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摘要：主要阐述了直接数字控制器（Direct Digital Control）、组态软件、变频器等新技术在智能楼宇自动控制教学实验中的应用。这是一种实现廉价、智能化、多功能建筑设备教学实验系统的方法，并且能運用原来学过的新技术来创造一种模拟的教学环境，激发了学生的学习兴趣，提高了教学效果。
关键词：DDC：楼宇自控：教学应用
作者简介：张扬吉（1980-），男，广东新丰人，广州白云工商技师学院，高级技师；赵智聪（1985-），男，广东广州人，广州白云工商技师学院，助理讲师。（广东 广州 510450）
中图分类号：G642.423?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）32-0090-02
空调系统是现代建筑的重要组成部分，是楼宇自动化系统的主要监控对象，也是建筑智能化系统主要的管理内容之一。随着楼宇自动控制系统的不断发展，直接数字控制器（DDC）、变频器、组态软件在中央空调中的应用越来越多。楼宇智能化技术班级都开设了“楼宇自动控制技术”课程。广州白云工商技师学院建设有一套用DDC、组态软件控制的中央空调模拟教学实验装置，增加了中央空调的实训项目。经过一年多的试用提高了教学效果，学生的动手能力也得到了提高，楼宇智能化技术的学习内容更贴近市场需求。
一、系统的结构
系统采用了工业化设计，真实再现了产品实际系统各环节的内容。系统的风道结构采用透明的有机玻璃设计。各部件中应用了模块化设计，易于组成各类空调系统，丰富了实验内容。在选择楼宇自动化系统时，采用了目前国际上楼宇控制领域中最热门的通用控制总线技术Lonworks，学生可以自由、熟练地进行实验中的编程、组态、开发。
通过该系统的实验，学生对中央空调系统的基本原理和构造有了进一步了解，熟悉常规的暖通空调系统的能量管理和空气控制方法、控制器编程、设计组态等，同时可以正确检测和维修常见的故障。
二、系统主要设备的工作原理
1.DDC控制器
DDC是指一台数字电脑直接操作一个状态，或者一套程序予以自动控制的作业。
（1）DDC的工作原理。DDC直接数字化控制是一种简易的微电脑设备，它须与其他组件，如变频器、温度湿度传感器、焓差控制器、两通阀等组件整合搭配才能发挥功效。这些组件的输入输出以模拟信号DC0～10V或低电流4-20mA作信号传送，送至DDC控制器。经DDC内置软件作判别后反向输出信号来控制阀部件或变频器来调节空调。
DDC所配用的数字电脑可以采用小型微处理机，亦可配用于中央型的微电脑上去连线作业。空调系统常用的控制元件，例如风闸开关、阀开关、阶动继电器等的操作，不论其原来为气动式还是电动式的，或其为调整大小的动作或仅为开关动作的，均可改用DDC方式做自动控制。
DDC安装在被控设备附近，各种被控量（温度、温度、压力等）通过传感器、变送器按一定时间间隔采样读入DDC。读入的数值与DDC记忆的设定值比较，出现偏差，按预先设置的控制规律，计算出为消除偏差执行器需要改变的量，来直接调整执行器的动作。DDC中的CPU速度很快，能在很短的时间内完成一个回路的控制，可以在不同的微小时间间隔内控制多个回路，所以一个DDC可以代替多个模拟控制仪表。
下位机的控制器负责模拟量和数字量的采集、处理、各个模块的联网及上位机通讯。该DDC控制器采用Lon Works现场总线技术，内置Neuro3150芯片和FTT-10A双绞线收发器，支持自由拓扑网络结构，具有网络布线简单、配置灵活、使用和维护简单、可靠性高等特点。可完成对楼控系统及各种工业现场标准开关量信号与模拟量信号的采集和控制。
（2）技术参数：
工作电压：24VDC或17VAC 50～60Hz
工作电流：<500mA
网络形式：LON 总线
I/O 数量：11 个UI，4个DO，2个UO，2个AO
输入信号类型：
AI 0～5VDC，0～10VDC，0～24VDC，4～20mADC模拟量信号，12位A/D转换。可接10K电阻。
DI 5VDC，12VDC，24VDC有源开关量信号；无源开关量信号；具有防反接与过压保护功能。
输出信号类型：
DO 250VAC/5A，具手/自动转换开关，可选常开或常闭
AO 0～10VDC，具手/自动输出转换开关，10 位D/A 转换
UO 可作DO/AO输出用，具手/自动输出转换开关
使用环境：
温度：-20℃～+70℃
相对湿度：10%～95%，不结露
外形尺寸：235mm×105mm×20mm
2.变频器
（1）变频器的工作原理。变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源的频率和幅度的方式来控制交流电动机的电力传动元件。
（2）技术参数：
型号：HLPC+0D7543B
变频器容量：750W
电压等级：三相380V
端子说明：R.S.T 电源输入端?U.V.W变频器输出端
FOR多功能输入一，出厂设定为正转?GND数位控制信号共同端
VI：模拟电压频率指令，0至+10V对应最高操作频率
三、PLC、DDC在楼宇自控系统中的应用对比（见表1）
PLC、DDC在楼宇自控系统中的应用对比如表1所示。
表1 PLC与DDC应用对比
项目 PLC DDC
应用领域 PLC最初的设计目标只是替代复杂的继电器电路；强调通用性；应用在工业控制领域 最初只用于工业自动化仪表；强调专用性；应用在专业楼宇系统
结构差别 PLC是一种控制“装置”，通过上位机与其他PLC通讯 分散式控制系统，可实现点对点通讯 协议差别 网络协议一般是专有的现场总路线标准，与第三方设备集成能力较差 支持多种协议标准，接口丰富
软件特性 上位機软件多为通用软件，对设计编程人员要求高 专用软件，使用方便
专业性 需要非常专业的设计人员做大量的现场调试工作，调试周期长 DDC固化专业版软件，有标准应用程序和经过严格实验的PID算法及能源管理程序等特殊的功能
扩展性 PLC所搭接的整个系统完成后，想随意的增加或减少操作员站都是很难实现的 留有大量的可扩展性接口，外接系统或扩展系统都十分方便
安全性 PLC单元模块发生故障时，不得不将整个系统停下来，才能进行更换维护并需重新编程 可在线更换，不影响本网络上其他DDC的网络通讯，DDC自身可以独立工作
模块化 可以带的点数很有限，组成的网络规模有限，不易扩展 DDC有多种模块化系列可以选择，适合不同的空调工艺，IO点数配比合理，有适当冗余
总之，由于应用的领域不同，DDC和PLC在工作方式、网络通讯、系统功能、专业性、扩展性、安全性上都有很大的差别。
四、DDC系统连接
五、LonMaker网络管理软件
LonMaker管理工具是Echelon公司提供的一个软件包，它可以用于设计、安装、操作和维护多厂商的、开放的、可互操作的LonWorks网络。
六、力控组态监控软件的应用
1.制作监控界面的基本操作
（1）添加设备。打开组态软件，在“工程项目”对话框中双击“I/O设备组态”。
（2）添加数据库组态。以新风温度为例，首先双击“数据库组态”。
（3）建立监控画面。通过鼠标右键进行窗口的建立，然后在建立的窗口中进行监控界面的绘制，如图3所示。
以新风温度的动画连接为例，双击新风温度对应的文本“”，然后在“模拟输出”中选择“模拟”量，在弹出的对话框通过“变量选择”进行变量的选择，最后点击“确认”即可。
2.运行监控界面
运行监控界面后，通过显示器右下角可查看设备连接状态，若正常则会出现“正常”字样，通过显示器右下角，可直接查看各个点的实时状况，此时新风温度AI1若有值，则监控画面处也会有相应的显示值。
七、效果分析
本系统实现了中央空调仿真教学系统。该系统由仿真设备、系统软件、监控软件及计算机构成，它们可以进行联动式仿真运行，实现监控、故障与设备保护等功能的仿真模拟实验。
学生可以通过该系统自由设计控制模式，通过编程实现各种运行模式仿真运行以及各系统的故障保护方式，还可以通过制造模拟故障来观察系统反应，获得系统故障判定与定位方面的相当具有真实感的BAS运行经验。学生在仿真系统中试验得到的结果（设计与调节得到的控制模式），经实习指导教师核查认可后再切换为设备系统的运行控制，学生可以立即真实地感受到理论模式与实际运行结果之间的直接关系。
DDC的应用使广州白云工商技师学院的中央空调实训设备更加完美、更加实用。可以充分发挥它在教学中的作用，提高学生的动手能力，让学生学有所长，真正实现与企业岗位“零距离对接”。
参考文献：
[1]王再英.楼宇自动化系统原理与应用[M].北京：电子工业出版社，
2005，（1）.
[2]杨志.建筑智能化系统及工程应用[M].北京：化学工业出版社，2002.
[3]陈志新.楼宇自动化技术[M].北京：中国电力出版社，2009.
（责任编辑：孙晴）
关键词：DDC：楼宇自控：教学应用
作者简介：张扬吉（1980-），男，广东新丰人，广州白云工商技师学院，高级技师；赵智聪（1985-），男，广东广州人，广州白云工商技师学院，助理讲师。（广东 广州 510450）
中图分类号：G642.423?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）32-0090-02
空调系统是现代建筑的重要组成部分，是楼宇自动化系统的主要监控对象，也是建筑智能化系统主要的管理内容之一。随着楼宇自动控制系统的不断发展，直接数字控制器（DDC）、变频器、组态软件在中央空调中的应用越来越多。楼宇智能化技术班级都开设了“楼宇自动控制技术”课程。广州白云工商技师学院建设有一套用DDC、组态软件控制的中央空调模拟教学实验装置，增加了中央空调的实训项目。经过一年多的试用提高了教学效果，学生的动手能力也得到了提高，楼宇智能化技术的学习内容更贴近市场需求。
一、系统的结构
系统采用了工业化设计，真实再现了产品实际系统各环节的内容。系统的风道结构采用透明的有机玻璃设计。各部件中应用了模块化设计，易于组成各类空调系统，丰富了实验内容。在选择楼宇自动化系统时，采用了目前国际上楼宇控制领域中最热门的通用控制总线技术Lonworks，学生可以自由、熟练地进行实验中的编程、组态、开发。
通过该系统的实验，学生对中央空调系统的基本原理和构造有了进一步了解，熟悉常规的暖通空调系统的能量管理和空气控制方法、控制器编程、设计组态等，同时可以正确检测和维修常见的故障。
二、系统主要设备的工作原理
1.DDC控制器
DDC是指一台数字电脑直接操作一个状态，或者一套程序予以自动控制的作业。
（1）DDC的工作原理。DDC直接数字化控制是一种简易的微电脑设备，它须与其他组件，如变频器、温度湿度传感器、焓差控制器、两通阀等组件整合搭配才能发挥功效。这些组件的输入输出以模拟信号DC0～10V或低电流4-20mA作信号传送，送至DDC控制器。经DDC内置软件作判别后反向输出信号来控制阀部件或变频器来调节空调。
DDC所配用的数字电脑可以采用小型微处理机，亦可配用于中央型的微电脑上去连线作业。空调系统常用的控制元件，例如风闸开关、阀开关、阶动继电器等的操作，不论其原来为气动式还是电动式的，或其为调整大小的动作或仅为开关动作的，均可改用DDC方式做自动控制。
DDC安装在被控设备附近，各种被控量（温度、温度、压力等）通过传感器、变送器按一定时间间隔采样读入DDC。读入的数值与DDC记忆的设定值比较，出现偏差，按预先设置的控制规律，计算出为消除偏差执行器需要改变的量，来直接调整执行器的动作。DDC中的CPU速度很快，能在很短的时间内完成一个回路的控制，可以在不同的微小时间间隔内控制多个回路，所以一个DDC可以代替多个模拟控制仪表。
下位机的控制器负责模拟量和数字量的采集、处理、各个模块的联网及上位机通讯。该DDC控制器采用Lon Works现场总线技术，内置Neuro3150芯片和FTT-10A双绞线收发器，支持自由拓扑网络结构，具有网络布线简单、配置灵活、使用和维护简单、可靠性高等特点。可完成对楼控系统及各种工业现场标准开关量信号与模拟量信号的采集和控制。
（2）技术参数：
工作电压：24VDC或17VAC 50～60Hz
工作电流：<500mA
网络形式：LON 总线
I/O 数量：11 个UI，4个DO，2个UO，2个AO
输入信号类型：
AI 0～5VDC，0～10VDC，0～24VDC，4～20mADC模拟量信号，12位A/D转换。可接10K电阻。
DI 5VDC，12VDC，24VDC有源开关量信号；无源开关量信号；具有防反接与过压保护功能。
输出信号类型：
DO 250VAC/5A，具手/自动转换开关，可选常开或常闭
AO 0～10VDC，具手/自动输出转换开关，10 位D/A 转换
UO 可作DO/AO输出用，具手/自动输出转换开关
使用环境：
温度：-20℃～+70℃
相对湿度：10%～95%，不结露
外形尺寸：235mm×105mm×20mm
2.变频器
（1）变频器的工作原理。变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源的频率和幅度的方式来控制交流电动机的电力传动元件。
（2）技术参数：
型号：HLPC+0D7543B
变频器容量：750W
电压等级：三相380V
端子说明：R.S.T 电源输入端?U.V.W变频器输出端
FOR多功能输入一，出厂设定为正转?GND数位控制信号共同端
VI：模拟电压频率指令，0至+10V对应最高操作频率
三、PLC、DDC在楼宇自控系统中的应用对比（见表1）
PLC、DDC在楼宇自控系统中的应用对比如表1所示。
表1 PLC与DDC应用对比
项目 PLC DDC
应用领域 PLC最初的设计目标只是替代复杂的继电器电路；强调通用性；应用在工业控制领域 最初只用于工业自动化仪表；强调专用性；应用在专业楼宇系统
结构差别 PLC是一种控制“装置”，通过上位机与其他PLC通讯 分散式控制系统，可实现点对点通讯 协议差别 网络协议一般是专有的现场总路线标准，与第三方设备集成能力较差 支持多种协议标准，接口丰富
软件特性 上位機软件多为通用软件，对设计编程人员要求高 专用软件，使用方便
专业性 需要非常专业的设计人员做大量的现场调试工作，调试周期长 DDC固化专业版软件，有标准应用程序和经过严格实验的PID算法及能源管理程序等特殊的功能
扩展性 PLC所搭接的整个系统完成后，想随意的增加或减少操作员站都是很难实现的 留有大量的可扩展性接口，外接系统或扩展系统都十分方便
安全性 PLC单元模块发生故障时，不得不将整个系统停下来，才能进行更换维护并需重新编程 可在线更换，不影响本网络上其他DDC的网络通讯，DDC自身可以独立工作
模块化 可以带的点数很有限，组成的网络规模有限，不易扩展 DDC有多种模块化系列可以选择，适合不同的空调工艺，IO点数配比合理，有适当冗余
总之，由于应用的领域不同，DDC和PLC在工作方式、网络通讯、系统功能、专业性、扩展性、安全性上都有很大的差别。
四、DDC系统连接
五、LonMaker网络管理软件
LonMaker管理工具是Echelon公司提供的一个软件包，它可以用于设计、安装、操作和维护多厂商的、开放的、可互操作的LonWorks网络。
六、力控组态监控软件的应用
1.制作监控界面的基本操作
（1）添加设备。打开组态软件，在“工程项目”对话框中双击“I/O设备组态”。
（2）添加数据库组态。以新风温度为例，首先双击“数据库组态”。
（3）建立监控画面。通过鼠标右键进行窗口的建立，然后在建立的窗口中进行监控界面的绘制，如图3所示。
以新风温度的动画连接为例，双击新风温度对应的文本“”，然后在“模拟输出”中选择“模拟”量，在弹出的对话框通过“变量选择”进行变量的选择，最后点击“确认”即可。
2.运行监控界面
运行监控界面后，通过显示器右下角可查看设备连接状态，若正常则会出现“正常”字样，通过显示器右下角，可直接查看各个点的实时状况，此时新风温度AI1若有值，则监控画面处也会有相应的显示值。
七、效果分析
本系统实现了中央空调仿真教学系统。该系统由仿真设备、系统软件、监控软件及计算机构成，它们可以进行联动式仿真运行，实现监控、故障与设备保护等功能的仿真模拟实验。
学生可以通过该系统自由设计控制模式，通过编程实现各种运行模式仿真运行以及各系统的故障保护方式，还可以通过制造模拟故障来观察系统反应，获得系统故障判定与定位方面的相当具有真实感的BAS运行经验。学生在仿真系统中试验得到的结果（设计与调节得到的控制模式），经实习指导教师核查认可后再切换为设备系统的运行控制，学生可以立即真实地感受到理论模式与实际运行结果之间的直接关系。
DDC的应用使广州白云工商技师学院的中央空调实训设备更加完美、更加实用。可以充分发挥它在教学中的作用，提高学生的动手能力，让学生学有所长，真正实现与企业岗位“零距离对接”。
参考文献：
[1]王再英.楼宇自动化系统原理与应用[M].北京：电子工业出版社，
2005，（1）.
[2]杨志.建筑智能化系统及工程应用[M].北京：化学工业出版社，2002.
[3]陈志新.楼宇自动化技术[M].北京：中国电力出版社，2009.
（责任编辑：孙晴）