DDC控制器

基本概述
DDC(Direct Digital Control)直接数字控制，通常称为DDC控制器。

DDC系统
的组成通常包括中央控制设备(集中控制电
脑、彩色监视器、键盘、打印机、不间断电源、通讯接口等)、现场DDC控制器、通讯网络、以及相应的传感器、执行器、调节阀等元器件。

它代替了传统控制组件，如温度开关、接收控制器或其它电子机械组件,及优于P LC等，特别成为各种建筑环境控制的通用模式。

DDC系统是利用微信号处理器来做执行各种逻辑控制功能，它主要采用电子驱动，但也可用传感器连接气动机构。

DD
C系统的最大特点就是从参数的采集、传输到控制等各个环节均采用数字控制功能来实现。

同时一个数字控制器可实现多个常规仪表控制器的功能，可有多个不同对象的控制环路。

工作原理
所有的控制逻辑均由微信号处理器，并以各控制器为基础完成，这些控制器接收传感器，常用融点或其它仪器传送来的输入信号，并根据软件程序处理这些信号，再输出信号到外部设备，这些信号可用于启动或关闭机器，打开或关闭阀门或风门，或按程序执行复杂的动作。

这些控制器可用手操作中央机器系统或终端系统。

DDC控制器是整个控制系统的核心。

是系统实现控制功能的关键部件。

它的工
作过程是控制器通过模拟量输入通道(AI)和开关量输入通道(DI)采集实时数据，并将
模拟量信号转变成计算机可接受的数字信号(A/D转换)，然后按照一定的控制规律进
行运算，最后发出控制信号，并将数字量信号转变成模拟量信号(D/A转换)，并通过
模拟量输出通道(AO)和开关量输出通道(DO)直接控制设备的运行。

功能介绍
DDC控制器的软件通常包括基础软件、自检软件和应用软件三大块。

其中基础
软件是作为固定程序固化在模块中的通用软件，通常由DDC生产厂家直接写在微处
理芯片上，不需要也不可能由其它人员进行修改。

各个厂家的基础软件基本上是没有多少差别的。

设置自检软件和保证DDC控制器的正常运行，检测其运行故障，同时
也可便于管理人员维修。

应用软件是针对各个空调设备的控制内容而编写的，因此这部分软件可根据管理人员的需要进行一定程度的修改。

它通常包括以下几个主要功能：
1、控制功能
提供模拟P、PI、PID的控制特性，有的还具备自动适应控制的功能。

2、实时功能
使计算机内的时间永远与实际标准时间一致。

3、管理功能
可对各个空调设备的控制参数以及运行状态进行再设定，同时还具备显视和监测功能，另外与集中控制电脑可进行各种相关的通讯。

4、报警与联锁功能
在接到报警信号后可根据已设置程序联锁有关设备的启停，同时向集中控制电脑发出警报。

5、能量管理控制
它包括运行控制(自动或编程设定空调设备在工作日和节假日的启停时间和运行台数)、能耗记录(记录瞬时和累积能耗以及空调设备的运行时间)、焓值控制(比较室内外空气焓值来控制新回风比和进行工况转换)。

评价一个DDC控制器的功能主要看其容量和配套的软件。

DDC控制器的容量是以其所包含的控制点的数量来衡量的，即其可接受的输入信号或可发出输出信号的功能和数量。

也就是说其有几个模拟量输入点，几个开关量输入点，有多少个模拟量输出点和多少个开关量输出点。

点数多少是评价一个DDC控制器的重要指标，一般来讲点数越多表明其功能越强，可控制和管理的范围越大，当然其价格也会越高。

DDC控制系统的网络结构
目前DDC控制系统常采用的网络结构有两种，即Bus总线结构和环流网络结构。

其中Bus总线结构是所有DDC控制器均通过一条Bus总线与集中控制电脑相连，它的最大优点就是系统简单、通信速度较快，对一些中、小型工程较为适用；但在大型工程时就会导致布线复杂。

为此目前有些公司又推出了支路Bus总线结构网络，它是通过一个通讯处理设备(NCU)后产生支路Bus总线，这样各支路又可带数个现场DD C控制器，对一个大区域而言，只需几个NCU与系统Bus总线相联即可。

这样可大大简化该系统。

对于环流网络结构，它是利用两根总线形成一个环路，每一个环路可带数个DDC控制器，多个环路之间通过环路接口相联，因此这种系统最大优点就是扩充能力较强。

通讯网络是用于完成集中控制电脑与现场DDC控制器以及现场设备之间的信息
交换。

其联接材料通常采用截面积为1.0mm2的RVVP聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套、铜芯电缆或采用专用通信电缆。

现场DDC控制器与现场设备(如传感器、阀门等)之
间的控制电缆一般采用1～1.5mm2聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套、铜芯电缆，是否
需要采用屏蔽线应根据具体设备而定。

DDC终端系统
一个终端系统是机械系统中用于服务一单独区域的组成部分，例如:一个单独的
风机盘管控制器、VAV控制器、热泵控制器…等。

DDC终端是DDC的应用系统。

这是应用于商业建筑的控制工业的新发展，它可提供整个建筑暖通空调系统的运行情况。

DDC终端系统的控制水平
信息处理与控制的水平取决于机器设备的形式，如VAV终端，其操作系统通过
设置是否需加热或降温的气流温度设定点，根据气流流量和设置最大最小的流量值，操作可设定的工作时间表，假日时间表，允许忽略时间，如装有排气感温棒，还可根据排气温度。

它可监控每个VAV的风扇运行时间和管道加热器工作时间。

其它终端系统也是类似的，但对系统的影响有所不同。

DDC系统的费用及应用
在建筑中安装全终端DDC系统的费用正在不断下降中，多数只有很少甚至没有
费用的增加。

考虑到终端DDC系统的众多优越性，这些费用比传统系统更具效率，
如果恰当地使用DDC系统，它的费用可在短期内回收。

DDC系统适用的建筑
现在多数建筑都可适用DDC系统，包括：办公大楼、学校、医院、宾馆以及工
业建筑。

DDC系统可安装于各种规格的建筑中，在小型建筑中其特别优点是其遥控显示
器可装于管理服务公司中，在大型建筑中，其优点是可通过中心管理系统管理，从而比单个管理更节省人力和能源。

DDC系统可用于建筑改造
大多数建筑可用DDC系统进行改造，通常高效率地改造和提高控制系统应在改
进和整修机械系统时进行。

有时也可能由于原控制系统已陈旧废弃或由于客户舒适性
要求的影响等而改造控制系统，多数场合，旧系统中部分设备可被重新使用并发挥更高的效率，最新的DDC系统允许在改造一个系统，一个系统安装而不必安装中心控
制室，各个系统可独自操作，直至将末端设备联连网至工作或安装中心控制室。

这就使改造和设计具有高度灵活性。

DDC系统适合于大部分机械系统
典型的有：变风量系统(VAV)、热泵、风机盘管、新风机组空调箱、空气处理系统、通风机系统和建筑中心机械设备及附加设备均可连接到DDC系统，提供安全保护、使用寿命保护、显示、指示灯等信号。

DDC系统可用于多种建筑间的连网
中心控制室可通过ADSL利用宽带网络调节控制多栋大楼，中心计算机可接收到远距离往来各种警报、信号，并在中心控制室操作而在各处完成各种必要功能。

相距不远的几栋大楼可通过以太网络联网，操作终端可置于其中一栋建筑，它的操作信号可传送至网络的其它终端，这对于办公大楼群和学校还是十分理想的。

DDC系统能可提供过往使用纪录
安装在各区域(房间)的传感器可由客户调节改变该区域内设定点，当设定变化时，空气处理系统或部分机械系统相应动作，该系统还可提供每月各客户的操作纪录清单。

DDC系统能协助顾问工程师
顾问工程师可很大地受益于DDC系统。

以大楼建造开始，工程师办公室就可通
过电话线了解到大楼的许多情况，他可按控制系统提供的情况对有关机器进行检修而不必走出办公室，这样在工程进行时就可节省很多费用。

DDC系统对服务和管理公司的益处
安装在大楼内的DDC系统可以及时监控大楼的操作，对出现的问题迅速作出反应，并采取有效措施，该系统还可通过远程电讯设备联系，并从大楼接收信号，大楼的实际操作可由远处监控，并改变设定点、时间表，甚至控制软件。

这样在不是重要问题或要改进时，就可节省昂贵的旅费了。

当维修人员需要前往时，他也可通过联网预测故障原因，以便到达现场后有了解决问题的方法，这样可大大提高他的工作效率，并降低客户的不满程度。

DDC系统控制设备与机械系统设备之差异
DDC系统可及时控制和显示正常装备的各种设备，包括:指示灯、环境喷头、门锁….等。

将这些设备接于DDC系统中，可提供使用者改变时间表的方便方法。

DDC系统的主要优点
专门使用的DDC系统具有很多优点，以下列出其中最重要的几点：
1. 操作
终端DDC系统是建筑物管理的有力工具，它的操作系统可方便地管理一个或多个岗位，可及时按客户要求或程序要求作出反应，DDC系统允许控制器在操作时间内同时具有其它功能，这一点是区别于传统系统的。

DDC系统可以单个终端获得整个建筑操作的所有信息，这就具有很强的故障诊断能力。

2. 降低费用
一个良好设计的DDC系统可在能源和人力方面降低费用。

由于所有区域都经中心调度和控制可通过能量的转移而使之不会浪费，而且，系统可自动启动或停止机械设备，使其在不必要时不运转。

它还可通过操作终端自动诊断和处理许多问题，而无需维修人员亲临现场，从而省去许多费用，降低维修成本。

处于不同位置的多个建筑，可由一个中心控制室统一管理和监控，而不必单独控制，从而节省了人力。

3. 提高舒适性
由于DDC系统比传统系统具有更高的精确度，温度可保持在更接近于设定值的值，为此改善居住环境。

4. 无需校准
多数DDC系统无需校准，可减少维修保养费用，并长期保持精度，而传统系统校准后就开始降低精度。

5. 改善控制方式
DDC系统允许更复杂的控制方式以完成整栋大楼的基本管理，这样可减少执行费用并改善其居住的舒适性。

DDC系统可根据建筑各部分的实际制冷量，调节冰水(寒水)机组的供冷量，以达到冷却水温要求又不致过冷，当建筑冷量需求变化时，还可随之调整冰水(寒水)机组。

6. 提高房产价值
一套配有DDC系统的设备比未配DDC的设备具有更高的价值，它经常作的一个完整施工计划的重要组成部分，当一栋建筑预售时，预购者常之考虑该建筑是否装有最新管理系统。

7. 更优越的控制
由于DDC系统可完成各种逻辑功能，可按建筑操作的客观情况作出复杂而精确的控制。

因而更具优越性。

8. 高度灵活的控制
建筑物的各种参数往往不是一成不变的，新的客户或旧客户的新要求往往需要改变大楼的控制要求，多数DDC系统可按新要求重新编写程序，而不必改变硬件。

而且，DDC系统是模式化系统，便于以后大楼扩建，如大楼改建时，该系统可随之扩展。

9. 改善居住条件
许多大楼的所有者使用DDC系统以鼓励租期已到的客户留在大楼中，当客户看到他们住处具有成效管理系统时，他们对大楼就更满意。

10. 改善维护和服务
整栋建筑采用DDC系统后，维护工作可通过系统自动做到，并纪录需要服务的设备和地点，如需要，DDC系统还可纪录各部分机械的运转性能曲线和各房间的温度变化，这些在分析和诊断机械系统或控制器问题时十分有益，因为系统能发展操作中的许多偏差，故许多问题可在客户察觉前解决。

示例说明
我们以森威尔公司STEP3楼宇自控DDC控制器说明
概述
STEP3是一个面向楼宇自控的直接数字控制器。

森威尔公司STEP3 DDC控制器
是一个综合了多家楼宇产品优点，并自主创新的专业楼宇控制器，其中有多达5项技术申报了国家专利。

难以置信的性能/价格比，比常规楼宇控制器节省30％～50％的投资。

控制器有12个物理输出（8DO＋4AO），还有16个虚拟输出（中间变量），因此可以组态成28个独立控制回路。

带扩展模块，可以扩展到112个物理点。

可以对楼宇中的冷冻站、热交换设备、空调系统、通风系统、给排水系统、变配电系统、电梯、照明系统等等设备进行监测和控制。

可以十分方便的组网，实现分散控制，集中管理。

既不同于完全通过外部编程来开发应用的DDC或PLC，也不同于
依靠本机按键设置组态的DDC，而是把两者优点结合起来：80％的楼宇应用功能固化在控制器内，通过本机按键组态实现。

产品特点
1、既不同于完全通过外部编程来开发应用的DDC或PLC，也不同于依靠本机按键设置组态的DDC，而是把两者优点结合起来：80％的楼宇应用功能固化在控制器内，通过本机按键组态实现，20％的特殊应用要求通过外部编程实现（非常简单的代码），既方便又灵活，一周内自控师就能熟练掌握STEP3的应用。

2、实现点到点通讯，即除了总线方式的上下位机通讯外，DDC和DDC之间实现数据共享，极大减少了楼宇自控项目的布线工程量。

3、开放的总线协议，可以和任何组态软件接口。

采用BACnet开放性楼宇自动化网络协议，支持Ethernet、Modbus ＋TCP/IP、RS485等控制总线。

非垄断的软件策略使用户可以自主决定选择性价比更好的上位机软件。

4、标准统一的扩展模块，即插即用，甚至不需要设置。

5、豪华的二次开发编程软件。

也可以通过键盘组态。

6、比同类产品节省30%左右的投资。

7、可以通过串口下载程序，也可以通过现场总线远程下载。

8、STEP3-DEBUG在线仿真软件，用于验证你任意编制的控制逻辑是否正确。

9、通用端口技术，AI与DI、AO与DO口可以相互转换，AI口还可以灵活选择PT1000、NTC、或0-10VDC、4～20mA传感器，完全通过软件设置。

10、具有良好人机对话界面的智能系统。

11、多站点连接和可扩充性。

中央站和现场控制器之间应实现双向直接数据通信，没有其它中转和控制环节，以保证传输数据的一致性和减少数据传输时间延时，提高网络通信的可靠性。

现场控制器之间实现双向直接数据通信，中央站停止工作不影响控制器功能和设备运行。

12、方便易用性
中央站采用全中文视窗平台，以中文动态图形化界面运行楼宇设备管理的日常控制、监视、调度管理工作，采集数据的归档、统计、报表管理等。

系统界面需操作方便、简单易学、形象直观。

系统的开放性和互操作性
智能化系统要求每个子系统进行分散灵活的管理与控制，又需要中心管理管理部门进行统一协调、监控，这就要求控制网络的架构要具有完善、可靠的网络功能和控制功能。

同时由于系统控制对象众多，控制功能各异，控制要求会在以后的运行过程中会不断变化和增加，从长远来看，系统具有良好的开放性和互操作性应是考虑的重点。

根据我公司以往的工程经验，并参照资料要求，我们设计的系统将采用MODBUS工业标准总线＋以太网的架构形式。

MODBUS总线技术是工业自动化领域成熟，高度可靠，开放式的控制总线形式，传输速率最大可达1兆波特，单条总线长度1200米，一条总线可连接128台STEP 3。

以太网技术的应用也很成熟，目前已成为最常用的网络架构，已在业界广泛使用。

管理机与控制器机通过A53通讯转换器连接成MODBUS网络；控制器（DDC）直接与现场控制元件（阀门执行器，继电器接点）、传感元件（温度、压力压差、流量等传感器）连接。

中央计算机可通过以太网（Ethernet）的通讯方式与其它系统的计算机或工作站互连，网络通讯速率为10/100Mbps。

PCAutO3.6软件以其开放的网络体系决定了它可提供其它基于网络的应用。

系统已包含了广泛的设备和协议界面供集成选用：OD BC数据接口、NetWorkAPI（forC、C++、FORTRAN）、AdvanceDDE客户端、BA CNet客户端/服务器、MicrosoftExcelData交换、OPC客户机等等。

中央站管理软件说明
中央站管理软件可以采用任何通用的工业自控组态软件，如IFIX，INTOUCH，WINCC，组态王，力控，昆仑通态等。

举例说明：一般组态软件都遵循现有工业标准，系统开放。

整个系统网络运行在快速以太网上，协议为标准的TCP/IP。

提供IB MS系统的数据接口方式有ODBC、NetAPI、标准的SQL接口、AdvanceDDE，并且支持BACNet、OPC、LonWorks等工业标准协议。

上位机中央空调系统监控界面
系统特点：
□专业的图形人机交互界面
□支持本地及远端的多个高性能工作站
□对各类楼控设备的实时监控
□强大的报警管理
□提供大量的历史数据和趋势图
□灵活多样的标准或用户自定义的报表
□强大的应用开发工具
□支持基于工业标准网络的本地及远端多客户机/服务器体系
□详细安保数据与人事系统的集成
□针对大型高端用户的多服务器功能
□热冗余功能
□ActiveX技术
编程软件图
应用示例
冷冻站控制
一、产品选用指南
1、系统定义
建筑设备监控系统（Building Automation System-BAS）是将建筑物或建筑群内的空调与通风、变配电、照明、给排水、热源与热交换、冷冻和冷却、电梯和自动扶梯等系统，以集中监视、监控和管理为目的构成的综合系统。

2、组成
通常是由微处理器、网络通信模块、输入输出模块、储存器、电源等部分组成。

3、技术指标
1）硬件部分：微处理器、网络通信模块、输入输出模块、储存器、电源等配置要求，信号及精度要求，通信速率要求。

2）软件部分：模拟量偏差监视、最佳控制方式、最佳启停控制要求、运行时间统计、检测记录、季节转换控制模式、编程语音、报警程序等要求。

4、选用要点
1）现场控制器是安装于监控对象附近的小型专用计算机控制设备，其主要功能应满足：
（1）与中央站及其他现场控制器进行数据通信；
（2）对现场仪表信号做采集和数据转换，输出控制信号至现场执行机构；
（3）可进行基本控制运算，独立实施设备监控功能。

2）现场控制器的信号及精度要求
（1）现场控制器的信号应分为模拟量输入（AI）、模拟量输出（AO）、开关量输入（DI）、开关量输出（DO）。

（2）现场控制器的输入输出信号应与现场仪表的信号相匹配。

（3）现场控制器的信号测量和数据转换精度应满足系统的测量和控制要求。

3）现场控制器的结构要求
（1）现场控制器的结构选择应根据被控设备的特点进行。

测控点较少且功能要求比较固定的设备监控，可选用输入、输出点数相对固定的现场控制器。

（2）测控点较多且工业流程变化较多的设备，可选用输入、输出点数可灵活组合的现场控制器。

4）现场控制器的通信速率要求
（1）现场控制器的通信速率应满足整个监控系统的响应速度。

（2）现场控制器之间应可通过通信实现现场信息与数据共享。

二、施工、安装要点
1分站直接数字控制器的安装位置
1）控制器的准确安装位置，应根据设计施工图纸所示。

2）控制器应安装在被监控设备较集中的场所，以尽量减少管线敷设。

一般设置在电控箱或电控柜内，其内部设备应布置整齐美观，强弱电系统分开以保证系统安全，且便于检修。

3）现场控制器应安装在光线充足、通风良好、操作维修方便的地方。

2控制器安装的要求
1）控制器的安装应垂直、平正、牢固。

2）控制器安装的垂直度允许偏差为3mm；箱的高度大于1.2m 时，垂直
允许偏差为4mm。

3）控制器安装水平的倾斜度允许偏差为3mm。