智能樓宇設備自動化系統實訓臺設計

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

在建筑設備自動化的教學中，如何能夠講解好自動控制的基本原理，是重點和難點，為了讓學生盡快熟悉這個環節，我們特設計制作了設備自動化系統實訓臺（以下簡稱實訓臺），以便于進行配套的實訓教學。

1、實訓臺的設計原則

（1）采用模塊化設計思想，應能夠根據將來的需要進行功能擴展；

（2）與教學密切結合，能夠包含BAS教學環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基本的分布式控制系統；

（4）同時配合設計多套實訓科目，用于實施實訓教學。

2、實訓臺的總體結構設計

基于以上設計原則，設計了以下實訓臺，如圖1所示。
實訓臺是以PLC（可編程控制器）為硬件核心，PLC采用SIEMENS（西門子）的S7-200系列的CPU224，集成了14輸入門10輸出共24個數字量I/O點，可連接7個擴展模塊，zui大擴展至168路數字量I/O 點或35路模擬量I/O點，16K字節程序和數據存儲空間，6個獨立的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RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協議、MPI通訊協議和自由方式通訊能力。

圖1 控制實訓臺結構組成

圖2 建筑設備自動化系統原理圖

通過PLC內置的通訊接口，可以編制程序，也可以與觸摸屏（TP178）連接，實現觸摸屏的顯示和控制；通過擴展模擬量監控模塊EM235，可以實現對模擬量的采集和控制，這也是實現PID調節的硬件基礎；通過通訊模塊EM277，與計算機（PC）內置的CP5612通訊卡相連，可以實現對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，而這個系統正是建筑設備自動化系統的基礎模型，如圖2所示，實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。

實訓臺的支持軟件采用：

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

（2）WinCC V6.0 sp3 西門子組態軟件。

3、實訓臺的檢測和控制設備

根據建筑設備自動化系統的特點，本實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，而檢測的技術又包括模擬量直接檢測、通過變送器轉換檢測、總線型檢測技術等。

本實訓臺的控制設備采用zui常用的風機（三相電機）、手電動密閉閥門（三相正反轉）、電動風量調節閥（單相開關式、單相比例調節式）、變頻器。配合控制原理圖，可以讓學員動手連接線路，給學員直觀的通用設備控制的直觀印象，加深對抽象控制原理的理解，鍛煉動手能力。

4、實訓臺原理圖

實訓臺原理圖如圖3所示，實訓臺正視圖、側視圖如圖4所示。

圖3 實訓臺原理圖

圖4 實訓臺正視圖、側視圖
5、實訓臺實訓科目設計實訓臺建成以后，根據實際教學需要，配套設計實現以下實訓科目：

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

以上實訓科目，從建筑設備自動化教學需求出發設計，同時兼顧工程實際需求。實訓科目中，首先簡要介紹基本原理，然后給出系統原理圖和接線圖，如有需要再給出參考的控制程序，經過講解和示范以后，學生就可以根據所學知識和示范，自己動手設計原理圖、接線、編制程序，并調試運行。通過實訓科目的學習和訓練，學生一般都能夠很快的領會操作要領，zui終完成實訓目標。

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

實訓臺是針對建筑設備自動化的教學，組建的一套教學實驗平臺，具有系統合理，結構簡單，功能模塊化，滿足教學實際需要的特點?；谠搶嵱柵_進行的實訓科目教學，很好的彌補了課堂教學抽象、乏味的不足，不僅提高了教學效率，而且使學員們掌握基礎知識更牢固，還提高學員的動手能力及思考能力。該實訓臺設計完成后，對建筑設備自動化的教學，起到很大的幫助作用。