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DDC控制箱

2017/02/04

 

DDC控制器

编辑 锁定
DDC(Direct Digital Control)直接数字控制,通常称为DDC控制器。DDC系统的 组成通常包括中央控制设备(集中控制电脑、彩色监视器、键盘打印机不间断电源通讯接口等)、现场DDC控制器、通讯网络,以及相应的传感器执行器调节阀等元器件。
中文名
DDC控制器
外文名
Direct Digital Controller
性    质
直接数字控制
类    型
电子机械组件

目录

  1. 1 简介
  2. 2 工作原理
  3. 3 功能介绍
  4. 控制功能
  5. 实时功能
  1. 管理功能
  2. 报警联锁
  3. 能量管理
  4. 4 网络结构
  5. 5 终端系统
  1. 6 费用应用
  2. 7 主要优点
  3. 8 示例说明
  4. 概述
  5. 产品特点
  1. 9 开放性
  2. 10 应用示例

DDC控制器简介

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它代替 了传统控制组件,如温度开关、接收控 制器或其它电子机械组件及优于PLC等,特别成 为各种建筑环境控制的通用模式。DDC系统是利用微信号处理器 来做执行各种逻辑控制功能,它主要采用电子驱动,但也可 用传感器连接气动机构。DDC系统的 最大特点就是从参数的采集、传输到 控制等各个环节均采用数字控制功能来实现。同时一个数字控制器可实现 多个常规仪表控制器的功能,可有多 个不同对象的控制环路。

DDC控制器工作原理

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所有的 控制逻辑均由微信号处理器,并以各 控制器为基础完成。这些控 制器接收传感器,常用触 点或其它仪器传送来的输入信号,并根据 软件程序处理这些信号,再输出信号到外部设备。这些信 号可用于启动或关闭机器,打开或 关闭阀门或风门,或按程 序执行复杂的动作。这些控 制器可用手操作中央机器系统或终端系统
DDC控制器 是整个控制系统的核心,是系统 实现控制功能的关键部件。它的工 作过程是控制器通过模拟量输入通道(AI)和数字量输入通道(DI)采集实时数据,并将模 拟量信号转变成计算机可接受的数字信号(A/D转换),然后按 照一定的控制规律进行运算,最后发出控制信号,并将数 字量信号转变成模拟量信号(D/A转换),并通过 模拟量输出通道(AO)和数字量输出通道(DO)直接控制设备的运行。

DDC控制器功能介绍

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DDC控制器 的软件通常包括基础软件、自检软件和应用软件三大块。其中基 础软件是作为固定程序固化在模块中的通用软件,通常由DDC生产厂 家直接写在微处理芯片上,不需要 也不可能由其它人员进行修改。各个厂 家的基础软件基本上是没有多少差别的。设置自检软件是保证DDC控制器的正常运行,检测其运行故障,同时也 可便于管理人员维修。应用软 件是针对各个可调设备的控制内容而编写的,因此这 部分软件可根据管理人员的需要进行一定程度的修改。它通常 包括以下几个主要功能:

DDC控制器控制功能

提供模拟P、PI、PID的控制特性,有的还 具备自动适应控制的功能。

DDC控制器实时功能

使计算 机内的时间永远与实际标准时间一致。

DDC控制器管理功能

可对各 个可调设备的控制参数以及运行状态进行再设定,同时还 具备显视和监测功能,另外与 集中控制电脑可进行各种相关的通讯。

DDC控制器报警联锁

在接到 报警信号后可根据已设置程序联锁有关设备的启停,同时向 集中控制电脑发出警报。

DDC控制器能量管理

它包括运行控制(自动或 编程设定可调设备在工作日和节假日的启停时间和运行台数)、能耗记录(记录瞬 时和累积能耗以及可调设备的运行时间)、焓值控制(比较室 内外空气焓值来控制新回风比和进行工况转换)。
评价一个DDC控制器 的功能主要看其容量和配套的软件。DDC控制器 的容量是以其所包含的控制点的数量来衡量的,即其可 接受的输入信号或可发出输出信号的功能和数量。也就是 说其有几个模拟量输入点,几个开关量输入点。点数多少是评价一个DDC控制器的重要指标,一般来 讲点数越多表明其功能越强,可控制 和管理的范围越大,当然其价格也就越高。

DDC控制器网络结构

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DDC控制系 统常采用的网络结构有两种,即Bus总线结构和环流网络结构。其中Bus总线结构是所有DDC控制器均通过一条Bus总线与 集中控制电脑相连,它的最 大优点就是系统简单、通信速度较快,对一些中、小型工程较为适用;但在大 型工程时就会导致布线复杂。为此有 些公司又推出了支路Bus总线结构网络,它是通 过一个通讯处理设备(NCU)后产生支路Bus总线,这样各 支路又可带数个现场DDC控制器,对一个大区域而言,只需几个NCU与系统Bus总线相联即可,这样可 大大简化该系统。对于环流网络结构,它是利 用两根总线形成一个环路,每一个环路可带数个DDC控制器,多个环 路之间通过环路接口相联,因此这 种系统最大优点就是扩充能力较强。
通讯网 络是用于完成集中控制电脑与现场DDC控制器 以及现场设备之间的信息交换。其联接 材料通常采用截面积为1.0mm2的RVVP聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套、铜芯电 缆或采用专用通信电缆。现场DDC控制器与现场设备(如传感器、阀门等)之间的 控制电缆一般采用1~1.5mm2聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套、铜芯电缆,是否需 要采用屏蔽线应根据具体设备而定。

DDC控制器终端系统

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一个终端系统机械系统中用于 服务一单独区域的组成部分,例如:一个单 独的风机盘管控制器、VAV控制器、热泵控制器等。DDC终端是DDC的应用系统。这是应用于商业建筑的控制工业的新发展,它可提 供整个建筑暖通空调系统的运行情况。
DDC终端系统的控制水平
信息处 理与控制的水平取决于机器设备的形式,如VAV终端,其操作 系统通过设置是否需加热或降温的气流温度设定点,根据气 流流量和设置最大最小的流量值,操作可 设定的工作时间表,假日时间表,允许忽略时间,如装有排气感温棒,还可根据排气温度。它可监控每个VAV的风扇 运行时间和管道加热器工作时间。
其它终端系统也是类似的,但对系 统的影响有所不同。

DDC控制器费用应用

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在建筑中安装全终端DDC系统的 费用正在不断下降中,多数只 有很少甚至没有费用的增加。考虑到终端DDC系统的众多优越性,这些费 用比传统系统更具效率,如果恰当地使用DDC系统,它的费 用可在短期内回收。
DDC适用的建筑
现多数建筑都可适用DDC系统,包括:办公大楼、学校、医院、宾馆以及工业建筑。
DDC系统可 安装于各种规格的建筑中,在小型 建筑中其特别优点是其遥控显示器可装于管理服务公司中,在大型建筑中,其优点 是可通过中心管理系统管理,从而比 单个管理更节省人力和能源。
DDC系统可用于建筑改造
大多数建筑可用DDC系统进行改造。通常高 效率地改造和提高控制系统应在改进和整修机械系统时进行,有时也 可能由于原控制系统已陈旧废弃或由于客户舒适性要求的影响等而改造控制系统。多数场合,旧系统 中部分设备可被重新使用并发挥更高的效率,最新的DDC系统允 许在改造一个系统,一个系 统安装而不必安装中心控制室,各个系统可独自操作,直至将 末端设备联网至工作或安装中心控制室。这就使 改造和设计具有高度灵活性。
DDC系统适 合于大部分机械系统
典型的有:变风量系统(VAV)、热泵、风机盘管、新风机组空调箱、空气处理系统、通风机 系统和建筑中心机械设备及附加设备均可连接到DDC系统,提供安全保护、使用寿命保护、显示、指示灯等信号。
DDC系统可 用于多种建筑间的联网
中心控制室可通过ADSL利用宽 带网络调节控制多栋大楼,中心计 算机可接收到远距离往来各种警报、信号,并在中 心控制室操作而在各处完成各种必要功能。
相距不 远的几栋大楼可通过以太网络联网,操作终 端可置于其中一栋建筑,它的操 作信号可传送至网络的其它终端,这对于 办公大楼群和学校还是十分理想的。
DDC系统可 提供过往使用纪录
安装在各区域(房间)的传感 器可由客户调节改变该区域内设定点,当设定变化时,空气处理系统或部分机械系统相应动作,该系统 还可提供每月各客户的操作纪录清单。
DDC系统能 协助顾问工程师
顾问工 程师可很大地受益于DDC系统。以大楼建造开始,工程师 办公室就可通过电话线了解到大楼的许多情况,他可按控制系统提供的 情况对有关机器进行检修而不必走出办公室,这样在 工程进行时就可节省很多费用。
DDC系统对 服务和管理公司的益处
安装在大楼内的DDC系统可 以及时监控大楼的操作,对出现 的问题迅速作出反应,并采取有效措施。该系统 还可通过远程电讯设备联系,并从大楼接收信号,大楼的 实际操作可由远处监控,并改变设定点、时间表,甚至控制软件。
这样在 不是重要问题或要改进时,就可节 省昂贵的旅费了。当维修 人员需要前往时,他也可 通过联网预测故障原因,以便到 达现场后有了解决问题的方法,这样可 大大提高他的工作效率,并降低 客户的不满程度。
DDC系统控 制设备与机械系统设备之差异
DDC系统可 及时控制和显示正常装备的各种设备,包括:指示灯、环境喷头、门锁等。将这些设备接于DDC系统中,可提供 使用者改变时间表的方便方法。

DDC控制器主要优点

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专门使用的DDC系统具有很多优点,以下列 出其中最重要的几点:
1. 操作
终端DDC系统是 建筑物管理的有力工具,它的操 作系统可方便地管理一个或多个岗位,可及时 按客户要求或程序要求作出反应。DDC系统允 许控制器在操作时间内同时具有其它功能,这一点 是区别于传统系统的。DDC系统可 以单个终端获得整个建筑操作的所有信息,这就具 有很强的故障诊断能力。
2. 降低费用
一个良好设计的DDC系统可 在能源和人力方面降低费用。由于所 有区域都经中心调度和控制可通过能量的转移而使之不会浪费,而且,系统可 自动启动或停止机械设备,使其在 不必要时不运转。它还可 通过操作终端自动诊断和处理许多问题,而无需 维修人员亲临现场,从而省去许多费用,降低维修成本。处于不 同位置的多个建筑,可由一 个中心控制室统一管理和监控,而不必单独控制,从而节省了人力。
3. 提高舒适性
由于DDC系统比 传统系统具有更高的精确度,温度可 保持在更接近于设定值的值,为此改善居住环境。
4. 无需校准
多数DDC系统无需校准,可减少维修保养费用,并长期保持精度,而传统 系统校准后就开始降低精度。
5. 改善控制方式
DDC系统允 许更复杂的控制方式以完成整栋大楼的基本管理,这样可 减少执行费用并改善其居住的舒适性。DDC系统可 根据建筑各部分的实际制冷量,调节冰水(寒水)机组的供冷量,以达到 冷却水温要求又不致过冷,当建筑 冷量需求变化时,还可随之调整冰水(寒水)机组。
6. 提高房产价值
一套配有DDC系统的设备比未配DDC的设备 具有更高的价值,它经常 作为一个完整施工计划的重要组成部分,当一栋建筑预售时,预购者 常考虑该建筑是否装有最新管理系统。
7. 更优越的控制
由于DDC系统可 完成各种逻辑功能,可按建 筑操作的客观情况作出复杂而精确的控制,因而更具优越性。
8. 高度灵活的控制
建筑物 的各种参数往往不是一成不变的,新的客 户或旧客户的新要求往往需要改变大楼的控制要求,多数DDC系统可 按新要求重新编写程序,而不必改变硬件。而且,DDC系统是模式化系统,便于以后大楼扩建,如大楼改建时,该系统可随之扩展。
9. 改善居住条件
许多大楼的所有者使用DDC系统以 鼓励租期已到的客户留在大楼中,当客户 看到他们住处具有成效管理系统时,他们对大楼就更满意。
10. 改善维护和服务
整栋建筑采用DDC系统后,维护工 作可通过系统自动做到,并纪录 需要服务的设备和地点。如需要,DDC系统还 可纪录各部分机械的运转性能曲线和各房间的温度变化,这些在分析和诊断机械系统或控制 器问题时十分有益,因为系 统能发展操作中的许多偏差,故许多 问题可在客户察觉前解决。

DDC控制器示例说明

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我们以森威尔[1]  公司STEP3楼宇自控DDC控制器说明

DDC控制器概述

STEP3是一个 面向楼宇自控的直接数字控制器。
森威尔公司STEP3 DDC控制器森威尔公司STEP3 DDC控制器
该DDC控制器 是一个综合了多家楼宇产品优点,并自主 创新的专业楼宇控制器,其中有多达5项技术 申报了国家专利。难以置信的性能/价格比,比常规 楼宇控制器节省30%~50%的投资。控制器有12个物理输出(8DO+4AO),还有16个虚拟输出(中间变量),因此可以组态成28个独立控制回路。带扩展模块,可以扩展到112个物理点。
该DDC控制器 可以对楼宇中的冷冻站、热交换设备、空调系统通风系统给排水系统变配电系统电梯照明系统等等设 备进行监测和控制。可以十分方便的组网,实现分散控制,集中管理。

DDC控制器产品特点

1、既不同 于完全通过外部编程来开发应用的DDC或PLC,也不同 于依靠本机按键设置组态的DDC,而是把 两者优点结合起来:80%的楼宇 应用功能固化在控制器内,通过本 机按键组态实现,20%的特殊 应用要求通过外部编程实现(非常简单的代码),既方便又灵活,一周内 自控师就能熟练掌握STEP3的应用。
2、实现点到点通讯,即除了 总线方式的上下位机通讯外,DDC和DDC之间实现数据共享,极大减少了楼宇自控项目的布线工程量。
3、开放的总线协议,可以和任何组态软件接口。采用BACnet开放性楼宇自动化网络协议,支持Ethernet、Modbus +TCP/IP、RS485等控制总线。非垄断 的软件策略使用户可以自主决定选择性价比更好的上位机软件。
4、标准统一的扩展模块,即插即用,甚至不需要设置。
5、 豪华的 二次开发编程软件。也可以通过键盘组态
6、比同类产品节省30%左右的投资。
7、可以通 过串口下载程序,也可以通过现场总线远程下载。
8、STEP3-DEBUG在线仿真软件,用于验 证你任意编制的控制逻辑是否正确。
9、通用端口技术,AI与DI、AO与DO口可以相互转换,AI口还可以灵活选择PT1000、NTC或0-10VDC、4~20mA传感器,完全通过软件设置。
10、具有良 好人机对话界面的智能系统。
11、多站点 连接和可扩充性。中央站和现场 控制器之间应实现双向直接数据通信,没有其 它中转和控制环节,以保证 传输数据的一致性和减少数据传输时间延时,提高网络通信的可靠性。现场控 制器之间实现双向直接数据通信,中央站 停止工作不影响控制器功能和设备运行。
12、方便易用性。中央站 采用全中文视窗平台,以中文 动态图形化界面运行楼宇设备管理的日常控制、监视、调度管理工作,采集数据的归档、统计、报表管理等。系统界面需操作方便、简单易学、形象直观。

DDC控制器开放性

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智能化系统要求每 个子系统进行分散灵活的管理与控制,又需要 中心管理部门进行统一协调、监控,这就要 求控制网络的架构要具有完善、可靠的 网络功能和控制功能。
同时由 于系统控制对象众多,控制功能各异,控制要 求在以后的运行过程中会不断变化和增加。从长远来看,系统具 有良好的开放性和互操作性应是考虑的重点。根据我 公司以往的工程经验,并参照资料要求,我们设 计的系统将采用MODBUS工业标准总线+以太网的架构形式。
MODBUS总线技术是工业 自动化领域成熟,高度可靠,开放式的控制总线形式,传输速率最大可达1兆波特,单条总线长度1200米,一条总线可连接128台STEP3。
以太网技术的应用也很成熟,目前已 成为最常用的网络架构,已在业界广泛使用。
管理机 与控制器机通过A53通讯转换器连接成MODBUS网络;控制器(DDC)直接与现场控制元件(阀门执行器,继电器接点)、传感元件(温度、压力压差、流量等传感器)连接。
中央计算机可通过以太网(Ethernet)的通讯 方式与其它系统的计算机或工作站互连,网络通讯速率为10/100Mbps。PCAutO3.6软件以 其开放的网络体系决定了它可提供其它基于网络的应用。系统已 包含了广泛的设备和协议界面供集成选用:ODBC数据接口、NetWorkAPI(forC、C++、FORTRAN)、AdvanceDDE客户端、BACNet客户端/服务器、Microsoft Excel Data交换、OPC客户机等等。
中央站管理软件说明
中央站 管理软件可以采用任何通用的工业自控组态软件,如IFIX,INTOUCH,WINCC,组态王,力控,昆仑通态等。举例说明:一般组 态软件都遵循现有工业标准,系统开放。整个系 统网络运行在快速以太网上,协议为标准的TCP/IP。提供IBMS系统的 数据接口方式有ODBC、NetAPI、标准的SQL接口、AdvanceDDE,并且支持BACNet、OPC、LonWorks等工业标准协议。
上位机 中央空调系统监控界面
系统特点:
  • 专业的图形人机交互界面
  • 支持本 地及远端的多个高性能工作站
  • 对各类 楼控设备的实时监控
  • 强大的报警管理
  • 提供大 量的历史数据和趋势图
  • 灵活多 样的标准或用户自定义的报表
  • 强大的应用开发工具
  • 支持基 于工业标准网络的本地及远端多客户机/服务器体系
  • 详细安 保数据与人事系统的集成
  • 针对大 型高端用户的多服务器功能
  • 冗余功能
  • ActiveX技术

DDC控制器应用示例

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冷冻站控制
一、产品选用指南
1、系统定义
建筑设备监控系统(Building Automation System-BAS)是将建 筑物或建筑群内的空调与通风、变配电、照明、给排水、热源与热交换、冷冻和冷却、电梯和 自动扶梯等系统,以集中监视、监控和 管理为目的构成的综合系统。
2、组成
通常是由微处理器、网络通信模块、输入输出模块、储存器、电源等部分组成。
3、技术指标
1)硬件部分:微处理器、网络通信模块、输入输出模块、储存器、电源等配置要求,信号及精度要求,通信速率要求。
2)软件部分:模拟量偏差监视、最佳控制方式、最佳启停控制要求、运行时间统计、检测记录、季节转换控制模式、编程语音、报警程序等要求。
4、选用要点
1)现场控 制器是安装于监控对象附近的小型专用计算机控制设备,其主要功能应满足:
(1)与中央站及其他 现场控制器进行数据通信;
(2) 对现场 仪表信号做采集和数据转换,输出控制信号至现场执行机构;
(3)可进行基本控制运算,独立实 施设备监控功能。
2)现场控 制器的信号及精度要求
(1)现场控 制器的信号应分为模拟量输入(AI)、模拟量输出(AO)、开关量输入(DI)、开关量输出(DO)。
(2)现场控 制器的输入输出信号应与现场仪表的信号相匹配。
(3)现场控 制器的信号测量和数据转换精度应满足系统的测量和控制要求。
3)现场控 制器的结构要求
(1) 现场控 制器的结构选择应根据被控设备的特点进行。测控点 较少且功能要求比较固定的设备监控,可选用输入、输出点 数相对固定的现场控制器。
(2)测控点 较多且工业流程变化较多的设备,可选用输入、输出点 数可灵活组合的现场控制器。
4)现场控 制器的通信速率要求
(1)现场控 制器的通信速率应满足整个监控系统的响应速度。
(2)现场控 制器之间应可通过通信实现现场信息与数据共享。
二、施工、安装要点
1、分站直接数字控制器的安装位置
1)控制器 的准确安装位置,应根据 设计施工图纸所示。
2)控制器 应安装在被监控设备较集中的场所,以尽量减少管线敷设。一般设 置在电控箱或电控柜内,其内部 设备应布置整齐美观,强弱电系统分开以保证系统安全,且便于检修。
3)现场控 制器应安装在光线充足、通风良好、操作维修方便的地方。
2、控制器安装的要求
1)控制器的安装应垂直、平正、牢固。
2)控制器 安装的垂直度允许偏差为3mm;箱的高度大于1.2m 时,垂直
允许偏差为4mm。

3)控制器 安装水平的倾斜度允许偏差为3mm。











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