变风量VAV末端DDC控制的研究与实现-中央空调.DOC

变风量（VAV）末端DDC控制的设计与实现 孙曙任庆昌 西安建筑科技大学信控学院摘要：本文主要通过对变风量末端测控系统及其动态特性的分析，基于上位机DDC控制进行控制算法研究与实现，在实验室条件下进行测试，实际的控制效果达到了预期要求，为变风量空调的工程应用提供了参考和依据。 关键词变风量末端DDC控制Design and Implement of VAV Terminal Based on DDC Control SUN Shu, REN Qing-chang Institute of Intelligent Buildings, Xian University of Architecture and Technology Abstract: This paper mainly analysis the control system and the dynamic characteristics of VAV BOX. Based on DDC control with PC tested under laboratory conditions, a control algorithm was developed, which reached the anticipative control performance. It will provide a reference for the variable air volume air-conditioning engineering application. Keywords: VAVBOX, DDC 收稿日期：2011-2-10 作者简介：孙曙（1985~），男，硕士研究生；西安市雁塔路中段13号166信箱sszhuifeng@163.com 在变风量空调系统的风、水系统中涉及到众多温度湿度、压力、流量等被控参数，对这些参数实施优化控制是保证整个系统高性能运行的重要基础。末端装置（VAV BOX）作为变风量空调系统中的重要部件，其运行状态对整个空调系统能否实现设计目标至关重要。在我国，当前的工程及系统集成商大都以代理或使用国外公司的VAVBOX产品，能提供自主知识产权的企业甚少。VAVBOX研发水平的滞后与我国空调自控系统的迅速发展局面已不相符。因此，本文将主要探讨DDC控制技术在VAV BOX上的应用，利用其功能强，计算速度快，可实现复杂控制的特点，改善中央空调系统的运行效率，实现节能减排的目的。1 直接数字控制法（DDC） 所谓直接数字控制法（DDC）就是计算机在参加闭环的控制过程中，不需要中间环节，由底层传感器或变送器采集信号，控制算法在计算机（单片机、单板机、PLC、工业PC机等）上完成，直接控制调节阀、风机等执行机构。这样的控制系统统称为DDC控制。 若DDC控制器的构成是集成CPU和存储单元，配置AI/AO/DI/DO通道，实现在现场对执行器进行控制，并通过通讯总线与中央控制站联络，则此类DDC控制器实时性较好，抗干扰能力和可靠性强。 根据实际条件，本文中的DDC控制器是由工业控制计算机作为中央处理单元，由数据采集卡、PLC完成对输入数据的采集及对执行机构的控制输出。充分利用了工业控制计算机的高速处理能力，实现对系统中不同设备的集中管理和控制。这种模式的DDC控制器，运行灵活，能够满足控制算法的深层次研究，实现在线修正控制器参数，满足系统的运行要求。 以下介绍依托西安建筑科大学变风量空调实验室，通过工业控制计算机对变风量末端（VAV BOX）DDC控制的研究与实现2 变风量末端（VAV BOX）DDC控制系统结构 西安建筑科大学变风量空调实验室末端控制系统结构图 图1变风量空调实验室末端控制系统结构图 由图1可见，DDC控制系统主要由上位工控机，传输网络、现场设备三部分构成。 上位工控机主要完成对整个系统运行参数的控制和监控。 现场数据采集主要包括现场传感器和数据采集卡，传感器将现场的实时工况通过数据采集卡送至PLC和工控机，数据输出卡根据上位机的计算结果来调整现场执行机构的输出。 传输网络主要用于现场与上位机管理之间的数据传输。2.1 上位机管理与控制 作为变风量末端DDC控制的核心，选用研华IPC系列工控机，软件平台采用NI公司的LabVIEW，其提供了丰富的图形控件，可以通过DLL，NET，MATLAB等脚本节点实现混合编程。在LabVIEW函数库中包括了数据采集，串口控制，数据分析等，非常适合进行控制研究。 LabVIEW通过PLC和数据采集板卡完成对现场设备的信号采集。对现场的执行设备控制信号也是由数据采集板卡完成。控制器的设计采用LabVIEW中的PID工具包作为对第三节中采用的双闭环控制器，通过MATLAB脚本节点可以实现高级控制算法的设计