摘要：本文主要介绍德国科特贝德公司DDC3000系统的网络结构和产品特点。首先介绍了其三层网络结构，即管理层的GLT楼宇集成管理系统、控制层的DDC中心以及现场层的各类模块的性能特点，最后简要介绍了该系统区别于其它产品的DDC内置通用控制回路和内置菜单式程序的重要特点。
一、公司简介
科特贝德公司是1927年于德国柏林创办的楼宇自动控制产品生产商，1935年就承接了当时世界最大的单体建筑――柏林中心国际机场的供暖自动控制工程，并以此闻 名于整个欧洲；经过近八十年的发展，在楼宇暖通空调自控和计算机楼宇管理系统方面，科特贝德不仅是欧洲最大的独立生产商，而且在世界上也已成为最著名的品牌之一。科特贝德公司总部位于柏林，在德国的数十个主要城市和几乎所有欧洲国家拥有自己的分支机构和合作伙伴，近几年来，正在积极拓展其在东欧、中东和中国的业务。目前已在中国设立代表处。
科特贝德公司的绝大部分产品是由位于柏林和特利尔的两个工厂生产的，在质量控制体系方面，以DIN ISO9001为基础，采用了最严格的质量监测手段，从而保证了其产品具有业界公认的高可靠性，是德国产品制造技术的完美体现。科特贝德不断地采用世界上最先进的技术进行生产，其中有许多制造技术是独家拥有的。例如，在恒温车间内使用PCB装配SMD印刷电路板，在焊接过程中采用低压氮气技术来保证焊点的牢固性等。
科特贝德公司的产品包括DDC3000系统及配套的现场传感器、执行器与各类阀门、HRP/LRP供暖通风专用控制器、technoLon以及SolarFunk系列等近两万种全线产品。
二、系统结构
科特贝德公司的DDC3000系统是一套用于楼宇设备监测、开环/闭环控制以及优化控制的数字化楼宇自控系统。该系统采用了模块化结构，可以根据暖通空调专业的控制需求进行灵活的配置，从而能够满足小到几十点的大至几十万点的楼宇自控系统。同时该系统支持空间分布结构设计，能够根据新型建筑技术的发展非常方便地扩展其规模和功能。
DDC3000系统是基于32位处理器技术以及空间分布智能技术而开发的。该系统包括GLT楼宇集成管理系统、DDC中心、开关柜总线模块（SBM）和现场总线模块（FBM）等设备。该系统在结构上可以分为管理层、控制层和现场层三个层次，系统结构如下图所示。
1. GLT楼宇集成管理系统
在DDC3000系统中，科特贝德公司采用了Neutrino GLT楼宇集成管理系统来实现与DDC中心及其模块的通讯，从而实现对所有受控设备的集中监控以及与其它设备和系统的集成管理。
这套楼宇集成管理系统是以工业控制领域非常稳定、可靠的QNX操作系统为平台，以暖通、空调行业权威的BACnet标准为内部数据结构，因此既能够充分保证系统的稳定性和安全性，又能够非常开放和透明地实现与其它系统集成和兼容。
概括地讲，Neutrino GLT楼宇集成管理系统的管理和优化功能主要包括以下方面：
◆ 通过各种通讯方式实现复杂的建筑或建筑群的楼宇设备自动控制；
◆ 提供形象直观的图形方式显示设备的运行情况，包括平面图或流程图等；
◆ 对楼宇自控系统进行远程监测和控制，包括远程维护；
◆ 设备运行故障时自动报警，并对报警信息进行记录和统计；
◆ 绘制设备运行趋势图，并对历史记录进行各类综合分析和预测；
◆ 通过E-Max软件模块以及其它各种优化控制策略降低能耗成本；
◆ 通过预防设备事故和提高自动化程度降低人力资源成本；
◆ 防止未经授权的访问以及病毒的入侵，提高系统的安全性；
◆ 将重要报警信息直接或以邮件、短信、传呼等方式传送到异地；
◆ 与其它相关设备或系统进行必要的集成，实现报警联动和信息共享。
Neutrino GLT楼宇集成管理系统采用QNX操作系统作为运行平台主要是考虑到该操作系统的实时性、基于网络的多任务和多用户模式、24小时安全可靠运行以及无病毒等方面的优点，可以说QNX比WINDOWS更适合作为楼宇集成管理系统的服务器操作系统。当然，通过Neutrino GLT系统的PHWEB和PHWIN软件模块，Windows系统下的用户可以使用任意的浏览器软件非常方便地对系统进行监视和控制或者完成所有的调试工作，甚至可以通过FTP访问和修改系统中的文件。
Neutrino GLT楼宇集成管理系统中的软件同样也采用了模块化的结构，共包括几十种软件模块，是科特贝德公司多年从事楼宇自控行业经验积累的结果，而且这些软件模块在随着行业最新技术和需求的发展不断更新和扩展，因此能够满足不同行业、不同规模用户对楼宇自控系统各个方面的需求。例如，酒店入住管理接口模块（SM42）可以实现与著名的Fidelio酒店管理软件实现集成，视频图像模块（SM73）可以将视频监控系统的图像集成到系统中。限于篇幅关系，本文暂不对这些软件模块的功能进行介绍。
事实上，由于采用了BACnet标准作为Neutrino GLT集成管理系统的内部数据结构，该系统能够直接连接任何符合BACnet标准的现场控制器，即能够与符合BACnet标准的产品和系统进行集成。同时，在管理层上，该系统还支持LONWORKS、EIB、OPC、ODBC、DDE/OLE、TCP/IP等多种集成方式，可以最大限度地保证系统的开放性和兼容性。
针对OPC开放集成技术，科特贝德公司开发了自己的OPC Server及Client软件接口，用于集成可提供OPC接口的设备和系统，或被其它的IBMS集成。针对LONWORKS技术，科特贝德公司专门开发了一套命名为technoLon的全LON系列产品，具有LONMARK认证，这套系统既可以独立应用，又可以与其它符合LONMARK认证的产品配合使用，还可以作为DDC3000系统的一部分与其它总线类型的产品共同使用（只需一套Neutrino GLT）。
除了上述开放性接口的集成方式外，DDC3000系统还有其它方式对采用专有协议和接口的第三方设备或系统进行集成。在管理层，Neutrino GLT楼宇集成管理系统可以通过GLT700系列接口进行集成，包括冷水机组、变配电、热泵、照明、火灾报警、门禁、电视监控、防盗报警、停车场管理等。在控制层，可以通过GLT3400系列接口完成同样的集成。
楼宇自控系统的中心工作站可以通过RS232或以太网接口直接连接到DDC中心，采用P90内部系统通讯协议。中心工作站能够实现与DDC中心之间数据的接收、发送和调整。对于远程控制系统，可以通过MODEM或者网络收发和调整DDC中心的数据，还可以通过手机短信（SMS）接收设备故障报警信息。
2. 系统总线
在DDC3000系统的三层结构中，管理层采用可基于TCP/IP的工业以太网总线，这里不做详细介绍；控制层采用了中心总线（Z-BUS），现场层则有两种现场总线，即开关柜总线（S-BUS）和现场总线（F-BUS）。典型的系统总线结构如下图所示。
DDC3000系统的中心总线是基于PROFI-BUS工业现场总线技术开发的，开关柜总线和现场总线是基于CAN工业现场总线技术开发的。
DDC中心之间通过中心总线相连，每条中心总线最多可以连接99个DDC中心，总线长度为1000米，通过中继器可以扩展到3000米，通讯速率为100KBaud。
每台DDC中心可以连接一条开关柜总线和一条现场总线。每条开关柜总线（S-BUS）可以连接16台开关柜总线模块，总线长度为200米。每条现场总线（F-BUS）则可以连接63台现场总线模块，总线长度为2000米。
这两条现场层总线虽然都是基于CAN总线，但在通讯速率和通讯距离方面有所区别，因此分别适用于开关柜总线模块和现场总线模块，这样系统配置更加灵活，提高了DDC中心资源的利用率。理论上讲，每台DDC中心及所带模块可监控1500点以上（实际工程应用中受现场条件限制一般每台DDC中心监控300-600点），这就大大提高了系统的性价比。
3. DDC中心、开关柜总线模块和现场总线模块
DDC3000系统包括DDC中心、开关柜总线模块（SBM）、现场总线模块（FBM）和现场总线调节器（FBR）等。
1）DDC中心
DDC中心是一种具有监视、调节和优化功能的控制分站。每个DDC中心的操作面板上有一个带背光的液晶显示屏和一些输入按键，不仅可以操控本站，也可以操控与之相连的其它分站，选择和调整其参数。
DDC中心的硬件和软件设计合理，有多种型号可供选择，能根据客户的使用要求进行合理的配置。一般工程中常用的DDC中心包括标准型的DDC3200，简化型的DDC3002和DDC3003，这些DDC中心都可以通过RS232接口直接或通过MODEM接入到楼宇自控系统中央工作站。
如果需要通过以太网接入，可以配置DDC3500-DCS；如果需要在控制层与其它开放性协议接口的设备进行连接和集成，则可以选择具有LONworks、BACnet以及EIB接口的DDC中心，分别是DDC3550-L、DDC3500-BACnet和DDC3500-EIB。
DDC中心在运行过程中，操作者可以随时进行参数调整。由于DDC中心已经内置了菜单式人机界面，参数的调整简单方便，不需要专业的编程知识，只需要根据英文提示选择和调整参数。当然，DDC3000系统也有专门的参数配置软件工具，可以先在软件中把所有的参数设定好，然后联机传送到DDC中心。DDC3000系统的参数化设置以及DDC内部固化的通用控制回路和多种菜单式程序保证了整个系统调试不需编程，这部分将在稍后介绍。
以DDC3200为例，简单介绍其基本性能和特点：
◆ 采用32位的处理器，实时多任务的操作系统；
◆ 直接连接：16 DI 8 DI/DO 8 DO 16 AI 8 AO；
◆ 12个DDC制热和通风控制回路（每回路4AO）；
◆ 通过菜单设置可扩展到21个固定点控制回路；
◆ 具有PLC功能，499个逻辑编程器，99个计时器；
◆ 可连接一条开关柜总线和一条现场总线；
◆ 具有20个周程序和5个年程序时间表；
◆ 采用Flash-PROM存储技术；
◆ 断电后数据存储时间可长达十年。
2）开关柜总线模块（SBM）
开关柜总线模块是一种连接在开关柜总线上的集中多路输入输出点的控制模块，面板上有按键开关和LED（发光二极管）用于现场控制和状态显示，所有的按键和LED都可以通过DDC中心或GLT软件设定其与监控点的对应关系，所有LED均可三色显示以及闪烁。
开关柜总线模块一般配置在监控点数密集的场合，例如冷冻站、热力站或变配电室等。
开关柜总线模块的种类有很多，工程中常用的有：
SBM21：16DI 12DI/DO 32LED
SBM22：16 DI 12DI/DO 8按键16LED
SBM30：21AI 7AO 7LED
SBM31：16AI
SBM41：40DI 24DI/DO 64LED
SBM42：40DI 24DO 16按键32LED
3）现场总线模块（FBM）
现场总线模块是一种连接在现场总线上的小型控制模块，一般配置在监控点数较少并且分散的场合，例如排风机、照明的监控等。
工程中常用的FBM模块有：
FBM14：4DI
FBM18：8DI
FBM21：3DI/1DO
FBM24：4DO
FBM34：4AI
FBM44：4AO
现场总线模块和调节器的DO点均内置继电器，可直接连接小于3A的220V设备电源。
4）现场总线调节器（FBR）
现场总线调节器也是一种连接在现场总线上的控制模块，一般用于新风/空调机组或室内各种暖通空调设备（如风机盘管、散热器等）的监控。现场总线调节器中内置了通用控制回路和菜单式程序，可以通过DDC中心或GLT软件进行参数设定，因此具有独立的调节功能。这使得整个控制系统的可靠性得到提高，即使在总线电缆被切断的情况下，现场总线调节器中的程序也能够保证相连的设备正常工作。
工程中常用的FBR调节器有：
FBR3：3DI/1DO/2AI/2AO
FBR5：4DI/3DO/5AI/4AO
FBR6：4DI/5DO/5AI
三、DDC内置通用控制回路和内置菜单式程序（LOOP/MENU）
科特贝德公司的DDC3000系统相对其它品牌产品而言，最重要的特点之一就是DDC内部固化了很多非常专业和实用的程序，一种是用于PID调节的通用控制回路程序，我们称之为LOOP；另外一种是在暖通空调专业常用的各种菜单式应用程序，我们称之为MENU。这些内部固化程序是科特贝德公司从事楼宇自控专业近80年的经验积累而成，因此能够满足楼宇自控系统各种各样的具体需求，同时也使得系统调试可以在无需编程的情况下完成，也就是说该系统的调试只需要在DDC或GLT软件中对各种程序进行参数设定就可以了。这种“只需设定不需编程”的特点将大大降低工程调试和维护的难度。
每个通用控制回路内部有大量的控制参数，通过对这些参数的设定可以满足非常复杂的回路调节要求。当然对于要求简单的回路调节，则只需要设定其中的几个参数就可以了。
通用控制回路和菜单式程序可以通过DDC中心面板的操作或通过GLT软件进行加载或释放。具体的种类和数量则取决于DDC中心或模块的类型。例如，DDC3200内部最多有12个供热或空调控制回路（可扩展为21个），有约70种菜单式程序；FBR5现场总线调节器则有1个供热或空调控制回路（可扩展为2个），有约20种菜单式程序。
这里只举例说明几种MENU的具体应用：
M302(Y SET)：是用来设置与回路调节的输出量有关的联动关系的程序。例如，可以设置当某台新风机组的防霜冻传感器报警时，控制水阀打开到100%，从而保证机组盘管不被冻坏。
M305(Optimization)：是用来对回路控制进行优化的程序。可以实现在时间表规定的开启时间之前自动运行机组，保证房间温度在开启时间时已达到设定温度；在时间表规定关闭时间之前自动关闭机组，利用剩余的冷量或热量使房间温度在关闭时间前维持在设定温度。
M306(Free Night Cooling)：是用来实现夏季晚上室外温度低于室内温度时自动打开风机降低室内温度，从而实现大厦节能的一个程序。
M320(3-Point)：是用来完成将一个百分比模拟量转换为三位控制的程序。例如，某台热交换器的一次调节阀采用了双DO点的调节阀，可以将PI调节的输出量转换为2个数字量输出，从而控制调节阀的开大、开小或保持原位，即三位控制。
M330(Heat Quantity DT)：是用来根据温差和流量计算热/冷负荷的程序。适用于冷冻站和热力站。
四、技术展望
科特贝德公司目前已经推出了其最新的DDC4000系统，这套新系统功能更加强大，并完全兼容DDC3000系统。DDC4000系统全面采用了BACnet作为控制层通讯协议，DDC中心全部提供TCP/IP接口。其现场总线的功能也有所提高，每个DDC中心仍可以连接一条开关柜总线和一条现场总线，现场总线最多可连接99台现场模块，而且可以设置成两条开关柜总线或两条现场总线，这使得系统的配置更加灵活。
特别值得一提的是DDC中心采用了全彩色液晶触摸屏，使DDC的人机界面更加方便和友好。据悉，目前DDC4000系统已经在欧洲市场销售并因其最新的技术特点而倍受瞩目，而且其DDC中心的人机界面计划将推出中文版，预计将在今年年底推向中国市场。
关于DDC4000系统的详细特点将另行撰文介绍。
五、小结
以上简要介绍了科特贝德公司DDC3000系统的网络结构、主要软硬件产品及其独特的参数化特点，并展望了最新的DDC4000系统。相信随着中国市场的快速发展和智能建筑技术的不断进步，科特贝德公司将有更多的机会为中国用户提供先进的产品和优质的服务。
