2022年2022年楼与自动化复习 .pdf
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1、第一章概述1、智能建筑出现时间及内容。1984 年世界上第一幢智能大厦在美国康涅狄格州建成。它将大厦的机电设备(如空调、电梯、防火等)由计算机控制和管理,并且将计算机与通讯设备连接,向楼内住户提供文字处理、信息检索、发送电子邮件等服务,基本实现了办公自动化、设备自动控制和通讯自动化。2、楼宇自动化系统控制方案计算机控制的实际方案是与生产过程的复杂程度紧密相关。下面是五种比较典型的方案类型1) 数据采集和操作指导控制系统只对生产过程的参数进行巡回检测、收集,经处理后进行显示、打印、报警。不能适时对生产过程进行调控,它是由操作人员根据显示、报警的情况对生产过程进行控制的过程。这种系统的特点:投资少
2、、结构简单、安全可靠。但速度慢,被控对象数量较少。2)直接数字控制(DDC Direct Digital Control )系统DDC 系统中,计算机代替模拟调节器,实现多回路控制,完成较复杂的控制规律。但是由于系统的调控参数由外部设定输入计算机,使得控制系统不能根据现场情况进行调节,所以系统无法实现最优控制,这是其主要缺点。)监督控制( SCC Supervisory Computer Control )系统计算机根据工艺信息和相关参数,按照描述生产过程的数字模型或其他方法,自动调整模拟调节器或改变 DDC 方式工作计算机中的设定值,从而使生产过程始终处于最优状况。它包含两种结构形式:A:监
3、督控制加模拟调节器B:监督控制加DDC 控制系统4)集散型控制系统(DCS Distributed Control System )又称为分布或分散控制系统,是按照总体协调、 分散控制的方针,采用自上而下的管理操作模式和网络化的控制结构,实现对生产过程的控制。5)现场总线控制系统(FCS Filedbus Control System)现场总线控制系统是在集散型控制系统的基础上发展起来的。具有现场总线通信能力的智能现场设备是现场总线控制系统的本质特征之一。3.楼宇自动化系统包括哪些内容?主要包括电力、照明、空调、给排水、电梯等内容。4 “4C”和“ 3A” “5A”技术是什么?智能大厦是指采用
4、计算机 (COMPUTER ) 技术、现代控制(CONTROL ) 技术、 现代通信(COMMUNICATION)技术、现代图形显示(CATHODE RAY TUBE-CRT )技术,俗称“ 4C”技术对传统高层建筑的再包装和再提高。在 4C 技术的基础上,构成了今天我们称为“3A”或者“ 5A”系统的智能大厦。“3A”指:楼宇自动化系统(BAS Buliding Automation System)办公自动化系统(OAS Office Automation System) 通信自动化系统(CAS Communication Automation System) “ 5A” 是指在“ 3A”的
5、基础上再增加消防自动化系统(FAS Fire Automation System) 安保自动化系统(SAS Security(Safety) Automation System) 根据“ 5A”系统又派生出:综合布线系统(GCS Generic Cabling System)建筑物管理系统(MAS Buliding Management System)注意区分智能大厦和楼宇自动化系统的含义第二章集散型控制系统1什么是集散型控制系统,其特点是什么?名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -
6、 - 第 1 页,共 9 页 - - - - - - - - - 在传统的的过程控制系统中引入计算机,利用计算机软件设计成各种工作模块,用来代替过去的常规仪表功能,实现对生产过程压力、温度、液位、流量、机械量等参数的控制,它把这些参量通过CRT 显示出来,分担不同控制功能的计算机通过网络组成系统。现场控制站分散控制、通过通讯电缆将实时数据传送至控制室的操作站,完成集中监控管理。这样的系统就将控制功能、负荷、危险分散化了。2集散型控制系统的基本结构是什么?DCS 在智能楼宇中的结构模式?集散型控制系统的“集”是对信息管理而言,“散”是对控制功能而言。DCS 的基本结构: 1、DCS 的骨架 -系
7、统网络 2、DCS 的现场 I/O 控制站 3、DCS 的操作员站 4、DCS的工程师站管理级操作监控级现场控制级现场控制站DCS 在智能楼宇中的 结构模式 分四级:1、直接控制级(过程控制级):它是 DCS 的基础。主要功能包括过程数据采集、直接数字的过程控制、设备监测、系统的测试诊断和实施安全的措施。在这一级上,过程控制计算机称为现场控制站。它直接与现场各类装置(如检测仪表、执行机构等)相连,对控制对象实施监测、连续控制和批量控制。同时它向上与第二层计算机相连,接收上层信息,并向上传递控制装置的特性信息和采集到的实时数据。2、过程管理级:在这一级过程管理计算机实现综合监视设备运行过程的主要
8、信息,模拟画面集中显示、控制回路组态和参数修改,对所有楼宇机电设备运行过程优化处理、运行报告、趋势图显示等。还能实现单元内的整体优化,并对下层产生命令。在这一层上,主要的功能有优化过程控制、自适应回路控制、实时数据进行模拟画面的集中监控。3、分层管理级:在这一级管理计算机根据楼宇自动化控制系统的特点、协调楼宇机电设备参数设定,是总体的协调员。它能根据用户的使用情况、能源情况来规划各单元中控制系统运行方式的系统结构和规模。4、物业管理级:它是楼宇自动化控制系统的最高一层,它的管理范围很广。把功能都集中到软件中,通过综合计划,在各种变化条件下,达到最优解决问题。在这一层,通过与楼宇物业管理的经理部
9、、市场部、计划部及人事部等办公自动化连接,完成整个智能搂宇的最优化。3集散型控制系统的现场控制站的内容,了解其作用管理机服务器工程师站操作员站系统网络名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 9 页 - - - - - - - - - 4什么是内部仪表?就是具有和常规模拟仪表功能相似、固化在ROM 中的子程序段,因此,是一种软仪表,俗称为“模块”或“槽”(Slot) 。5DCS 的现场控制站内板卡为什么要采用冗余?如何实现冗余?冗余技术是保证可靠性的根本措施。严格筛
10、选老化元器件固然是重要的一环,但是要使系统中元器件、插卡、存储器的内容永不失效、永不损坏,那是不可能的。元器件的严格筛选、老化和抗干扰措施的加入,只是将系统故障的危险减少到最小程度,并不能解决根本问题,只有采取冗余技术才能较好地解决可靠性问题。看书: 1电源冗余2主板冗余3模拟量输人冗余4控制输出冗余6计算机控制系统的抗干扰技术有哪些?1,电源系统的抗干扰措施1)为使供电电压波形在负荷稳定和冲击(波动)状态下都能满足要求,所选择的UPS 在满足控制系统全部功率(KVA)条件下,再加20裕量。2)如果附近有经常开关的大功率用电设备,应采用超级隔离变压器,将其一次、二次绕组间的屏蔽层可靠地接地,防
11、止电网噪声于扰窜人控制系统,能很好地隔离共模干扰。3)为减少供电电压的降落,防止输人电压波形顶部缺损失真,干扰整个控制系统的正常运行,要求 UPS 尽量靠近控制系统,所选择的供电线阻抗尽量小。同时所选的供电线尽量使其不对信号线造成感应干扰,也尽量使其免受其他强电的干扰。2控制回路的抗干扰1)对控制回路的信号电缆要与电源、电缆进行隔离,最好为信号线设立电缆槽,并对电缆槽接地。在穿过强电磁场区时,采取单穿金属管或是信号线的屏蔽层接地。2)无论采取何种抗干扰,都不能避免干扰的窜人。可在信号输人端加装无源滤波器,削弱窜人的干扰。常用无源滤波器有两种:即“”型和双“ T”型滤波器。其中“”型滤波器的滤波
12、范围较宽;而双“ T”型滤波器的特性近似于工频谱振特性。它们对工频干扰都有较强的抑制作用。3)低电平信号非常易受干扰。因此,在输人模件中将低电平信号放大到高电平信号,以削弱干扰。3抗电磁干扰解决电磁干扰的措施:首先DCS 设备要远离产生磁场的设备,与磁场相隔离,一般DCS 的输人输出转换组件、通信组件、控制站微处理器组件等要安装在带通风装置的铁皮柜内,铁皮柜的屏蔽作用增强了控制系统抗磁场于抗的能力。4抗信号线路的传送干扰为了防止在线路传输过程中产生干扰,一般选用屏蔽电缆,敷设时应尽量不与动力电缆靠近或平行敷设,并应远离大功率变压器等感性负载。电源电压为220V 以下、电流为10A 以下的电源电
13、缆与信号电缆之间的距离应大于150mm,电源电压为220V 以上的间隔距离应大于600mm,现场不能远离的可放在同一桥架内,但在中间加隔钢板。或者在输人接点信号两端并联一个01l F 的无极性电容,就可以将名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 9 页 - - - - - - - - - 干扰电压衰减至05V 以下。5接地系统抗干扰和抗静电干扰问题DCS 接地是消除静电、电子噪声等最简单、有效的办法,下面就DCS 中设备与现场来的信号电缆屏蔽接地作简单的介绍。1)
14、接地网的接地体要独立设置,接地电阻一般小于2。2)由现场来的信号电缆的屏蔽接地按以下原则进行。传输模拟信号。脉冲频率信号,当信号源没有接地时,屏蔽电缆应在控制室侧接地。当信号源本身接地时,如热电阻、热电偶、PH 计电极等,屏蔽电缆应在现场信号源侧接地。6软件抗干扰措施软件采取的抗干扰措施就是把采集到计算机中的干扰信号采取各种数字滤波消除或削弱干扰信号。数字滤波有许多优点,滤波是通过程序实现的,不需要任何硬件设备,只需在数据处理之前,加一段程序对数据进行平滑加工即可。这样增加了系统的可靠性,但稳定性不变;同时不用考虑各个回路之间是否存在阻抗匹配问题。数字滤波使用灵活、方便,只要更改滤波程序就可以
15、容易地实现不同的滤波方法或达到改变滤波参数的目的。7集散型控制系统的操作站的主要功能是什么?DCS 操作站的主要功能为过程显示和控制、系统生成与诊断、现场数据的采集和恢复显示等。8什么是操作系统?什么是实时操作系统?操作系统是一种计算机软件,是应用程序与计算机硬件之间的接口,能调度和管理计算机的各种硬件和软件资源,使之并行操作,同时为多个用户服务,从而达到提高资源利用率、方便用户操作和使用户满足实时性要求的目的。实时操作系统的主要设计目标是在操作系统基础上保证计算机对外来信息以足够快的速度进行处理,并在一定时间内作出响应,这是它的实时性;再是要使计算机能同时进行多种操作,完成实时系统所需的各种
16、功能,这是它的并行性。9什么是实时数据库?实时数据库RTDB (RealTime DataBase)是数据和事务都有定时特性或显示的定时限制的数据库,在结构和功能上是根据实时数据库的性质以及实时数据在使用方式上的特点而设计的,其中一些功能是标准的关系型数据库所不具备的。10DCS 组态工作的内容?主要包括 DCS 的系统组态、 DCS 的控制组态、 DCS 的画面组态、DCS 的维护组态。 DCS 的组态工作一般是在工程师站上进行,对要下载到控制级的组态软件也可以在分散控制装置上进行。组态工作既可以是在线,亦可以是离线,一般情况下,大多采用离线方式组态。第三章现场总线控制系统1现场总线的特点是
17、什么?1系统的开放性:开放系统是指通信协议公开,各不同厂家设备之间可进行互连并实现信息交换。现场总线开发者就是要致力于建立基于统一底层网络的开放系统,它可以与任何遵守相同标准的其他设备或系统相连。开放系统把系统集成的权利交给了用户,用户可按自己的需要和考虑,把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。2。互可操作性与互用性:这里的互可操作性,是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通,可实行点对点、一点对多点的数字通信。而互用性则意味着对不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。3现场设备的智能化与功能自治性:它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成,仅靠现场设
18、备即可完成自动控制的基本功能,并可随时诊断设备的运行状态。4系统结构的高度分散性:由于现场设备本身可完成自动控制的基本功能,导致现场总线已构成一种新的全分布式控制系统的体系结构。从根本上改变了现有DCS 集中与分散相结合的系统体系,简化了系名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 9 页 - - - - - - - - - 统结构,提高了可靠性。5对现场环境的适应性:工作在现场设备前端,作为控制底层网络的现场总线,是专为现场环境工作而设计的,它可支持双绞线、同轴电缆
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