《建筑电气自动控制(中专)》由中国建筑工业出版社出版。
建筑电气自动控制（中专） 内容简介 本书旨在为中等专业学校学生提供建筑电气自动控制领域的基础理论知识和实践技能。内容涵盖建筑电气系统的基本概念、常用电气设备、自动控制原理、常见控制回路设计与调试，以及智能化建筑中的典型应用。本书理论联系实际，注重培养学生的动手能力和解决实际问题的能力，为学生未来从事建筑电气工程技术、自动化设备安装与调试、楼宇智能化系统维护等工作打下坚实基础。 第一章 建筑电气系统基础 1.1 建筑电气系统的组成与分类 1.1.1 系统组成： 详细阐述建筑电气系统由供电、配电、照明、动力、弱电（包括通信、安防、消防等）以及自动化控制等子系统构成。 1.1.2 系统分类： 按照建筑类型（如民用建筑、工业建筑、公共建筑）、电压等级（如低压、中压）和功能需求（如基本照明、应急照明、动力负荷、特殊负荷）对建筑电气系统进行分类介绍。 1.2 常用电气设备与器材 1.2.1 电力设备： 变压器： 原理、类型（油浸式、干式）、结构、主要参数、选型原则，以及在建筑供配电系统中的作用。 发电机： 原理、类型（柴油发电机组、汽油发电机组）、结构、性能参数、维护保养，以及在备用电源中的应用。 低压成套开关设备： 作用、组成（柜体、断路器、隔离开关、熔断器、测量仪表等）、结构特点、安装要求、运行维护。 电动机： 原理、分类（交流、直流、同步、异步）、结构、主要参数、特性曲线，以及在各种机械设备驱动中的应用。 电能计量装置： 类型（感应式、电子式）、工作原理、安装与校准要求，以及电费计量的作用。 1.2.2 控制电器： 接触器： 原理、结构、分类（交流、直流）、主要参数、线圈电压、触点类型，以及在电机、照明等线路的通断控制中的应用。 继电器： 原理、分类（中间继电器、时间继电器、热继电器、电流继电器、电压继电器等）、结构、主要参数、触点形式，以及在保护、控制、信号和延时等方面的作用。 断路器： 类型（空气断路器、塑壳断路器、微型断路器）、工作原理、主要参数、保护功能（过载、短路、欠电压等），以及在电路的保护和隔离中的作用。 按钮、转换开关、行程开关： 功能、结构、安装方式，以及在手动控制和位置检测中的应用。 1.2.3 电气线路敷设与绝缘材料： 电缆与导线： 类型（铜芯、铝芯、绝缘材料）、规格、敷设方式（穿管、桥架、明敷、暗敷），以及安全要求。 绝缘材料： 种类（橡胶、塑料、云母等）、性能特点、在电气设备中的作用，以及绝缘电阻的测量与判断。 1.3 建筑供配电系统 1.3.1 供电方式： 公用电网供电、自备发电设备供电、 UPS不间断电源供电，以及混合供电方式。 1.3.2 配电系统： 单相、三相配电： 原理、应用场景。 放射式、树干式、混合式配电： 结构特点、优缺点、适用范围。 电能分配： 总配电屏、分配电箱、开关箱的设置原则与要求。 1.3.3 防护措施： 接地与接零： 基本原理、作用（防触电、防雷击、防静电）、接地类型（联合接地、重复接地）、接地电阻要求，以及接地系统的安装与检测。 漏电保护： 原理、类型（漏电断路器、漏电保护器）、作用、安装与调试。 过电压保护： 雷电过电压、操作过电压，以及避雷针、避雷器的作用与安装。 1.4 照明系统 1.4.1 照明的基本概念： 光通量、照度、亮度、光效、显色指数等。 1.4.2 常用照明灯具： 白炽灯、荧光灯、节能灯、LED灯等，及其工作原理、特点、适用场所。 1.4.3 照明控制： 开关控制、分组控制、感应控制、定时控制，以及应急照明系统的设置要求。 1.4.4 照度计算与灯具布置： 简化的照度计算方法、灯具的合理布置原则，以满足不同场所的照明需求。 第二章 自动控制原理基础 2.1 自动控制系统的基本概念 2.1.1 控制对象： 自动化控制要达到的目标或需要调控的物理量，如温度、压力、流量、位置、开关状态等。 2.1.2 控制系统： 由传感器、控制器、执行器等组成，实现对控制对象的自动调节或控制的整体。 2.1.3 反馈与前馈： 反馈控制： 根据控制对象的实际状态，通过传感器测量并反馈给控制器，实现闭环调节。 前馈控制： 根据引起被控量变化的干扰量，在干扰量作用于控制对象之前进行预先补偿。 2.2 控制系统的组成要素 2.2.1 传感器（变送器）： 作用： 将被控对象的物理量（如温度、压力、流量、光照度、湿度、位置等）转换为电信号。 常用类型： 热敏电阻、热电偶、压力传感器、液位传感器、光敏电阻、霍尔传感器、限位开关等，及其工作原理和适用范围。 2.2.2 控制器： 作用： 接收传感器信号，根据预设的控制规律，产生控制指令。 类型： 继电器控制器： 基于触点逻辑实现简单控制。 可编程逻辑控制器（PLC）： 具有强大的逻辑处理能力，可编程，实现复杂控制。 微处理器控制器： 集成度高，功能强大，常用于智能设备。 PID控制器： 比例（P）、积分（I）、微分（D）组合控制，实现精确的闭环调节。 2.2.3 执行器： 作用： 接收控制器指令，并驱动控制对象做出相应的动作。 类型： 电磁阀、电动调节阀、电动机、接触器、继电器、驱动器等，及其工作原理和连接方式。 2.3 控制系统的分类 2.3.1 开关控制（ON/OFF控制）： 控制信号只有“开”或“关”两种状态，实现简单的启停控制，易于实现但精度不高，可能产生波动。 2.3.2 比例（P）控制： 输出信号与输入偏差成正比，能减小稳态误差，但不能完全消除。 2.3.3 比例-积分（PI）控制： 结合比例和积分作用，消除稳态误差，但可能降低系统响应速度，引入超调。 2.3.4 比例-积分-微分（PID）控制： 结合比例、积分、微分作用，综合考虑偏差的大小、累积和变化趋势，实现精确、快速、稳定的控制，是应用最广泛的控制策略。 2.4 自动控制系统的基本组成与工作流程 2.4.1 闭环控制系统： 传感器检测被控量，控制器比较给定值与被控量，计算出偏差，执行器根据偏差输出控制信号，作用于控制对象，形成闭环。 2.4.2 开环控制系统： 控制器的输出与被控对象的实际输出之间没有反馈联系，控制精度受干扰影响大，适用于干扰小、精度要求不高的场合。 2.4.3 系统工作流程图： 通过流程图清晰展示传感器、控制器、执行器在控制系统中的相互关系和信息传递过程。 第三章 建筑电气自动化控制系统 3.1 楼宇自控系统（BAS）概述 3.1.1 BAS的定义与功能： 介绍楼宇自控系统是集成化的建筑设备监控系统，实现对暖通空调、给排水、电力、照明、安防、消防等系统的集中监控、管理与优化。 3.1.2 BAS的作用： 提高舒适性、节能降耗、提高管理效率、保障运行安全。 3.2 常见的建筑电气自动化控制回路 3.2.1 照明自动控制回路： 光控回路： 利用光敏传感器检测环境亮度，自动启闭灯具，实现节电。 时控回路： 利用定时器或中央控制系统，按照预设时间表控制灯具开关。 感应控制回路： 利用红外或微波传感器检测人员活动，实现人来灯亮，人走灯灭。 场景控制： 预设不同模式下的灯光亮度与开关组合，一键切换。 3.2.2 动力设备自动控制回路： 风机与水泵的启停控制： 根据压力、流量、液位等信号，实现自动启停，与系统负荷匹配。 电梯控制系统： 简化介绍电梯的楼层呼叫、运行逻辑、安全保护等。 电动阀门与电动风阀的调节控制： 根据温度、压力等信号，自动调节阀门开度，实现流量或压力的恒定。 3.2.3 暖通空调（HVAC）系统的自动化控制： 温度控制： 室温传感器的应用，PID控制器对冷/热水阀、风阀的调节，实现室内温度恒定。 湿度控制： 湿度传感器的应用，控制加湿或除湿设备。 新风控制： 根据室内CO2浓度或时间，自动启闭新风阀，保证室内空气质量。 3.2.4 给排水系统的自动化控制： 水泵的自动启停与联动： 根据水箱液位、管网压力等信号，自动启闭水泵，保证供水稳定。 液位控制： 利用液位传感器控制阀门或水泵，防止溢流或干涸。 3.3 PLC在建筑电气自动化中的应用 3.3.1 PLC的基本结构与工作原理： CPU单元、输入模块、输出模块、电源模块、通信模块等。 3.3.2 PLC的编程语言： 梯形图、指令表、功能块图、结构化文本等。 3.3.3 PLC在照明控制、动力控制、简单联动控制中的应用实例： 通过具体案例介绍PLC如何实现复杂的逻辑控制。 3.4 智能化建筑中的典型应用 3.4.1 智能照明系统： 集成化控制，实现节能、便捷、舒适的照明体验。 3.4.2 智能安防系统： 门禁、监控、报警系统的集成，提升建筑安全等级。 3.4.3 智能消防系统： 火灾探测、报警、联动控制，保障生命财产安全。 3.4.4 能源管理系统： 对建筑能耗进行监测、分析与优化，实现精细化能源管理。 第四章 控制回路的设计与调试 4.1 控制系统的设计流程 4.1.1 需求分析： 明确控制目标、控制精度、响应速度、运行模式等。 4.1.2 系统方案设计： 选择合适的传感器、控制器、执行器，确定控制策略。 4.1.3 控制回路设计： 绘制控制原理图、电气连接图。 4.1.4 元件选型与规格确定： 根据负载大小、控制精度等参数，选择合适的设备。 4.2 控制原理图的绘制与识读 4.2.1 图例符号： 学习和掌握常用电气元件、传感器、执行器的图形符号。 4.2.2 信号流向： 理解信号在控制回路中的传递方向。 4.2.3 逻辑关系： 分析串联、并联、延时等逻辑关系。 4.3 电气连接图的绘制与识读 4.3.1 端子排的连接： 理解端子编号与实际接线关系。 4.3.2 电缆敷设与固定： 按照规范进行布线，确保安全可靠。 4.3.3 接地与保护： 确保接地系统的正确连接。 4.4 控制系统的调试 4.4.1 准备工作： 检查接线、电源、安全措施。 4.4.2 单步测试： 分别对传感器、控制器、执行器进行单独测试，验证其功能。 4.4.3 联动调试： 逐步投入各部分运行，观察系统整体运行情况，进行参数调整。 4.4.4 故障排除： 学习分析常见的控制系统故障原因，并进行修复。 4.5 常见故障分析与处理 4.5.1 传感器故障： 信号不稳定、无信号、信号错误等。 4.5.2 控制器故障： 程序运行异常、逻辑错误、输出无指令等。 4.5.3 执行器故障： 动作迟缓、无法动作、异常发热等。 4.5.4 线路故障： 断路、短路、接触不良等。 第五章 安全生产与职业道德 5.1 电气安全基础知识 5.1.1 电气伤害的类型与预防： 电击、电热、电弧等，以及相应的防护措施。 5.1.2 安全用电的原则： “一机一闸一漏”、规范操作、正确使用绝缘工具。 5.1.3 触电急救： 触电后应采取的紧急措施。 5.2 建筑电气工程施工安全 5.2.1 现场安全管理： 安全警示标识、安全通道、临时用电管理。 5.2.2 个体防护： 安全帽、绝缘鞋、绝缘手套等劳保用品的正确使用。 5.2.3 高处作业安全： 脚手架、安全绳、操作平台的安全规定。 5.3 消防安全知识 5.3.1 消防器材的使用： 灭火器、消防栓等。 5.3.2 建筑消防设施： 自动喷淋、火灾报警、排烟风机等。 5.3.3 发生火灾时的应急处置： 及时报警、疏散人员、扑救初起火灾。 5.4 职业道德 5.4.1 爱岗敬业： 认真负责，精益求精。 5.4.2 诚实守信： 遵守职业规范，保守工作秘密。 5.4.3 团队协作： 积极配合，共同完成工作任务。 5.4.4 终身学习： 关注新技术、新知识，不断提升专业技能。 本书的编写紧密结合中专学生的认知水平和培养目标，力求语言通俗易懂，概念清晰，并通过大量图示和实例，帮助学生理解抽象的理论知识。希望本书能成为学生学习建筑电气自动控制知识的得力助手，为他们的职业发展奠定坚实的基础。
