樓宇直接數(shù)字控制系統(tǒng)

第一單元直接數(shù)字控制器概述復習一樓宇自動化系統(tǒng)概念是智能建筑最基本、最重要的組成部分，可實現(xiàn)對建筑物或建筑群內(nèi)的暖通空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯等設備的集中監(jiān)視、控制和管理，確保建筑物內(nèi)環(huán)境的舒適和安全，同時實現(xiàn)設備高效節(jié)能運行。復習二樓宇自動化系統(tǒng)的基本架構？管理層控制層現(xiàn)場層

集中監(jiān)控與管理

各種類型的DDC控制器

現(xiàn)場傳感器、執(zhí)行器被控對象直接數(shù)字控制器概述本節(jié)內(nèi)容什么是DDCDDC的功能DDC應用場合DDC&PLC直接數(shù)字控制器概述1、定義2、解釋直接數(shù)字控制器DDC直接數(shù)字控制器DDC

(DirectDigitalController)

又稱下位機。指完成被控設備特征參數(shù)與過程參數(shù)的測量，并達到控制目的的控制裝置“數(shù)字”的含義是控制器利用數(shù)字電子計算機實現(xiàn)其功能要求；“直接”說明該裝置在被控設備的附近，無須再通過其他裝置即可實現(xiàn)上述全部測控功能。3、特點具有可靠性高、控制功能強、可編寫程序，既能能獨立監(jiān)控有關設備，又可連網(wǎng)通過通信網(wǎng)絡接受中央管理計算機的統(tǒng)一管理與優(yōu)化管理二、直接數(shù)字控制器的結構及原理模擬輸出模塊（AO），將數(shù)字信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器再轉(zhuǎn)換成標準的電壓或電流信號，來驅(qū)動和控制執(zhí)行機構和控制裝置等數(shù)字量輸入模塊（DI），適用于輸入各種現(xiàn)場開關量信號，如各種限位開關、繼電器觸點等模擬輸入模塊（AI）,適用于溫度、壓力、液位等物理量的測量，由現(xiàn)場傳感器將這些物理信號轉(zhuǎn)換成標準電信號，再由AI送入DDC控制器數(shù)字輸出模塊（DO），此類輸出控制僅適用于開關兩種狀態(tài)，如控制繼電器、指示燈、電動蝶閥、聲光報警器等DDC的輸入/輸出端口類型直接數(shù)字控制器分類專用控制器-為專用設備控制研發(fā)的控制器，如樓宇自動化系統(tǒng)中的空調(diào)機控制器、燈光控制器等直接數(shù)字控制器DDC通用控制器-用于多種設備的控制且采用模塊化結構，使得系統(tǒng)配置更為靈直接數(shù)字控制器分類一體式控制器直接數(shù)字控制器DDC模塊化控制器直接數(shù)字控制器功能1對現(xiàn)場設備進行周期性的數(shù)據(jù)采集2對采集的數(shù)據(jù)進行調(diào)整和處理3分析和運算并控制現(xiàn)場設備的運行5對異常的狀態(tài)進行報警處理4通過預定的程序完成各種控制功能6與上位監(jiān)控主機數(shù)據(jù)通訊DDC組成結構電源模塊CPU輸入輸出通信模塊為DDC提供高質(zhì)量的24VDC穩(wěn)壓電源通過輸入模塊完成數(shù)據(jù)采集、濾波、非線性校正及各種補償運算。通過輸出模塊輸出信號驅(qū)動執(zhí)行器動作，完成控制采集現(xiàn)場信息輸出控制現(xiàn)場設備將現(xiàn)場所有的測量值及狀態(tài)、監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送給中央管理服務器DDC&PLCPLC是為工業(yè)環(huán)境設計的，因此可靠性和抗干擾能力很強。但DDC擴展性又比PLC要強很多。PLC原來是為了替代繼電器而出現(xiàn)的，早期的PLC對于模擬量的處理能力很差，調(diào)節(jié)控制能力也不強。DDC使用方便，對特定場合的對象控制功能強大。DDC&PLC第二單元國內(nèi)外常用控制器簡介國內(nèi)外常用控制器簡介霍尼韋爾honeywell

西門子siemens江森自控johnson

清華同方海灣國內(nèi)外常用直接數(shù)字式控制器DDC系統(tǒng)架構比較BLNDDC1DDC2DDCXRS485/232BAS管理平臺Techcon809-PC-CAN

Techcon809-PC-CAN適配器是一個高性能的CANBUS接口設備，通過RS-232端口將安裝有Techview-iDCS組態(tài)軟件的PC與Techcon控制器網(wǎng)絡連接。Techcon809-PC-CAN適配器可以連接和管理最多250個Techcon控制器，向主機傳送最多60,000個點的數(shù)據(jù)。特點?通訊速率38400bps?緊湊設計易于安裝?LED指示易于維護?直流供電Techcon04網(wǎng)絡設備Techcon04網(wǎng)絡設備Techcon809-CAN-HUBTechcon809-CAN-HUB是一個四端口的CANBUS集線器。它用于擴展CANBUS控制網(wǎng)絡，使信號的傳輸突破1km的限制。它的功能相當于一個網(wǎng)絡中繼器。四個CANBUS端口的連接都采用雙絞線，數(shù)據(jù)傳輸速率是38400bps。特點?適用于CANBUS的四端口集線器?擴展CANBUS通訊距離大于1km?LED指示易于維護?直流供電Techcon04主控模塊

Techcon

04系統(tǒng)主控模塊是專為樓宇管理而設計的可自由編程控制器。模塊化的設計使其可作為獨立單元運行，也可作為網(wǎng)絡的一部分。它非常適合于各種不同規(guī)模的樓宇。主控模塊設計用于網(wǎng)絡通訊和空調(diào)系統(tǒng)。它可用于監(jiān)控冷機、空調(diào)機組、風機盤管機組、通風扇、泵和照明等。主控模塊與TechconI/O模塊一起使用來控制設備。每個主控模塊可以最多與15個I/O模塊連接。Techcon509-MCU-CC自動檢測和注冊I/O模塊上傳和下載控制程序 網(wǎng)絡變量綁定系統(tǒng)配置和恢復存儲應用程序的大容量內(nèi)存Techcon509-MCU-CE——支持以太網(wǎng)的主控模塊以太網(wǎng)10Mbps總線，支持UDP、ICMP、ARP協(xié)議自動檢測和注冊I/O模塊上傳和下載控制程序 網(wǎng)絡變量綁定系統(tǒng)配置和恢復3個處理器共同工作提供更強大的處理能力本地RS232端口用于配置控制器存儲應用程序的大容量內(nèi)存Techcon509-MCU-CE名稱型號DIDOAIAOT模擬量輸入模塊Techcon409-AIA-B--10--數(shù)字量輸入模塊Techcon409-DIA16繼電器輸出模塊Techcon409-DOA-10---機組控制模塊A型Techcon409-GCA-B6343-機組控制模塊B型Techcon409-GCB5263-測溫控制模塊D型Techcon409-GCD-D42333（10K類型3）電機控制模塊A型Techcon409-MCA124---電機控制模塊C型Techcon409-MCC142---閥門控制模塊A型Techcon409-VDA484--Techcon04

I/O模塊矩陣20PXC模塊化可編程控制器網(wǎng)絡結構自控級(ALN)Insight數(shù)據(jù)庫服務器以太網(wǎng)Insight用戶端Insight用戶端管理級(MLN)PXC緊湊型可編程控制器以太網(wǎng)/RS-485(4條）樓層級(FLN)RS-485總線擴展模塊

PXX.485.3電源模塊TXS.12F4PXC模塊化可編程控制器

PXC100-PE.96ABIM總線接口模塊

TXB1.P1FLN1FLN2FLN3TX-I/O模塊TX-I/O模塊TCP/IP（6400個設備）RS-485(100個設備）一條FLN總線可帶32個設備

“擴展”總線

“自助”總線PXC模塊化控制器可以通過二種方式進行點數(shù)的擴展；

“自助”總線和

擴展總線TEC設備虛線黑框

內(nèi)所有模塊在FLN總線上只算做一個設備

21“自組”總線PXC模塊化可編程控制器+電源模塊(TXS.12F4)+TX-I/O模塊PXC模塊化可編程控制器最多支持64個TX-I/O模塊，500個物理點1234電源模塊PXC-M控制器擴展最遠距離50m24AWG屏蔽雙絞線5678電源模塊910TX-I/O總線擴展模塊PXC模塊化可編程控制器“自組”總線電源模塊必須配置，因為TX-I/O模塊自身沒有電源，由電源模塊提供電源。電源模塊的數(shù)量取決于總線上每個TX-I/O模塊功耗的總和。TX-I/O總線擴展模塊能為TX-I/O模塊提供通訊信號,并傳遞電源。22PXC模塊化可編程控制器+FLN樓層級總線擴展模塊(PXX.485.3)+BIM總線接口模塊（PXB1.P1）+TX-I/O輸入輸出點模塊通過BIM總線接口模塊提供TX-I/O模塊電源和與PXC模塊化可編程控制器之間的通訊BIM總線接口模塊

TXB1.P112345FLN樓層級總線擴展模塊PXX.485.3TX-I/O

模塊模塊化控制器支持3條樓層級擴展總線RS-485總線,最長1200米采用24AWG屏蔽雙絞線PXC模塊化可編程控制器“擴展”總線BIM總線接口模塊不但承擔通訊任務,而且自身攜帶電源,可為TX-I/O模塊提供電源.故本案例中,TX-I/O沒有配備電源模塊.23PXC模塊化可編程控制器的節(jié)能功能PID閉環(huán)控制PID參數(shù)自整定功能自適應控制(Adaptivecontrol)峰值能源管理(Peakdemandlimiting)最優(yōu)化啟?？刂?Start-Stoptimeoptimization)設備循環(huán)啟停控制(Equipmentscheduling,optimizationandsequencing)日夜模式控制(Nightsetbackcontrol)24西門子的模塊化可編程控制器采用了美國博軟CyboSoft公司的無模型自適應（Model-FreeAdaptive，簡稱MFA）控制專利技術。目前，MFA仍是CyboSoft公司的商業(yè)秘密，其用于專利申報的內(nèi)部網(wǎng)絡結構如圖所示，它采用了3層神經(jīng)元網(wǎng)絡以及時間滯后函數(shù)、活化函數(shù)、加權因子等部件，MFA在分析了前N次采樣的測量偏差（圖中的E1,E2,E3…),使之能夠觀察和學習到過程的動態(tài)特性，并根據(jù)偏差的歷史直接計算出下一步的控制作用。自適應控制功能優(yōu)點使系統(tǒng)響應時間更快減小震蕩消除靜態(tài)誤差節(jié)省調(diào)試時間提高控制精度延長設備使用周期減少維護成本節(jié)約能耗

PXC模塊化可編程控制器的自適應控制功能25PID控制自適應控制

紅色

–

閥門輸出

藍色

–

設定溫度黃色–

送風溫度粉色–

回風溫度圖例顯示的是一臺空調(diào)機組送風溫度控制前半段使用PID控制，后半段使用自適應控制后。水閥的輸出穩(wěn)定了很多，送風溫度控制越來越趨于設定值，回風溫度也趨于恒定。自適應控制比PID控制效果更優(yōu)越。MFA控制減少了水閥的動作頻率，從而延長了閥門的使用壽命。優(yōu)越的控制效果不僅意味著延長設備使用周期，減少維護成本，更能節(jié)約能源的消耗。采用自適應控制的AHU送風溫度控制26導軌安裝，自由組合總點數(shù)容量大，并可擴展PXC模塊化可編程控制器可帶FLN總線擴展模塊（PXX-485.3）2個TX-I/O的電源模塊（TXS12.F4）16個TX-IO點模塊(共128點)如果外接擴展箱,需TX-I/O總線連接模塊（TXFS1.EF4）箱體尺寸:800mmx600mmx200mmPXC模塊化可編程控制器靈活安裝電源線:AC24,RVV2X1.5通訊線:24AWG通訊線:UTP/24AWG736mm380mm27TX-I/O輸入輸出模塊系列TX-I/O輸入輸出模塊系列共有8種

產(chǎn)品號16點DI輸入TXM1.16D8點DI輸入TXM1.8D6點DO輸出TXM1.6R6點DO輸出帶手動超持功能TXM1.6R-M8點通用輸入TXM1.8U8點通用輸入帶顯示和手動超持功能TXM1.8U-ML8點超級通用輸入輸出TXM1.8X8點超級通用輸入輸出帶顯示和手動超持功能TXM1.8X-MLTX-I/O輸入輸出模塊系列適用于PXC模塊化可編程控制器的點數(shù)擴展TX-I/O輸入輸出模塊系列也適用于MBC/MEC、控制器的點數(shù)的擴展28TX-I/O數(shù)字輸入模塊兩種數(shù)字量輸入模塊：TXM1.8D，TXM1.16D8DI和16DI數(shù)字量輸入：無源開關觸點信號脈沖計數(shù)，10Hz8DI上，達8個16DI上，達8個LED指示燈顯示點位狀態(tài)

29TX-I/O數(shù)字輸出模塊兩款輸出模塊：TXM1.6R，TXM1.6R-M無手動超持與帶手動超持二種6DO常開或常閉

觸點容量250V,4ALED指示燈顯示點位狀態(tài)6DO（手動超持）常開或常閉

觸點容量250V,4ALED指示燈顯示點位狀態(tài)手動超持開關

30TX-I/O通用輸入/輸出模塊兩款通用輸入輸出模塊：TXM1.8U

，TXM1.8U-ML無手動超持無顯示與帶手動超持有顯示通用輸入輸出UI/O可用作DI、AI、AO點模擬量輸入信號（AI)類型：0-10V鎳1000Landis&Gyr曲線1k鉑電阻10k&100k熱敏電阻數(shù)字量輸入信號（DI)類型：干接點或脈沖計數(shù)器(20Hz)模擬量輸出信號（AO)類型0-10V

31TX-I/O超級通用輸入/輸出模塊兩款超通用輸入/輸出模塊：TXM1.8X

，TXM1.8X-ML無手動超持無顯示與帶手動超持有顯示超級通用輸入輸出UI/O可用作DI、AI、AO點模擬量輸入信號（AI)類型：0-10V4-20mA鎳1000Landis&Gyr曲線1k鉑電阻10K&100K熱敏電阻數(shù)字量輸入信號（DI)類型：干接點或脈沖計數(shù)器

(20Hz)模擬量輸出信號（AO)類型0-10V4-20mA(每個模塊最多4個)

第三單元霍尼韋爾樓控硬件系統(tǒng)霍尼韋爾樓控硬件系統(tǒng)

XL50控制器

XL80控制器

XL100控制器

XL500控制器

XL800控制器honeywell直接數(shù)字式控制器DDC一Excel50控制器Excel50控制器程序內(nèi)部程序。預先配置的應用程序存儲在應用模塊內(nèi)存中，可通過MMI或其他外部設備訪問

外部程序。CARE軟件建立和下載到控制器的應用程序一Excel50控制器Excel

50控制器兩種型號:帶人工操作界面MMI（Man-Machine-Interface）不帶人工操作界面MMI一Excel50控制器8個模擬輸入、4個模擬輸出、4個數(shù)字輸入及6個數(shù)字輸出所有的輸入和輸出都有高達24VAC和35VAC的過電壓保護，數(shù)字輸出有短路保護多種通訊方式，如通過XI584、服務軟件或C-Bus均可進行程序下載一Excel50控制器一Excel50控制器XL50-FCXL50控制器分類XL50-FCL一Excel50控制器DI點分無源和有源觸點1)無源觸點，連接23-32（DI1）∽29-32（DI4）2)有源觸點，則應連接23-24（DI1）、25-26（DI2）、27-28（DI3）、29-30（DI4）一Excel50控制器DDC50端口連接方式DO點，連接方式最簡單，直接連接3-4（DO1），5-6（DO2）、7-8（DO3）、9-10（DO4）、11-12（DO5）、13-14（DO6）即可一Excel50控制器4）AI點，有四種連接方式:1)連接33-34（AI1）、35-36（AI2）、37-38（AI3）、39-40（AI4）、41-42（AI5）、43-44（AI6）、45-46（AI7）、47-48（AI8）；2)當AI點用作DI點時,連接33-31(AI1)~47-31(AI8)。一Excel50控制器2）AO點，直接連接15-16（AO1）、17-18（AO2）、19-20（AO3）、21-22（AO4）一Excel50控制器取消或退出上一級菜單光標上移光標下移光標右移光標右移增加數(shù)值，每按一次增加1減小數(shù)值，每按一次減小1回車確定鍵一Excel50控制器顯示當前Plant狀態(tài)輸入密碼查看、修改時間程序輸入密碼顯示數(shù)據(jù)點和控制器相關參數(shù)顯示報警信息一Excel50控制器

屏幕可顯示4行，每行最多16個字符。屏幕顯示包含光標或閃爍字符，上、下箭頭，也可采用快捷鍵進入時間程序及數(shù)據(jù)點和參數(shù)，這時需要輸入密碼時，初始密碼是3333，可通過“+”“-”鍵獲得，也可修改密碼。一Excel50控制器選擇合適的電源1、電源正確接入到DDC電源端（1，2）2.供電設置控制器相關參數(shù)3.設置Excel50控制器操作

二DDC500/600控制器1)Excel500/600可根據(jù)建筑管理需要自由編制監(jiān)控系統(tǒng)，適合于中等容量的建筑物，如學校、酒店、寫字樓、購物中心和醫(yī)院等。2)Excel500/600不僅可以監(jiān)控加熱、通風、空調(diào)等系統(tǒng)，還可以實現(xiàn)能源管理，包含優(yōu)化起停、晚間凈化以及最大負載要求等，可通過系統(tǒng)總線連接最多建筑管理員。3)Excel500控制器有LonWorks總線，與Honeywell三分之一的設備具有互用性。其外形圖如圖3-18所示。

二DDC500/600控制器1．特性（1）通訊方式

1)開放式的LonWorks總線和C-BUS總線；2)采用調(diào)制解調(diào)器或ISDN終端適配器可達到38.4KBAUD，可通過TCP/IP網(wǎng)絡撥號上網(wǎng)。3)分布式I/O模塊可通過Excel500控制器C-Bus網(wǎng)絡或LonWorks網(wǎng)絡操作。二DDC500/600控制器(2)控制器容量

1)Excel500系統(tǒng)可通過HoneywellC-Bus網(wǎng)絡或LonWorks網(wǎng)絡提供能量管理和控制功能，監(jiān)控功能可通過可編程的16位微處理器數(shù)字技術實現(xiàn)。2)Excel500–XCL5010控制器用于分布式I/O模塊，采用LonWorks總線通訊。3)Excel500系統(tǒng)可自由編程，既可用作單機控制器；也可用作網(wǎng)絡的一部分，通過C-bus可連接最多30個控制器，速率從9.6kbd~76.8kbd；還可作為開放式LonWorks網(wǎng)絡的一部分。二DDC500/600控制器(3)模塊和點數(shù)容量1)在C-Bus網(wǎng)絡中，每個Excel500/600控制器系統(tǒng)可控制最多16個分布式I/O模塊，2)對于XC5010C，包括內(nèi)部模塊和分布式模塊，總共可支持16個模塊；3)對于XCL5010，只能支持分布式模塊，最多5個housings，每個housing可放置4個模塊，要求第一個模塊必須是電源模塊，第四個模塊必須是CPU模塊，最多可擴展16個I/O模塊，但相同類型的模塊不能大于10個，且最多128個物理點、256個偽點。二DDC500/600控制器（4）其他特性1)Excel500應用程序可通過CARE編程并下載到FlashEPROM中。2)采用金制電容器緩沖內(nèi)存，斷電后可維持大約72小時。3)外部MMI，調(diào)制解調(diào)器、ISDN適配器、GSM適配器或TCP/IP調(diào)制解調(diào)器均可通過控制器串行口連接。4)通訊模塊可提供C-bus和LonWorks總線連接，用LED指示控制器操作狀態(tài)、發(fā)送狀態(tài)和接收狀態(tài)。5)每個模塊上有一個電源燈L1和一個服務燈L2，L2指示總線節(jié)點的當前狀態(tài)。6)ON指示沒有載入應用程序，BLINKING表示載入了應用程序但沒有配置，OFF表示載入了應用程序并已經(jīng)配置。

二DDC500/600控制器2．內(nèi)部模塊1)Excel500/600內(nèi)部模塊由XC5010C(Excel500)或XC6010(Excel600)CPU模塊、電源模塊XP501或XP502及輸入輸出模塊組成。2)XF521,522,523和524模塊是數(shù)字和模擬I/O模塊，是EXCEL5000系統(tǒng)的一部分，這些模塊可以將傳感器輸入進行轉(zhuǎn)換，也可以提供適于執(zhí)行器的輸出信號。

二DDC500/600控制器

二DDC500/600控制器各模塊功能介紹：（1）計算機模塊XC5010C/XC5210C

，其特性如下：1）東芝TMP93CS41F16位微處理器；2）共1.28MB存儲器，其中2x512KBFlashEPROM和2x128KBRAM；3）6個操作狀態(tài)指示燈；4）對MMI采用RS232端口用調(diào)制解調(diào)器或ISDN終端適配器通訊；二DDC500/600控制器5）對C-BUS采用RS485通訊；6）數(shù)據(jù)緩沖器采用金制電容器；7）具有看門狗功能；8）采用3120神經(jīng)元芯片；9）有LonWorks服務按鈕和LED。圖3-19計算機模塊XC5010C/XC5210C

二DDC500/600控制器（3）電源模塊，其特性如下：1）通過內(nèi)部總線給模塊提供電壓；2）可連接UPS；3）有3個操作狀態(tài)LED；4）有看門狗功能；二DDC500/600控制器（4）模擬輸入模塊XF521A/526

：1）8個模擬輸入（AI1-AI8），有下面幾種輸入形式：0∽10VDC、0∽20mA（通過外界500Ω電阻獲得）、4∽20mA（通過外界500Ω電阻獲得）、NTC20kΩ和PT1000(-50°C∽+150°C)。對于XF526，只有下面幾種輸入形式：PT