设备自动化重点

1.建筑设备自动化系统的含义与整体功能：

含义：建筑设备自动化系统，简称BAS，（Building Automation System）是将建筑物或建筑群内的电力、照明、空调、电梯、给排水、防灾、保安、车库管理等设备或系统进行集中监视、控制和管理为目的而构成的综合系统。又称为建筑管理系统（BMS），是广义的BAS。BAS是智能建筑的主要系统和重要标志

整体功能：（1）以最优控制为中心的过程控制自动化

      （2）以运行状态监视为中心的维护管理自动化

      （3）以安全状态监视和灾害控制为中心的防灾自动化

（4）以节能运行为中心的能量管理自动化

第二章

2.建筑设备自动化系统（计算机控制系统）的组成与分类：

 组成：

①硬件部分

计算机：主机、外设、系统总线、过程输入设备、人机联系设备、通信设备等

现场仪表：测量、变送、执行

②软件部分

系统软件：操作系统、数据库、通信网络软件、诊断程序；

应用软件：过程输入程序、过程控制程序、过程输出程序、人机接口程序、打印程序、公共服务程序、历史数据库、实时数据库、组态软件等。

分类（按应用分）：

（1）操作指导控制系统

（2）直接数字控制系统（DDC）

（3）监督计算机控制（SCC）

（4）集散控制系统（DCS）－分布式控制系统

（5）现场总线控制系统（FCS）

（6）计算机集成制造系统（CIMS）

3.直接数字控制系统（DDC）的结构

4. 现场总线控制系统（FCS）的含义，结构，特点：

 含义：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，是多点通信的底层控制网络。

特点：突出其优越性

（1）现场通信网络  分散型控制系统的网络截止于控制器或现场控制单元，现场信号仍然是一对一的模拟信号传输。而现场总线把通信线一直延伸到生产现场或生产设备，即延伸到传感器、变送器或执行器等。

（2）现场设备互连  一对信号传输线将N个现场智能节点连接在一起，相互之间能够进行双向信号传输。

（3）互操作性  来自不同制造厂的现场设备，不仅可以互相通信，而且可以统一组态，构成所需的控制回路，共同实现控制策略。

 （4）分散的体系结构  现场总线废弃了DCS的现场控制单元和控制器，把DCS控制器的功能块分散给现场仪表，从而构成虚拟控制站。

（5）通信线供电  现场总线常用线为双绞线，通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上获取能量。

（6）开放式互连网络  即可以与同类网络互连，也可与不同类型网络互连。通过网络对现场设备和功能块统一组态，能把不同厂商的网络及设备融为一体，构成统一的现场总线控制系统。

结构：

5.集散控制系统（又称分布式控制系统）（DCS）的体系结构，组成与基本思想：

体系结构：从下到上将系统分为现场控制层，监控层，管理层

 基本思想：分散控制、集中操作

组成：（1）现场I/O控制站

     （2）操作员站

(3) 工程师站

(4) 管理计算机

(5) 数据通信网络

6. BAS多采用总线式或环式网络拓扑结构。且以总线机构最为普遍

7. 开放系统互连参考模型的七层结构：

（从下到上）物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层

8.BACnet协议和LonTalk协议的区别：

（1）协议本身：

     BACnet协议由一系列与软件及硬件相关的通信协议组成，规定了计算机控制器之间所有对话方式

BACnet参考并简化了OSI RM（开放系统互连参考模式），形成包容许多局域网的简单而实用的四级体系结构：物理层，数据链路层，网络层和应用层。

BACnet定义了35种服务功能，分为6组。报警与事件服务、文件访问服务、对象访问服务、远程设备管理服务、虚拟终端服务以及网络安全性。这些服务又分为两种类型：一种是确认服务（C），令一种是不确认服务（U）。

 LonTalk协议是LonWorks系统的灵魂，它固化于神经元芯片中，是直接面向对象的网络的协议。

执行ISO/OSI参考模型，提供全部七层服务。七层结构自下而上依次称为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层及应用层。

主要功能是管理网络节点的通信，分配节点地址，运行内含的冲突检测/回避算法，控制物理的/电气的连接等。

（2）应用领域：

       BACnet应用于高层管理

       LonTalk应用于底层管理

9.LonWorks组成及特点

  LonWorks的技术组成包括LonWorks节点、路由器、LonTalk协议、LonWorks收发器、LonWorks网络开发工具和节点开发工具

核心技术为：LonWorks节点和LonTalk协议

特点（优点）：(开放性表现在哪方面)

(1) 网络结构灵活，组网方便。 LonWorks网络具有自由拓扑结构，可以是总线型、星型、树型、复合型等，实现真正的点对点通讯。

(2)LonWorks 技术支持多种通讯介质和多种传输速率。支持的通讯介质有双绞线、同轴电缆、光纤、无线微波、红外线、超声波等，甚至多种介质能在同一网络中混合使用。

(3)完善的开发工具。

(4)无主的网络系统。

(5)开发LonWorks网络节点的时间短，易于维护

第三章

10.分站的类型与功能

类型：可编程逻辑控制器（PLC）

基于单片机的小型控制器

工业控制计算机

功能：对过程信号进行实时数据采集与处理（滤波、非线性校正及各种补偿运算、上下限报警、累积量计算等）

对过程进行直接控制（闭环控制、批量控制、顺序控制）

11．PLC（可编程逻辑控制器）的组成方式：

PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。

⏹固定式PLC包括CPU板、IO板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。

⏹模块式PLC包括CPU模块、IO模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

12.PLC的编程语言

  主要是形象化的梯形图语言，编程过程与绘制逻辑控制电路图的过程相似。还有语句表编程语言。

13.分站与站硬件配置上的区别于分析

站的硬件构成

⏹处理机系统：32位以上，内存8MB以上

⏹外围存储设备：容量20GB以上，大量存储历史数据

⏹图形显示设备：CRT显示器和LCD显示屏

⏹操作员键盘和工程师键盘：

⏹打印输出设备

分站的硬件

由机柜、电源、输入/输出通道和控制计算机等组成

（1）.机柜

⏹ 金属外壳（便于电磁屏蔽和可靠接地）

⏹ 内部装有多层机架，非密封式

⏹ 内部装有风扇

⏹ 内部装有温度自动检测装置

（2）.电源：

要求：稳定、无干扰的交流供电电源

（3）.控制计算机：

  核心：微型计算机系统

第四章

14．新风机组的构成

  新风机组由新风阀、过滤器、空气冷却器/空气加热器、送风机等组成

15课件上的

（1）新风机组的控制内容

a送风温度控制

b送风相对湿度控制

c防冻控制

d二氧化碳浓度控制

(2)送风温度控制

工作原理：以被处理的新风出口温度保持恒定值为原则。

(3)

1. 监测功能

1）风机的状态显示、故障报警。   

2）测量风机出口空气温湿度参数。以了解机组是否将新风处理到要求的状态。

3）测量新风过滤器两侧压差，以了解过滤器是否需要更换。

4）检查新风阀状况，以确定其是否打开。

2. 控制功能

1）根据要求起/停风机。   

2）自动控制空气－水换热器水侧调节阀，使风机出口空气温度达到设定值。

3）自动控制蒸汽加湿器调节阀，使冬季风机出口空气相对湿度达到设定值。

4）控制新风电动风阀。

16.CO2浓度控制

目的：房间人数不多时，减少新风量，以节省能源

17.变风量空调自动控制系统的特点：

   通过变风量末端装置以室内温度的波动为被控量 来控制房间送风量，满足房间热湿负荷的变化和新风量的要求，直接影响房间的空气品质。

VAV系统最主要的特点就是每个房间的送风入口处装一个VAV末端装置，该末端装置实际上是一个风阀。调整此风阀以增大/减少送入房间的风量，从而实现对各个房间温度的单独调节。 

18.变风量末端装置的分类：

1）按照是否补偿系统送风压力变化分类，有压力相关型和压力无关型。 

2）按有无风机分类，有基本型和风机动力型（串联风机型和并联风机型）。

3）按单、双风道分类，有单风道型和双风道型。

19.单风道基本型变风量末端装置：

组成：由进风管、风量采样器、风阀、箱体等几部分组成。

控制原理：

20. 压力相关型和压力无关型的区别：

   压力有关型末端风口：根据房间温度实测值与设定值之差，温度控制器直接调整末端装置中的风阀。这样做，当某个房间温度达到要求值时，由于其它房间风量的变化或总的送风机风量有所变化导致连接末端装置风道处的空气压力有变化，从而使这个房间的风量变化。由于房间热惯性较大，在此瞬间房间温度并不变化。待房间温度发生足够大的变化后，再对风阀进行调整，又会反过来影响其它房间的风量，并引起温度变化，这样各房间风阀不断调节，风量和温度不断变化，导致系统不稳定。

压力无关型末端风口：此种末端上装有风量测量装置，房间温度的变化不再由温度控制器直接改变风阀开度，而是去修正风量设定值。风阀则根据实测的风量与风量设定值进行调整。这样，当某房间风量由于风道内压力变化而变化时，末端控制装置会直接调整风阀，以维持原来的风量，房间温度不会由此引起波动。 

21.送风机的控制的控制原理，特点：

1）定静压变温法（CPT）

控制原理：

（1）在保证系统风管上某一点(或几点平均，常在离风机约2／3处)静压一定的前提下，室内要求风量由VAV所带风阀调节；系统送风量由风管上某一点(或几点平均)静压与该点设定静压的偏差按已定的控制规律控制变频器，通过变频器调节风机转速来确定。

（2）还可以根据送风温度控制器改变送风温度来满足室内环境舒适性的要求。

特点（缺点）：

（1）系统送风量由静压值控制，回使风机转速过高，节能效果差。

（2）变风量末端装置的风阀开度小时，气流通过的噪声大，影响室内环境。

（3）静压点的确定复杂，科学性差。

2）变静压法（最小静压法）（节能效果最好）

基本思想：

尽量使每个VAV风阀处于全开状态（即开度在80％－90％之间），把系统静压降至最低，在改变空调系统的送风量时能最大限度地降低风机转速，达到节能的效果。

控制原理：

根据变风量末端风阀的开度，阶段性地改变风管中压力测点的静压设定值，在适应流量要求的同时，控制送风机的转速，尽量使静压保持允许的最低值，以最大限度节省风机能量。

变静压法的特点：

（1）节能效果好，控制精度高，空气品质好。

（2）控制复杂，调试麻烦。

（3）调节效果具有一定的滞后性。

3）总风量控制法

控制机理：

所有末端设定风量之和就是系统当前要求的总风量，用该风量对风机实施前馈控制。

特点：

●总风量控制方法在控制形式上具有比静压控制简单的多的结构。

●总风量控制方式在控制特点上是直接根据设定风量计算出要求的风机转速，具有某种程度上的前馈控制含义。

●总风量控制方式在控制性能上具有快速、稳定的特点，不像压力控制下系统压力总是有一些高频小幅振荡。

●总风量控制在风机节能上介于变静压控制和定静压控制之间，并更接近于变静压控制。

●总风量控制有自己的缺陷，即增加了末端之间的耦合程度。

第五章

22.BAS对冷水机组的监控方式（具体描述）

1)不与冷水机组的控制器通信

     在冷冻水、冷却水管路上安装水温传感器、流量传感器，在配电箱中通过交流接触器辅助触头、热继电器触点等方式取得这些主机的工作状态参数，通过端子排或交流接触器控制设备的启停。

2)采用主机制造商提供的冷冻站管理系统

这类管理系统能够把冷冻站内的设备全部监控管理起来，实现机组的起停控制，故障检测报警，参数监视，能量调节与安全保护等，另外还可实现机组的群控。采用这种方式可提高控制系统的可靠性和简便性，但还不能使空调水系统控制与冷冻站控制之间实现系统的理想优化控制与调节。

3)与主机的单元控制器通信

a.控制系统厂商提供专门的异型机接口装置：

b.DCU现场控制机带有下挂的接口：（RS232或RS485）

     c.采用控制系统与冷水机组统一的通信标准：如BACnet。

23.活塞式制冷机组的自动控制

蒸发器和冷凝器的自动控制：

（1）蒸发器温度的自动控制

原理：通过对蒸发器的供液量进行调节，即改变循环的制冷剂流量，使制冷量变化，从而实现对载冷剂（被冷却的介质）的温度控制。

供液量自控设备：热力膨胀阀                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

工作过程：

蒸发器供液量小于蒸发器的热负荷→

蒸发器出口处蒸汽的过热度T1、T2增大→

蒸发器进口处膨胀阀内膜片上方压力大于下方压力→

膜片向下鼓出，顶杆压缩弹簧，阀门TV1，TV2开度增大→

蒸发器的供液量增大。

（2）冷凝器温度的自动控制

水冷式冷凝器冷凝压力的控制：

    用冷却水水量调节阀通过控制冷却水量来完成。调节阀开度控制的依据是冷凝压力或冷凝温度。

目的：保持冷凝温度或冷凝压力恒定。

工作过程：

    制冷装置的负荷增大或冷却水进水温度升高，使冷凝温度高于设定值，压缩机的排气压力或冷凝压力也升高 → 调节阀的波纹管受压缩，通过调节杆使阀门SV开度增大，冷却水流量增大，降低冷凝压力。

风冷式冷凝器冷凝压力的控制：

从制冷剂侧改变制冷剂流入冷凝器的流量；

从空气侧改变冷凝器的空气流量。

24.机电设备的顺序控制

    冷水机组应与相应的冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔等进行电气联锁。

单台机组顺序控制步骤：

多台机组并联且与水泵一一对应时：每台冷水机组的顺序控制步骤同上。

多台机组并联且与水泵不是一一对应时：冷水机组冷冻水和冷却水接管上应设有电动碟阀。

开机顺序：冷却塔风机→冷却水碟阀→冷却水泵→冷冻水碟阀→冷冻水泵→制冷机起动。

群控的序列策略即在启动一台制冷机组时，决定哪一台先开出；停止一台正在运行的制冷机组时决定哪一台先停止。

在需要启动一台制冷机时：

●当前停运时间最长的优先；

●累计运行时间最少的优先；

●轮流排队等。

在需要停止一台制冷机时：

●当前运行时间最长的优先；

●累计运行时间最少的优先；

●轮流排队等。

25.一级泵冷冻水系统

（1）压差控制的原理过程：

原理：

工作过程：

●设计工况下所有设备满负荷运行，旁通阀开度为零，压差传感器两端接口处的压差为压差控制器的设定值P0。

●当用户末端负荷变小时，用户末端的两通阀关小，供、回水压差高于设定值，压差控制器控制旁通阀打开，减小供、回水压差直至达到P0时，才停止。

●若冷水的旁通量超过了单台冷水循环泵流量时，则自动关闭一台冷水循环泵。对应的冷水机组、冷却水泵及冷却塔也停止运行。

（2）冷冻机台数控制方法：

操作指导控制：

自动采集计算实际冷负荷；人工控制冷冻机运行台数及相应联动设备的控制

特点：开环控制结构，简单、灵活；控制过程慢、实时性差，节能效果差。

压差旁通阀位置控制：

（1）低负荷时，一台冷水机组运行，旁通阀处于某一开度位置；

（2）随着负荷增加，旁通阀开度逐渐减小，达到某一负荷时，旁通阀全关，限位开关闭合，启动第二台冷水机组及水泵等辅助设备。

（3）同理，负荷继续增加，启动第三台冷水机组及水泵等辅助设备。

恒定供回水压差的流量旁通控制

（1）以旁通流量控制冷水机组和水泵的起停。

（2）由满负荷降至66.6％负荷时，停止一台冷水机组和水泵；

（3）降至33.3％负荷时，再停止一台冷水机组和水泵。

回水温度控制

冷水机组出水温度通常设定为7℃，在定流量系统中，回水温度反映了需冷量。

冷量控制

26 冷却塔（水）系统中最主要的控制任务是根据冷冻机对冷却水温T5的要求确定冷却塔的开启台数。

27锅炉燃烧的自动控制方法中的比值控制方法：

比值控制：两种或两种以上的物料按一定比例混合或参加化学反应。

比值控制一般可分为单闭环比值控制系统，双闭环比值控制系统，变比值控制系统，固定比值控制系统

28锅炉水位的自动控制的三个参数：

（1）单参数给水控制系统

以锅炉汽包水位作为单一调节信号。

特点：单参数闭环负反馈控制，结构简单，对于“虚假水位”现象不严重的小型锅炉控制品质好。

（2）双参数给水控制系统

以锅炉汽包水位作为主要调节信号，以蒸汽流量作为辅助调节信号。

特点：前馈控制，增加了蒸汽流量信号的超前作用，能克服蒸汽流量扰动对水位的影响，消除“虚假水位”现象，提高了控制品质。

（3）三参数给水控制系统

以锅炉汽包水位作为主要调节信号，以蒸汽流量和给水流量作为辅助调节信号。

特点：及时反映给水流量的变化，控制及时，抗干扰能力强，能够改善系统控制品质，尤其适用于负荷容量较大、容量滞后较大的大、中型锅炉。

29.冰蓄冷系统的构成与运行模式（四种）

①蓄冷模式

蓄冰时，阀门V1、V2关闭，V3、V4开启，制冷机与蓄冰机组成闭合回路。

②制冷机供冷

阀门V1、V2开启，V3、V4关闭，制冷机与板式换热器组成闭合回路。

③蓄冰槽供冷

阀门V1开启，V4关闭。 V2和V3根据用户需冷量和现有蓄冷量进行调节取冷量和旁通的溶液量，以满足冷冻水出口温度设定值

④制冷机与蓄冰槽同时供冷

用于蓄冰槽需冷量不足时。阀门开关位置与③相同。

以上运行模式可综合为制冷机的两种基本允许工况：蓄冷工况和取冷工况

第六章

30．热交换器传热量的控制

（1）如果一次侧蒸汽的压力较平稳，通常以供水温度作为被控参数，蒸汽流量作为操作量，可采用简单的单回路控制系统对热交换器的传热量进行控制。

（2）如果一次侧蒸汽的压力波动较大，需采用供水温度－蒸汽压力串级控制系统。

特点：

     1）增加了副回路调节－蒸汽流量调节回路，能及时克服蒸汽压力波动对控制系统的影响，具有一定的自适应特性，能超前调节。

     2）主回路的定值调节与副回路的随动调节相互配合，协调工作，能提高系统的控制品质，满足供热工艺的要求。

第七章

31. 重力高位水箱给水系统的监控

结合建筑层数对建筑物合理的进行纵向分区，低区充分利用室外管网水压供水，中高区采用蓄水池、水泵、水箱联合供水。

分区并联（并列）给水方式:各分区设置水箱和水泵，各区水泵集中设置在底层或地下室水泵房内。

分区串联给水方式:各分区设置水箱和水泵，各区水泵分散设置在技术层中，低层的水箱兼作上一区的水池。

32水泵的起停控制

●高、中区水箱分别设4个水位信号，系统实时监测水位，达到某一水位时进行相应的起停控制并报警。

●某一水泵过载停止时，系统自动启用备用泵

33．变频调速恒压供水

特点：

是一种新型的供水方式。取消了水箱，采用调速技术，既能实现恒压供水又能进行节能控制。

变频调速的方案：

●变压变频调速（VVVF），通过改变送入电动机的电源频率来改变电机转速，由变频器实现。

●变频器一端接入三相工频电源（50Hz），另一端产生可变的三相变频电源，接在三相异步电动机上。