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摘要:目前我国经济发展迅速,人民对办公场所要求越来越高,对办公场所的温度控制和空气质量要求更加高,越来越多的大楼采用变风量空调系统。随着变风量空调系统的普及,VAV控制系统选择和组成也多姿多彩,对控制和系统的稳定性也带来不同的效果。本文从目前VAV控制系统通讯协议与系统组成对比分析入手,探讨组建快速响应和更完美的VAV控制系统。
关键词:VAV控制通讯协议DDCPLC
1、引言
在我国,民用建筑的中央空调系统主要由冷热源、空气热湿处理设备、管道系统、末端装置和控制系统等组成。涉及热工、流体、暖通空调、制冷、机械、电工电子、自动控制等多方面的知识和技能。尤其是VAV控制系统涉及温度、压力、阀体开度、流量、水位、时间、电流、电压等多个信号(数字或模拟量)的采集、变送及处理,对系统的数据处理能力和响应速度要求非常高,对系统通讯协议与系统组成也提出了更高的要求。
2、BACnet系统与LonWorks系统
2.1两种协议对比分析
目前VAV控制系统产品多采用BACne通讯协议的,近几年也出现了采用LonWorks通讯协议。通过对比这两种协议,可以发现对BAS产品和服务有不同的影响。
BACnet和LonWorks平台在体系架构和实施方面均存在重大差异。
(1)BACnet协议的初衷是为了让不同BAS供应商提供的工作站能借助网关将数据从设备协议转换为BACnet协议,从而实现同其它设备的协同工作。但BACnet协议将过多的实施任务交给了产品厂商,这些厂商采取了各不相同的实施方法,他们并不关心产品的互操作性。
(2)LonWorks平台在设计上采用了平坦的体系架构,它不需要在设备之间使用网关,并且允许所有设备使用相同的安装和诊断工具。LonTalk协议的标准化实施和符合行业标准的对象使得不同供应商系统实现互操作性成为可能。借助开放的并且基于标准的LonWorks平台,厂商可以加快产品开发速度;集成商可以使用通用的安装和诊断工具;用户可以降低安装成本和产品生命周期成本。
3、DDC系统与PLC系统
VAV控制系统采用DDC来组成系统还是用PLC来组成系统?DDC其实是PLC的一种,但是DDC更专业一些,好多程序都是固化在DDC里面的,选择的时候要根据DDC的固有的程序模式来和我的实际应用模式相比,如果两种模式一样,可以选用,如果不一样,那就不能选用此种DDC,而PLC就不一样了,只要硬件满足了,软件基本上可以根据具体要求自由编写,也就是说DDC更专业一些,程序可编的范围很小,而PLC可以自由编写。
3.1PLC与DDC的对比
关于PLC与DDC,哪个应用在楼宇自控系统中更有优势,做如下面的比较:
(1)DDC是由PLC发展而来的,PLC是专门应用在工业自动化方面的,在国内几乎全部的工业生产流水线控制系统,火力发电厂控制系统,钢铁厂控制系统都是应用了PLC系统,目前也有相当一部分楼控系统也应用了PLC。楼宇自控DDC是生产厂家根据楼宇自控特点从PLC发展而来的,与PLC的区别其实只是在其内部固化了一部分程序,但同时也缺少的PLC的灵活性和应对复杂电磁干扰环境的能力。
(2)CPU是DDC、PLC的核心,起神经中枢的作用,每套PLC至少有一个CPU。PLC的CPU有8位,16位,32位。中型PLC以上,均采用16位~32位CPU,微、小型PLC原采用8位CPU,现在根据通讯等方面要求,有的也改用16位~32位CPU;而目前DDC采用的CPU是8位的,所以PLC的扫描时间是毫秒级,而现在大部分DDC是秒级,PLC反应速度更快,对模拟量的精度更高,调节性能也就更好了。
(3)DDC编程比较简单,特别是PID指令,但有些PLC编程可以实现的DDC实现不了。
4、案例典范
xx工程为超高层办公楼,主楼高309.6米,主体建筑包括主楼71层办公楼和裙楼3层会议中心,另有五层地下室,总建筑面积21万m2。空调系统采用VAV以及辐射冷板、冷梁,VAVBOX(含新风VAV),共计约2500台,网络控制点达几万点规模。
由于DDC开放性、维护性和可靠性较差,通讯速度慢,由DDC组成超万点大规模的网络显然是不适宜的;而PLC控制器是工业级的,安全、可靠、成熟、开放,编程、修改、维护等方面都比较方便,软件方面可以拥有自主知识产权,有利于项目的成功实施。该项目如此大型规模点数的网络如采用DDC系统将会影响到系统可靠运行,运行速度慢。对系统控制点数越多的超大型集成系统,采用PLC控制系统和工业以太网高速现场总线通讯是切实可行的组合方式。
该项目自投入运行使用后,系统稳定,控制精准,响应速度快,堪称PLC与LonWorks通讯协议完美结合的典范。
5结语
目前VAV控制系统普遍采用BACnet和DDC,而较少采用LonWorks和PLC,但这种系统(LonWorks和PLC组成)在超高层超大规模的项目应用有青出于蓝而胜于蓝的效果,他们的组合采用对VAV控制系统信号处理更加有效、灵活,响应速度更加快,势必将在VAV控制系统中开辟一番天地,应用将越来越广泛。