楼宇自动化控制论文plc电梯控制论文

第一篇：楼宇自动化控制论文plc电梯控制论文

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楼宇自动化控制论文 plc 电梯控制论文

楼宇电气自动化控制在智能建筑中的应用 楼宇电气自动化控制在智能建筑中的应用

【摘 要】本文通过一工程实例来阐述了楼宇自动化在智能建筑中的应用情况，主要从自动化控制中的各建筑系统设备的控制情况及结果进行了一一说明，从 而突现出自动化控制的重要性！ 【关键词】自动化控制系统；电气自动化；楼宇自动化；智能建筑；系统 设备 Application on intelligent electrical control of building in automation construction Dong Quan-yang((ang(hou(he(iang 310000) 【Abstract】This article through a pro(ect example to elaborate the building automation in intelligent building, mainly from the application of automatic control system of each building system equipment control and result one explanation, thus emphases the automatic control of importancei 【Key words】 Automated control system;Electrical automation;Building automation;Intelligent building;aystem equipment. 1.前言 楼宇自动化是运用一定的电子技术、计算机技术、自动化控制技术、网络 通讯技术及消防、安全防范、建筑电气、给水排水、通风与空调等系统专业知 识对现代化建筑及住宅小区进行安装、调试及维护其设备自动化系统、办公自

动化系统、通讯网络系统。楼宇自动化系统是智能建筑的重要组成部分，而电 气自动化系统控制又是楼宇自动化的核心内容。智能建筑中的空调系统、新风 机组、制冷机组、冷却塔、风机盘管、水箱水位、给排水、变配电、照明回路 等系统是通过电气自动化系统进行信号采集和控制的，进而实现了大厦设备管 理自动化，起到集中管理、分散控制、节能降耗的作用。 下面就浙江某一大厦的楼宇自动化控制系统来展示楼宇自动化控制的应 用。 2.工程概况 浙江某大厦总建筑面积 51250m2，总投资为 6.15 亿元，楼宇自动控制投 资为 295 万元。大厦地上 20 层，地下 2 层。其中，地下 2 层为停车场，地上 1～ 3 层为门市，4～9 层为办公及会议，10～20 层为高级写字间。 3.需要控制的机电设备情况  3.1 冷冻/冷却水系统。冷冻站系统共有 5 台冷水机组、5 台冷却泵、5 台冷冻泵、1 个分水器、1 个集水器位于地下 2 层；还有 5 台冷却水塔（每台有 3 个风机）位于楼顶屋面。 3.2 换热站在地下 2 层，有 2 台平板式换热器，2 台空调热水循环泵。 3.3 给排水。有 2 个生活水池,7 台生活水泵位于地下 2 层，个积水坑 12（每个积水坑有 2 个污水泵，一用一备），分布于地下 1 层和地下 2 层。

3.4 空调机组共 24 台，分布于 1～9、15 层、16 层和地下 1 层。采用组合 式空调机，室内回风与新风混合，经过滤器加热（或冷却）、加湿后送入室内。 3.5 新风机组共 24 台，分布于 9-20 层，将新风经过滤器加热（或冷却）、加湿后送人室内。 3.6 送风机组共 9 台，分布于地下 1 层和地下 2 层，夏天送自然风，冬天 送热风，将新风经过滤器加热（仅限于冬天）后送人室内。 3.7 风机盘管共有 363 个，分布于 9～20 层。 3.8 排风机共有 17 台，分布于地下 1 层和地下 2 层。 3.9 热风幕共 35 台，分布于地下 1 层、地 2 层和 4 层。 3.10 照明分为楼内照明和泛光照明，楼内照明控制 87 个回路，泛光照明 控制 21 个回路。 3.11 变配电。变电所在地下 1 层，共有 4 台变压器。需要监测每台参数。 4.电气自动化控制的具体情况 本工程选用了两台 MBC、28 台 MEC、22 台 DPU 及若干模块和前端设备。其 中 MBC 和模块分别用于冷站和变电所，每台 MEC 用来控制两台空调机组。DPU 用来控制排污泵、照明回路、排风机等。前端设备分别用于空调机、新风机、冷／热站、积水坑等处。为了便于对各种设备的集中管理，在楼宇控制中心安 装了一台电脑、一台打印机。 按有关标准和规定完成布线和设备安装工作以后，就可以实施对各种设备 的监控了，下面分别说明各种设备的监控情况。

4.1 冷冻／冷却水系统的监控。冷冻岭却水系统由冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵、分水器、集水器和冷冻 机组等组成。要监控的数据点数量多、类型复杂。我们利用一台 MEC-40、若干 模块、若干前端设备加上我们在 Insigh 基础上开发的软件完成这些设备的监控 工作，具体控制情况如下： 4.1.1 冷冻岭却水系统由软件控制，严格按规定的顺序和时间间隔启／停 各种设备，控制顺序如下： 开机：开冷却水阀门→开冷却塔风机→开冷却水泵→开冷冻水阀门→开冷 冻水循环泵→开冷冻机组； 关机：关冷冻机组→关冷冻水循环泵→关冷冻水阀门→关冷却塔风机→关 冷却水泵→关冷却水阀门。 4.1.2 冷冻机组运行时，随时检测冷冻/冷却水的水流状态，一旦有冷冻或 冷却水停止流动，立即停止冷冻机组运行，以免结冰，造成冷冻机组损坏的严 重后果。我们的程序不但可以控制每台冷冻机组的启停，而且还可以使整个冷 站达到最低能耗，达到最低的主机折旧率。在管道的适当位置设置温度传感器，以测量空调水供／回水温度，根据程序或管理的日程安排自动开关冷冻机组，根据管理的要求自动切换 4 台机组的运行次序，累计每台机组运行时间，自动 选择运行时间最短的机组运行，使每台机组、运行时间基本相等，以延长机组 使用寿命。自动监测各关键设备的运行状态，故障报警，并按照实际情况自动 启动备用设备。根据总管水流量及供／回温度，计算系统总负荷来控制空调机 组的运行台数。当负荷大于一台机组的 15%，则第二台机组运行。 我们在分水器和集水器之间安装了旁通调节阀，并在供／回水管路上分别 安装了压力传感器，根据冷冻机组供／回水压力差来调节冷冻水旁通阀开度。确保冷冻水系统供水压力稳定。 我们在冷却水的供/回水总管之间安装了旁通调节阀，通过调整冷却塔风机 运行台数和冷却水供回旁通阀开度，使冷却水供回水温度保持在设定的范围内。 补水泵的启停也是由程序控制的。监测膨胀水箱水位，当水位降到低限时 启动补水泵，当水位上升到标准水位时停补水泵。在实现自动控制的同时，在 中央控制计算机上显示膨胀水箱的水位和补水泵的运行状态，并可做到超低水 位报警。 4.2 热换站的监控。热换站与冷冻系统共用一个 MBC-40，在管路的适当位置安装了温度传感器 和热水调节阀。监测热换器二次测的供水温度，程序将此温度和设定值进行比 较，采用比例积分微分算法闭环调节换热器一次测的供水流量。在保证供热要 求的情况下，尽可能地节约能量。 4.3 给排水系统的监控。用水位开关监测生活水池的水位，根据设定的高低水位控制供水阀的开/ 关。水位降到低水位时开阀，升到高水位时关阀。并做到超低水位（水池将无 水）和超高水位（水将溢出）报警。 根据供水管路的压力，控制供水泵的启停，监测供水泵的运行状态，故障 时报警。

用水位开关监测各积水坑的高/低水位，当达到高水位时启动排污泵，当水 位下降到低位时停泵。每个积水坑中有两个排污泵，程序每次都选择累计运行 时间少的泵运行，以确保设备使用均衡。为防止因排污泵等故障造成的污水溢 出，监测了超限报警水位，当达到此水位时，系统将报警，以便工作人员及时 处理。 4.4 空调机组的监控。当空调机组工作时，控制程序将利用风道温度和湿度传感器 GFM65 采集的 回风温度和湿度与设定的温度和湿度进行比较，利用先进的比例积分微分（PID）算法闭环调节盘管供水阀门的开度（按冬季模式和夏季模式分别调节）和加湿 器。由于算法先进，可使振荡最小，并保持精密的控制，始终使室内的温度和 湿度接近于设定值。因为室外新风温度在大多数情况下都与设定值相差较多，无论升温还是降温，都要消耗能量，为此，我们根据空气质量检测的结果，由 程序自行调节新风阀的开度，既可保证室内空气质量，又可避免几能量的浪费。在春秋过渡季节，因无需温度调节，可将新风阀全开，以获得尽可能多的新鲜 空气。通过网络和软件，可以实现在中央控制室对各空调机组进行控制和管理，还可以将各空调机组的风机运行状态、风机故障报警、过滤阻塞报警、盘管低 温报警等传到中央控制室的控制主机上，一旦有报警发生，程序将使现场控制 器发出关机和开水阀等保护动作，以免设备受损。 4.5 新风机组的监控。因为新风机组和送风机组无回风，所以风道温度和湿度传感器 GFM65 安装 在送风管道上。对新风机组和送风机组来说，只要机组工作，新风阀就得全开，不需要调节，因此选用开关式风阀驱动器。因为进来的都是新风，所以不用监 测空气质量。 4.6 送风机组的监控。送风机组工作情况与新风机组大体相同。区别只有两点：其一，送风机是 为地下车库送新风的，不需要调节湿度；其二，送风机组在发生火灾事故时必 须启动，当消防系统启动送风机时，新风阀必须随之全开。 4.7 风机盘管的监控。由于风机盘管在空调系统中只起微调作用，各个房间对温度的要求也不统 一，很难集中控制。而且，可通讯的风机盘管控制器的价格是普通型的数倍（362 风机盘管控制器将增加相当多的投资），从性能价格比来看，现阶段采用连网 集中管理分散控制风机盘管方式的意义不大。所以在风机盘管所在房间安装了 手动风机盘管控制器，由各房间人员自行调节。但考虑到节能，我们将这些风 机盘管分为四组，每组由计算机来控制其电源和水阀。免得楼内无人时还有许 多风机盘管开着而造成浪费。 4.8 排风机系统的监控。这些排风机平时用作排风，火灾时用作排烟。为了便于设备的集中管理，在不影响消防系统的情况下，对每台排风机进行启停控制，使其按一定的时间 间隔，定时启/停。必要的时候，在现场和楼控计算机上都可让每一台风机进行 手动启/停。计算；机上可对每一台风机的运行状态和故障状态进行监视，累计 运行时间。 4.9 热风幕的监控。

本大厦采用的是电热幕。这种电热幕要求电热器关闭后，风扇要继续工作 2～3min，以免余热散发不出来而造成损坏。厂家提供的电热幕有两个按键，分 别控制电热器和风扇，可在现场手动操作。 楼控系统若想控制热风幕有两种方法：其一是用控制器分别控制电热器和 风扇。从技术上讲是很容易的，但要增加一倍的控制点，而控制器的价格很高，每增加一个控制点，将增加一千元左右的投资，建设方难以接受；另一种方法 是将热风幕的供电回路分为主回路和辅助回路，主回为电热器供电，辅助回路 为风扇供电。重新设计一套控制回路，使主回路一接通，辅助回路随之立即接 通，而当主回路断开时，辅助回路延迟一段时间才断开。这样做既达到了控制 要求，也节省了投资，所以我们选择了这种方法，仅此一项，就为本大厦节省 了近四万元。在楼控中心计算机上，程序首先采集环境温度，当环境温度低于 设定值（10℃）时，根据预先设定的时间表控制每台热风幕的启停，并显示热 风幕的工作状态。当有特殊情况时，在现场和楼控计算机上都可对热风幕进行 手动启动停。 4.10 照明系统的控制。我们利用 MBC, DPU、计算机和软件配合，对每一回路按预先设定的时间表 进行控制。必要的时候，在现场和楼控计算机上都可对每一路灯进行手动开／ 关。对公共走廊和泛光照明也实现了光控制，即：当该处较亮时，不开灯。每 一路灯的状态可在计算机上显示，并可累计开灯时间。为防止突然灯灭，应用 数字输出点的常闭触点控制灯回路。 4.11 变配电的监控。

我们监测了全部四台变压器的输出功率、功率因数、用电量和次级回路每 相电压、电流，并可按时间累计这些数值。当出现过压、欠压、过流等异常情 况时报警。所监测的各项参数均可在楼控计算机上显示。 5.自动化控制中心的计算机中央控制管理。 楼控中央控制计算机上安装了楼控管理软件，在此软件基础上进行了二次 开发，使其和各控制器实现通讯，完成对各控制器的管理。各种机电设备都是 在现场控制器 MBC、MEC 的程序控制下工作的，但必要时，在楼控中央控制计算 机上可以随时改变任意设备的启停状态。在屏幕上可以实现三维图象显示每台 设备的系统图，如：冷水机组、水泵、空调机组等；现场控制器随时与楼控中 央控制计算机交换数据，楼控中央控制计算机可显示所有测量点如温度、流量、压力、压差等动态趋势图；可监视各设备的工作状态和故障报警。一旦有报警 发生，现场控制器将做好保护动作，计算机发出声音，同时在屏幕上显示出报 警位置和性质，以提醒工作人员及时处理。可打印输出自动记录及空调系统负 荷，并可根据管理部门要求以不同时段累计负荷情况并打印。 6.实施自动化控制所取得的成果。 经过调研，与同等规模，但不采用楼宇自动化的大厦相比：(1)可节约电能 30%以上。(2)可节约人力 60%。(3)可延长设备使用寿命。 6.4 可以更充分地满足用户需求。 7.结语

当今社会人们在追求高品质物质生活的同时，更加注重了方便，效率和节 约等，因而自动化控制在现代社会占据越来越重要的作用，应用也越来越广泛，这就要求不断提高自动化控制的精度和密度，那自动化控制系统的安装施工优 化情况也就显得很重要了，作为一个合格的工程技术人员，不但要对相关专业 知识比较熟悉，对应用这些专业知识所产生的效果要更加熟悉，这样才能作出 更多优质工程！

第二篇：关于自动化控制的论文

古典文学常见论文一词，谓交谈辞章或交流思想。当代，论文常用来指进行各个学术领域的研究和描述学术研究成果的文章，简称之为论文。下面是关于自动化控制的论文，请参考！

关于自动化控制的论文

电气工程自动化控制中智能技术的应用

摘要：智能化电气控制系统能够实现无人控制，不需要控制模块，对不同数据进行处理时有较高的一致性。本文对智能化技术在电气工程自动化控制中的应用进行分析。

关键词：智能化技术；电气工程；自动化控制

随着《中国制造2025计划》的提出，电气中将会融入更多的计算机信息技术，电气产品的智能化和信息化水平将会快速提升。随着经济社会的发展，电气工程的重要性越来越凸显，电气工程中所使用的自动化控制技术成为电气工程的关键，改变了传统自动化控制效率低下的弊端，运用计算机很大程度上提高了自动化的控制效率。

1智能化技术

智能化技术主要由计算机、精密传感技术、GPS定位技术等形成，随着市场竞争日益激烈，使用智能化技术的生产设备可以大大改善劳动者的工作环境，减少劳动量；提高工作效率；加强设备的安全性；减少设备的运行成本；实现对设备的早期诊断等。电气工程领域智能化技术的应用非常多，很大程度上提升了电气产品的性能。智能化技术的发展方向呈现出高速高精确度、柔性化、工艺复合型和多轴化、实时智能化的特点。

1.1高速高精度高效化

通过采用高速芯片组成的控制系统，配合高分辨率检测元件，能够提高设备的精确度和速度。精确度和速度是电气设备的重要指标，精确度和速度的提升是提升设备性能的基础。

1.2柔性化

设备的柔性化可以减少设备运行的故障，满足不同客户的需求，对发挥系统的性能非常重要。现代电气系统涉及设备对象多，控制要求高，柔性化满足了发挥系统最小性能的要求。

1.3实时智能化

随着传感器和系统处理能力的提升，系统能够在瞬时处理大量信息。在人工智能的帮助下，可以模拟人的行为，对系统中的各种情况进行分析，人工智能的发展水平正朝着实用性发展，越来越接近实际生产生活。实时系统与人工智能进行融合，能够使系统更加智能化，对复杂问题进行快速反映。实时智能系统可以应用于各种设备中，提升设备的智能化水平。

2电气工程自动化控制中智能化技术的特点

电子信息技术的发展，使得电气自动化技术发展速度异常迅猛，我国的电气自动化技术已经进入了智能化阶段。控制器与传统的控制器有了较大改变，控制器的各种智能化技术有了很大的提升。

2.1智能化控制器可实现无人化超控

智能化控制能够在各种情况下大大减少人力，动作响应时间快，系统具有较强的鲁棒性。对电力系统使用智能化技术，能够实现系统自动调节，减少了对人员的依赖。并且电气系统中使用智能化技术可以实现远程控制，在无人的条件下对设备进行控制，这对电气技术的一大进步。现代出现了大量无人工厂，通过远程控制设备进行智能控制，监控人员通过屏幕对生产的各个环节进行监控，这些电气设备是实现无人化控制的关键。

2.2智能化控制器无需控制模型

智能化控制器有着比传统控制器更显著的优势，智能化技术可以提高自动控制器的紧密系数，传统的控制器对控制对象模型设计有较强的依赖，出现复杂动态方程时，控制器就无法对控制对象进行控制。在智能控制中，可以对被控制对象模型设计部分进行删除，减少了模型的不可预测性。

2.3智能化控制器处理不同数据时具备较高的一致性

智能化控制器能够在任何输入情况下对数据进行处理，并对数据进行估计，一些不可应用的数据控制器也可以进行评估。对象有着较强的变更性，在控制器呈现不同的控制效果，可能出现各式各样的控制对象，智能化技术也不能完全进行全面控制。在全面控制中不能做到对任何控制对象不采取任何行动，这是智能化技术日后应研究的不足。在进行智能化技术发展时，应注意对不同控制对象结合实际情况进行分析论证，保证系统的控制效果。

3智能化技术在电气自动化控制中的具体应用

随着人工智能的发展，人工智能的许多成果被成功应用于实际生活，在各行各业都得到了很好地应用，人工智能能够很大程度上提高电气自动化控制水平，在进行远程控制、非故障诊断等方面发挥着重要作用。神经网络系统和模糊逻辑控制的应用，使自动化控制的性能更加出色。如图1所示，在供水系统中，通过人工智能控制，当出现一台水泵故障时，可以自动切换至另一台水泵，并实现变频控制.3.1神经网络系统

形成定子电流的辨别控制进行电气动态参数识别和转子速度辨别的电气动态参数两个子系统神经网络。神经网络具有较强的前馈性，使用反向学习算法等算法对电气的驱动系统和交流电机进行监测。智能化的网络系统具有较好的抗噪性，在没有控制模型的情况下，进行信号识别和处理。神经网络提高了诊断系统的可靠性，多个传感器能够同时作用。神经网络出现映射时，激励函数、隐藏层、最优隐藏层存在于网络中，通过神经学习反向误差技术进行处理。

3.2模糊逻辑控制

模糊控制器很好地代替了PID控制器，模糊控制经常被用于数字动态系统。M型控制器能够在调速控制中应用，M型和S型都有规则库。当出现模糊控制时，推理机可以进行推理，并作出决定。数据库和语言控制库是知识库的重要组成部分。在神经网络推理机和模糊控制器推理机建模后进行操作，并加入专家经历和知识。

3.3PLC系统

PLC技术是电力生产的辅助系统，满足了对电力控制要求越来越高的要求，逐步将会取代继电器。集控室中既可以手动控制也可以自动进行控制，通过现场传感器和远程I/O站进行显示屏监控，这很大程度上提升了企业的运行效率。PLC技术的使用不仅可以让供电系统进行自动控制，还可以提提高供电系统的安全度。

3.4故障诊断及优化操作

信息技术的进步加快了电气工程技术的发展，电气设备革新速度不断加快，满足了人们对生产效率的追求，一些陈旧的生产技术和工艺逐渐被淘汰，CAD设计逐步取代传统手工设计。根据电磁、电路、电机的相关知识规则，进行CAD设计，能够很大程度上提高设计的效率，在很短的时间内开发出大量产品。许多高校在电气设计上投入了大量精力，专家系统将会逐步被应用于电气工程中。智能化技术能够在电气设备出现故障的情况下进行快速监控，根据专家系统、神经网络、模糊技术处理，对故障及时进行诊断，进一步优化操作。智能诊断技术在电动机、发电机、变压器等设备上有重要应用，很大程度上提升了工作效率。通过变压器是否漏油对变压器渗漏油的气体进行检测，能够很好地发现变压器存在的可能故障，从而能够很快缩小检查范围，方便了检修。智能化诊断技术不仅能够加快设备的诊断速度，还能提前对设备可能出现的故障进行预警，减少了故障可能带来的损失，提高了电气设备的经济性能。

4结语

智能化技术的应用是现代社会发展的要求，能够很大程度上提升工作效率，减少企业的运行成本，通过远程进行系统控制和故障诊断。冗杂的体力劳动将会逐步被先进的智能化设备取代，这对发挥企业的核心竞争力，提升企业运营水平，节约开支，增加企业效益起了非常重要的作用。

参考文献：

[1]谭胡心，郑扬.智能化技术在电气工程自动化控制中的应用研究[J].山东工业技术，2015,01:183.[2]张雪，马青强，高健.智能化技术在电气工程自动化控制中的具体应用探析[J].科技展望，2015,05:94.[3]张桂昌.探究当前智能化技术在电气工程自动化控制中的运用[J].通讯世界，2015,19:247~248.[4]张永，崔明洋，李昕.智能化技术在电气工程自动化控制中的应用分析[J].科技传播，2016,02:56~57.

第三篇：三菱PLC控制的四层电梯毕业设计论文

摘要

随着社会 的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以PLC为核心的四层电梯控制系统就是其中之一。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。电梯不但能给我们带来人员进出方便、快捷还有安全，更令我们的建筑增加美观。19世纪初。欧美一些国家开始使用蒸汽机作为升降的动力。但是被工业界认可的升降机还未出现。直至1852年世界上第一台安全升降机诞生。作为建筑物内部的一种主要交通工具，电梯性能的好坏对人们生活的影响越来越显著。所以必须努力提高电梯性能，使电梯安全可靠又高效节能的运行。

用PLC控制电梯的意义：实际上电梯是根据外部呼叫信号以及自身控制规律运行的，而人们的呼叫是随机的，所以电梯是一个人机交互式的控制系统，因此大部分电梯采用随机逻辑控制。传统的电梯运行逻辑控制系统采用继电器逻辑控制线路。这种控制线路存在易出故障、维护不便、运行寿命较短、占用空间大等缺点，因此这种控制方式将逐渐被淘汰。目前，可编程控制器和微机组成的电梯运行逻辑控制系统争议很快的速度发展着。采用PLC对电梯的信号系统进行控制，开发出完整的电梯控制软件，提高了电梯的控制水平，改善电梯的性能。可以提高电梯运行的可靠性使维修方便的多。

关键词：电梯 PLC

Abstract:with the development of the society, the progress of sscience and technology and the improving of people's living standard, all kinds of convenience in life start into the automatic control system of people's lives, four layers of elevator control system with PLC as the core is one of them.Also marks the automatic controlled field became a member of the digital age.It is more to understand people, the development of the digital era will change human life, will speed up the development of science and technology.The elevator can not only bring us personnel in and out of the convenient, fast and safe, more increase in our buildings and beautiful.In the early 19th century.Europe and the United States some countries began to use as a lifting power of the steam engine.But the elevator industry recognition hasn't appeared.Until 1852 the birth of the world's first safe elevator.As a main traffic tools, the inside of the building elevator performance is good or bad influence on people's life more and more significant.So must try to improve the performance of the elevator to make the safe, reliable and efficient energy-saving operation.With PLC control meaning: elevator elevator is actually according to the laws of the external call signal and control of themselves, and people call is random, so the elevator is a man-machine interactive control system, so most of the elevator by random logic control.The traditional elevator operation logic control system USES the relay logic control circuit.This control circuit is easy to malfunction, inconvenient maintenance, short life run, shortcomings and so on take up the space is large, so this control method will be eliminated gradually.At present, the programmable controller and the elevator operation logic control system composed of microcomputer controversial developing fast pace.Adopting PLC to control the signals of elevator system, developed a complete elevator control software, improve the level of the elevator control, to improve the performance of the elevator.Can improve the reliability of elevator running to make maintenance more convenient.Keywords: elevator PLC

目 录

摘要......................................................................1 目 录..................................................................3

1、引言...................................................................4

2、电梯控制系统的组成.....................................................4 2.1电力拖动：.........................................................4 2.2电气控制：..........................................................3、电梯PLC 控制系统的基本结构：...........................................4、系统设计：..............................................................4.1PLC输出信号.........................................................4.2 PLC输出信号的确定方法：............................................5、电梯模型PLC控制系统设计................................................5.1电梯的控制要求：....................................................PLC控制系统的设计分析..................................................5.2电梯模型PLC控制系统设计............................................5.3PLC的选择...........................................................5.4硬线接线图..........................................................5.5PLC程序梯形图.......................................................6、电梯PLC的调试与安装....................................................6.1模拟调试............................................................6.2单指令运行调试.....................................................6.3复杂运行调试.......................................................7、结束语：................................................................8、参考文献：..............................................................1、引言

电梯进入人们的生活已经160年一个半世纪的风风雨雨，翻天覆地是历史的变迁，永恒的是电梯提升人类生活质量的承诺。电梯作为高层建筑物的重要交通工具与人们的工作和生活日益紧密联系。PLC作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到广泛应用，从而使电梯由传统的继电器控制方式发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前电梯控制和技术改造的热点之一。本次课程设计我们要设计一个四层电梯。

2、电梯控制系统的组成

电梯控制系统主要由电力拖动部分和电气控制部分组成。

2.1电力拖动：

电力拖动部分由拽引电机、抱闸和相应的开关电路以及开门机组成。由于所设计的只是一个教学模型，梯速低于1.5m/s，所以只要能实现电机的正反转即可，而不必考虑电机的机械特性。制动时为满足准确停层的需要，定子回路可接入电抗器减速最后再加上抱闸制动。故在制动过程中采用了三档延时切换控制。

2.2电气控制：

电气控制部分又称控制电路，它是电梯控制系统的核心。它包含两部分：拖动控制电路和信号控制电路。拖动控制电路因电梯的拖动方式不同而各异。可以是接触器线圈及其相关的控制电路，也可以是 电力电子器件的门极控制电路，对于有速度闭环控制的系统，还必须考虑含有电源、电压、速度检测电路和调节电路。信号控制电路与拖动的方式关系不大，主要与程序能够实现的功能有直接的关系。因此，不同的拖动方式的电梯可以采用同一信号控制电路。PLC系统部分：

完成所设定的控制任务所需要的PLC规模主要取决于控制系统对输入，输出点的需求量和控制过程的难易程度。

2.3I／O点的估算： 系统的输入点有：门厅召唤按钮6个输入点；轿内指令按钮4个点；楼层感应器4个点；门区感应l点；手动开门l点：共计输入点16点。而输出点有：快慢速接触器2点；上下行接触器2点；楼层指示灯4点；门锁1个点；共计输出点9点。总计I／O点数为16／9.综上所述，根据具体情况，我们选择三菱的FX系列。输入输出点数为34点，电机20点，考虑10%到15%的I/O裕量，我们选择FX2n-48MR这种型号。

3、电梯PLC 控制系统的基本结构：

系统控制核心为plc主机，通过plc输入接口送入plc.由存储器的plc 软件运算处理，然后经输出接口分别向指层器及召唤指示灯等发出显示信号，向主拖动系统发出控制信号。具体的电梯控制信号原理如图所示。

电梯PLC信号控制系统框图

3.1 I/O分配表

根据电梯控制的要求，电梯应具有内呼和外呼按钮、行程开关、开关门按钮，以及相应地指示灯，估计所需I/O口的数量并绘制I/O口分配表。

MCGS组态软件具有全中文、面向窗口的可视化操作界面。实时性强，有良好的并行处理性能和丰富生动的多媒体画面。MCGS组态软件的开放式结构拥有广泛的数据获取和强大的数据处理功能。同时。提供良好的安全机制，为多个不同级别用户设定不同的操作权限。MCGS组态软件支持多种硬件设备，实现“设备无关”，用户不必因外部设备的局部改动，5 而影响整个系统。MCGS组态软件由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。两部分互相独立。又紧密相关。

本文利用MCGS组态软件设计。在设备组态窗口中选择适当的串口通讯设备．添加FX2年-48MR。正确设置其属性。正确设置组态软件中数据变量设备

通道的连接，即可实现PLC与组态软件的通讯。将PLC中的串口驱动程序与组态软件的需求响应相结合，使电脑对PLC发出的信号有响应。在MCGS组态软件的用户窗口中，制作一个动画界面。在界面上设置各个控件的属性，使设置的控件按照真实的情况动作，检验和测试电梯PLC控制系统对电梯的运行状态的控制效果。MCGS用主控窗口、设备窗口和用户窗口来构成一个应用系统的人机交互图形界面．组态配置各种不同类型和功能的对象或构构。可以对实时数据进行可视化处理。

4、系统设计：

电梯PLC控制方案

电梯PLC 控制系统的控制核心是PLC。哪些信号需要输入PLC，PLC 要驱动哪些负载，以及采用何种编程方式。输入输出点的确定，是设计整个控制系统的首要问题，决定系统的程序及线路设计方案。

4.1PLC输出信号

在保证电梯运行安全的前提下，各种控制信号尽量直接输入PLC，如图：内外呼信号及层楼感应信号、急停按钮及开关门信号等。

本模块输入信号主要由楼层呼叫信号（6个）和平层号（4个）组成#楼层呼叫信号用带指示灯的按钮直接控制plc的输入端子就可实现。

平层信号需提供的是开关信号，由于霍尔元件具有结构牢固、体积小、重量轻、安装方便、功率小、耐震动、不怕灰尘等优点，我选择了桥厢下安装磁铁，通过非接触的霍尔元件产生开关信号的方法。

4.2 PLC输出信号的确定方法： PLC通过软件对输入控制信号进行处理后，由输出接口发出控制信号及各种指示信号。3.3PLC控制程序的编制方法

PLC梯形图软件的设计采用模块化设计。模块化程序结构清晰、便于调试。如分为开关门、内选、外召唤、层楼数指示、定向、换速、到层延时等模块。模块间不完全独立，它们之间存在着有机联系。且在编程时要注意各条指令间的逻辑关系，梯形图中的内部辅助继电器和定时器统一分配编号，除了列I/O分配表外，还应列出内辅功能分配表。充分利用PLC提供的指令。

输出部分（步进电机的控制与驱动）

模拟电梯桥厢需根据呼叫和平层信号在短距离内（约25cm）不停上下移动和启停,尝试了用多种控制方法去控制直流和交流电机都不能满足要求,最后选用步进电机满足了设计的要求.通过对PLC进行编程,能直接控制步进电机,但这样同一PLC完成两种任务,就会运行两种不同的程序和有两种接口,本模块的设计会很复杂,这也偏离了设计的原意,为此设计了通过单片机控制步进电机的方法实现.步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构.当步进驱动器接收到一个脉冲信号, 他就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，他的旋转是以固定的角度一步一步运行的，步进电机具有瞬间起动与急速停止的优越性，速度可以控制得很慢，方便演示。

控制步进电机必须由环形脉冲、信号分配、功率放大等组成的控制系统，方框图如图所示

4.1控制步进电机方框图

4.3脉冲信号的产生：

脉冲信号由程序控制单片机产生，如果给步进电机发一个控制脉冲，他就转一步，再发一个脉冲，他会再转一步，没有脉冲，就停止。两个脉冲的间隔越短，步进电机就

转得越快，调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。为方便演示，速度要较慢，单片机程序设计电机转速为20ms对单片机进行编程,当PLC的Y13 Y14,Y15分别有信号时,使电机分别完成正转、反转、停止动作，4层电梯仿真模块的控制原理方框图如图所示

4.2 4层电梯仿真模块的控制原理方框图

由信号输入、控制电梯的PLC编程、步进电机控制3大部分组成。模块的面板如图所示

4.3 4层电梯模块面板

基本控制原理：编制PLC控制程序#对楼层的呼叫信号、平层信号作出停止、升/降判断，然后将信号传送到单片机，调用单片机的正反转、停止控制程序#再由单片机输出回路的励磁信号经放大驱动步进电机，带动皮带使桥厢上、下移动，完成电梯的模拟运行。

5、电梯模型PLC控制系统设计

5.1电梯的控制要求：

（1）当电梯停于某层时，有一高层呼叫时，电梯上升到呼叫层停止。（2）当电梯停于某层时，有一低层呼叫时，电梯下降到呼叫层停止。（3）当电梯停于某层时，有多高层呼叫时，电梯先上升到较低的呼叫层，停3秒后继上升到高的呼叫层，响应完毕后停止。（4）当电梯停于某层时，有多低层呼叫时，电梯先下降到较高的呼叫层，停3秒后继续下降到低的呼叫层，响应完毕后停止。（5）当电梯处于上升或上降过程中，任何反向的呼叫均无效。PLC控制系统的设计分析

任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：

5.1.1最大限度地满足被控对象的控制要求

充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。

5.1.2.保证PLC控制系统安全可靠

保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。

5.1.3力求简单、经济、使用及维修方便

一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制 要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。

5.2电梯模型PLC控制系统设计

由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、行程信号进行控制，而楼层和轿厢的呼叫是随机的，因此，系统控制采用随机逻辑控制。即在以顺序逻辑控制实现电梯的基本控制要求的基础上，根据随机的输入信号，以及电梯的相应状态适时的控制电梯的运行。另外，轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定，并送PLC的计数器来进行控制。同时，每层楼设置一个接近开关用于检测系统的楼层信号。为便于观察，对电梯的运行方向以及电梯所在的楼层进行显示，采用LED和发光管显示，而对楼层和轿厢的呼叫信号以指示灯显示(开关上带有指示灯)。为了提高电梯的运行效率和平层的精度，系统要求PLC能对轿厢的加、减速以及制动进行有效的控制。根据轿厢的实际位置以及交流调速系统的控制算法来实现。为了电梯的运行安全，系统应设置可靠的故障保护和相应的显示。PLC实现的电梯控制系统由以下几个主要部分构成如图6.1所示

图6.1 PLC实现的电梯控制系统主要构成部分

根据电梯所处的位置和运行方向，在编程中，采用了四个优先级队列，即上行优先级队列、上行次优先级队列、下行优先级队列、下行次优先级队列。其中，上行优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的阵列。上行次优先级队列为电梯向上运行时，在电梯所处位置以下楼层所发出的向上运行的呼叫信号，该呼叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的队列。控制系统在电梯运行中实时排列的四个优先级陈列，为实现随机逻辑控制提供了基础。

当电梯以某一运行方向接近某楼层的减速位置时，判别该楼层是否有同向的呼叫信号(上行呼叫标志寄存器、下行呼叫标志寄存器、有呼叫请求时，相应寄存器为l，否则为0)，如有，将相应的寄存器的脉冲数与比较寄存器进行比较，如相同，则在该楼层减速停车：如果不相同，则将该寄存器数据送入比较寄存器，并将原比较寄存器数据保存，执行该楼层的减速停车。该动作完毕后，将被保存的数据重新送入比较寄存器，以实现随机逻辑控制。系统還利用行程判断楼层，并转化成BCD码输出，通过硬件接口电路以LED显示！

5.4硬线接线图

硬件接线图如图5-2所示

5.2 硬件接线图

6、电梯PLC的调试与安装

6.1模拟调试

模拟调试可以在输入端接上手动按钮，而在PLC的输出指示灯上看输出。这种调试比较抽象，输入信号完全靠手动来控制。如按下X4是三层内呼，如此时电梯不在三层，则对应输出指示灯亮，然后依次通过手动来控制接近开关按钮，到第三层时电动机停转，输出指示灯灭。其它层的运行模拟调试同理。安装调试

安装调试过程是一个比较复杂且耗时间的过程，首先要确定器件型号。选择器件型号 除了要考虑机械设备、电压、电流外，还要考虑经济实用及美观问题。内选、外召唤信号指示灯可统一使用24V，这样可以用一个电源供电。不仅可以简化布线的繁杂，而且可以减少器件的使用，节省开支。接近开关可用KCB—1型双稳态磁保开关，功率为100W，这种开关完全是靠磁性动作，不需电源。这样不仅接线方便，而且可以节省一个电源。变压器型号是BK—50，主要用到24V和5V。5V用在层楼显示上。在正反转线路中，交流接触器型号是 B—16型，此接触器线圈电压为220V，这是在购买接触器时特别注意的问题。因为PLC输出外部电源不能超过250V，所以选用接触器线圈电压为220V的型号。另外还有空气开关、热继电器、电动机等等，这里不必一一详述。所有的器件都备好后，接下来就是安装。主电路及PLC都装在控制柜内，这就要考虑到互相干扰的问题，主要是接触器、空气开关和PLC之间的干扰，所以要相隔一定的距离，在安装接近开关时还要考虑到一个动作范围，要确保轿厢正好在每层中间停靠。按钮、指示灯或数码显示也按照同样原则接线。所有的元器件都按照一定的编号安装好后，确保无误后，就可以调试了。由于调试过程中，输入输出点比较多，且完成一个动作所涉及的开关、按钮、输出显示也比较多。所以这里不一一说明。只对动作中一部分加以说明。

6.2单指令运行调试

这是一种最简单的调试方法，检查所设计的程序在完成其最简单的控制功能时是否会发生错误。若各种调试无错误，则再用复杂的方法进行调试。单指令运行调试的具体内容如下：假定电梯的轿厢在一楼，数码管显示为“1”，此时按下三楼的内指令按钮X5，三楼内指令显示Y35亮。电梯关门后，开始上行，当轿厢上升到三楼后，数码管显示为“3”楼的内指令显示信号Y35消除。

6.3复杂运行调试

首先必须弄清楚各种按钮的常开与常闭触点。布线时，一定要标号，以备维修查找方便。线头不能过长也不能过短。线头过长会碰到一起，引起短路。线头过短，过细，固定牢靠性又成问题。布线时还要考虑美观性。一根线的布置不会有太多问题，但是成百上千根线就有美观性可言。因此，接线槽、扎带、套管就成为必不可少的辅件。交流输入输出信号与直流输入输出信号分别使用各自的电缆。为了防止轿厢冲顶和蹲底，当电梯运行到顶层或底层时，可采取双重强迫停车。

7、结束语：

针对这个四层电梯的控制系统．本文采用FX2C-64MR可编程控制器设-H-电梯的控制系统完成电梯的轿内指令、厅外召唤指令、楼层位置指示、平层换速控制、开门控制等控制任务。利用MCGS组态软减设计模拟电梯PLC控制系统的运行。将PLC中的串口驱动程序与组态软件的需求响应相结合，加载驱动。使设置的控件能够按照真实的情况动作。检验和测试电梯PLC控制系统对电梯的运行状态的控制效果。实践证明。将PLC可编程控制器和MCGS组态软件结合可以非常好地模拟电梯控制系统的测试运行．有利于PLC控制系统的设-H-、检测，具有良好的应用价值。

第四篇：楼宇自动化论文汇总

楼宇自动化

题 目 ： 浅谈智能建筑 班 级 ： 1201 姓 名 ： 陈庚 学 号 ； 120410130

2015年 11月 18日

浅谈智能建筑

摘要：智能建筑是一个大概念。它包括信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统和机房工程。原来的安防、消防、楼宇自控、电话/电视/计算机、网络统统收入囊中，包括信息通信、计算机、自动化控制、建筑电气等技术领域，涵盖新建、扩建和改建的办公、商业、文化、媒体、体育、医院、学校、交通和住宅等民用工业建筑等智能化系统的工程设计。关键字：智能 自动化

一、智能建筑的定义及组成

1、智能建筑的定义

修订版的国家标准《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2006）对智能建筑定义为“以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境”。

2、智能建筑的组成

智能建筑主要由三部分组成，即：楼宇自动化系统、通信网络系统和办公自动化系统。① 楼宇自动化系统（BAS）

楼宇自动化系统实现建筑物（群）内的各种机电设备的自动控制，包括供暖、通风、空气调节、给排水、供配电、照明、电梯、消防、保安、车库管理等。通过信息网络组成分散控制、集中监视与管理的监控管理一体化系统，实时检测、显示设备运行参数；监视、控制设备运行状态；根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使其始终运行于最佳状态；自动实现对电力、供热、供水等能源的调节与管理；提供一个安全、舒适、高效而且节能的工作环境。② 通信网络系统（CNS）

通信网络系统用来保证建筑物（群）内、外各种通信联系畅通无阻，并提供网络支持能力。实现对话音、数据、文本、图像、电视及控制信号的收集、传输、控制、处理与利用。通信网络包括：以数字程控交换机（PABX）为核心的、以话音为主，兼有数据与传真通信的电话网，连接各种告诉数据处理设备的计算机局域网（LAN）、计算机广域网（WAN）、传真网、公用数据网、卫星通信网、无线电话网和综合业务数字网（ISDN）等。借助这些通信网络可以实现建筑物(群)内外、国内外的信息互通、资料查询和资源共享。我们也把通信网络系统称为通信自动化系统（CAS）。③ 办公自动化系统（OAS）

办公自动化系统是服务于具体办公业务的人机交互信息系统。办公自动化系统由多功能电话机、高性能传真机、各类终端、PC、文字处理机、主计算机、声像存储装置等各种办公设备、信息传输与网络设备和相应配套的系统软件、工具软件、应用软件等组成。综合型智能大楼的办公自动化系统、一般包括两大部分：一是服务于建筑物本身的办公自动化系统，如物业管理、运营服务等公共管理、服务部分；二是用户业务领域的办公自动化系统，如金融、外贸、政府部门等专用的办公系统。总之，办公自动化系统是应用计算机技术、通信技术、多媒体技术和行为科学等先进技术，使人们的部分办公业务借助与各种办公设备，并由这些办公设备与办公人员构成服务于某种办公目标的人机信息系统。

二、智能建筑的功能

1、创造了安全、健康、舒适宜人和能提高工作效率的办公环境

智能建筑首先确保环境的安全和健康，其防火与保安系统均已智能化；其空调系统能监测出空气中的有害污染物含量，并能自动消毒，使之成为“安全健康大厦”。智能大厦对温度、湿度、照度均加以自动调节，甚至控制色彩、背景噪声，使人们心情舒畅，从而能大大提高工作效率。

2、节能

以现代化的商厦为例，其空调与照明系统的能耗很大，约占大厦总能耗的70%。在满足使用者对环境要求的前提下，智能大厦应通过其“智能”，尽可能利用自然光和大气冷量（或热量）来调节室内环境，以最大限度减少能源消耗。按事先在日历上确定的程序，区分“工作”与“非工作”时间，对室内环境实施不同标准的自动控制，下班后自动降低室内照度与温湿度控制标准，已成为智能大厦的基本功能。利用空调与控制等行业的最新技术，最大限度地节省能源是智能建筑的主要特点之一。其经济性也是智能建筑得以迅速推广的重要原因之一。

3、能满足多种用户对不同环境功能的要求

传统建筑是根据事先给定的功能要求，完成其建筑与结构设计。智能建筑要求其建筑结构设计必须具有智能功能，必须是开放式结构，允许用户迅速而方便地改变建筑物的使用功能或重新规划建筑平面。室内办公所必需的通信与电力供应也具有极大的灵活性，通过结构化综合布线系统，在室内分布着多种标准化的弱点与强电插座，只要改变跳接线，就可快速改变插座功能，如变程控电话为计算机通信接口等。智能建筑的灵活性与机动性极强，一天之内，使办公环境面目一新已不足为奇。

4、现代化的通信手段与办公条件

在信息时代，时间就是金钱。在智能建筑中，用户通过国际直拨电话、可视电话、电子邮件、声音邮件、视频会议、信息检索与统计分析等多种手段，可及时获得全球性金融商业情报、科技情报及各种数据库系统中的最新信息；通过计算机通信网络，可以随时与世界各地的企业或机构进行商贸等各种业务工作。

三、智能建筑在国内外的发展

大势所趋,就是指20世纪中叶以来,科学技术飞速发展,特别是电子技术,尤其是在微电子技术基础上发展起来的计算机技术、通信技术和控制技术的迅猛发展,已经对有数千年历史的建筑行业形成重大的改革性影响。它使建筑不仅是一个遮风挡雨,保暖防寒的庇护所,进而使建筑物成为一个有感觉、能反应、能传递信息、能判断决策,特别是能适应各种变化条件的一个安全,高效,舒适的生活、工作环境。先进的科学技术能够保证这些设备系统的运行安全可靠。而且,由于科技的不断发展,智能建筑的内涵在不断地发展,赋与建筑的新功能也在不断丰富完善的过程之中。所以,我们说:智能建筑的发展是大势所趋。

人心所向,也是由于科学技术的发展,业已影响到人们生活的方方面面,逐渐这些科技为建筑提供的新功能,融合到人们的生活方式之中,许多设施和系统已经成为人们生活模式中不可或缺的内容。这些技术改变着人们的生活,人们的需求又进一步促进了科学技术的发展,人们生活中的科技含量在增加,对科技的要求愈来愈高,愈来愈迫切。而智能建筑正是满足了信息时代人们对建筑的要求,所以说:智能建筑的发展是人心所向。

现在公认世界上第一幢智能大楼是1984年出现在美国康州首府哈特福德市的城市广场,这是一栋38层的办公建筑,原来就有比较好的建筑设备系统,例如,较早地应用了数字程控交换机;办公自动化机器的集中使用;设置计算中心;消防、安保的自动监控等。

这些设备系统应当说都不是什么特别新的东西。但是,就当时来说,将通信系统集成后引进来。承担工程总体设计和安装的UTBS公司,不仅承担了工程项目,而且在项目完成之后成为这些系统的二包,即从业主手中将系统总体包下来,再转租给最终的使用者。在租出的过程中UTBS向最终用户提供了一些增值服务。例如它在提供通讯服务中提供股票信息服务等。这样,最终的使用者不必自己去投资建设自己的通讯系统,只要向UTBS租用所需的设备和服务就行了。这样一来,形成了一种对设备系统使用的所谓“承租人分摊制度(STS)“。这种制度促进了智能大厦的建设和发展,而智能建筑(IntelligentBuilding)这个名词,也就突破了传统建筑的遮风挡l:

14、保温防寒功能,增加了传递和处理信息的智慧功能。这样的一条发展道路,大体上也就规范了欧洲智能建筑后来发展的道路。

在美国以后,日本很快跟上来,但走的是另外一条路。日本在1986年建造的东京本田青山大厦和NTT品川大厦等大体上都是大公司建造的自用办公大楼。因此,对其设备自动化,通讯网络的建设等就更有针对性。由于目的明确,所以在大楼建设中同时将其内部的办公网络(0A)系统以及相应的应用系统一起建设起来。在这个基础上形成了我们后来所说的智能建筑的“3A”体系,所谓“BA,0A,CA”就是这么来的。日本最早的一批智能大楼也就是这么起来的。多数是一些大公司,特别是大型电子公司,如NEC、N17、松下、三井、东芝等办公大楼,它们具有很完善的设备系统,设备与建筑设计配合融洽。这些大公司建设这些系统主要是为了自己使用,提高工作效率,同时也是为了改善企业形象。

80年代后期,智能建筑风靡全球,这主要是由于电子技术,特别是微电子技术在计算机、通讯、控制三,项技术在楼宇自动化,通讯网络以及它们的系统集成方面有了飞跃的发展。无论从硬件、软件到集成技术都有显著的进步。加以90年代初期,国际互联网(因特网)在全世界迅速普及和应用,人们对建筑功能的要求愈来愈高,同时高新科技能为人们提供一个更安全,更高效,更舒适,更便捷方便的环境。随着家用电器的普及,电脑的进入家庭以及互联网的联系千家万户。随之,智能化的住宅和网络化的小区也提到日程上来。一个蓬蓬勃勃地建筑智能化的普及高潮业已在全球形成。

智能建筑这个概念进入中国的技术领域并不晚,大体上在80年代中以后,中国科学院计算技术研究所就曾进行了“智能化办公大楼可行性研究”,对智能办公楼的发展进行了探讨。在此期间,一些报刊上亦曾出现了一些介绍智能建筑的论文。80年代后儿年出现了较早的一批智能设施和系统较为完备的建筑物。尽管那时在一些建筑中已有了一些功能先进的系统,但由于当时“智能建筑”这个名词还未风行。很少有人叫它们为“智能建筑”。中国大陆上“智能建筑，的真正的普及和推广是在1992年改革开放大潮中。当时,风起云涌的形势发展,以及,由此兴起的房地产热潮。随着一大批高标准办公楼项H的提出,伴随着的是一系列先进的设施和系统以及它们的开发技术。首先打出“智能建筑，旗号的是房地产开发商,他们并不真懂得智能建筑,而更多地看到的是在这个标签下可以为他的房地产商品大大增值;另一个最早进入这个市场的是系统集成商,他们多半原来是搞通信或是承担网络工程的,从做网络转向专门做综合布线,本是顺理成章的事,无需赘言。但是,他们进入建筑市场,却对建筑行业缺乏了解。

但是,在“智能建筑”突然起飞的时候,建筑事业的主力军,即建筑工程的设计和施工安装两支队伍却显得技术准备不足。尽管其中某些设备系统原本就是他们的专长,如空调,照明等,但在新的要求下也不免措手不及。此时,行业中的一些先知先觉者为了规范市场,统一认识,便在上海首先提出了制订“智能建筑设计标准”的问题,此标准在1996年作为上海市的地方标准出台。它根据各类工程的作用和功能、管理要求以及工程建筑的投资标准,对智能建筑划为三级,各级智能建筑均制定了功能要求和不同的设施标准。这一标准尽管其本身尚有不尽完备之处,但它对全国智能建筑的推进起到了十分重要的作用。一方面,它对不同需求的智能型建筑按不同要求分成不同的档次,以便于业主及设计人员针对不同需求采取不同的设备标准,由此,规范了智能建筑的技术市场;另一方面,这一标准的颁布,大体上指明了智能建筑应当具备的内涵和适当的深度,这样,使得业界人士,特别是对于技术人员来说提供了一个急起直追的目标。

在这短短几年中,国内建造了大量高标准的高楼大厦,仅以上海浦东新区为例,自1990年至1996年就建造了20层以上高楼89幢。上海全市自1990年至1996年间建造了20层以上的高楼有497座,总计约1062万m2。自上海一地可以看到全国,尤其是智能建筑兴起于沿海特区和北京。但迅速向内地推广,不仅在武汉、西安等大城市出现了智能建筑,即在乌鲁木齐这样远离沿海的西才七边险也建造了智能大厦。如此巨大的建造工程量,形成了一个广大和具有无穷潜力的市场,同时,在实践中培养和锻炼出一支宏大的中国技术群体。这支技术队伍不仅存在于设计院和安装公司以及系统集成企业之中,同时,也存在于纷纷进入市场的国外企业中的中国技术人员之中。这是一支训练有素和技术素质很高的力量,足以胜任相当先进和复杂的智能建筑技术要求。

智能建筑在短短的几年里突然起飞造成了无限商机。正象一切新生事物进入市场所出现的必然的现象一样,技术准备不足、市场暂时混乱、其中尤以管理上的滞后更为突出。由政府出面辖顿市场、规范业界行为已成为当务之急。因为,尽管在这种新兴市场上,某些早期的混乱带有一定的必然性。但是,如果不加治理放任自流的话,它就将影响到这项新技术本身的健康发展。罄理的日的就是使无序的市场变成有序。

为此,建设部在1997年10月发布了《建筑智能化系统工程设计管理暂行规定》。在这一规定中:界定了有关建筑智能化工程的主管部门是国家建设部,具体的工程项目的设计部门应是本工程的设计总体负责机构,设计负责人应对工程总体(包括智能化系统工程)负全面责任。规定了任何智能建筑工程应在力:项时就应将智能化系统的设计要求提出,经批准立项之后,即作为设计要求下达到设计单位进行设计。承包分项的系统集成商应在工程总体设计的指导下进行本系统的细化设计。系统集成商除系统的细化设计之外还要承担设备安装、调试、用户培训!|以及交工后的维护服务等一系列工作。规定还指出智能建筑在竣工和正常运转一段时间后要进行评估。评估为优秀者要进行奖励。这个管理规定应当说是政府关于智能建筑管理的第一个总令。对于罄顿市场和规范业界行为起了很好的作用。此后。在1998年10月又颁布了《建筑智能化系统工程设计和系统集成专项资质管理暂行办法》以及与之相应的《执业资质标准》两个法令。这两个法令规定了承担智能建筑设计和系统集成的资格,实际上是个市场准入的标准,它将排斥一切不符标准、不具实力、没有业绩的不合格企业进入市场。确保市场的秩序和产品的质量。目前,资质的申报工作,业已开始运作。

这只是由政府颂布的两个全行业的管理规定,这不过只是开始,目前已着手编制全国性的智能建筑设计标准,其他相关的标准和规范也将陆续订入计划,陆续进行编制。使得这一行业逐渐走向健康有序。1998年6月在建设部勘察设计司领导下成为了建筑智能化系统工程设计专家委员会,协助政府进行一些行业管理和推进智能建筑事业的工作。

智能建筑的另一特点是横跨多个行业,例如涉及邮电、消防、安保、广播电视、计算机、自动控制、公共卫生等部门,进行行业管理就必须与这些相关部门进行协调,除了必须遵守有关的专业规定外,还必须在若干跨行业的管理问题上加强联络和协商,制定跨部门的管理规定,共同探讨发展的课题,促进行业的进步。

面对信息时代,智能建筑的发展必然性己广泛地被业界人仕所瞩目,对此方面知识和技术的渴望和追求已成为业界人士的共识,目前国内由各种机构举办的智能建筑培训班为数甚多,少者数十人,多者上百人,涉及到各种行业和各种层次的技术人员、业主、管理人员等等,足见大家对此方面要求之迫切。由于对办班条件并无严格规定,因此,在众多的培训班中难免良莽莠不齐,如何提高办班质量是一重要课题。

智能建筑物的类型,早期以办公楼(包括自用的办公楼及出租的办公楼)和旅馆酒店为主,后来建造了一批综合办公楼(即指在一幢大楼兼有办公及酒店两种功能,有时底层还开辟为商场的多功能大楼)。在此期间,亦建造了一些设施完备,系统齐全的智能型医院、机场航站楼、大型火车站、博物馆、展览馆、体育馆、以及专业性很强的如邮电枢纽,电力调度中心,天然气调配中心,银行等等在功能上有特殊要求的建筑物。其中特别令人注意的是近儿年智能住宅及智能小区的发展。

智能住宅及智能小区问题的提出还是近两三年的事,其背景除了当前家庭中家用电器数量和品种的日益增多以外,最主要的原因是电视、电话的普及,计算机的进入家庭以及网络的开通。另外,智能家庭及网络社区的若干产品进入市场也促进了这一发展。但相对智能办公楼而言,智能住宅和小区究属开始起步阶段,目前,从报导上看,号称“智能小区,'的建设项H不下30个,未见报导的试点可能还有。随着近儿年和今后一个时期,住宅建设将是国家投资和建设的黄点这一前提下,智能住宅与小区的建设将会有一个长足的发展,这一趋势业已形成。但住宅建设与办公楼建设最大的区别在于,智能办公楼一般是业主一次投资,只要财力殷实,尽可选择最先进的产品、最高级的设备。但住宅和小区建设就不能这样,它量大面广,直接面向普通百姓,故此必须考虑到若通住户的经济承受能力。所以,在此方面设备的国产化问题就更为突出。而且,在网络联通之后,住户更多着眼在网络所提供的实用功能。也就是说智能住宅和小区的建设绝不仅是其硬件的设置,如社区布线、接入网、节点建设等等。还要注意到网络接通后的信息源建设和提供的服务功能建设(网上购物、网上医疗与保健咨询、网上教育、生活顾问等)。实际上,从发展远景上看网络建设的前途无限光明。它为不久的将来可能实现的家庭办公打下基础,那将是改变人们生活模式的章大举措。如果,把信息高速公路网作为一项全民的工程来看,那么,我们的智能办公楼和智能住宅都只是这个信息高速公路上的站点建设,这个意义是非常大的。当前,中国的智能住宅建设方兴未艾,充满着无限生机。智能建筑的大规模建造和科学技术的迅速发展,促进了此方面的研究和开发工作。这方面的工作在研究机构、高等院校以及企业的研发机构中默默地进行着,企业与院校,企业与研究机构的联合开发以及高等院校和研究机构自办企业,这两种方式都加速了将研发成果尽快地变成产品,这种工作包括了软件和硬件的开发研制,若干成果业己应用于工程之中。例如,近两年,在控制技术上,先进的L0NW0RK开放系统的开发得到了多方面的重视,它已试图应用于多个应用领域,如空调、消防、防盗、门禁、电梯等方面。一些产品已进入市场。但是,就L0NW0RK系统来说,目前尚属小规模的应用,开发者也多属中小企业,大规模、大范围的实践尚有待时机。其他方面的技术研究和开发工作也在进行,不仅成果甚多而且研发范围也在扩大。某些外国企业也在寻求和正在与中国的科技力量合作,利用中国的力量推动他们产品的发展和改进,由此,也进一步促进了中国研发力量的提高与成长。

由于中国智能建筑的市场发展的规模和速度均为世界之最。所以世界上此方面的著名品牌产品儿乎已全部进入中国市场之中,无论楼宇自动控制系统,综合布线系统,消防系统,安保系统,通信系统,广播系统,闭路电视系统,车管系统等,均已成为外国名牌产品角逐的天下,国产的设备和系统力量十分微弱。因此,如何培植国产品牌与国际名牌产品一争高下,也是当前一个突出的问题。一方面要提高自己的实力,同时也要有一定政策的支持,形成自己的精品市场。总而言之,在这么大的智能建筑市场面前,国产品牌不能没有一席之地。

但在系统集成市场上则是另一番景象。除少数国际上著名大企业从事系统集成工程的业务以外,绝大多数的是中国的企业。通过儿年的锻炼,有一些中方企业已形成了具有相当规模,拥有雄厚的技术力量(人才与装备),资金殷实,信誉良好,业绩突出的中型和中型以上的企业。他们是今后国产化设备与系统集成的希望所在。

当前,中国智能建筑的急风暴F时式的起飞局面业已过去。现在是处于一个整顿规范的过程之中,逐步使市场从无序走向有序,从混乱走向健康,可以预见一个秩序井然,和谐协调的发展环境正在逐步营造之中。当然,我们也认识到,任何平衡都只是相对的,新技术、新工艺、新管理理念的发展都会突破平衡的局面,造成新的不平衡,要我们继续付出新的努力去达到新的平衡。如此循环不己,这才是推动科学进步的动力。智能建筑是一门正在发展中的技术,至今,它的内涵还不是稳定的,仍处于发展之中,因此这种发展的观点对它尤其重要。时时推陈出新才是这门新兴技术的真谛所在。

四、智能建筑的发展趋势

智能建筑是个国家的综合国力和科技水平的具体体现之一，被认为是本世纪建筑发展的主流。目前，世界各国都在加大力度发展信息高速公路。中国也把信息高速公路的建设纳入了重要的议程。智能建筑与国际信息高速公路接轨，也将促进信息高速公路的极大发展。智能建筑要想给人们带来安全、舒适、高效等的工作和生活空间，要害要综合运用现代高科技，进行规范化、标准化、集约化的开发与设计，既充分利用现有资源，又不破坏周边环境，向“绿色建筑”的方向发展，才能实现智能建筑的可持续发展。

智能建筑未来的发展集中体现在软硬两方面，其中软方面主要表现为如下四点

1、各方面的高度重视和迫切需求

业主已把建筑设计中智能部分的设计列为其基本要求之一，而政府亦高度重视，在科研、资金和和政策等方面积极地进行支持和引导，使智能建筑的发展朝着健康和规范化的方向发展。政府和各大学、科研机构以及有关厂商等正将智能建筑作为一个新的研究课题和商业机会，积极投入力量，开发相关的软硬件产品，使智能建筑实施便利，成本降低。

2、智能建筑的功能朝着多元化方向发展。

由于用户对智能建筑功能要求有很大差异，智能建筑的设计也要分门别类，有针对性地设计出符合用户的功能需求。例如：专门用于金融、证券业和公司总部等作为信息源基地；为振兴地方城市，培育地区传统产业、发展信息通信服务；小规模的用户也能享受高水平的信息服务；能够适应用户对办公室布置变更需求；把现有大楼改造成智能大楼；从单体建筑物向综合性建筑群的发展；宾馆的智能化；住宅的智能化；医院的智能化；学校的智能化。

3、对智能建筑治理的高度重视

由90年代初期的起步发展到现在，智能建筑正由粗糙化、重复化、累加化向集约化、细分化、系统化方向发展，其中重要的一点就是熟悉到治理的重要性，而治理一方面集中体现在充分调动人的主观能动性，对各种设备设施进行科学的治理、运行和维护，充分提高其利用率。另一方面则体现在物业治理上，中国已加入WTO，面对世界各国物业巨头的强烈竞争，中国的物业治理公司正深刻的熟悉到竞争的残酷性，开始从各方面提升自身的核心竞争力，从经营理念、治理技术、服务理念等方面提高自己的整体水平。

4、基于系统工程的开放式智能化建筑结构的建立

智能大厦是一个智能化系统，应当应用系统工程开发方法，如系统分析、系统设计、系统实施及安装调试，建立开放式智能化建筑结构。在一个智能建筑的生命周期中，建筑结构具有最短的生命周期（约60年）。一般的硬件和软件设备有5-7年的生命周期，而办公自动化系统仅有2-3年的生命周期。做成开放式系统的智能大厦系统，能不断吸收新的技术，更新旧的设备，从而使整个智能化系统设施运行得更好。

硬的方面主要体现在网络技术、信息通信技术、智能化技术等如下几个方面：

1、信息通信技术

数据卫星又称为小型数据卫星站（VSAT:VerySmallApertureTerminals）。VAST的出现，将通信终端延伸到办公室和家庭，其发展是将通信卫星技术引向多功能、智能化、设备小型化，同时综合应用卫星多波束覆盖、星载处理技术、地面窝蜂移动通信和计算机软件等技术。数据卫星通信技术在智能建筑中的应用：供Internet/Intranet网络的接入，如证券、期货、银行；实现与移动通信系统的结合；实现远程多点电视会议；实现远程医疗和远程教学。

从文本文件和声音的传送到静止和动态图片的传送，多媒体技术与通信技术日趋交叉在一起，形成多媒体通信。多媒体会议电视在智能大厦中已得到广泛应用。

本世纪是互联网的世纪，未来互联网技术在智能建筑中的应用包括：1.采用开放的网络传输协议TCP/IP和HTTP，用浏览器服务体系结构取代客户/服务器模式。2.实现远程监控和操作及综合信息数据库的访问。提高建筑物内员工的工作效率和治理质量，提高建筑物物业治理层的决策与全局事件协调处理的能力。3.能够增强自动化控制系统（如防火系统）与信息系统（如办公自动化系统、物业治理系统）之间的信息与数据交换能力。4.信息与控制系统集成可直接使用建筑物中的综合布线系统，网络互联与扩展很轻易实现，且维护和培训工作量小。

2、网络控制技术

现在典型的工业现场控制总线有基金会总线（FieldFoundation，简称FF），CAN(controlareanetwork)，LonWorks，SERCOS，JPCN-1,Marco，Deviccenet,Profibus-DP,Interbus-S等，但是，应该看到从现场控制总线走向控制网络是一个必然趋势。比较典型的几种网络协议有TCP/IP，BACNet,X/IPX，AleTalk等，网络控制技术在智能建筑中的应用包括：1.改善智能建筑内楼宇自控系统（BA）、综合保安系统（SM）、火灾报警（FAS）等异构网络环境的控制与联动结构。增强楼宇各实时监控计算机系统之间的互操作性与集成的相关信息。2.用控制网络的分布式和嵌入式智能化技术为楼宇治理自动化（BMS）提供新的治理模式。同时也为自动化治理提供大量的相关信息。3.利用智能化的控制治理系统选择客户机、图形服务器，以及嵌入式服务器的系统结构模式。通过控制网络通信实现实时数据治理与机电设备运行过程控制。4.利用信息网络的应用集成，智能建筑内的所有设备和安全监控信息均可以进入各种计算机平台和桌面系统，大大改进智能建筑内监控信息的利用和共享“群件环境”的综合数据。以实现对智能建筑内的机电设备与安全报警治理的远程监控和数据采集。

3、流动办公技术

流动办公就是利用网络技术、通信技术以及可视化技术，向异地或移动的办公人员提供一个办公环境。应用移动办公技术可以使办公人员随时随地进入公司的办公流程，及时处理文件和阅读资料，参加公司召开的电视会议，参与发言和讨论，甚至通过家庭智能化技术，远程操作办公室内的办公器材或遥控家中的设备。目前，移动办公技术在智能建筑中的应用已较为成熟的有：多媒体电子邮件、远程会议电视、远程遥控。

4、基于宽带的物业治理技术

基于宽带的物业治理是充分应用信息与网络技术，将建筑智能化系统和计算机物业治理系统集成到综合信息服务平台上，实现具有集成性、交互性、动态性的物业治理模式。伴随着现代宽带技术的迅猛发展，人性化住宅理念得到进一步的延伸，出现了社区增值服务、社区电子商务等新的住宅理念，将所有的小区通过网络联接起来，既能实现物业的集中治理，又能搭建电子商务平台，充分利用宽带的快速性、实时性等，为居民提供社区增值服务，这包括：网上购物，网上预订，网上医疗，视频点播，网上教育，游戏娱乐等。

5、智能化技术

智能化技术综合表现在智能卡技术及家庭智能化技术。智能卡技术在智能建筑中的应用目前已较为成熟，主要保安门禁系统的应用、保安巡逻治理系统的应用、停车场付费与治理系统的应用、专业收费与治理系统的应用、商业收银系统的应用、人事考勤治理系统的应用。

利用模糊控制、专家系统、神经网络等智能化技术，构造“智能控制器”，通过家庭智能化技术，可以实现家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器和家庭保安装置通过家庭总线技术（H）连接到一个家庭“智能控制器”上，进行集中的或异地监视、控制和进行家庭事务性治理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。

由于人工神经网络具有高度并行性、非线性、容错性与联想记忆功能、自适应与自学习功能，具有学习、泛化、归纳总结等功能，因而已开始成功地应用于语音识别、模式识别、指纹识别、最优计算、信息智能处理、复杂控制、图形图像处理等诸多领域，在控制方面的应用包括监督与非监督练习，前者包括练习输出集合和神经元加权系数的调节，后者包括分类与自组织。

传统的建筑仿真模型表现为独立微分方程形式，模型复杂性与建筑物复杂度成正比，方程数量与建筑物元素有关，因而，建模十分复杂，而且对计算机软硬件要求非常高，也很难在线运行，这时，基于神经网络的建筑学习模型应运而生，在经过了第一、二代改进之后，现在已发展到第三代，第三代学习模型采用动态学习方法建模，减少了存储空间，它降低了学习模型的复杂性以及计算资源与硬件的要求，可使用硬件实现，加快了神经网络芯片在智能建筑中的应用。

此外，还有如神经网络芯片和模糊芯片用于设备系统的智能控制，应用专家系统对设备进行监测、预维护和故障诊断分析等。

6、无线局域网技术

用户接入Internet方式主要有以下三种：（a）通过局域网接入；（b）通过SLIP/接入；(c)通过联机服务系统接入。随着移动通信技术与卫星通信技术的发展，出现了无线局域网技术，也称计算机无线组网技术，这是20世纪90年代兴起的一项具有实用价值的新技术。该项新技术利用微波、激光、红外线作为传输介质，摆脱了线缆端接的不可靠性，同时又可以满足计算机在一定范围内可以任意更换地理位置的需要，非凡是无线局域网与移动通信和卫星通信的结合，将有更大的发展空间。

其在智能建筑中的应用表现为：在智能建筑内的餐饮、娱乐、购物等商业POS机的无线局域网的连接，实现移动电话、传呼机信号转发以及无线会议电视及视像信号的传输、交互和接入服务等功能。

五、智能建筑未来发展的三个方向

智能建筑的未来发展，将主要体现在智能建筑技术及其相关技术的发展、智能建筑应用领域的发展和智能建筑及其相关产业的持续发展三个方面。1： 智能建筑技术及其相关技术将会以更快的速度发展

电子技术、自动化技术、通信技术、计算机技术等IT技术和新材料、新设备等与建筑业直接相关的技术的发展为智能建筑技术的发展提供了全方位的技术支持。智能建筑已取得的成就和可预见的发展前景，吸引了大量的优秀人才，为智能建筑技术的发展提供了雄厚的人力资源。以国内的情况为例，在智能建筑技术刚进入国内时，从事相关工作的技术人员屈指可数，有经验的专业人士及其缺乏。经过多年的发展，智能建筑及其相关技术与行业的专业技术人员数量与当年已不可同日而语，已有数量可观的从事智能建筑研究的专业机构先后成立；不少大专院校开设与智能建筑相关的课程，有的大学已开设相关的专业，培养从专科到研究生不用层次的专业人才，为智能建筑技术的持续发展提供可靠的人力资源保证。

由于智能建筑惊人的发展速度和良好的发展前景，吸引了大量的资金进入，为新技术新产品的研究与开发提供了可靠的资金保证。著名的SIEMENS公司，在20世纪90年代后期通过收购Landis公司技术成熟且有很大知名度和很高市场占有率的技术与产品进入了智能建筑行业，并很快成为国际著名的技术与产品供应商之一，就是一个典型的例证。

2： 智能建筑及其领域的持续发展

“智能建筑”概念来自于“智能大厦”，早期智能大厦主要是指“楼宇自动化系统”。随着计算机网络系统及与之相关的办公自动化系统、现代通信系统在现代建筑中的重要性不断显现，就自然形成了以“3A”为标志的智能建筑新概念。

随着时代的前进与发展，“智能建筑”范围也在不断地发展与充实。由于建筑智能化技术在住宅建筑中的大量应用，供人们居住的具有智能化、信息化、数字化功能的住宅小区不断涌现，智能化住宅（小区）动态地改变了“智能建筑”原有的涵义，成为“智能建筑”的另一重要组成部分。智能化住宅（小区）的建设与发展，不仅已经成为一个国家经济实力的体现，而且也是一个国家科学技术水平的综合标志之一，它也成为人类社会住宅建设发展的必然趋势

在人类社会步入21世纪的今天，在现代化城市中，人们建设了越来越多的智能建筑（群），以及具备了“智能建筑”特点的现代化居住小区。虽然它们都建成了自己独具特色的综合“信息系统”，但从整个城市来讲，它们仍只是一个个功能齐全的“信息孤岛”或者称为“信息单元”。如何将这些信息孤岛有机的联系起来，更大地发挥它们的功能和作用，进而将整个城市推向现代化、信息化和智能化，“数字化城市”的概念应运而生。在某种意义上，可以认为“数字化城市”是“智能建筑”概念的一个具有特殊意义的扩展。可以设想，在将住宅、社区、医院、银行、学校、超市、购物中心等所有智能建筑通过信息网络连接形成“数字化城市”信息平台之上的“智能建筑”、“智能住宅”或“智能小区”，与现代的“智能建筑”、“智能住宅”或“智能小区”会有多大的差别？这些可以预见的前景，预示着“智能建筑”具有极其广阔的发展领域。

3： 智能建筑及其相关产业的持续发展

国内近几年智能建筑的发展，已经带动和促进了相关行业的迅速发展，已经成为高新技术产业重要的组成部分。智能建筑技术的不断迅速发展和智能建筑领域的持续扩展将会使相关的产业规模不断壮大和发展速度不断加快。近年来不断壮大产业队伍和已形成的产业规模就是例证。智能建筑的发展，也带动了建筑设备智能化技术的快速发展。近年来制冷机组、电梯、变配电、照明等系统与设备的控制系统的智能化程度越来越高，一方面为智能建筑功能的提高提供了有力的技术支持；另一方面也促进了相关行业产品技术水平的不断提高和产品的更新换代。智能建筑及其相关高新技术产业得以在世界范围内高速发展，绝非个人意志所及，其适应时代发展需要的固有优势，尤其是巨大的经济效益，使之充满活力，方兴未艾，并将成为21世纪的主要高技术产业之一。

六、结束语

智能建筑是信息时代的必然产物，是信息技术与现代建筑的有机集成。因此，智能建筑可简称为3A建筑，某些房地产开发商为吸引客户，提出FAS(消防自动化系统)、SAS（安全防范自动化系统）或MAS（维保自动化系统），加上3A，还有号称5A、6A建筑或者更多A的建筑。但从国际惯例来看，BAS也包括FAS、SAS，OAS也包括MAS，因此，还有采用3A的概念比较合适，否则难免有人会提出更多A，反而容易引起混乱，不利于全面理解“智能建筑”定义的内涵。智能建筑发展的核心是可持续发展战略,随着我国智能建筑进程的不断加快,市场竞争激烈,如何全方位提高建筑品质,是一个焦点问题,也是供需双方的共同目标,开发商和消费者都把注意力投向智能化建筑的同时,“绿色”“生态”建筑才是最终追求的目标。

参考文献：

《建筑历史研究》.中国建筑工业出版社 曹伟《智能建筑及其发展》。

孙翌婷《现代智能建筑的构成》陕西建筑与建材·2004.9 侯森子、张治功《智能建筑的发展动向》，山西建筑·2005.10

第五篇：三相异步电动机的PLC控制论文

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摘要

PLC在三相异步电动机控制中的应用，与传统的继电器控制相比具有速度快，可靠性高，灵活性强，功能完善等优点。长期以来，PLC始终处于自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用，它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。本文设计了2个三相异步电动机的PLC控制电路，分别是三相异步电动机的正反转控制和两台电动机顺序起动联锁控制，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点，可作为高校学生学习PLC的控制技术的参考，也可作为工业电机的自动控制电路。

关键词：PLC;三相异步电动机;继电器 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）

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Abstract

PLC in the three-phase asynchronous machine controls application compares with the traditional black –white control, has the control speed to be quick, the main battlefield, has provided the very reliable control application for various automation control device it can provide safe reliable and the quite perfect solution for the automated control application, suits in the current industrial enterprise to the automated need.This paper designs a three-phase asynchronous motor, 2 of PLC control circuit, which is of positive &negative three-phase asynchronous motor control and two motor starting interlocks control, and the sequence of traditional relay control, control speed, high reliability and flexibility, as college students' learning PLC control technology, but also can be used as reference for the automatic control of industrial electrical circuit.Key words：PLC;Three-phase asynchronous machine;relay 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）

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目录

第一章 三相异步电动机基础.................................................1

第一节 三相异步电动机的基本结构.......................................1 第二节 三相异步电动机的工作原理.......................................1 第三节 三相异步电动机的几个工作过程的分析.............................2 第二章 PLC基础...........................................................6

第一节 PLC的定义......................................................6 第二节 PLC与继电器控制的区别..........................................6 第三节PLC的工作原理..................................................6 第四节 PLC的应用分类..................................................7 第三章 三相异步电动机的PLC控制...........................................9

第一节三相异步电机的正反转控制........................................9 第二节两台电动机顺序起动联锁控制.....................................10 第三节 三相异步电动机使用PLC控制优点...............................12 结束语...................................................................13 致辞.....................................................................14 参考文献.................................................................15

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第一章 三相异步电动机基础

第一节 三相异步电动机的基本结构

三相异步电动机由静止的定子和旋转的转子两个重要部分组成，定子和转子之间由气隙分开。图1-1为三相异步电动机结构示意图。

(a)外形图；(b)内部结构图 图1-1 三相异步电动机结构示意图

一、定子

定子由定子铁心、定子绕组、机座和端盖等组成。机座的主要作用是用来支撑电机各部件，因此应有足够的机械强度和刚度，通常用铸铁制成。为了减少涡流和磁滞损耗，定子铁心用0.5 mm厚涂有绝缘漆的硅钢片叠成，铁心内圆周上有许多均匀分布的槽，槽内嵌放定子绕组，如图1-2所示。

图1-2 三相异步电动机的定子

二、转子

转子由转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。转子铁心也用0.5 mm厚硅钢片冲成转子冲片叠成圆柱形，压装在转轴上。其外围表面冲有凹槽，用以安放转子绕组。按转子绕组形式不同，可分为绕线式和鼠笼式两种。

第二节 三相异步电动机的工作原理

图1-3为三相异步电动机工作原理示意图。为简单起见，图中用一对磁极来进行分析。

三相定子绕组中通入交流电后，便在空间产生旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）

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子将作切割磁力线的运动而在其两端产生感应电动势，感应电动势的方向可根据右手螺旋法则来判断。由于转子本身为一闭合电路，所以在转子绕组中将产生感应电流，称为转子电流，电流方向与电动势的方向一致，即上面流出，下面流进。

图1-3 三相异步电动机工作原理图

转子电流在旋转磁场中受到电磁力的作用，其方向可由左手定则来判断，上面的转子导条受到向右的力的作用，下面的转子导条受到向左的力的作用。电磁力对转子的作用称为电磁转矩。在电磁转矩的作用下，转子就沿着顺时针方向转动起来，显然转子的转动方向与旋转磁场的转动方向一致。

第三节 三相异步电动机的几个工作过程的分析 一、三相异步电动机的起动

三相异步电动机接通电源，使电机的转子从静止状态到转子以一定速度稳定运行的过程称为电动机的起动过程。起动方法有直接起动和降压起动两种。

1.直接起动 直接起动又称为全压起动，起动时，将电机的额定电压通过刀开关或接触器直接接到电动机的定子绕组上进行起动。直接起动最简单，不需附加的起动设备，起动时间短。只要电网容量允许，应尽量采用直接起动。但这种起动方法起动电流大，一般只允许小功率的三相异步电动机进行直接起动；对大功率的三相异步电动机，应采取降压起动，以限制起动电流。

2.降压起动 通过起动设备将电机的额定电压降低后加到电动机的定子绕组上，以限制电机的起动电流，待电机的转速上升到稳定值时，再使定子绕组承受全压，从而使电机在额定电压下稳定运行，这种起动方法称为降压起动。

前面讲过，起动转矩与电源电压的平方成正比，所以当定子端电压下降时，起动转矩大大减小。这说明降压起动适用于起动转矩要求不高的场合，如果电机必须采用降压起动，则应轻载或空载起动。常用的降压起动方法有下面三种。

(1)Y-△降压起动 这种起动方法适用于电动机正常运行时接法为三角形的三相异步电动机。电机起动时，定子绕组接成星形，起动完毕后，电动机切换为三角形。

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图1-4 Y-△降压起动控制线路

图1-4是一个Y-△降压起动控制线路，起动时，电源开关QS闭合，控制电路先使得KM2闭合，电机星形起动，定子绕组由于采用了星形结构，其每相绕阻上承受的电压比正常接法时下降了。当电机转速上升到稳定值时，控制电路再控制KM1闭合，于是定子绕组换成三角形接法，电机开始稳定运行。定子绕组每相阻抗为|Z|，电源电压为U1，则采用△连接直接起动时的线电流为

采用Y连接降压起动时，每相绕组的线电流为

则

（1-5）

由式（1-5）可以看出，采用Y-△降压起动时，起动电流比直接起动时下降了1/3。电磁转矩与电源电压的平方成正比，由于电源电压下降了，所以起动转矩也减小了1/3。

以上分析表明，这种起动方法确实使电动机的起动电流减小了，但起动转矩也下降了，因此，这种起动方法是以牺牲起动转矩来减小起动电流的，只适用于允许轻载或空载起动的场合。

(2)自耦变压器降压起动 这种起动方法是指起动时，定子绕组接三相自耦变压 3 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）

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器的低压输出端，起动完毕后，切掉自耦变压器并将定子绕组直接接上三相交流电源，使电动机在额定电压下稳定运行。

二、三相异步电动机的制动

三相异步电动机脱离电源之后，由于惯性，电动机要经过一定的时间后才会慢慢停下来, 但有些生产机械要求能迅速而准确地停车，那么就要求对电动机进行制动控制。电动机的制动方法可以分为两大类：机械制动和电气制动。机械制动一般利用电磁抱闸的方法来实现；电气制动一般有能耗制动、反接制动和回馈发电制动三种方法。

1.能耗制动 正常运行时，将QS闭合，电动机接三相交流电源起动运行。制动时，将QS断开，切断交流电源的连接，并将直流电源引入电机的V、W两相，在电机内部形成固定的磁场。电动机由于惯性仍然顺时针旋转，则转子绕阻作切割磁力线的运动，依据右手螺旋法则，转子绕组中将产生感应电流。又根据左手定则可以判断，电动机的转子将受到一个与其运动方向相反的电磁力的作用，由于该力矩与运动方向相反，称为制动力矩，该力矩使得电动机很快停转。制动过程中，电动机的动能全部转化成电能消耗在转子回路中，会引起电机发热，所以一般需要在制动回路串联一个大电阻，以减小制动电流。这种制动方法的特点是制动平稳，冲击小，耗能小，但需要直流电源，且制动时间较长，一般多用于起重提升设备及机床等生产机械中。

2.反接制动 反接制动是指制动时，改变定子绕组任意两相的相序，使得电动机的旋转磁场换向，反向磁场与原来惯性旋转的转子之间相互作用，产生一个与转子转向相反的电磁转矩，迫使电动机的转速迅速下降，当转速接近零时，切断电机的电源，如图1-6所示。显然反接制动比能耗制动所用的时间要短。

(a)接线图；(b)原理图 图1-6反接制动示意图

正常运行时，接通KM1，电动机加顺序电源U—V—W起动运行。需要制动时，接通KM2，从图可以看出，电动机的定子绕组接逆序电源V—U—W，该电源产生一个反向的旋转磁场，由于惯性，电动机仍然顺时针旋转，这时转子感应电流的方向按右手螺旋法则可以判断，再根据左手定则判断转子的受力F。显然，转子会受到一个与其运动方向 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）

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相反，而与新旋转磁场方向相同的制动力矩，使得电机的转速迅速降低。当转速接近零时，应切断反接电源，否则，电动机会反方向起动。反接制动的优点是制动时间短，操作简单，但反接制动时，由于形成了反向磁场，所以使得转子的相对转速远大于同步转速，转差率大大增大，转子绕组中的感应电流很大，能耗也较大。为限制电流，一般在制动回路中串入大电阻。另外，反接制动时，制动转矩较大，会对生产机械造成一定的机械冲击，影响加工精度，通常用于一些频繁正反转且功率小于10 kW的小型生产机械中。

3.回馈发电制动 回馈发电制动是指电动机转向不变的情况下，由于某种原因，使得电动机的转速大于同步转速，比如在起重机械下放重物、电动机车下坡时，都会出现这种情况，这时重物拖动转子，转速大于同步转速，转子相对于旋转磁场改变运动方向，转子感应电动势及转子电流也反向，于是转子受到制动力矩，使得重物匀速下降。此过程中电动机将势能转换为电能回馈给电网，所以称为回馈发电制动。

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第二章 PLC基础

第一节 PLC的定义

可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

第二节 PLC与继电器控制的区别

1.控制方式 继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点的串联或并联极延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，称软接线。

2.控制速度 继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。

3.延时控制 继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难。PLC用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。

第三节PLC的工作原理

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

(一)输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

(二)用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和 6 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）

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数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。

(三)输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

第四节 PLC的应用分类

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

1.开关量的逻辑控制

这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

2.模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

3.运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

4.过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

5.数据处理 现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）

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控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

6.通信及联网 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

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第三章 三相异步电动机的PLC控制

第一节三相异步电机的正反转控制

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在生产过程中,往往要求电动机能够实现正反两个方向的转动,如起重机吊钩的上升与下降,机床工作台的前进与后退等等。由电动机原理可知，只要把电动机的三相电源进线中的任意两相对调，就可改变电动机的转向。因此正反转控制电路实质上是两个方向相反的单相运行电路，为了避免误动作引起电源相间短路，必须在这两个相反方向的单向运行电路中加设必要的互锁。按照电动机可逆运行操作顺序的不同，就有了“正-停-反”和“正-反-停”两种控制电路

图3-1正反转继电器控制图

图3-2 I/O接线图 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）

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图3-3 梯形图

指令程序

地址 指令 数据 0000 LD 0001 0001 OR 0500 0002 AND-NOT 0000 0003 AND-NOT 0501 0004 OUT 0500 0005 LD 0002 0006 OR 0501 0007 AND-NOT 0000 0008 AND-NOT 0500 0009 OUT 0501 0010 END(01)

PLC控制的工作过程的分析：

按下SB2，输入继电器0001动合触点闭合，输出继电器0500线圈接通并自锁，接触器KM1主触点，动合辅助触点闭合，电动机M通电正转。

按下SB1，输入继电器0000动断触点断开，输出继电器0500线圈失电，KM1主触点，动合辅助触点断开，电动机M断电停止正转

按下SB3,0002动合触点闭合,0501线圈接通并自锁,KM2主触点,动合辅助触点闭合,电动机M通电反转

第二节两台电动机顺序起动联锁控制

在装有多台电动机的生产机械上，有时必须按一定的顺序起动电动机，才能满足工作的需要。例如某个设备要求:“必需首先起动甲电动机，然后才能起动乙电动机，当甲电动机停止后，乙电动机自动停止”。这种要求可采用下面的控制线路来实现。

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图3-4 顺序启动继电器控制图

图3-5 I/O接线图

图3-6 梯形图

指令程序

地址 指令 数据

0000 LD 0000 0001 OR 0500 0002 AND-NOT 0001 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）

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0003 OUT 0500 0004 LD 0002 0005 OR 0501 0006 AND 0500 0007 AND-NOT 0003 0008 OUT 0501 0009 END(01)

PLC控制的工作过程的分析：

按下M1的起动按钮SB1,输入继电器0000动合触点闭合,输出继电器0500线圈接通并自锁,接触器KM1得电吸合,电动机M1起动运转;同时连接在0501线圈驱动电路的0500动合触点闭合,为起动电动机M2作准备。可见,只有电动机M1先起动,电动机M2才能起动。这时如果按下M2的起动按钮SB3,0002动合触点闭合,0501线圈接通并自锁,接触器KM2得电吸合,电动机M2起动运转。按下M1的停止按钮SB2，0001动断触点断开，使0500线圈失电，并且由于连接在0501线圈驱动电路的0500动合触点的断开，使得0501线圈同时失电，两台电动机都停止运行。若只按下M2停止，按钮SB4时，0003动断触点断开；使得0501线圈失电，M2停止运行，而M1仍运行。

第三节 三相异步电动机使用PLC控制优点

本文设计就对三相异步电动机的正反转控制，顺序起动等系统进行了设计，还有其它的像制动和调速控制在这里我就不再设计，主电路都是一样的，就控制电路有一点小差异，使用PLC控制三相异步电动机有很多好处的：不易老化，设备简单，结构合理，便于控制价格便宜等，三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是要来产生旋转磁场的。

我们知道，在相电源与相之间是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也相差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场。电流每变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋转速度与电流的变化时同步的。旋转磁场的转速为n=60t/p 式中f为电源效率，P是磁场的磁极对数，n的单位是：每分钟转数，根据此式我们知道，电动机的转速与磁极数和使用的电源频率有关，用PLC控制三相异步电动机也需要对电动机的属性和旋转方式有所了解，这样才能控制好三相异步电动机的方向和特性，不至于使用不当使电动机损坏，电动机的频率一定要符合要求。

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结束语

本文设计和制作了三相异步电动机的PLC控制系统，该电路主要以性能稳定，简单实用为目的，整体制作符合要求。

通过概述使大家充分了解了该控制系统的原理和功能。摘要部分概要介绍了其可靠性和实用性，第一章 绪论部分介绍了电动机控制方面的背景、本文设计的目的、意义及主要内容等；第二章 三相异步电动机基础 介绍了三相异步电动机的基本结构、工作原理、几个工作过程的分析等；第三章 PLC基础PLC的定义、与继电器控制的区别、工作原理、应用分类等。第四章 三相异步电动机的PLC控制 从系统原理的角度得出系统分为模拟和数字两部分；第五部分进行了总结。

通过本次电路的设计，我对三相异步电动机的PLC控制系统原理有了进一步的了解，在三相异步电动机的PLC控制分析中对PLC产生了浓厚的兴趣，提高了科学的分析和运用能力，由于本人水平有限，因此对其中的原理和实际操作方法有待深入的学习研究和提高。文中有不足之处恳请各位老师加以指导。

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致辞

时光如梭，转眼之间三年的学习生活在这次毕业设计后将画上圆满的句号。在这三年中，老师和同学对我的学习给予了很大的支持和帮助，我在这里不仅体会到了学习的乐趣，而且也感受到了集体给我的关怀，在此谨对各位表示衷心的感谢。

在本次设计中，我不仅受到指导老师的学风，师德的熏陶，而且他的学说和风范，关怀和教诲，将成为我永远的精神动力，并相信这在我的人生中将会受益匪浅，同时也使自己的理论学习和实际联系得更加紧密。也更加端正了自己的工作作风和学习态度，以及工作中的持之以恒的精神。

另外，我在设计期间，同组同学也给了我很多的帮助，在此我也向他们表达我真诚的谢意。

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参考文献

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