0 引 言 按照建筑物内各类机电设备的运行、安全、节能等要求,对各类设备进行实时自动监测、控制和管理是楼宇自动化系统(BAS)的基本要求。直接数字控制器(DDC) [ 1 ]是完成设备监控的基本控制单元。DDC具有独立的控制程序及基本数学模型与算法,能独立运行,包括对受控系统完成过程控制的全部要素。它除了能实时采集各种现场参数,适时调节、驱动执行机构外,还能与中央管理机进行通信。对于一个包含成千上万个监控点的BAS,DDC的应用是否得当,对系统的信息处理、扩展能力、投资性价比、维护等方面将产生很大影响,直接关系到系统中设备监控是否能良好运行。结合在楼宇自动化系统中对DDC应用的工作经验,以下对DDC的配置、安装、调试等方面进行具体阐述。
0 引 言
按照建筑物内各类机电设备的运行、安全、节能等要求,对各类设备进行实时自动监测、控制和管理是楼宇自动化系统(BAS)的基本要求。直接数字控制器(DDC) [ 1 ]是完成设备监控的基本控制单元。DDC具有独立的控制程序及基本数学模型与算法,能独立运行,包括对受控系统完成过程控制的全部要素。它除了能实时采集各种现场参数,适时调节、驱动执行机构外,还能与中央管理机进行通信。对于一个包含成千上万个监控点的BAS,DDC的应用是否得当,对系统的信息处理、扩展能力、投资性价比、维护等方面将产生很大影响,直接关系到系统中设备监控是否能良好运行。结合在楼宇自动化系统中对DDC应用的工作经验,以下对DDC的配置、安装、调试等方面进行具体阐述。
1 合理的配置
目前,市场上可供选择的DDC产品很多,其性能也不尽相同,各有特点,应根据需要正确地选择合适的DDC。工程实践中应用较多的如霍尼韦尔、西门子和江森等著名厂商的DDC产品技术上较为成熟。每种DDC都有自己的特点和优势,具体选择哪种DDC则要结合实际情况,充分了解建筑物的结构、特点和用户的实际需求,并结合楼宇自动化系统的性能特点、设备外观、产品质量和性价比等诸多因素,选择合适的DDC。
在选定了DDC产品后,接下来的设计就是配置DDC。DDC配置是否恰当直接关系到BAS能否良好运行。不当的DDC配置可能会导致BAS存在诸如:系统运行不正常、达不到预期的控制效果、浪费严重、遗留隐患多等问题[ 1 ] 。如何正确地配置DDC是楼宇自动化系统设计中迫切需要解决的问题。DDC的配置应注意以下几个方面。
1. 1 种类配置
即使同一厂商的DDC产品也具有不同的种类,如: 霍尼韦尔的EXCEL50, EXCEL100, EXCEL500等; 西门子的MBC 和MEC 等; 江森的DX9100,DX9120等。同一系列的不同DDC也具有不同的性能、特点和用途。在实际应用中应根据需要选择不同种类的DDC。根据实际经验,在设计中要尽可能避免过多地采用不同种类的DDC。具体有以下3种情况:
(1) 如果能用一个大型DDC完成的任务,就不要用若干个小型DDC来代替。因为大型DDC 的存储器和信息综合处理能力要远强于小型DDC;而且几个DDC之间需要考虑信息传输和控制上的配合,综合处理能力会降低。
(2) DDC选用的种类多会增加安装和调试的工作量。
(3) 由于用户一般会要求对于不同种类的DDC都要有必要的备用设备,DDC选用的种类多会造成备用设备增多。
1. 2 数量配置
DDC的选择是以系统监控点表的统计为基础和前提的。在监控点表已知的情况下,设计者应根据要求选择DDC的种类和数量。从BAS优化运行来考虑,DDC数量最少只能是在满足系统要求的前提下追求数量最少,而不是单纯追求数量最少,故数量的配置要注意以下几点。
(1) 必须要考虑BAS系统的扩展能力。任何一个楼宇自动化系统不但要满足现在所有设备的监控,还要考虑到以后设备增多或功能增强后的控制。一般应留有各类监控点总量约20 %的裕量。如果在设计时没有充分考虑扩展,会造成以下后果:
①选择的DDC本身不能扩展I/O 模块,而且自身的裕量又不够,只能重新增加DDC分站。 ②选择的DDC本身能扩展I/O 模块,但初始设计时已经扩展到极限,只能重新增加DDC分站。③选择的DDC本身能扩展I/O 模块,但如果现场需要不同种类的I/O点,就需要扩展不同种类的I/O模块。
以上3种配置方式势必造成许多I/O点的浪费和安装上的困难,增加不必要的投资。
(2) 由于每个DDC的处理能力都有一定的限制,监控点数过多势必会造成DDC数据处理能力的降低。
① DDC内部有微处理器、存储器和数据缓冲器,有一定处理速度和容量的限制,因此处理的数据越多,效率就越低。②在BAS中如果每个DDC都满负荷运行,整体效果必然下降。
(3) 片面追求DDC个数最少,势必出现“硬凑”的现象。实际设计中,往往会出现以下情况:
①设计时未考虑设备监控时的相对独立性,即一个设备的监控尽量不要由多个DDC共同完成。因为多个DDC之间须考虑信息传输和控制上的配合问题,这就会使DDC的监控不易协调。②设计时没有考虑末端设备与DDC的空间距离。现场的末端设备可能会很分散,相互之间距离很远。如果由一个DDC来监控若干这样的末端设备,就会由于末端设备(如传感器、执行器等)与DDC之间的距离较长(超过50 m) ,而引起线路上的干扰和能量损耗。
2 正确的安装
在BAS中所有现场设备通过DDC与控制计算机相连。DDC箱到控制配电箱、动力箱等设备通过设备接口进行连接。设备接口用来
实现设备的起动、停止等功能。因此, DDC的安装也是一个重要的环节,关系到设备能否正常运行。
2. 1 DDC的安装位置
(1) DDC的设置应主要考虑系统管理方式、安装调试维护方便和经济性,一般按机电系统平面布置进行划分。
(2) DDC要远离输水管道,以免管道、阀门漏水,殃及控制盘。在潮湿、蒸汽场所,应采取防潮、防结露等措施。
(3) DDC 要离电机、大电流母线及电缆1. 5 m以上,以避免电磁干扰。在无法满足此要求时,应采取可靠屏蔽和接地措施。
(4) DDC设备在安装前应检查外形是否完整,内外表面漆层是否完好,设备外形尺寸、设备内主板及接线端口的型号、规格是否符合规定。
(5) DDC的位置宜相对集中,一般设在机房或弱电小间内,以末端元件距离较短为原则(一般不超过50 m) 。
(6) DDC一般可选用壁挂式结构,在设备集中的机房控制模块较多时,可选落地柜式结构,柜前操作净距≥1. 5 m。
(7) 每台DDC输入/输出接口数量与种类应与所控制设备要求相适应,并留有10 % ～20 %的裕量。
2. 2 DDC的安装要求
(1) DDC应与所控制的建筑设备就近安装。一般安装在机房比较通风、干燥的地方或与机房就近的地方,有的则安装在管井内。
(2) 保证DDC不受强电、电磁场干扰,不受水、蒸汽、油等的侵袭。
(3) DDC安装好以后,应按施工图纸编号,把各种传感器的输入信号线、执行器的反馈线与相应的传输模块输入端进行连接。
(4) 按施工图纸编号,把各种驱动器、执行器的传输线与输出模块对应的输出端进行连接。
(5) 线路连接完成后,应及时检查连接是否完全正确,如有差错应立即纠正。
(6) 确认DDC所控制的对象全部连接完毕。如线路连接正确,可进行初步调试。
(7) 准备好测试仪器、电脑等检测工具。
(8) 测试DDC与各控制对象通信情况及控制功能是否正常,并检查调整。
2. 3 DDC的电源供给
(1) Ⅰ类系统(650～4 999点) ,当中央控制室设有不间断供电设备UPS时,DDC的电源由UPS以放射式或树干式集中供给; Ⅱ类系统(1～649点) ,DDC的电源可由邻近动力盘专路供给。
(2) 含有CPU 的DDC,必须设置备用电池组,并能支持直接数字控制器运行不少于72 h,保证停电时不间断供电。
3 严格的测试
BAS的硬件测试是对各种设备是否正常工作、各系统配合是否满足要求、设计是否到位的检测,关系到工程验收和使用。DDC的测试是对其是否正常工作、现场控制是否满足要求、设计是否到位的检验,关系到整个BAS工程验收和系统的稳定高效运行。只有对DDC进行系统、科学、全面的测试,才能保证DDC的使用质量。
3. 1 DDC性能测试要求
(1) 模拟量的精度测试。应保证显示值与实际值的相对误差≤5 %。
(2) 模拟量与开关量的接入率与完好率的测试与统计。按监控点总数100 %测试,并按照100 %的比例抽检。
(3) 控制功能测试。所有控制回路100 %测试(抽检按照主要控制回路100 %、一般控制回路30 %进行) ,主要测试控制回路的有效性、正确性和稳定性,核对电动执行机构与电动调节阀在20 %、50 %与80 %的行程处对控制指令的一致性与响应速度,控制效果应满足合同技术文件与控制工艺对功能的要求。
(4) 实时性能测试。所有控制回路100 %测试(抽测检查10 %的控制回路) ,巡检速度、开关信号和报警信号的反应速度应满足合同技术文件与控制工艺性能指标的要求。
(5) 可靠性测试。100 %测试(抽检30 % ) ,插件带电插拔时,应能正常工作,进行抗干扰能力测试。
(6) 维护功能测试。100 %测试(抽测检查30 % ) ,检验DDC在线编程和修改功能,以及网络通信中断的报警功能。
