Đang tải... (xem toàn văn)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế hệ thống quản lý cho hệ chiller của tòa nhà King Palace Hà Nội sử dụng bộ điều khiển hãng Schneider Electric CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÒA NHÀ KING PALACE HÀ NỘI 1 1.1 Giới thiệu về tòa nhà King Palace Hà Nội 1 1.2 Hệ thống chiller trong tòa nhà King Palace Hà Nội 2 1.2.1 Tổng quan chung hệ chiller 2 1.2.2 Cấu tạo chung và nguyên lí hoạt động của hệ chiller 3 1.2.3 Hệ thống chiller trong tòa nhà King Palace Hà Nội 3 CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG BMS TRONG TÒA NHÀ 7 2.1 Hệ thống quản lý tòa nhà là gì? 7 2.2 Chức năng của hệ thống BMS 8 2.3 Ưu điểm của hệ thống quản lý tòa nhà 8 2.4 Một số hệ thống thuộc hệ BMS trong tòa nhà 9 2.5 Một số giao thức truyền thông trong hệ thống BMS 10 2.6 Mô hình điều khiển trong hệ thống BMS 11 2.7 Giải pháp tự động hóa tòa nhà (BMS) của hãng Schneider Electric 12 CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUẢN LÝ, GIÁM SÁT HỆ CHILLER TÒA NHÀ KING PALACE HÀ NỘI 13 3.1 Danh mục các điểm đo lường điều khiển 13 3.2 Thiết kế lựa chọn cảm biến 16 3.3 Thiết kế tủ điều khiển tại chỗ (Local) 19 3.3.1 Danh mục các tín hiệu thiết kế tủ điều khiển tại chỗ 19 3.3.2 Thiết kế lựa chọn thiết bị 20 3.4 Mô hình BMS đề xuất 22 3.4.1 Mô hình quản lý hệ chiller 23 CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 26 4.1 Lựa chọn thiết bị điều khiển 26 4.1.1 Giới thiệu về bộ điều khiển DCC HRCPDG42R của hãng Schneider Electric 27 4.2 Tính toán, thiết kế bộ điều khiển 29 4.2.1 Tính toán số lượng IO 29 4.2.2 Tính toán số lượng bộ điều khiển và module mở rộng 30 4.3 Tổng hợp hệ thống BMS cho hệ Chiller 31 CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ PHẦN MỀM 32 5.1 Phần mềm lập trình bộ điều khiển 32 5.1.1 Giới thiệu phần mềm lập trình EcoStruxure™ Machine Expert HVAC 32 5.1.2 Lập trình điều khiển DDC 34 5.2 Thiết kế màn hình điều khiển giám sát ( HMI ) cho hệ thống 34 5.2.1 Yêu cầu đối với phần mềm điều khiển giám sát 34 5.2.2 Lựa chọn phần mềm 34 5.3 Demo 39 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN 40 6.1 Kết luận 40 6.2 Hướng phát triển của đồ án trong tương lai 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 PHỤ LỤC 42
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế hệ thống quản lý cho hệ chiller tòa nhà King Palace Hà Nội sử dụng điều khiển hãng Schneider Electric TRẦN TUẤN CÔNG cong.tm175590@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Chuyên ngành Kỹ thuật đo tin học công nghiệp Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Tuấn Mạnh Bộ môn: Viện: Kỹ thuật đo tin học công nghiệp Điện HÀ NỘI, 8/2022 Chữ ký GVHD BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc *** - NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên: Trần Tuấn Công Mã số sinh viên: 20173690 Khóa: 62 Viện: Điện Ngành: Kỹ thuật đo tin học công nghiệp Đầu đề thiết kế/Tên đề tài Thiết kế hệ thống quản lý cho hệ chiller tòa nhà King Palace Hà Nội sử dụng điều khiển hãng Schneider Electric Các nội dung tính tốn, thiết kế (Trường hợp đề tài nhiều sinh viên thực hiện, cần phân công nhiệm vụ cụ thể cho sinh viên) - Thiết kế hệ thống BMS Hiển thị tổng quan hệ thống, trạng thái làm việc thiết bị hệ thống Điều khiển chế độ vận hành: Điều khiển từ xa từ phòng điều khiển trung tâm Điều khiển chế độ ON/OFF Điều khiển trực tiếp trường - Hiển thị giao diện điều khiển giám sát (HMI): Hiển thị giao diện hệ thống trình Trực quan, sinh động - Hiển thị kiện, cảnh báo: Hiển thị thay đổi trạng thái, đưa cảnh báo Giúp thao tác người vận hành, quản lý dễ dàng - Cho phép xuất nhập sở liệu trình điều hành: Lập bảng biểu, đồ thị số liệu theo trình tự thời gian Hiển thị nhiều trang báo cáo hoạt động thiết bị Cán hướng dẫn (Trường hợp nhiều giảng viên hướng dẫn, cần ghi rõ phần hướng dẫn giảng viên) Phần Họ tên cán Lý thuyết TS Nguyễn Tuấn Mạnh Thực hành TS Nguyễn Tuấn Mạnh Ngày giao nhiệm vụ thiết kế 04/04/2022 Ngày hoàn thành nhiệm vụ 04/08/2022 Ngày tháng năm CHỦ NHIỆM BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký, ghi rõ họ tên) Lời cảm ơn Em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc tới: Gia đình em, người ln ủng hộ, động viên quan tâm tới em suốt trình học tập trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Người thầy, giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Tuấn Mạnh - người quan tâm, theo dõi hỗ trợ em hồn thành đồ án Cơng ty cổ phần Tập đoàn Song Nam, nơi em thực tập, học tập, giúp đỡ, chia sẻ kiến thức với em Và người bạn lớp, học tập phịng thí nghiệm Lab trao đổi, giúp đỡ, chia sẻ kiến thức kinh nghiệm thực tế cho suốt thời gian thực đồ án Tóm tắt nội dung đồ án Trong suốt thời gian thực tập tốt nghiệp, em có hội thực tập Cơng ty cổ phần Tập đồn Song Nam Tại thời điểm cơng ty giai đoạn xây dựng hệ thống BMS cho tòa nhà King Palace Hà Nội, em có hội tham gia thử sức xây dựng hệ thống BMS cho tòa nhà Đồng thời em tiếp xúc với điều khiển thiết bị cảm biến thực tế Đó lý em lựa chọn đề tài thiết kế hệ thống quản lý cho hệ chiller tòa nhà King Palace Hà Nội sử dụng điều khiển hãng Schneider Electric Vấn đề cần thực hiện: - Thiết kế hệ thống BMS cho hệ chiller tòa nhà Phương pháp thực hiện: - Xây dựng hệ thống điều khiển giám sát tự động an tồn, hiệu quả, tiết kiệm chi phí lượng Đưa mơ hình phân cấp hệ thống BMS, từ đưa lựa chọn điều khiển, module vào/ra module liên quan Lựa chọn hình giám sát HMI phù hợp Tính tốn số lượng I/O từ tổng hợp lại mơ hình BMS, bố trí thiết bị đấu nối tín hiệu module Lập lưu đồ thuật toán viết chượng trình điều khiển cho hệ thống Thiết kế hình giám sát HMI cho hệ thống BMS Công cụ sử dụng: - Thiết kế hệ thống BMS: Phần cứng: Sử dụng điều khiển HRCPDG42R hãng Schneider Electric Sử dụng module mở rộng HRCEP14R Phần mềm: Sử dụng phần mềm EcoStruxure™ Machine Expert HVAC để cấu hình viết chương trình cho hệ thống Sử dụng phần mềm EcoStruxure Building Operation để hiển thị hình giao diện điều khiển giám sát hệ thống Kết tính thực tế đồ án: Kết đồ án có phù hợp hồn toàn đáp ứng vấn đề đặt Hệ thồng BMS hệ chiller hoạt động tòa nhà King Palace Hà Nội MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÒA NHÀ KING PALACE HÀ NỘI 1.1 Giới thiệu tòa nhà King Palace Hà Nội 1.2 Hệ thống chiller tòa nhà King Palace Hà Nội 1.2.1 Tổng quan chung hệ chiller 1.2.2 Cấu tạo chung nguyên lí hoạt động hệ chiller 1.2.3 Hệ thống chiller tòa nhà King Palace Hà Nội CHƯƠNG HỆ THỐNG BMS TRONG TÒA NHÀ 2.1 Hệ thống quản lý tịa nhà gì? .7 2.2 Chức hệ thống BMS 2.3 Ưu điểm hệ thống quản lý tòa nhà 2.4 Một số hệ thống thuộc hệ BMS tòa nhà 2.5 Một số giao thức truyền thông hệ thống BMS .10 2.6 Mơ hình điều khiển hệ thống BMS 11 2.7 Giải pháp tự động hóa tịa nhà (BMS) hãng Schneider Electric 12 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUẢN LÝ, GIÁM SÁT HỆ CHILLER TÒA NHÀ KING PALACE HÀ NỘI 13 3.1 Danh mục điểm đo lường điều khiển 13 3.2 Thiết kế lựa chọn cảm biến 16 3.3 Thiết kế tủ điều khiển chỗ (Local) 19 3.4 3.3.1 Danh mục tín hiệu thiết kế tủ điều khiển chỗ 19 3.3.2 Thiết kế lựa chọn thiết bị 20 Mơ hình BMS đề xuất 22 3.4.1 Mô hình quản lý hệ chiller 23 CHƯƠNG THIẾT KẾ PHẦN CỨNG .26 4.1 Lựa chọn thiết bị điều khiển 26 4.1.1 Giới thiệu điều khiển DCC HRCPDG42R hãng Schneider Electric .27 4.2 4.3 Tính tốn, thiết kế điều khiển 29 4.2.1 Tính tốn số lượng IO .29 4.2.2 Tính tốn số lượng điều khiển module mở rộng 30 Tổng hợp hệ thống BMS cho hệ Chiller 31 CHƯƠNG THIẾT KẾ PHẦN MỀM 32 5.1 Phần mềm lập trình điều khiển 32 5.1.1 HVAC 5.1.2 5.2 5.3 Giới thiệu phần mềm lập trình EcoStruxure™ Machine Expert 32 Lập trình điều khiển DDC 34 Thiết kế hình điều khiển giám sát ( HMI ) cho hệ thống .34 5.2.1 Yêu cầu phần mềm điều khiển giám sát .34 5.2.2 Lựa chọn phần mềm .34 Demo .39 CHƯƠNG KẾT LUẬN .40 6.1 Kết luận 40 6.2 Hướng phát triển đồ án tương lai 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 PHỤ LỤC 42 DANH MỤC HÌNH V Hình 1.1: Tòa nhà King Palace Hà Nội .1 Hình 1.2 Hệ chiller điển hình Hình 1.3 Chiller giải nhiệt gió tịa nhà King Palace .4 Hình 1.4 Bơm nước lạnh tòa nhà King Palace .4 Hình 1.5 Mặt tầng TUM tịa nhà King Palace Hà Nội Hình 1.6 Sơ đồ ngun lý hệ chiller tịa nhà King Palace Hình 2.1 Mơ hình hệ thống BMS Hình 2.2 Mơ hình điều khiển giám sát Hình 2.3 Một số hệ thống thuộc hệ BMS tịa nhà 10 Hình 2.4 Mơ hình điều khiển phân tán 11 Hình 2.5 Mơ hình điều khiển tập trung 11 Hình 2.6 Mơ hình điều khiển giám sát hệ thống BMS hãng Schneider Electric 12 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý 15 Hình 3.2 Mơ hình hệ thống BMS phân cấp .22 Hình 3.3 Chu trình chạy hệ thống chiller 23 Hình 3.4 Chu trình tắt hệ thống chiller 24 Hình 3.5 Hình ảnh tủ DDC tòa nhà 30 Hình 3.6 Sơ đồ hệ thống BMS hệ thống chiller cho tòa nhà King Palace Hà Nội 31 Hình 4.1 Mục cấu hình (configuration) .32 Hình 4.2 Mục lập trình (programming) .33 Hình 4.3 Mục hiển thị (display) 33 Hình 4.4 Mục vận hành (commissioning) 33 Hình 4.5 Lập trình sử dụng phần mềm EcoStruxure Machine Expert - HVAC 34 Hình 4.6 Chức cảnh báo 35 Hình 4.7 Màn hình vận hành, giám sát 36 Hình 4.8 Giao diện cài đặt thời gian biểu 36 Hình 4.9 Giao diện đăng nhập 37 Hình 4.10 Tính Trend log 37 Hình 4.11 Màn hình giao diện trang chủ hệ thống 38 Hình 4.12 Màn hình HMI hệ thống chiller (Manual) 38 Hình 4.13 Màn hình HMI hệ thống chiller (Auto) 39 Hình 4.14 Hình ảnh demo phịng thí nghiệm ABB Training Center .39 An ninh hệ thống: Phần mềm hệ thống BMS có nhiều mức vận hành khác quản lý theo Username Password Các Nhân viên vận hành với nhiệm vụ khác cấp quyền truy nhập, giám sát điều khiển mức khác cho ứng dụng cụ thể thiết bị cụ thể - Xem phân tích liệu lịch sử: Tính Trend log dùng để hiển thị thời gian thực liệu khứ dạng đồ thị cho người dùng quan sát Hiển thị trực quan giá trị tham số theo thời gian thực (giá trị giá trị vị trí trỏ) Hiển thị đồ thị tham số theo màu sắc riêng biệt Các chế độ hỗ trợ hiển thị: thang đo, màu sắc, trục tọa độ, dịch chuyển, ẩn hiện, xem lại… Hình 4.27 Giao diện đăng nhập Hình 4.28 Tính Trend log cho hệ tịa 5.2.2.3 Thiết kế giao diện HMI cho hệ thống BMS Đối với hệ thống điều khiển, giám sát Chiller, em thiết kế trang hình, đó, trang chủ hệ thống, trang HMI Chiller Màn hình HMI trang chủ hệ thống Màn hình Home hệ thống thể hệ thống BMS nhà có chức dẫn liên kết đến hệ thống BMS điều hịa khơng khí, điện, bơm nước, chiếu sáng, … - HMI cho hệ chiller Màn hình HMI thể tổng quan hệ thống giám sát gồm thiết bị hệ Đồng thời hiển thị nút bấm chế độ vận hành tự động tay (Auto Manual) Hình Màn hình diện trang chủ giám hệ thống Tại giao diện vận4.29 hành taygiao (Manual) sát, điều khiển: Vận hành van, bơm, chiller theo quy trình vận hành hệ thống Giám sát tín hiệu cảm biến Giám sát tín hiệu lỗi, cảnh báo Hình 4.30 Màn hình HMI hệ thống chiller (Manual) Tại giao diện vận hành tay (Auto) giám sát, điều khiển: Cài đặt lịch bật tắt hệ thống, giá trị áp suất điều khiển bơm giá trị áp suất chênh lệch van bypass để điều khiển van Giám sát tín hiệu cảm biến Giám sát tín hiệu lỗi, cảnh báo Hình 4.31 Màn hình HMI hệ thống chiller (Auto) 5.3 Demo Hình 4.32 Hình ảnh demo phịng thí nghiệm ABB Training Center CHƯƠNG 6.1 KẾT LUẬN Kết luận Sau 15 tuần thực đồ án tốt nghiệp, giúp đỡ thầy cô môn Kỹ thuật đo Tin học công nghiệp, biệt hướng dẫn tận tình thầy giáo: TS Nguyễn Tuấn Mạnh giúp đỡ bạn ngành Em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với cố gắng Thiết kế hệ thống quản lý cho hệ chiller tòa nhà King Palace Hà Nội Thiết kế phần cứng hệ thống BMS dựa điều khiển HRCPDG42R, lập trình mơ phần mềm EcoStruxure™ Machine Expert HVAC, thiết kế giao diện điều khiển giám sát HMI EcoStruxure Building Operation Hệ thống BMS đáp ứng tính sau: đặc - Hiển thị giao diện điều khiển giám sát (HMI): Hiển thị trạng thái, thay đổi trạng thái thiết bị hệ thống Đồng thời hiển thị giám sát giá trị cảm biến đo Giúp người vận hành dễ dàng thao tác, quản lý hệ thống sở liệu Hiển thị số liệu giám sát trực quan dễ hiểu - Chức điều khiển vận hành: Điều khiển vận hành từ xa thiết bị chấp hành hệ thống 6.2 Hướng phát triển đồ án tương lai Đồ án áp dụng thực tế tòa nhà King Palace Và tương lai hồn tồn áp dụng tòa nhà khác đặc biệt với tốc độ xây dựng phát triển nhanh Trong tương lai gần hồn tồn kết hợp hệ thống BMS cho tòa nhà với hệ thống IOT cho tịa nhà thơng minh từ tao môi trường với tảng công nghệ hiệu quả, tối ưu lượng, thời gian chi phí cho người dùng Mặc dù cố gắng thời gian có hạn lực thân cịn nhiều hạn chế nên đồ án khó tránh khỏi sai sót, em mong nhận lời nhận xét góp ý q báu từ thầy bạn để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.1 [1] [2] [3] [4] [5] [6] Tủ sách khoa học công nghệ xây dựng Hướng dẫn thiết kế hệ thống quản lý tòa nhà, NXB Xây dựng Quy chuẩn Việt Nam QCVN 09:2013: sử dụng lượng hiệu cơng trình xây dựng Tài liệu liên quan hãng Schneider Electric Công ty cổ phần Tập đồn Song Nam H M Sơn, Mạng truyền thơng cơng nghiệp In lần thứ hai, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 Tài liệu liên quan cảm biến hãng Dwyer Tài liệu liên quan cảm biến hãng Belimo PHỤ LỤC Lưu đồ thuật toán - Lưu đồ thuật toán cho hệ thống chiller - Lưu đồ thuật toán điều khiển cụm chiller - Lưu đồ thuật toán điều khiển cụm bơm nước lạnh - - Lưu đồ thuật toán điều khiển van bypass ... đề tài thiết kế hệ thống quản lý cho hệ chiller tòa nhà King Palace Hà Nội sử dụng điều khiển hãng Schneider Electric Vấn đề cần thực hiện: - Thiết kế hệ thống BMS cho hệ chiller tòa nhà Phương... chiller hoạt động tòa nhà King Palace Hà Nội MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÒA NHÀ KING PALACE HÀ NỘI 1.1 Giới thiệu tòa nhà King Palace Hà Nội 1.2 Hệ thống chiller tòa nhà King Palace Hà. .. công nghiệp Đầu đề thiết kế/ Tên đề tài Thiết kế hệ thống quản lý cho hệ chiller tòa nhà King Palace Hà Nội sử dụng điều khiển hãng Schneider Electric Các nội dung tính tốn, thiết kế (Trường hợp đề