楼宇产品教学实验系统 - 图文

建筑智能化系统实验指导书

讲师：刘保亮 手机：13925256040

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一 系统概述

ST-2000B-H/DDCⅡ楼宇产品教学系统是建筑设备自动化教学系统的一个组成部分，采用霍

尼韦尔（Honeywell）公司的智能楼宇设备自动化集成管理系统，通过服务器（Server）、工作站（Workstation）、建筑网络适配器（BNA）、现场控制器(DDC)与ST-2000B实验箱组成一个集散型控制系统，建筑网络适配器和DDC分别采用霍尼韦尔（Honeywell）的BNA-1C和XL50，见图1系统结构图所示：

图1 系统结构图

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本系统分四层，第一层为EBI工作站，监视和控制各个点位的状态和工作方式；第二层为BNA建筑网路适配器，在DDC和EBI工作站之间进行数据通讯，在cbus和tcp/ip之间进行数据转换；第三层为DDC，接受执行器的输入信号并将数据传给EBI工作站，同时接受EBI工作的控制指令并控制执行器；第四层，为ST-2000B，终端执行器，如风阀、风机或传感器等。

二 楼宇控制系统原理介绍

如图2结构图所示，通过ST-2000B实验箱的接线端子，将控制线和信号线接入XL50(DDC控制实验箱中，DDC控制器根据信号线的输入状态，进行判断，经过判断后，将控制信号输入给ST-2000B实验设备，同时将各个状态值通过双绞线，传给BNA网关，通过BNA网关，在WorkStation（工作站）的HMI(人机交互界面)上显示各个状态值，同时，也可通过HMI,进行手动和自动切换，将指令通过BNA,传送给DDC控制器，有DDC（XL50）最终实现对ST-2000B的控制，完成教学任务。实验箱的布置图如图2所示：

风机 风机调速器 加热器 回风阀 管道温度 送风阀 气体流量计 照明灯泡 指示灯

紧急按钮 幕帘探测器 室内温度计 室内湿度计 图2 ST-2000B实验箱

控制说明：

1、在手动控制模式下，可以直接在EBI工作站中通过改变界面中的控制状态，对相应的风机、风阀、加热、照明、指示灯进行单独的操作，同时紧急按钮和幕帘探测器输入信号在EBI的HMI（人机界面）进行状态指示；

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2、在联动模式下，当紧急按钮按下时，联动的照明灯泡点亮，当红外幕帘探测器报警时，联动红色指示灯点亮；

3、在联动模式下，手动打开风机，在风机工作过程中，当设定的流量小于当前的流量时，排风阀逐渐打开，而回风阀渐关闭；当设定的流量大于当前的流量时，排风阀逐渐关闭，回风阀逐渐打开；但设定的流量与实际流量相等时，风阀处于相对的平衡控制中，此时，手动调节风机的转速，风阀自动做相应的调整；

4、在联动模式下，当设定的管道温度大于实际的温度指示，加热关闭；当设定的温度小于实际的温度值时，风机打开，加热打开；

5、无论自动还是手动，采集的室内温度，室内湿度数据，显示在EBI工作站的界面上； 系统接线图见附页1。

三 系统主要设备配置与介绍

单套楼宇控实验系统主要清单 序号 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 类型 名称 数量 1(套) 1(套) 1(套) 1台 厂商 HoneyWell HoneyWell MicroSoft Lenovo HoneyWell HoneyWell 松大 索龙 松大 松大 松大 松大 Longhorn Longhorn 其他 软件 EnterpriseBuildingIntegrator 软件 Care5.0 软件 SQl2000 Server 硬件 WorkStation（工作站） 硬件 Building NetWork Adapter（BNA-1C） 1台 硬件 XL50 DDC 控制器 硬件 风机（含变频调速控制） 硬件 风阀 硬件 室内温度计 硬件 室内湿度计 硬件 管道流量计 硬件 管道温度计 硬件 红外幕帘入侵探测器 硬件 紧急按钮 硬件 24V交流控制继电器 1台 1台 2台 1个 1个 1个 1个 1个 1个 4个 楼宇实验系统主要设备介绍

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图3 网络适配器

1、Building Network ADapter (BAN-1C)

如图3 所示，BNA-1C建筑网路适配器，把网络层能力延伸到范围更广阔的网络配置和网络环境中。向上接入TCP/IP以太网，向下提供多种总线连接，网络接口配置简单，支持在线诊断。BNA-1C有一个接口可以连接一条C-bus总线到以太网，C-bus是一条RS485总线，直流耦合，通信速度可以达>6.8Kbps，用于连接XL50 设备。

背面端口示意图如图4所示：

以太网接口 C-bus接口 串口 电源接口

图4 BNA端口示意图

正面面板显示图如图5所示： 网络指示灯 C-bus指示灯 工作指示灯 电源指示灯

图5 BNA面板指示示意图

网络连接成功后，lnk指示灯显示绿色，表示连接成功，使用网络进行通讯时，RX,TX绿色闪烁指示；CH1为C-bus通讯指示，当BNA-1C与DDC进行通讯时，RX/TX绿色闪烁提示；“心”型红色闪烁时，表示未进行工作配置，需要使用超级终端进行配置，当配置成功后，绿色闪烁提示；电源指示灯power，红色表示电源工作正常。

性能参数： ? ?

工作电压：24VAC,50到60Hz，24VAC±10％.

额定功率： 5VA（通过10BaseT连接，双绞线），12VA（通过10Base5 连接，AUI）.

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? ? ? ? ? ? ? ? 工作温度：0℃到50℃ 存储温度：-35℃到+70℃

额定湿度：5％到95％R.H, 无冷凝

数据传输：10兆比/秒，802.3 以太网。 网路接口：10Base（RJ45） 现场总线: RS485

平均无故障运行：>100000h

尺寸(高*宽*长)：79*158*200mm

2、XL50 DDC控制器

图6 XL50 控制器

Excel50控制器内设有通信能力可作为房间/区域控制器而集成到Honeywell的开发式LonWorks网络上，同时也可以独立的控制器使用，如图6所示。 输入输出规格：

8个模拟输入（AI）: 电压0~10V,电流0~20mA,分辨率 10比特，传感器 NTC 20k，-50~150℃。 4个输入（DI）: 电压 最大24VDC

4个模拟输出（AO）:电压0~10V，最大11V，±1mA,分辨率 8比特

6个数字输出（DO）:电压：每个三端可控硅双向开关元件24VAC，电流 最大为0.8A。 性能参数：

工作电压： 24Vac /10VA ±20％ 工作电流： <3A

工作温度：0℃到50℃ 存储温度：-20℃到+70℃

额定湿度：5％到93％R.H, 无冷凝 防护等级： IP30

接线柱类型：螺旋接线柱

通讯接口模块LED和端口如图7、8、9所示

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图7 端口示意图 图8 接线端口A

DO1~DO6 数字输出端子 AO1~AO4 模拟输出端子 DI1~DI4 数字输入端子 AO1~AO8 模拟输出端子 第7页 共79业

图9 接线端口B

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3、幕帘入侵探测器

如图10所示，该设备利于红外原理，当物体进入探测区域内，发出报警信号，继电器输出干结点信号输出，主要用于室内或仓库的无人值守时的安全防卫工作。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

工作电压：DC 9 ～ 16V 消耗电流：≤20mA(DC 12V时) 环境温度：-10℃ ～ +50℃ 安装方式：壁挂

安装高度：2.2m左右 探测距离：12m 探测角度：110°

报警输出：固态继电器常开输出

防拆开关：常闭

尺寸：107*52*36.5mm 图10 幕帘探测器

4、室内温度传感

室内温度传感器，如图11所示，为二线制电流型温度传感器，工作电压为24V，输出电流4~20mA，温度的测量范围0℃~100℃。接线图如下图12所示

图11 室内温度计

图12 室内温度计接线图

例如：回路电流为4mA,则在负载电阻（图4-12）的AI端电压为2V，温度为0℃，如回路电流为8mA，AI端电压为4V，温度为（100℃÷（20mA-4mA））*（8mA-4mA）=25℃，通过温度接线回路将温度信号转换成电压信号送给DDC现场控制器。 5、室内湿度传感器

室内湿度传感器，工作电压为24VDC,输出电压信号0V~10V,接线图13、14如下所示：

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图13 室内湿度计 图14 室内湿度计接线图 湿度范围20%~90%，对应的电压范围为0V~10V，例如：（（90%-20%）*(10V-0V)）*（8V-0V）=56%，表示Out的输出电压为8V，测量的湿度为56%，将湿度值转换成可测量的电压信号，转换为对应的线性关系。 6、管道流量传感器

管道流量传感器，如图15所示，原理示意图如图16所示．在管道中心安放一个涡轮，两端由轴承支撑．当流体通过管道时，冲击涡轮叶片，对涡轮产生驱动力矩，使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩而产生旋转．在一定的流量范围内，对一定的流体介质粘度，涡轮的旋转角速度与流体流速成正比．由此，流体流速可通过涡轮的旋转角速度得到，从而可以计算得到通过管道的流体流量．

图15 管道流量计

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图16 管道流量计原理图

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管道流量计采用二线制电流输出工作方式，工作电压为24V，输出电流4~20mA，接线图如下图17所示：

流量计的测试范围为0.4m3h~4000 m3h，例如：4000 m3h *(（10V-2V）÷(20mA-4mA))=2000 m3h,

图17 管道流量计接线图

当输出的电流为12mA，即AI点电压为10V时，流量为2000 m3h。

7、管道温度传感器

管道温度传感器，如图18所示，采用二线制电流输出工作方式，工作电压为24V，输出电流0~20mA，接线图如下图19所示：

图18 管道温度传感器 图19 管道温度传感器接线图 回路电流为4mA,则在负载电阻图19的AI端电压为2V，

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图20 风阀执行器

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温度为0℃，如回路电流为8mA，AI端电压为4V，温度为（100℃÷（20mA-4mA））*（8V-4V）=25℃，通过温度接线回路将温度信号转换成电压信号送给DDC现场控制器，同室内温度传感器。 8、风阀执行器

风阀执行器，如图20所示，直接安装，不需要联动装置,节省安装时间及费用；电气过载保护电路具有限流功能，无需限位开关，减少了电机的功率消耗，提高了驱动器的可靠性； 手动开关控制，简化了设备的现场调整，允许紧急状态下的手动定位；万能式轴环设计，为现场调整轴角提供了简便的方法，位置指示，挡板压片的位置一目了然。 工作参数：

工作电压： 24VDC/24AC。

环境温度： -20 ~+50℃ 储运温度： -40 ~+80℃

环境相对湿度：0~90% RH，无凝结 防护等级：IP44 噪音级别：＜45dB

净量：8~24Nm ：1.1Kg ；4Nm： 0.7Kg 外壳材料度：ABS工程塑料

输入信号：0（2）~10V和0（4）~20mA比例式输入。 输出信号：0~10V比例式输出。 接线图，如图21所示：

9、Care5.0 软件简介

Care (Computer Aided Regulation Engineering)是一种提供了图形化的工具来建立可供下载到Excel 5000系列控制程序的软件。同时Care可作为一个能管理所有符合LonMark标准设备的LON工程工具来使用。

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图21 风阀执行器接线

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? 为Excel 5000系列控制器建立DDC程序 ? 下载控制器程序到Excel 5000系列控制器 ? 模拟及实时的测试控制器的运行 ? 配置和授权LON万罗设备 ? 可以作为一个LON网络的管理工具 ? 建立工作文档

10、Enterprise Building Integrator 软件简介

EBI ,企业建筑物集成系统，涉及到建筑物管理能力、安全管理能力、火灾监控能力等多系统工作范围，系统提供若干个窗口，以网页访问的方式访问HVAC,照明、能源、安全防范和安全子系统，以及行政和人事，环境控制好供应链数据库，从而实现整个整个建筑物的智能化。 EBI的组成:

? EBI服务器，运行于windows server2000或NT环境下，处理和控制系统的功能，为现

在的数据扫描控制器，为工作站上的图形显示处理数据，为控制器写值以实现控制，产生事件日志和报警，存储事件数据，检测系统组件的通讯质量。

? 工作站，是一组通过监视器实现控制系统的面板。数据呈现为一系列的显示—每一个显

示都描述了数据的特别组合或类型，而且有相应的一套控制对象。

? QuickBuilder 是在服务器数据库中配置或修改系统信息的细节工具，通过创建一个项目

“project”，并将项目配置文件下载到服务器上，同时存在在服务器中的信息可以被上传到QuickBuilder的project中修改，确保project文件总是和服务器的配置保持一致的！

? Display Builder 是一个能够为工作站创建定制显示的特殊画面的应用。

四 楼宇产品ST-2000B系统实验

楼宇产品ST-2000B系统实验内容：

1. 主要设备认识实验。 2. 实验设备接线操作实验。 3. Care 5.0软件基础使用实验。

4. EnterpriseBuildingIntegrator 软件安装介绍。 5. 使用EBI软件开发基本的HMI实验。

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6. 系统组网基础实验。

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实验一 系统设备认识实验

1.实验目的

1.认识楼宇空调系统的硬件设备。 2.认识楼宇空调系统的软件。 2.实验要求

1. 仔细观察系统设备，掌握设备的安装方法。 2. 对设备的工作原理有充分的了解。 3. 对软件系统简介一定的认识。 3.实验内容

1、参照“三 系统主要设备配置与介绍”节8种硬件设备和2套软件的介绍，先仔细观察，对硬件的布局和软件的工作流程建立一个模型，为接下来的实验打下基础。

2、观察实验室楼宇系统实验设备，先认真观察外观，并一一记录，同“三 系统主要设备配置与介绍”进行对应。 4.实验总结

1、试画出楼宇控制硬件设备的基本布局。 2、试回答Care软件和EBI软件的作用。 5.思考题

1、详细将楼宇控制箱中的传给器进行类表总结，如表1所示

传感器名称 室内温度 室内湿度 管道温度 管道流量 工作电压（V） 输出电流范围(mA) 输出电压范围(V 备注 表1 传感器列表

2、 对应图1 系统结构图，标出Care和EBI软件应用的层位置。

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实验二 楼宇系统的操作和控制 1.实验目的

1．掌握楼宇系统基本的执行组件的控制原理和控制方法。 2．掌握楼宇系统传感器的基本测量方法。 2.实验要求

1．实验课前认真预习实验内容，了解楼宇系统的工作原理。 2．在专业老师的指导下完成，注意安全。 3.实验步骤

1、打开ST-2000B的实验箱。 2、实验箱输入电源的操作。

1）按照接线图的插座位置，将220AC供电插头接入实验箱的供电接口上： 2）打开实验箱的电源开关，仔细观察电压、电流表的数值； 3、继电器控制操作 按接线图22所示：

图22 认识实验接线图

1）将24AC交流点接入风机接线端子，风机继电器动作，风机开始启动，电流表电流增大； 2）将24AC交流点接入指示灯接线端子，指示灯继电器动作，指示灯亮红色，电流表电流略增大；

3）将24AC交流点接入照明接线端子，照明继电器动作，灯泡开始亮，电流表电流增大； 4）将24AC交流点接入加热接线端子，加热继电器动作，打开一档加热，电流表电流增大，待稳定后，打开二档加热，电流表的电流将继续增大，持续10秒钟，关闭两个加热开关，以免损坏加热电阻和玻璃通道； 4、红外探测器测试

1）使用遮挡物，遮挡在红外入侵探测器的正面，探测器的指示灯开始红色闪烁，使用万用表的蜂鸣器档，将表笔接入红外报警的两个端子中，蜂鸣器开始报警；遮挡物离开，蜂鸣器停止报警；

5、紧急按钮测试

2）使用万用表的蜂鸣器档，将表笔接入紧急按钮的两个接线端子中，按下紧急按钮，蜂鸣器

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22）、等待安装完成后，出现下图80 Step23所示界面：

图4-79 Step22

图80 Step23 23）、按照界面的提示，重新将DISK1光盘放入光驱，点击【OK】,安装继续，如下图81 Step24所示：

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图81 Step24 24）、程序自动继续安装，如下图82 Step25所示

图82 Step25 25）程序继续安装如下图83 Step26所示：

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图83 Step26 26）、最后，安装成功，出现如下图84 Step27所示

图84 Step27

选择 Yes，I want to restart my computer now，点击【Finish】，系统自动重新启动，待重新启动后，打开“程序”，在二级、三级菜单可以看到相关的安装成功的项目，如下图85 Step28所示：

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图85 Step28

27），选择Quick Builder,出现如下图集成开发环境界面如图86 Step29所示：

图86 Step29 28）、选择station，出现如下图所示界面如图87 Step30所示

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图87 Step30

29）、选择Display Builder，出现如下图所示的开发界面如图88 Step31所示，

图88 Step31

综上共29步所述，EBI安装成功，该安装实验完成，其开HMI人机界面发应用见实验五《使用EBI软件开发HMI实验》。 4.实验总结

1、安装过程中DISK1和DISK2需要切换的原因。

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图36 DI 点属性

修改添加两个DI点，红外幕帘入侵探测输入点（Alarm1），紧急按钮输入点（Emgbutton1）。 12、关于内存量的虚拟点Pseudo Analog和Pseudo Digital 2 Stage 在控制策略Control Editor和开关逻辑Switching tables编辑中说明。

13、单击控制策略Control Editor图标“ ”，进入策略编辑界面如下图37所示：

图37

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1） 选择“File”->“New”，输入策略的名称strategy1，单击“OK”后，返回编辑界面，如果选

择“File”->“Load”，则显示已经存在的策略名称，如图38所示：

图38 Load Control Loop

2） 单击“OK”，进入策略编辑界面，编辑如图39所显示的策略：

3） 控制图标简介如图39所示

本实验中，我们使用了模拟切换开关 ，PID ，数据转换 ，求差 四个 共

四个控制图标。

4）在 的空格处单击鼠标，弹出如图40对话框所示：

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在需要创建的VA或VD项目中，单击鼠标的右键，执行“New”进入新建项目对话框，如图41所示，键入“OaDmprSet1”，其他模拟点还有“EaDmprSet1”、“DaFlowSet1”、“OaTempSet1”和开关量模拟点“WorkModeSet1”，使用同样的方式创建。 5）控制策略图制作，使用鼠标点击左边的控制策略图标“ ”，鼠标显示为“+”状，将鼠 标移动到工作区的方格“ ”，单击鼠标，图标“ ”颜色变成红色，然后使用鼠标点击

“OaDmpr1”的图标“ ”将变成黑色，再双击“ ”图标，弹出如图42所示对话框，

图42 求差

在X1对应的编辑框中输入“1”“100.00”,单击Y的复选框，选中该复选框，然后单击红色

的“ ” ，则出现“+”布线指示图标，如图43所示。

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6） 依次按照上述方法，添加其他控制图标，并与虚拟点连接，最终完成控制策略如图38所示。 完成后执行“File”->“Check Loop”，检查无误后即可退回到集成开发环境界面。 14、单击开关逻辑Switching Logic图标“ ”，进入开关逻辑设置界面，如图43所示，

图43 开关逻辑

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1）单击“Fan_C1”的“ ”，图标显示成黑色选中状态，首先出现结果行，如图43所示，通过选择“SoftWare Point”->“Pseudo Digital”，如图44、图45所示

在Point List框中选择“WorkModeSet1”，单击“OK”，则在结果行的下面出现一条件行，如图43所示，修改条件的值为“0”，在双击“Hot_C1”的“ ”，系统自动增加条件行2，修改值为“1”，条件行1和条件行2在第一列的关系为“与”的关系，“或”关系可以通过执行“ ”来完成。 2）分别为Hot_C1、Indlight_C1、Light_C1建立开关逻辑，如图46、47、48所示

图 46 加热控制逻辑 图47指示灯控制逻辑 图48 照明控制逻辑

3）开关逻辑建立后，控制图标将显示呈白色网格状，表示开关逻辑存在。需要注意的时，每一个

控制点的开关逻辑建立和推出使用“File”->“New/Clear”命令进行切换。 15、对实际控制点的输出位置进行修改，如图49所示

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