空調控制系統的應用有多種方式。除了傳統的單片(闆)機系統以外,還可以選用DDC控制系統、PLC控制系統、DCS控制系統。早期很多用戶在應用于空調控制領域時,選用了局部數字直接控制(DDC)。用戶選用DDC控制系統的主要原因是:DDC控制器是針對HVAC暖通空調設備的控制而設計的,内部已經固化了較多的專家級的控制策略,能做到較好的性能價格比(和當時的PLC價格比較),還降低了對編程者和操作工的應用要求。對其軟件和控制器的操作易學好懂,應用程序修改和維護相對PLC以及DCS等更方便。早期的PLC和DCS在暖通空調控制上應用不是很多,其主要原因除了價格較高的因素之外,早期的PLC和DCS在邏輯、計數和計時方面有優勢,但在以模拟量為主要處理對象的空調系統中,缺乏足夠的計算和分析能力。近年來,随着新型PLC以及DCS等工業級别控制器在存儲容量和運算能力方面的迅速發展,這一缺陷已經得到彌補,許多生産廠家在硬件水平大幅提升的同時, 又開發出适于運算和分析的指令集系統, 并制造了一系列運算和通訊等專用模塊來強化這方面的性能,從發展趨勢來看,PLC控制器以及DCS控制器在運算能力上已經與PC控制系統沒有多少差别,通訊能力也大為提高,加上其固有的可靠性、擴展性、開放性,已完全可以勝任以模拟量為主要處理對象的空調系統中的控制任務,并在其他性能上更體現出DDC無法實現的優越性。
性能比較:
CPU與擴展模塊之間的通訊方式比較:
DDC控制器與擴展模塊之間采用LON協議通訊或采用I/O連接:
◆DDC控制器自身不帶實際物理點或帶的實際物理點數量較少,擴展後最多隻宜帶128實際物理點,因為LON通訊需要LON授權點(需要收費),一個LON授權點隻能擴展64個實際物理點,而ECHELON公司一般隻免費提供1~2個LON授權點。
◆CPU與現場模塊通過LON-BUS總線通信,速率78K bit/s,C-BUS總線最大通信速率為1M bit/s。
◆LONWORKS主要用于解決較小控制器之間的集成,優點在于方便現場儀器,如智能電表、傳感器與執行器的聯網,數據傳輸的實時性差,數據量大時容易造成系統死機等故障,因此将會給監控系統的正常運行帶來極大的隐患。
◆LON通訊的設備都有一個全球唯一的LON ID,第一次使用時必須用LON通訊卡把LON ID讀取到DDC控制器上,才能實現數據傳輸。當LON通訊設備出現故障需更換新設備時,必須把新設備的LON ID讀取到DDC控制器上且需要重新下載程序,才能實現數據傳輸,否則DDC與新換LON設備無法實現正常的數據傳輸。業主的維護人員基本上不能完成以上工作,維護工作比較麻煩。
◆擴展模塊不支持帶電熱插拔,需要斷電插拔
PLC控制器與擴展模塊之間的通訊:
◆PLC CPU控制器自身不帶實際物理點或帶的實際物理點數量較少,但擴展後可帶2000點(中低檔)。
◆CPU通過通訊模塊與IO模塊連接,通訊速率可以達到12M bit/s。
◆IO模塊支持帶電熱插拔,如果IO模塊故障,可以直接更換在程序上不需要任何改動。
上位組态軟件比較:
◆國際主流工業級組态軟件基本不能與DDC控制器組态,如IFIX、INTOUCH、WINCC等。DDC廠家的組态軟件比較不開放,基本上隻能集成LONWORKS、BACNET通訊協議的設備,而LONWORKS、BACNET通訊協議隻适用于樓控(民用)設備,而工業控制設備基本上不支持這些協議。
◆數據采集及刷新能力較差,大多數DDC組态軟件刷時間在1~5秒,如果模拟量數據較多,經常出現幾個小時數據沒有變化等現象。各控制點的刷新時間無法自由設定,隻能設定整個系統的刷新時間。
◆DDC廠家的組态軟件自身基本沒有強大的數據報表功能,需開發第三方報表軟件,但無法達到無縫連接且運行很不穩定。
◆DDC組态軟件的二次開發能力較差。
◆DDC通訊總線(與上位機)如果是C-BUS協議通訊通訊速率一般9.6kbit/s,最大為1M bit/s。
◆語言通用性差,對中文不支持或者支持不好。
PLC組态軟件:
◆國際主流組态軟件支持PLC控制器組态,如IFIX、INTOUCH、WINCC等。這些組态軟件的開放性較高,與第三主設備的集成很容易實現,且運行比較穩定;
◆數據采集及刷新能力較強,所有控制點的刷新時間可以根據實際需要自由設定(10ms~1s);
◆IFIX、INTOUCH 、WINCC等國際主流組态軟件支持VB等彙編語言,具有很強的二次開發能力;
◆ IFIX、INTOUCH 、WINCC等國際主流組态軟件具有強大的數據報表功能,可以通過二次開發來實現數據分析等功能。
5.1.4.現場操作屏(HMI)組态比較
◆由于LONWORKS、BACNET等協議比較不開放或使用範圍較小,市場上的觸摸屏基本都不支持與DDC直接組态。
◆PLC控制器在工業上應用比較廣泛,富士、西門子、歐姆龍、三菱、LG、施耐德等的觸摸屏都支持直接與PLC通訊,一台觸摸屏可以同時和多個PLC控制器通訊。PLC與屏的間距在100米範圍内,通訊速可以達到12M。
I/O模塊性能比較:
DDC I/O模塊:
◆AI(模拟量輸入模塊,各類溫濕度傳感器等)
a:隻支持0-10V電壓信号輸入、NTC等,很少支持4-20mA信号輸入;
b:分辨率:《=10位,信号采集精度較低誤差較大,每隔1秒刷新1次;
c:AI模塊不帶信号隔離,抗幹憂能力很差,導緻數據波動很大;
d:不能給傳感器提供電源,傳感器供電需通過外部電源。
◆AO(模拟量輸出模塊,用于調節水閥等)
a:基本隻支持0-10V電壓信号輸出,不支持4-20mA信号輸出。
b:分辨率:《=8位,信号輸出精度較低誤差較大;
c:擴展模塊不支持帶電熱插拔,需要斷電插拔。
PLC I/O模塊:
◆AI(模拟量輸入模塊,各類溫濕度傳感器等)
A:支持0-10V、4-20mA等各類熱電阻信号輸入;
b:分辨率:12/13/14/15/16位定貨時可以選擇, 刷新時間可以自由選擇2.5ms/16ms/20ms/100ms;
c:AI模塊帶信号隔離,抗幹憂能力強,采集精度高,可以帶電熱插拔。
d:能給傳感器提供DC24電源;
◆AO(模拟量輸出模塊,用于調節水閥、蒸汽閥、鳳閥等)
a:支持0-10V、4-20mA信号輸出;
b:分辨率:》=12位,信号輸出精度較高,輸出誤差±0.5%,,可以帶電熱插拔。
編程軟件比較:
◆DDC控制器編程:編程簡單,但是不支持自由編程,很多邏輯/功能無法實現;原程序不能上載,要修改程序必須要有原程序才能修改;不能進行二次開發,靈活性較差。
PLC控制器編程:編程比DDC稍難,支持自由編程,邏輯和運算能力較強;原程序能上載,可在線修改程序;可以進行二次開發,且靈活性較好。
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