直接デジタル制御とは、デジタルデバイス(コンピュータ)による状態またはプロセスの自動制御のことです。[ 1 ] [ 2 ]直接デジタル制御は、集中型のネットワーク指向のアプローチを採用しています。すべての計測機器は、さまざまなアナログおよびデジタルコンバータによって収集され、ネットワークを使用してこれらの信号を中央コントローラに伝送します。中央コンピュータは、そのすべての生産ルール(構造内の任意の場所にあるセンシングポイントを組み込むことができます)に従い、同じネットワークを介して、調整可能なバルブ、アクチュエータ、およびその他の暖房、換気、空調コンポーネントにアクションを送信します。
中央制御装置およびほとんどの端末装置制御装置はプログラム可能であり、直接デジタル制御プログラムコードを用途に合わせてカスタマイズできます。プログラム機能には、時間スケジュール、設定値、制御装置、ロジック、タイマー、トレンドログ、アラームなどが含まれます。
ユニットコントローラは通常、変数(温度、湿度、または圧力)の測定を可能にするアナログ入力とデジタル入力、および媒体(温水/冷水および/または蒸気)を制御するためのアナログ出力とデジタル出力を備えています。デジタル入力は通常、制御装置からの(ドライ)接点であり、アナログ入力は通常、変数(温度、湿度、速度、または圧力)検出装置からの電圧または電流測定値です。デジタル出力は通常、機器の起動と停止に使用されるリレー接点であり、アナログ出力は通常、媒体(空気/水/蒸気)制御装置の動きを制御するための電圧または電流信号です。
直接デジタル制御システムの初期の例は、オーストラリアの企業Midacが1981年から1982年にかけて、R-Tec社がオーストラリアで設計したハードウェアを使用して完成させたものです。メルボルン大学に設置されたこのシステムは、シリアル通信ネットワークを使用し、キャンパス内の建物を旧地質学棟の地下にある制御室の「フロントエンド」システムに接続していました。各リモートまたは衛星情報ユニット(SIU)は2つのZ80マイクロプロセッサで動作し、フロントエンドはページングされた共通メモリを備えた並列処理構成で11個のZ80を実行していました。Z80マイクロプロセッサは、共通メモリと通信ネットワークを介してタスクを相互に渡すことで負荷を分散していました。これはおそらく、分散処理による直接デジタル制御の最初の成功例だったと考えられます。
直接デジタルコントローラをネットワーク接続すると、データバスを介して情報を共有できます。制御システムは、データバス上で通信するために、「独自プロトコル」または「オープンプロトコル」の言語を使用する場合があります。オープンプロトコル言語の例としては、ビルディングオートメーション制御ネットワーク(BACnet)、LonWorks(Echelon)、Modbus TCP、KNXなどがあります。
異なる直接デジタル制御データネットワークが相互接続されると、共有プラットフォームから制御できるようになります。このプラットフォームは、異なる言語間で情報を共有できます。例えば、LONコントローラは温度値をBACnetコントローラと共有できます。統合プラットフォームは、情報の共有を可能にするだけでなく、すべてのデバイスと相互に通信することもできます。
ほとんどの統合プラットフォームは、PCまたはネットワークアプライアンスです。多くの場合、HMI(ヒューマンマシンインターフェース)またはSCADA(監視制御およびデータ収集)がその一部となっています。統合プラットフォームの例としては、Tridium Niagara AX、Trend Controls、TAC Vista、CAN2GO、そして直接接続が不可能な場合に使用されるUnified Architecture(OPC(Open Connectivity)サーバー技術)などが挙げられます。
直接デジタル制御は、ソフトウェアを使用して制御ロジックを実行するマイクロプロセッサを介してバルブなどの暖房、換気、空調機器を制御するためによく使用されます。このようなシステムは、センサーやデバイスからアナログおよびデジタル入力を受け取り、制御ロジックに従ってアナログまたはデジタル出力を提供します。[ 1 ]
これらのシステムは、オペレーターが建物の設備を遠隔で監視、制御、警報発報、診断できるグラフィカルなソフトウェアパッケージと組み合わせることができる。
直接デジタル制御は、生育チャンバー内での植物の成長を最適化するために適用できます。[ 3 ]
最適制御理論に基づくアルゴリズムを用いることで、マイクロコントローラを使用して誘導電動機の速度を制御することが可能です。 [ 4 ]