樓宇自動化技術(shù)與工程 第2版 教學(xué)課件 作者 沈曄_ 第二章.ppt

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1、第二章　樓宇自控系統(tǒng)第一節(jié)　樓宇自控系統(tǒng)概述第二節(jié)　集散控制系統(tǒng)簡介第三節(jié)　樓宇自控系統(tǒng)中的集散控制系統(tǒng)第四節(jié)　樓宇自控系統(tǒng)的主要監(jiān)控對象及第五節(jié)　樓宇自控系統(tǒng)工程案例第一節(jié)　樓宇自控系統(tǒng)概述一、BA系統(tǒng)發(fā)展歷史二、BA系統(tǒng)控制對象與系統(tǒng)功能二、BA系統(tǒng)控制對象與系統(tǒng)功能(一)廣義BA系統(tǒng)與狹義BA系統(tǒng)(二)BA系統(tǒng)的功能(一)廣義BA系統(tǒng)與狹義BA系統(tǒng)圖2-1　廣義BA系統(tǒng)組成概念圖(二)BA系統(tǒng)的功能1)設(shè)備運行監(jiān)控是樓宇自控系統(tǒng)的首要和基本功能。2)節(jié)能降耗是全球環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的首要手段。3)隨著數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘等信息技術(shù)的發(fā)展，BA系統(tǒng)開始由單純的自動控制

2、功能，向自動控制、信息管理一體化發(fā)展。第二節(jié)　集散控制系統(tǒng)簡介一、集散控制系統(tǒng)概念二、集散控制系統(tǒng)的發(fā)展三、集散控制基本組成與結(jié)構(gòu)特征一、集散控制系統(tǒng)概念1)整個系統(tǒng)的控制、管理依賴于中央控制站，一旦中央控制站崩潰，整個系統(tǒng)將陷入癱瘓。2)全部控制運算功能由中央控制站控制主機完成，對控制主機中斷優(yōu)先級、分時多任務(wù)操作等控制都提出了極高的要求，同時控制主機的運算處理能力限制了整個控制系統(tǒng)的規(guī)模和實時響應(yīng)能力。3)所有現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)都要通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳送給控制主機進行處理，然后由控制主機發(fā)出命令指揮現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)的動作，信息傳輸線路長、網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)量大，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)控點數(shù)較多時實時響

3、應(yīng)能力差。圖2-2　DCS邏輯結(jié)構(gòu)圖圖2-3　集散控制系統(tǒng)的組成三、集散控制基本組成與結(jié)構(gòu)特征(一)集散控制系統(tǒng)的基本組成(二)集散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征(一)集散控制系統(tǒng)的基本組成1.分散過程控制裝置　分散過程控制裝置是集散控制系統(tǒng)與控制過程之間的界面，集散控制系統(tǒng)通過分散過程控制裝置讀入控制過程中的各種傳感器信號、執(zhí)行機構(gòu)狀態(tài)等作為系統(tǒng)的輸入，并通過它輸出控制信號至現(xiàn)場的各類執(zhí)行機構(gòu)，以實現(xiàn)過程的合理控制。2.集中操作與管理部分　集中操作與管理部分是集散控制系統(tǒng)與操作、管理人員之間的界面。3.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)　數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是分散過程控制設(shè)備之間、集中操作和管理設(shè)備之間以及分散

4、過程控制設(shè)備與集中操作和管理設(shè)備之間進行聯(lián)系的通路。圖2-4　DCS層級結(jié)構(gòu)圖(1)能適應(yīng)惡劣的工業(yè)生產(chǎn)過程環(huán)境　分散過程控制裝置的大部分設(shè)備安裝在控制現(xiàn)場，所處的現(xiàn)場環(huán)境惡劣，因此要求這些設(shè)備能夠適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境溫/濕度的變化、電網(wǎng)電壓的波動以及工業(yè)環(huán)境中的電磁干擾、環(huán)境介質(zhì)等影響。(2)實時性要求高　分散過程控制裝置直接面向控制過程，為滿足控制過程高精度、實時控制的需求，分散過程控制裝置必須能夠迅速地反映各種過程參數(shù)的變化，并進行實時處理與輸出控制。(3)獨立性　分散過程控制裝置的獨立性是整個集散控制系統(tǒng)可靠性的保證。(1)數(shù)據(jù)處理量大　雖然對集中操作與管理裝置的實時性要

5、求沒有分散過程控制裝置那么高，但它需要與各分散過程控制裝置保持?jǐn)?shù)據(jù)通信，下達指令并匯總信息，還需要對收集的數(shù)據(jù)進行處理。(2)易操作性　集中操作與管理裝置面向工作人員，其界面的友好性、功能的易用性直接影響到集散控制系統(tǒng)的工作效率和應(yīng)用推廣。(3)安全性要求高　集中操作與管理裝置作為集散控制系統(tǒng)的中樞，對它的控制相當(dāng)于對整個集散控制系統(tǒng)的控制，在集中操作與管理級的誤操作可能影響整個系統(tǒng)的正常工作。圖2-5　典型兩層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的集散控制系統(tǒng)(二)集散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征1.遞階控制結(jié)構(gòu)　集散控制系統(tǒng)由相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)組成，它們各自的特性以及它們之間功能關(guān)聯(lián)的特性決定了集散控制系統(tǒng)

6、的特性。2.分散控制結(jié)構(gòu)　分散控制結(jié)構(gòu)是針對集中控制可靠性與安全性差的缺點而提出的。3.冗余化結(jié)構(gòu)　為了提高系統(tǒng)的可靠性，集散控制系統(tǒng)在重要設(shè)備與對全系統(tǒng)有重大影響的公共設(shè)備上采用冗余結(jié)構(gòu)。1)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)容易改變，系統(tǒng)容量可以任意擴大或縮小。2)控制功能增強，除了直接控制外，還能實現(xiàn)優(yōu)化控制、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)和自組織等功能。3)降低信息存儲量、計算量，減少計算時間。4)可設(shè)置備用子系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)的整體可靠性。5)各級的智能化進一步提高系統(tǒng)的整體性能。1)垂直型是以上下關(guān)系為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)，下位向左右方向擴大，形成金字塔形。2)水平型是對等的分散子系統(tǒng)以自我管理為基礎(chǔ)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

7、，在通信系統(tǒng)中，這些子系統(tǒng)具有平等的地位。3)復(fù)合型把水平型和垂直型結(jié)合起來，各子系統(tǒng)各自管理的同時，形成上下階層關(guān)系，各子系統(tǒng)有較強的獨立性。(1)組織人事的分散　集散控制系統(tǒng)運行的操作人員、管理人員作用與工廠的人員管理體制應(yīng)相適應(yīng)。(2)地域的分散　地域的分散通常是水平型分散，當(dāng)被控對象分散在較大的區(qū)域時(例如廠區(qū)的控制)，則集散控制系統(tǒng)就需對控制系統(tǒng)在地域上進行分散。(3)功能的分散　按控制原理可分為直接控制、優(yōu)化控制、自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)控制、自組織控制等。(4)負荷的分散　集散控制系統(tǒng)為將系統(tǒng)失效的危險分散而將負荷分散，不