结束···