01、传感器和执行器

1传感器及执行机构选型主讲：许华凯2第一章BAS组成BA系统结构:两级网四级控制：1、其两级网由一级网络N1与二级网络N2组成•N1是一般的局域网LAN,通常采样10Mbit/s、100Mbit/sEthernet网或2.5Mbit/sARCnet网。•二级网一般采用的是标准总线方式，如RS485。通讯速率19.2Kbit/S,或9.6Kbit/S。2、四级控制•中央监控计算机、工作站、服务器•承上启下的主控器•现场控制器•传感器和执行器3BAS网络图4现场控制器DDC5DDC点的类型数字量（DIGITAL）:只有:“开关”、“通/断”或“0/1”两种状态的测量或控制量，又称为开关量模拟量（ANALOG）：在量程范围内连续变化的测量或控制量，如0-10V，4-20MADC等。DO：（DigitalOutput）数字输出信号：发出开关量的控制信号。DI：（DigitalInput）数字输入信号：接收开关量的反馈信号。AO：（AnalogueOutput）模拟量的输出信号。AI：（AnalogueInput）模拟量的输入信号。6DI点的作用DI信号通过一个断开/闭合点。给出设备的一些反馈信号。主要反馈信号有设备的运行、手自动状态、过滤网、高低液位、热保护掉闸的报警状态等。可用软件编程设定不同程度级别的报警音响等。可以从屏幕上查看图形、表格、也可通过随机打印或定时打印报表、记录信息等。7DO点的作用DO（DigitalＯｕｔｐｕｔ）相当于开关，故称开关量输出，它可由控制软件将输出通道变成高电平或低电平。控制开关、交流接触器、变频器、电磁阀、电动阀等。对控制点进行编程定时控制：如空调机组、水泵机组、照明等设备的自动启停。双DO控制，VAV变风量调节阀。为防止DDC失电失控还可将控制信号变成负逻辑输出，如公共区的照明。接继电器常闭点。8AI点的作用电压输入范围DC0~5V或DC0~10V电流输入范围0~20mA或4~20Ma温度输入直接从热电阻或热敏电阻传感器上取电阻信号计数输入频率为0~50HZ主要用于温度、湿度、流量、压力、电压、电流等。电压信号为近距离，电流信号远距离。可从屏幕图形或表格上查看信息，也可定时报表打印，还可以用记录趋势图的方法分析信号。可用软件编程设定不同程度级别的报警音响等。9AO点的作用AO点一般输出电压或电流信号：通常电压信号为0~10V，电流信号为4~20mA。主要用于风阀、水阀、频率的控制。其控制通过执行器和连接器与阀体连接进行角度或位移的控制。这种控制是一种闭环负反馈的控制。10BAS信号传递路径现场设备有两种：输入部分、输出部分。在现代楼宇自控系统中，往往需要对温度、湿度、压力、流量、物位、气体构成，环境等参数进行检查，并调整，控制，以使大楼内的各个运行的设备处于最佳的运行状态，在节约能源及材料的基础上，为大楼的使用者提供最佳的服务，以获得较好的经济效益。系统控制终端主控制器（网路适配）区域控制器现场设备动力配电箱BAS信号传递路径11BAS现场常用设备传感器：在测量的过程中将物理量、化学量转变成电信号的装置。变送器：把传感器得到的电信号转变成标准的电信号的装置。标准电信号：直流电信号0~10V（电压）4~20mA（电流）执行器：执行控制器的命令，调节被测介质的流量的器件。组成：执行机构+调节机构12第二章基础知识仪表测量的基本概念1.仪表的绝对误差：仪表在某点的测量值和被测参数实际值之间偏差的绝对值。2.仪表的相对误差：仪表在某点的绝对误差和被测参数实际值的比例。仪表的精度:仪表在全量程范围内所允许最大的绝对误差与仪表量程的百分比值。1.仪表精度等级有:0.1级,0.2级,0.5级,1级,1.5级,2级2.5级等。2.BAS现场测量与控制的仪表与传感器多低于0.5级精度。第一节仪表测量技术13仪表测量的基本概念标准仪表与测量仪表1.测量仪表：具有国家计量部门的制造许可证，安装在被测参数现场，用于现场参数测量的仪表，如传感器等。2.标准仪表：经过国家计量部门的定期检测认定，用于校验测量仪表的标准仪表。测量精度至少应高于被校验仪表一个精度等级。输入与输出量1.输入量（INPUT）：仪表或控制器等接受的外部信号2.输出量（OUTPUT）：与测量参数相对应的仪表输出信号仪表的输入与输出信号宜具备一定的通用性。如（0-10V，4-20MA）14仪表测量的基本原理就地仪表分为检测仪表和执行仪表两大类。建筑设备控制系统中常用的检测仪表包括：温度、湿度、压力、压差、流量、水位、一氧化碳、二氧化碳、照度、电量等测量仪表。执行仪表包括电动调节阀、电动蝶阀、电磁阀、电动风门执行机构等。检测仪表中分为处理模拟量信号的传感器类仪表和处理数字量的控制类仪表，检测仪表的功能是要被检测的参数稳定可靠的转换成现场控制器可接受的电信号。执行仪表中分为对被调量可进行连续调节的调节阀类仪表和对被调量进行通断两种状态控制的切断阀类仪表，执行仪表的主要功能是接受现场控制器的信号，对现场参数进行稳定准确可靠的调节。15建筑设备常用仪表建筑设备控制系统中常用的检测仪表包括：测量仪表和执行仪表。测量仪表：温度、湿度、压力、压差、流量、水位、一氧化碳、二氧化碳、照度、电量等。执行仪表包括电动调节阀、电动蝶阀、电磁阀、电动风门执行机构等。16仪器仪表常用名词概念测量值：指通过仪表等工具对真值进行测量后所得到的读数值。误差：测量所测得的读数值偏离真值的程度：误差=测量值-真值。绝对误差：用测量单位来表示误差时，称为绝对误差。相对误差：将绝对误差与真值相比后的误差：绝对误差÷真值×100%。或将绝对误差与测量值相比后的误差：绝对误差÷测量值×100%。基本误差：不包含其它影响量导致的误差（一般以相对误差表示）。正确度：测量的读数值接近真值的程度。精度：以等级表示的允许最大误差。如1.0级表示允许误差为全量程的±1%。回差：在测量指标中，回差指相同的输入信号量，从量程始点加至该值与由量程终点减至该值时仪表的读数之差。也称“指示不灵敏区”、“返回差”等。常开、常闭触点：根据需要继电器可以同时具有“常开”和“常闭”转换触点。“常开”触点在继电器不吸合或仪表不通电时呈断开状，在继电器吸合时呈接通状，而“常闭”触点则与之相反。为了保证系统最高的可靠性，仪表在用作调节和报警时，均应使用仪表输出的“常开”触点。17测量仪表的基本组成当前，由于电子技术、微电子技术、电子计算机技术的迅速发展，使电学量具有便于测量，便于传输，便于处理等特点，因此现代测量仪表一般由敏感元件、转换元件和测量电路组成，有时还加上辅助电源，通常可用框图表示：敏感元件转换元件测量电路辅助电源显示器记录仪数据处理仪器18选择BAS检测仪表应根据先进、可靠、经济、实用的原则进行。首先要满足BAS控制系统的需要，在保证技术先进、安全可靠的条件下，选用实用的检测仪表，要尽量用标准化、系列化、通用化、互换性高的产品。同时，要考虑现场环境条件的影响，有无易燃、易爆气体，有无腐蚀性气体或液体，有无振动、噪声、灰尘、以及环境温度、湿度等因素。仪表应选用经过鉴定且符合国家技术标准的产品，另外，在仪表选用时，应按工艺要求、使用环境、经济、技术指标等综合考虑确定。19仪表的量程选择检测仪表的量程选择应符合工业自动化仪表的系统设计规定，并符合现场的实际需求。1.温度测量仪表，选择量程时应使用工作温度位于量程的2/3处；2.压力和压差测量仪表，选择量程时应使常用工作温度位于量程的1/2处；3.流量等其他测量仪表，选择量程时应使量程超过被测参数正常达到的最大值；同时应注意：仪表量程选择应根据实际情况而定，在满足仪表测量范围情况下应使仪表量程最小，以减少仪表测量的绝对值。仪表量程应尽量采用标准范围的圆整值，如1、16、25、46乘以10的N次方或整数。20就地仪表的信号制数字量输入DI信号：在建筑监控系统中DI点，多为无源的触点信号。如按纽、继电器接点。数字量输出DO信号：在建筑监控系统中DO点，多为无极性的触点信号。模拟量输入信号AI和模拟量输出AO信号：在建筑设备监控系统中使用的模拟量信号可分为以下几类：1.国际工业标准信号4-20MA/1-5VDC2.推荐使用的标准信号：信号制多为建筑设备监控系统生产商所采用。如0-10MADC，0-5VDC，0-10VDC，0-2VDC，Pt100、Pt1000等。优点:通用性和互换性3.厂家的仪表标准信号：生产厂家不但生产仪表还生产与之完全匹配的现场控制器。缺点：不具备通用性和互换性。在系统扩展和备件选择时受到一定限制。21仪表的接线制式建筑设备监控系统中常用的仪表接线制式有以下几点：1.采用国际通用标准信号的变送器为两线制，即现场变送器的供电电源与输出信号共用两根线，分正、负极性。2.常用仪表传感器采用四线制，即从现场控制器到现场仪表的接线共四根，其中两根为仪表电源线，两根为信号线。温度仪表中直接采用热电阻或热敏电阻时，采用的接线制式与普通仪表传感器不同。可分为：两线制、三线制、四线制。22热电偶的测量原理热电偶工作原理是：基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。工业普通热电偶的组成：热电极、绝缘管、保护管和接线盒四部分组成。23热电阻测量原理热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高性能稳定其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。热电阻的测量范围-200℃～650℃热电阻测量原理热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测的。大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用钴、镍、锰和铑等材料制造热电阻。热电阻测温系统的组成热电阻测温系统组成：热电阻、连接导线和显示仪表等。24热电阻的测量原理图调零调漫度（）（ｂ）0～５Ｖ0～１０Ｖ４～２０ｍＡ调零、增益，低通滤波电阻-电压变换热电阻稳压管热电阻测量电路原理图(b)电压输出型实用的测温电路25热敏电阻的形状常见的有珠状、杆状或盘状等，如图示出了几种典型的结构形式。其中微珠式的热敏电阻其珠头的直径可做到小于0.1mm，因而可测量微小区域的温度，且响应时间很短。盘式和杆式热敏电阻常用作温度补偿装置。热敏电阻在室温（20℃）下的阻值范围为102Ω106Ω，可测量的温度范围为-200℃~+1000℃。26湿度传感器的选择湿度传感器，分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。湿度传感器的选择：1、精度和长期稳定性湿度传感器的精度应达到±2%~±5%RH，达不到这个水平很难作为计量器具使用。2、湿度传感器的温度系数湿敏元件除对环境湿度敏感外，对温度亦十分敏感，其温度系数一般在0.2~0.8%RH/℃范围内，多数湿敏元件难以在40℃以上正常工作。3、湿度传感器的供电：必须是交流电供电4、互换性27传感器在楼控中的应用第三章28温度传感器水道传感器VF20T/WPF20T、T7413A用于测量冷冻水、加热热水和生活热水的温度输出的参数为电阻值，可直接与DDC连接。风管式温度传感器H7011A、B主要用于送风、排风和回风的风道检测范围：-30oC~+70oC温度传感器在安装中应注意：应顺着水流、送风的方向安装，室外温度传感器应安装在室外南侧。29H/DT温湿度传感器30RH821温湿度传感器31各种类型的温度传感器32电压电流互感器（PTCT）电流电压变送器10KV三相五柱电压互感器LJW-10型单相电压互感器油寝变压器干式变压器33防霜冻保护开关防霜冻保护开关主要用来检测新风机组或空气处理机中的盘管温度，当温度低于某一设定值时，系统自动关闭风机和新风阀门，同时打开热水电动二通阀。保护盘管不会冻裂。其输