1. DDC là gì?
DDC là viết tắt của “Direct Digital Control“, tạm dịch sang tiếng Việt là “bộ điều khiển kỹ thuật số trực tiếp”.
Đây là một loại hệ thống điều khiển quản lý chuyên dụng được sử dụng để điều khiển độc lập các hoạt động của các thiết bị và hệ thống quản lý tòa nhà, nhà xưởng, nhà máy. Ví dụ như các hệ thống BMS, HVAC, AHU, Chiller và nhiều hệ thống khác.
Hiện nay, chúng ta đã quen thuộc với việc sử dụng các thiết bị điện như điều hòa, đèn chiếu sáng, máy bơm, quạt máy, và có thể dễ dàng kiểm soát chúng trong một gia đình hoặc cá nhân. Tuy nhiên, khi sử dụng trong một không gian hay khu vực lớn hơn, việc quản lý này trở nên khó khăn hơn. Để giải quyết bài toán này, bộ điều khiển DDC ra đời.
Đọc thêm: Hệ thống quản lý toà nhà Building Management System
2. Cấu tạo của DDC là gì?
Một mạng lưới hệ thống điều khiển bao gồm 3 thành phần chính: cảm ứng, bộ điều khiển và thiết bị chấp hành.
2.1 Cảm ứng đo dữ liệu
Cảm ứng đo dữ liệu, bộ điều khiển xử lý dữ liệu và công cụ được kiểm soát thực hiện một hành vi cụ thể. Cảm ứng đo các thông số kỹ thuật được điều khiển hoặc cung cấp đầu vào cho các bộ điều khiển khác, một cách chính xác và có thể lặp lại hoàn toàn.
2.2 Bộ điều khiển xử lý
Bộ điều khiển xử lý đóng vai trò của một trình xử lý dữ liệu, tiếp nhận thông tin từ các cảm biến, áp dụng quy tắc điều khiển logic và thực hiện các hành động đầu ra tương ứng. Tín hiệu này có thể được truyền trực tiếp đến thiết bị đang được điều khiển hoặc chuyển tiếp đến các công cụ điều khiển logic khác trước khi cuối cùng đến thiết bị được điều khiển.
Bộ điều khiển này dựa trên vi xử lý và xử lý thông tin dựa trên các quy tắc điều khiển được thực hiện bởi ứng dụng. Bộ chuyển đổi Analog-to-Digital (A/D) giúp chuyển đổi các giá trị tương tự từ các cảm biến thành các tín hiệu kỹ thuật mà bộ vi xử lý sử dụng để xử lý.
2.3 Thiết bị chấp hành
Thiết bị chấp hành nhận tín hiệu từ bộ điều khiển hoặc logic điều khiển và thay đổi điều kiện của phương tiện hoặc trạng thái của thiết bị cuối. Các thiết bị này bao gồm bộ điều khiển van, bộ điều khiển van điều tiết, rơ le điện, quạt, máy bơm, máy nén và bộ truyền động tốc độ thay đổi cho các ứng dụng quạt và bơm.
3. Nguyên lý hoạt động của DDC là gì?
Bộ điều khiển hoạt động theo nguyên tắc điều khiển vòng kín, và chu trình này diễn ra theo các bước sau: Tín hiệu đặt >> Bộ so sánh >> Bộ điều khiển >> Thiết bị điều khiển >> Cảm biến điện tử (đo lường và thống kê) >> Quay lại nơi bắt đầu.
Đầu vào và đầu ra của bộ điều khiển DDC có thể là tín hiệu tương tự hoặc tín hiệu số. Tuy nhiên, bộ điều khiển DDC chỉ xử lý và giải quyết tín hiệu số, vì vậy trong các hệ thống DDC thường có bộ chuyển đổi tín hiệu. Quá trình chuyển đổi này diễn ra theo các bước sau: Tương tự >> Số >> Xử lý tài liệu >> Xử lý tài liệu đã hoàn thành >> Đầu ra tương tự và số.
- Đầu vào tương tự được sử dụng để theo dõi giá trị từ cảm biến từ trường.
- Đầu vào số được sử dụng để theo dõi trạng thái bật/tắt của công tắc nguồn/nút nguồn.
- Đầu ra tương tự được sử dụng để điều khiển bộ truyền động từ trường.
- Đầu ra số được sử dụng để điều khiển rơ le hoặc phân phối điện áp thấp.
- Một hệ thống DDC cần có ROM/RAM để lưu trữ các giá trị logic điều khiển và cảm biến.
- Yêu cầu giao thức mạng phải có sẵn để truyền tải tài liệu giữa các thiết bị.
- Một bộ điều khiển DDC tinh vi cần có khả năng triển khai giao thức BACnet cho việc kết nối và liên lạc.
4. Đối tượng sử dụng điều khiển DDC
Trong trường hợp các tòa nhà công nghiệp, trung tâm thương mại hoặc các khu vực như trường học, khu chung cư và khu văn phòng, việc áp dụng hệ thống điều khiển kỹ thuật số trực tiếp DDC chuyên dụng là cần thiết.
Hệ thống DDC cho phép thực hiện kiểm soát chính xác hơn đối với các hệ thống HVAC và hoạt động chiếu sáng, cho phép đặt các vùng nhiệt độ khác nhau, lên lịch và tự động hóa các hoạt động của hệ thống, đồng thời theo dõi hiệu suất theo thời gian.
Thêm vào đó, DDC có khả năng lập trình điều khiển cho từng khu vực hoặc cấp độ khác nhau, có thể được thiết lập để tự động mở hoặc đóng các hệ thống khác nhau theo lịch trình được đặt trước, phục vụ cho các yêu cầu kiểm soát độc lập hoặc kết hợp.
DDC có thể được xem như một phiên bản tối giản của Bộ điều khiển có thể lập trình PLC – Programmable Logic Controller. Nó hoạt động như một bộ điều khiển trung tâm, được trang bị bộ xử lý và bộ nhớ chương trình, cùng với các cổng tín hiệu vào/ra (Input/Output) để truyền tín hiệu điều khiển.
5. Các bước lập trình DDC là gì?
Bộ điều khiển DDC được thiết kế để hỗ trợ đa ngôn ngữ lập trình trong hệ thống BMS, bao gồm Ladder Logic, Function Block Diagram và Statement List. Trong việc lập trình bằng Function Block, có một số ưu điểm so với Ladder Logic. Ví dụ, việc lập trình Function Block thường ít phức tạp hơn. Ngược lại với Statement List, bạn phải nhập từng lệnh và nhớ địa chỉ của từng biến.
Với việc sử dụng lập trình Function Block, chỉ cần dùng chuột để kéo và thả, tương tự như phần mềm lập trình Scratch dành cho trẻ em. Bạn không cần phải là một kỹ sư có kinh nghiệm để thực hiện điều này. Thậm chí, ngay cả những người mới tốt nghiệp cũng có thể dễ dàng tiếp cận và lập trình bộ điều khiển.
Các khối Function Block có thể được kết nối với nhau để tạo thành một chương trình toàn diện. Có sẵn các khối Function Block cơ bản như AND, OR, NOT, ADD, SUB để xử lý các chức năng PID phức tạp.
Mỗi khối trong Function Block có đầu vào và đầu ra, và chúng được biểu diễn dưới dạng hình chữ nhật. Kỹ sư chỉ cần kéo khối vào chương trình và kết nối các thiết bị đầu cuối một cách đơn giản.
6. Ưu điểm của bộ điều khiển DDC
6.1 Tăng tính linh hoạt
Với hệ thống HVAC, việc sử dụng DDC mang lại khả năng lập trình để quản lý hệ thống một cách hiệu quả hơn và thu thập dữ liệu chính xác từ các cảm biến điện tử. Các thông số quan trọng trong tiêu chuẩn chất lượng HVAC như nhiệt độ, độ ẩm và áp suất, có thể được đo bằng cách sử dụng các cảm biến điện tử.
Trong thời đại hiện nay, bộ điều khiển DDC ngày càng linh hoạt hơn trong việc điều khiển toàn bộ hệ thống và có khả năng tích hợp dễ dàng với các hệ thống máy tính để thực hiện kiểm soát, duy trì và bảo trì.
6.2 Tăng tính hiệu quả trong vận hành
DDC mang khả năng liên kết nhiều thiết bị thành một mạng lưới, giúp dễ dàng xác định vị trí, triển khai và cảnh báo về các hoạt động không bình thường. Tích hợp dữ liệu từ các cảm biến cho phép DDC theo dõi các thông số liên quan đến hệ thống HVAC và đưa ra các giải pháp tối ưu để đảm bảo hiệu suất hoạt động tốt nhất.
Khả năng xuất dữ liệu thông qua sơ đồ là điểm mạnh của DDC, giúp các chuyên gia dễ dàng nhận biết và đưa ra chẩn đoán kịp thời về các vấn đề. Hơn nữa, hệ thống DDC cung cấp hỗ trợ lưu trữ dữ liệu theo nhiều khoảng thời gian khác nhau, từ đó giúp việc theo dõi và đánh giá hiệu suất hoạt động của hệ thống HVAC trở nên đơn giản và thuận tiện hơn.
6.3 Tối ưu năng lượng sử dụng
Hệ thống Điều khiển DDC cho phép thu thập các tín hiệu điều khiển và thông tin liên quan đến hoạt động của hệ thống HVAC. Nhờ vào khả năng này, chúng ta có thể lập trình các chiến lược điều khiển nhằm tối ưu hóa việc tiêu thụ năng lượng của hệ thống.
Hơn thế nữa, thông qua hệ thống DDC, việc theo dõi và điều chỉnh các yếu tố liên quan đến hệ thống HVAC như vị trí đặt, mức độ sử dụng và các hệ thống liên quan trở nên dễ dàng. Từ những thông tin này, chúng ta có khả năng tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng của hệ thống HVAC, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối đa và giảm thiểu chi phí phát sinh.
