基于DDC的車間空調自動化改造

曲廣慶，祝小斐，李紅燕

（青州卷煙廠，山東 青州 262500）

青州卷煙廠共有14套空調設備，為了確保空調運行的可靠性，現場控制器采用直接數字控制器（DDC），自動調節其相應的工藝參數在允許波動的范圍內。現以其中一臺空調K6為例重點介紹DDC的工作原理以及DDC在空調自控上的應用。

一、DDC控制系統介紹

1.直接數字控制器DDC

DDC是空調自控系統的最前線裝置，它分布于建筑物內各處的設備現場，如空調機房、車間現場等。DDC連接于江森METASYS的控制層總線，NCU及操作站均可對它們實現上位機的超越控制。

目前最常用的直接數字控制器FX15是一個模塊化、可擴展、在現場具有操作能力的高性能可編程控制器，特別為空調箱、調風設備及全封閉控制機組等設備的控制要求而設計。FX15有6個模擬量輸入 (AI)，8個數字量輸入(DI)，8個繼電器輸出 (DO)，4個模擬量輸出 (AO)；FX15＂Universal＂可以使用不同的顯示器，內置、本體或遙控；FX15控制器可通過插入式通信卡與江森Metasys樓宇管理系統、Lon、BACnet系統聯網，FX15單獨構成系統時，可通過調制解調器、企業內部網或互聯網來實現遠程通信功能。

青州卷煙廠現使用的FX15通信協議是江森自控的N2開放式通信協議。使用FX-tools軟件，可根據任何實際應用需要，對FX15控制器進行配置，并對控制器進行編程。

2.XT-9100通信模塊/XP-910x擴展模塊

FX15控制器使用標準的XT/XP模塊，可擴展輸入/輸出點，最多提供多達27個輸入/輸出點。擴展模塊 (XT-9100/XP910xorXTM-905/XPx)由子模塊組成，可提供模擬、數字I/O點的各種組合。它們可通過同一條DIN標準導軌安裝在DX系列控制器旁，或安裝在距離控制器最遠不超過1 200m的地方。XT總線具有與MetasysN2總線相同的物理特性。

3.簡便的編程

直接數字控制器不使用傳統意義上的編程方式，它使用安裝于IBM兼容計算機中基于Windows操作系統的圖形化編程軟件編制控制算法、時間程序、定義輸入/輸出點等，這臺計算機可以通過FX15直接數字控制器上的RS-232-C口與控制器通信并裝入程序。程序數據及參數存儲于控制器EEPROM，因此當系統掉電后該部分數據不受影響。而實時時鐘及系統操作數據存儲于帶后備電池的RAM中。

4.精確靈活的控制

無論是作為整個系統的一部分，還是作為N2網絡上的組件，或是作為一個獨立的控制器，對于制冷設備控制的應用來說，FX15直接式數字控制器都是很好的選擇。因為它集配置和操作的方便性、應用的靈活性、精確舒適節能的控制于一體。

二、以K6為例說明DDC的應用

1.確定所需DDC控制器的類型及其擴展模塊

根據所需數字、模擬輸入及輸出點數要求確定所需DDC控制器的類型及其擴展模塊。在K6空調的運行過程中，需要DI點11個，AI點15個，DO點13個，AO點8個。根據所需輸入及輸出點選擇控制模塊，表1中，DDC13中EP-11501即是FX15；EP1包括1塊通信模塊XT9100、1塊擴展模塊XP9102、1塊擴展模塊XP9103；EP2包括1塊通信模塊XT9100、1塊擴展模塊XP9102、1塊擴展模塊XP9105。共計DI點16個，AI點18個，DO點16個，AO點8個，完全符合K6空調所需。

2.K6空調DDC自控系統結構

每臺空調配一套DDC控制系統，K6空調DDC自控系統結構見圖1。它可以脫離上位機單獨工作，通過設定來自動、手動控制加溫、加濕調節閥、風閥，控制高壓微霧加濕器、變頻器的啟停及運行頻率。

表1

3.DDC控制原理圖（圖2）

4.利用編程軟件編制程序

根據車間情況和空調設備的控制器件，利用圖形化的編程軟件FX-Tools之FXBuilder，可以很容易地創建控制流程，方法簡述如下：首先根據需要調出相應的輸入/輸出功能模塊（該模塊已存在于編程軟件中）；其次將該模塊中的設定點、系數、報警限值、啟停時間等參數填入相應位置；第三將通過點對點網絡獲得的有關信息引入相應模塊；最后將一系列已設置好參數的功能模塊，按邏輯關系排列并用邏輯關系線聯結，以構成最終的控制回路。該控制回路是以流程圖的方式顯示出來，流程明確、邏輯關系清晰。

程序編好后，可以通過FX15直接數字控制器上的RS-232-C口與控制器通信并裝入程序，調試運行即可。可根據以下8個步驟逐步編制程序：創建一個的FX15程序文件；定義和添加nvi、nvo點和CP點；添加輸入輸出模塊；編寫數字量模塊的邏輯；編寫模擬理模塊、PID模塊的邏輯；存儲程序；MUI編程；程序的下傳與調試。

三、DDC控制系統運行分析

首先，DDC控制系統在運行前期，經常出現由于干擾，程序不能上傳下載、DDC斷線、信號時斷時續的問題。從DDC之間的信號傳輸以及上位機的聯網類型、變頻器諧波干擾、動力電源線干擾、供電電源、控制柜的位置、線槽的走向、接地等各個方面入手，成功解決了由于信號干擾帶來的不良影響，增強系統的穩定性，保證信號傳輸的準確性、及時性，保證了空調自控項目的實施。其次，該控制系統可靠運行10個月，長時間運行顯示，送風機大部分時間運行在40~45Hz，回風機大部分時間運行在35~40Hz，比改造前可節省大量電能。

四、結論

直接數字控制器DDC的應用，可以對空調設備進行有效管理和控制，使空調設備工作在最佳工作狀態。還能夠根據車間需要自動開啟風機，自動調節送風溫濕度，精確控制車間的溫濕度達到工藝技術指標。