空調自控中用到的控制器有兩種

可編程控制器PLC與直接數字控制器DDC，兩者都由CPU模塊、I/O模塊、顯示模塊、電源模塊、通信模塊等組成。

在工程中，兩者都被稱為計算機控制，由于它們通常被設置在被控設備附近，也被稱為現場控制器。

裝有控制器的控制箱與設備的配電箱一般并列布置在空調機房內，以利于布線。

控制器的工作原理

控制器通過模擬量輸入通道（AI）和數字量輸入通道（DI）采集實時數據，并將模擬量信號轉變成計算機可接收的數字信號（A/D轉換），然后按照一定的控制規律進行運，最后發出控制信號，并將數字量信號轉變成模擬量信號（D/A轉換），并通過模擬量輸出通道（AO）和數字量輸出通道（DO）直接控制設備的運行。

同時，控制器能接收中央管理計算機（上位機）發來的各種直接操作命令，對監控設備和控制參數進行直接控制。

可編程控制器(Programmabale Logic Controller，簡稱PLC)

PLC控制器是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。

由于工業控制級的PLC具有較高的可靠性，可以帶有熱備份芯片，常常被用于冰蓄冷冷凍站的控制、區域供冷冷凍站的控制以及數據機房冷站等重要場所的控制。同時由于PLC的軟件編寫程序靈活多變，可自由編程，目前已有替代DDC應用在中大型規模樓宇自控系統中。

直接數字控制器(Direct Digital Control，簡稱DDC)

中央空調系統以直接數字控制器(DDC)應用最普遍。DDC控制器的軟件通常包括基礎軟件、自檢軟件和應用軟件三大塊。

其中基礎軟件是作為固定程序固化在模塊中的通用軟件，通常由DDC生產廠家直接寫在微處理芯片上，不需要也不能由其他人員進行修改，各個廠家的基礎軟件基本上沒有多少差別。自檢軟件用來保證DDC控制器的正常運行，檢測其運行故障，同時也可便于管理人員維修。

而應用軟件是針對各個空調設備的控制內容而編寫的，因此這部分軟件可根據管理人員的需要進行一定程度的修改。

如果要從頭寫代碼編程，那就太難了，所以好的DDC都是對話框或者圖形化的形式來編程的。舉例來說：電動閥必須在風機已經開啟的情況下進入調節狀態，那就要編一個簡單的邏輯：先設置一個調節回路：測量通道AI是哪一個，例如AI5，輸出通道AO是哪一個，例如AO3，再選擇哪種控制策略，例如PI比例積分控制，還要選擇設定值是多少等等，最后和風機的狀態信號例如DI3進行聯鎖，整個編程就完成了，然后用電腦通過數據線下載到DDC里面。

DDC固化了大量的控制程序，例如焓值控制、新風補償控制等，常見的空調控制要求幾乎都有現成的程序，這些現成的程序一般都是成熟的專家級的控制策略，相對可靠，大大減少了編程調試工作量。

一般通用控制器的編程功能中都能提供比例、比例+積分、比例+積分+微分、開/關、時間、順序、算術、邏輯比較、計數器等基本軟件功能以及由基本軟件功能組合成的高級控制算法。

DDC缺點是這部分軟件程序模式相對固定，好多程序都化在DDC面，因此選擇DDC時有相對的局限性。

由于暖通空調新技術不斷通現，空調設備功能來復雜，對節能要求也越高DDC并不能根據每個項目的自身特點量身設計開發，因此不可能達到很好的控效果，目前國內有些項目開始采用PLC代替DDC進樓宇自控系統的設計。

DDC控制器原理及結構

DDC控制器的容量是以其所包含的控制點的數量來衡量的，即其可接收的輸入信號或可發出輸出信號的功能和數量。

也就是說其有幾個模量輸入、輸出點，幾個開關量能力及時間輸入、輸出點。點數多少是評價一個DDC控制器的重要指標，一般來講點數越多說明其能越強，可控制和管理的范圍越大、當然其價格也就越高。

另外，具有端口變量相互轉功能的DDC，如：AI和DI可以互轉,可以提高DDC的適用能力。DDC需要連接的AI型傳感器多種多樣，例如有010VDC電壓型的、420mA電流型的、還有Pt1000鉑電阻的、NTC10K半導體電阻的等，最好都能連接、而每個端口都能靈活定義。這樣的DDC使用起來就較方便，任何傳感器都能連接上來。

DDC控制器的輸入輸出信號根據物理性質通常分為：

模擬輸入量（Analbgy Input，縮寫為AI）；

模擬輸出量（Analbgy output，縮寫為AO）;

數字輸入量（Digital Input，縮寫為DI）；

數字輸出量（Digital Output，縮寫DI）；

DDC與PLC的比較

DDC是由PLC發展而來的，PLC是專門應用在工業自動化方面的，在國內幾乎全部的工業控制系統都是應用了PLC系統，因此PLC更通用，控制精度更高。但PLC應用水平取決于編程者對工藝或設備的熟悉程度，同時需要深入的通專業知識和現場調試能力及時間。

而樓宇自控DDC則是生產廠家根據樓宇自控特點從PLC發展而來的，與PLC的區別是在其內部固化了一部分程序，但同時也缺少的PLC的靈活性和應對復雜電磁干擾環境的能力。

協議差別：DDC系統一般支持多種協議標準，集成接口豐富，集成第三方設備的能力較強，系統自身的擴展性與開放性要好一些；而PLC因為基本上都為個體工作，其在與別的PLC或上位機進行通訊時，所采用的網絡形式基本都是單網結構，網絡協議一般是專有的現場總線標準，與第三方設備的集成能力相對較差。

軟件特性：DDC系統的上位機軟件多為專用軟件，其實從另一個側面說明其不兼容，每個廠家的軟件都有不一樣，而且很多是英文的，這對技術人員來說門檻較高。而PLC系統上位機軟件既可是專用軟件，又可是通用組態軟件，現在國內通用組態軟件都是純中文的，組態靈活方便。通用組態軟件能應對復雜的工業控制系統，對樓控更是不在話下。

但無論是PLC系統還是DDC系統的調試都是由專業調試人員完成組態，再培訓業主操作管理，對業主來講其實是一樣的，反觀通組態軟件既能實現專業軟件的所有功能，又能實現專業軟件很多不能實現的功能（如高仿真界面、人聲報警、用戶定制功能等）。

擴展性：PLC系統是通用性、開放性系統，現階段大多數PLC系統與大多數DDC系統操作員站之間用的都是TCP/IP協議，都可以做到有網絡就可接入。而目前DDC系統軟件按用戶數收取昂貴費用，令大部分已完工的樓控系統對分控操作站想要而不敢要，PLC系統正好有此優勢。

專業性：PLC是通用的工控產品，沒有內置經過嚴格實驗的能源管理及節能程序；需要非常專業的設計人員做大量的現場調試工作，調試周期長。DDC固化專業版軟件，有標準應用程序和經過嚴格實驗的PID算法及能源管理程序等特殊的功能，DDC通常有：峰值負載控制、優化啟停控制、優化設備調度、節約能源周期控制、多種空調運行模式、臨時計劃更換、節假日時間表、基礎日歷時間表、事件時間表，趨勢記錄和報表等功能。

安全性：DDC出現故障時，可在線更換，不影響本網絡上其他DDC的網絡通訊，DDC自身可以獨立工作，中央操作站可以在不需要時停機，保證整個系統的安全可靠。PLC單元模塊發生故障時，一般需要將整個系統停下來，才能進行更換維護并需重新編程。

調試難易程度：由于應用的控制領域不同，PLC系統調試比較麻煩，DDC系統調試起來容易。而對于PLC構成的系統來說，工作量龐大，首先需要確定所要編輯更新的是哪個PLC，然后要用與之對應的編譯器進行程序編譯，最后再用專用的機器（讀寫器）專門一對一的將程序傳送給這個PLC，在系統調試期間，大量增加調試時間和調試成本。

由于應用的領域不同，DDC和PLC在工作方式、網絡通訊、系統功能、專業性、擴展性、安全性上都有很大的差別。成功的BA系統都是由經驗豐富的調試工程師參與完成。

暖通空調控制系統中信號的種類

模擬量輸入的物理量有溫度、濕度、壓力、流量等，這些物理量由相應的傳感器測得，往往經過變送器轉變為電信號送入DDC的模擬輸入口(AI)。此電信號可以是電流信號(010mA,也可以是電壓信號(05V或0~10V)。一般一個DDC控制器可有多個AI輸入口，若變送器輸出為電流信號，通常由接在輸人端口的電阻轉變為電壓信號。

DDC控制器能夠直接判斷DI通道上的電平高低(電信號在正常工作狀態下的兩種狀態，相當于開/關)兩種狀態，并將其轉換為數字量(1或0),進而對其進行邏輯分析和計算。

對于以開關狀態為輸出的傳感器，如水流開關、風速開關、壓差開關等，可以直接接到DDC的DI通道上。除了測量開關狀態外，DI通道還可以直接對脈沖信號進行測量，如測量脈沖頻率及高電平或低電平的脈沖寬度，或對脈沖個數進行計數。

DDC的模擬量輸出(AO)信號是05V、010v的電壓或010mA、420mA 的電流，其輸出電壓或電流的大小由控制軟件決定。由于DDC控制器內部處理的信號都是數字信號，所以這種可連續變化的模擬量信號是通過內部數字/模擬轉換器(D/ A)產生的。通常，模擬量輸出(AO)信號控制具有調節功能的風閥、水閥等執行器動作。

數字量輸出D0也稱開關量輸出，開關量輸出信號可用來控制開關、交流接觸器。交流接觸器是啟停風機、水泵及壓縮機等設備的執行器。出于對DDC的保護控制時，可以通過DDC的D0輸出信號帶動中間繼電器，再由中間繼電器的觸頭帶動交流接觸器線圈，實現對設備的啟/停控制，為了使DDC了解接觸器是否真正吸合，一般要將接觸器的一個輔助觸點接至DDC的輸入通道，使DDC能隨時測出接觸器的實際工作狀況。

DDC控制器設置在冷凍站、熱交換站、空調機房、新風機房等控制參數較為集中的地方，箱體一般掛墻明裝。每臺DDC的輸入輸出接口數量和種類應與所控制的設備要求相適應，并留有10%~15%的余量。

現狀

目前，建筑BA系統用DDC和PLC的都有，商業綜合體，賓館酒店，辦公樓用DDC的較多，工業廠房、醫藥廠、數據中心、區域能源站等用PLC的較多。

審核編輯：湯梓紅