空調(diào)自控中用到的控制器有兩種

可編程控制器PLC與直接數(shù)字控制器DDC，兩者都由CPU模塊、I/O模塊、顯示模塊、電源模塊、通信模塊等組成。

在工程中，兩者都被稱為計算機控制，由于它們通常被設(shè)置在被控設(shè)備附近，也被稱為現(xiàn)場控制器。

裝有控制器的控制箱與設(shè)備的配電箱一般并列布置在空調(diào)機房內(nèi)，以利于布線。

控制器的工作原理

控制器通過模擬量輸入通道（AI）和數(shù)字量輸入通道（DI）采集實時數(shù)據(jù)，并將模擬量信號轉(zhuǎn)變成計算機可接收的數(shù)字信號（A/D轉(zhuǎn)換），然后按照一定的控制規(guī)律進行運，最后發(fā)出控制信號，并將數(shù)字量信號轉(zhuǎn)變成模擬量信號（D/A轉(zhuǎn)換），并通過模擬量輸出通道（AO）和數(shù)字量輸出通道（DO）直接控制設(shè)備的運行。

同時，控制器能接收中央管理計算機（上位機）發(fā)來的各種直接操作命令，對監(jiān)控設(shè)備和控制參數(shù)進行直接控制。

可編程控制器(Programmabale Logic Controller，簡稱PLC)

PLC控制器是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。

由于工業(yè)控制級的PLC具有較高的可靠性，可以帶有熱備份芯片，常常被用于冰蓄冷冷凍站的控制、區(qū)域供冷冷凍站的控制以及數(shù)據(jù)機房冷站等重要場所的控制。同時由于PLC的軟件編寫程序靈活多變，可自由編程，目前已有替代DDC應(yīng)用在中大型規(guī)模樓宇自控系統(tǒng)中。

直接數(shù)字控制器(Direct Digital Control，簡稱DDC)

中央空調(diào)系統(tǒng)以直接數(shù)字控制器(DDC)應(yīng)用最普遍。DDC控制器的軟件通常包括基礎(chǔ)軟件、自檢軟件和應(yīng)用軟件三大塊。

其中基礎(chǔ)軟件是作為固定程序固化在模塊中的通用軟件，通常由DDC生產(chǎn)廠家直接寫在微處理芯片上，不需要也不能由其他人員進行修改，各個廠家的基礎(chǔ)軟件基本上沒有多少差別。自檢軟件用來保證DDC控制器的正常運行，檢測其運行故障，同時也可便于管理人員維修。

而應(yīng)用軟件是針對各個空調(diào)設(shè)備的控制內(nèi)容而編寫的，因此這部分軟件可根據(jù)管理人員的需要進行一定程度的修改。

如果要從頭寫代碼編程，那就太難了，所以好的DDC都是對話框或者圖形化的形式來編程的。舉例來說：電動閥必須在風(fēng)機已經(jīng)開啟的情況下進入調(diào)節(jié)狀態(tài)，那就要編一個簡單的邏輯：先設(shè)置一個調(diào)節(jié)回路：測量通道AI是哪一個，例如AI5，輸出通道AO是哪一個，例如AO3，再選擇哪種控制策略，例如PI比例積分控制，還要選擇設(shè)定值是多少等等，最后和風(fēng)機的狀態(tài)信號例如DI3進行聯(lián)鎖，整個編程就完成了，然后用電腦通過數(shù)據(jù)線下載到DDC里面。

DDC固化了大量的控制程序，例如焓值控制、新風(fēng)補償控制等，常見的空調(diào)控制要求幾乎都有現(xiàn)成的程序，這些現(xiàn)成的程序一般都是成熟的專家級的控制策略，相對可靠，大大減少了編程調(diào)試工作量。

一般通用控制器的編程功能中都能提供比例、比例+積分、比例+積分+微分、開/關(guān)、時間、順序、算術(shù)、邏輯比較、計數(shù)器等基本軟件功能以及由基本軟件功能組合成的高級控制算法。

DDC缺點是這部分軟件程序模式相對固定，好多程序都化在DDC面，因此選擇DDC時有相對的局限性。

由于暖通空調(diào)新技術(shù)不斷通現(xiàn)，空調(diào)設(shè)備功能來復(fù)雜，對節(jié)能要求也越高DDC并不能根據(jù)每個項目的自身特點量身設(shè)計開發(fā)，因此不可能達到很好的控效果，目前國內(nèi)有些項目開始采用PLC代替DDC進樓宇自控系統(tǒng)的設(shè)計。

DDC控制器原理及結(jié)構(gòu)

DDC控制器的容量是以其所包含的控制點的數(shù)量來衡量的，即其可接收的輸入信號或可發(fā)出輸出信號的功能和數(shù)量。

也就是說其有幾個模量輸入、輸出點，幾個開關(guān)量能力及時間輸入、輸出點。點數(shù)多少是評價一個DDC控制器的重要指標(biāo)，一般來講點數(shù)越多說明其能越強，可控制和管理的范圍越大、當(dāng)然其價格也就越高。

另外，具有端口變量相互轉(zhuǎn)功能的DDC，如：AI和DI可以互轉(zhuǎn),可以提高DDC的適用能力。DDC需要連接的AI型傳感器多種多樣，例如有010VDC電壓型的、420mA電流型的、還有Pt1000鉑電阻的、NTC10K半導(dǎo)體電阻的等，最好都能連接、而每個端口都能靈活定義。這樣的DDC使用起來就較方便，任何傳感器都能連接上來。

DDC控制器的輸入輸出信號根據(jù)物理性質(zhì)通常分為：

模擬輸入量（Analbgy Input，縮寫為AI）；

模擬輸出量（Analbgy output，縮寫為AO）;

數(shù)字輸入量（Digital Input，縮寫為DI）；

數(shù)字輸出量（Digital Output，縮寫DI）；

DDC與PLC的比較

DDC是由PLC發(fā)展而來的，PLC是專門應(yīng)用在工業(yè)自動化方面的，在國內(nèi)幾乎全部的工業(yè)控制系統(tǒng)都是應(yīng)用了PLC系統(tǒng)，因此PLC更通用，控制精度更高。但PLC應(yīng)用水平取決于編程者對工藝或設(shè)備的熟悉程度，同時需要深入的通專業(yè)知識和現(xiàn)場調(diào)試能力及時間。

而樓宇自控DDC則是生產(chǎn)廠家根據(jù)樓宇自控特點從PLC發(fā)展而來的，與PLC的區(qū)別是在其內(nèi)部固化了一部分程序，但同時也缺少的PLC的靈活性和應(yīng)對復(fù)雜電磁干擾環(huán)境的能力。

協(xié)議差別：DDC系統(tǒng)一般支持多種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，集成接口豐富，集成第三方設(shè)備的能力較強，系統(tǒng)自身的擴展性與開放性要好一些；而PLC因為基本上都為個體工作，其在與別的PLC或上位機進行通訊時，所采用的網(wǎng)絡(luò)形式基本都是單網(wǎng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一般是專有的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，與第三方設(shè)備的集成能力相對較差。

軟件特性：DDC系統(tǒng)的上位機軟件多為專用軟件，其實從另一個側(cè)面說明其不兼容，每個廠家的軟件都有不一樣，而且很多是英文的，這對技術(shù)人員來說門檻較高。而PLC系統(tǒng)上位機軟件既可是專用軟件，又可是通用組態(tài)軟件，現(xiàn)在國內(nèi)通用組態(tài)軟件都是純中文的，組態(tài)靈活方便。通用組態(tài)軟件能應(yīng)對復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)，對樓控更是不在話下。

但無論是PLC系統(tǒng)還是DDC系統(tǒng)的調(diào)試都是由專業(yè)調(diào)試人員完成組態(tài)，再培訓(xùn)業(yè)主操作管理，對業(yè)主來講其實是一樣的，反觀通組態(tài)軟件既能實現(xiàn)專業(yè)軟件的所有功能，又能實現(xiàn)專業(yè)軟件很多不能實現(xiàn)的功能（如高仿真界面、人聲報警、用戶定制功能等）。

擴展性：PLC系統(tǒng)是通用性、開放性系統(tǒng)，現(xiàn)階段大多數(shù)PLC系統(tǒng)與大多數(shù)DDC系統(tǒng)操作員站之間用的都是TCP/IP協(xié)議，都可以做到有網(wǎng)絡(luò)就可接入。而目前DDC系統(tǒng)軟件按用戶數(shù)收取昂貴費用，令大部分已完工的樓控系統(tǒng)對分控操作站想要而不敢要，PLC系統(tǒng)正好有此優(yōu)勢。

專業(yè)性：PLC是通用的工控產(chǎn)品，沒有內(nèi)置經(jīng)過嚴(yán)格實驗的能源管理及節(jié)能程序；需要非常專業(yè)的設(shè)計人員做大量的現(xiàn)場調(diào)試工作，調(diào)試周期長。DDC固化專業(yè)版軟件，有標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序和經(jīng)過嚴(yán)格實驗的PID算法及能源管理程序等特殊的功能，DDC通常有：峰值負(fù)載控制、優(yōu)化啟?？刂?、優(yōu)化設(shè)備調(diào)度、節(jié)約能源周期控制、多種空調(diào)運行模式、臨時計劃更換、節(jié)假日時間表、基礎(chǔ)日歷時間表、事件時間表，趨勢記錄和報表等功能。

安全性：DDC出現(xiàn)故障時，可在線更換，不影響本網(wǎng)絡(luò)上其他DDC的網(wǎng)絡(luò)通訊，DDC自身可以獨立工作，中央操作站可以在不需要時停機，保證整個系統(tǒng)的安全可靠。PLC單元模塊發(fā)生故障時，一般需要將整個系統(tǒng)停下來，才能進行更換維護并需重新編程。

調(diào)試難易程度：由于應(yīng)用的控制領(lǐng)域不同，PLC系統(tǒng)調(diào)試比較麻煩，DDC系統(tǒng)調(diào)試起來容易。而對于PLC構(gòu)成的系統(tǒng)來說，工作量龐大，首先需要確定所要編輯更新的是哪個PLC，然后要用與之對應(yīng)的編譯器進行程序編譯，最后再用專用的機器（讀寫器）專門一對一的將程序傳送給這個PLC，在系統(tǒng)調(diào)試期間，大量增加調(diào)試時間和調(diào)試成本。

由于應(yīng)用的領(lǐng)域不同，DDC和PLC在工作方式、網(wǎng)絡(luò)通訊、系統(tǒng)功能、專業(yè)性、擴展性、安全性上都有很大的差別。成功的BA系統(tǒng)都是由經(jīng)驗豐富的調(diào)試工程師參與完成。

暖通空調(diào)控制系統(tǒng)中信號的種類

模擬量輸入的物理量有溫度、濕度、壓力、流量等，這些物理量由相應(yīng)的傳感器測得，往往經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘査腿隓DC的模擬輸入口(AI)。此電信號可以是電流信號(010mA,也可以是電壓信號(05V或0~10V)。一般一個DDC控制器可有多個AI輸入口，若變送器輸出為電流信號，通常由接在輸人端口的電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枴?/p>

DDC控制器能夠直接判斷DI通道上的電平高低(電信號在正常工作狀態(tài)下的兩種狀態(tài)，相當(dāng)于開/關(guān))兩種狀態(tài)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量(1或0),進而對其進行邏輯分析和計算。

對于以開關(guān)狀態(tài)為輸出的傳感器，如水流開關(guān)、風(fēng)速開關(guān)、壓差開關(guān)等，可以直接接到DDC的DI通道上。除了測量開關(guān)狀態(tài)外，DI通道還可以直接對脈沖信號進行測量，如測量脈沖頻率及高電平或低電平的脈沖寬度，或?qū)γ}沖個數(shù)進行計數(shù)。

DDC的模擬量輸出(AO)信號是05V、010v的電壓或010mA、420mA 的電流，其輸出電壓或電流的大小由控制軟件決定。由于DDC控制器內(nèi)部處理的信號都是數(shù)字信號，所以這種可連續(xù)變化的模擬量信號是通過內(nèi)部數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(D/ A)產(chǎn)生的。通常，模擬量輸出(AO)信號控制具有調(diào)節(jié)功能的風(fēng)閥、水閥等執(zhí)行器動作。

數(shù)字量輸出D0也稱開關(guān)量輸出，開關(guān)量輸出信號可用來控制開關(guān)、交流接觸器。交流接觸器是啟停風(fēng)機、水泵及壓縮機等設(shè)備的執(zhí)行器。出于對DDC的保護控制時，可以通過DDC的D0輸出信號帶動中間繼電器，再由中間繼電器的觸頭帶動交流接觸器線圈，實現(xiàn)對設(shè)備的啟/停控制，為了使DDC了解接觸器是否真正吸合，一般要將接觸器的一個輔助觸點接至DDC的輸入通道，使DDC能隨時測出接觸器的實際工作狀況。

DDC控制器設(shè)置在冷凍站、熱交換站、空調(diào)機房、新風(fēng)機房等控制參數(shù)較為集中的地方，箱體一般掛墻明裝。每臺DDC的輸入輸出接口數(shù)量和種類應(yīng)與所控制的設(shè)備要求相適應(yīng)，并留有10%~15%的余量。

現(xiàn)狀

目前，建筑BA系統(tǒng)用DDC和PLC的都有，商業(yè)綜合體，賓館酒店，辦公樓用DDC的較多，工業(yè)廠房、醫(yī)藥廠、數(shù)據(jù)中心、區(qū)域能源站等用PLC的較多。

審核編輯：湯梓紅