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主講人：王廷興　博士

中央監控系統 及設備控制工程. 理論與實務 ( 二 ). 主講人：王廷興　博士. ─ 創新築夢，有夢最美─ 專題講座. 台北科技大學冷凍空調系 副教授 消防設備師，電機技師，建管甲級技術士，合格仲裁人，升降梯檢查員 行政院公共工程委員會採購申訴審議委員會　諮詢委員 專業技術查詢： www.teac.org.tw. 五、中央監控系統應用及實務. 基本概念 基本系統架構 監控信號的種類 I/O 表的意義 硬體設備 (PLC 、 DDC). 監控軟體概要 系統整合 其他相關工程概要 常見應用範圍 常見缺失及改進對策.

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  1. 中央監控系統及設備控制工程 理論與實務(二) 主講人：王廷興　博士 ─創新築夢，有夢最美─ 專題講座 台北科技大學冷凍空調系 副教授 消防設備師，電機技師，建管甲級技術士，合格仲裁人，升降梯檢查員 行政院公共工程委員會採購申訴審議委員會　諮詢委員 專業技術查詢：www.teac.org.tw

  2. 五、中央監控系統應用及實務 • 基本概念 • 基本系統架構 • 監控信號的種類 • I/O表的意義 • 硬體設備(PLC、DDC) • 監控軟體概要 • 系統整合 • 其他相關工程概要 • 常見應用範圍 • 常見缺失及改進對策

  3. 1.基本概念(軟、硬體) 中央監控室設備 傳 輸 地區控制箱 設 備

  4. 2.中央監控系統工程-基本系統架構圖 Ｍ Ｋ Ｐ 主電腦 備用電腦 顯示板 備用F-E FRONT-END RTU RTU RTU RTU 幫泵 幫泵 幫泵 幫泵 照明 照明 照明 照明 配電器 配電器 配電器 配電器 風機 風機 風機 風機

  5. 3.監控信號的種類 DI：分離輸入信號（乾接點－監視） DO：分離輸出信號（乾接點－控制） AI：類比輸入信號（4-20MA，0-5V） AO：類比輸出信號（4-20MA，0-5V） PI：脈波輸入信號

  6. 4.控制對象I／O功能統計表

  7. RTU-1 (B1)

  8. 5.PLC硬體結構圖 程式書寫器 輸入元件按鈕開闢進接開闢極限開闢 電壓 安培 溫度 輸出元件指示燈電磁閥警報器 輸 出 模 組 輸 入 模 組 CPUMEMORY 週邊裝置 電源供應器

  9. PLC軟體內涵及其功能概述 • 圖形式編程語言（Graphical Language） • A、階梯圖（LD） • B、功能方塊圖（Fnction Block.Diagram） • 語文式編程語言（Text-Based Language） • A、指令（L）：常見的有，及（ANO），或（OR），反相（NOT），計時器（TMR），計數器（CNT），位移暫存器（SFT）等基本指令。比較（CMP），加（ADD) • B、結構式文件編程語言（Structured Text，ST） :執行複雜精確的程序控制或採圖形監控時，軟體必須具備數學運算、數據傳輸，副程式（Subroatime）、迴圈（Loop）判斷等功能。改採高階結構式文件 編輯語言。

  10. PLC and DDC (Design's DDC Controller) 比較表

  11. 6.監控軟體概要 • 作業軟體 • 應用軟體的功能 • 通訊整合軟體 • 維護保養軟體 • 人工智慧概述

  12. 作業軟體 • WINDOWS BASE • STAND ALONE • OTHERS

  13. 應用軟體的功能 • 警報功能 • 時程控管功能 • 趨勢圖功能 • 圖控功能 • 維護管理功能 • 自我診斷功能 • 冷氣主機控管功能 • 電力需量控能

  14. 通訊整合軟體 • BAC NET • LON WORKS • 標準協定比較表

  15. BACnet概要 • BACnet 基本上仍沿襲傳統的理念，有階層式的關係，控制元件依其控制功能需求可選擇不同的傳輸介質和下層協定 • 遵守 BACnet 協定的裝置(Device)在進行通訊時是利用對另一裝置 產生服務要求，並由該裝置執行服務要求的動作完成後通知（或不需通 知）原要求服務裝置的方式來達成。 • 當然裝置的 種類有很多種，BACnet 協定將其歸類為 6 大類(階)，從最低階 Class1 的感應器、Class2 的制動器，到更高階的區域控制器和大型系統控制 器，甚至電腦軟體均為一裝置的抽象概念。 • 資料的格式訂義，BACnet 是採用物件導向(Object Oriental)的 方式兩物件互相溝通時，可以一次傳遞單一或者多個參數，達到快速資料傳遞的功能。

  16. Lonworks概要 • Lonworks 是由 Echelon 公司發展出來的一系列產品，其核心是一顆 所謂 Neuron chip 的晶片，該晶片整合了通訊、控制和 應用軟體等功能於一身，等於說是具有通訊功能的小型單晶片控制器 (Single-chip controller)。 • 其通訊協定為獨家 LonTalk 協定，但整個協定 的內容均包含在這顆晶片上，目前其授權製造廠商有 Motorola 和 Toshiba，因此使用者僅須購買該晶片便可使用 LonTalk 協定的網路。 • 對於一些控制功 能簡單的元件如感應器和制動器均已足夠，其結果造成即使在一般控制 架構下層的元件也可直接連接於網路上。 • Lonworks 的技術可以將這種上、中、下層的階層控制架構打破，真正作到點對點 (Peer to Peer)平等地位的通訊，其最大的優點是可以節省傳統訊號線的 配線成本。 • 在控制網路的配線上，Lontalk 也提供許多選擇，透過所謂 Tranceiver 的訊號轉換器，其傳輸介質可選用光纖、雙絞線、無線電和 電源線等多種方式，更增加其配線時之彈性。 • Lonworks 系統的另一項優點是非常適合建築物內不同系統的直接整合 • Lonworks 系統的目標在商業建築的應用上，即在整合空調、照明、 保全、消防等自動化系統的不同製造廠家所生產各種用途的控制元件。

  17. 網路型式媒介比較表

  18. 維護保養軟體 • 系統自我診斷軟體 • 維保軟體(報告、警報…等)

  19. 人工智慧概述 人工智慧(Artificial Intelligence)泛指由人工製造的系統其所表現之智能。而智能控制是現代控制技術一重要領域，其包含有數據採集與管理、監督及控制等三大功能，以實即時、可靠性、可維護性、通信功能、訊號處理及控制演算法等特性。

  20. 智能控制的方法 • 專家系統 • 模糊控制 • 神經網路控制

  21. 2.模糊控制 模糊控制與專家系統不同，其為模糊推理和控制技術相結合的產物。運用模糊集合和模糊概念形成控制演算法，不需要建立控制對象精確的數學模型。根據模糊集合和模糊邏輯來作出控制決策。 • 智識代表性明確，容易被驗證和最佳化且效率高。 • 完全沒有訓練能力，對每件事情都必須明確定義。

  22. 3.神經網路控制 神經網路控制是一種運用人工神經網路的控制方法。因為人工神經網路是建立在強且有力的數學基礎上，所以它有很大的潛力。 • 知識代表性不明確，不能容易地被解讀或調整的系統。 • 訓練能力得透過數據資料集合進行自我學習。

  23. 7.系統整合 • 系統整合的優點 • 系統整合的架構 • 系統整合的通訊介面(軟體)

  24. 系統整合的優點 • 降低設置成本和維護成本 • 提高系統安裝效率和整合性 • 增加操作和維護效率 • 提高建築能源節約效果 • 保持自動化系統的擴充能力

  25. 系統整合階層式架構

  26. 系統網路整合運用架構

  27. 網路架構基本概念 Remote View Level Internet Ethernet Date server SERVER SERVER Date Pressing Level HUB DDC server PLC SEGVER Controller level DDC Ethernet PLC Ethernet PLC DDC RS485 RS485 Device level IO IO

  28. 採用DDC之架構

  29. 採用PLC之架構

  30. 採用RTU之架構

  31. 8.其他相關工程概要 監控室基本需求 操作管理需求 維護管理需求

  32. 監控室基本需求 • 控制室必須具備24H空調及除濕系統 • 須考量於控制室中所有運轉設備所發出的噪音值，一般建議低於20dB • 充分的照明設置 • 預留維修走道及空間 • 火警防護及應變措施 • 人員出入門禁安全管控 • 高架地板設置 • 整合性佈線線規劃

  33. 操作管理需求 • 電腦設備 • 軟體異常處理 • 環境設施異常處理 • 系統遭入侵或資料異常導致系統故障

  34. 維護管理需求 • 確保系統正常運轉 • 自動診斷系統設備的狀態 • 緊急事件處理自動化

  35. 9.常見應用範圍 電力系統 空調系統 消防系統 給排水系統 節能系統 監視安全系統 其他設備工程

  36. 管理人員 電流電壓等量測值 警報值設定火警 連鎖確認 警報觸發 設備運轉狀態電流、電壓、功因等量值 警報確認 設備維修 設備運轉時間累計 警報管理模組 維修管理模組 電力系統 運轉條件設備故障 停/復電控制 契約容量控制 離峰控制 設備運轉條件監視 設備卸載/復載 能源管理模組 1)電力系統-監控示意圖

  37. 電力系統說明-設計階段

  38. 電力系統說明-設計階段

  39. 電力系統說明-設計階段

  40. 電力系統說明-設計階段

  41. 2)空調系統-監控示意圖

  42. 空調系統說明-設計階段

  43. 空調系統說明-設計階段

  44. 空調系統說明-設計階段

  45. 最佳啟停(預熱/預冷)時間控制

  46. 冰水機的PH圖

  47. 適應控制/PID控制

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