DDC控制器:
DDC控制器(Direct Digital Controller,直接数字控制器)采用模块化结构,通常是由微处理器(CPU)、内存模块、输入输出通道、通信接口模块、电源模块等部件组合而成,典型的DDC控制器结构,如图所示。
CPU模块:
CPU模块通过输入模块完成数据采集、滤波、非线性校正、各种补偿运算、时间累计运算等,并将结果通过输出模块驱动执行器来完成对被控量的调节。作为一种开放性控制器,现阶段新型产品大多已使用准32位或32位微处理器,还配有浮点运算协处理器,因此,其数据处理能力大大提高。它除具有先进的PID算法功能外,还可执行复杂的控制算法,如自整定、人工神经网络、模糊控制等。
DDC控制器的控制程序已经固化在ROM中,包括系统启动、自检程序、输入输出驱动程序、通信控制管理程序等,且掉电后不丢失,确保了工作的安全可靠。RAM为程序运行提供了存储实时数据和中间参数变量的空间。用户在线操作时需修改的参数(如目标设定值、手动操作值、PID设定参数、报警界限等)也须存入RAM中。
通常,模拟量输出(AO)信号控制风阀、水阀等执行器动作。风阀、水阀有气动执行器和电动执行器两种类型。气动风阀、水阀动作可靠,故障率低,可以在较恶劣的环境下运行。在有现成的压缩空气源的场合,应该优先选择气动执行器。由于阀门执行机构是气动的,因此一般都没有阀位的电反馈信号,故这种控制器不能获得真实的阀门位置信号,无法判别阀门的机械故障。在选择电气转换器或阀门定位器时,一定要注意它所要求的输入信号的形式、范围。
风阀、水阀的电动执行器一般由一台三相或单相电动机通过机械减速系统与阀连接,由此控制电动机的正转、反转或停止,使阀门开大、关小或不动。机械减速系统还与一可变电阻器相连,这样阀门的不同位置将使可变电阻器输出不同电阻值,成为反映阀位状态的电反馈信号。为了防止阀门全开或全关后电动机继续运转,执行器内还在相应位置设有限位开关。当阀门到达全开或全关位置时,可以通过机械装置直接切断限位开关,使电动机停止。
下图为常见的电动执行器的控制电路原理框图。与要求的阀位输出成正比的控制信号以0~5V、0~10 V电压信号或0~10mA、4~20mA电流信号的形式送入比较器,与测出的实际阀位进行比较。当实际阀位小于设定值时,正转开关打开,电动机正转,开大阀门直到比较器输出为0时电动机停止;反之,则电动机反转使阀门关小。计算机控制器必须将内部的数字信号通过D/A转换,成为模拟量输出信号AO,送到比较器。为了使计算机了解阀门的实际位置,识别机械故障,一般将阀位的测量信号接到控制器的模拟量输入通道AI中。有些电动阀门的控制器还允许将全开和全关的限位开关信号作为控制器DI口的输入信号接入计算机,以使计算机可以辨认。
计算机输出的控制阀位模拟量信号就是为了在比较器中与实测的阀位信号进行比较,以决定电动机的正转或反转。将阀位信号接入计算机,在计算机内直接进行比较和分析,决定阀门电动机应该正转、反转还是停止,通过开关量输出通道直接由继电器驱动阀门电动机,这样做可以直接用两个开关量输出通道DO和一个模拟量输入通道AI带动一个电动阀,省去计算机内D/A转换的环节和阀门控制器内的比较器部分[下图],此过程的简化可减少成本和提高可靠性。其缺点是计算机内控制阀门的程序比较复杂,并且需具有很好的实时性。
数字量输出DO也称开关量输出,它可由控制软件将输出通道变成高电平或低电平,通过驱动电动机电路即可带动继电器或其他开关元件动作,也可使指示灯处于显示状态。
开关量输出信号可用来控制开关、交流接触器、变频器以及晶闸管等执行元件动作。交流接触器是启停风机、水泵及压缩机等设备的执行器。控制时,可以通过DDC的DO输出信号带动继电器,再由继电器的触头带动交流接触器线圈,实现对设备的启/停控制。为了使 DDC了解接触器是否真正吸合,一般要将接触器的一个辅助触点接至DDC的输入通道,使DDC能随时测出接触器的实际工作状况。
(1)能量控制及管理功能。即根据建筑物实际冷、热负荷,对空调系统中的风系统和水系统进行控制,自动控制冷热设备运行状态及运行参数,使整个空调系统达到最佳节能状态。
(2)对空调系统及其冷、热源系统的相关参数进行调节控制及监测,对空调设备运行进行监测。
(3)空调设备如冷水机组、泵、风机等在规定时间的启停控制,以达到节能目的。
(4)自动累积空调设备的运行时间,维修期限报警,以便更换或维修相关设备,延长设备使用寿命,提高设备的运行质量。
(5)根据空调设备运行时间,自动切换工作及备用设备,保持设备良好的工作状态。
(6)对空调系统的能量消耗进行计量,记费。
(7)各种物业管理文本的自动生成、打印及查询。
空调DDC系统的组成:
1)时钟:用来对各种输入、输出数据,各种运算时间进行调整及控制。
2)程序存储器:存储各种应用程序,即用户为控制各种空调系统所编制的控制程序。
3)工作存储器:用来进行读写,随机存取和临时存取数据。
4)多路输入、输出控制器:多路输入控制器可将输入信号送入A/D转换器中,将模拟量转换成数字量,输入微处理器进行运算。运算结果输入D/A转换器,再经输出控制器至变送器及执行机构。
5)DDC控制系统的相关软件:包括操作软件及应用软件。
典型控制器的组成:
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