- 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG QUẢN LÍ TÒA NHÀ THÔNG MINH. - Hệ thống quản lí tòa nhà thông minh là gì. - Mô hình hệ thống quản lí tòa nhà thông minh. - Nguyên lí hệ thống BMS quản lí các hệ thống kĩ thuật trong tòa nhà. - Hệ thống điều hòa trung tâm. - Hệ thống thông gió. - Hệ thống thang máy. - Hệ thống điện. - Phòng điều khiển trung tâm hệ thống BMS. - Các ưu điểm của hệ thống BMS. - 13 CHƯƠNG 2: CẤU HÌNH PHẦN CỨNG VÀ TRUYỀN THÔNG TRONG HỆ THỐNG BMS. - Mô hình điều khiển, giám sát của các hệ thống BMS. - Cấp điều khiển hệ thống/điều khiển vùng. - Các kỹ thuật truyền dẫn và giao thức truyền thông thường dùng trong hệ thống BMS. - 64 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BMS DỰA TRÊN PLC S7-300 VÀ PHẦN MỀM CỦA HÃNG SIEMENS. - Giải pháp xây dựng hệ thống. - Cấu hình chi tiết hệ thống. - 77 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Các hệ thống trong một tòa nhà cao tầng. - 3 Hình 1.2: Mô hình chức năng hệ thống quản lí tòa nhà thông minh. - 5 Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý của một hệ thống điều hoà kiểu VRV. - Hệ thống điểu hòa không khí VRV sử dụng giao thức BACnet/IP. - 8 Hình 1.5: Hệ thống thông gió sử dụng giao thức BACnet/IP. - 9 Hình 1.6: Kết nối hệ thống thang máy với BMS. - 10 Hình 1.7: Hệ thống tủ điện phân phối trong tòa nhà. - 11 Hình 1.8: Kết nối tủ điện tầng với hệ thống BMS. - 11 Hình 1.9: Kết nối đồng hồ Multimeter với hệ thống BMS. - 12 Hình 1.10: Phòng điều khiển trung tâm hệ thống BMS. - 12 Hình 2.1: Mô hình điều khiển giám sát của hệ thống BMS. - 64 Hình 4.1: Hệ thống cấp nước sinh hoạt cho tòa nhà. - 68 Hình 4.3: Cấu hình mạng cho hệ thống. - 77 Hình 4.11: Màn hình HMI giám sát hệ thống bơm sinh hoạt. - Để làm được điều đó thì tòa nhà phải có một hệ thống quản lí tòa nhà thông minh BMS (Building Management System). - Ở các nước phát triển, hệ thống quản lý tòa nhà BMS đã có lịch sử phát triển gần một thế kỷ. - 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG QUẢN LÍ TÒA NHÀ THÔNG MINH 1.1. - Hệ thống BMS ra đời trợ giúp cho việc quản lý các tòa nhà một cách hiệu quả và kinh tế. - Hình 1.1: Các hệ thống trong một tòa nhà cao tầng 4 Hệ thống BMS quản lí rất nhiều hệ thống kỹ thuật trong các tòa nhà cao tầng hiện nay. - Hệ thống cung cấp và quản lí điện năng. - Hệ thống chiếu sáng. - Hệ thống điều hoà và thông gió. - Hệ thống cấp nước sinh hoạt. - Hệ thống cứu hỏa, báo cháy tự động. - Hệ thống âm thanh công cộng. - Hệ thống quản lí vào/ra. - Hệ thống an ninh, camera giám sát. - Trong một tòa nhà, các hệ thống kỹ thuật hoạt động luôn cần sự liên kết với nhau. - Mô hình hệ thống quản lí tòa nhà thông minh Hệ thống quản lý toà nhà BMS là hệ thống toàn diện thực hiện điều khiển, quản lý nhiều thiết bị khác nhau trong toà nhà. - Các máy làm lạnh thực hiện điều khiển khối vận hành và điều khiển áp suất các máy bơm nhiệt, máy làm mát và hệ thống bơm. - Nó cũng điều khiển các thiết bị mở rộng như hệ thống điện hoặc hệ thống điều hòa 6 không khí. - Nguyên lí hệ thống BMS quản lí các hệ thống kĩ thuật trong tòa nhà 1.3.1. - Giới thiệu chung Các mục trước đã giới thiệu khái niệm và mô hình hệ thống BMS. - Mục này sẽ đề cập đến nguyên lí hệ thống quản lí các hệ thống kĩ thuật trong tòa nhà. - Mục này sẽ giới thiệu tổng quan nguyên lí BMS quản lí một số hệ thống kĩ thuật chính trong tòa nhà. - Môtơ máy nén và các thiết bị phụ của hệ thống làm lạnh đặt ở dàn nóng. - Trong một hệ thống có thể có nhiều dàn lạnh kiểu dạng và công suất khác nhau. - Nối dàn nóng và dàn lạnh là một hệ thống ống đồng và dây điện điều khiển. - Ống đồng trong hệ thống này có kích cỡ lớn hơn máy điều hòa rời. - Hệ thống có trang bị bộ điều khiển tỷ tích vi (PID) để điều khiển nhiệt độ phòng. - Hệ thống BMS theo dõi hệ thống VRV thông qua môđun tích hợp với các chuẩn truyền thông BACnet, OPC. - Cụ thể hệ thống BMS có thể giám sát tình trạng đóng/mở quạt, động cơ bị lỗi, điều chỉnh vận tốc quạt. - Hình 1.5: Hệ thống thông gió sử dụng giao thức BACnet/IP 1.3.4 Hệ thống thang máy Trong các tòa nhà cao tầng với số lượng người rất lớn nên nhu cầu đi lại rất lớn. - Hệ thống thang máy đã trở thành một bộ phận không thể thiếu trong các tòa nhà cao tầng. - Hệ thống thang máy thường được kết nối với một máy chủ BMS qua các DDC hoặc PLC để giám sát và điều khiển. - Hệ thống thang máy kết nối với hệ thống BMS qua các giao thức OPC, BACNET, TCP/IP. - Hệ thống thang máy của các nhà cung cấp lớn như Ryoden, Mitsubishi.. - 10 Hệ thống BMS với các màn hình hiển thị giúp người vận hành có thể dễ dàng quản lí được hệ thống thang máy. - Các cảnh báo của hệ thống. - Hình 1.7: Hệ thống tủ điện phân phối trong tòa nhà Các tủ điện sẽ được kết nối với hệ thống BMS qua các bộ điều khiển DDC hoặc PLC. - Giao thức kết nối từ DDC/PLC lên BMS có thể là BACnet, TCP/IP… Qua đó, hệ thống BMS có thể giám sát được trạng thái (đóng, mở, TRIP) các thiết bị đóng/cắt các tầng. - Hình 1.8: Kết nối tủ điện tầng với hệ thống BMS 12 Để quản lí điện năng trong tòa nhà, ở mỗi tủ điện tầng người ta sử dụng đồng hồ đo đếm điện năng Multimeter. - Hình 1.9: Kết nối đồng hồ Multimeter với hệ thống BMS 1.3.6: Phòng điều khiển trung tâm hệ thống BMS Các hệ thống kĩ thuật đều có một máy chủ riêng đặt ở phòng điều khiển trung tâm để quản lí, lưu giữ cơ sở dữ liệu. - Hình 1.10: Phòng điều khiển trung tâm hệ thống BMS 13 1.4. - 15 CHƯƠNG 2 CẤU HÌNH PHẦN CỨNG VÀ TRUYỀN THÔNG TRONG HỆ THỐNG BMS 2.1. - Cấu hình phân cấp của hệ thống gồm 3 cấp. - Hình 2.1 thể hiện thành phần, cách liên kết các các cấp trong hệ thống BMS. - 16 Hình 2.1: Mô hình điều khiển giám sát của hệ thống BMS Từ mô hình chung hệ thống BMS, các hãng đều có các giải pháp riêng của mình. - Máy chủ chính: Trên máy chủ chính cài phần mềm hệ thống quản lí tòa nhà BMS và các phần mềm ứng dụng khác. - Máy chủ có nhiệm vụ thu thập dữ liệu từ các bộ điều khiển hệ thống hoặc các thiết bị tích hợp các giao thức Ethernet TCP/IP, BACNet…Máy chủ chính chia sẽ dữ liệu với các máy trạm. - Để ghép nối PLC trong một hệ thống mạng, ví dụ bus trường (liên kết các thiết bị cấp trường) hoặc bus hệ thống (liên kết các thiết bị điều khiển), có thể sử dụng các module truyền thông riêng biệt hoặc trực tiếp các CPU có tích hợp giao diện mạng. - Bus hệ thống (ví dụ Ethernet) ghép nối các PLC với nhau và với các máy tính điều khiển giám sát và vận hành. - Đa số các hệ thống hiện nay chỉ hỗ trợ tới tốc độ 19.2kBd (chiều dài cho phép 30-50m). - Hình 2.12: Qui định trạng thái logic của tín hiệu RS Giới hạn 32 tải đơn vị xuất phát từ đặc tính kỹ thuật của hệ thống truyền thông nhiều điểm. - (1) Cơ chế giao tiếp Cơ chế giao tiếp ở Modbus phụ thuộc vào hệ thống truyền thông cấp thấp. - Trên cơ sở đó sẽ lựa chọn được các giải pháp thiết kế hệ thống BMS. - Do vậy, tác giả sẽ chọn thiết bị và phần mềm của hãng Siemens để xây dựng giải pháp thiết kế hệ thống BMS. - 66 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG BMS DỰA TRÊN PLC S7-300 VÀ PHẦN MỀM CỦA HÃNG SIEMENS 4.1. - Cụ thể đó là phần điều khiển, giám sát hệ thống bơm nước sinh hoạt và chiếu sáng tòa nhà, cấu hình cho hệ thống quản lí điện năng. - Ngoài yêu cầu điều khiển, hệ thống bơm nước sinh hoạt phải được quản lí từ phòng điều khiển trung tâm đặt các máy tính của hệ thống BMS để người vận hành có thể giám sát trạng thái bơm, cảnh báo khi bơm lỗi . - Hệ thống chiếu sáng gồm các đèn trong tầng hầm và khu vực xung quanh tòa nhà. - Hệ thống chiếu sáng cũng được điều khiển và giám sát từ hệ thống BMS. - PLC được kết nối truyền thông với hệ thống BMS qua truyền thông để điều khiển, giám sát trên màn hình đặt tại phòng điều khiển trung tâm. - Hình 4.2: Sơ đồ điều khiển khiển bơm Hệ thống chiếu sáng được điều khiển và giám sát từ xa qua PLC kết nối truyền thông với hệ thống BMS tương tự như hệ thống bơm. - Các đồng hồ Multimeter của hệ thống quản lí điện năng cũng được kết nối truyền thông với hệ thống BMS. - 69 Hình 4.3: Cấu hình mạng cho hệ thống Các sản phẩm sơ bộ ở từng cấp như sau. - Máy chủ 2 cài đặt phần mềm WinCC để giám sát và điều khiển từ xa hệ thống bơm nước sinh hoạt, hệ thống chiếu sáng. - Cấu hình chi tiết hệ thống 4.3.1. - Hình 4.11: Màn hình HMI giám sát hệ thống bơm sinh hoạt Hình 4.12: Màn hình HMI điều khiển chiếu sáng 79 KẾT LUẬN Luận văn đã nêu lên được khái niệm, mô hình của hệ thống quản lí tòa nhà thông minh. - Qua đó, ta có thể thấy hệ thống BMS là xu thế tất yếu trong các tòa nhà cao tầng hiện nay. - Luận văn cũng phân tích được cấu hình phần cứng, cấu hình mạng của hệ thống quản lí tòa nhà thông minh và giới thiệu được các kỹ thuật truyền dẫn, giao thức truyền thông thường dùng trong hệ thống. - Từ đó, tác giả tìm hiểu phần cứng, phần mềm của hãng Siemens rồi thiết kế hệ thống BMS dựa trên PLC S7-300. - Tìm hiểu giải pháp tích hợp hệ thống để xây dựng máy chủ quản lí tất cả các hệ thống
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt