智能樓宇設備自動(dòng)化系統實(shí)訓臺設計

設計合理、運行可靠、功能完善的建筑設備自動(dòng)化系統，可大大提高工程平時(shí)維護效率，減少工作量、節能、。

在建筑設備自動(dòng)化的教學(xué)中，如何能夠講解好自動(dòng)控制的基本原理，是重點(diǎn)和難點(diǎn)，為了讓學(xué)生盡快熟悉這個(gè)環(huán)節，我們特設計制作了設備自動(dòng)化系統實(shí)訓臺（以下簡(jiǎn)稱(chēng)實(shí)訓臺），以便于進(jìn)行配套的實(shí)訓教學(xué)。

1、實(shí)訓臺的設計原則

（1）采用模塊化設計思想，應能夠根據將來(lái)的需要進(jìn)行功能擴展；

（2）與教學(xué)密切結合，能夠包含BAS教學(xué)環(huán)節的一些基本控制原理；

（3）要采用分布式控制系統的基本架構，可以與計算機組成一個(gè)基本的分布式控制系統；

（4）同時(shí)配合設計多套實(shí)訓科目，用于實(shí)施實(shí)訓教學(xué)。

2、實(shí)訓臺的總體結構設計

基于以上設計原則，設計了以下實(shí)訓臺，如圖1所示。
實(shí)訓臺是以PLC（可編程控制器）為硬件核心，PLC采用SIEMENS（西門(mén)子）的S7-200系列的CPU224，集成了14輸入門(mén)10輸出共24個(gè)數字量I/O點(diǎn)，可連接7個(gè)擴展模塊，zui大擴展至168路數字量I/O 點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)，16K字節程序和數據存儲空間，6個(gè)獨立的30kHz高速計數器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器，1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。

圖1 控制實(shí)訓臺結構組成

圖2 建筑設備自動(dòng)化系統原理圖

通過(guò)PLC內置的通訊接口，可以編制程序，也可以與觸摸屏（TP178）連接，實(shí)現觸摸屏的顯示和控制；通過(guò)擴展模擬量監控模塊EM235，可以實(shí)現對模擬量的采集和控制，這也是實(shí)現PID調節的硬件基礎；通過(guò)通訊模塊EM277，與計算機（PC）內置的CP5612通訊卡相連，可以實(shí)現對PLC的編程調試，也可以在這些硬件基礎上構建一套基本的分布式控制系統，而這個(gè)系統正是建筑設備自動(dòng)化系統的基礎模型，如圖2所示，實(shí)訓臺就是其中的上位機和一臺下位機以及一些典型的檢測設備和被控設備。

實(shí)訓臺的支持軟件采用：

（1）STEP7 MicroWIN V4.0 sp6西門(mén)子S7-200系列PLC編程軟件；

（2）WinCC V6.0 sp3 西門(mén)子組態(tài)軟件。

3、實(shí)訓臺的檢測和控制設備

根據建筑設備自動(dòng)化系統的特點(diǎn)，本實(shí)訓臺設計的檢測設備包括了溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、液位傳感器、壓差傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器，而檢測的技術(shù)又包括模擬量直接檢測、通過(guò)變送器轉換檢測、總線(xiàn)型檢測技術(shù)等。

本實(shí)訓臺的控制設備采用zui常用的風(fēng)機（三相電機）、手電動(dòng)密閉閥門(mén)（三相正反轉）、電動(dòng)風(fēng)量調節閥（單相開(kāi)關(guān)式、單相比例調節式）、變頻器。配合控制原理圖，可以讓學(xué)員動(dòng)手連接線(xiàn)路，給學(xué)員直觀(guān)的通用設備控制的直觀(guān)印象，加深對抽象控制原理的理解，鍛煉動(dòng)手能力。

4、實(shí)訓臺原理圖

實(shí)訓臺原理圖如圖3所示，實(shí)訓臺正視圖、側視圖如圖4所示。

圖3 實(shí)訓臺原理圖

圖4 實(shí)訓臺正視圖、側視圖
5、實(shí)訓臺實(shí)訓科目設計實(shí)訓臺建成以后，根據實(shí)際教學(xué)需要，配套設計實(shí)現以下實(shí)訓科目：

（1）PLC基本原理，程序上傳、下載；（2）設備自動(dòng)化系統典型設備的控制原理；（3）設備自動(dòng)化系統內部環(huán)境通用監測技術(shù)；（4）總線(xiàn)型內部環(huán)境檢測技術(shù)；（5）模擬量控制技術(shù)；（6）PID調節（溫度調節、風(fēng)量調節、液位調節）；（7）建筑設備自動(dòng)化系統集成原理；（8）建筑設備自動(dòng)化系統的設計與擴展。

以上實(shí)訓科目，從建筑設備自動(dòng)化教學(xué)需求出發(fā)設計，同時(shí)兼顧工程實(shí)際需求。實(shí)訓科目中，首先簡(jiǎn)要介紹基本原理，然后給出系統原理圖和接線(xiàn)圖，如有需要再給出參考的控制程序，經(jīng)過(guò)講解和示范以后，學(xué)生就可以根據所學(xué)知識和示范，自己動(dòng)手設計原理圖、接線(xiàn)、編制程序，并調試運行。通過(guò)實(shí)訓科目的學(xué)習和訓練，學(xué)生一般都能夠很快的領(lǐng)會(huì )操作要領(lǐng)，zui終完成實(shí)訓目標。

這些實(shí)訓科目的設計和實(shí)施，很好的輔助了建筑設備自動(dòng)化課程的教學(xué)，實(shí)訓教學(xué)，使得學(xué)生更深刻的領(lǐng)會(huì )建筑設備自動(dòng)化系統的基本原理，鍛煉了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，達到了很好的教學(xué)目的。
由于實(shí)訓臺采用模塊化設計，在實(shí)訓臺的硬件和軟件基礎平臺下，可以根據教學(xué)需要，設計更多的實(shí)訓科目。

實(shí)訓臺是針對建筑設備自動(dòng)化的教學(xué)，組建的一套教學(xué)實(shí)驗平臺，具有系統合理，結構簡(jiǎn)單，功能模塊化，滿(mǎn)足教學(xué)實(shí)際需要的特點(diǎn)?；谠搶?shí)訓臺進(jìn)行的實(shí)訓科目教學(xué)，很好的彌補了課堂教學(xué)抽象、乏味的不足，不僅提高了教學(xué)效率，而且使學(xué)員們掌握基礎知識更牢固，還提高學(xué)員的動(dòng)手能力及思考能力。該實(shí)訓臺設計完成后，對建筑設備自動(dòng)化的教學(xué)，起到很大的幫助作用。