Tòa nhà thông minh MS - Khóa luận tốt nghiệp

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÕA NH THÔNG MINH MS SINH VIÊN TẠ VIẾT MINH TIẾN MSSV 14039631 LỚP DHDKTD10C GVHD THS NGUYỄN ĐỨC TO N TP HCM, NGÀY 15 THÁNG 06 NĂM 2018 I PHIẾU GIAO ĐỀ T I ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1 Họ và tên sinh viên nhóm sinh viên đƣợc giao đề tài (1) Võ Mạnh Cƣờng, MSSV 14136991 (2) Bùi Trần Trung Thái, MSSV 14074781 (3) Tạ Viết Minh Tiến, MSSV 14039631 2 Tên đề tài T NHÀ TH NG MINH BMS 3 Nội dung Tìm hiểu và xây dựng một mô hình T MS 4 Kết quả Nắ.

ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP TÕA NH THÔNG MINH MS SINH VIÊN : TẠ VIẾT MINH TIẾN MSSV : 14039631 LỚP : DHDKTD10C GVHD : THS NGUYỄN ĐỨC TO N TP HCM, NGÀY 15 THÁNG 06 NĂM 2018 PHIẾU GIAO ĐỀ T I ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên đƣợc giao đề tài (1): Võ Mạnh Cƣờng, MSSV: 14136991 (2): Bùi Trần Trung Thái, MSSV: 14074781 (3): Tạ Viết Minh Tiến, MSSV: 14039631 Tên đề tài T NHÀ TH NG MINH BMS Nội dung Tìm hiểu xây dựng mơ hình T MS Kết Nắm đƣợc kiến thức chuyên môn cần thiết, cách thức xây dựng hệ BMS hồn thành mơ hình T MS vận hành đƣợc Giảng viên hƣớng dẫn Tp HCM, y Sinh viên I ă 20 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN - II MỤC LỤC PHIẾU GIAO ĐỀ T I ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN MỤC LỤC D NH SÁCH CÁC HÌNH VẼ D NH SÁCH CÁC BẢNG 10 CHƢƠNG 1: LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.1 Đặt Vấn Đề 1.2 Mục Tiêu Đề Tài CHƢƠNG 2: TỔNG QU N VỀ H THỐNG T NHÀ TH NG MINH BMS 2.1 Khái Niệm Về Hệ Thống Quản Lý Tòa Nhà (BMS) 2.2 Tính Năng Chính, Cấu Trúc, Ƣu Điểm Của Hệ Thống BMS 2.2.1 Tính hệ thống BMS 2.2.2 Cấu trúc hệ thống BMS 2.2.3 Khác biệt, ƣu điểm hệ thống BMS so với hệ thống khác 2.3 Giới Thiệu Một Tòa Nhà BMS Thực Tế CHƢƠNG 3: MẠNG TRUYỀN TH NG CHO BMS TRONG ĐỀ TÀI 3.1 Khái Niệm Truyền Thông, Mạng, Giao Thức Và Mạng Truyền Thông Công Nghiệp 3.2 Chuẩn Truyền Thông MODBUS 3.2.1 Tổng quan 3.2.2 Ứng dụng giao thức modbus 10 3.2.3 So sánh profibus modbus 11 3.3 TCP-IP Trong Modbus 12 III 3.3.1 Tổng quan 12 3.3.2 Các tầng giao thức giao thức TCP-IP 12 3.3.3 Những đặc tính quan trọng TCP-IP 13 3.4 Chuẩn Truyền Thông I2C 14 CHƢƠNG 4: CÁC PHẦN MỀM SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI 17 4.1 TIA Portal V13-SP1 17 4.2 Desigo CC 18 4.2.1 Giới thiệu tổng quan Desigo CC 18 4.2.2 Giao diện desigo 18 4.2.3 Các chức Desigo CC 19 4.3 Arduino IDE 20 4.3.1 Những phần giao diện phần mềm Arduino IDE: 20 4.3.2 Các chức biểu tƣợng phần mềm 21 CHƢƠNG 5: CÁC THIẾT BỊ TRONG M HÌNH T NHÀ 22 5.1 Các Thiết Bị Xây Dựng Mạng Truyền Thông 22 5.1.1 Cấu trúc chung 22 5.1.2 Nguồn 22 5.1.3 Modem TP_LINK TL-SF1005D 23 5.1.4 PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC 24 5.1.4.a Tổng quan PLC S7-1200 SIEMENS 24 5.1.4.b CPU S7-1200 25 5.1.4.c Thông số kỹ thuật PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC 26 5.1.5 DRUINO UNO R3 Arduino ETHERNET SHIELD 26 5.1.5.a ADRUINO UNO R3 26 5.1.5.b ADRUINO SHIELD- ETHERNET – HANRUN 27 5.2 Các Thiết Bị Trong Mơ Hình Tịa Nhà BMS Thực Hiện 28 IV 5.2.1 Các tầng: tầng lầu + tầng hầm 29 5.2.1.a Tầng lầu 29 5.2.1.b Tầng hầm 30 5.2.2 Hành lang 31 5.2.3 Hệ thống lạnh 31 5.2.4 Nguồn, truyền thông điều khiển 33 CHƢƠNG 6: THI C NG M HÌNH T NHÀ TH NG MINH BMS 35 6.1 Kết Nối Phần Cứng 35 6.2 Giao Tiếp Phần Mềm 36 6.2.1 Lập trình Tia Portal V11 36 6.2.1.a Tạo Project 36 6.2.1.b Định dạng T G cho biến thiết bị mơ hình 39 6.2.1.c Làm việc với trạm PLC 41 6.2.1.d Viết chƣơng trình truyền nhận liệu PLC 43 6.2.2 Lập trình druino 50 6.2.3 Thiết kế giao diện hệ thống Desigo 51 6.3 Thi Công Các Hệ Thống Trong Mơ Hình Tịa Nhà 51 6.3.1 Hệ Chiller 52 6.3.2 Hệ bơm chữa cháy 53 6.3.3 Hệ cấp thoát nƣớc 53 6.3.4 FCU 54 6.3.5 AHU 55 6.3.6 Hệ quạt tầng hầm 57 6.3.7 Chiếu sáng tầng 57 6.3.8 Báo khói tầng 58 6.3.9 Quạt hút khói tầng 59 6.3.10 Đồng hồ điện 60 6.3 Hƣớng Phát Triển Thêm Cho Đề Tài 61 V 6.4 Kết Quả Thi Công 67 KẾT LUẬN 75 TÀI LI U THAM KHẢO 77 PHỤ LỤC 78 Code PLC chƣơng trình giao tiếp 78 Code Adruino Master 89 Code Adruino Slave 91 Code Adruino Slave 92 Code PLC chƣơng trình hệ Chiller 93 Code PLC ứng dụng cảm biến khí ga cho hệ quạt tầng hầm 94 Code PLC lập trình giả lập cố hỏa hoạn 94 LỜI CẢM ƠN 95 VI DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1 Hình ảnh tổng quan hệ thống BMS Hình 2.2 Ví dụ BMS điều khiển liên động hệ thống điện tòa nhà tùy theo trƣờng hợp cố xảy Hình 2.3 Ba cấp hệ thống BMS Hình 2.4 Ví dụ hệ thống điều khiển Nhà thông minh ( Smart Home ) Hình 2.5 Hình ảnh tịa nhà điều hành viễn thơng Mobifone Cần Thơ Hình 3.1 Minh họa mạng Modbus 10 Hình 3.2 Minh họa Modbus TCP/IP 10 Hình 3.3 Minh họa tầng giao thức TCP-IP 12 Hình 3.4 Minh họa giao thức tƣơng ứng với lớp mơ hình TCP-IP 13 Hình 3.5 Minh họa giao tiếp I2C 14 Hình 4.1 Phần mềm TIA Portal 17 Hình 4.2 Ví dụ giao diện Desigo CC 18 Hình 4.3 Giao diện phần mềm Arduino IDE 20 Hình 5.1 Minh họa cấu trúc mạng truyền thông MODBUS TCP/IP đồ án 22 Hình 5.2 Hình ảnh nguồn PLC đồ án sử dụng 23 Hình 5.3 Hình ảnh nguồn 5V đồ án sử dụng 23 Hình 5.4 Hình ảnh nguồn 12V đồ án sử dụng 23 Hình 5.5 Hình ảnh Modem TP_LINK TL-SF1005D 24 Hình 5.6 Các khối chức CPU S7-1200 25 Hình 5.7 PLC S7-1200 CPU 1214C sử dụng 26 Hình 5.8 Hình ảnh ADRUINO UNO R3 26 Hình 5.9 DRUINO SHIELD- ETHERNET – HANRUN sử dụng 27 Hình 5.10 Mơ hình tịa nhà BMS nhóm thực 28 Hình 5.11 Các tầng mơ hình 29 Hình 5.12 Quạt tản nhiệt 12V mơ hình 29 VII Hình 5.13 LED mơ hình 29 Hình 5.14 Cảm biến độ ẩm, nhiệt độ mơ hình 30 Hình 5.15 Cảm biến MQ-2 mơ hình 30 Hình 5.16 Tầng hầm mơ hình 31 Hình 5.17 Hành lang mơ hình 31 Hình 5.18 Bơm sị lạnh mơ hình 31 Hình 5.19 Bình đựng nƣớc tản nhiệt mơ hình 32 Hình 5.20 Quạt tản nhiệt 12V mơ hình 32 Hình 5.21 Đƣờng ống dẫn khí lạnh lên tầng mơ hình 32 Hình 5.22 Bộ nguồn PLC mơ hình 33 Hình 5.23 Các relay mơ hình 33 Hình 5.24 Các board DRUINO mơ hình 34 Hình 5.25 Modem TP_LINK mơ hình 34 Hình 6.1 Sơ đồ dây thiết bị 35 Hình 6.2 Biểu tƣợng phần mềm TIA PORTAL 36 Hình 6.3 Màn hình phần mềm TIA PORTAL 37 Hình 6.4 Tạo dự án phần mềm TIA PORTAL 37 Hình 6.5 Chọn configure a device 37 Hình 6.6 Chọn add new device 38 Hình 6.7 Chọn loại CPU PLC 38 Hình 6.8 Loại CPU PLC chọn 38 Hình 6.9 Bảng địa Tag 39 Hình 6.10 Biểu tƣợng download chƣơng trình lên PLC 42 Hình 6.11 Chọn cấu hình Type of the PG/PC interface PG/PC interface 42 Hình 6.12 Chọn start all nhƣ hình vẽ nhấn finish 42 Hình 6.13 Giám sát chƣơng trình hình cách 43 Hình 6.14 Giám sát chƣơng trình hình cách 43 Hình 6.15 Màn hình giám sát 43 Hình 6.16 Giao diện hệ Chiller 52 Hình 6.17 Giao diện hệ bơm chữa cháy 53 VIII Hình 6.18 Giao diện hệ cấp nƣớc 54 Hình 6.19 Giao diện hệ FCU 55 Hình 6.20 Giao diện hệ AHU 56 Hình 6.21 Giao diện hệ quạt tầng hầm 57 Hình 6.22 Giao diện hệ chiếu sáng tầng 58 Hình 6.23 Giao diện báo khói tầng 59 Hình 6.24 Giao diện quạt hút khói tầng 59 Hình 6.25 Giao diện đồng hồ điện 60 Hình 6.26 Các bƣớc tạo Alarm 65 Hình 6.27 Giao diện larm có cố 66 Hình 6.28 Xác nhận cố Alarm 67 IX KHÓ LUẬN TỐT NGHI P SVTH: Tạ Viết Minh Tiến 81 KHÓ LUẬN TỐT NGHI P SVTH: Tạ Viết Minh Tiến 82 KHÓ LUẬN TỐT NGHI P SVTH: Tạ Viết Minh Tiến 83 KHÓ LUẬN TỐT NGHI P SVTH: Tạ Viết Minh Tiến 84 KHÓ LUẬN TỐT NGHI P SVTH: Tạ Viết Minh Tiến 85 KHÓ LUẬN TỐT NGHI P SVTH: Tạ Viết Minh Tiến 86 KHÓ LUẬN TỐT NGHI P SVTH: Tạ Viết Minh Tiến 87 KHÓ LUẬN TỐT NGHI P SVTH: Tạ Viết Minh Tiến 88 KHÓ LUẬN TỐT NGHI P SVTH: Tạ Viết Minh Tiến Code Adruino Master 89 KHÓ LUẬN TỐT NGHI P SVTH: Tạ Viết Minh Tiến 90 KHÓ LUẬN TỐT NGHI P SVTH: Tạ Viết Minh Tiến Code Adruino Slave 91 KHÓ LUẬN TỐT NGHI P SVTH: Tạ Viết Minh Tiến Code Adruino Slave 92 KHÓ LUẬN TỐT NGHI P SVTH: Tạ Viết Minh Tiến Code PLC chƣơng trình h Chiller 93 KHÓ LUẬN TỐT NGHI P SVTH: Tạ Viết Minh Tiến Code PLC ứng dụng cảm biến khí ga cho h quạt tầng hầm Code PLC lập trình giả lập cố hỏa hoạn 94 KHÓ LUẬN TỐT NGHI P SVTH: Tạ Viết Minh Tiến LỜI CẢM ƠN Xin trân trọng cảm ơn thầy giáo ThS Nguyễn Đức Toàn tận tình bảo giúp đỡ chúng em suốt thời gian vừa qua Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy cô khoa Công Nghệ Điện Trƣờng Đại học Công Nghiệp TPHCM nhiệt tình dạy dỗ tạo điều kiện cho chúng em học tập nghiên cứu suốt năm học tập trƣờng 95 ... T NHÀ TH NG MINH BMS 2.1 Khái Niệm Về Hệ Thống Quản Lý Tòa Nhà (BMS) 2.2 Tính Năng Chính, Cấu Trúc, Ƣu Điểm Của Hệ Thống BMS 2.2.1 Tính hệ thống BMS 2.2.2 Cấu trúc hệ thống BMS... Võ Mạnh Cƣờng, MSSV: 14136991 (2): Bùi Trần Trung Thái, MSSV: 14074781 (3): Tạ Viết Minh Tiến, MSSV: 14039631 Tên đề tài T NHÀ TH NG MINH BMS Nội dung Tìm hiểu xây dựng mơ hình T MS Kết Nắm đƣợc... thống BMS so với hệ thống khác 2.3 Giới Thiệu Một Tòa Nhà BMS Thực Tế CHƢƠNG 3: MẠNG TRUYỀN TH NG CHO BMS TRONG ĐỀ TÀI 3.1 Khái Niệm Truyền Thông, Mạng, Giao Thức Và Mạng Truyền Thông