基于DDC在紡絲空調(diào)中的應(yīng)用

摘要：結(jié)合公司紡絲生產(chǎn)空調(diào)設(shè)備多，維護(hù)量大、操作多等特點(diǎn)，介紹基于直接式數(shù)字控制器(DDC)的空調(diào)自控系統(tǒng)，重點(diǎn)介紹DDC工作原理以及DDC在空調(diào)自控上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：直接式數(shù)字控制器；自控；組態(tài)；節(jié)能

中圖分類號: TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(diào)設(shè)備應(yīng)用于紡絲生產(chǎn)，為了保證空調(diào)運(yùn)行的可靠性，現(xiàn)場控制器采用直接數(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)。現(xiàn)以其中一臺(tái)空調(diào)機(jī)組為例，重點(diǎn)介紹DDC的工作原理以及DDC在空調(diào)自控系統(tǒng)上的應(yīng)用。

DDC控制系統(tǒng)介紹

直接數(shù)字式控制器DDC

DDC是空調(diào)自控系統(tǒng)中的位于前線的裝置，它位于空調(diào)設(shè)備的現(xiàn)場，如空調(diào)機(jī)房、車間現(xiàn)場。對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行周期性的數(shù)據(jù)采集；對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整和處理，進(jìn)行分析和運(yùn)算并控制現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行態(tài)；實(shí)時(shí)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的檢查對比，對異常狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警處理。通過預(yù)定的程序完成各種控制功能。DDC 控制器內(nèi)部包含了可編程序的處理器，采用了模塊化的硬件結(jié)構(gòu)，可以對模塊進(jìn)行不同的組合，執(zhí)行不同的控制功能。它具備通信功能，控制程序可根據(jù)要求進(jìn)行編寫或修改。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(tǒng)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(shù)字控制器是METASYS系統(tǒng)的最前端裝置，METASYS 擴(kuò)展式數(shù)字控制器對冷凍機(jī)組或鍋爐設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)、H-VAC的處理過程、分布照明及有關(guān)電氣設(shè)備的控制來說，都是一種理想的數(shù)字控制器。我司31套空調(diào)設(shè)備中，有24套空調(diào)設(shè)備機(jī)組選用的是江森的DX-9100直接數(shù)字控制器作為核心控制器。以下就以K1空調(diào)機(jī)組，選用江森DX-9100為例介紹。

DX-9100直接數(shù)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(shí)現(xiàn)上位機(jī)的超越控制。控制器的獨(dú)立配置，使其軟、硬件的功能能靈活地適應(yīng)各種不同的控制過程。DX-9100型直接數(shù)字控制器本機(jī)帶有一定的I/O配置點(diǎn)，其中DX-9100-8154型直接數(shù)字控制器帶有AI：8點(diǎn)，DI：8點(diǎn)，AO：2點(diǎn)，DO：6點(diǎn)。

1.2擴(kuò)展模板和擴(kuò)展模塊

除了它突出的靈活控制之外，DX 控制器還可在擴(kuò)展總線上連接I/O 擴(kuò)展模塊，來增加它的輸入、輸出點(diǎn)的容量，并可通過內(nèi)置的LED 來監(jiān)控這些點(diǎn)。DX 控制器可通過Metasys N2總線進(jìn)行通訊，并且將所有監(jiān)控點(diǎn)情況和各種控制信息準(zhǔn)確地提供給整個(gè)Metasys 網(wǎng)絡(luò)或Metasys 控制站。

1.3 方便的結(jié)構(gòu)配置

直接數(shù)字控制器不使用傳統(tǒng)意義上的編程方式，它使用基于Windows操作系統(tǒng)的圖形化編程軟件編制對控制算法、時(shí)間程序和輸入輸出點(diǎn)的分配進(jìn)行設(shè)置。圖形編程軟件是在與控制器的N2總線相連的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的，從而簡化了控制器的配置。

配置一個(gè)控制器及其擴(kuò)展模塊是一件很簡單的事，只要按所需求填寫一個(gè)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(yīng)的控制和邏輯功能塊上，閉合這個(gè)控制回路即可。當(dāng)流程圖按要求編好后，只要沿著輸入和輸出點(diǎn)，將相應(yīng)的設(shè)置點(diǎn)參數(shù)、增益、報(bào)警極限、開始和停止時(shí)間等加上去，結(jié)構(gòu)配置就算完成了。

精確靈活的控制

DX-9100控制器以其獨(dú)立配置，軟、硬件的功能，靈活地適應(yīng)各種不同的控制過程。無論是作為整個(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，對于制冷設(shè)備控制的應(yīng)用來說，DX-9100直接式數(shù)字控制器都是很好的選擇。

以K1為例說明DDC的應(yīng)用

確定DDC的類型

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K1空調(diào)的運(yùn)行過程中，實(shí)際需要DI點(diǎn)1個(gè)，AI點(diǎn)8個(gè)，DO點(diǎn)4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，DX-9100 Version 2滿足需要。

K1空調(diào)DDC自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

每臺(tái)空調(diào)配二套DDC控制系統(tǒng)，K1空調(diào)DDC自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。每套DDC控制系統(tǒng)分別控制一條生產(chǎn)線，通過總線與上位機(jī)（Operation Workstation）相連。DX-9100作為自控系統(tǒng)的核心，它可以脫離上位機(jī)單獨(dú)工作，通過設(shè)定來自動(dòng)、手動(dòng)控制加溫、加濕調(diào)節(jié)閥、風(fēng)閥，冷水閥，控制變頻器的啟停及運(yùn)行頻率。

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

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GX-9100，可以很容易地創(chuàng)建控制流程，方法簡述如下：首先根據(jù)需要調(diào)出相應(yīng)的輸人，輸出功能模塊；其次將該模塊中的設(shè)定點(diǎn)、類型、系數(shù)、報(bào)警限值等參數(shù)做好相應(yīng)設(shè)置；第三將通過點(diǎn)對點(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，流程明確、邏輯關(guān)系清晰。程序編好后，可以通過DX-9100直接數(shù)字控制器上的RS232C口與PC（GX-9100）通信并裝入程序，調(diào)試運(yùn)行即可。可根據(jù)以下7個(gè)步驟逐步編制程序：創(chuàng)建一個(gè)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(shù)字量模塊的邏輯；編寫模擬量模塊、PID模塊的邏輯；存儲(chǔ)程序；程序的下載與調(diào)試。

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、信號時(shí)斷時(shí)續(xù)的問題。從DDC之間的信號傳輸以及上位機(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干擾帶來的不良影響，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證信號傳輸?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)長時(shí)間運(yùn)行，在保證設(shè)定工藝指標(biāo)的前提下，通過自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)閥，送風(fēng)機(jī)的頻率控制，比人工手動(dòng)調(diào)節(jié)可節(jié)省大量電能。

第三是通過與上位機(jī)相連接的NCU網(wǎng)絡(luò)控制器能夠?qū)\(yùn)行設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)控，并保存有歷史數(shù)據(jù)及趨勢記錄，能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的問題進(jìn)行有效的追蹤。

結(jié)論

直接式數(shù)字控制器DDC的應(yīng)用，可以對空調(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)調(diào)整風(fēng)機(jī)，自動(dòng)調(diào)節(jié)送風(fēng)溫濕度，精確控制車間的工藝技術(shù)指標(biāo)參數(shù)，高效滿足車間生產(chǎn)要求。

參考文獻(xiàn)

[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(diào)自動(dòng)化改造. 中國設(shè)備工程.2010年9月.21-22