【计算机验证专题八】DDC与BMS系统在HVAC控制中的应用！

本文将对一家较先进的药厂常用的计算机系统（自动化系统）分别进行阐述，旨在让大家了解计算机系统（自动化系统）在药厂的一般应用常识。
　　以下是第四部分：
【计算机验证专题八】DDC与BMS系统在HVAC控制中的应用！

    BMS（Building Management System）楼宇管理系统，是对建筑设备监控系统和公共安全系统等实施综合管理的系统。建议管理对象包括：楼宇自控系统、公共安防系统、门禁管理系统、停车场管理系统、信息发布系统、能量计量系统等。也可以用于控制/监视洁净室的温度、湿度、压力、WFI及清洁蒸汽，对气流、门的互锁系统、警报进行控制，以保证系统满足URS（用户需求规格）和相关法规，需对其进行验证。
　　随着智能建筑技术的不断发展，其包含的系统及设备也不断增多，为了让用户能够快速方便地了解建筑设备的运行故障状态和对某些设备的控制，BMS系统随之产生。
: Q1 r1 t& U. ~    BMS系统处于建筑智能化管理系统的基础设备控制层和信息管理层之间，是沟通控制系统与信息管理系统的桥梁。
! d/ Q( H* p( D; y    通过BMS系统，用户可以集中监视各种建筑设备的运行状态，统计设备的运行参数，可以让用户从本地局域网管理操作系统，具有可靠的联动功能。
( \; C, g/ K& [8 K# G　　空调控制系统的目标就是对建筑物的机电设备采用现代计算机技术进行全面有效的监控和管理，以确保建筑物内有一个安全和舒适的环境，同时实现高效节能的管理要求。
( H* g& t9 a9 w    通过对计算机技术、通信技术、信息技术、控制技术有机结合，在全面满足功能需求的基础上，集各种优秀产品与技术之长，追求最合理的投资和最大的灵活性，以取得长期最大限度的满足经济、管理与环境效益的总目标。
    系统能稳定和准确地自动调节车间的各个设备的各项参数（如温度、新风等），确保各个功能房间的环境参数（如温度、湿度、压力）在要求的范围以内，记录和统计系统的运行参数及系统运行趋势和规律，不断优化系统运行。
* f9 Z3 i" ^, F! w　　楼宇集成管理系统空调控制是智能建筑必不可少的基本组成部分， 已在世界各地广泛应用，并受到充分重视。
, V* G8 n2 E$ D- [' [    空调控制的任务就是创造一个安全、舒适与便利的工作环境，同时尽量减少能源消耗，它可以监控大厦内各种机电设备的运行情况和故障状况，并控制这些机电设备。它不仅可以根据需要随时打印各种报表，给管理人员带来很多的方便，同时，它对机电设备的实时监控，更方便于人员对设备的维护、维修和管理。在节能的同时，又节省了人力、物力，大大降低了管理成本。
　　作为一座现代化的制药车间，对 HVAC 有很高的要求，建筑物内分布着冷水机组、冷冻/冷却水泵、空调风柜、新风机组、排风机等机电设备，它需要对建筑物内的所有机电设备进行统一管理，致力于创造一个高效节能、绿色环保、舒适、高性能价格比、温馨而安全的环境。
    同时，BMS系统还可以控制制药厂的所有公用系统、工艺设备的运行参数调节，只要你愿意。
　　本项目的BMS系统采用江森自控新一代 METASYS系统 MSEA。江森自控新一代楼宇集成管理系统 MSEA 系统， 集成管理系统采用完全集成化、网络化的系统架构，在楼宇控制系统中融合了信息技术及互联网的各种技术，MSEA 系统在系统结构上支持 BACNET 协议标准，管理层上支持 BACNET/IP 协议，控制层上支持BACNET MS/TP 协议。采用网络化的系统架构，使得 MSEA系统在当今楼宇控制领域具有明显的优势。
　　本项目中，BMS系统架构是基于Web的系统，该系统可通过IE浏览器进入到用户界面即可实现对整个系统的监控功能。系统中包含多个站点（Site），每个站点都包含多个Metasys设备。
BMS系统结构示意图如下图1所示：
    BMS系统扩展架构的主要构件包括：
　　1.ADX数据管理软件：
$ ~5 Y9 C( p- f+ {) Z7 g　　ADX工作站管理软件作为整个空调控制系统的平台软件，运行于Microsoft® Windows操作系统，提供视窗化的、高水平人机界面，操作界面简单、快捷，并由多个应用工作区组成。每个工作区都是ActiveX® 文件服务器，提供给用户极其灵活和无缝的应用环境。用户可根据需要选择中文或英文操作。
    工作站系统着眼于国际通用标准，提供给用户高级管理系统和适应将来发展的工业微机控制。 它可存储点的历史记录、趋势分析、操作员进入/ 退出记录、以及报警记录等。它编程及产生数据库，并直接下传程序至各控制器。能够配置多种打印机打印时实报警、报表、信息摘要等。
' R7 s" d  m: b7 `* i& t% R    ADX 操作站界面操作全部视窗化，无需记忆操作指令。它的网络图犹如一张联络图，表示出所有监控设备及其相互关系，操作员只要调出操作站应用程序，便一目了然：哪个系统为哪一楼层服务；哪些设备为哪些区域服务等。操作站使用了一种分布于整个网络、面向目标的软件体系。只依靠鼠标操作，便可走遍整个建筑。它用图形显示建筑物的各楼层平面和设备简图，并通过鲜艳的色彩和动态数据显示、报告所监控的点的信息。

　　2.NAE网络控制引擎：
8 M9 A( \, t: V1 z　　网络控制引擎(NAE)把全新一代的技术引入 MSEA系统。NAE是一种基于 Web的网络控制器，它采用信息技术和互联网协议进行通信。
    同时，NAE 采用了建筑自动化行业的网络技术，支持BACnet 协议总线。应用这样的技术，NAE可以监控和管理加热、通风、以及空调设备、灯光、安防以及门禁控制等方面的运行。 它有以下特点：
基于自动化方面和企业层次普遍接受的 IT标准进行通信 。
可以安装在建筑物或企业内部现有的 IT 架构上，同时它也可在公司的局域网、广域网及具有防火墙的公用互联网上应用标准的 IT通信服务。
基于 Web浏览器的用户界面
! \5 R$ f: G0 d# f+ k任何连到网络的标准Web浏览器均可获得NAE中的系统数据， 包括通过电话拨号和ISP上网的远程用户。
' U( J7 q6 h- K6 ~: Z3 q6 SNAE及具备站点控制功能  
用户可以通过一台设备获得某一站点的所有数据。对来源于多个 NAE的数据的显示进行协调以便捷地浏览全部数据。
+ Z  z1 b6 ?* u7 k可以通过任何一台配有网络浏览器软件的设备对系统进行配置、试运行、数据存档以及监控。不再需要任何独立的工作站软件。
4 c5 y: A1 l2 O1 Z% Y3 w监控现场控制器，支持 BACNET MS/TP 协议与现场控制器通讯 。
支持 Metasys 控制器、系统集成器，以及与开放式标准网络的联网，满足在选择现场设备时的灵活性。
$ l1 i% c! W# G$ f支持 BACNET/IP协议与第三方系统通讯，支持第三方系统、在对方提供BACNET协议接口的情况下可以做到无缝的信息传递，同时也方便了集成工作。
, N# B! t  ^* a7 I& f* Z多种连接方式获得数据 。

　　3.DDC控制器
3 v  {$ E- S. b( o　　FEC系列DDC是江森自控新一代 DDC控制器。
5 s! x, N# Z7 R) M% o　　FEC “全能型”是一个高性能的可编程控制器, 采用 32 位的RISCFEC 芯片，带 1256KB FLASH 及 520KB RAM。通讯协议使用BACNET MS/TP协议。无论是独立工作或连入BACNET MS/TP网络时，它的软、硬件功能能灵活地适应各种不同的控制过程。除此之外，FEC型控制器还可在扩展总线上连接 I/O 扩展模块，来增加它的输入/输出点的容量， 并可通过内置的 LED来监控这些点。当这条网络连入完整的 Metasys网络时，控制器可将所有监控点情况和各种控制信息准确的提供给整个网络或控制站。

　　它具备以下特点：
2 \* d- m/ R! J+ o- f1 D4 x采用标准的 BACNET MS/TP 协议进行通讯
标准无线接口，方便系统调试及修改
4 v  I$ q( Q6 ^. u6 s# [' X通用的输入输出点，让配置更加方便
8 V  c8 M% }/ d* J/ e专利的 P-adaptive 及基于模式识别的自适应在线调节技术(PRAC)
3 D" z0 c# H2 P　　
% L, K1 X# E3 ]6 K图1：BMS系统结构示意图
  o! \$ n, G7 S5 ^8 U图2：操作系统视窗
图3：DDC控制系统

DDC控制系统，实际上算是现场控制器，他可以独立工作，也可以接入网络实现集中控制，那么DDC就和PLC的单台设备控制效果一样。
DDC(Direct Digital Control)直接数字控制，通常称为DDC控制器。
# G& P7 d8 }/ l4 {, M% F  `我们也可以把DDC称之为PLC的一个变种，区别就是DDC是直接数字控制系统,其功能全面、性能稳定、操作方便、软件功能模块及软件模板库固定，通过他们的灵活组合可以满足楼宇自控的各种要求。对于一些常见设备和控制模式，专用控制器可以明显提高使用效率，降低使用难度，而对数量和控制模式都不定的场合，通用控制器又可以充分满足灵活性的要求。
DDC控制器不需要和PLC一样做编程开发，运用更为方便、快捷、简单。
那么，BMS系统≈工业控制计算机（Microsoft® Windows操作系统）+DDC控制器+各空调系统或各设备系统≈DCS系统（DCS系统就是将N多个PLC系统（或者分散控制系统）集中起来统一管理）≈上位计算机+网络+N个控制器（相当于PLC级别）+IO接口+现场仪表+被控对象”

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