楼宇直接数字控制系统

第一单元直接数字控制器概述复习一楼宇自动化系统概念是智能建筑最基本、最重要的组成部分，可实现对建筑物或建筑群内的暖通空调系统、给排水系统、变配电系统、照明系统、电梯等设备的集中监视、控制和管理，确保建筑物内环境的舒适和安全，同时实现设备高效节能运行。复习二楼宇自动化系统的基本架构？管理层控制层现场层

集中监控与管理

各种类型的DDC控制器

现场传感器、执行器被控对象直接数字控制器概述本节内容什么是DDCDDC的功能DDC应用场合DDC&PLC直接数字控制器概述1、定义2、解释直接数字控制器DDC直接数字控制器DDC

(DirectDigitalController)

又称下位机。指完成被控设备特征参数与过程参数的测量，并达到控制目的的控制装置“数字”的含义是控制器利用数字电子计算机实现其功能要求；“直接”说明该装置在被控设备的附近，无须再通过其他装置即可实现上述全部测控功能。3、特点具有可靠性高、控制功能强、可编写程序，既能能独立监控有关设备，又可连网通过通信网络接受中央管理计算机的统一管理与优化管理二、直接数字控制器的结构及原理模拟输出模块（AO），将数字信号经D/A转换器再转换成标准的电压或电流信号，来驱动和控制执行机构和控制装置等数字量输入模块（DI），适用于输入各种现场开关量信号，如各种限位开关、继电器触点等模拟输入模块（AI）,适用于温度、压力、液位等物理量的测量，由现场传感器将这些物理信号转换成标准电信号，再由AI送入DDC控制器数字输出模块（DO），此类输出控制仅适用于开关两种状态，如控制继电器、指示灯、电动蝶阀、声光报警器等DDC的输入/输出端口类型直接数字控制器分类专用控制器-为专用设备控制研发的控制器，如楼宇自动化系统中的空调机控制器、灯光控制器等直接数字控制器DDC通用控制器-用于多种设备的控制且采用模块化结构，使得系统配置更为灵直接数字控制器分类一体式控制器直接数字控制器DDC模块化控制器直接数字控制器功能1对现场设备进行周期性的数据采集2对采集的数据进行调整和处理3分析和运算并控制现场设备的运行5对异常的状态进行报警处理4通过预定的程序完成各种控制功能6与上位监控主机数据通讯DDC组成结构电源模块CPU输入输出通信模块为DDC提供高质量的24VDC稳压电源通过输入模块完成数据采集、滤波、非线性校正及各种补偿运算。通过输出模块输出信号驱动执行器动作，完成控制采集现场信息输出控制现场设备将现场所有的测量值及状态、监测数据传送给中央管理服务器DDC&PLCPLC是为工业环境设计的，因此可靠性和抗干扰能力很强。但DDC扩展性又比PLC要强很多。PLC原来是为了替代继电器而出现的，早期的PLC对于模拟量的处理能力很差，调节控制能力也不强。DDC使用方便，对特定场合的对象控制功能强大。DDC&PLC第二单元国内外常用控制器简介国内外常用控制器简介霍尼韦尔honeywell

西门子siemens江森自控johnson

清华同方海湾国内外常用直接数字式控制器DDC系统架构比较BLNDDC1DDC2DDCXRS485/232BAS管理平台Techcon809-PC-CAN

Techcon809-PC-CAN适配器是一个高性能的CANBUS接口设备，通过RS-232端口将安装有Techview-iDCS组态软件的PC与Techcon控制器网络连接。Techcon809-PC-CAN适配器可以连接和管理最多250个Techcon控制器，向主机传送最多60,000个点的数据。特点•通讯速率38400bps•紧凑设计易于安装•LED指示易于维护•直流供电Techcon04网络设备Techcon04网络设备Techcon809-CAN-HUBTechcon809-CAN-HUB是一个四端口的CANBUS集线器。它用于扩展CANBUS控制网络，使信号的传输突破1km的限制。它的功能相当于一个网络中继器。四个CANBUS端口的连接都采用双绞线，数据传输速率是38400bps。特点•适用于CANBUS的四端口集线器•扩展CANBUS通讯距离大于1km•LED指示易于维护•直流供电Techcon04主控模块

Techcon

04系统主控模块是专为楼宇管理而设计的可自由编程控制器。模块化的设计使其可作为独立单元运行，也可作为网络的一部分。它非常适合于各种不同规模的楼宇。主控模块设计用于网络通讯和空调系统。它可用于监控冷机、空调机组、风机盘管机组、通风扇、泵和照明等。主控模块与TechconI/O模块一起使用来控制设备。每个主控模块可以最多与15个I/O模块连接。Techcon509-MCU-CC自动检测和注册I/O模块上传和下载控制程序 网络变量绑定系统配置和恢复存储应用程序的大容量内存Techcon509-MCU-CE——支持以太网的主控模块以太网10Mbps总线，支持UDP、ICMP、ARP协议自动检测和注册I/O模块上传和下载控制程序 网络变量绑定系统配置和恢复3个处理器共同工作提供更强大的处理能力本地RS232端口用于配置控制器存储应用程序的大容量内存Techcon509-MCU-CE名称型号DIDOAIAOT模拟量输入模块Techcon409-AIA-B--10--数字量输入模块Techcon409-DIA16继电器输出模块Techcon409-DOA-10---机组控制模块A型Techcon409-GCA-B6343-机组控制模块B型Techcon409-GCB5263-测温控制模块D型Techcon409-GCD-D42333（10K类型3）电机控制模块A型Techcon409-MCA124---电机控制模块C型Techcon409-MCC142---阀门控制模块A型Techcon409-VDA484--Techcon04

I/O模块矩阵20PXC模块化可编程控制器网络结构自控级(ALN)Insight数据库服务器以太网Insight用户端Insight用户端管理级(MLN)PXC紧凑型可编程控制器以太网/RS-485(4条）楼层级(FLN)RS-485总线扩展模块

PXX.485.3电源模块TXS.12F4PXC模块化可编程控制器

PXC100-PE.96ABIM总线接口模块

TXB1.P1FLN1FLN2FLN3TX-I/O模块TX-I/O模块TCP/IP（6400个设备）RS-485(100个设备）一条FLN总线可带32个设备

“扩展”总线

“自助”总线PXC模块化控制器可以通过二种方式进行点数的扩展；

“自助”总线和

扩展总线TEC设备虚线黑框

内所有模块在FLN总线上只算做一个设备

21“自组”总线PXC模块化可编程控制器+电源模块(TXS.12F4)+TX-I/O模块PXC模块化可编程控制器最多支持64个TX-I/O模块，500个物理点1234电源模块PXC-M控制器扩展最远距离50m24AWG屏蔽双绞线5678电源模块910TX-I/O总线扩展模块PXC模块化可编程控制器“自组”总线电源模块必须配置，因为TX-I/O模块自身没有电源，由电源模块提供电源。电源模块的数量取决于总线上每个TX-I/O模块功耗的总和。TX-I/O总线扩展模块能为TX-I/O模块提供通讯信号,并传递电源。22PXC模块化可编程控制器+FLN楼层级总线扩展模块(PXX.485.3)+BIM总线接口模块（PXB1.P1）+TX-I/O输入输出点模块通过BIM总线接口模块提供TX-I/O模块电源和与PXC模块化可编程控制器之间的通讯BIM总线接口模块

TXB1.P112345FLN楼层级总线扩展模块PXX.485.3TX-I/O

模块模块化控制器支持3条楼层级扩展总线RS-485总线,最长1200米采用24AWG屏蔽双绞线PXC模块化可编程控制器“扩展”总线BIM总线接口模块不但承担通讯任务,而且自身携带电源,可为TX-I/O模块提供电源.故本案例中,TX-I/O没有配备电源模块.23PXC模块化可编程控制器的节能功能PID闭环控制PID参数自整定功能自适应控制(Adaptivecontrol)峰值能源管理(Peakdemandlimiting)最优化启停控制(Start-Stoptimeoptimization)设备循环启停控制(Equipmentscheduling,optimizationandsequencing)日夜模式控制(Nightsetbackcontrol)24西门子的模块化可编程控制器采用了美国博软CyboSoft公司的无模型自适应（Model-FreeAdaptive，简称MFA）控制专利技术。目前，MFA仍是CyboSoft公司的商业秘密，其用于专利申报的内部网络结构如图所示，它采用了3层神经元网络以及时间滞后函数、活化函数、加权因子等部件，MFA在分析了前N次采样的测量偏差（图中的E1,E2,E3…),使之能够观察和学习到过程的动态特性，并根据偏差的历史直接计算出下一步的控制作用。自适应控制功能优点使系统响应时间更快减小震荡消除静态误差节省调试时间提高控制精度延长设备使用周期减少维护成本节约能耗

PXC模块化可编程控制器的自适应控制功能25PID控制自适应控制

红色

–

阀门输出

蓝色

–

设定温度黄色–

送风温度粉色–

回风温度图例显示的是一台空调机组送风温度控制前半段使用PID控制，后半段使用自适应控制后。水阀的输出稳定了很多，送风温度控制越来越趋于设定值，回风温度也趋于恒定。自适应控制比PID控制效果更优越。MFA控制减少了水阀的动作频率，从而延长了阀门的使用寿命。优越的控制效果不仅意味着延长设备使用周期，减少维护成本，更能节约能源的消耗。采用自适应控制的AHU送风温度控制26导轨安装，自由组合总点数容量大，并可扩展PXC模块化可编程控制器可带FLN总线扩展模块（PXX-485.3）2个TX-I/O的电源模块（TXS12.F4）16个TX-IO点模块(共128点)如果外接扩展箱,需TX-I/O总线连接模块（TXFS1.EF4）箱体尺寸:800mmx600mmx200mmPXC模块化可编程控制器灵活安装电源线:AC24,RVV2X1.5通讯线:24AWG通讯线:UTP/24AWG736mm380mm27TX-I/O输入输出模块系列TX-I/O输入输出模块系列共有8种

产品号16点DI输入TXM1.16D8点DI输入TXM1.8D6点DO输出TXM1.6R6点DO输出带手动超持功能TXM1.6R-M8点通用输入TXM1.8U8点通用输入带显示和手动超持功能TXM1.8U-ML8点超级通用输入输出TXM1.8X8点超级通用输入输出带显示和手动超持功能TXM1.8X-MLTX-I/O输入输出模块系列适用于PXC模块化可编程控制器的点数扩展TX-I/O输入输出模块系列也适用于MBC/MEC、控制器的点数的扩展28TX-I/O数字输入模块两种数字量输入模块：TXM1.8D，TXM1.16D8DI和16DI数字量输入：无源开关触点信号脉冲计数，10Hz8DI上，达8个16DI上，达8个LED指示灯显示点位状态

29TX-I/O数字输出模块两款输出模块：TXM1.6R，TXM1.6R-M无手动超持与带手动超持二种6DO常开或常闭

触点容量250V,4ALED指示灯显示点位状态6DO（手动超持）常开或常闭

触点容量250V,4ALED指示灯显示点位状态手动超持开关

30TX-I/O通用输入/输出模块两款通用输入输出模块：TXM1.8U

，TXM1.8U-ML无手动超持无显示与带手动超持有显示通用输入输出UI/O可用作DI、AI、AO点模拟量输入信号（AI)类型：0-10V镍1000Landis&Gyr曲线1k铂电阻10k&100k热敏电阻数字量输入信号（DI)类型：干接点或脉冲计数器(20Hz)模拟量输出信号（AO)类型0-10V

31TX-I/O超级通用输入/输出模块两款超通用输入/输出模块：TXM1.8X

，TXM1.8X-ML无手动超持无显示与带手动超持有显示超级通用输入输出UI/O可用作DI、AI、AO点模拟量输入信号（AI)类型：0-10V4-20mA镍1000Landis&Gyr曲线1k铂电阻10K&100K热敏电阻数字量输入信号（DI)类型：干接点或脉冲计数器

(20Hz)模拟量输出信号（AO)类型0-10V4-20mA(每个模块最多4个)

第三单元霍尼韦尔楼控硬件系统霍尼韦尔楼控硬件系统

XL50控制器

XL80控制器

XL100控制器

XL500控制器

XL800控制器honeywell直接数字式控制器DDC一Excel50控制器Excel50控制器程序内部程序。预先配置的应用程序存储在应用模块内存中，可通过MMI或其他外部设备访问

外部程序。CARE软件建立和下载到控制器的应用程序一Excel50控制器Excel

50控制器两种型号:带人工操作界面MMI（Man-Machine-Interface）不带人工操作界面MMI一Excel50控制器8个模拟输入、4个模拟输出、4个数字输入及6个数字输出所有的输入和输出都有高达24VAC和35VAC的过电压保护，数字输出有短路保护多种通讯方式，如通过XI584、服务软件或C-Bus均可进行程序下载一Excel50控制器一Excel50控制器XL50-FCXL50控制器分类XL50-FCL一Excel50控制器DI点分无源和有源触点1)无源触点，连接23-32（DI1）∽29-32（DI4）2)有源触点，则应连接23-24（DI1）、25-26（DI2）、27-28（DI3）、29-30（DI4）一Excel50控制器DDC50端口连接方式DO点，连接方式最简单，直接连接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点，有四种连接方式:1)连接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)当AI点用作DI点时,连接33-31(AI1)~47-31(AI8)。一Excel50控制器2）AO点，直接连接15-16（AO1）、17-18（AO2）、19-20（AO3）、21-22（AO4）一Excel50控制器取消或退出上一级菜单光标上移光标下移光标右移光标右移增加数值，每按一次增加1减小数值，每按一次减小1回车确定键一Excel50控制器显示当前Plant状态输入密码查看、修改时间程序输入密码显示数据点和控制器相关参数显示报警信息一Excel50控制器

屏幕可显示4行，每行最多16个字符。屏幕显示包含光标或闪烁字符，上、下箭头，也可采用快捷键进入时间程序及数据点和参数，这时需要输入密码时，初始密码是3333，可通过“+”“-”键获得，也可修改密码。一Excel50控制器选择合适的电源1、电源正确接入到DDC电源端（1，2）2.供电设置控制器相关参数3.设置Excel50控制器操作

二DDC500/600控制器1)Excel500/600可根据建筑管理需要自由编制监控系统，适合于中等容量的建筑物，如学校、酒店、写字楼、购物中心和医院等。2)Excel500/600不仅可以监控加热、通风、空调等系统，还可以实现能源管理，包含优化起停、晚间净化以及最大负载要求等，可通过系统总线连接最多建筑管理员。3)Excel500控制器有LonWorks总线，与Honeywell三分之一的设备具有互用性。其外形图如图3-18所示。

二DDC500/600控制器1．特性（1）通讯方式

1)开放式的LonWorks总线和C-BUS总线；2)采用调制解调器或ISDN终端适配器可达到38.4KBAUD，可通过TCP/IP网络拨号上网。3)分布式I/O模块可通过Excel500控制器C-Bus网络或LonWorks网络操作。二DDC500/600控制器(2)控制器容量

1)Excel500系统可通过HoneywellC-Bus网络或LonWorks网络提供能量管理和控制功能，监控功能可通过可编程的16位微处理器数字技术实现。2)Excel500–XCL5010控制器用于分布式I/O模块，采用LonWorks总线通讯。3)Excel500系统可自由编程，既可用作单机控制器；也可用作网络的一部分，通过C-bus可连接最多30个控制器，速率从9.6kbd~76.8kbd；还可作为开放式LonWorks网络的一部分。二DDC500/600控制器(3)模块和点数容量1)在C-Bus网络中，每个Excel500/600控制器系统可控制最多16个分布式I/O模块，2)对于XC5010C，包括内部模块和分布式模块，总共可支持16个模块；3)对于XCL5010，只能支持分布式模块，最多5个housings，每个housing可放置4个模块，要求第一个模块必须是电源模块，第四个模块必须是CPU模块，最多可扩展16个I/O模块，但相同类型的模块不能大于10个，且最多128个物理点、256个伪点。二DDC500/600控制器（4）其他特性1)Excel500应用程序可通过CARE编程并下载到FlashEPROM中。2)采用金制电容器缓冲内存，断电后可维持大约72小时。3)外部MMI，调制解调器、ISDN适配器、GSM适配器或TCP/IP调制解调器均可通过控制器串行口连接。4)通讯模块可提供C-bus和LonWorks总线连接，用LED指示控制器操作状态、发送状态和接收状态。5)每个模块上有一个电源灯L1和一个服务灯L2，L2指示总线节点的当前状态。6)ON指示没有载入应用程序，BLINKING表示载入了应用程序但没有配置，OFF表示载入了应用程序并已经配置。

二DDC500/600控制器2．内部模块1)Excel500/600内部模块由XC5010C(Excel500)或XC6010(Excel600)CPU模块、电源模块XP501或XP502及输入输出模块组成。2)XF521,522,523和524模块是数字和模拟I/O模块，是EXCEL5000系统的一部分，这些模块可以将传感器输入进行转换，也可以提供适于执行器的输出信号。

二DDC500/600控制器

二DDC500/600控制器各模块功能介绍：（1）计算机模块XC5010C/XC5210C

，其特性如下：1）东芝TMP93CS41F16位微处理器；2）共1.28MB存储器，其中2x512KBFlashEPROM和2x128KBRAM；3）6个操作状态指示灯；4）对MMI采用RS232端口用调制解调器或ISDN终端适配器通讯；二DDC500/600控制器5）对C-BUS采用RS485通讯；6）数据缓冲器采用金制电容器；7）具有看门狗功能；8）采用3120神经元芯片；9）有LonWorks服务按钮和LED。图3-19计算机模块XC5010C/XC5210C

二DDC500/600控制器（3）电源模块，其特性如下：1）通过内部总线给模块提供电压；2）可连接UPS；3）有3个操作状态LED；4）有看门狗功能；二DDC500/600控制器（4）模拟输入模块XF521A/526

：1）8个模拟输入（AI1-AI8），有下面几种输入形式：0∽10VDC、0∽20mA（通过外界500Ω电阻获得）、4∽20mA（通过外界500Ω电阻获得）、NTC20kΩ和PT1000(-50°C∽+150°C)。对于XF526，只有下面几种输入形式：PT