基于DDC在紡絲空調中的應用

摘要：結合公司紡絲生產空調設備多，維護量大、操作多等特點，介紹基于直接式數字控制器(DDC)的空調自控系統，重點介紹DDC工作原理以及DDC在空調自控上的應用。

關鍵詞：直接式數字控制器；自控；組態；節能

中圖分類號: TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2011)12(A)-0000-00

江蘇盛虹化纖有限公司共有31套空調設備應用于紡絲生產，為了保證空調運行的可靠性，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。現以其中一臺空調機組為例，重點介紹DDC的工作原理以及DDC在空調自控系統上的應用。

DDC控制系統介紹

直接數字式控制器DDC

DDC是空調自控系統中的位于前線的裝置，它位于空調設備的現場，如空調機房、車間現場。對現場設備進行周期性的數據采集；對采集的數據進行調整和處理，進行分析和運算并控制現場設備的運行態；實時對設備運行狀態的檢查對比，對異常狀態進行報警處理。通過預定的程序完成各種控制功能。DDC 控制器內部包含了可編程序的處理器，采用了模塊化的硬件結構，可以對模塊進行不同的組合，執行不同的控制功能。它具備通信功能，控制程序可根據要求進行編寫或修改。在系統設計和使用中，主要掌握DDC 的輸入和輸出的連接。

目前，在我國的智能樓宇系統中，江森作為世界三大品牌之一，具有一定的市場。DX-9100直接數字控制器是METASYS系統的最前端裝置，METASYS 擴展式數字控制器對冷凍機組或鍋爐設備、空調系統、H-VAC的處理過程、分布照明及有關電氣設備的控制來說，都是一種理想的數字控制器。我司31套空調設備中，有24套空調設備機組選用的是江森的DX-9100直接數字控制器作為核心控制器。以下就以K1空調機組，選用江森DX-9100為例介紹。

DX-9100直接數字控制器連接于江森METASYS的控制層總線。NCU及操作站均可對他們實現上位機的超越控制?？刂破鞯莫毩⑴渲茫蛊滠?、硬件的功能能靈活地適應各種不同的控制過程。DX-9100型直接數字控制器本機帶有一定的I/O配置點，其中DX-9100-8154型直接數字控制器帶有AI：8點，DI：8點，AO：2點，DO：6點。

1.2擴展模板和擴展模塊

除了它突出的靈活控制之外，DX 控制器還可在擴展總線上連接I/O 擴展模塊，來增加它的輸入、輸出點的容量，并可通過內置的LED 來監控這些點。DX 控制器可通過Metasys N2總線進行通訊，并且將所有監控點情況和各種控制信息準確地提供給整個Metasys 網絡或Metasys 控制站。

1.3 方便的結構配置

直接數字控制器不使用傳統意義上的編程方式，它使用基于Windows操作系統的圖形化編程軟件編制對控制算法、時間程序和輸入輸出點的分配進行設置。圖形編程軟件是在與控制器的N2總線相連的計算機上運行的，從而簡化了控制器的配置。

配置一個控制器及其擴展模塊是一件很簡單的事，只要按所需求填寫一個流程圖，將輸入端接到控制和邏輯功能塊上，將輸出也接到相應的控制和邏輯功能塊上，閉合這個控制回路即可。當流程圖按要求編好后，只要沿著輸入和輸出點，將相應的設置點參數、增益、報警極限、開始和停止時間等加上去，結構配置就算完成了。

精確靈活的控制

DX-9100控制器以其獨立配置，軟、硬件的功能，靈活地適應各種不同的控制過程。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，DX-9100直接式數字控制器都是很好的選擇。

以K1為例說明DDC的應用

確定DDC的類型

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K1空調的運行過程中，實際需要DI點1個，AI點8個，DO點4個，AO點8個。

根據所需輸入及輸出點選擇控制模塊，表1中，DX-9100 Version 2滿足需要。

K1空調DDC自控系統結構

每臺空調配二套DDC控制系統，K1空調DDC自控系統結構見圖1。每套DDC控制系統分別控制一條生產線，通過總線與上位機（Operation Workstation）相連。DX-9100作為自控系統的核心，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，冷水閥，控制變頻器的啟停及運行頻率。

作為MTEASYS的重要組件之一，GX-9100可以方便快捷的創建程序，對系統進行組態。打開GX-9100，選擇創建新文件后，可以通過選擇控制器（Controller）來進行組態。

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GX-9100，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人，輸出功能模塊；其次將該模塊中的設定點、類型、系數、報警限值等參數做好相應設置；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DX-9100直接數字控制器上的RS232C口與PC（GX-9100）通信并裝入程序，調試運行即可。可根據以下7個步驟逐步編制程序：創建一個的GX-9100程序文件；定義和添加程序模塊；添加輸入輸出模塊；編寫數字量模塊的邏輯；編寫模擬量模塊、PID模塊的邏輯；存儲程序；程序的下載與調試。

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，該控制系統長時間運行，在保證設定工藝指標的前提下，通過自動調節風閥，送風機的頻率控制，比人工手動調節可節省大量電能。

第三是通過與上位機相連接的NCU網絡控制器能夠對運行設備進行有效監控，并保存有歷史數據及趨勢記錄，能夠對出現的問題進行有效的追蹤。

結論

直接式數字控制器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調整風機，自動調節送風溫濕度，精確控制車間的工藝技術指標參數，高效滿足車間生產要求。

參考文獻

[1]Johnson Controls， Inc. DX-9100 Configuration Guide. Code No. LIT-6364030. Issue Date 0900

[2]Johnson Controls， Inc. GX-9100 Software Configuration Tool User’s Guide. Code No. LIT-6364060. February， 2006

[3]曲廣慶，祝小斐，李紅燕. 基于DDC的車間空調自動化改造. 中國設備工程.2010年9月.21-22