楼宇自动化系统的设计与调试

论文编号:JD527 论文字数:39428,页数:62  

摘  要
随着电子信息技术的发展，声音、图像、数据通信得到迅速发展，建筑物中设备的自动化程度不断提高，正从分散的、个别的控制，发展为集中的综合自动控制。智能建筑技术正是在这样的背景下得到蓬勃发展的，它包含的学科领域相当广阔，它的崛起是多种学科、多种技术综合应用的结果，如建筑学、电气技术、通信技术、计算机技术、自动控制技术、空调技术、管理技术等。
    本文在全面讨论智能建筑的基础上，深入研究了其中的楼宇自动化系统结构，从系统设计的角度出发，提出了基于应用层的楼宇自动化系统方案，设计了系统监控总表，以用于指导系统控制分站的划分，讨论了楼宇自动化系统的软件和硬件及其组态，并对
PROFIBUS-DP通信协议进行了详细的研究。建立了各控制子系统的集成监控系统，在分析监控系统功能的基础上，确定了系统的整体结构。
    本文的主要目的就是提出一种基于模糊控制技术应用于智能建筑空调控制的方法。具体采用便宜、实用且集成度比较高的 PIC系列单片机构造系统硬件和软件设计，在传统模糊控制基础上引入了控制领域中广泛应用的PID控制与优化模糊控制器进行协调控制的策略，克服了简单模糊控制器控制精度较低、消除稳态误差能力差的缺点，能够提高空调的效率，达到高效节能的效果，对于现代智能建筑空调设计有着一定的现实意义。
    系统总体的运行是可靠的，也较好地满足了市场的需求，体现了先进性和实用性的统一。
关键词:智能建筑;楼宇自动化系统;中央空调控制系统;PROFIBUS-DP标准协议
 

Abstract
    With the development of electronic and informational techniques, sound and images  techniques, communication techniques, etc.，the automation level of buildings is also developed.  Concentrated and integrated automation control systems are formed from distributed and separated one. Intelligent Building(IB) flourished on this background, the result of many field and subjects, which deals with such techniques as architecture, electric, communication,  compute,automation control, air-condition and management, etc.
    On the base of full-scale discussion of intelligent Building(IB)，this paper introduces the structure of IB in detail and three main aspects such as the Buildings Automation System(BAS) which is one of the most important three parts of Intelligent Buildings. From the point of system design, a scheme of building automation system base on the application level is brought forward a set of monitoring  tables  for system  is designed,  which can help  forming control substations. This paper also discusses the hardware and software of the whole system and their configurations,  and PROFIBUS-DP─a standard communication protocol. The supervisory system of every subsystem is set up, and then on the base of function analysis of the supervisory system, the whole structures of the system are established
   The main purpose of the essay is to propose a way that applies the fuzzy control technique to air-conditioning control of intelligent building.In detailed,we choose cheep and high integrated single PIC to buil hardware and software,and use PID control and optimized fuzzy control to realized high efficiency and low dissipation which are very important for air-conditioning design in modern intelligent building.
The operation of the system is reliable.  It also meets the market demand.
KeyWords:  Intelligent  Building；Buildings  Automation  System；Central Air-conditioning Control System；  PROFIBUS-DP standard protocol.

目  录
1．绪论 1
1.1 楼宇自动化的简介 1
1.2 楼宇自动化的发展 2
1.3 论文的工程背景 2
1.4 主要的研究内容 2
1.5 本文结构 3
2. 楼宇自动化系统设计 4
2.1 方案设计原则及步骤 4
2.1.1 设计原则 4
2.1.2 楼宇自动化控制系统的设计步骤 4
2.2 监控总表的编制 5
2.3系统结构 5
2.3.1 集散控制系统的各层功能 5
2.3.2 集散控制的特点 6
2.4 富源大厦的设计目标 7
2.5 系统分析 7
2.5.1 采用BA系统的分析 8
2.5.2 采用现场总线的分析 8
2.6 系统硬件和组态 12
2.6.1 中央站硬件及其组态 12
2.6.2 现场控制单元的硬件及其组态 13
2.7 系统软件和组态 14
2.7.1 中央工作站组态软件 14
2.7.2 现场控制单元软件 15
3．空调自动控制系统的设计 18
3.1直接数字控制系统（DDC 系统） 18
3.2 空调自动控制系统的基本环节、内容和方式 19
3.2.1 选择控制环节 19
3.2.2 分程控制环节 20
3.2.3温度设定值的自动再调控制环节 21
3.2.4送风温度高、低限值控制环节 22
3.2.5风量和新风量控制环节 24
3.3变风量系统简介 25
4. 中央空调系统中模糊-PID 控制器的设计与仿真 27
4.1系统原理 27
4.1.1 传统室内温度控制数学模型的建立 28
4.1.2 PID 控制器的设计 30
4.2 常规模糊控制器的设计 31
4.2.1 模糊控制器的输入变量 31
4.2.2 模糊-PID 空调机组的输出变量 31
4.2.3尺度变换（量化因子、比例因子） 31
4.2.4模糊语言变量值及隶属函数 31
4.2.5建立模糊控制规则表 33
4.2.6建立模糊控制表 33
4.3自寻优模糊控制器的设计 34
4.3.1 控制算法的实现 35
4.3.2 输入变量论域及量化因子的选择 35
4.3.3输入变量的模糊化方法 36
4.3.4 α因子自调整部分的设计 36
4.3.5ＫＵ自寻优部分的设计 36
4.4  PID 控制器参数的自整定 37
4.4.1 PID 参数初值的确定 37
4.4.2  PID 控制 37
4.4.3 条件值的模糊化和操作值的判决 38
4.4.4 自动参数整定 40
4.5系统硬件构成 41
4.5.1系统功能 42
4.5.2系统组成介绍 42
4.5.3  硬件电路设计 43
4.5.4 主电路的设计 43
4.6软件构成 45
4.7 控制系统仿真结果 47
5.给排水系统的设计和实现 50
5.1给水监控系统 50
5.2排水监控系统 52
5.3.给排水监控系统的实现 52
5.4排水系统实际处理过程中的建议 53
结束语 56
致谢 57
参考文献 58
附录:控制图 59

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