主頁（http://m.by236.com）：智能化建筑中的樓宇自動化系統理論淺析 【中國集群通信網】樓宇自動化系統也叫建筑設備自動化系統(BuildingAutomationSystem簡稱BAS)，是智能建筑不可缺少的一部分，其任務是對建筑物內的能源使用、環境、交通及安全設施進行監測、控制等，以提供一個既安全可靠，又節約能源，而且舒適宜人的工作或居住環境。 2樓宇自動化系統的組成與基本功能 建筑設備自動化系統通常包括暖通空調、給排水、供配電、照明、電梯、消防、安全防范等子系統。根據我國行業標準，BAS又可分為設備運行管理與監控子系統和消防與安全防范子系統，如圖所示。一般情況下，這兩個子系統宜一同納入BAS考慮，如將消防與安全防范子系統獨立設置，也應與BAS監控中心建立通信聯系以便災情發生時，能夠按照約定實現操作權轉移，進行一體化的協調控制。 建筑設備自動化系統的基本功能可以歸納如下： (1)自動監視并控制各種機電設備的起、停，顯示或打印當前運轉狀態。 (2)自動檢測、顯示、打印各種機電設備的運行參數及其變化趨勢或歷史數據。 (3)根據外界條件、環境因素、負載變化情況自動調節各種設備，使之始終運行于最佳狀態。 (4)監測并及時處理各種意外、突發事件。 (5)實現對大樓內各種機電設備的統一管理、協調控制。 (6)能源管理：水、電、氣等的計量收費、實現能源管理自動化。 (7)設備管理：包括設備檔案、設備運行報表和設備維修管理等。 3樓宇自動化控制系統的原理 樓控系統采用的是基于現代控制理論的集散型計算機控制系統，也稱分布式控制系統(Distributedcontrolsystems簡稱DCS)。它的特征是“集中管理分散控制”，即用分布在現場被控設備處的微型計算機控制裝置(DDC)完成被控設備的實時檢測和控制任務，克服了計算機集中控制帶來的危險性高度集中的不足和常規儀表控制功能單一的局限性。安裝于中央控制室的中央管理計算機具有CRT顯示、打印輸出、豐富的軟件管理和很強的數字通信功能，能完成集中操作、顯示、報警、打印與優化控制等任務，避免了常規儀表控制分散后人機聯系困難、無法統一管理的缺點，保證設備在最佳狀態下運行。 以下介紹與分布控制系統相關的幾個概念。 3.l直接數字控制系統(DDC) 直接數字控制系統(DirectDigitalControl簡稱DDC)如圖2所示。計算機通過模擬量輸入通道(AI)和開關量輸入通道(DI)采集實時數據，然后按照一定的規律進行計算，最后發出控制信號，并通過模擬量輸出通道(AO)和開關量輸出通道(DO)直接控制生產過程。因此DDC系統是一個閉環控制系統，是計算機在工業生產過程中最普遍的一種應用方式。 DDC系統中的計算機直接承擔控制任務，因而要求實時性好、可靠性高和適應性強。 3.1.1直接數字控制系統的組成 直接數字控制系統主要由過程輸入通道、過程控制計算機、過程輸出通道三部分組成。 過程輸入通道由模擬量輸入和數字量輸入兩部分組成。模擬量輸入通道由變送器、采樣開關、放大器、A/D轉換器和接口電路組成。其中變送器的作用是將非電量信號變換成標準電信號，可將溫度、壓力、流量變換成0-10mA或4-20mA的直流電信號，它是通過A/D轉換器來實現的。—數字量輸入通道由開關觸點、光電耦合器和接口電路組成，反映生產過程的通/斷狀態的觸點信號，經過光電耦合器和接口電路變換成數字信號送給計算機。 過程控制計算機直接承擔運算和控制任務，首先通過過程輸入通道采集被控對象的各種參數信號，再根據預定的控制規律(如PID)進行運算，然后向被控對象發出控制信號，再通過輸出通道直接控制調節閥等執行機構。 過程輸出通道由模擬量輸出和數字量輸出兩部分組成。前者把計算機輸出的數字控制信號轉換成模擬電壓或電流信號，再經過放大器去驅動調節閥等執行器實現對生產過程的控制。這一部分由接口電路、D/A轉換器，放大器和執行器組成。后者把計算機輸出的開關信號，經放大器去驅動電磁閥和繼電器執行器，它由接口電器、光電耦合器、放大器和執行器組成。 3.1.2直接數字控制系統的基本算法 按照偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)進行控制，是連續系統中技術成熟、應用最為廣泛的一種基本規律，將PID控制規律離散化并在計算機上實現，可以方便地利用已積累的成熟技術，而且可以在被控對象的數學模型或參數不很清楚的情況下，經過在線整定達到滿意的效果。因此，將模擬調節規律離散化的數字PID算法，已被工業過程計算機控制系統普遍采用，成為DDC系統的基本算法。 數字PID控制算法，模擬量調節器的理想PID算式為 式中e(t)——偏差(設定值與實際輸出值之差) u(t)——控制量 Kp——比例放大系數 Ti一積分時間常數 Td——微分時間常數 寫成傳遞函數形式 為了能在計算機上實現，必須將連續形式的微分方程化為離散形式的差分方程。設了為采樣周期(與系統時間常數相比，T足夠小)，k為采樣序號(k=0，1，2，……)，可用矩形法計算而積以差分代替微分 式中e(k)——第k次采樣所得偏差值 e(k-1)——第(k-1)次采樣所得偏差值 u(k)——第k時刻的控制量 上式中的采樣周期T越小(與系統時間常數比較而言)，則被控過程與連續控制過程越接近，又稱為“準連續控制”。 3.2分布式控制系統的體系結構 分布式控制系統(DistributedControlSystems簡稱DCS)20世紀于70年代中期出現并迅速發展起來，它將計算機技術、控制技術、圖形顯示技術和通信技術匯集于一體，可對分散在現場的設備進行控制，又可方便地集中管理、操作，與以往的控制系統相比，既避免了單臺計算機集中控制的不足，又克服了常規儀表人機交互困難的缺點。 分布式控制系統的多臺微型計算機取代了集中控制系統的單臺計算機，從體系結構上分散了危險性，提高了可靠性。其基本結構功能如圖3所示，圖中現場控制站、數據采集站、工程師站、操作員站、監控計算機和管理計算機通過數據通信網絡被有機地結合起來，組成分級分布控制系統。 3.2.1分布式控制系統的數據通信網絡
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