第二单元楼宇智能化关键技术

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1、第二单元第二单元 楼宇智能化关键技术楼宇智能化关键技术2.1 参观信息大楼设备室参观信息大楼设备室见实训项目一见实训项目一2.2 计算机控制技术计算机控制技术提问：提问：1、一个现代化楼宇包含哪些设备系统？一个现代化楼宇包含哪些设备系统？2、供配电系统有哪些设备、电参量？、供配电系统有哪些设备、电参量？3、给排水系统主要设备、设施有哪些？、给排水系统主要设备、设施有哪些？4、中央空调几大组成部分？、中央空调几大组成部分？5、举例消防、安防系统是如何自动执行监、控、举例消防、安防系统是如何自动执行监、控过程。过程。6、上述系统属、上述系统属BA、OA、CA哪个系统？哪个系统？6、智能楼宇的三大支

2、持技术智能楼宇的三大支持技术 3C+A3C+A技术技术现代建筑技术现代建筑技术Architechure现代计算机技术现代计算机技术Computer现代控制技术现代控制技术Control现代通信技术现代通信技术Communication智能化楼宇支持技术智能化楼宇支持技术控制的概念：控制的概念：控制是为使某种机器或设备处于希望的状控制是为使某种机器或设备处于希望的状态而对其进行的操作。态而对其进行的操作。人人机控制机控制 如操作汽车如操作汽车 机机机控制机控制 自动控制自动控制自动控制自动控制（记录）（记录）所谓自动控制，就是应用自动化检测仪表所谓自动控制，就是应用自动化检测仪表或控制装置代替人

3、工自动地对设备或工艺过程或控制装置代替人工自动地对设备或工艺过程进行控制，使其达到预期的状态或性能要求。进行控制，使其达到预期的状态或性能要求。控制系统按结构特点分：控制系统按结构特点分：开环控制开环控制 闭环控制闭环控制开环控制系统：开环控制系统：特点：开环控制系统是最简单最经济的控制系统，但不能特点：开环控制系统是最简单最经济的控制系统，但不能 自动随外界变化，必须依赖于人的判断和估计。自动随外界变化，必须依赖于人的判断和估计。典型例子：洗衣机典型例子：洗衣机闭环控制系统：闭环控制系统：特点：增加测量元件，用输出控制输入，这样的输出影响特点：增加测量元件，用输出控制输入，这样的输出影响 输

4、入的控制系统叫做闭环控制系统或反馈控制系统输入的控制系统叫做闭环控制系统或反馈控制系统典型例子：恒温空调典型例子：恒温空调 控制器：根据输入信号，按一定规律产生控制信控制器：根据输入信号，按一定规律产生控制信 号作为输出信号。号作为输出信号。如如DDC、PLC等等 执行机构：能够影响受控过程的装置或设备。执行机构：能够影响受控过程的装置或设备。如电动机、电磁阀等。如电动机、电磁阀等。检测元件：测量受控变量的值并把它变换为可以进行检测元件：测量受控变量的值并把它变换为可以进行比较比较 的信号。的信号。如电流互感器、温度传感器、烟感探测器。如电流互感器、温度传感器、烟感探测器。受控对象：指需要进行

5、控制的设备。受控对象：指需要进行控制的设备。如水泵、空调等如水泵、空调等练习：练习：1.试画出家用洗衣机的控制系统图；2.试画出家用空调的控制系统图；计算机控制系统的组成计算机控制系统的组成将闭环控制系统中的控制器用计算机来代替，将闭环控制系统中的控制器用计算机来代替，即构成计算机控制系统即构成计算机控制系统计算机控制系统的控制过程计算机控制系统的控制过程 数据采集数据采集 对被控参数的瞬时值进行检测，并传输给对被控参数的瞬时值进行检测，并传输给计算机。计算机。（请问：（请问：1、数据类型有哪两大类？、数据类型有哪两大类？2、什么是模拟量，什么是数字量）、什么是模拟量，什么是数字量）控制控制

6、对采集到的被控参数的状态量进行分析，对采集到的被控参数的状态量进行分析，并并按已定的控制规律决定控制过程按已定的控制规律决定控制过程，适当地对，适当地对执行机构发出控制信号。执行机构发出控制信号。数据类型：数据类型：AI：模拟量输入通道：模拟量输入通道DI：数字量输入通道：数字量输入通道AO：模拟量输出通道：模拟量输出通道DO：数字量输出通道：数字量输出通道计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类 操作指导控制系统操作指导控制系统 直接数字控制系统（直接数字控制系统（DDC）监督计算机控制系统（集散控制系统）监督计算机控制系统（集散控制系统）分散控制系统分散控制系统 楼宇设备自动化中常用的控制

7、系统是直接数字控制系楼宇设备自动化中常用的控制系统是直接数字控制系统。统。直接数字控制器直接数字控制器DDC（Direct Digital Control)DDC通过模拟量输入通道（通过模拟量输入通道（AI）和开关量输入通道（和开关量输入通道（DI）采集实时数）采集实时数 据，然后按照一定的控制规律进行计据，然后按照一定的控制规律进行计 算，最后发出控制信号，并通过模拟算，最后发出控制信号，并通过模拟 量输出通道（量输出通道（AO）和开关量输出通道）和开关量输出通道 （DO）直接控制生产过程。）直接控制生产过程。Excel 50 简介简介 类型类型特性特性8个通用模拟输入电压：0 10 V 电

8、流：0 20 mA(需外接499电阻)电阻：010bit传感器：NTC 20k电阻-58F to 302F(-50C to 150C)四个数字输入电压：最大24 V DC(小于2.5 V为逻辑状态0，大于5 V为逻辑状态1)。4个通用模拟输出电压：0 10 V，最大11 V,1 mA电阻：8bit继电器：通过MCE3 或MCD3控制6个数字输出电压：每个可控硅输出24 VAC 电流：最大0.8 A,6个输出一共不能超过2.4A。（a）（b）XD50-FCS端子口DDC直接数字控制系统组成直接数字控制系统组成1、过程输入通道、过程输入通道 模拟量输入通道（模拟量输入通道（AI）数字量输入通道（数

9、字量输入通道（DI）2、过程控制计算机、过程控制计算机3、过程输出通道、过程输出通道 模拟量输出通道（模拟量输出通道（AO）数字量输出通道（数字量输出通道（DO）典型典型DDC控制实例控制实例作业作业1、名词概念：开环、闭环、计算机控制系统、模拟量、数据量、DDC。2、画出闭环控制系统框图。3、思考PLC可不可以作为控制系统中的控制器。2.3 典型的传感器典型的传感器提问：提问：1、闭环控制系统由哪些环节组成？闭环控制系统由哪些环节组成？2、DDCDDC控制器控制器3 3、AI、DI、AO、DO的含义？的含义？闭环控制系统：闭环控制系统：特点：增加测量元件，用输出控制输入，这样的输出影响特点：

10、增加测量元件，用输出控制输入，这样的输出影响 输入的控制系统叫做闭环控制系统或反馈控制系统输入的控制系统叫做闭环控制系统或反馈控制系统典型例子：恒温空调典型例子：恒温空调典型的传感器典型的传感器（记录）（记录）现代信息技术的三大基础：现代信息技术的三大基础：信息的拾取信息的拾取 （传感技术）（传感技术）信息的传输信息的传输 （通信技术）（通信技术）信息的处理信息的处理 （计算机技术）（计算机技术）自动检测技术：自动检测技术：是以微电子技术为基本手段的检测技术。是以微电子技术为基本手段的检测技术。电参量检测（电流、电压等）电参量检测（电流、电压等）两大类两大类 非电参量检测（温度、压力、流速等）

11、非电参量检测（温度、压力、流速等）传感器：运用一定的转换手段，将非电量转换为电量的传感器：运用一定的转换手段，将非电量转换为电量的器件，器件，称为传感器。称为传感器。传感器的构成：传感器的构成：传感器由敏感元件和转换元件组成。传感器由敏感元件和转换元件组成。其中：敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分其中：敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分 转换元件是将敏感元件感受的被测量转换成电信转换元件是将敏感元件感受的被测量转换成电信号号 图图2-9 传感器的分类传感器的分类 传感器的技术要求传感器的技术要求 见教材见教材P17自学教材自学教材15-22页，回答下列问题：页，回答下列问题：1

12、、自动检测技术通常分为哪两大类？、自动检测技术通常分为哪两大类？2、什么是传感器？、什么是传感器？3、传感器的基本组成。、传感器的基本组成。4、常用温度传感器采用什么元件？、常用温度传感器采用什么元件？常用湿度传感器采用什么元件？常用湿度传感器采用什么元件？常用压力传感器采用什么元件？常用压力传感器采用什么元件？5、DDC的输入输出接口通常是什么量？的输入输出接口通常是什么量？电参量传感器：电参量传感器：交、直流电压电流表交、直流电压电流表 交流电压、电流互感器交流电压、电流互感器 变压器（测量）变压器（测量）功率表功率表 功率因数表功率因数表练习：练习：1 试画出电压、电流、功率表在电气测量

13、线路中的接试画出电压、电流、功率表在电气测量线路中的接法。法。非电参量传感器：非电参量传感器：温度传感器温度传感器 湿度传感器湿度传感器 压力传感器压力传感器 液位传感器液位传感器 流量传感器流量传感器 温感探测器温感探测器 烟感探测器烟感探测器 光感探测器光感探测器 红外线探测器红外线探测器 玻璃破碎探测器玻璃破碎探测器温度、压力传感器温度、压力传感器 http:/ http:/ http:/ 向微型化发展向微型化发展 向数字化和智能化发展向数字化和智能化发展 向光纤传感器发展向光纤传感器发展 向生物传感器和仿生传感器发展向生物传感器和仿生传感器发展 （狗的嗅觉灵敏度是人的（狗的嗅觉灵敏度是

14、人的106倍；鸟的视力是人的倍；鸟的视力是人的850倍，蝙倍，蝙蝠、海豚的听觉为主动型生物雷达蝠、海豚的听觉为主动型生物雷达超声波传感器，蛇的接超声波传感器，蛇的接近触觉分近触觉分 辨率达辨率达0.0010C的红外测温感传感器，等等）的红外测温感传感器，等等）练习：练习：对应写出所介绍传感器分别测量什么参量？对应写出所介绍传感器分别测量什么参量？思考：思考：前面所讲各类传感器，最终都是将测量量转换成电信号，前面所讲各类传感器，最终都是将测量量转换成电信号，接到控制器的输入端，对接到控制器的输入端，对DDC控制器而言，这些量属于什么控制器而言，这些量属于什么量？量？思考：思考：一个开关能不能做传

15、感器？一个开关能不能做传感器？继电器能不能做传感器？继电器能不能做传感器？行程开关能不能做传感器？行程开关能不能做传感器？如果能作为传感器，是属于什么类型的点？如果能作为传感器，是属于什么类型的点？计算机控制系统的组成计算机控制系统的组成测量元件与控制器输入的关系测量元件与控制器输入的关系 直接数字控制（直接数字控制（DDC）系统）系统 典型典型DDC控制实例控制实例作业作业1、名词概念：名词概念：自动检测技术、传感器。自动检测技术、传感器。2 2、上网查询楼宇设备系统所用传感器。上网查询楼宇设备系统所用传感器。2.4 热电偶传感器特性实验热电偶传感器特性实验见实训报告二见实训报告二2.5 执

16、行机构、系统集成执行机构、系统集成提问：提问：1、什么是传感器？什么是传感器？2、举出典型传感器举出典型传感器3 3、电流、温度、流量、开关点分别是什么参量？电流、温度、流量、开关点分别是什么参量？闭环控制系统：闭环控制系统：控制器输入控制器输入=给定值给定值+检测元件反馈值检测元件反馈值 控制器输出：经过运算，将输出信号送给执行机构控制器输出：经过运算，将输出信号送给执行机构典型的执行机构典型的执行机构（记录）（记录）请问：请问：楼宇中都有哪些动力用电设备？楼宇中都有哪些动力用电设备？楼宇中常用动力用电设备：楼宇中常用动力用电设备：电梯：客、货梯，消防梯，观光梯，自动扶梯等电梯：客、货梯，消

17、防梯，观光梯，自动扶梯等 给排水：给水泵，排水泵，排污泵，消防泵等给排水：给水泵，排水泵，排污泵，消防泵等 制冷设备：冷冻机，冷却塔风机，冷却水泵，冷凝泵制冷设备：冷冻机，冷却塔风机，冷却水泵，冷凝泵 空调：送风机，回风机，风机盘管等空调：送风机，回风机，风机盘管等 锅炉：鼓风机，引风机，给水泵，供油泵等锅炉：鼓风机，引风机，给水泵，供油泵等 消防：消火栓泵，喷淋泵，排烟风机，正压风机等消防：消火栓泵，喷淋泵，排烟风机，正压风机等 厨房：鼓风机，排风机，各种炊事机械厨房：鼓风机，排风机，各种炊事机械请问：这些设备绝大部分具备什么特点？请问：这些设备绝大部分具备什么特点？执行机构的功能：执行机构

18、的功能：根据控制器发出的命令，直接控制被控对根据控制器发出的命令，直接控制被控对象。象。执行机构的种类：执行机构的种类：执行机构使用的能源种类可分为气动、电执行机构使用的能源种类可分为气动、电动、液动三种。动、液动三种。智能楼宇中常用电动执行器。智能楼宇中常用电动执行器。常用电动执行机构：常用电动执行机构：电磁阀（即电磁铁）电磁阀（即电磁铁）电动机电动机 自学教材自学教材22-26页，回答下列问题：页，回答下列问题：1、执行器在控制系统中的功能。、执行器在控制系统中的功能。2、按能源种类分，有几种形式的执行机构？、按能源种类分，有几种形式的执行机构？3、常用的电动执行机构有哪些？、常用的电动执

19、行机构有哪些？电磁阀、电动阀电磁阀、电动阀 http:/ 电磁阀是电磁阀是用电用电磁控制的工业设备，用在工业控制系统中调整介磁控制的工业设备，用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。质的方向、流量、速度和其他的参数。http:/ 直流电动机直流电动机 交流电动机交流电动机 同步电动机同步电动机 异步电动机异步电动机 单相单相 三相三相 楼宇中的动力设备一般采用异步电动机楼宇中的动力设备一般采用异步电动机电动机的负载特性：电动机的负载特性：1、恒转矩特性恒转矩特性 M=CM=C 如：电梯、升降机、运输机械如：电梯、升降机、运输机械2 2、通风机特性、通风机特性 M M n n2

20、 2 如：风机、水泵如：风机、水泵3 3、恒功率特性、恒功率特性 M M 1/n 1/n 如：机床如：机床 典型的执行机构：典型的执行机构：电动机电动机 电磁阀电磁阀 电动调节阀电动调节阀 电动调节风门电动调节风门电动阀电动阀 http:/ 是什么类型的数据？是什么类型的数据？思考：思考：前面所讲各类执行机构，都是接收控制器发出的信号，前面所讲各类执行机构，都是接收控制器发出的信号，接到控制器的输出端，对接到控制器的输出端，对DDC控制器而言，这些量属于什么控制器而言，这些量属于什么量？量？思考：思考：一个接触器能不能做执行器？一个接触器能不能做执行器？如果能作为执行器，是属于什么类型的控制点

21、？如果能作为执行器，是属于什么类型的控制点？计算机控制系统的组成计算机控制系统的组成执行机构与控制器输出的关系执行机构与控制器输出的关系 直接数字控制（直接数字控制（DDC）系统）系统 典型典型DDC控制实例控制实例作业作业名词概念：执行器、电磁阀、电动调节阀。名词概念：执行器、电磁阀、电动调节阀。上网查询楼宇设备系统所用执行器。上网查询楼宇设备系统所用执行器。提问：提问：1、智能楼宇的三大支持技术智能楼宇的三大支持技术 2、我们已经讲了哪个技术、我们已经讲了哪个技术计算机控制系统的组成计算机控制系统的组成将闭环控制系统中的控制器用计算机来代替，将闭环控制系统中的控制器用计算机来代替，即构成计

22、算机控制系统即构成计算机控制系统3C+A3C+A技术技术现代建筑技术现代建筑技术Architechure现代计算机技术现代计算机技术Computer现代控制技术现代控制技术Control现代通信技术现代通信技术Communication智能化支持技术智能化支持技术第二单元第二单元 楼宇智能化的关键技术楼宇智能化的关键技术计算机网络技术计算机网络技术（记录）（记录）什么是计算机网络？什么是计算机网络？计算机网络是通过通信设备将地理上分计算机网络是通过通信设备将地理上分散的多个计算机系统连接起来，按照协议互相散的多个计算机系统连接起来，按照协议互相通信，达到信息交换、资源共享、可互操作和通信，达到

23、信息交换、资源共享、可互操作和协作处理的系统。协作处理的系统。协议：信息的交换必须共同遵守一套事先制定协议：信息的交换必须共同遵守一套事先制定 的规则，这些规则称为协议。的规则，这些规则称为协议。按地理位置划分，网络一般有两大类：广域网和局域按地理位置划分，网络一般有两大类：广域网和局域网。网。Internet网（因特网，许多人也称其为网（因特网，许多人也称其为“互联网互联网”）是最典型的广域网。我国比较著名的因特网中国科技是最典型的广域网。我国比较著名的因特网中国科技信息因特网（信息因特网（NCFC）、中国公用计算机的因特网）、中国公用计算机的因特网（CHINANET）、中国教育和科研因特网

24、）、中国教育和科研因特网（CERNET）和中国公用经济信息因特网）和中国公用经济信息因特网（CHINAGBN）也属于广域网。）也属于广域网。局域网是目前应用最为广泛的网络，例如你所在学校局域网是目前应用最为广泛的网络，例如你所在学校计算机网络就是一个局域网，通常也把它称之为校园计算机网络就是一个局域网，通常也把它称之为校园网。局域网通常也提供接口与广域网相连。网。局域网通常也提供接口与广域网相连。计算机网络的组成计算机网络的组成 计算机网络的功能计算机网络的功能 数据快速传送和集中处理数据快速传送和集中处理 资源共享资源共享 提高可用性及可靠性提高可用性及可靠性 实现分布处理实现分布处理计算机

25、网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构 第二单元第二单元 楼宇智能化的关键技术楼宇智能化的关键技术现代通信技术现代通信技术（记录）（记录）通信技术是实现大厦内部、大厦与大厦、大厦通信技术是实现大厦内部、大厦与大厦、大厦与国内、国外信息交换不可缺少的关键技术。与国内、国外信息交换不可缺少的关键技术。其内容涵盖了多媒体通信、计算机通信网络、其内容涵盖了多媒体通信、计算机通信网络、个人通信、数字图象通信、卫星通信等个人通信、数字图象通信、卫星通信等通信系统模型通信系统模型信息远信息源信息源发送设备发送设备信道信道接收设备接收设备信息宿信息宿发送设备发送设备干扰源干扰源信息源（发送设备）：完成将非电量信息

26、转换成电量，并变换成适合信道传输信号。信息源（发送设备）：完成将非电量信息转换成电量，并变换成适合信道传输信号。信息宿（接收设备）：将信道信号恢复被传输的信息信号，并还原成相应信息。信息宿（接收设备）：将信道信号恢复被传输的信息信号，并还原成相应信息。信道：有线信道、无线信道。信道：有线信道、无线信道。干扰源：作用于信道上的等效干扰。干扰源：作用于信道上的等效干扰。提问：举出你所知道的各种通信类型模拟通信与数字通信模拟通信与数字通信 模拟通信：传输模拟信号。如语音、图象、音模拟通信：传输模拟信号。如语音、图象、音乐乐 等。等。数字通信：传输数字信号。如文字、数据等。数字通信：传输数字信号。如文

27、字、数据等。请问：请问：电话、电视、电脑、电报、传真分别传输什么信号？电话、电视、电脑、电报、传真分别传输什么信号？数字通信系统的组成数字通信系统的组成信息远信息源信息源发送设备发送设备信道信道接收设备接收设备信息宿信息宿发送设备发送设备干扰源干扰源发送设备：编码器、调制器、发射机。发送设备：编码器、调制器、发射机。接收设备：接收机、解调器、译码器。接收设备：接收机、解调器、译码器。编码：编码：A/D 译码：译码：D/A数字通信与计算机网络数字通信与计算机网络 现代数字通信是通信技术和计算机技术相结现代数字通信是通信技术和计算机技术相结合的产物。其优点：合的产物。其优点：抗干扰能力强抗干扰能力

28、强 便于进行各种数字信号处理便于进行各种数字信号处理 易于实现集成化易于实现集成化 多路复用多路复用 质量、效益超过模拟通信质量、效益超过模拟通信BA的控制类型：的控制类型：集中式集中式 分散式分散式集中式控制特点集中式控制特点 所有现场设备由单一计算机控制所有现场设备由单一计算机控制 软件庞大软件庞大 风险大风险大 成本高成本高分散式控制系统特点：分散式控制系统特点：分散控制系统分散控制系统 (Distributed Control Systems-DCS 对现场设备分散控制，集中管理、操作对现场设备分散控制，集中管理、操作 既避免了单台计算机集中控制的高度风险，又克既避免了单台计算机集中控

29、制的高度风险，又克服了常规仪表人机交互困难的缺点服了常规仪表人机交互困难的缺点分散式控制系统结构图分散式控制系统结构图分散式控制系统组成分散式控制系统组成 现场设备现场设备 现场控制站现场控制站 数据采集站数据采集站 操作员站操作员站 工程师站工程师站 监控计算机监控计算机 上级管理计算机上级管理计算机现场设备现场设备 各种传感器直接接到各现场设备各种传感器直接接到各现场设备现场控制站现场控制站 又称基本控制器或分站又称基本控制器或分站 是一种直接数字控制器是一种直接数字控制器DDC 用于控制现场设备用于控制现场设备 具有较强的运算功能和控制功能具有较强的运算功能和控制功能 可独立进行就地控制

30、可独立进行就地控制数据采集站数据采集站 由微型计算机、输入通道和输出设备组成由微型计算机、输入通道和输出设备组成 作用是采集非控制变量进行数据处理作用是采集非控制变量进行数据处理 所采集的过程数据仅用于显示、记录、分所采集的过程数据仅用于显示、记录、分析处理和打印制表。析处理和打印制表。操作员站操作员站 又称上位机，是在线设备；又称上位机，是在线设备；过程管理（各参数显示、计算等）；过程管理（各参数显示、计算等）；过程控制（控制参数输入、手动控制等），过程控制（控制参数输入、手动控制等），过程维护（设置上、下限，故障显示等）；过程维护（设置上、下限，故障显示等）；打印。打印。网络通信（实时数据

31、获得、与工程师站通网络通信（实时数据获得、与工程师站通信等）。信等）。工程师站工程师站 可与操作员站合并，不一定是在线设备；可与操作员站合并，不一定是在线设备；确定地址（定义系统中控制器、模块的位确定地址（定义系统中控制器、模块的位置）；置）；按设计确定算法等。按设计确定算法等。监控计算机监控计算机 用来完成高级控制策略。综合现场控制器的数据，运用现代控制理论，通过最佳算法实现最优化控制或自适应控制，做出控制决策，指挥、协调各现场控制器，并将有关信息整理后向上级管理计算机汇报。上级管理计算机上级管理计算机 收集各部门信息，进行综合分析，完成管收集各部门信息，进行综合分析，完成管理、调度并做出决

32、策，实现管理、控制一理、调度并做出决策，实现管理、控制一体化。体化。数据通信网络数据通信网络 由通信电缆和数据传输管理装置组成，用由通信电缆和数据传输管理装置组成，用以传输双向数据信息。以传输双向数据信息。分散式控制特点分散式控制特点 控制分散化控制分散化 管理集中化管理集中化 风险分散风险分散典型实例：典型实例：Lonworks现场总线控制现场总线控制 所有传感器所有传感器/变送器、执行器、控制器的信变送器、执行器、控制器的信号均数字化；号均数字化；数字化通信（成本低的双绞线、同轴电缆、数字化通信（成本低的双绞线、同轴电缆、光纤等）；光纤等）；标准化编程技术标准化编程技术 中国智能建筑信息网中国智能建筑信息网 http:/www.ib- http:/www.ib-