06 第6章 其他建筑设备的控制.pptx

第1页：第6章 其他建筑设备的自动化封面

智能建筑环境设备自动化 第6章 其他建筑设备的自动化

第2页：第6章内容提要

内容提要

• 6.1 供配电系统监控
• 6.2 照明系统监控
• 6.3 电梯系统监控

第3页：6.1供配电系统监控

6.1 供配电系统监控

第4页：电力系统的基本概念

6.1.1 供配电系统认知 · 电力系统的基本概念

电力系统

由各种电压等级的输电线路将发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体（图6.1 电力系统示意图）。

第5页：智能建筑的负荷等级划分

智能建筑的负荷等级划分：一级负荷、二级负荷、三级负荷。

第6页：智能建筑用电设备的特点

智能建筑用电设备的特点

• （1）用电设备种类多；
• （2）用电量大，且负荷密度高；
• （3）供电可靠性要求高；
• （4）电气线路多，电气系统复杂。

第7页：智能建筑用电设备分类

智能建筑用电设备分类

• （1）保安型负荷；
• （2）保障型负荷；
• （3）一般负荷。

第8页：智能建筑的高压主接线

智能建筑的高压主接线

主电路（主接线）

变电所中承担输送和分配电能任务的回路被称为主电路或主接线。

一次设备

主接线上的设备，包括变压器、断路器和互感器等。

图6.2为智能建筑供电系统常用高压主接线方案。

第9页：低压主接线与放射式树干式配电

智能建筑的低压主接线

一般采用分段单母线接线方式，母联开关手动或自动切换。低压配电的接线方式可分为放射式和树干式两大类。

放射式配电

每个负荷由单一线路供电，发生故障时影响范围小，可靠性高，控制灵活，易于实现集中控制；缺点是线路多、所用开关设备多、投资大，多用于供电可靠性要求较高的设备。

树干式配电

独立负荷或集中负荷按所处位置依次连接到某一条配电干线上，所需配电设备及线缆消耗量较少；但干线发生故障时影响范围大，供电可靠性较低，在实现自动化方面适应性较差，一般适用于用电设备比较均匀、容量不大又无特殊要求的场合。

第10页：智能建筑常用低压配电方案

智能建筑常用低压配电方案

• 在干线上基本采用放射式，而楼层间配电则为混合式。
• 混合式即放射-树干的组合方式。

图6.3为低压配电接线方案。

第11页：供配电监控系统的作用

6.1.2 供配电系统的监控

供配电监控系统作为BA系统的一个子系统，能够直接接收来自现场设备的各种监测信号，产生控制信号并直接作用于现场设备，具有一定的记录、显示、处理及报警功能，同时还能够与上位计算机进行信息交换。

图6.4为建筑供电系统监控示意图。

第12页：供配电监控系统的监控原理

供配电监控系统的监控原理

监控对象

高低压系统、直流系统、变压器、备用发电机系统等相关设备的运行状态控制，以及系统电压、电流、功率、功率因数等参数的监测。

监控方法

监测信号由电流互感器、电压互感器获得，经过变送器转换，输出0~5V、0~10V的标准模拟量信号送入现场控制器的AI端子；电气设备的运行状态通过被测设备的辅助触点转换为ON/OFF（1/0）信号直接送往DDC的DI端子。

第13页：高压线路电压电流测量方法

供配电监控系统的监控原理

图6.5为高压线路的电压电流测量方法，展示电压互感器、电流互感器与变送器将高电压大电流转换为标准信号后送入现场控制器的连接方式。

说明：本页源文件主要为原理图，元件符号与端子编号建议对照原课件图6.5补充。

第14页：高压与低压配电系统的监测内容

供配电监控系统的监测内容

（1）高压供电系统的监测：高压进线主开关的分合状态及故障状态监测，高压进线三相电流监测，高压进线电压、频率、功率因数监测，电度计量等。

（2）低压配电系统的监测：变压器二次侧主开关的分合状态及故障状态监测，变压器二次侧主开关电流、电压、功率及功率因数监测，母联开关的分合状态及故障状态监测，母联的三相电流监测，各低压配电开关的分合状态及故障状态监测，各低压配电出线三相电压、电流、功率及功率因数监测等。

第15页：变压器与备用电源的监测

（3）变压器的监测：变压器温度监测，风冷变压器风机运行状态监测，油冷变压器油温及油位监测等。

（4）备用电源的监测：通常供配电监控系统不对应急柴油发电机组及切换开关进行控制；但为保障机组正常运行，需监测机组运行状态、故障报警、油箱油位、各开关的状态、电流、电压及频率等参数，以有助于系统正常运行及故障排除。

第16页：应急柴油发电机组检测原理图

应急柴油发电机组检测原理图

图6.6为应急柴油发电机组检测原理图，图中IT为电流变送器，ET为电压变送器，LT为液位传感器/变送器。

说明：本页源文件主要为原理图，接线细节建议对照原课件图6.6补充。

第17页：供配电监控系统的控制功能

供配电监控系统的控制功能

• 1）高低压断路器、开关设备按顺序自动接通、分断，高、低压母线联络断路器按需要自动接通、分断。
• 2）柴油发电机组备用电源的开关设备按顺序自动投入或自动脱离，即由开关设备的自动分、合闸实现备用电源与市电供电的转换。
• 3）大型动力设备定时启动、停止及顺序控制。
• 4）现场监控站的监控器根据用电量的统计与分析，通过预先编制的程序对用电高峰和低谷用电状况下变压器投入的台数进行合理控制，提高变压器利用率；并通过计算机软件对用户电量进行监测、分析、预测。

第18页：高压部分为何不纳入BA监控

6.1.3 供配电监控系统工程应用

目前许多工程不将供配电系统的高压部分纳入建筑设备自动化系统的监控管理范围：

• 一方面，高压侧的许多参数应由电力部门负责保证，无需各楼宇独立管理；
• 另一方面，高压侧监控设备安装困难、危险性大，需要与电力部门多方面协调。

因此，如需监控，高压侧除开关柜的运行及故障状态利用干节点直接监控外，其他参数一般通过网络从专业的电力管理系统中读取。大多数工程中，对发电机组及直流操作电源的监控也不由建筑设备自动化系统直接完成，如需监控可通过网络与发电机组控制器及专业电力管理系统通信。

第19页：典型低压配电系统监控原理图

供配电监控系统工程应用

目前工程中建筑设备自动化系统对供配电系统的监控，主要是对系统变压器及低压配电部分监控功能的实现。图6.7为典型低压配电系统监控原理图，图中IT为电流变送器，ET为电压变送器，COS为功率因数变送器。

说明：本页源文件主要为原理图，接线细节建议对照原课件图6.7补充。

第20页：照明按范围分类

6.2 照明系统监控 · 6.2.1 建筑照明系统认知 · 照明的分类

1）按照明范围分类

• （1）一般照明；
• （2）局部照明；
• （3）混合照明。

第21页：照明按功能分类

2）按照明功能分类

• （1）工作照明；
• （2）应急照明；
• （3）值班照明；
• （4）警卫照明；
• （5）障碍照明。

第22页：传统照明的开关与调光控制

传统照明控制方式

包括开关控制和调光控制两个方面。调光控制包括连续调光控制（被控光源的光通量可连续变化）和不连续调光控制（光通量只能在若干固定的预设值之间变化）。

白炽灯等热辐射光源

既可实现开关控制也可实现调光控制，只需调节供给光源的供电电压即可调节光通量输出。

荧光灯等气体放电光源

实现调光控制比较困难，不能简单地控制供电电压，必须配备与具体气体放电光源匹配的镇流器，通过控制镇流器输出电压的频率和电压来调节光源的光通量输出。

第23页：传统照明控制方式接线图

传统照明控制方式

图6.8为传统照明控制方式接线图，展示开关控制与调光控制的回路构成。

说明：本页源文件主要为接线图，回路细节建议对照原课件图6.8补充。

第24页：跷板开关与双控多控原理图

传统照明开关控制方式

目前传统照明开关控制方式主要有跷板开关控制、断路器控制、定时控制、光电感应开关控制等几种。

• 其中跷板开关控制是应用最广的一种控制方式，可进行单控、双控、多控等不同形式的照明控制，其接线图如图6.11所示。
• 图6.9为双控及多控开关原理图。

第25页：照明自动控制的五种模式

照明自动控制方式

• 1）时间表控制模式；
• 2）情景切换控制模式；
• 3）动态控制模式；
• 4）远程强制控制模式；
• 5）联动控制模式。

第26页：照明监控系统的需求分析

6.2.2 照明系统的监控 · 照明监控系统的需求分析

• 1）办公室及酒店客房等区域：控制方式有就地手动控制、按时间表自动控制、按室内照度自动控制、按有/无人自动控制等几种。
• 2）门厅、走道、楼梯等公共区域：主要采用时间表控制，也有部分楼宇采用照度自动调节、有/无人自动控制，但应用较少。
• 3）大堂、会议厅、接待厅、娱乐场所等区域：使用时间不定、不同场合需求差异较大，往往预先设定几种照明场景，使用时按具体场合切换。
• 4）泛光照明系统：单个或单组泛光照明灯一般由专用控制器控制，不受楼宇自控系统控制，但可通过相应接口控制整个泛光照明系统的启/停和场景模式选择，其启/停以往一般由时间表或人工远程控制。
• 5）事故及应急照明设备：启动一般由故障或报警信号触发，属于系统间或系统内的联动控制。
• 6）其他区域照明：如航空障碍灯、停车场照明等，大多采用时间表控制方式或按照度自动调节控制方式。

第27页：照明系统的DDC监控原理

照明系统的监控原理

照明系统的自动控制有两种形式。一种是将照明系统与建筑物内空调系统、给排水系统等设备包含在一起采用直接数字控制器（DDC）进行监控：DDC通过控制供电回路中接触器的分合，从而控制供电回路的通断，实现灯具开关控制，其监控原理如图6.12所示（图6.10 照明系统监控原理图）。

第28页：智能照明控制系统

另外一种形式：采用专业的照明控制系统，即智能照明控制系统

智能照明控制系统

是指利用计算机技术、网络技术、无线通讯数据传输、电力载波通讯技术、计算机智能化信息处理技术、传感技术及节能型电器控制等技术组成的分布式无线或有线控制系统，通过预设程序的运行，根据某一区域的功能、每天不同的时间、室外光亮度或该区域的用途来自动控制照明。

与BA的关系

智能照明控制系统不依赖于建筑设备监控系统，可独立运行，也可通过网关接入建筑设备监控系统，接受统一管理和控制。

第29页：智能照明系统的总线结构

智能照明系统

是基于计算机控制平台的全数字、模块化、分布式总线型控制系统。系统所有的单元器件均内置微处理器和存储单元，并由信号总线连接成网络，每个单元均可分配唯一的单元地址。当有输入时，输入单元首先将其转变为总线信号，然后在控制系统总线上广播，所有的输出单元接收信号后进行判断，继而控制相应回路输出。

图6.11为智能照明控制系统结构图。

第30页：照明控制系统的主要控制内容

照明控制系统的主要控制内容

• 1）定时控制；2）开关控制；3）调光控制；4）照明亮度自动调节控制；5）场景控制；
• 6）动静探测控制；7）手动遥控器控制；8）自然光源利用控制；9）应急照明控制。

第31页：智能照明控制的优点

智能照明控制的优点

• 1）改善工作环境，提高工作效率；
• 2）保护灯具、延长灯具寿命；
• 3）节约能源；
• 4）友好的图形监控软件；
• 5）系统扩展灵活，应用范围广；
• 6）提高管理水平，减少维护费用。

第32页：C-Bus系统工作原理

6.2.3 智能照明控制系统工程应用 · C-Bus系统工作原理

C-Bus系统是一个分布式、总线型的智能控制系统，主要用于对照明系统的控制。

• 系统所有的单元器件（除电源外）均内置微处理器和存储单元，由一对信号线（5类线）连接成网络。
• 每个单元均设置唯一的单元地址并用软件设定其功能，通过输出单元控制各回路负载；输入单元通过群组地址和输出组件建立对应联系。
• 当有输入时，输入单元将其转变为C-Bus信号在系统总线上广播，所有输出单元接收并做出判断，控制相应回路输出。
• 系统所有参数被分散存储在各个单元中，即使系统断电也不会丢失。

第33页：C-Bus系统的供电与联网

C-Bus系统工作原理（续）

• C-Bus系统通过控制总线将所有单元器件连接成网络，总线上不仅为每个器件提供36伏直流工作电源，还加载了控制信号。
• C-Bus系统既能独立运行，又能通过专用接口和软件协议与BA系统相互连接和通信，构成一个完整的建筑设备管理系统（BMS），实现数据交换与共享、统一协调地控制与管理。

图6.12为C-Bus系统原理图。

第34页：C-Bus系统的主要硬件

C-Bus系统主要硬件及功能

• 1）PC接口；
• 2）红外线移动探测器；
• 3）调光器；
• 4）触摸屏。

第35页：C-Bus系统的优越性

C-Bus系统的优越性

• 1）安装便捷，节省线缆；
• 2）可编程性；
• 3）节约能源，降低运行维护费用；
• 4）系统开放性好。

第36页：电梯按用途分类

6.3 电梯系统监控 · 6.3.1 电梯控制系统认知 · 电梯的分类

1）按用途分类

• （1）乘客电梯：为运送乘客设计，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。
• （2）载货电梯：主要为运送货物而设计，通常有人伴随。
• （3）医用电梯：为运送病床、担架、医用车而设计，轿厢长而窄。
• （4）杂物电梯：供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等。
• （5）观光电梯：轿厢壁透明，供乘客观光用。
• （6）车辆电梯：用作装运车辆。
• （7）船舶电梯：船舶上使用的电梯。
• （8）建筑施工电梯：建筑施工与维修用。
• （9）其它类型：如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。

第37页：电梯按驱动方式分类

2）按驱动方式分类

• （1）交流电梯：用交流感应电动机作为驱动力，按拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。
• （2）直流电梯：用直流电动机作为驱动力，额定速度一般在2.00m/s以上。
• （3）液压电梯：利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降。
• （4）齿轮齿条电梯：将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿轮旋转使轿厢升降。
• （5）螺杆式电梯：将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，由电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转，使螺杆顶升轿厢上升或下降。
• （6）直线电机驱动的电梯：动力源是直线电机。

第38页：电梯按速度与司机分类

3）按速度分类

• （1）低速梯：常指低于1.00m/s速度的电梯；
• （2）中速梯：速度在1.00~2.00m/s；
• （3）高速梯：速度大于2.00m/s；
• （4）超高速梯：速度超过6.00m/s。

4）按电梯有无司机分类

• （1）有司机电梯：运行方式由专职司机操纵完成。
• （2）无司机电梯：乘客按下操纵盘上目的层楼按钮，电梯自动运行到达目的层楼，一般具有集选功能。
• （3）有/无司机电梯：可变换控制电路，平时由乘客操纵，客流量大或必要时改由司机操纵。

第39页：电梯按操纵控制方式分类

5）按操纵控制方式分类

• （1）手柄开关操纵：电梯司机在轿厢内操纵手柄开关，实现起动、上升、下降、平层、停止。
• （2）按钮控制电梯：简单的自动控制电梯，具有自动平层功能，常见轿外按钮控制、轿内按钮控制两种。
• （3）信号控制电梯：自动控制程度较高的有司机电梯，具有轿厢命令登记、层站召唤登记、自动停层、顺向截停和自动换向等功能。
• （4）集选控制电梯：在信号控制基础上发展起来的全自动控制电梯，与信号控制的主要区别是能实现无司机操纵。
• （5）并联控制电梯：2~3台电梯控制线路并联进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，各电梯均具集选功能。
• （6）群控电梯：用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯，有梯群程序控制、梯群智能控制等形式。

第40页：特殊电梯的类型

6）特殊电梯

• （1）斜行电梯：轿厢在倾斜井道中沿倾斜导轨运行，集观光和运输于一体，在住宅移至山区后发展迅速。
• （2）立体停车场用电梯：根据不同的停车场可选配不同类型的电梯。
• （3）建筑施工电梯：采用齿轮齿条啮合方式（包括销齿传动与链传动，或采用钢丝绳提升）使吊笼作垂直或倾斜运动，用以输送人员或物料，主要用于建筑施工与维修，也可作为仓库、码头、船坞、高塔、高烟囱的长期垂直运输机械。

第41页：电梯的控制功能

电梯的控制功能

• （1）呼梯功能；
• （2）轿内指令功能；
• （3）选层、定向功能；
• （4）减速、平层功能；
• （5）指示功能；
• （6）保护功能。

第42页：电梯的自动控制方式

电梯的自动控制原理

电梯控制主要有继电器控制、微机控制和可编程控制器（PLC）控制三种方式。

1）微机控制

采用微机作为信号控制单元，完成电梯的信号采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器完成。

2）PLC控制

采用PLC组成的电梯控制系统，系统结构简单、紧凑、可靠性高。

第43页：PLC电梯控制系统结构图

电梯的自动控制原理

图6.13为PLC电梯控制系统结构图，展示PLC与呼梯、轿内指令、变频器、门机及安全保护回路的连接关系。

说明：本页源文件主要为结构图，模块连接建议对照原课件图6.13补充。

第44页：电梯监控系统的构成

6.3.2 电梯系统监控 · 电梯监控系统的构成

电梯监控系统由主控计算机、显示装置、打印机、远程操作台、通信网络、现场控制器DDC等部分组成。

图6.14为电梯监控系统结构图。

第45页：电梯运行状态的监测内容

1）对电梯运行状态的监测

• 按时间程序设定的运行时间表启/停电梯，监视电梯运行状态，对电梯故障及紧急状况报警。
• 运行状态监测包括启动/停止状态、运行方向、所处楼层位置等，通过自动检测并将结果送入DDC，动态显示各台电梯的实时状态。
• 故障检测包括电动机、电磁制动器等各种装置出现故障后自动报警，并显示故障电梯的地点、发生故障时间、故障状态等。
• 紧急状况检测常包括火灾、地震状况检测、发生故障时是否关人等，一经发现立即报警。

第46页：电梯运行状态监控原理图

电梯运行状态监控原理图

图6.15为电梯运行状态监控原理图，展示电梯运行方向、楼层位置与故障报警信号接入DDC并上传主控计算机的关系。

说明：本页源文件主要为原理图，点位细节建议对照原课件图6.15补充。

第47页：多台电梯的群控管理

2）多台电梯的群控管理

• 群控系统对运行区域进行自动分配，自动调配电梯至运行区域的各个不同服务区段。
• 服务区域可以随时变化，其位置与范围均由各台电梯通报的实际工作情况确定，并随时监视，以便随时满足大楼各处不同厅站的召唤。
• 通过群控管理，可大大缩短候梯时间，改善电梯交通的服务质量，最大限度地发挥电梯作用，使之具有理想的适应性和交通应变能力。

第48页：电梯群控管理示意图

电梯群控管理示意图

图6.16为电梯群控管理示意图，展示多台电梯按服务区段自动分配与统一调度的关系。

说明：本页源文件主要为示意图，分区标注建议对照原课件图6.16补充。

第49页：电梯与消防、安防系统的协同

3）与消防系统实现协同工作

发生火灾时，普通电梯直驶首层、放客，切断电梯电源；消防电梯由应急电源供电，在首层待命。

4）与安全防范系统实现协同工作

接到安防系统的信号时，根据保安级别自动行驶至规定楼层，并对轿厢门实行监控。