天津中德职业技术学院：楼宇智能化技术：kj4

楼宇智能化技术 第四章直接式数字控制器 4.1 直接数字控制器的概述 4.2 江森控制器的系统组成 4.3 DX-9100系统配置和参数 4.4 DX-9100的安装与接线 教学目的： 教学要求： 教学重点： 教学难点： 教学手段： 了解DDC控制器的基本概念，了解江森控制器的系统组成， 掌握DX-9100控制器的系统配置，掌握DX-9100控制器的安装和 接线。 了解目前DDC控制器的品牌，熟练掌握DX-9100控制器的系 统配置，掌握DX-9100控制器的安装和接线。 直接数字控制器的概述，江森控制器的系统组成。 DX-9100系统配置和参数，DX-9100的安装与接线。 DX-9100系统配置和参数，江森控制器的系统组成。 PowerPoint幻灯片、智能楼宇专业网站、多媒体课件等。 第四章直接式数字控制器 4.1 直接数字控制器的概述 楼宇智能化系统采用计算机集散控制系统，主要由传感器与执 行器、DDC（直接数字控制器）、通讯网络、中央监控主机等 组成。DDC 是控制系统硬件中的主要部件，具有可靠性高、控 制功能强、程序可编写等特点。 4.1.1 直接数字控制器的主要功能 对现场设备进行周期性的数据采集。对采集的数据进行调整和 处理。对现场设备采集的信息进行分析和运算并控制现场设备的 运行态。实时对现场设备运行状态的检查对比，对异常的状态进 行报警处理。根据现场采集的数据执行预定的控制算法。 通过预定的程序完成各种控制功能，包括P控制、PI控制、PID 控制、开关控制、平均值控制、最大/最小值控制、焓值计算控制、 逻辑运算控制和联锁控制等。 对现场的设备执行各种命令（执行时间、事件响应程序、优化 控制程序等）。 4.1.2 DDC控制器的结构及原理 第四章直接式数字控制器 4.1.1 直接数字控制器的主要功能 DDC 控制器内部包含了可编程序的处理器，采用了模块化的硬 件结构，可以对模块进行不同的组合，执行不同的控制功能。 可编程模块化控制器是最灵活、功能最强的DDC 设备，它具备 通信功能，控制程序可根据要求进行编写或修改。在系统设计和使 用中，主要掌握DDC 的输入和输出的连接。 第四章直接式数字控制器 4.1.2 DDC控制器的结构及原理 模拟量输入（AI）： 模拟量输入的物理、化学量有温度、压力、流量、液位、空气 质量等，这些物理化学量通过相应的传感器测量并经过变送器转变 为标准的电信号。这些标准的电信号与DDC的模拟量输入口连接， 经过内部的A/D转换器变成数字量，再由DDC计算机进行分析处理。 数字量输入（DI）： DDC计算机可以直接判断DI通道上的开关信号，并将其转化成 数字信号，这些数字量经过DDC控制器进行逻辑运算和处理。DDC 控制器对外部的开关、开关量传感器进行采集。一般数字量接口没 有接外设或所接外设是断开状态时，DDC控制器将其认定为“0”，而 当外设开关信号接通时，DDC控制器将其认定为“1”。 第四章直接式数字控制器 4.1.2 DDC控制器的结构及原理 模拟量输出（AO）: DDC控制器对外部信号的采集，通过分析处理后输出给输出通 道。当外部需要模拟量输出时，系统经过D/A转换器转换成标准电 信号。模拟量输出信号一般用来控制风阀或水阀。 数字量输出（DO）： DDC控制器采集外部信号，通过分析处理后输出给输出通道。 当外部需要数字量输出时，系统直接提供开关信号来驱动外部设 备。这些数字量开关信号可以是继电器的触点、NPN或PNP三极管、 可控硅元件等。 第四章直接式数字控制器 4.2 江森控制器的系统组成 目前，在我国的智能楼宇系统中，江森作为世界三大品牌之 一，具有一定的市场。METASYS 系统主要是由操作站）、网络 控制器、直接数字控制器等构成。操作站网络控制器最常用的连 接方式是N1通信网络，N2通信总线作为现场存取网络，负责连接 直接数字控制器及接口模块至网络控制器。 第四章直接式数字控制器 4.2.1 中央操作站 中央操作站是一台标准的个人电脑，系统是一个集散监控系 统。它采用直接数字式控制方式，操作系统为Windows运行环境。 允许Windows支持的其他软件同时运行，并可同它们进行动态的 数据交换（DDE）。系统的界面操作全部视窗化，其网络图犹如 一张联络图，可清晰地显示所有监控设备及其相互关系。任何一 个操作站均可存取整个网络的所有信息且各操作站可同时工作。 METASYS 系统的软件采用江森公司开发的“图形化编程语言”（G PL）和M5集成工作站软件，在编辑程序时，利用组态结构对系统 进行画面编辑、动画设计、数据连接、构件的属性定义等。对智 能建筑中的诸如空调系统、给排水系统、供电系统、照明系统、 电梯系统等进行状态的监控。 第四章直接式数字控制器 4.2.1 中央操作站 第四章直接式数字控制器 4.2.2 网络控制器 METASYS系统的网络控制器采用的是NCU控制器。它是一种 高性能的现场盘，由一系列电子智能化模块组成，可实现复杂、高 性能的程序控制并可协调通信网络中各种独立的直接数字控制器。 还可以为直接数字控制器提供报警监视和综合控制功能。NCU上备 有多种简单、通用的系统接口，第一个接口是标准的RS-232连接件， 可连接手提电脑或输出打印机。第二个接口是网络端口，可存取网 络中所有信息。第三个接口是调制解调器，用于远程监视或打印。 NCU网络控制器是连接操作站和现场控制器的枢纽，在系统组网中 是必不可少的网络单元。 第四章直接式数字控制器 4.2.2 网络控制器 第四章直接式数字控制器 4.2.3 直接数字控制器 直接数字控制器作为现场控制分站，具有可编程功能，可不经 中央处理机独立监控有关设备。并且可以就地显示所监视的温度、 湿度、压力和压差等参数。直接数字控制器内部配有电池，能为存 储器提供72小时的保护，当主机发生故障时，各分站直接数字控制 器也可以独立工作。所有资料、数据和程序均不会丢。 4.3 DX-9100系统配置和参数 DX-9100直接数字控制器是METASYS系统的最前端装置，ME- TASYS 扩展式数字控制器对于冷冻机组或锅炉设备、空调系统、H- VAC的处理过程、分布照明及有关电气设备的控制来说，都是一种 理想的数字控制器。 第四章直接式数字控制器 4.3.1 DX-9100直接数字控制器 控制器的独立配置，使其软、硬件的功能能灵活地适应各种 不同的控制过程。除了它突出的灵活控制之外，控制器还可在扩 展总线上连接I/O 扩展模块，来增加它的输入、输出点的容量。 DX-9100控制器的特点是： 内置控制程序功能模块 图形配置工具 独立控制 实时时钟及时间程序 扩展总线提供额外的I/O 点 扩展模块可适应各种模拟数字的I/O 不同组合 安装基座（选项） N2 总线通讯 具有动态数据存取能力的网络软件 内置状态显示及控制盘 第四章直接式数字控制器 4.3.2 DX-9100扩展模板和扩展模块 DX-9100的扩展由扩展模板和 扩展模块组成，可提供模拟、数字 I/O 点的各种组合。最多可有8个扩 展模块一个DX-9100主机最多可以 连接2个XT扩展模板。而一个XT扩 展模板上可以连接2个扩展模块。 第四章直接式数字控制器 4.3.3 DX-9100系列DDC控制系统配置 DX-9100-8154型控制器： DX-9100-8154型直接数字控制器本机带有一定的I/O配置点。 其中，AI：8点，DI：8点，AO：2点，DO：6点。最多可带2个 XT通信模板。控制器之间可以通过RS-485总线接口连接，形成 楼宇控制监控网络系统。 XT-9100-8204型通信模板： XT-9100-8204通信模板是作为控制器的扩展模板，每个扩展 模板上可以带2个扩展模块，但2个模拟量扩展模块不能组合在一 个XT通信模板上。 SP-9102-8204型扩展模块： SP-9102-8204扩展模块上有AI：6点，AO：2点。连接在XT 扩展通信板上。 SP-9103-8204型扩展模块： SP-9103-8204扩展模块上有DO：8点。连接在XT扩展通信板上。 第四章直接式数字控制器 4.3.3 DX-9100系列DDC控制系统配置 SP-9104-8204型扩展模块： SP-9104-8204扩展模块上有DI：4点，D0：4点。连接在XT扩 展通信板上。 SP-9105-8204型扩展模块： SP-9105-8204扩展模块上有DI：8点。连接在XT扩展通信板上。 SP-9106-8204型扩展模块： SP-9106-8204扩展模块上有DO：4点。连接在XT扩展通信板上。 第四章直接式数字控制器 4.4 DX-9100的安装与接线 扩展式数字控制器有两种不同结构的型号。第一种：在控制 器内配有接线端子。第二种：配有可分离的安装和接线基座，可 先安装基座，与现场接线端子相连，再安装控制器。两种型号都 可安装在控制盘内，或者通过DIN 标准导轨，直接安装在所控制 的设备上。坚固的结构设计，使其更具吸引力。 4.4.1 DX-9100-8154（Version 1.0)的接线 DX-9100-8154的接线控制端子主要由一下几个部分： 电源接口：24VAC（41）24VA Common（43）PE（42） 输出模拟量接线端子：AO1（1）Com AO（2）AO2 （3） Com AO （4） 输入模拟量接线端子：AI1—AI8（5、7、9、11、13、15、 17、19）+15V Ext（6、8、10、12）Com AI（14、16、18、20） 第四章直接式数字控制器 4.4.1 DX-9100-8154（Version 1.0)的接线 输入数字量接线端子： DI1—DI8（25、27、29、31、26、28、30、32）Com DI （21、22、23、24） 输出数字量接线端子： DO8—DO3（51、53、55、57、59、61）、Com DO8（52）、 Com DO8（54）、Com DO8（56）Com DO8（58）、Com DO8（60）、 Com DO8（62） XT Bus N2 Bus接线端子： XT Bus RT Com RT- RT+ N2 Bus RT Bus RT- RT+ 第四章直接式数字控制器 4.4.2 通信接口的接线 XT Bus通信接口的接线 第四章直接式数字控制器 4.4.2 通信接口的接线 N2 Bus通信接口的接线 第四章直接式数字控制器 4.4.2 通信接口的接线 IU-9100通信接口的接线 楼宇智能化技术 第四章直接式数字控制器 4.5 GX-9100编程软件界面 4.6 GX-9100编程模块的组态 4.7 GX-9100变量的连接 教学目的： 教学要求： 教学重点： 教学难点： 教学手段： 了解GX-9100编程软件的操作界面，了解GX-9100编程软件的 指令格式，掌握GX-9100编程软件的参数定义，掌握DX-9100控制 器程序上传与下载。 熟练掌握编程界面的操作，熟练掌握编程方式和参数定义，掌 握DX-9100控制器程序的调试和通信。 GX-9100编程软件的操作界面，GX-9100编程软件的指令格式。 GX-9100编程软件的参数定义，DX-9100控制器程序上传与下载。 GX-9100编程软件的指令格式，GX-9100编程软件的参数定义。 PowerPoint幻灯片、智能楼宇专业网站、多媒体课件等。 第四章直接式数字控制器 4.5 GX-9100编程软件界面 进入GX-9100编程软件后可以对DX-9100控制器进行编程和通讯。 第四章直接式数字控制器 4.5.1 主菜单详解 文件：操作菜单说明 New—新建（File） Open—打开（File） Import—输入（File） Save—保存（File） Save As—另存为（File） Print—打印（File） Print Preview—打印预览（File） Print Setup—打印设置（File） Header/Footer—页眉/页脚（File） Read User Names—导入符号文件（File） Write User Names—导出符号文件（File） DDL File Options—符号文件操作（File） Exit—退出（File） 第四章直接式数字控制器 4.5.1 主菜单详解 编辑：操作菜单说明 Add PM—添加编程模块（Edit） Configure—配置（Edit） Delete—删除配置（Edit） Data—进入数据表（Edit） Change Module Number—改变模式号码（Edit） Global Data—制式数据及密码（Edit） Add Alarm Disable—添加报警显示（Edit） Connect—连接（Edit） Disconnect—显示连接（Edit）Calibration—量程变换（Edit） Job Information—工作说明（Edit） Clear—删除（Edit） 第四章直接式数字控制器 4.5.1 主菜单详解 查看：操作菜单说明 Show Selected—显示所选模块（View） Show All—显示所有模块（View） Show User Names—显示符号（View） Show Tag Names—显示原码（View） Show Connections—显示所选模块的连接参数（View） Trace—显示所选的连接（鼠标点击）（View） 连通：操作菜单说明 Upload—上传（Action） Download—下载（Action） 第四章直接式数字控制器 4.5.1 主菜单详解 控制器：操作菜单说明 DX Version 1.1,1.2,1.3—DX系列版本1.1, 版本1.2, 版本1.3（Controller） DX Version 1.4—DX系列版本1.4（Controller） DX Version 2.0,2.1,2.2—DX系列版本2.0, 版本2.1, 版本2.2（Controller） DX Version 2.3,2.4—DX系列版本2.3, 版本2.4（Controller） DX Version 3.0,3.1,3.2—DX系列版本3.0, 版本3.1, 版本3.2（Controller） DX Version 3.3,3.4—DX系列版本3.3, 版本3.4（Controller） 第四章直接式数字控制器 4.5.2 界面操作 在GX-9100 操作界面中，点击右键可以弹出操作菜单。用鼠 标点住程序模块拖拉可以调整其位置。程序模块平时是以缩略图 标的形式显示，双击程序模块后可以将其展开。展开后可以清楚 地显示程序模块与其他单元之间的连接关系。新建文件后，可以 通过选择控制器（Controller）来组态输入/输出点的数量，同时还 可以添加XT扩展模块来增加输入/输出点的数量。输入点排列在屏 幕的左恻，输出点排列在屏幕的右恻。 第四章直接式数字控制器 4.6 GX-9100编程模块的组态 GX-9100中，对输入/输出、编程模块需要进行类型和参数的 定义后才可以进行连接。连接的关系与定义的类型有关，在连接 的过程中，有多分支可选。 4.6.1 DATA数据表的参数定义 输入/输出点Data参数定义 输入/输出点的数据定义主要是完成符号的定义、量程范围的 设定、上下限的允许偏差、处理器的序号等。 第四章直接式数字控制器 4.6.1 DATA数据表的参数定义 上图中是对模拟量输入和数字量输入的数据表进行参数的定义。 第四章直接式数字控制器 4.6.1 DATA数据表的参数定义 上图中是对模拟量输出和数字量输出的数据表进行参数的定义 第四章直接式数字控制器 4.6.1 DATA数据表的参数定义 程序模块的种类 PID Controller On/Off Controller Heating/Cooling PID Controller (Dual PID) Heating/Cooling On/Off Controller (Dual On/Off) Average Calculation Minimum/Maximum Selection Psychometric Calculation (Celsius/Fahrenheit) Line Segment Function (16 segment) Input Selector Calculator (Linear or Polynomial Equation) Timer Functions (8 Channels) Tantalization (Event, Integration, Runtime) (8 Channels) Comparator (8 Channels) Sequencer (Up to 8 Output Stages) 4 Line Segment Functions (4 Functions with 4 Segments each) 8 Calculators (8 Channel with Simple Math Function) Trend Log AND/AND NOT OR/OR NOT ANDB ORB OUT/OUT NOT COS SET/RST PLC LRS33-64 XT 程序模块的Data参数定义 程序模块的种类 第四章直接式数字控制器 4.6.1 DATA数据表的参数定义 第四章直接式数字控制器 4.7 GX-9100变量的连接 进入操作界面后，所有的输入、输出、程序模块均可以进行连接。 4.7.1 输入/输出点的属性定义 输入/输出点的类型： 选中AI点后点击右键：Active—电量参数；Passive—物理参数。 选中Active、Passive中任一个后再点击右键出现操作菜单。 选中DI点后点击右键直接出现操作菜单。 选中AO点后点击右键直接出现操作菜单。 选中DO点后点击右键：P.A.T—双DO输出、D.A.T—恒定输出、 On/Off—开关输出。 选中P.A.T、D.A.T、On/Off中任一个后再点击右键出现操作菜单。 第四章直接式数字控制器 4.7.1 输入/输出点的属性定义 输入/输出点的连接： 输入/输出点进行连接时，只要在其位置上点右键进入连接即 可以弹出一个连接对话框。 上图中为对模拟量输入点进行连接的列表 第四章直接式数字控制器 4.7.1 输入/输出点的属性定义 上图中是对数字量输入点进行连接的列表 第四章直接式数字控制器 4.7.1 输入/输出点的属性定义 上图是对模拟量输出点进行连接的列表 第四章直接式数字控制器 4.7.1 输入/输出点的属性定义 上图是对数字量输出点进行连接的列表 第四章直接式数字控制器 4.7.2 程序模块的连接 程序模块的连接 上图是对模拟量输出点进行连接的列表。在列表里列出了所涉 及到的指标参数，只要在需要的指标参数上点一下鼠标键就可以实 现与另一个变量的连接。每个变量可以实现多连接，也就是说一个 程序模块可以和多个变量进行连接。 第四章直接式数字控制器 4.7.2 程序模块的连接 上图是对内部数字标志点进行连接的列表 第四章直接式数字控制器 4.7.2 程序模块的连接 上图是对内部工作标志点进行连接的列表 楼宇智能化技术 第四章（实验）直接式数字控制器 一、实验内容 二、实验仪器 三、实验步骤 四、实验分析 教学目的： 教学要求： 教学重点： 教学难点： 教学手段： GX-9100编程软件的指令格式，GX-9100编程软件的参数定义。 PowerPoint幻灯片、智能楼宇专业网站、多媒体课件等。 熟悉GX-9100软件的具体操作，掌握GX-9100的编程方法。 能够完成对新风机的编程，能够完成调试和程序的传送。 GX-9100编程软件的操作界面，GX-9100编程软件的指令格式。 GX-9100编程软件的参数定义，DX-9100控制器程序上传与下载。 第四章（实验）新风机组监控程序 实验、新风机组监控程序 一、实验内容： 新风机组的运行监控。 二、实验仪器： 一台DX-9100-8154/DDC 一套实验模型装置 一根通讯电缆（RS-232） 一台PC个人计算机 一套GX-9100编程软件 第四章（实验）新风机组监控程序 实验、新风机组监控程序 三、实验步骤： 进行输入/输出点的定义。 进行程序模块的选择。 进行程序模块的数据定义。 进行输入、输出、程序模块的连接。 DX-9100-8154控制器通电。 完成程序的上传和调试。 修改工艺参数并观察发生的变化 。 第四章（实验）新风机组监控程序 实验、新风机组监控程序 四、实验分析： DDC的编程特点？新风机组的监控原理。 修改参数后对控制工艺的影响？ 填写实验报告书，进行测评。