利用DDC作为空调系统的控制器，并用iFIX与之对接

我公司的三套复合式侧吹风空调设备（风量：130000M3/h，送风温度：21±1℃, 相对湿度80±5%，风压500±10 Pa，控制精度要求较高），采用定露点控制工艺，为了确保其可靠性，每套空调各自采用一台DX9100扩展式直接数字控制器（DDC），自动调节其相应的工艺参数在其允许波动的范围内。 一、该控制器为美国Johnson Controls所开发的产品，其规格为： 型号：DX-9100-8154 电源：24Vac 50Hz 尺寸：148×184×80.5mm 处理器：NEC78C10 模拟量输入：8点 数字量输入：8点 模拟量输出：2点 数字量输出：6路（三端双向可控硅） 二、DX9100扩展式直接数字控制器（DDC）特点： 1、模块化硬件结构　　 　　该DDC的硬件结构可安装在控制盘内，或通过DIN标准导轨，直接安装在所控设备上，其扩展模块（XTs）也可以通过同一条DIN导轨安装在控制器旁，或安装在离控制器最远不超过1200米的地方； 2、独立控制，系统的可靠性强； 3、扩展总线可增加额外的I/O点，每个DDC可带8个通讯模块，每个通讯模块又可带8个I/O模块，可实现多用途的模块化的硬件设置和各种模拟和数字的I/O的不同组合；其扩展总线具有与METASYS N2总线相同的物理特性； 4、内置控制程序模块和图形配置软件，配置方便； 　　该控制器无需按传统的方式编程，而是利用其专用的图形编程软件包，对控制算法、时间程序和输入输出点的分配进行设置。图形编程软件是在与控制器的N2总线相连的计算机上运行，配置完毕下载到相应地址的DDC即可，简化了控制器的配置。（它可以根据用户的需要进行配置，并与控制器一并提供硬拷贝输出，全部配置可储存在其他磁盘内。） 　　装入控制器及其扩展模块的程序和参数储存在EPROM，断电后，无须重新装入。控制器的实时数据和操作数据则储存在配有电池的RAM中。组态控制器及其扩展模块，只要按所需求的一个流程图，将输入端接到控制和逻辑模块上，将输出端也接到相应控制和逻辑模块上，闭合该控制回路即可；当流程图按要求编好后，只要沿着输入和输出点，将相应的设置点参数、增益、报警极限、开始和停止时间加上去，结构配置就完成了！实施很方便、简单。 5、与传感器和执行器构成完整的控制系统 　　DX-9100控制器及其扩展模块配备了一系列的传感器、执行器、控制阀门，可控制冷冻机组，HVAC空调系列及其它制冷采暖设备。它不但能接受变送器送出的0~10V电压和Johnson Controls无源温度传感器所输出的信号，也能接收工业标准的4~20mA信号；控制的输出，不但能控制比例式及增量式电子执行器，也能分段加热制冷及其他一些电气设备。 6、内置状态显示及控制盘，容易使用； 　　配置完的控制器及其扩展模块的运行参数、输入、输出值都可以从控制器的内置显示盘上看到。而输出也可以通过手动控制，只需将保密钥匙插入控制器，就可以对允许的参数进行修改。也可以通过METASYS操作设备进行显示和修改。 7、网络能力 　　控制器本身有强有力的网络功能，每个DX控制器都能接到METASYS　N2总线上，不论是网络控制单元，还是控制站，都可以通过编程增加管理和监控功能。它既可作为独立的智能控制器单独运行，也可作为上位机自控网络的一部分！ 三、使用情况：（系统组成见下图） 　　实际使用过程可以看出，该系统能够完成对空调系统的数据采集、控制、记录（为了记录历史数据而配备了Honeywell 纸带记录仪）等功能。其自控要求精度高（温度±1℃，相对湿度±5%，风压±10Pa），实际运行该配置基本能满足控制精度的要求；且它的抗干扰性能较强，且因其体积小，我们将它安装在电气柜的的面板上，电气和仪表线路接在同一个柜，且仪表线并未采用屏蔽线，基本不受影响，安装简单，调试周期短，造价低！ 存在的问题： 1、DDC本身不带历史和实时数据记录功能，而记录历史数据的纸带记录仪极不精确！如风压的量程为0~1000Pa，在数据越限超过±10Pa时，根本无法从曲线上看出，且所记录的数据有限（只能记录六个，还只能支持4~20mA信号,关键的露点温度（Ni1000）和阀门开度等无法记录），还要经常换纸，且寿命短！事故发生后，因历史曲线少，不便于分析当时的系统在事故发生时的运行情况，从而无法找到其深层次的原因，从根本上予以杜绝。比如：露点温度一定的情况下，通过二次加热，送风温湿度是同时而相对的发生变化，从某段时间的湿度波动曲线中，发现了相对湿度较温度波动大很多，从而可判断是喷淋部分出现问题，进一步查明系喷淋池的过滤网堵塞造成；但因缺乏诸如露点温度和阀门开度等历史曲线，还是较被动。 2、无报警功能，在工艺参数超标的情况下不能报警，值班人员不能及时发现，严重的将直接影响产品的质量及公司声誉！ 3、不方便修改报警值。在产品方案调整的情况下要求相应的更改工艺数据（如控制风压从500Pa调到600Pa）和报警值时无法实现。 4、工艺数据查阅麻烦，DDC上每次只能显示一个数据。 　　由于存在上述不足，加上后来公司技改又上了一条生产线，同样采用上述DDC作为控制器，又因它距离原来的控制器较远（约500M），而空调操作人员只有1人，极不便于管理，通过调研，我们认为用Johnson自带的软件所做的系统某些方面存在美中不足，决定采用iFIX与DDC对接，iFIX是美国GE Fanuc International公司所开发的软件产品，它对绝大部分的知名公司的自控产品都有驱动程序（对上述DX-9100的驱动程序名为J91）,用它作为桥梁对接iFIX和DDC自带的配置软件，用户只要在安装好上述软、硬件之后，即可开始对其进行组态，步骤如下： 四、硬件接线如下图所示： 五、软件组态： 中央操作站采用Windows 2000作为系统运行环境: 1、利用DX-9100的图形编程软件将四个DDC定义不同的地址，以便在上位机读数时识别； 2、参考DX-9100的有关手册，查到所有有关数据的存储地址（如温度、湿度、压力、PID参数等），并分别填写在J91 drive configulator的I/O block中，以便iFIX通过J91读取； 3、建立iFIX数据库:在定义时，先确定其标签名，该点的类型和名称，再填写其驱动程序和I/O地址（即在DX-9100中数据的存储地址）； 4、定义画面：根据工艺流程，利用相关的画图软件，画出流程示意图，并把相关的重要工艺参数从数据库中读出，放在适当的位置，便于监视；该软件配有丰富的图形库，可随时调用；也可以把所有关键的数据做在一个画面，则所有的参数一目了然，非常方便；也可以定义实时曲线画面，可以就地观察某参数在短时间的变化趋势；总之，它可按照用户的喜好，随意增删，非常方便！ 5、定义历史趋势：根据需要选定几个重要的参数定义历史趋势，配置完毕，系统即自动生成历史趋势图； 6、定义报警：在画面设置中增加此项功能，在相关工艺数据越限时可使其前景或背景变色并闪烁，提醒值班人员注意检查，以免误事； 7、设置安全级别。可根据需要分别设置操作员和维护员及系统工程师不同的权限，分别给每个权限定义不同的工作任务，如操作员就只能对画面进行一般的阅读，报警处理，而不能干其他的工作，以免破坏系统；系统工程师可以对包括系统组态、画面修改等所有功能进行操作，从而使系统逐步完善、优化！ 8、定义报表：可使用Microsoft公司的Excel作为软件而自动填写报表，因有历史曲线且时间不间断，所以它比报表更全面而我公司未用该功能。 9、配置其他功能：如工作台的用户首选项，即开机后首先出现的画面等。 六、技改后与原来比较，有如下优点： 1、所有参数能集中显示，方便查阅； 2、增加了报警功能，确保了正常生产； 3、操作和调整方便。可任意修改诸如：PID参数，报警值，控制点等； 4、历史记录可达200天，查阅是可以根据需要任意改变时间轴的长短和量程，使查阅更直观、更有可比性。 我公司曾出现C生产线出口侧风速在0.2m/s到0.5m/s之间波动（正常应该在0.4m/s），已严重影响到产品的质量，出现了用户投诉，但通过查近两个月的历史曲线，所有风压数据均未出现过超标，符合公司要求！但通过放大，仔细的比对C与A、B生产线的历史曲线，发现C的变化幅度较大，即在几秒钟之内，风压有10多Pa的变化，而A、B则相对较小，只几Pa。原来这就是造成纺丝窗风速波动较大的原因。通过调整C的风压调节回路的PID参数（比例带P由-50调到-80，从而减小其调节的灵敏度），经过实地观察，其波动幅度已降低（与A、B差不多），同时风速也达标了。要是在原来根本无法发现这个细微的差别，也就是说就凭这一点，上这套系统是很值得的，也成倍的回收了投资！（该投入6万元）。 5、可以通过上位机进行远方操作，如停、开台，调节阀阀门调节 6、不必增加定员。因两地相距较远，不便于管理，原来本要在此增加4个操作员（四班三运转，每班增加一人） 七、系统总体评价 1、技术先进:采用先进的技术实现受控设备完全自动化控制； 2、节约能源，实用性强:采用定露点控制，系统尽量用新风将露点温度调整至17℃（回风温度32℃），在新风阀全开后再考虑用冷冻水降温，在最热季节，新风焓值大于回风焓值时，再将新风阀关闭（只留10%确保卫生）用全回风运行；采用变频器调风压，也能最大限度的节约电能消耗。最大限度的降低了运行费用！ 3、易于配置、施工、安装、操作和维护;做到了所需维护人员少，工作量小，强度低，费用低； 4、可扩展性好: Metasys系统可以不断满足受控设备扩展的需要; 5、开放性强:本空调自控系统设计尽量采用国家和国际标准及规范，兼容不同厂商、不同协议的设备和系统的信号传输。 6、标准的兼容性:Metasys 集成支持目前自控及信息产业中绝大多数的标准，因此该系统具备了灵活性、互操作性以及同其它系