主要內容(2學時)第一節計算機控制系統組成第二節計算機控制系統分類第三節BAS技術基礎基本要求：要求學生掌握計算機控制系統的組成及體系結構,尤其深入理解適與智能建筑設備控制的計算機體系結構及發展趨勢。明確本課程主要研究方向及與本專業其他專業課程的關系。第二章智能建筑計算機控制基礎智能建筑系統通常包括三個組成部分——樓宇自動化系統（BAS）、辦公自動化系統（OAS）和通信自動化系統（CAS），即3A大廈；樓宇自動化系統是智能建筑系統中一個重要基本組成部分，而智能建筑系統是建立在樓宇自動化系統的基礎之上的。數字計算機在樓宇自動控制系統中作為控制系統的重要組成部分完成控制任務;計算機控制系統又稱為數字控制系統，是實現各種控制功能的自動控制系統。第二章智能建筑計算機控制基礎第一節計算機控制系統組成硬件部分:計算機控制系統的組成第一節計算機控制系統組成硬件部分:計算機功能——按照預先編制好的程序進行數據采集、數據處理、邏輯判斷、控制量計算、報警等。同時，通過接口電路向系統的各個部分發出各種控制命令，指揮整個計算機控制系統。硬件部分:過程通道——過程通道是計算機與被控對象之間交換數據信息的信道；按傳輸信號的形式可分為模擬量通道和開關量通道；按信號的傳輸方向可分為輸入通道和輸出通道。第一節計算機控制系統組成模擬量輸入通道（AnalogInputs，AI）用來將被控對象的模擬量被控參數（被測參數），轉換成數字信號，并送至計算機，它包括檢測元件（傳感器）、變送器、多路采樣器和模/數（A/D）轉換器等。模擬量輸出通道（AnalogOutputs，AO）將計算機輸出的數字信號經D/A轉換器變換為模擬量后，去控制各種執行機構動作。第一節計算機控制系統組成開關量輸入通道（DigitalInputs，DI）用于將現場的各種限位開關或各種繼電器的狀態輸入計算機；開關量輸出通道（DigitalOutputs，DO）用來控制系統中的各種繼電器、接觸器、電磁閥門、指示燈、聲光報警器等只有開、關兩種狀態的設備。第一節計算機控制系統組成硬件部分：控制操作臺——控制操作臺是人與計算機控制系統聯系的設備，在控制操作臺上隨時顯示紀記錄系統的當前運行狀態和被控對象的參數，使操作人員及時地了解過程的狀態，進行必要的干預，修改有關參數或緊急處理某些事件。當系統某個局部出現意外或故障時，也在操作臺上產生報警信息。操作人員在操作臺上可修改程序和工藝參數，也可以按需要改變系統的運行狀態。第一節計算機控制系統組成硬件部分：控制操作臺操作臺包括以下設備：——CRT顯示器或LED數碼管顯示器、打印機、記錄儀等輸出設備；——鍵盤、功能控制按鈕和扳鍵（作用開關）等輸入裝置；——計算機外存器。如硬盤、磁盤機、磁帶機等，用來暫存系統數據和程序。第一節計算機控制系統組成軟件部分：系統軟件——計算機控制系統的應用軟件是用戶根據自己的需要，執行編制的控制程序、控制算法程序及一些服務程序；——控制軟件包括對系統進行直接檢測、控制的前沿程序，包括人-機聯系、對外圍設備管理的服務性程序，還有保證系統可靠運行的自檢程序等。軟件部分：應用軟件——計算機控制系統的應用軟件是用戶根據自己的需要，執行編制的控制程序、控制算法程序及一些服務程序；——控制軟件包括對系統進行直接檢測、控制的前沿程序，包括人-機聯系、對外圍設備管理的服務性程序，還有保證系統可靠運行的自檢程序等。第一節計算機控制系統組成第二節計算機控制系統分類計算機控制系統分為以下幾種類型：——操作指導控制系統；——直接數字控制系統；——集散控制系統及現場總線與分布控制系統。操作指導控制系統第二節計算機控制系統分類操作指導控制系統：——對現場隨時產生的大量數據（如溫度、壓力、流量等）進行巡回檢測、收集、記錄、統計、運算、分析、判斷和處理；——若遇到某個參數超過限定值，操作人員可進行處理——計算機并不直接控制生產過程。第二節計算機控制系統分類直接數字控制系統——簡稱DDC系統（DirectDigitalControl）——計算機對一個或多個參數進行檢測，并將監測結果與給定值比較，按照控制規律進行計算，控制量通過接口直接控制執行機構對被控對象進行控制——這種方式在工業生產中使用較為普遍

第二節計算機控制系統分類直接數字控制系統直接數字控制系統第二節計算機控制系統分類集散控制系統——集散控制系統（DistributedControlSystem，DCS）是采用集中管理、分散控制策略的計算機控制系統；——它以分布在現場的數字化控制器或計算機裝置完成對被控設備的實時控制、監測和保護任務，具有數據處理、顯示、記錄及顯示報警等工作；——集散控制系統克服了集中控制帶來的危險集中，系統可靠性差的問題，同時又避免了控制裝置分散在現場各處，人機聯系困難，無法統一管理的缺點，通過通信總線（現場總線或網絡）使整個系統形成一個整體，實現了信息和操作管理集中化、控制任務分散化的目標。集散控制系統第二節計算機控制系統分類集散控制系統結構

集散控制系統的功能分層

集散式建筑設備監控系統結構第二節計算機控制系統分類現場總線與網絡控制系統——隨著微電子學和通信技術的發展，過程控制的一些功能進一步分散下移，出現了各種智能現場儀表。這些智能變送器、執行器等簡化布線，減少模擬量在長距離輸送過程中的干擾和衰減的影響，便于共享數據以及在線自檢；——現場總線是適應智能儀表發展的一種計算機網絡，它的每個節點均是智能儀表或設備，網絡上傳輸的是雙向的數字信號；——由于現場總線具有可靠性高，便于容錯，全數字化，通信距離長，速率快，多節點，造價低廉，并且具有很強的抗干擾能力等一系列優點，普遍用于智能建筑中。第二節計算機控制系統分類現場總線與網絡控制系統第二節計算機控制系統分類典型的現場總線系統第三節BAS技術基礎樓宇自動化系統（BuildingAutomationSystem）對樓宇內各種機電設備進行集中管理和監控；主要包括空調及新風系統、送排風系統、冷凍站系統、熱交換站系統、變配電系統、照明系統、給排水系統、垂直輸送系統等；對各個子系統進行監測、控制、信息記錄，實現分散節能控制和集中科學管理，為用戶提供良好的工作和生活環境，同時為管理者提供方便的管理手段，從而減少建筑物的能耗并降低管理成本。一、BAS自動控制基本原理與系統組成

1、閉環控制/調節系統的組成常用的BAS控制系統根據其組成結構的不同可分為：單回路系統、多回路系統、比值系統、復合系統等。

1）單回路控制/調節系統

現代樓宇控制中，單回路控制／調節系統能夠滿足絕大部分的控制要求2)、多回路控制/調節系統

如果被控制對象的動態特性較為復雜，慣性比較大，采用單回路控制往往不能滿足要求。對這類控制對象，可中間變量或參數作為輔助控制變量，通過輔助回路對輔助變量的及時控制，共同完成對主要被控參數的調節與控制，此為多回路系統。3）、比值控制/調節系統

凡是實現兩種或多種物料流量，控制參數保持嚴格比例關系的自動控制系統稱為比值控制系統。

4）、復合控制/調節系統2、控制器調節特性及其選擇在樓宇自動化系統中的調節器，不管是開關式的位式控制器、模擬調節器還是數字化的DDC控制器，其控制規律絕大部分仍采用傳統的位置式、比例式、積分式、比例＋積分式和比例＋積分＋微分式五種。位置式調節所謂位置調節，也就是開關控制或開關調節。位置調節分雙位調節和三位調節兩種。1）雙位調節雙位調節的特性就是根據偏差值的正/負，輸出兩個不同的開關控制信號。

P：雙位調節器的輸出，取開（+1，on）、關（-1或0，off）兩種狀態；e：偏差值

實際使用雙位調節存在滯環區，所謂滯環區是指不至于引起調節器動作的偏差的絕對

值。如果被調參數對給定值的偏差不超出這個絕對值區間，調節器的輸出將保持不變，這樣就避免了偏差在“0”（臨界點）附近，調節器輸出信號頻繁變化，引起執行機構和相關設備頻繁啟停所帶來的不利影響。

雙位調節機構簡單，動作可靠，所以在空調系統中廣泛應用。空調系統中的風機盤管溫控器就是典型的雙位調節。室內溫度由室內溫度傳感器檢測，在冬天，溫控器工作在加熱模式下，當室內溫度超過設定值時，調節器立即關閉電加熱器或熱水電動兩通閥，停止熱水供應，使室溫下降；相反，當室內溫度低于設定值時，調節器立即啟動電加熱器或打開電動兩通閥，繼續熱水供應，使室溫上升，實現室溫的自動控制。在夏天，溫控器工作在制冷模式下，當室內溫度超過設定值時，調節器立即開通冷凍水電動兩通閥，使室溫下降；當室內溫度低于設定值時，調節器立關閉電動兩通閥，停止冷凍水供應，使室溫上升，同樣達到室溫的自動控制作用。電加熱器的開關、電動兩通閥只有開／關兩種狀態，所以稱其為雙位調節。2）三位調節三位調節的特性就是根據偏差的大小，輸出三個不同的開關狀態控制信號。P：三位調節器的輸出，取+1、0、-1三種狀態，可認為+1、0、-1三種狀態分別對應

電動機正轉、停、反轉三種工作狀態；或者對應于某系統大、中、小三種工作方式等。實際的工程含義由具體的應用確定。e：偏差值。?：輸出P取不同值時所對應偏差值e的區間間隔，也可理解為調節器輸出對應的偏差不靈敏區。二、樓宇自動化系統常用傳感器1、溫度傳感器電阻測溫：根據銅、鉑、熱敏電阻的阻值來測溫半導體測溫：通過測量感溫元件（PN結）電壓來測溫熱電偶測溫：通過測量熱電偶的電勢來測溫二、樓宇自動化系統常用傳感器2、濕度傳感器阻抗式測濕電容式測濕3、流量傳感器節流式電磁式速度式容積式二、樓宇自動化系統常用傳感器4、壓力傳感器電阻式壓差傳感器：將測壓彈性元件的輸出位移變換成滑動電阻的觸點位移，通過測量電阻來測壓力電容式壓力傳感器：通過測量電容來測壓力壓電式壓力傳感器：利用壓電效應原理測壓霍爾壓力傳感器：利用霍爾效應原理測壓三、執行機構

四、常用低壓電器接觸器是用于遠距離頻繁地接通與斷開交直流主電路及大容量控制電路的一種自動切換電器。其主要控制對象是電動機，也可以用于控制其他電力負載、電熱器、電照明等。接觸器具有操作頻率高、使用壽命長、工作可靠、性能穩定、維護方便等優點。1．接觸器

2繼電器

繼電器是一種根據電氣量（電壓、電流等）或非電氣量（溫度、壓力、轉速、時間等）的變化接通或斷開控制電路的自動切換電器。

1）電磁式繼電器（1）電流繼電器電流繼電器是根據輸入電流大小而動作的繼電器。欠電流繼電器的吸引線圈吸合電流為線圈額定電流的30%～

65%，釋放電流為額定電流的10%～20%，用于欠電流保護或控制。過電流繼電器在電路正常工作時不動作，當電流超過某一定值時才動作，整定范圍為110%～400%額定電流。（2）電壓繼電器電壓繼電器是根據輸入電壓的大小而動作的繼電器。過電壓繼電器的動作電壓范圍為（105%～120%）UN；

欠電壓繼電器吸合電壓動作范圍為（20%～50%）UN

（3）中間繼電器中間繼電器實際上是一種電壓繼電器，觸點對數多，觸點容量較大（額定電流為5～10A），其作用是將一個輸入信號變成多個輸出信號或將信號放大。時間繼電器是一種根據電磁原理或機械動作原理來實現觸點系統延時接通或斷開的自動切換電器。2）．時間繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應原理來切斷電路的保護電器。3）．熱繼電器

4）．速度繼電器速度繼電器是根據電磁感應原理制成的，主要用做籠型異步電動機的反接制動，故又稱為反接制動繼電器。

3、低壓斷路器低壓斷路器俗稱自動開關，它相當于刀開關、熔斷器、熱繼電器和欠電壓繼電器的組合，集控制與多種保護于一身，并具有操作安全、使用方便、工作可靠、安裝簡單、分斷能力強等優點。

4、主令電器主令電器是用來接通和分斷控制電路以發號施令的電器。主令電器應用廣泛，種類繁多，常見的有按鈕、行程開關、萬能轉換開關、主令控制器等

按鈕是一種手動且可以自動復位的主令電器1）．按鈕
停止和急停按鈕顏色必須用紅色；

啟動顏色