工业自动化中直接数字控制系统探究--x

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工业自动化中直接数字控制系统探究

0引言

直接数字控制系统（DDC 系统）是一个集成的在线控制系统，用于监控各类不同区域、不同

属性的能源供应媒介对象，如水、电力、空调、洁净厂房运行状况等。DDC 系统由于具有快

速的反馈响应和很强的数据处理能力，因此广泛应用于工业自动化控制领域，发挥着节能和减

少二氧化碳排放的重要作用。

1 DDC 系统的网络架构

DDC 系统的网络架构可分为现场设备控制层、PLC 单元层、管理控制层。现场设备控制层是

最底层，PLC 单元直接连接各类现场检测传感器和控制阀门，在收集了现场检测传感器送来的

模拟量和数字量信号后，按照事先编写好的程序进行数据处理，然后通过模拟量和数字量输出

模块控制相应的控制对象。

PLC 单元层是中间层，每个 PLC 工作站控制了一定数量的设备，这些 PLC 单元性能稳定并能

按照事先编写好的程序进行数据处理，各 PLC 工作站通过公司内部局域网互连后连接到最上一

层管理控制层。管理控制层提供了用户界面操作平台，使用户工程师和技术员可以实时了解到

现场设备的运行状况并可调整控制参数；也可通过调制解调器将系统报警信号实时传输到值班

人员手机上，或连接到 DDC 系统服务器，由服务器负责收集系统运行参数和报警记录等历史

数据。图 1是DDC 系统网络架构图。

2 DDC 系统监控对象

DDC 系统的控制对象可以是温度、湿度、生活用水、冷却水、冷冻水系统压力、动力设备的

开/停控制等物理量参数。现以洁净厂房的恒温和恒湿控制为例介绍 DDC 系统是如何控制温湿

度的，其中温度和湿度的控制要求分别是（22+2 ℃）和 40%~60%.该厂房不同区域内安装了温

湿度传感器，可在线测量不同区域的温度和湿度参数，这些参数经信号传输电缆送入 PLC 控制

单元；PLC 的CPU 单元在计算测量值与设定值之间的偏差后，通过预先编写好的控制算法程

序计算出相应的模拟量输出信号，来调节空气处理箱冷热送水管道上电动阀门的开度，进而调

节空气处理箱送风的温度和湿度。

该例中 DDC 系统的控制对象是厂房内的温度和湿度，系统通过模拟量信号输入环节、PLC 单

元计算控制环节、模拟量输出环节，最后实现洁净厂房内恒温和恒湿的控制。由于洁净厂房的

温湿度控制还有很多别的影响因素，例如室外环境温湿度的变化、空气处理箱新风阀的开度、

空气处理箱排风阀的开度、洁净厂房生产设备运行的数量、洁净厂房大门开启次数等，因此需

要系统在调试和运行阶段不断观察和调整控制参数，达到系统运行的最优化并较好地实现洁净

厂房的恒温和恒湿控制。

3 DDC 系统的主要元器件

DDC 系统的核心控制器采用力士乐 IndraControl L40PLC,它配置了Intel 266~400MHz 的

CPU,32MB 的SDRAM 同步动态存储器，128kB 的非易失随机存取存储器，128MB 的紧凑式闪

存和显示器，100MB/s 的以太网接口，最高可达12Mbaud 通信速率的Profibus-DP 现场总线接

口，以及最高可达115kbaud 通信速率的RS-232 通信串口，如图 2所示。

力士乐 PLC 通过不同的颜色标记来区别不同用途的I/O 模块。现场温湿度传感器、压力传感器

等模拟量信号接入 AI2/SF 模拟量输入模块，该模块将模拟量输入信号转换成数字信号后送入

PLC CPU 模块进行数据计算，CPU 模块上不同的闪灯颜色代表了不同的运行状态。现场按钮

的开/停信号、设备运行的状态信号、故障报警信号可以接入 DI16 或DI32 数字量输入模块。现

场电动阀门和变频器模拟量输出接口可以接入 AO1/SF 或AO2/U/BP 模拟量输出模块，PLC

CPU 经过程序计算输出的数值通过模拟量输出模块转换成0~10V 或4~20mA 的电信号，驱动控

制电动阀门的开度或变频器的转速输出。现场电控箱内的交流接触器或指示灯可以接入 DO16

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摘要：

工业自动化中直接数字控制系统探究0引言直接数字控制系统（DDC系统）是一个集成的在线控制系统，用于监控各类不同区域、不同属性的能源供应媒介对象，如水、电力、空调、洁净厂房运行状况等。DDC系统由于具有快速的反馈响应和很强的数据处理能力，因此广泛应用于工业自动化控制领域，发挥着节能和减少二氧化碳排放的重要作用。1DDC系统的网络架构DDC系统的网络架构可分为现场设备控制层、PLC单元层、管理控制层。现场设备控制层是最底层，PLC单元直接连接各类现场检测传感器和控制阀门，在收集了现场检测传感器送来的模拟量和数字量信号后，按照事先编写好的程序进行数据处理，然后通过模拟量和数字量输出模块控制相应的控制...

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