基于DDC的车间空调自动化改造

曲广庆，祝小斐，李红燕

（青州卷烟厂，山东 青州 262500）

青州卷烟厂共有14套空调设备，为了确保空调运行的可靠性，现场控制器采用直接数字控制器（DDC），自动调节其相应的工艺参数在允许波动的范围内。现以其中一台空调K6为例重点介绍DDC的工作原理以及DDC在空调自控上的应用。

一、DDC控制系统介绍

1.直接数字控制器DDC

DDC是空调自控系统的最前线装置，它分布于建筑物内各处的设备现场，如空调机房、车间现场等。DDC连接于江森METASYS的控制层总线，NCU及操作站均可对它们实现上位机的超越控制。

目前最常用的直接数字控制器FX15是一个模块化、可扩展、在现场具有操作能力的高性能可编程控制器，特别为空调箱、调风设备及全封闭控制机组等设备的控制要求而设计。FX15有6个模拟量输入 (AI)，8个数字量输入(DI)，8个继电器输出 (DO)，4个模拟量输出 (AO)；FX15＂Universal＂可以使用不同的显示器，内置、本体或遥控；FX15控制器可通过插入式通信卡与江森Metasys楼宇管理系统、Lon、BACnet系统联网，FX15单独构成系统时，可通过调制解调器、企业内部网或互联网来实现远程通信功能。

青州卷烟厂现使用的FX15通信协议是江森自控的N2开放式通信协议。使用FX-tools软件，可根据任何实际应用需要，对FX15控制器进行配置，并对控制器进行编程。

2.XT-9100通信模块/XP-910x扩展模块

FX15控制器使用标准的XT/XP模块，可扩展输入/输出点，最多提供多达27个输入/输出点。扩展模块 (XT-9100/XP910xorXTM-905/XPx)由子模块组成，可提供模拟、数字I/O点的各种组合。它们可通过同一条DIN标准导轨安装在DX系列控制器旁，或安装在距离控制器最远不超过1 200m的地方。XT总线具有与MetasysN2总线相同的物理特性。

3.简便的编程

直接数字控制器不使用传统意义上的编程方式，它使用安装于IBM兼容计算机中基于Windows操作系统的图形化编程软件编制控制算法、时间程序、定义输入/输出点等，这台计算机可以通过FX15直接数字控制器上的RS-232-C口与控制器通信并装入程序。程序数据及参数存储于控制器EEPROM，因此当系统掉电后该部分数据不受影响。而实时时钟及系统操作数据存储于带后备电池的RAM中。

4.精确灵活的控制

无论是作为整个系统的一部分，还是作为N2网络上的组件，或是作为一个独立的控制器，对于制冷设备控制的应用来说，FX15直接式数字控制器都是很好的选择。因为它集配置和操作的方便性、应用的灵活性、精确舒适节能的控制于一体。

二、以K6为例说明DDC的应用

1.确定所需DDC控制器的类型及其扩展模块

根据所需数字、模拟输入及输出点数要求确定所需DDC控制器的类型及其扩展模块。在K6空调的运行过程中，需要DI点11个，AI点15个，DO点13个，AO点8个。根据所需输入及输出点选择控制模块，表1中，DDC13中EP-11501即是FX15；EP1包括1块通信模块XT9100、1块扩展模块XP9102、1块扩展模块XP9103；EP2包括1块通信模块XT9100、1块扩展模块XP9102、1块扩展模块XP9105。共计DI点16个，AI点18个，DO点16个，AO点8个，完全符合K6空调所需。

2.K6空调DDC自控系统结构

每台空调配一套DDC控制系统，K6空调DDC自控系统结构见图1。它可以脱离上位机单独工作，通过设定来自动、手动控制加温、加湿调节阀、风阀，控制高压微雾加湿器、变频器的启停及运行频率。

表1

3.DDC控制原理图（图2）

4.利用编程软件编制程序

根据车间情况和空调设备的控制器件，利用图形化的编程软件FX-Tools之FXBuilder，可以很容易地创建控制流程，方法简述如下：首先根据需要调出相应的输入/输出功能模块（该模块已存在于编程软件中）；其次将该模块中的设定点、系数、报警限值、启停时间等参数填入相应位置；第三将通过点对点网络获得的有关信息引入相应模块；最后将一系列已设置好参数的功能模块，按逻辑关系排列并用逻辑关系线联结，以构成最终的控制回路。该控制回路是以流程图的方式显示出来，流程明确、逻辑关系清晰。

程序编好后，可以通过FX15直接数字控制器上的RS-232-C口与控制器通信并装入程序，调试运行即可。可根据以下8个步骤逐步编制程序：创建一个的FX15程序文件；定义和添加nvi、nvo点和CP点；添加输入输出模块；编写数字量模块的逻辑；编写模拟理模块、PID模块的逻辑；存储程序；MUI编程；程序的下传与调试。

三、DDC控制系统运行分析

首先，DDC控制系统在运行前期，经常出现由于干扰，程序不能上传下载、DDC断线、信号时断时续的问题。从DDC之间的信号传输以及上位机的联网类型、变频器谐波干扰、动力电源线干扰、供电电源、控制柜的位置、线槽的走向、接地等各个方面入手，成功解决了由于信号干扰带来的不良影响，增强系统的稳定性，保证信号传输的准确性、及时性，保证了空调自控项目的实施。其次，该控制系统可靠运行10个月，长时间运行显示，送风机大部分时间运行在40~45Hz，回风机大部分时间运行在35~40Hz，比改造前可节省大量电能。

四、结论

直接数字控制器DDC的应用，可以对空调设备进行有效管理和控制，使空调设备工作在最佳工作状态。还能够根据车间需要自动开启风机，自动调节送风温湿度，精确控制车间的温湿度达到工艺技术指标。