直接數(shù)字控制器

助理智能樓宇管理師趙志紅HW-BA5000系統(tǒng)簡(jiǎn)介一、主要特點(diǎn)二、DDC控制器性能三、DDC控制模塊四、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備五、編程軟件一、主要特點(diǎn)HW-BA5000系統(tǒng)是基于LonWorks技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，是真正的分布式控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)是由管理工作站、各種模塊化智能控制器、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。其中BA5000系列的各類模塊化智能控制節(jié)點(diǎn)具有高度的智能和完善的網(wǎng)絡(luò)通訊能力，可以方便實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的通訊，組成對(duì)等式的通訊網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)中所有的控制和管理設(shè)備均可通過現(xiàn)場(chǎng)總線LonWorks連接在一起，彼此之間通過相互協(xié)作而不是傳統(tǒng)的上下、主從控制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊和信息共享，所以更靈活、更可靠。各控制器可完全獨(dú)立工作，每一節(jié)點(diǎn)均帶獨(dú)立的計(jì)算機(jī)通訊接口。在中央系統(tǒng)停止工作時(shí)，所有的控制器之間的通訊不會(huì)中斷。在斷電后可自啟動(dòng)。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)自由，支持總線型，星型和自由拓?fù)湫徒Y(jié)構(gòu)，傳輸媒介采用支持雙絞線。一、主要特點(diǎn)BA5000系列中的每一種智能控制模塊都是LonWorks網(wǎng)絡(luò)中的智能節(jié)點(diǎn)，可以直接連接在LON網(wǎng)上。受通訊接口驅(qū)動(dòng)能力的限制，最多62個(gè)LON節(jié)點(diǎn)可以通過雙絞線直接連接，采用專用LonWorksCable（推薦東莞啟東電線電纜公司的KeystoneLonWorks16AWGCable）時(shí)，自由拓?fù)浞绞讲季€時(shí)累計(jì)可傳輸500米，總線方式布線時(shí)最遠(yuǎn)可傳輸2700米，采用一般五類線時(shí)分別為300米和1500米。當(dāng)需要連接更多的節(jié)點(diǎn)或傳輸更遠(yuǎn)的距離時(shí)，可使用路由器將多段網(wǎng)絡(luò)連接起來或接成樹狀網(wǎng)絡(luò)。LonWorks網(wǎng)絡(luò)中的路由器不同于模擬信號(hào)中繼器，可以無限制使用。二、DDC控制器性能系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)直接數(shù)字控制器采用HW-BA5000系列控制器，DDC的硬件及軟件配置均能保證分站按獨(dú)立方式運(yùn)行，真正實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)分散的集散型控制。HW-BA5000DDC內(nèi)含神經(jīng)元芯片，包含微處理器（CPU）；存儲(chǔ)器（RAM）；存儲(chǔ)器（EPROM）；備用電池（鋰電池）可維持MECRAM內(nèi)存中的程序和數(shù)據(jù)信息可時(shí)間保存不丟失，不需要因電源故障而需費(fèi)時(shí)的重新輸入數(shù)據(jù)的工作。二、DDC控制器性能DDC性能DDC作為智能型設(shè)備，具有直接數(shù)字控制和程序邏輯控制功能，并具有聯(lián)網(wǎng)協(xié)同工作的功能。DDC具有下述基本軟件功能：比例、比例+積分、比例+積分+微分、開/關(guān)、時(shí)間加權(quán)、順序、算術(shù)、邏輯比較、計(jì)數(shù)器等，對(duì)于復(fù)雜控制要求的應(yīng)用場(chǎng)所，還應(yīng)提供高級(jí)控制算法。DDC單元應(yīng)為可接擴(kuò)展模塊，其輸入/輸出點(diǎn)應(yīng)能靈活配置，滿足不同的控制需要，每個(gè)DDC監(jiān)控單元點(diǎn)數(shù)應(yīng)預(yù)留有10～15％的余量。當(dāng)DDC本身故障時(shí)，能自動(dòng)旁路脫離網(wǎng)絡(luò)，并在主控/分控計(jì)算機(jī)上及時(shí)報(bào)警并顯示，不至影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常工作，故障排除后能自動(dòng)投入運(yùn)行。DDC可根據(jù)主控計(jì)算機(jī)發(fā)來的命令和數(shù)據(jù)或自帶的控制程序(EPROM)，再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各種執(zhí)行器和傳感器反饋的數(shù)據(jù)和狀態(tài)對(duì)受控設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。DDC自身應(yīng)具有掉電、通訊中斷、誤操作等保護(hù)功能。DDC的平均無故障時(shí)間MTBF要求達(dá)到10萬小時(shí)以上。二、DDC控制器性能DDC控制器配置DDC應(yīng)配備微處理器、I/O模塊、電源模塊、通信模塊、和保護(hù)繼電器，并配有通訊管理、控制、故障診斷、用戶在線編程等軟件，并具有密碼保護(hù)功能。DDC單元應(yīng)按受控設(shè)備的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)、設(shè)備分布和工況合理配置。主機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)DDC的通信速度應(yīng)符合傳輸實(shí)時(shí)要求，DDC之間為對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，任何DDC失效不會(huì)使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。DDC的所有輸入輸出點(diǎn)都有現(xiàn)場(chǎng)LED狀態(tài)指示。DDC具備顯示、監(jiān)控及參數(shù)設(shè)定功能，通過現(xiàn)場(chǎng)的便攜式筆記本電腦可以實(shí)現(xiàn)修改參數(shù)或編程。三、DDC控制模塊HW-BA5201控制模塊特點(diǎn)1．具備種類豐富的I/O口，專為空調(diào)機(jī)和新風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)，可滿足常見各類空調(diào)和新風(fēng)機(jī)控制的要求2．可通過插針和軟件設(shè)定支持多種輸入、輸出形式3．輸出控制獨(dú)有手自動(dòng)切換和手動(dòng)控制功能4．支持LonMaker等標(biāo)準(zhǔn)LonWorks網(wǎng)絡(luò)安裝工具5．可在線下載應(yīng)用程序，具有功能豐富的應(yīng)用程序庫和強(qiáng)大的運(yùn)算能力6．采用基于PLUG-IN技術(shù)的配置程序，可通過圖形化的界面現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行工程方案設(shè)計(jì)和調(diào)試輸出UO1.UO2跳線輸入U(xiǎn)I1-UI11跳線輸入U(xiǎn)I1的跳線輸入U(xiǎn)I11的跳線輸出UO1的跳線輸出UO2的跳線技術(shù)指標(biāo)工作電壓：24VDC或17VAC50～60Hz工作電流：<500mA網(wǎng)絡(luò)形式：LON總線I/O數(shù)量：11個(gè)UI，4個(gè)DO，2個(gè)UO，2個(gè)AO輸入信號(hào)類型：AI0~5VDC，0~10VDC，0~24VDC，4~20mADC模擬量信號(hào)，12位A/D轉(zhuǎn)換?？山覲T1000/10K歐姆電阻DI5VDC，12VDC，24VDC有源開關(guān)量信號(hào)；無源開關(guān)量信號(hào)；具有防反接與過壓保護(hù)功能輸出信號(hào)類型：DO250VAC/5A，具手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，可選常開或常閉AO0~10VDC，具手/自動(dòng)輸出轉(zhuǎn)換開關(guān)，10位D/A轉(zhuǎn)換UO可作DO/AO輸出用，具手/自動(dòng)輸出轉(zhuǎn)換開關(guān)使用環(huán)境：溫度：-20℃～+70℃相對(duì)濕度：10%～95%，不結(jié)露外形尺寸：235mm×105mm×20mm四、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1）網(wǎng)絡(luò)適配器LON網(wǎng)絡(luò)適配器(網(wǎng)卡)用于將管理中心計(jì)算機(jī)接入現(xiàn)場(chǎng)LonWorks網(wǎng)絡(luò)總線。LON網(wǎng)絡(luò)通訊速率一般為78Kbps。PCLTA-20網(wǎng)絡(luò)適配器用于臺(tái)式PC機(jī)的PCI插槽，PCC-10型PCM卡網(wǎng)絡(luò)適配器用于連接筆記本電腦。2）路由器HW-BA5220路由器是連接兩段LonWorks網(wǎng)絡(luò)（一般是主干線和分支）的工具，主要用于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，提高網(wǎng)絡(luò)通訊質(zhì)量。同時(shí)具有增加網(wǎng)絡(luò)傳輸距離，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)控制器數(shù)量的功能。通常網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)多于50個(gè)或總線型網(wǎng)絡(luò)傳輸超過2000米、自由拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)傳輸超過500米時(shí)，應(yīng)增加路由器。特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)寬度模塊產(chǎn)品內(nèi)置隔離電源可作為路由器、中繼器使用技術(shù)指標(biāo)工作電壓：24VDC或17VAC50～60Hz工作電流：<50mA網(wǎng)絡(luò)形式：LON總線LON-232/485網(wǎng)關(guān)

3）LON-232/485網(wǎng)關(guān)HW-BA5221網(wǎng)關(guān)用于將采用RS-232/485接口協(xié)議的設(shè)備連接入LON總線系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)RS-232/485設(shè)備與LON設(shè)備及上位機(jī)管理系統(tǒng)之間的通訊。特點(diǎn)可通過跳線選擇RS-232或RS-485串口通訊模式LON和RS-232/485設(shè)備間采用光電隔離串行數(shù)據(jù)的傳輸波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度和停止位等數(shù)據(jù)格式以及數(shù)據(jù)的流控制方式可以通過軟件靈活設(shè)置技術(shù)指標(biāo)工作電壓：24VDC或17VAC50～60Hz工作電流：<50mA網(wǎng)絡(luò)形式：LON總線，RS-232/485總線五、編程軟件（Lonmaker3.1軟件）

LonMaker集成工具（版本3.1）是Echelon公司提供的一個(gè)軟件包，它可以用于設(shè)計(jì)、安裝、操作和維護(hù)多廠商的、開放的、可互操作的LonWorks網(wǎng)絡(luò)。它以Echelon公司的LNS網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，把強(qiáng)大的客戶-服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)和很容易使用的MicrosoftVisio?用戶接口綜合起來。這使得LonMaker成為一個(gè)完善的，并足以用于設(shè)計(jì)和啟動(dòng)一個(gè)分布式的控制網(wǎng)絡(luò)的工具。LonMaker工具為L(zhǎng)onMark節(jié)點(diǎn)，i.LONInternet服務(wù)器和其它LonWorks節(jié)點(diǎn)提供全面的支持。這個(gè)工具充分利用了LonMark特點(diǎn)的優(yōu)越性，例如標(biāo)準(zhǔn)功能屬性、配置屬性、資源文檔、網(wǎng)絡(luò)變量別名、動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)變量和可修改的類型等。LonMark功能模式在LonMaker圖形中以圖形功能塊的形式顯示，可以很方便的目視和編制控制系統(tǒng)的邏輯文檔。Lonmaker3.1軟件簡(jiǎn)介此外，它還向用戶提供用于設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的、大家較為熟悉的、類似于CAD的環(huán)境。Visio靈巧的圖形繪圖功能為創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)提供了直接的、簡(jiǎn)單的方法。LonMaker工具包括許多LonWorks網(wǎng)絡(luò)用的靈巧的圖形，并且用戶可以創(chuàng)建新的自定義圖形。自定義圖形可以像單個(gè)節(jié)點(diǎn)、功能塊和連接線一樣簡(jiǎn)單，也可以像帶有嵌套子系統(tǒng)和預(yù)定義節(jié)點(diǎn)、功能塊以及它們之間的連接的完整的系統(tǒng)一樣復(fù)雜。當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)時(shí)，使用自定義子系統(tǒng)圖形是節(jié)省時(shí)間的特性，只要通過簡(jiǎn)單的從模板（Stencil）中拖動(dòng)一個(gè)自定義子系統(tǒng)圖形到繪圖區(qū)，額外的子系統(tǒng)就能被創(chuàng)建。Lonmaker3.1軟件簡(jiǎn)介Plug_in說明

Plug_in中文譯意為插件程序，插件程序?qū)τ诨ヂ?lián)網(wǎng)用戶并不陌生，我們將網(wǎng)上的插件程序下載到本機(jī)，運(yùn)行安裝從而使我們的IE瀏覽器具備了一些附加的擴(kuò)展功能，如廣告攔截、搜索文字加亮等等。對(duì)于DDC模塊而言，每一個(gè)功能模塊（FunctionalBlock）都有與其相對(duì)應(yīng)的插件程序。在Lon網(wǎng)絡(luò)文件中我們使用了大量的功能模塊，插件程序給我們提供了一個(gè)方便的配置選項(xiàng)界面，我們依據(jù)實(shí)際的工況對(duì)選項(xiàng)卡中的選項(xiàng)設(shè)置進(jìn)行配置，然后下載到DDC模塊中，深入的了解Lon網(wǎng)絡(luò)和DDC之后，我們還會(huì)知道，這樣的配置說明同時(shí)也保存到了Lon網(wǎng)絡(luò)文檔中。有了上面的一些說明，加上在《LonMaker使用說明》中的相關(guān)介紹，下面我們理一理整個(gè)底層工作大概的思路，簡(jiǎn)單勾勒一下整個(gè)Lon網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是怎樣組織起來的：我們使用DDC模塊管理現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)電設(shè)備及相關(guān)聯(lián)的配套設(shè)施（閥門、水池液位、溫度、壓力等等），就需要基于現(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)備、協(xié)議等。我們的DDC模塊基于Lon總線協(xié)議?；贚on協(xié)議的設(shè)備被Lon總線識(shí)別為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)DDC模塊具有唯一的地址（由其核心的3150芯片所決定），一條總線或支線（路由器分支）可掛接的節(jié)點(diǎn)要小于64個(gè)（推薦30個(gè)），一條總線不足以掛接所有節(jié)點(diǎn)設(shè)備時(shí)需要掛接路由器擴(kuò)展支路?？偩€或支線的理論最遠(yuǎn)長(zhǎng)度為2700米（工程應(yīng)用推薦2000米）。實(shí)際的DDC模塊（Lon網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)備：Device）其類型依據(jù)監(jiān)控任務(wù)的不同而各異（HW—BA5201、HW—BA5202等，依據(jù)BA說明、方案點(diǎn)表確定）；同一類型的設(shè)備又具有不同的節(jié)點(diǎn)程序版本（*.xif文件和*.apb文件），程序版本不同有優(yōu)化升級(jí)的原因、也有功能實(shí)現(xiàn)上原因（如PID、AC等邏輯功能模塊不同，稱之為邏輯功能模塊用于區(qū)別I/O輸入輸出類型的節(jié)點(diǎn)端口功能模塊）。每個(gè)功能模塊都有若干個(gè)網(wǎng)絡(luò)變量與配置屬性。網(wǎng)絡(luò)變量用來在不同的功能模塊之間傳輸數(shù)據(jù)，配置屬性用來對(duì)該網(wǎng)絡(luò)變量進(jìn)行配置并且定義它們的行為。這些功能模塊通過Lonmaker組網(wǎng)工具用Plug_in來進(jìn)行配置；資源文件中則包含了用戶自定義的網(wǎng)絡(luò)變量與配置屬性，所以要想使第二代樓宇控制系統(tǒng)的DDC模塊能夠正常運(yùn)行，并在上位機(jī)監(jiān)控，必須將資源文件加入到系統(tǒng)中。顯然，網(wǎng)絡(luò)中并不一定包含所有類型的模塊，所以并不是所有的插件程序都必須安裝。例如：如果網(wǎng)絡(luò)中只有5203、5204兩種類型的模塊，則只將這兩種類型的Plug_in插件程序注冊(cè)到系統(tǒng)，再通過LonMaker注冊(cè)到所建網(wǎng)絡(luò)中即可，而沒有必要注冊(cè)其他類型的插件程序。基于lonmaker軟件的設(shè)備組態(tài)雙擊運(yùn)行注冊(cè)程序注冊(cè)反注冊(cè)“確認(rèn)”完成注冊(cè)輸入文件名網(wǎng)絡(luò)接口正在注冊(cè)5203輸入功能塊插件正在添加配置屬性組建小型Lon網(wǎng)接續(xù)以上操作，通過下面的簡(jiǎn)單的控制要求示例，組建小型Lon網(wǎng)絡(luò)：監(jiān)控對(duì)象：2臺(tái)風(fēng)機(jī)、4路公共照明（在一個(gè)照明控制箱內(nèi)）；控制要求：對(duì)風(fēng)機(jī)只監(jiān)視不作控制要求，監(jiān)視的狀態(tài)有“風(fēng)機(jī)運(yùn)行、故障、手自動(dòng)狀態(tài)”；對(duì)照明實(shí)施開關(guān)控制、狀態(tài)監(jiān)視，照明控制箱的手/自動(dòng)狀態(tài)。接口說明：風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)采自接觸器輔助觸點(diǎn)（干觸點(diǎn)信號(hào)），風(fēng)機(jī)故障狀態(tài)采自風(fēng)機(jī)熱保護(hù)繼電器輔助觸點(diǎn)（干觸點(diǎn)信號(hào)），風(fēng)機(jī)手自動(dòng)狀態(tài)采自控制箱手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)（干觸點(diǎn)信號(hào)）；照明控制點(diǎn)串入自動(dòng)狀態(tài)回路的接觸器控制線圈（線圈電壓<220伏、分?jǐn)嚯娏?lt;5安），照明狀態(tài)接觸器輔助觸點(diǎn)（干觸點(diǎn)信號(hào)），手自動(dòng)狀態(tài)采自控制箱手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)（干觸點(diǎn)信號(hào)）。端口接線：FJ_5203：安裝于Channel1信道DI_1：1號(hào)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)DI_4：2號(hào)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)DI_2：1號(hào)風(fēng)機(jī)故障狀態(tài)DI_5：2號(hào)風(fēng)機(jī)故障狀態(tài)DI_3：1號(hào)風(fēng)機(jī)手自動(dòng)狀態(tài)DI_6：2號(hào)風(fēng)機(jī)手自動(dòng)狀態(tài)ZM1_5204：安裝于Channel2信道DO_1：第1路照明開關(guān)控制DI_1：第1路照明開關(guān)狀態(tài)DO_2：第2路照明開關(guān)控制DI_2：第2路照明開關(guān)狀態(tài)DO_3：第3路照明開關(guān)控制DI_3：第3路照明開關(guān)狀態(tài)DO_4：第4路照明開關(guān)控制DI_4：第3路照明開關(guān)狀態(tài)DI_5：控制箱手自動(dòng)狀態(tài)5203模塊監(jiān)視風(fēng)機(jī)Channel1信道Channel2信道路由器5204模塊監(jiān)控照明1號(hào)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)1號(hào)風(fēng)機(jī)故障狀態(tài)1號(hào)風(fēng)機(jī)手自動(dòng)狀態(tài)2號(hào)