暖通空调——空调系统DDC与PLC自动控制

空调控制系统的应用有多种方式。除了传统的单片(板)机系统以外，还可以选用DDC控制系统、PLC控制系统、DCS控制系统。早期很多用户在应用于空调控制领域时，选用了局部数字直接控制(DDC)。用户选用DDC控制系统的主要原因是：DDC控制器是针对HVAC暖通空调设备的控制而设计的，内部已经固化了较多的专家级的控制策略，能做到较好的性能价格比（和当时的PLC价格比较），还降低了对编程者和操作工的应用要求。对其软件和控制器的操作易学好懂，应用程序修改和维护相对PLC以及DCS等更方便。早期的PLC和DCS在暖通空调控制上应用不是很多，其主要原因除了价格较高的因素之外，早期的PLC和DCS在逻辑、计数和计时方面有优势，但在以模拟量为主要处理对象的空调系统中，缺乏足够的计算和分析能力。近年来，随着新型PLC以及DCS等工业级别控制器在存储容量和运算能力方面的迅速发展，这一缺陷已经得到弥补，许多生产厂家在硬件水平大幅提升的同时, 又开发出适于运算和分析的指令集系统, 并制造了一系列运算和通讯等专用模块来强化这方面的性能，从发展趋势来看，PLC控制器以及DCS控制器在运算能力上已经与PC控制系统没有多少差别，通讯能力也大为提高，加上其固有的可靠性、扩展性、开放性，已完全可以胜任以模拟量为主要处理对象的空调系统中的控制任务，并在其他性能上更体现出DDC无法实现的优越性。

性能比较：

CPU 与扩展模块之间的通讯方式比较：

DDC 控制器与扩展模块之间采用LON协议通讯或采用I/O连接：

◆DDC控制器自身不带实际物理点或带的实际物理点数量较少，扩展后最多只宜带128实际物理点，因为LON通讯需要LON授权点（需要收费），一个LON授权点只能扩展64个实际物理点，而ECHELON公司一般只免费提供1~2个LON授权点。

◆CPU与现场模块通过LON-BUS总线通信，速率78K bit/s，C-BUS总线最大通信速率为1M bit/s。

◆LONWORKS主要用于解决较小控制器之间的集成，优点在于方便现场仪器，如智能电表、传感器与执行器的联网，数据传输的实时性差，数据量大时容易造成系统死机等故障，因此将会给监控系统的正常运行带来极大的隐患。

◆LON通讯的设备都有一个全球唯一的LON ID，第一次使用时必须用LON通讯卡把LON ID读取到DDC控制器上，才能实现数据传输。当LON通讯设备出现故障需更换新设备时，必须把新设备的LON ID读取到DDC控制器上且需要重新下载程序，才能实现数据传输，否则DDC与新换LON设备无法实现正常的数据传输。业主的维护人员基本上不能完成以上工作，维护工作比较麻烦。

◆扩展模块不支持带电热插拔，需要断电插拔

PLC 控制器与扩展模块之间的通讯：

◆PLC CPU控制器自身不带实际物理点或带的实际物理点数量较少，但扩展后可带2000点（中低档）。

◆CPU通过通讯模块与IO模块连接，通讯速率可以达到12M bit/s。

◆IO模块支持带电热插拔，如果IO模块故障，可以直接更换在程序上不需要任何改动。

上位组态软件比较：

◆国际主流工业级组态软件基本不能与DDC控制器组态，如IFIX、INTOUCH、WINCC等。DDC厂家的组态软件比较不开放，基本上只能集成LONWORKS、BACNET通讯协议的设备，而LONWORKS、BACNET通讯协议只适用于楼控（民用）设备，而工业控制设备基本上不支持这些协议。

◆数据采集及刷新能力较差，大多数DDC组态软件刷时间在1～5秒，如果模拟量数据较多，经常出现几个小时数据没有变化等现象。各控制点的刷新时间无法自由设定，只能设定整个系统的刷新时间。

◆DDC厂家的组态软件自身基本没有强大的数据报表功能，需开发第三方报表软件，但无法达到无缝连接且运行很不稳定。

◆DDC组态软件的二次开发能力较差。

◆DDC通讯总线（与上位机）如果是C-BUS协议通讯通讯速率一般9.6kbit/s，最大为1M bit/s。

◆语言通用性差，对中文不支持或者支持不好。

PLC 组态软件：

◆国际主流组态软件支持PLC控制器组态，如IFIX、INTOUCH、WINCC等。这些组态软件的开放性较高，与第三主设备的集成很容易实现，且运行比较稳定；

◆数据采集及刷新能力较强，所有控制点的刷新时间可以根据实际需要自由设定（10ms～1s）；

◆IFIX、INTOUCH 、WINCC等国际主流组态软件支持VB等汇编语言，具有很强的二次开发能力；

◆ IFIX、INTOUCH 、WINCC等国际主流组态软件具有强大的数据报表功能，可以通过二次开发来实现数据分析等功能。

5.1.4. 现场操作屏（HMI）组态比较

◆由于LONWORKS、BACNET等协议比较不开放或使用范围较小，市场上的触摸屏基本都不支持与DDC直接组态。

◆PLC控制器在工业上应用比较广泛，富士、西门子、欧姆龙、三菱、LG、施耐德等的触摸屏都支持直接与PLC通讯，一台触摸屏可以同时和多个PLC控制器通讯。PLC与屏的间距在100米范围内，通讯速可以达到12M。

I/O 模块性能比较：

DDC I/O 模块：

◆AI(模拟量输入模块，各类温湿度传感器等）

a ：只支持0-10V电压信号输入、NTC等，很少支持4-20mA信号输入；

b ：分辨率：《=10位,信号采集精度较低误差较大，每隔1秒刷新1次；

c ：AI模块不带信号隔离，抗干忧能力很差，导致数据波动很大；

d ：不能给传感器提供电源，传感器供电需通过外部电源。

◆AO(模拟量输出模块，用于调节水阀等）

a ：基本只支持0-10V电压信号输出，不支持4-20mA信号输出。

b ：分辨率：《=8位,信号输出精度较低误差较大;

c ：扩展模块不支持带电热插拔，需要断电插拔。

PLC I/O 模块：

◆AI(模拟量输入模块，各类温湿度传感器等）

A ：支持0-10V、4-20mA等各类热电阻信号输入；

b ：分辨率：12/13/14/15/16位定货时可以选择, 刷新时间可以自由选择2.5ms/16ms/20ms/100ms；

c:AI 模块带信号隔离，抗干忧能力强，采集精度高，可以带电热插拔。

d: 能给传感器提供DC24电源；

◆AO(模拟量输出模块，用于调节水阀、蒸汽阀、凤阀等）

a ：支持0-10V、4-20mA信号输出; 

b ：分辨率：》=12位,信号输出精度较高，输出误差±0.5%，，可以带电热插拔。

编程软件比较：

◆DDC控制器编程：编程简单，但是不支持自由编程，很多逻辑/功能无法实现；原程序不能上载，要修改程序必须要有原程序才能修改；不能进行二次开发，灵活性较差。

PLC 控制器编程：编程比DDC稍难，支持自由编程，逻辑和运算能力较强；原程序能上载，可在线修改程序；可以进行二次开发，且灵活性较好。

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