DDC控制器的一种典型应用

DDC控制器的一种典型应用
2005-6-16
颜小军 戴瑜兴
摘要：针对大型建筑的普及，人们对楼宇自动化系统的集成度提出了更新更高的要求。本文给出了英维思系列控制器对新风机组控制的典型应用。实践表明这种应用能有效地提高系统的集成度，节约成本。
关键词：DDC控制器 系统集成


引言：

一座建筑物的完美性不仅表现在其建筑质量、房间的功能和建筑结构，对今天的投资者、经营者和用户来说，更受关注的是舒适的居住和工作条件及低廉的使用和维护成本。因此，建筑物内部的技术装备及其运行效果越来越受到重视。评价一个楼宇自动化系统有三个重要的标准，即用户最关心的可靠性、经营者最关心的经济性和投资者最关心的安全性。这就使得系统集成度和稳定性的提高成了建筑智能化技术研究的新课题，因为监控设备的数量和集成度将直接影响建筑的建造成本和整个系统的稳定性。基于直接数字控制(DDC)方式的楼宇自动化系统是一种模块化结构的系统，可以组成大小不同的规模，易于更换和扩展。在楼宇自控系统中得到广泛应用，在国内应用得较多的有Siemens、Honeywell、Jonhnson、Invensys等品牌。在本文中，笔者将就Invensys公司的I／ANiagara系统中的MNL-150系列控制器对新风机组的监控应用做出讨论。

1、直接数字控制技术的工作原理
直接数字控制系统(DirectDigitalControl简称DDC)工作原理如图1所示。处理器通过模拟量输入通道(A1)和开关量输入通道(D1)采集实时数据，然后按照一定的规律进行计算，最后发出控制信号，并通过模拟量输出通道(AO)和开关量输出通道(DO)直接控制执行器产生动作，从而完成设备的启停控制等等，来完成设备的监控目的。DDC系统是一个闭环控制系统，是应用于建筑设备自动化系统中的最普遍方式。

2、新风机组的监控点表：
在大型建筑中，新风机组是用得较多的建筑设备，在普遍的情况下，需要对新风机组进行如下的监控方式：
． 监测风机的运行状态。
． 监测风机的故障状态。
． 监测风机的手／自动状态。
． 控制加湿电磁阀的开关。
． 监测送风温湿度。
． 送风湿度控制：根据送 风湿度与设定湿度比较，控制加湿电磁阀的开关，从而控制送风湿度在设定的范围内。
． 联锁控制：新风风阀与风机和水阀联锁控制，停风机时自动关闭新风阀，水阀设置在一定开度；风机启动前，延时自动打开新风阀。
． 监测过滤网的压差报警，提醒清洗过滤网。
． 监测防霜冻报警信号。当防霜冻报警时，关风机、关新风风阀、打开热水阀门，进行机组自我保护。待防霜冻报警取消后，自动进入自动运行。
相对于控制要求而言，新风机组的监控点表如表1所示：

3、UA系列控制器
I／A系列LonMark 50，100，150和200系列控制器是可互操作的、符合LONMARK现场总线标准的控制器。所有控制器均可以现场编程，WorkPlace Tech工具软件可以对控制器重复组态，并能重复修改应用参数，灵活性非常好。它们主要适用于屋顶机组、热泵、风机盘管以及类似的应用场合。这些控制器既可独立运行，又可接入LONWORKS FFT一10自由拓扑网络。控制型号表如表2所示。
控制器型号表如下：
． LonmarkMN50系列控制器：1个数字输入端，1个通用输入端，3个数字输出端；
． LonmarkMNl00系列控制器：1个数字输入端，2个通用输入端，4个数字输出端；
． LonmarkMNl50系列控制器：3个通用输入端，2个数字输出端，2个模拟输出端；
． LonmarkMN200系列控制器：2个数字输入端，3个通用输入端，6个数字输出端，2个模拟输出端。

4、方案选择：
根据新风机组所需要接入的监控点和UA系列控制器的技术参数，我们可以有如下几种设计方案。新风机组共有11个监控点(2个AI端、5个DI端、1个AO端、3个DO端)。
1)选择UA系列中的MNL-150控制器和一个扩展模块(DUl)，但MNL-150只有2个DO端，缺少一个DO端，可以将其接到LONWORKS网络中DO端有剩余的DDC控制器上，通过网络通讯来达到监控目的。该种方式对网络系统稳定性的要求较高，独立性能差，一旦网络瘫痪，将不再具备对新风机组监控的能力。
2)选择I／A系列中的MNL-200控制器。它有2个DI端、3个UI端、6个DO端和2个AO端，再加一个扩展模块(DUI)之后，完全可以达到设计要求。该种方式中采用了MNL-200控制器，它的价格较贵，并且有冗余，没有做到最合理的利用设备资源。
上述两种方案都是在建筑设备自动化系统设计中常采用的方法，但笔者希望既要使系统独立性能好、集成度高，又保证系统的最低成本，于是设想能否将MNL-150控制器剩余的一个AO端作改动使其能实现DO端的功能。UA系列控制器的DO端是继电器输出，是开关量，而AO端输出的是0～20mA的电流信号，能否将模拟电流量通过某种电路转换成开关量就是问题的关键所在。

5、新风机组