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摘 要：根据中央冷冻站集中供冷的特点，本文介绍了基于DDC楼宇控制及监控系统的组成及原理以及具体到冷冻站设备控制的应用。DDC系统首先采集现场的温度、流量、压力等需要测量的参数，然后通过网络传送到网络控制服务器，网络控制服务器对采集到的各个参数进行分析、计算，最终实现中央冷冻站各个设备的自动控制。本系统实现了冷冻站设备的自控控制，并且解决了冷冻站供冷系统运行设备配置不合理的问题。运行结果表明，该系统稳定性好、操作方便、节能，可以满足长期稳定运行等要求。
关键词：DDC控；中央冷冻机站
0 引言
随着经济的发展，空调的使用已经越来越广泛的使用在人类生活的各个方面。目前从能源节约、环保要求、运行管理等几方面考虑，中央空调集中供冷方式也越来越多的被应用在厂房、商城、办公楼等大面积使用空调的场所。一般情况下，一天中各个时刻的冻水需求量是时刻变化的，为了保证各个时刻末端冻水的供给量，需要根据计算和测量数据实时调整水泵的运行数量及运行频率，以及机组的开启数量等。而利用DDC楼宇控制系统，将分散、独立的各个设备连接成为一个整体运行的系统，并且将系统中各个参数远程传送至控制机房，方便管理及远程操作。本文中以某电子厂房冷冻基站工程为背景，介绍整个系统的构成、控制原理等。
1.冷冻站系统
1.1冷冻基站的构成
冷冻基站控制系统由：3台冷冻主机800冷吨（两用一备）；4台冷冻水泵110kw（三用一备）；3台冷却水泵75kw（三用一备）；3台冷却水塔22kw。
冷冻机基站系统图如图1所示：
图1 水系统结构图
1.2 冷冻基站的工作过程
1.2.1冻冻主机工作提供7℃左右的冷冻水源。
1.2.2冷冻水泵将冷冻主机产生的冻水输送到末端各个需要用到冷冻水的设备，经过末端冷量交换设备，高温水然后再回到冷冻主机进行降温，形成一个闭式水循环系统。
1.2.3冷却水泵将冷冻主机产生的热量输送到冷却水塔，进过冷却水塔的降温处理，然后再输送到冷冻主机以实现对冷冻主机的散热循环。
2.控制系统设计
2.1控制系统的构成
冷冻基站控制系统由 ：数据管理服务器（ADS）、网络控制器（NAE）、现场控制器（DDC）及末端的传感器和执行设备组成。
2.1.1数据管理服务器（ADS）管理系统的数据收集和显示；对大量的管理趋势数据、事件消息、管理员记录和系统设置数据进行收集和显示；为网络控制引擎（NAE）所在的网络提供安全的通讯。数据管理服务器（ADS）的用户界面具有灵活的系统浏览、用户图形、综合报警管理、趋势分析和总结报告功能。
2.1.2网络控制器（NAE）作用是将数据从现场网络传送数据管理服务器，或者是到企业和自动化级的网络。也可以将数据从现场网络中传送到另一个现场网络中。这样就可以让您的系统作为一个完整的控制网络来运行。
2.1.3现场控制器（DDC） 是一种可编程的数字控制器，通过 BACnet MS/TP 协议进行通信。可以实现对传感器（如温度传感器）信号的采集、解析，通过程序的编写、运算实现对现场执行设备（如电动水阀）的最优控制。并且可以配合使用IOM模块进行点位的扩展。
2.1.4末端传感器包括：温度传感器、压力传感器、水流计、电动阀门、变频器等设备。
控制系统结构如图2所示：
图2 控制系统结构
2.2 控制原理
2.2.1冷水机组运行控制：通过测量冷冻水供回水温差及回水总流量计算总制冷负荷：计算公式为：Q=温差（℃）X流量（m3/h）X1000/3024=总制冷负荷（冷吨）当供水温度超过7.5度时按7.5度计算，将计算结果与冷水机组的额定制冷量进行比较，选择需要开启的冷水机组型号。1#机组制冷量取720冷吨，2#机组制冷量取720冷吨，3#机组备用，最多同时运行两台机组总制冷量按照1440冷吨计算，制冷负荷比率a=Q/1440：当a<0.5时开启一台机组，当a>0.5时，开启两台机组。
2.2.2冷冻水泵运行控制：1#冷冻水泵变频，运转频率不低于25Hz，2～4#冷冻水泵软启动，通过1#冷冻水泵变频控制冷冻水分、集水器处供回水压力差，压力差为设定值（参考值为180kPa）；当1#变频泵运行频率为50Hz，且持续时间超过300s，供回水压差仍小于设定值时，此时增加一台泵运行；当1#变频泵运行频率为25Hz，且持续时间超过300s，供回水压差仍大于设定值加20kPa时，此时减少一台泵运行。
2.2.3冷却水泵运行控制： 1#冷却水泵变频，运转频率不低于25Hz，2～4#冷却水泵软启动，通过1#冷却水泵变频控制冷却水流量，保持所有冷水机组冷却水进出水温度差值最大值不高于设定值（参考值为4.5度）；当1#变频泵运行频率为50Hz，且持续时间超过120s，供回水温差仍大于设定值时，此时增加一台泵运行。当1#变频泵运行频率为25Hz，且持续时间超过300s，供回水温差仍小于设定值-1度时，此时减少一台泵运行。
2.2.4冷却水塔运行控制：测量室外空气温度、相对湿度，计算出室外空气的湿球温度T1，在此基础上计算出冷却水需要供水温度T2：T2=T1+4；如果T2≤22，取T2=22；如果T2>30，取T2=30；控制冷却水塔风机变频运行，保持冷却水供水温度与设定值T2一致，运转频率不低于25Hz；当所有运行风机都为25HZ运行，持续时间超过600s且供水温度还是低于20度时，关闭冷却塔风机。
3.控制系统功能
3.1监控、显示功能
在系统主机上，使用图形化的界面能够比较直观的显示出机房各个设备的运行状态及系统中各个部分的测量参数，并且实现对设备的远程监控和操作。
3.2运行记录及报表打印功能
系统主机可以自动生成、打印各种报表，包括设备运行记录的日报表、统计报表以及设备的故障状态、各个监控点的运行记录等。报表的内容及格式可以按照用户的需求进行调整，另外主机还具有复制拷贝功能，方便将数据进行备份或者记录。
3.3故障报警功能
对系统中采集到的温度、压力以及设备的运行状况进行监控，当设备出现故障或者是监测的数据出现异常状况时，系统主机会弹出报警提示框，提醒值班人员及时确认并排查故障。并且系统会记录下报警项目及报警时间等内容。
4 .结束语
通过DDC控制系统的建立，使得冷冻站的各个独立设备形成了一个整体的自动运行系统；并且控制系统能够根据末端设备的需求冷量，通过计算实时调整各个设备的运行状态，在满足需求负荷的情况下，实现了最大程度的节能控制。系统提供的远程监控功能，实现了冷冻站的无人值守，保证了冷冻站安全、长时间正常可靠运行，使得实际使用过程中的运行和维护成本大大降低。
参考文献：
[1]高见芳.基于DDC楼宇智能控制系统的设计.《微机与应用》，2011年16期
[2]莫晓明.楼宇自控系统中基于以太网的DDC的开发与设计.《南京工业大学》，2005年
[3]石建华，朱蔚青.基于DDC与变频技术的净化空调控制系统的设计，《武汉职业技术学院学报》，2008年03期
[4]曹立学，令朝霞.DDC温度系统的设计与实现，《仪器仪表标准化与计量》，2008年01期
[5]郭辉奇.张仁忠，DDC智能组态系统设计.《中国纺织大学学报》，1990年05期
关键词：DDC控；中央冷冻机站
0 引言
随着经济的发展，空调的使用已经越来越广泛的使用在人类生活的各个方面。目前从能源节约、环保要求、运行管理等几方面考虑，中央空调集中供冷方式也越来越多的被应用在厂房、商城、办公楼等大面积使用空调的场所。一般情况下，一天中各个时刻的冻水需求量是时刻变化的，为了保证各个时刻末端冻水的供给量，需要根据计算和测量数据实时调整水泵的运行数量及运行频率，以及机组的开启数量等。而利用DDC楼宇控制系统，将分散、独立的各个设备连接成为一个整体运行的系统，并且将系统中各个参数远程传送至控制机房，方便管理及远程操作。本文中以某电子厂房冷冻基站工程为背景，介绍整个系统的构成、控制原理等。
1.冷冻站系统
1.1冷冻基站的构成
冷冻基站控制系统由：3台冷冻主机800冷吨（两用一备）；4台冷冻水泵110kw（三用一备）；3台冷却水泵75kw（三用一备）；3台冷却水塔22kw。
冷冻机基站系统图如图1所示：
图1 水系统结构图
1.2 冷冻基站的工作过程
1.2.1冻冻主机工作提供7℃左右的冷冻水源。
1.2.2冷冻水泵将冷冻主机产生的冻水输送到末端各个需要用到冷冻水的设备，经过末端冷量交换设备，高温水然后再回到冷冻主机进行降温，形成一个闭式水循环系统。
1.2.3冷却水泵将冷冻主机产生的热量输送到冷却水塔，进过冷却水塔的降温处理，然后再输送到冷冻主机以实现对冷冻主机的散热循环。
2.控制系统设计
2.1控制系统的构成
冷冻基站控制系统由 ：数据管理服务器（ADS）、网络控制器（NAE）、现场控制器（DDC）及末端的传感器和执行设备组成。
2.1.1数据管理服务器（ADS）管理系统的数据收集和显示；对大量的管理趋势数据、事件消息、管理员记录和系统设置数据进行收集和显示；为网络控制引擎（NAE）所在的网络提供安全的通讯。数据管理服务器（ADS）的用户界面具有灵活的系统浏览、用户图形、综合报警管理、趋势分析和总结报告功能。
2.1.2网络控制器（NAE）作用是将数据从现场网络传送数据管理服务器，或者是到企业和自动化级的网络。也可以将数据从现场网络中传送到另一个现场网络中。这样就可以让您的系统作为一个完整的控制网络来运行。
2.1.3现场控制器（DDC） 是一种可编程的数字控制器，通过 BACnet MS/TP 协议进行通信。可以实现对传感器（如温度传感器）信号的采集、解析，通过程序的编写、运算实现对现场执行设备（如电动水阀）的最优控制。并且可以配合使用IOM模块进行点位的扩展。
2.1.4末端传感器包括：温度传感器、压力传感器、水流计、电动阀门、变频器等设备。
控制系统结构如图2所示：
图2 控制系统结构
2.2 控制原理
2.2.1冷水机组运行控制：通过测量冷冻水供回水温差及回水总流量计算总制冷负荷：计算公式为：Q=温差（℃）X流量（m3/h）X1000/3024=总制冷负荷（冷吨）当供水温度超过7.5度时按7.5度计算，将计算结果与冷水机组的额定制冷量进行比较，选择需要开启的冷水机组型号。1#机组制冷量取720冷吨，2#机组制冷量取720冷吨，3#机组备用，最多同时运行两台机组总制冷量按照1440冷吨计算，制冷负荷比率a=Q/1440：当a<0.5时开启一台机组，当a>0.5时，开启两台机组。
2.2.2冷冻水泵运行控制：1#冷冻水泵变频，运转频率不低于25Hz，2～4#冷冻水泵软启动，通过1#冷冻水泵变频控制冷冻水分、集水器处供回水压力差，压力差为设定值（参考值为180kPa）；当1#变频泵运行频率为50Hz，且持续时间超过300s，供回水压差仍小于设定值时，此时增加一台泵运行；当1#变频泵运行频率为25Hz，且持续时间超过300s，供回水压差仍大于设定值加20kPa时，此时减少一台泵运行。
2.2.3冷却水泵运行控制： 1#冷却水泵变频，运转频率不低于25Hz，2～4#冷却水泵软启动，通过1#冷却水泵变频控制冷却水流量，保持所有冷水机组冷却水进出水温度差值最大值不高于设定值（参考值为4.5度）；当1#变频泵运行频率为50Hz，且持续时间超过120s，供回水温差仍大于设定值时，此时增加一台泵运行。当1#变频泵运行频率为25Hz，且持续时间超过300s，供回水温差仍小于设定值-1度时，此时减少一台泵运行。
2.2.4冷却水塔运行控制：测量室外空气温度、相对湿度，计算出室外空气的湿球温度T1，在此基础上计算出冷却水需要供水温度T2：T2=T1+4；如果T2≤22，取T2=22；如果T2>30，取T2=30；控制冷却水塔风机变频运行，保持冷却水供水温度与设定值T2一致，运转频率不低于25Hz；当所有运行风机都为25HZ运行，持续时间超过600s且供水温度还是低于20度时，关闭冷却塔风机。
3.控制系统功能
3.1监控、显示功能
在系统主机上，使用图形化的界面能够比较直观的显示出机房各个设备的运行状态及系统中各个部分的测量参数，并且实现对设备的远程监控和操作。
3.2运行记录及报表打印功能
系统主机可以自动生成、打印各种报表，包括设备运行记录的日报表、统计报表以及设备的故障状态、各个监控点的运行记录等。报表的内容及格式可以按照用户的需求进行调整，另外主机还具有复制拷贝功能，方便将数据进行备份或者记录。
3.3故障报警功能
对系统中采集到的温度、压力以及设备的运行状况进行监控，当设备出现故障或者是监测的数据出现异常状况时，系统主机会弹出报警提示框，提醒值班人员及时确认并排查故障。并且系统会记录下报警项目及报警时间等内容。
4 .结束语
通过DDC控制系统的建立，使得冷冻站的各个独立设备形成了一个整体的自动运行系统；并且控制系统能够根据末端设备的需求冷量，通过计算实时调整各个设备的运行状态，在满足需求负荷的情况下，实现了最大程度的节能控制。系统提供的远程监控功能，实现了冷冻站的无人值守，保证了冷冻站安全、长时间正常可靠运行，使得实际使用过程中的运行和维护成本大大降低。
参考文献：
[1]高见芳.基于DDC楼宇智能控制系统的设计.《微机与应用》，2011年16期
[2]莫晓明.楼宇自控系统中基于以太网的DDC的开发与设计.《南京工业大学》，2005年
[3]石建华，朱蔚青.基于DDC与变频技术的净化空调控制系统的设计，《武汉职业技术学院学报》，2008年03期
[4]曹立学，令朝霞.DDC温度系统的设计与实现，《仪器仪表标准化与计量》，2008年01期
[5]郭辉奇.张仁忠，DDC智能组态系统设计.《中国纺织大学学报》，1990年05期