基于DDC的車間空調(diào)自動(dòng)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(diào)設(shè)備，為了確?？照{(diào)運(yùn)行的可靠性，現(xiàn)場(chǎng)控制器采用直接數(shù)字控制器（DDC），自動(dòng)調(diào)節(jié)其相應(yīng)的工藝參數(shù)在允許波動(dòng)的范圍內(nèi)?，F(xiàn)以其中一臺(tái)空調(diào)K6為例重點(diǎn)介紹DDC的工作原理以及DDC在空調(diào)自控上的應(yīng)用。

一、DDC控制系統(tǒng)介紹

1.直接數(shù)字控制器DDC

DDC是空調(diào)自控系統(tǒng)的最前線裝置，它分布于建筑物內(nèi)各處的設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，如空調(diào)機(jī)房、車間現(xiàn)場(chǎng)等。DDC連接于江森METASYS的控制層總線，NCU及操作站均可對(duì)它們實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的超越控制。

目前最常用的直接數(shù)字控制器FX15是一個(gè)模塊化、可擴(kuò)展、在現(xiàn)場(chǎng)具有操作能力的高性能可編程控制器，特別為空調(diào)箱、調(diào)風(fēng)設(shè)備及全封閉控制機(jī)組等設(shè)備的控制要求而設(shè)計(jì)。FX15有6個(gè)模擬量輸入 (AI)，8個(gè)數(shù)字量輸入(DI)，8個(gè)繼電器輸出 (DO)，4個(gè)模擬量輸出 (AO)；FX15＂Universal＂可以使用不同的顯示器，內(nèi)置、本體或遙控；FX15控制器可通過(guò)插入式通信卡與江森Metasys樓宇管理系統(tǒng)、Lon、BACnet系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，F(xiàn)X15單獨(dú)構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)，可通過(guò)調(diào)制解調(diào)器、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信功能。

青州卷煙廠現(xiàn)使用的FX15通信協(xié)議是江森自控的N2開(kāi)放式通信協(xié)議。使用FX-tools軟件，可根據(jù)任何實(shí)際應(yīng)用需要，對(duì)FX15控制器進(jìn)行配置，并對(duì)控制器進(jìn)行編程。

2.XT-9100通信模塊/XP-910x擴(kuò)展模塊

FX15控制器使用標(biāo)準(zhǔn)的XT/XP模塊，可擴(kuò)展輸入/輸出點(diǎn)，最多提供多達(dá)27個(gè)輸入/輸出點(diǎn)。擴(kuò)展模塊 (XT-9100/XP910xorXTM-905/XPx)由子模塊組成，可提供模擬、數(shù)字I/O點(diǎn)的各種組合。它們可通過(guò)同一條DIN標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝在DX系列控制器旁，或安裝在距離控制器最遠(yuǎn)不超過(guò)1 200m的地方。XT總線具有與MetasysN2總線相同的物理特性。

3.簡(jiǎn)便的編程

直接數(shù)字控制器不使用傳統(tǒng)意義上的編程方式，它使用安裝于IBM兼容計(jì)算機(jī)中基于Windows操作系統(tǒng)的圖形化編程軟件編制控制算法、時(shí)間程序、定義輸入/輸出點(diǎn)等，這臺(tái)計(jì)算機(jī)可以通過(guò)FX15直接數(shù)字控制器上的RS-232-C口與控制器通信并裝入程序。程序數(shù)據(jù)及參數(shù)存儲(chǔ)于控制器EEPROM，因此當(dāng)系統(tǒng)掉電后該部分?jǐn)?shù)據(jù)不受影響。而實(shí)時(shí)時(shí)鐘及系統(tǒng)操作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于帶后備電池的RAM中。

4.精確靈活的控制

無(wú)論是作為整個(gè)系統(tǒng)的一部分，還是作為N2網(wǎng)絡(luò)上的組件，或是作為一個(gè)獨(dú)立的控制器，對(duì)于制冷設(shè)備控制的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，F(xiàn)X15直接式數(shù)字控制器都是很好的選擇。因?yàn)樗渲煤筒僮鞯姆奖阈?、?yīng)用的靈活性、精確舒適節(jié)能的控制于一體。

二、以K6為例說(shuō)明DDC的應(yīng)用

1.確定所需DDC控制器的類型及其擴(kuò)展模塊

根據(jù)所需數(shù)字、模擬輸入及輸出點(diǎn)數(shù)要求確定所需DDC控制器的類型及其擴(kuò)展模塊。在K6空調(diào)的運(yùn)行過(guò)程中，需要DI點(diǎn)11個(gè)，AI點(diǎn)15個(gè)，DO點(diǎn)13個(gè)，AO點(diǎn)8個(gè)。根據(jù)所需輸入及輸出點(diǎn)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(kuò)展模塊XP9102、1塊擴(kuò)展模塊XP9103；EP2包括1塊通信模塊XT9100、1塊擴(kuò)展模塊XP9102、1塊擴(kuò)展模塊XP9105。共計(jì)DI點(diǎn)16個(gè)，AI點(diǎn)18個(gè)，DO點(diǎn)16個(gè)，AO點(diǎn)8個(gè)，完全符合K6空調(diào)所需。

2.K6空調(diào)DDC自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

每臺(tái)空調(diào)配一套DDC控制系統(tǒng)，K6空調(diào)DDC自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。它可以脫離上位機(jī)單獨(dú)工作，通過(guò)設(shè)定來(lái)自動(dòng)、手動(dòng)控制加溫、加濕調(diào)節(jié)閥、風(fēng)閥，控制高壓微霧加濕器、變頻器的啟停及運(yùn)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(jù)車間情況和空調(diào)設(shè)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(chuàng)建控制流程，方法簡(jiǎn)述如下：首先根據(jù)需要調(diào)出相應(yīng)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(shè)定點(diǎn)、系數(shù)、報(bào)警限值、啟停時(shí)間等參數(shù)填入相應(yīng)位置；第三將通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)獲得的有關(guān)信息引入相應(yīng)模塊；最后將一系列已設(shè)置好參數(shù)的功能模塊，按邏輯關(guān)系排列并用邏輯關(guān)系線聯(lián)結(jié)，以構(gòu)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(lái)，流程明確、邏輯關(guān)系清晰。

程序編好后，可以通過(guò)FX15直接數(shù)字控制器上的RS-232-C口與控制器通信并裝入程序，調(diào)試運(yùn)行即可?？筛鶕?jù)以下8個(gè)步驟逐步編制程序：創(chuàng)建一個(gè)的FX15程序文件；定義和添加nvi、nvo點(diǎn)和CP點(diǎn)；添加輸入輸出模塊；編寫(xiě)數(shù)字量模塊的邏輯；編寫(xiě)模擬理模塊、PID模塊的邏輯；存儲(chǔ)程序；MUI編程；程序的下傳與調(diào)試。

三、DDC控制系統(tǒng)運(yùn)行分析

首先，DDC控制系統(tǒng)在運(yùn)行前期，經(jīng)常出現(xiàn)由于干擾，程序不能上傳下載、DDC斷線、信號(hào)時(shí)斷時(shí)續(xù)的問(wèn)題。從DDC之間的信號(hào)傳輸以及上位機(jī)的聯(lián)網(wǎng)類型、變頻器諧波干擾、動(dòng)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(gè)方面入手，成功解決了由于信號(hào)干擾帶來(lái)的不良影響，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、及時(shí)性，保證了空調(diào)自控項(xiàng)目的實(shí)施。其次，該控制系統(tǒng)可靠運(yùn)行10個(gè)月，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行顯示，送風(fēng)機(jī)大部分時(shí)間運(yùn)行在40~45Hz，回風(fēng)機(jī)大部分時(shí)間運(yùn)行在35~40Hz，比改造前可節(jié)省大量電能。

四、結(jié)論

直接數(shù)字控制器DDC的應(yīng)用，可以對(duì)空調(diào)設(shè)備進(jìn)行有效管理和控制，使空調(diào)設(shè)備工作在最佳工作狀態(tài)。還能夠根據(jù)車間需要自動(dòng)開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，自動(dòng)調(diào)節(jié)送風(fēng)溫濕度，精確控制車間的溫濕度達(dá)到工藝技術(shù)指標(biāo)。