建筑设备自动化-第二章课件.ppt

第二章计算机控制系统与通信网络结构 基本内容： 计算机控制系统的原理、组成及分类； 计算机网络的结构、分类、通信协议、传输媒体及互联设备。 重点和难点： 计算机控制系统的原理，DDC，DCS和FCS 的体系结构及特点； BACnet协议及Lontalk协议的特点及应用场合。 第一节 建筑设备自动化系统的技术基础 一、计算机控制技术 1. 计算机控制系统的基本原理 2.计算机控制系统的组成 ①硬件部分 计算机：主机、外设、系统总线、过程输入设备、人机联系设备、通信设备等 现场仪表：测量、变送、执行 ②软件部分 系统软件：操作系统、数据库、通信网络软件、诊断程序； 应用软件：过程输入程序、过程控制程序、过程输出程序、人机接口程序、打印程序、公共服务程序、历史数据库、实时数据库、组态软件等。 3、计算机控制系统分类 按控制形式分：开环、闭环 按控制规律分： 顺序控制 常规控制（PID） 先进控制（最优、预测） 智能控制（模糊、神经网络、专家系统） 按应用分： 操作指导控制系统 直接数字控制系统（DDC） 监督计算机控制（SCC） 集散控制系统（DCS）－分布式控制系统 现场总线控制系统（FCS） 计算机集成制造系统（CIMS） 操作指导控制系统 特点： 1.开环控制系统 2.控制动作由操作人员完成 直接数字控制系统（DDC） 特点： 1.闭环控制系统 2.控制任务由计算机承担 3.一台计算机通常要控制几个甚至几十个回路 监督计算机控制（SCC） 特点： 1. 通常采用两级计算机 2.DDC用计算机直接承担控制任务 3.SCC用计算机承担高级控制与管理任务 分布式控制系统（DCS）-集散控制系统 特点： 1.有多台微型计算机 2.分散控制，集中管理 现场总线控制系统（FCS） 计算机集成制造系统（CIMS） （1）直接数字控制系统（DDC） ①系统组成 ②基本算法 PID： 离散化：（T为采样周期） 位置式PID： 增量式PID： （2）集散控制系统（DCS） ①体系结构 ②基本组成 ③ 数据通信网络 控制用通信网络的要求： 高的可靠性和安全性 良好的实时性 强的环境适应性 网络的拓卜结构： 总线型网 环形网 星形网 网络通信协议： 标准的：OSI 工业应用：Proway、Map BAS应用：BACnet、Lontalk （3）现场总线控制系统 ①现场总线的含义 ②现场总线控制系统的基本组成 ③现场总线控制系统的特点： 现场通信网络 分散型控制系统的网络截止于控制器或现场控制单元，现场信号仍然是一对一的模拟信号传输。而现场总线把通信线一直延伸到生产现场或生产设备，即延伸到传感器、变送器或执行器等。 现场设备互连 一对信号传输线将N个现场智能节点连接在一起，相互之间能够进行双向信号传输。 互操作性 来自不同制造厂的现场设备，不仅可以互相通信，而且可以统一组态，构成所需的控制回路，共同实现控制策略。 分散的体系结构 现场总线废弃了DCS的现场控制单元和控制器，把DCS控制器的功能块分散给现场仪表，从而构成虚拟控制站。 通信线供电 现场总线常用线为双绞线，通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上获取能量。 开放式互连网络 即可以与同类网络互连，也可与不同类型网络互连。通过网络对现场设备和功能块统一组态，能把不同厂商的网络及设备融为一体，构成统一的现场总线控制系统。 现场总线控制系统FCS DCS和FCS的比较 ④BAS常用的现场总线 基金会现场总线FF（Foundation Field-bus） 局部操作网LonWorks (Local Operating Network) 过程现场总线PROFIBUS（Process Field Bus） 控制局域网CAN (Controller Area Network) 二、计算机通信网络技术 1.计算机网络拓扑结构 星形，总线形，环形，树形，点对点 BAS中采用总线结构的优越性： 对于集散系统，采用总线结构把中央站和分站连接在同一通信信道，最能简化线路敷设。 采用总线结构增挂和摘除分站都十分方便，增设设备或改变建筑物的使用意图时，分站的增减都很容易。尤其对分期建造的BAS有利。 在丰富软件的支持下，可以为某些特殊的监控对象或系统设置专用的二级操作站或远程操作终端。 2. 计算机网络分类 按距离分： 局域网，广域网，城域网 按传输媒体分： 有线网，无线网 按数据交换方式分： 共享形网络，交换形网络 建筑设备自动化系统是一种局域网。 局域网的种类： 构成办公自动化系统。 构成终端网络系统。 构成实时过程控制系统，并逐步将信息管理系统纳入其中。 3.计算机通信网络协