摘 要

将分布式控制系统应用于智能建筑领域，设计模块化、可重构的开放式智能建筑的控制系统，对于建筑智能化设计具有发展意义。

本文分析了工业常用的分布式控制系统的结构、应用优点等，并以分布式控制系统“集中管理、分散控制”的基本原则为基础，结合建筑物环境，先从宏观上设计了智能建筑的分布式控制系统。之后，本文从微观方面细化设计，重点设计了控制级的每个子系统，例如通风空调控制系统、冷热源控制系统、给排水控制系统等。本文以某具体办公楼宇为设计背景，设计总体网络构架，并针对每个子系统的监测和控制目标，设计每个子系统的控制原理、I/O点位，确定PLC硬件选型，进行相应的模块化设计。完成了系统设计模块化可重构的任务目标。

通过本文的设计，为建筑物智能化提供了一种控制方案，验证了工业常用的分布式控制系统应用于智能建筑控制系统设计的可行性。

关键词：分布式控制系统；智能建筑；PLC；模块化

Abstract

Applying distributed control system in intelligent building to design modular and reconfigurable open intelligent building control system has the development significance for intelligent building design.

This paper analyzed the structure and application advantages of distributed control systems which are commonly used in industrial. According to the basic principle of a distributed control system, i.e. "centralized management, decentralized control", combined with the building environment, this paper designed the distributed intelligent building control system from macroscopic view first. And then, this article made detailed design from the micro aspects, focusing on the design of each subsystem at the control level, such as ventilation and air conditioning control system, cold and heat source control system, water supply and drainage control system, etc. Taking a specific office building as design background, this paper designed the overall network architecture. Considering the monitor and control objectives for each subsystem, this paper also designed their control principle, the I / O points, the PLC hardware selection, and the corresponding modular. Completed the aim of system design of modular reconfigurable.

  Through the design of this paper, it provides a control scheme for building intelligent control system, which verifies the feasibility of the application of distributed control system in the design of intelligent building control system.

Key Words： Distributed Control System;Intelligent Building;PLC;Modularization

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国外国内研究现状 2

1.3 本文主要创新点 3

1.4 本文结构安排 4

第2章 基于分布式控制系统的智能建筑概述 5

2.1 分布式控制系统定义和结构 5

2.2 分布式控制系统优势 7

2.3 智能建筑 8

2.4 智能建筑控制技术方法 9

2.5 智能建筑控制需求分析和DCS应用 11

第3章 智能建筑的分布式控制系统设计 13

3.1 智能建筑分布式控制系统构架设计 13

3.1.1 智能建筑分布式控制系统设计原则 13

3.1.2 智能建筑分布式控制系统结构 13

3.2 智能建筑分布式控制系统层次设计 14

3.2.1 通信系统 14

3.2.2 管理级 15

3.2.3 监控级 15

3.2.4 控制级 16

3.2.5 现场级 16

3.3 控制系统的硬件和软件平台 17

3.3.1 硬件 17

3.3.2 软件 18

3.4 模块化可重构设计 19

第4章 智能建筑分布式控制系统实现实例 20

4.1 实例建筑设计概况 20

4.2 控制子系统硬件选型 22

4.3 系统网络设计 25

4.4 子系统功能模块化设计 29

4.4.1 空调通风系统 29

4.4.2 冷热源系统 36

4.4.3 给排水系统 40

4.4.4 照明系统 43

4.4.5 变配电系统 45

4.5 设计总结 47

第5章 结论与展望 48

5.1 研究结论 48

5.2 展望 50

参考文献 51

致 谢 52

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

自动控制系统（Automatic Control Systems）简称自控系统。是使相应过程按照期望规律或预定程序进行动作的控制系统。

控制系统现在已经普及于诸多方面。在工业领域、农业领域、军事领域均有所应用，在民用领域的应用也极速增长。对于各种领域中所遇到的各种物理量，都有相应的控制系统，例如常见的控制对象压力、位置、温度、流量、张力、厚度、速度、频率、相位等。将控制对象的系统做成产品，可用于方方面面，例如农业中常用的自动喷灌系统、自动操作系统等。在军事领域、航天领域、航空领域和航海领域，自动控制系统也十分常见。从民用的角度来说，办公室自动化、交通管理、自动餐饮等也成为自控系统发展的新兴领域。

分布式控制系统（Distributed Control System，缩写为DCS）又称集散控制系统。是一个多级计算机控制系统，具体包括过程控制级、过程监控级、通信网络、管理级。分布式控制系统的基本控制思路是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活和组态方便。分布式控制系统是一种更为先进的控制系统，集成了4C技术，即Computer, Communication, CRT, Control technology。目前，分布式控制系统的发展方向是协议化、开放性和集成性。分布式控制系统的日益发展，通用的开放性系统越来越受到眷顾。这种开放性系统具有很强的市场适应能力，具有模块分组、可重新构建、可扩展扩充的特点。这样，系统产品可以和更多的第三方厂商技术或产品更好地集成。