tòa nhà thông minh bms đồ án tốt nghiệp đại học khoa công nghệ điện

18Toa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Kh

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÒA NHÀ THÔNG MINH BMS SINH VIÊN THỰC HIỆN:

BÙI QUỐC ĐẠT TRẦN HẢI ĐĂNG

NGUYỄN THÀNH HƯNG HOÀNG XUÂN HÙNG ĐẶNG DUY PHƯƠNG TRẦN THANH TÍN TRẦN VĂN TỈNH

147Monday, June 10, 20248:57:15 PM8:57:15 PM147Monday, June 10, 20248:57:15 PM8:57:15 PM147Monday, June 10, 20248:57:15 PM8:57:15 PM

Toa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe Dien

Toa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe Dien

147Toa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienMonday, June 10, 2024

Trang 2

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Toa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe Dien

Trang 3

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN IDANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ VDANH SÁCH CÁC BẢNG X

CHƯƠNG 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

1.1 Đặt Vấn Đề 1

1.2 Mục Tiêu Đề Tài 1

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TÒA NHÀ BMS 2

2.1 Khái Niệm Về Hệ Thống Quản Lý Tòa Nhà (BMS) 2

2.2 Tính Năng Chính, Cấu Trúc, Ưu Điểm Của Hệ Thống BMS 3

2.2.1 Tính năng chính của hệ thống BMS 3

2.2.2 Cấu trúc của hệ thống BMS 4

2.2.3 Ưu điểm của hệ thống BMS 5

2.3 Giới Thiệu Khái Quát Về Hệ Thống Lighting Và Báo Cháy Trong Tòa Nhà BMS 6

2.3.1.Khái niệm 6

2.3.2.Mục đích hệ thống Lighting và Báo Cháy 6

2.3.3 Ứng dụng của hệ thống Lighting và Báo cháy 6

2.5 Giới Thiệu Một Tòa Nhà Thực Tế 10

CHƯƠNG 3 MẠNG TRUYỀN THÔNG CHO BMS TRONG ĐỀ TÀI 12

3.1 Khái Niệm Truyền Thông, Mạng, Giao Thức Và Mạng Truyền Thông Công Nghiệp 12

3.2 Chuẩn Truyền Thông BACnet 12

3.2.1 Tổng quan 12

3.2.2 Tính năng của giao thức BACnet 13

3.2.3 So sánh giữa Modbus và BACnet 14

3.3 Chuẩn truyền thông BACnet IP 15

3.3.1 Khái niệm 15

3.3.2 Tại sao lựa chọn BACnet IP 16

3.3.3 Giao tiếp mạng BACnet / IP 16

3.4 Truyền Thông Tương Tự ( Analog) 18

Toa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe Dien1472410068:57:12 PM8:57:12 PM1472410068:57:12 PM8:57:12 PM1472410068:57:12 PM8:57:12 PM

Toa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe DienToa nha thong minh BMS Do an tot nghiep Dai hoc Khoa Cong nghe Dien147Monday, June 10, 20248:57:13 PM8:57:13 PM147Monday, June 10, 20248:57:13 PM8:57:13 PM147Monday, June 10, 20248:57:13 PM8:57:13 PM

Trang 4

CHƯƠNG 4 CÁC PHẦN MỀN SỬ DỤNG TRONG DỀ TÀI 19

4.1 Phần Mềm Thiết Kế Giao Diện Điều Khiển Desigo CC 19

4.1.1 Giới thiệu tổng quan về Desigo CC 19

4.1.2 Các tính năng chính 20

4.1.3 Một số chứng chỉ chứng nhận an toàn 21

4.1.4 Khả năng tương thích với các hệ thống khác: 21

4.1.5 Yêu cầu cài đặt Phần mền 22

4.2 Phần Mền Máy Ảo Lập Trình Vmware 22

4.2.1 Giới thiệu tổng quan 22

4.2.2 Chức năng chính 23

4.4 Phần Mềm Thiết Kế AutoCAD Electrical 2020 30

4.4.1 Giới thiệu tổng quan về AutoCAD Electrical 30

4.4.2.Các tính năng chính của AutoCAD Electrical 31

4.5 Arduino IDE 32

4.5.1 Những phần cơ bản của giao diện phần mềm Arduino IDE: 32

4.5.2 Các chức năng cơ bản của các biểu tượng trên phần mềm 32

5.1.Thiết Bị Điều Khiển 34

6.1.1 Sơ đồ đấu dây 61

6.2 Lưu Đồ Giải Thuật Hệ Thống 68

6.2.1 Lưu đồ giải thuật cho PXC 68

Trang 5

6.4.4 Hệ báo cháy 109

6.4.5 Hệ thông gió tầng hầm 110

6.4.6 Cài đặt thông số cho biến tần 111

6.5 Kết quả thi công 113

KẾT LUẬN 115

TÀI LIỆU THAM KHẢO 117

PHỤ LỤC 118

LỜI CẢM ƠN 136123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 6

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Ảnh minh họa cho hệ thống BMS 3

Hình 2.2 Ba cấp của hệ thống BMS 4

Hình 2.3 Hệ thống BMS điều khiển liên động các hệ cơ điện 5

Hình 2.4 Ảnh mô tả cho hệ thống Lighting 7

Hình 2.5 Ảnh mô tả cho hệ thống báo cháy 7

Hình 2.6 Mô tả hệ thống HVAC hiện nay 8

Hình 2.7 Hệ thống HVAC thực tế 9

Hình 2.8 Cách hoạt động trong hệ thống HVAC 10

Hình 3.1 Ảnh minh họa BACnet 13

Hình 3.2 BACnet IP 15

Hình 3.3 Giao tiếp giữa các mạng BACnet / IP 17

Hình 4.1 Giới thiệu phần mền Desigo CC 19

Hình 4.2 Một số tính năng của phần mềm 20

Hình 4.3 Logo phần mền VMware 23

Hình 4.4 Giao diện phần mềm Hypertrm 23

Hình 4.5 Giao diện tạo kết nối 24

Hình 4.6 Giao diện thiết lập chân kết nối 24

Hình 4.7 Logo phần mềm Job Editor 24

Hình 4.8 Thông tin kết nối với 2 thiết bị điều khiển 25

Hình 4.9 Hình chọn giá trị cho các biến 25

Hình 4.10 Ví dụ một số câu lệnh lập trình 26

Hình 4.11 Ví dụ các scheduler được cài đặt lịch trình 26

Hình 4.12 Phần mềm AutoCAD Electrical 31

Hình 4.13 Giao diện phần mềm Arduino IDE 32

Hình 5.1 Công tắc điều khiển BMS ngoài tủ điều khiển 34

Hình 5.2 Tủ điều khiển trong đề tài 35

Hình 5.3 Bộ nguồn 24vdc-5A được sử dụng trong mô hình 36

Hình 5.4 Bộ nguồn 12V-30A được sử dụng trong mô hình 36

Hình 5.5 Bộ nguồn 5V-5A sử dụng trong mô hình 37

123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 7

Hình 5.6 Bộ biến áp 24VAC sử dụng trong mô hình 37

Hình 5.7 Bộ điều khiển PXC 38

Hình 5.8 Biến tần CUMARK sử dụng trong đề tài 44

Hình 5.10 Sơ đồ kết nối của Biến Tần 46

Hình 5.11 Mô hình tầng 3 48

Hình 5.14 VAV box trong đề tài 49

Hình 5.15 Đèn led dây sử dụng trong đề tài 49

Hình 5.16 Cảm biến độ ẩm, nhiệt độ trong mô hình 50

Hình 5.17 Cảm biến MQ-2 trong mô hình 50

Hình 5.18 Cảm biến ánh sáng sử dụng trong đề tài 51

Hình 5.19 Cảm biến chuyên động 51

Hình 5.20 Cảm biến khí CO MQ7 52

Hình 5.21 Còi báo khói 52

Hình 5.22 Modul phát cảnh báo cháy 52

Hình 5.23 Cảm biến nhiệt độ, dộ ẩm QAA24 53

Hình 5.24 Sơ đồ kết nối cảm biến QAA24 53

Hình 5.25 Cảm biến áp suất QBM3100U025U 54

Hình 5.27 Sơ đồ đấu dây cảm biến áp suất 55

Hình 5.34 Dàn ngưng tụ trong mô hình 59

Hình 5.35 Quạt Sò được sử dụng trong mô hình 59

Hình 5.36 Quạt gió hồi được dùng trong mô hình 60

Hình 6.1 Sơ đồ đấu dây nguồn 61

Trang 8

Hình 6.2 Sơ đồ chuyển chế độ AUTO – MAN cho hệ chiếu sáng 61

Hình 6.3 Sơ đồ động lực còi báo động 62

Hình 6.4 Sơ đồ động lực đèn 62

Hình 6.5 Sơ đồ động lực cho quạt tạo áp cầu thang, quạt thông gió tầng hầm 63

Hình 6.6 Sơ đồ nhận tín hiệu và điều khiển PXC hệ chiếu sáng 63

Hình 6.7 Sơ đồ chuyển đổi chế độ AUTO – MAN cho hệ AHU 64

Hình 6.8 Sơ đồ động lực Quạt sò, Quạt gió hồi 65

Hình 6.9 Sơ đồ động lực Servo 65

Hình 6.10 Sơ đồ điều khiển Biến tần cho quạt tạo áp suất đường ống 66

Hình 6.11 Sơ đồ nhận tín hiệu và điều khiển cho hệ AHU 66

Hình 6.12 Sơ đồ điều khiển động cơ Servo 67

Hình 6.13 Hình cấu kết nối cổng COM 74

Hình 6.14 Tạo tên dự án 74

Hình 6.15 Chọn cổng kết nối 75

Hình 6.16 Khai báo các giá trị đăng nhập 75

Hình 6.17 Khai báo thông tin và chọn cấu hình 76

Hình 6.18 Kết nối thành công PXC với Máy tính 77

Hình 6.19 Cài đặt BAC-stac 77

Hình 6.20 Chọn địa chỉ IP 78

Hình 6.21 Giao diện đăng nhập Job Editor 78

Hình 6.22 Giao diện hoạt động của Job Editor 79

Hình 6.23 Giao diện kết nối giữa PC và PXC 79

Hình 6.24 Lập trình trên Job Editor 80

Hình 6.25 Lập trình schedule trên Job Editor 80

Hình 6.26 Giao diện trên Job Editor 81

Hình 6.27 Đăng nhập Decigo CC 85

Hình 6.28 Giao diện đăng nhập Desigo CC 85

Hình 6.29 Tạo giao diện động cơ quạt 86

Hình 6.30 Tạo giao diện đường ống 86

Hình 6.31 Tạo giao diện quạt sò 87

Trang 9

Hình 6.32 Tạo giao diện thông số hiển thị 87

Hình 6.33 Tạo giao diện firealam 88

Hình 6.34 Giao diện AHU 88

Hình 6.35 Giao diền chiếu sáng 89

Hình 6.36 Giao diện báo cháy 90

Hình 6.37 Giao diện nạp của Desigo CC 91

Hình 6.38 Nạp hoàn thành 91

Hình 6.39 Pont đã nạp 92

Hình 6.40 Code đã nạp 92

Hình 6.41 Link pont vào quạt sò 93

Hình 6.42 Link pont vào động cơ quạt 94

Hình 6.43 Link pont vào cảm biến áp suất 94

Hình 6.44 Link pont vào thông số hiển thị 94

Hình 6.45 Link pont vào firealam 95

Hình 6.46 Link pont vào đèn 95

Hình 6.47 Các thành phần trong hệ thống HVAC 97

Hình 6.48 Giao diện HVAC tầng 1 2 3 97

Hình 6.51 Giao diện chiếu sáng tầng 1 102

Hình 6.61 Giao diện hệ thống điều áp cầu thang 108

Trang 10

Hình 6.62 Giao diện hệ thống báo cháy 109

Hình 6.63 Giao diện hệ thống thông gió tầng hầm 110

Hình 6.64 Mô hình tổng quan tòa nhà 113

Trang 11

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 6.1 Danh sách pont chiếu sáng 82Bảng 6.2 Danh sách pont AHU 84Bảng 6.3 Thông số cài đặt cho biến tần 112

Trang 12

CHƯƠNG 1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.1 Đặt Vấn Đề

Ở Việt Nam có khoảng 85%-90% trong tổng số nhà cao tầng thông thường có hệ thống cơ sở hạ tầng tối thiểu như hệ thống cấp thoát nước, điện, báo cháy & chữa cháy, điều hòa không khí…Hầu hết các tòa nhà cao tầng được trang bị hệ thống điều hoà (tập trung hoặc phân tán), hệ thống bảo vệ (các tòa nhà văn phòng và chung cư trung và cao cấp) và báo/chữa cháy, kiểm soát vào ra, báo động xâm nhập và giám sát bằng camera Tuy nhiên, các hệ thống này thường được điều khiển riêng biệt, không thể trao đổi thông tin với nhau, không có quản lí và giám sát chung

Với xu hướng đô thị hóa ngày càng phát triển, cùng với đó là sự gia tăng nhanh chóng số lượng các chung cư, tòa nhà cao tầng:

Hệ thống quản lý tòa nhà BMS (Building Management System) đáp ứng được những yêu cầu đó

1.2 Mục Tiêu Đề Tài

người sử dụng,nhằm đảm bảo tiết kiệm điện năng

Trang 13

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TÒA NHÀ BMS

2.1 Khái Niệm Về Hệ Thống Quản Lý Tòa Nhà (BMS)

Hệ thống BMS ( Intelligent Building Management System) hay Hệ thống Quản lý toà nhà thông minh là một hệ thống đồng bộ cho phép điều khiển và quản lý mọi hệ thống

kỹ thuật trong toà nhà như hệ thống điện, hệ thống cung cấp nước sinh hoạt, điều hoà thông gió, cảnh báo môi trường, an ninh, báo cháy - chữa cháy v.v…, đảm bảo cho việc vận hành các thiết bị trong tòa nhà được chính xác, kịp thời, hiệu quả, tiết kiệm năng lượng và tiết kiệm chi phí vận hành Hệ thống BMS là hệ thống đồng bộ mang

tính thời gian thực, trực tuyến, đa phương tiện, nhiều người dùng

Hệ thống quản lý tòa nhà (hệ thống BMS) điều khiển và giám sát các hệ thống sau:

Trang 14

Hình 2.1 Ảnh minh họa cho hệ thống BMS

2.2 Tính Năng Chính, Cấu Trúc, Ưu Điểm Của Hệ Thống BMS 2.2.1 Tính năng chính của hệ thống BMS

trình vận hành của các hệ thống này một cách tối ưu và hiệu quả

yêu cầu về mức độ sử dụng, đảm bảo an ninh, an toàn và tiện nghi, thoải mái cho con người trong tòa nhà

có thể vận hành các hệ thống cơ/điện trong tòa nhà một cách an toàn, chính xác và hiệu quả

Trang 15

 Thống kê các số liệu về tình trạng hoạt động, thông số kỹ thuật của các hệ thống cơ/điện trong tòa nhà dưới dạng các báo cáo, cơ sở dữ liệu … giúp cho việc vận hành tòa nhà của các kỹ sư vận hành tối ưu nhất

đến người vận hành để nhanh chóng sửa chữa, khắc phục, tránh các ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của tòa nhà

hoạt động trong tòa nhà, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất, làm việc

Trang 16

2.2.3 Ưu điểm của hệ thống BMS

bộ, chính xác theo đúng yêu cầu của người điều hành

thức mạng

hệ thống với các ngôn ngữ giao diện theo tiêu chuẩn quốc tế

soạn thảo đồ hoạ, lưu trữ và sao lưu dữ liệu

với mọi yêu cầu

Hình 2.3 Hệ thống BMS điều khiển liên động các hệ cơ điện

Trang 17

2.3 Giới Thiệu Khái Quát Về Hệ Thống Lighting Và Báo Cháy Trong Tòa Nhà BMS

2.3.1.Khái niệm

Lighting Control: Đúng như tên gọi là hệ thống thực thi việc điều khiển chiếu sáng tự

động hoặc bán tự động với mục đích điều khiển tự động và điều khiển giám sát tự động

Hệ thống báo cháy : Là hệ thống thiết bị tự động phát hiện và thông báo điểm cháy (theo

tiêu chuẩn Việt Nam 57238-2001)

Hệ thống báo cháy tự động bao gồm trung tâm báo cháy, các đầu báo cháy và các thiết bị ngoại vi khác

2.3.2.Mục đích hệ thống Lighting và Báo Cháy

2.3.3 Ứng dụng của hệ thống Lighting và Báo cháy

- Hệ thống lighting và báo cháy được ứng dụng ở nhiều lĩnh vực trong cuộc sống

hàng ngày của chúng ta như hệ thống điều khiển theo lighting và hệ thống báo cháy tại các toà nhà cao tầng, trung tâm thương mại, hay các biệt thự, chung cư cũng như nhà phố

- Ngoài ra hệ thống điều khiển theo lighting và hệ thống báo cháy còn được ứng

dụng ở các ngành công nghiệp nặng như nhà máy, khu chế xuất , nhà xưởng trong khu công nghiệp

Trang 18

Hình 2.4: Ảnh mô tả cho hệ thống Lighting

Hình 2.5 Ảnh mô tả cho hệ thống báo cháy

2.3.4.Cấu tạo

 Hệ thống điều khiển gồm: Switch điều khiển theo chế độ thủ công , hoặc chế độ

điều khiểu theo BMS bằng laptop(HMI)

 Thiết bị ngoại vi: Nhận tín hiệu và báo cáo tín hiệu về hệ thống điều khiển như

cảm biến ánh sáng ,cảm biến chuyển động ,cảm biến khói và cháy

Trang 19

2.4 Giới Thiệu Khái Quát Về Hệ Thống HVAC Trong Tòa Nhà BMS 2.4.1.Khái niệm:

HVAC là viết tắt của cụm từ Heating, Ventilating, and Air Conditioning (Hệ thống

sưởi ấm, thông gió và điều hoà không khí) gọi chung là Hệ thống điều hòa không khí

2.4.2.Mục đích hệ thống HVAC

đoạn khác nhau

Hình 2.6 Mô tả hệ thống HVAC hiện nay

Trang 20

2.4.3.Ứng dụng của hệ thống HVAC

như: Hệ thống điều hoà không khí và thông gió tại các toà nhà cao tầng, trung tâm thương mại, hay các biệt thự, chung cư cũng như nhà phố

điện, máy bay, tàu vũ trụ…

Hình 2.7 Hệ thống HVAC thực tế

2.4.4.Cấu tạo:

Bao gồm: Nồi hơi và lò sưởi hay bơm nhiệt

hoặc là thay thế luồng không khí trong không gian bất kỳ nhằm kiểm soát nhiệt độ hoặc là loại bỏ bất kỳ sự kết hợp giữa độ ẩm, mùi, khói, nhiệt, bụi, hay là vi khuẩn bên trong không khí hoặc là CO2 và bổ xung Oxy

Trang 21

 Hệ thống điều hòa không khí( Ventilation): Cung cấp luồng không khí theo yêu cầu cài đặt từ trước và độ ẩm cho toàn bộ hoặc là một phần của toà nhà Thông thường, những toà nhà có lắp đặt điều hoà không khí thường có cửa kín, việc mở cửa sổ sẽ làm giảm hiệu quả làm lạnh từ hệ thống điều hoà

Hình 2.8 Cách hoạt động trong hệ thống HVAC

2.5 Giới Thiệu Một Tòa Nhà Thực Tế

HCM

cộng trên 2.000 căn hộ, 2 khách sạn 5 sao, khu trung tâm thương mại và mua sắm rộng 40,000m2 nơi tập trung của những nhãn hiệu danh tiếng trên thế giới và khu vui chơi giải trí Ngoài ra còn có nhà trẻ, trường học tiêu chuẩn quốc tế, và tầng hầm đậu xe liên thông giữa các tòa nhà

Trang 22

Liên kết công việc: Thi công lắp đặt hệ thống BMS Bảo hành,bảo trì hệ thống BMS

 Các hệ thống trong căn hộ:

Trang 23

CHƯƠNG 3 MẠNG TRUYỀN THÔNG CHO BMS TRONG ĐỀ TÀI

3.1 Khái Niệm Truyền Thông, Mạng, Giao Thức Và Mạng Truyền Thông Công Nghiệp

- Truyền thông (communication): Là quá trình trao đổi thông tin giữa hai chủ thể với

nhau Ví dụ, hai PLC trao đổi thông tin với nhau trong một mạng truyền thông công nghiệp

- Mạng (network): Là một hệ thống bao gồm nhiều trạm (station) được nối với nhau để

có thể trao đổi thông tin Mỗi một mạng có thể bao gồm nhiều phân mạng (subnet)

- Giao thức (protocol): Là các qui tắc, thủ tục qui định cho việc giao tiếp Đối với việc

truyền thông qua mạng, giao thức qui định cấu trúc của gói dữ liệu được trao đổi, phương thức hoạt động, thủ tục thiết lập truyền thông, bảo toàn dữ liệu và tốc độ truyền dữ liệu

Mạng truyền thông trong công nghiệp hay Mạng công nghiệp: là một khái niệm chung

chỉ các hệ thống mạng truyền thông số, truyền bit nối tiếp, được sử dụng để ghép nối các thiết bị công nghiệp Các hệ thống truyền thông công nghiệp phổ biến hiện nay cho phép liên kết mạng ở nhiều mức khác nhau, từ các cảm biến, cơ cấu chấp hành dưới cấp trường cho đến các máy tính điều khiển, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát và máy tính cấp điều hành xí nghiệp, quản lý công ty

3.2 Chuẩn Truyền Thông BACnet 3.2.1 Tổng quan

BACnet chính là tên viết tắt của Building Automation and Control Network hay còn được hiểu là mạng điều khiển và tự động tòa nhà Đây là tiêu chuẩn được phát triển bởi ASHRAE Hoa Kỳ BACnet trở thành tiêu chuẩn ASHRAE/ ANSI 135 vào năm 1995 và sau đó qua nhiều lần nâng cấp và sửa đổi, năm 2003 BACnet trở thành tiêu chuẩn quốc tế ISO-16484-5

BACnet là một tiêu chuẩn thông tin giao tiếp không độc quyền, có tính mở Nó được sử dụng rộng rãi ở bất kì hệ thống nào trong các tòa nhà hiện nay, đó có thể là hệ thống chiếu sáng, an toàn sinh mạng, kiểm soát truy cập, vận chuyển và bảo trì Công nghệ này

Trang 24

được thiết kế để sử dụng được trong phạm vi rộng các công nghệ mạng và truyền thông Nó được xây dựng bao gồm mọi thứ, ngay từ việc phải chọn kiểu cáp nào cho đến việc khởi gán lệnh hoặc yêu cầu thông tin đặc thù ra sao

Các quy tắc của nó được thiết kế đặc thù cho các thiết bị điều khiển và tự động hóa tòa nhà, bao gồm các tác vụ như đọc nhiệt độ yêu cầu ra sao, gửi trạng thái báo động và thiết lập quạt như thế nào,

Hiện nay, có 02 chuẩn BACnet đang được sử dụng phổ biến trong công nghiệp - tự

Chuẩn Bacnet đề tài sử dụng là BACnet / IP

Hình 3.1 Ảnh minh họa BACnet

3.2.2 Tính năng của giao thức BACnet

ARCNET, MS / TP, PTP và LonTalk)

tượng, các thuộc tính của NỀN TẢNG

Trang 25

 Khả năng mở rộng và lựa chọn tương thích với các hệ thống và nhà cung cấp khác

3.2.3 So sánh giữa Modbus và BACnet

 Modbus

Giao thức Modbus được phát triển bởi Modicon trong những năm 1970 cho việc sử dụng các hệ thống tự động hóa công nghiệp với các bộ điều khiển lập trình (Programable Controllers) Ngày nay nó là một trong những phương tiện được sử dụng rộng rãi nhất trong việc kết nối các thiết bị điện tử trong các ứng dụng công nghiệp (industrial) Tính đơn giản cũng khiến Modbus trở thành một công cụ hữu dụng để đem đến tính đổi lẫn trong các ứng dụng tự động hóa tòa nhà

Modbus bao gồm một cấu trúc thông điệp được thiết kế để thiết lập giao tiếp phụ (master-slave), chủ-khách (client-master) giữa một phạm vi rộng các thiết bị thông minh Nó hỗ trợ các giao thức tuần tự và mạng Ethernet Nó thực sự là một tiêu chuẩn mở và là một trong những giao thức được sử dụng rộng rãi nhất trong môi trường sản xuất công nghiệp Sử dụng giao thức cũng như cấp chứng nhận (licensing) là hoàn toàn miễn phí Các công cụ và tài nguyên hỗ trợ cho việc triển khai lắp đặt và vận hành được cung

chính-cấp trực tuyến (online)  BACnet

BACnet sử dụng giải pháp hướng đối tượng (object-oriented) trong các việc xét duyệt, điều khiển, sửa đổi và tương tác với thông tin từ các thiết bị khác nhau Một mô hình hướng đối tượng BACnet (object-oriented model) bao gồm hai thành phần chính sau : các đối tượng (objects) và các dịch vụ (services) [dịch vụ ở đây có thể hiểu là tập hợp các lệnh logic]

Với BACnet, objects là một tập hợp các thuộc tính (properties), mỗi thuộc tính đại diện cho một số bit thông tin Bên cạnh các thuộc tính mang tính tiêu chuẩn, objects có thể bao gồm các thuộc tính của nhà sản xuất miễn là chúng thi hành chức năng tuân theo tiêu chuẩn BACnet cũng định nghĩa các trạng thái có thể xảy ra cho mỗi thuộc tính của một object Điều làm cho giải pháp hướng đối tượng hoạt động đó là mọi object và thuộc tính được định nghĩa bởi hệ thống thì có thể truy cập được một cách chính xác theo cùng một cách thức

Trang 26

Quá trình đọc và ghi một thuộc tính BACnet gọi là service Services là những phương thức được sử dụng bởi bất kỳ thiết bị BACnet nào khi nó giao tiếp với một thiết bị

BACnet khác, bao gồm việc nhận, truyền tải thông tin hoặc xử lý một hành động (action) Tiêu chuẩn đề ra một phạm vi rộng lớn các services cho việc truy xuất các objects và

 Kết luận

Modbus và BACnet đều đạt được thành công trong việc triển khai những hệ thống tự động hóa tòa nhà Tuy nhiên BACnet điều khiển các thiết bị với cách thiết lập đơn giản làm cho nó trở thành 1 giao thức lí tưởng cho các ứng dụng trong công nghiệp

3.3 Chuẩn truyền thông BACnet IP 3.3.1 Khái niệm

Một mạng BACnet / IP là một bộ sưu tập của một hoặc nhiều IP con (IP miền) được gán một đơn số mạng BACnet Kết nối internet BACnet bao gồm hai hoặc nhiều mạng BACnet Tiêu chuẩn này cũng hỗ trợ việc đưa các nhóm phát đa hướng IP theo kiểu tương tự với mạng con IP

Trang 27

3.3.2 Tại sao lựa chọn BACnet IP

BACnetIP có vô số lợi thế trong việc sử dụng để giám sát và kiểm soát BMS của bạn, chẳng hạn như:

BMS không cần thiết, cắt giảm chi phí

qua internet

lượng tự động

khiển, việc chấm dứt dây truyền thông này trở nên đơn giản hơn nhiều so với giao thức MSTP hoặc LON

dây truyền thông không chính xác khi sử dụng giao thức MSTP hoặc LON

giữa các bộ điều khiển trong khi BACnet IP chỉ có thể mất vài phút

một mạng IP

3.3.3 Giao tiếp mạng BACnet / IP

3.3.3.a Giao tiếp giữa các mạng BACnet / IP

Chúng thực hiện điều này bằng cách gửi các thông điệp "thuật toán" cho nhau bằng địa chỉ IP đích Bản thân thông điệp BACnet được đóng gói như thế nào? Giải pháp rõ ràng là tận dụng phần 'dữ liệu' của gói UDP để chứa APDU IP đã có một lớp mạng, vì vậy giải pháp đơn giản nhất dường như là chỉ gói gọn phần APDU của khung

Trang 28

BACnet Nhưng NPCI có thể chứa thông tin quan trọng như số phiên bản, mức độ ưu tiên, liệu thông báo có nên được chuyển đến một nút không phải BACnet / IP hay không, v.v Do đó, toàn bộ NPDU được đóng gói

Một vấn đề khác là một số thiết bị BACnet / IP có thể cần biết cách một thông điệp được truyền tải, cho dù bằng cách định địa chỉ thuật toán hay chương trình Vì một số triển khai giao thức IP có sẵn trên thị trường không cung cấp thông tin này cho người nhận, nên phải tạo một phương pháp chắc chắn để cung cấp chế độ địa chỉ cho các lớp giao thức cao hơn

Hình 3.3 Giao tiếp giữa các mạng BACnet / IP

3.3.3.b Giao tiếp giữa mạng BACnet / IP và mạng không phải BACnet / IP

Các thiết bị BACnet trên một mạng không cần biết công nghệ LAN của các mạng BACnet khác mà chúng muốn giao tiếp Các thiết bị BACnet / IP không có gì khác biệt Khi một tin nhắn được gửi từ một thiết bị BACnet / IP đến một thiết bị không phải BACnet / IP, NPCI chứa các trường DNET, DLEN và DADR của thiết bị đích và tin nhắn được chuyển hướng đến một bộ định tuyến tới mạng đó, giống như luôn luôn Tương tự như vậy, bộ định tuyến điền vào các trường SNET và SADR bằng cách sử dụng số mạng của mạng IP và địa chỉ IP của thiết bị gốc

Trang 29

3.4 Truyền Thông Tương Tự ( Analog)

Truyền thông tương tự là một phương thức giao tiếp truyền tải thông tin thoại, dữ liệu, hình ảnh, tín hiệu hoặc video bằng cách sử dụng tín hiệu liên tục thay đổi về biên độ, pha hoặc một số đặc tính khác tương ứng với một biến số Nó có thể là truyền tín hiệu nguồn tương tự bằng cách sử dụng phương pháp điều chế tương tự như FM hoặc AM, hoặc hoàn toàn không điều chế

Truyền dẫn tương tự vẫn còn rất phổ biến, đặc biệt là đối với khoảng cách ngắn hơn, do chi phí thấp hơn đáng kể và thiết bị ghép kênh và định thời phức tạp là không cần thiết, và trong các hệ thống “đường ngắn” nhỏ đơn giản không cần truyền kỹ thuật số ghép kênh

Tuy nhiên, trong các tình huống mà tín hiệu thường có tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao và không thể đạt được độ tuyến tính của nguồn, hoặc ở khoảng cách xa, các hệ thống đầu ra cao, thì tín hiệu tương tự không hấp dẫn do các vấn đề suy hao Hơn nữa, khi các kỹ thuật kỹ thuật số tiếp tục được cải tiến, các hệ thống tương tự ngày càng trở thành thiết bị kế thừa

Các hệ thống analog có khả năng chịu nhiễu rất tốt, sử dụng tốt băng thông và dễ thao tác về mặt toán học Tuy nhiên, tín hiệu tương tự yêu cầu bộ thu và bộ phát phần cứng được thiết kế để hoàn toàn phù hợp với đường truyền cụ thể Nếu bạn đang làm việc trên một hệ thống mới và bạn quyết định thay đổi tín hiệu tương tự, bạn cần phải thay đổi hoàn toàn bộ phát và bộ thu của mình

Trang 30

CHƯƠNG 4 CÁC PHẦN MỀN SỬ DỤNG TRONG DỀ TÀI 4.1 Phần Mềm Thiết Kế Giao Diện Điều Khiển Desigo CC

4.1.1 Giới thiệu tổng quan về Desigo CC

Được thiết kế để đáp ứng nhu cầu về kiểm soát và an toàn nhà cửa, Desigo CC Building Automation System được phát triển để nâng cao trải nghiệm người dùng và giảm thời gian cần thiết để tạo ra các dữ liệu và báo cáo toàn diện và hữu ích

Nền tảng quản lý Desigo CC là một điểm truy cập duy nhất để người dùng vận hành, giám sát và tối ưu hóa tự động hóa tòa nhà, hệ thống an toàn và an toàn phòng cháy hoặc kết hợp cả hai Desigo CC là một kiến trúc máy khách-máy chủ đầy đủ, linh hoạt cho phép khả năng mở rộng từ các dự án nhỏ / đơn giản đến các dự án lớn với yêu cầu cao cấp

Desigo CC có thể được cài đặt trên một máy tính, với đầy đủ chức năng máy chủ và máy khách Hơn nữa Web và Windows cũng có thể được thêm vào trên phần cứng riêng biệt Các kết nối hệ thống bổ sung có thể được thực hiện thông qua các hệ thống được cài đặt với cấu hình Desigo CC Front End Processors (FEP) Giao diện web cung cấp cho người dùng tính linh hoạt cao hơn cho hoạt động và các tiện ích mở rộng trong tương lai, ví dụ: ứng dụng di động cho máy tính bảng và điện thoại thông minh

Hình 4.1 Giới thiệu phần mền Desigo CC

Trang 31

4.1.2 Các tính năng chính

Nền tảng quản lý Desigo ™ CC cung cấp cách tiếp cận tích hợp để quản lý và kiểm soát các cơ sở từ giao diện linh hoạt, dễ sử dụng cho phép người dùng:

Trang 32

● Bảo mật CNTT tuân thủ Cấp độ bảo mật của ISA-99 / IEC 62443: SL1

● Máy chủ OPC DA V2.05a và V3.0, được chứng nhận bởi chương trình chứng nhận OPC Foundation

● Hỗ trợ các yêu cầu quản lý của ngành dược phẩm, chẳng hạn như FDA 21CFR của Hoa Kỳ

4.1.4 Khả năng tương thích với các hệ thống khác:

Desigo CC hỗ trợ nhiều tùy chọn máy khách cho các ứng dụng khác nhau, từ người dùng thông thường được cài đặt giao diện điều khiển quan trọng Tất cả các tùy chọn máy khách được xây dựng xung quanh các tiêu chuẩn và khả năng sử dụng, vì vậy bạn có thể dễ dàng chuyển đổi giữa các tùy chọn client khác nhau mà không cần phải tìm hiểu nhiều giao diện Truy cập khác nhau tùy thuộc vào nơi mình đăng ký

Desigo CC Tương thích với các hệ thống sau:

 APOGEE BACnet (Firmware 3.2.4 đến 3.4 với một số ngoại lệ *) ·

 APOGEE P2 Ethernet (Firmware 2.8.x trong bộ điều khiển PXC, MBC và MEC) ·

 APOGEE P2 RS-485 qua AEM (Chương trình cơ sở 2.8 trong bộ điều khiển PXC, MBC và MEC)

 Hệ thống liên lạc (FS20UL MP2.0) ·

 BACnet của bên thứ ba (BTL B-AWS) ·

 Máy khách OPC bên thứ ba tuân thủ OPC DA2.0 ·

 Máy chủ OPC bên thứ ba tuân thủ OPC DA V2.05 / V3.00 ·

Trang 33

 Simatic S7- 300/400 (-H) / 1200 V3

chỉnh sửa hoàn chỉnh Điểm, PPCL vàTEC: ·

4.1.5 Yêu cầu cài đặt Phần mền Cấu Hình:

● Ổ Đĩa cứng: 1 x 256GB SSD (máy khách); 1 x 1024GB SSD (máy chủ)

● RAM: 8GB (máy khách); 16GB (máy chủ cỡ nhỏ hoặc trung bình); 32GB (máy chủ lớn)

● Bộ xử lý: Core i5 (máy khách); Core i7 (máy chủ)

● Phần cứng được liệt kê UL / ULC: cần thiết cho các ứng dụng UL / ULC

● Microsoft® Windows Server 2016 64-bit ● Microsoft® Windows Server 2019 64 bit

Máy khách Web và Máy khách ứng dụng Windows chạy trên hệ điều hành Microsoft và phiên bản:

● Microsoft® Windows 7 64 bit (Chuyên nghiệp và Doanh nghiệp) ● Microsoft® Windows 10 64-bit (Chuyên nghiệp và Doanh nghiệp)

4.2 Phần Mền Máy Ảo Lập Trình Vmware 4.2.1 Giới thiệu tổng quan

Là một phần mềm giả lập hệ điều hành rất nổi tiếng của hãng Vmware

Inc Workstation cung cấp giải pháp ảo hóa máy tính để bàn được thiết kế cho mọi người

Trang 34

sử dụng Windows VMware Workstation có thể thay đổi đáng kể cách thức làm việc với các máy ảo và cực kì hữu ích với các nhà phát triển

Hình 4.4 Giao diện phần mềm Hypertrm

Trang 35

Các chức năng chính:

Hình 4.5 Giao diện tạo kết nối

Hình 4.6 Giao diện thiết lập chân kết nối

Trang 36

4.2.2.2 Phần mềm Job Editor Giới thiệu tổng quan:

Job editor là phần mềm lập trình sử dụng ngôn ngữ cấp cao PPCL

Hình 4.7 Logo phần mềm Job Editor

Thanh công cụ có những chức năng như sau:

Hình 4.8 Thông tin kết nối với 2 thiết bị điều khiển

Trang 37

Dùng để thiết lập thời gian cho các lịch trình được cài đặt trước, theo ý muốn của người vận hành

Trang 38

Hình 4.11 Ví dụ các scheduler được cài đặt lịch trình  Một số câu lệnh lập trình

1/ Một số câu lệnh so sánh

a) Equal to (.EQ.)

b) Greater than or equal to (.GE.)

c) Greater than (.GQ.)

d) Less than or equal to (.LE.)

2

Trang 39

Ví dụ : IF (TIME.LT.19:00.AND.TIME.GT.5:00) THEN ON(LIGHTS b) Or (.OR.)

Cú pháp : IF (value1.OR.value2) then… Sử dụng:

Ví dụ : IF (TIME.LT.19:00.AND.TIME.GT.5:00) THEN ON(LIGHTS) c) Câu lệnh LOOP

Cú pháp : LOOP(type,pv,cv,sp,pg,ig,dg,st,bias,lo,hi,0) Trong đó:

type: Chỉ định loại điều khiển Các giá trị hợp lệ là 0 và 128

pv: giá trị đầu vào cv: giá trị đầu ra sp: diểm đặt (setpont)

Trang 40

pg: Độ lợi tương ứng xác định một phần của hành động điều khiển PID tỷ lệ thuận với lỗi

giữa điểm đặt (sp) và giá trị đầu vào (pv)

ig: giá trị tích phân

Sự đóng góp của hành động điều khiển tích hợp vào tổng hành động điều khiển của vòng lặp Hành động tích phân giảm thiểu bù (chênh lệch giữa biến quy trình và điểm đặt) Thêm mức tăng tích phân có thể tăng thời gian cần thiết để điều chỉnh vòng lặp

dg: giá trị đạo hàm

Tốc độ thời gian đáp ứng của hệ thống điều khiển Lợi ích phái sinh thường được áp dụng cho các hệ thống phản ứng nhanh Thêm lợi ích phái sinh có thể tăng thời gian cần thiết để điều chỉnh vòng lặp

biass: giá trị (tính theo đơn vị kỹ thuật) của đầu ra điều khiển (cv), trong một vòng lặp tỷ

lệ duy nhất, khi biến đo (pv) bằng với điểm đặt (sp)

lo: giá trị thấp nhát của đầu ra hi: giá trị cao nhất của đầu ra

Sử dụng:

Lệnh này thực hiện điều khiển vòng kín bằng cách sử dụng bất kỳ kết hợp các hành động kiểm soát tỷ lệ, tích phân và đạo hàm tronghoặc chế độ hành động trực tiếp hoặc đảo ngược

LOOP giám sát một điểm đầu vào (biến quá trình), so sánh nó với mộtgiá trị mong muốn (điểm đặt) và điều chỉnh đầu ra (biến điều khiển)để đưa đầu vào gần hơn với điểm đặt

Ví dụ: LOOP(0,”TF3”,”VAV3”,”SETF3”8,6,0,1,25,30,50,0) c) TOTAL

Cú pháp : IF( TOTAL(Value1).GT.Value2) Then …

Sử dụng: Nếu tổng của giá trị 1 lớn hơn giá trị 2 thì sẽ xuất cảnh báo Ví dụ : IF(TOTAL(FAN1).GT.500.0)THEN ALARM(FAN1)

d) WAIT

Cú pháp : WAIT(time,pt1,pt2,mode) Trong đó:

- Time là thời gian delay