基本介紹
- 中文名：DDC控制器
- 外文名：Direct Digital Controller
- 性質：直接數字控制
- 類型：電子機械組件
簡介,工作原理,功能介紹,控制功能,實時功能,管理功能,報警聯鎖,能量管理,網路結構,終端系統,費用套用,主要優點,示例說明,概述,產品特點,開放性,套用示例,
簡介
它代替了傳統控制組件，如溫度開關、接收控制器或其它電子機械組件及優於PLC等，特別成為各種建築環境控制的通用模式。DDC系統是利用微信號處理器來做執行各種邏輯控制功能，它主要採用電子驅動，但也可用感測器連線氣動機構。DDC系統的最大特點就是從參數的採集、傳輸到控制等各個環節均採用數字控制功能來實現。同時一個數字控制器可實現多個常規儀表控制器的功能，可有多個不同對象的控制環路。
工作原理
所有的控制邏輯均由微信號處理器，並以各控制器為基礎完成。這些控制器接收感測器，常用觸點或其它儀器傳送來的輸入信號，並根據軟體程式處理這些信號，再輸出信號到外部設備。這些信號可用於啟動或關閉機器，打開或關閉閥門或風門，或按程式執行複雜的動作。這些控制器可用手操作中央機器系統或終端系統。
DDC控制器是整個控制系統的核心，是系統實現控制功能的關鍵部件。它的工作過程是控制器通過模擬量輸入通道（AI）和數字量輸入通道（DI）採集實時數據，並將模擬量信號轉變成計算機可接受的數位訊號（A/D轉換），然後按照一定的控制規律進行運算，最後發出控制信號，並將數字量信號轉變成模擬量信號（D/A轉換），並通過模擬量輸出通道（AO）和數字量輸出通道（DO）直接控制設備的運行。
功能介紹
DDC控制器的軟體通常包括基礎軟體、自檢軟體和套用軟體三大塊。其中基礎軟體是作為固定程式固化在模組中的通用軟體，通常由DDC生產廠家直接寫在微處理晶片上，不需要也不可能由其它人員進行修改。各個廠家的基礎軟體基本上是沒有多少差別的。設定自檢軟體是保證DDC控制器的正常運行，檢測其運行故障，同時也可便於管理人員維修。套用軟體是針對各個可調設備的控制內容而編寫的，因此這部分軟體可根據管理人員的需要進行一定程度的修改。它通常包括以下幾個主要功能：
控制功能
提供模擬P、PI、PID的控制特性，有的還具備自動適應控制的功能。
實時功能
使計算機內的時間永遠與實際標準時間一致。
管理功能
可對各個可調設備的控制參數以及運行狀態進行再設定，同時還具備顯視和監測功能，另外與集中控制電腦可進行各種相關的通訊。
報警聯鎖
在接到報警信號後可根據已設定程式聯鎖有關設備的啟停，同時向集中控制電腦發出警報。
能量管理
它包括運行控制（自動或編程設定可調設備在工作日和節假日的啟停時間和運行台數）、能耗記錄（記錄瞬時和累積能耗以及可調設備的運行時間）、焓值控制（比較室內外空氣焓值來控制新迴風比和進行工況轉換）。
評價一個DDC控制器的功能主要看其容量和配套的軟體。DDC控制器的容量是以其所包含的控制點的數量來衡量的，即其可接受的輸入信號或可發出輸出信號的功能和數量。也就是說其有幾個模擬量輸入點，幾個開關量輸入點。點數多少是評價一個DDC控制器的重要指標，一般來講點數越多表明其功能越強，可控制和管理的範圍越大，當然其價格也就越高。
網路結構
DDC控制系統常採用的網路結構有兩種，即Bus匯流排結構和環流網路結構。其中Bus匯流排結構是所有DDC控制器均通過一條Bus匯流排與集中控制電腦相連，它的最大優點就是系統簡單、通信速度較快，對一些中、小型工程較為適用；但在大型工程時就會導致布線複雜。為此有些公司又推出了支路Bus匯流排結構網路，它是通過一個通訊處理設備（NCU）後產生支路Bus匯流排，這樣各支路又可帶數個現場DDC控制器，對一個大區域而言，只需幾個NCU與系統Bus匯流排相聯即可，這樣可大大簡化該系統。對於環流網路結構，它是利用兩根匯流排形成一個環路，每一個環路可帶數個DDC控制器，多個環路之間通過環路接口相聯，因此這種系統最大優點就是擴充能力較強。通訊網路是用於完成集中控制電腦與現場DDC控制器以及現場設備之間的信息交換。其聯接材料通常採用截面積為1.0mm2的RVVP聚氯乙烯絕緣、聚氯乙烯護套、銅芯電纜或採用專用通信電纜。現場DDC控制器與現場設備（如感測器、閥門等）之間的控制電纜一般採用1～1.5mm2聚氯乙烯絕緣、聚氯乙烯護套、銅芯電纜，是否需要採用禁止線應根據具體設備而定。
終端系統
一個終端系統是機械系統中用於服務一單獨區域的組成部分，例如：一個單獨的風機盤管控制器、VAV控制器、熱泵控制器等。DDC終端是DDC的套用系統。這是套用於商業建築的控制工業的新發展，它可提供整個建築暖通空調系統的運行情況。
DDC終端系統的控制水平
信息處理與控制的水平取決於機器設備的形式，如VAV終端，其作業系統通過設定是否需加熱或降溫的氣流溫度設定點，根據氣流流量和設定最大最小的流量值，操作可設定的工作時間表，假日時間表，允許忽略時間，如裝有排氣感溫棒，還可根據排氣溫度。它可監控每個VAV的風扇運行時間和管道加熱器工作時間。
其它終端系統也是類似的，但對系統的影響有所不同。
費用套用
在建築中安裝全終端DDC系統的費用正在不斷下降中，多數只有很少甚至沒有費用的增加。考慮到終端DDC系統的眾多優越性，這些費用比傳統系統更具效率，如果恰當地使用DDC系統，它的費用可在短期內回收。
DDC適用的建築
現多數建築都可適用DDC系統，包括：辦公大樓、學校、醫院、賓館以及工業建築。
DDC系統可安裝於各種規格的建築中，在小型建築中其特別優點是其遙控顯示器可裝於管理服務公司中，在大型建築中，其優點是可通過中心管理系統管理，從而比單個管理更節省人力和能源。
DDC系統可用於建築改造
大多數建築可用DDC系統進行改造。通常高效率地改造和提高控制系統應在改進和整修機械系統時進行，有時也可能由於原控制系統已陳舊廢棄或由於客戶舒適性要求的影響等而改造控制系統。多數場合，舊系統中部分設備可被重新使用並發揮更高的效率，最新的DDC系統允許在改造一個系統，一個系統安裝而不必安裝中心控制室，各個系統可獨自操作，直至將末端設備聯網至工作或安裝中心控制室。這就使改造和設計具有高度靈活性。
DDC系統適合於大部分機械系統
典型的有：變風量系統（VAV）、熱泵、風機盤管、新風機組空調箱、空氣處理系統、通風機系統和建築中心機械設備及附加設備均可連線到DDC系統，提供安全保護、使用壽命保護、顯示、指示燈等信號。
DDC系統可用於多種建築間的聯網
中心控制室可通過ADSL利用寬頻網路調節控制多棟大樓，中心計算機可接收到遠距離往來各種警報、信號，並在中心控制室操作而在各處完成各種必要功能。
相距不遠的幾棟大樓可通過乙太網絡聯網，操作終端可置於其中一棟建築，它的操作信號可傳送至網路的其它終端，這對於辦公大樓群和學校還是十分理想的。
DDC系統可提供過往使用紀錄
安裝在各區域（房間）的感測器可由客戶調節改變該區域內設定點，當設定變化時，空氣處理系統或部分機械系統相應動作，該系統還可提供每月各客戶的操作紀錄清單。
DDC系統能協助顧問工程師
顧問工程師可很大地受益於DDC系統。以大樓建造開始，工程師辦公室就可通過電話線了解到大樓的許多情況，他可按控制系統提供的情況對有關機器進行檢修而不必走出辦公室，這樣在工程進行時就可節省很多費用。
DDC系統對服務和管理公司的益處
安裝在大樓內的DDC系統可以及時監控大樓的操作，對出現的問題迅速作出反應，並採取有效措施。該系統還可通過遠程電訊設備聯繫，並從大樓接收信號，大樓的實際操作可由遠處監控，並改變設定點、時間表，甚至控制軟體。
這樣在不是重要問題或要改進時，就可節省昂貴的旅費了。當維修人員需要前往時，他也可通過聯網預測故障原因，以便到達現場後有了解決問題的方法，這樣可大大提高他的工作效率，並降低客戶的不滿程度。
DDC系統控制設備與機械系統設備之差異
DDC系統可及時控制和顯示正常裝備的各種設備，包括：指示燈、環境噴頭、門鎖等。將這些設備接於DDC系統中，可提供使用者改變時間表的方便方法。
主要優點
專門使用的DDC系統具有很多優點，以下列出其中最重要的幾點：
1. 操作
終端DDC系統是建築物管理的有力工具，它的作業系統可方便地管理一個或多個崗位，可及時按客戶要求或程式要求作出反應。DDC系統允許控制器在操作時間內同時具有其它功能，這一點是區別於傳統系統的。DDC系統可以單個終端獲得整個建築操作的所有信息，這就具有很強的故障診斷能力。
2. 降低費用
一個良好設計的DDC系統可在能源和人力方面降低費用。由於所有區域都經中心調度和控制可通過能量的轉移而使之不會浪費，而且，系統可自動啟動或停止機械設備，使其在不必要時不運轉。它還可通過操作終端自動診斷和處理許多問題，而無需維修人員親臨現場，從而省去許多費用，降低維修成本。處於不同位置的多個建築，可由一個中心控制室統一管理和監控，而不必單獨控制，從而節省了人力。
3. 提高舒適性
由於DDC系統比傳統系統具有更高的精確度，溫度可保持在更接近於設定值的值，為此改善居住環境。
4. 無需校準
多數DDC系統無需校準，可減少維修保養費用，並長期保持精度，而傳統系統校準後就開始降低精度。
5. 改善控制方式
DDC系統允許更複雜的控制方式以完成整棟大樓的基本管理，這樣可減少執行費用並改善其居住的舒適性。DDC系統可根據建築各部分的實際製冷量，調節冰水(寒水)機組的供冷量，以達到冷卻水溫要求又不致過冷，當建築冷量需求變化時，還可隨之調整冰水(寒水)機組。
6. 提高房產價值
一套配有DDC系統的設備比未配DDC的設備具有更高的價值，它經常作為一個完整施工計畫的重要組成部分，當一棟建築預售時，預購者常考慮該建築是否裝有最新管理系統。
7. 更優越的控制
由於DDC系統可完成各種邏輯功能，可按建築操作的客觀情況作出複雜而精確的控制，因而更具優越性。
8. 高度靈活的控制
建築物的各種參數往往不是一成不變的，新的客戶或舊客戶的新要求往往需要改變大樓的控制要求，多數DDC系統可按新要求重新編寫程式，而不必改變硬體。而且，DDC系統是模式化系統，便於以後大樓擴建，如大樓改建時，該系統可隨之擴展。
9. 改善居住條件
許多大樓的所有者使用DDC系統以鼓勵租期已到的客戶留在大樓中，當客戶看到他們住處具有成效管理系統時，他們對大樓就更滿意。
10. 改善維護和服務
整棟建築採用DDC系統後，維護工作可通過系統自動做到，並紀錄需要服務的設備和地點。如需要，DDC系統還可紀錄各部分機械的運轉性能曲線和各房間的溫度變化，這些在分析和診斷機械系統或控制器問題時十分有益，因為系統能發展操作中的許多偏差，故許多問題可在客戶察覺前解決。
示例說明
我們以森威爾公司STEP3樓宇自控DDC控制器說明
概述
STEP3是一個面向樓宇自控的直接數字控制器。
該DDC控制器是一個綜合了多家樓宇產品優點，並自主創新的專業樓宇控制器，其中有多達5項技術申報了國家專利。難以置信的性能/價格比，比常規樓宇控制器節省30%～50%的投資。控制器有12個物理輸出（8DO+4AO），還有16個虛擬輸出（中間變數），因此可以組態成28個獨立控制迴路。帶擴展模組，可以擴展到112個物理點。
森威爾公司STEP3 DDC控制器
森威爾公司STEP3 DDC控制器產品特點
1、既不同於完全通過外部編程來開發套用的DDC或PLC，也不同於依靠本機按鍵設定組態的DDC，而是把兩者優點結合起來：80%的樓宇套用功能固化在控制器內，通過本機按鍵組態實現，20%的特殊套用要求通過外部編程實現（非常簡單的代碼），既方便又靈活，一周內自控師就能熟練掌握STEP3的套用。
3、開放的匯流排協定，可以和任何組態軟體接口。採用BACnet開放性樓宇自動化網路協定，支持Ethernet、Modbus +TCP/IP、RS485等控制匯流排。非壟斷的軟體策略使用戶可以自主決定選擇性價比更好的上位機軟體。
4、標準統一的擴展模組，即插即用，甚至不需要設定。
5、 豪華的二次開發編程軟體。也可以通過鍵盤組態。
6、比同類產品節省30%左右的投資。
7、可以通過串口下載程式，也可以通過現場匯流排遠程下載。
8、STEP3-DEBUG線上仿真軟體，用於驗證你任意編制的控制邏輯是否正確。
9、通用連線埠技術，AI與DI、AO與DO口可以相互轉換，AI口還可以靈活選擇PT1000、NTC或0-10VDC、4～20mA感測器，完全通過軟體設定。
10、具有良好人機對話界面的智慧型系統。
11、多站點連線和可擴充性。中央站和現場控制器之間應實現雙向直接數據通信，沒有其它中轉和控制環節，以保證傳輸數據的一致性和減少數據傳輸時間延時，提高網路通信的可靠性。現場控制器之間實現雙向直接數據通信，中央站停止工作不影響控制器功能和設備運行。
12、方便易用性。中央站採用全中文視窗平台，以中文動態圖形化界面運行樓宇設備管理的日常控制、監視、調度管理工作，採集數據的歸檔、統計、報表管理等。系統界面需操作方便、簡單易學、形象直觀。
開放性
智慧型化系統要求每個子系統進行分散靈活的管理與控制，又需要中心管理部門進行統一協調、監控，這就要求控制網路的架構要具有完善、可靠的網路功能和控制功能。
同時由於系統控制對象眾多，控制功能各異，控制要求在以後的運行過程中會不斷變化和增加。從長遠來看，系統具有良好的開放性和互操作性應是考慮的重點。根據我公司以往的工程經驗，並參照資料要求，我們設計的系統將採用MODBUS工業標準匯流排+乙太網的架構形式。
乙太網技術的套用也很成熟，目前已成為最常用的網路架構，已在業界廣泛使用。
管理機與控制器機通過A53通訊轉換器連線成MODBUS網路；控制器（DDC）直接與現場控制元件（閥門執行器，繼電器接點）、感測元件（溫度、壓力壓差、流量等感測器）連線。
中央計算機可通過乙太網（Ethernet）的通訊方式與其它系統的計算機或工作站互連，網路通訊速率為10/100Mbps。PCAutO3.6軟體以其開放的網路體系決定了它可提供其它基於網路的套用。系統已包含了廣泛的設備和協定界面供集成選用：ODBC數據接口、NetWorkAPI（forC、C++、FORTRAN）、AdvanceDDE客戶端、BACNet客戶端/伺服器、Microsoft Excel Data交換、OPC客戶機等等。
中央站管理軟體說明
中央站管理軟體可以採用任何通用的工業自控組態軟體，如IFIX，INTOUCH，WINCC，組態王，力控，崑崙通態等。舉例說明：一般組態軟體都遵循現有工業標準，系統開放。整個系統網路運行在快速乙太網上，協定為標準的TCP/IP。提供IBMS系統的數據接口方式有ODBC、NetAPI、標準的SQL接口、AdvanceDDE，並且支持BACNet、OPC、LonWorks等工業標準協定。
上位機中央空調系統監控界面
系統特點：
套用示例
冷凍站控制
一、產品選用指南
1、系統定義
建築設備監控系統（Building Automation System-BAS）是將建築物或建築群內的空調與通風、變配電、照明、給排水、熱源與熱交換、冷凍和冷卻、電梯和自動扶梯等系統，以集中監視、監控和管理為目的構成的綜合系統。
2、組成
3、技術指標
1）硬體部分：微處理器、網路通信模組、輸入輸出模組、儲存器、電源等配置要求，信號及精度要求，通信速率要求。
2）軟體部分：模擬量偏差監視、最佳控制方式、最佳啟停控制要求、運行時間統計、檢測記錄、季節轉換控制模式、編程語音、報警程式等要求。
4、選用要點
1）現場控制器是安裝於監控對象附近的小型專用計算機控制設備，其主要功能應滿足：
（1）與中央站及其他現場控制器進行數據通信；
（2） 對現場儀表信號做採集和數據轉換，輸出控制信號至現場執行機構；
（3）可進行基本控制運算，獨立實施設備監控功能。
2）現場控制器的信號及精度要求
（1）現場控制器的信號應分為模擬量輸入（AI）、模擬量輸出（AO）、開關量輸入（DI）、開關量輸出（DO）。
（2）現場控制器的輸入輸出信號應與現場儀表的信號相匹配。
（3）現場控制器的信號測量和數據轉換精度應滿足系統的測量和控制要求。
3）現場控制器的結構要求
（1） 現場控制器的結構選擇應根據被控設備的特點進行。測控點較少且功能要求比較固定的設備監控，可選用輸入、輸出點數相對固定的現場控制器。
（2）測控點較多且工業流程變化較多的設備，可選用輸入、輸出點數可靈活組合的現場控制器。
4）現場控制器的通信速率要求
（1）現場控制器的通信速率應滿足整個監控系統的回響速度。
（2）現場控制器之間應可通過通信實現現場信息與數據共享。
二、施工、安裝要點
1、分站直接數字控制器的安裝位置
1）控制器的準確安裝位置，應根據設計施工圖紙所示。
2）控制器應安裝在被監控設備較集中的場所，以儘量減少管線敷設。一般設定在電控箱或電控櫃內，其內部設備應布置整齊美觀，強弱電系統分開以保證系統安全，且便於檢修。
3）現場控制器應安裝在光線充足、通風良好、操作維修方便的地方。
2、控制器安裝的要求
1）控制器的安裝應垂直、平正、牢固。
2）控制器安裝的垂直度允許偏差為3mm；箱的高度大於1.2m 時，垂直
允許偏差為4mm。
3）控制器安裝水平的傾斜度允許偏差為3mm。
