Ứng dụng bms quản lý hệ thống điều hòa trung tâm học liệu trường đại học cần thơ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN DUY NINH ỨNG DỤNG BMS QUẢN LÝ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TRUNG TÂM HỌC LIỆU TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Chuyên ngành : Thiết bị, mạng nhà máy điện Mã số: 605251 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2013 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA………… PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Nguyễn Duy Ninh Ngày, tháng, năm sinh: 16/03/1985 Nơi sinh: An Giang Địa liên lạc: Khoa Công Nghệ - Đại Học Tây Đô QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Học viên cao học Đại Học Bách Khoa TPHCM khóa 2011 - 2013 Q TRÌNH CƠNG TÁC Giảng dạy Khoa Công Nghệ - Đại Học Tây Đô từ năm 2010 đến LỜI CẢM ƠN Sau tháng nghiên cứu thực tập Trung tâm học liệu Trường Đại Học Cần Thơ em hồn thành việc nghiên cứu ứng dụng mơ hệ thống BMS quản lý hệ thống điều hòa trung tâm Để hoàn thành luận văn em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hoàng Việt, anh Nguyễn Văn Cơi – Phòng Kỹ Thuật Trung Tâm Học Liệu Đại Học Cần Thơ tận tình hướng dẫn thực Hệ thống tự động hố tồ nhà lĩnh vực Việt Nam, cố gắng không tránh khỏi thiếu sót q trình tìm hiểu Chúng em mong nhận góp ý bổ sung ca cỏc thy cụ giỏo TPHCM, tháng 06 năm 2013 Ký tªn Ngun Duy Ninh ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Duy Ninh Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 16/03/1985 Nơi sinh: An Giang Chuyên ngành: Thiết bị, mạng nhà máy điện Mã số: 605251 1- TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG BMS QUẢN LÝ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TRUNG TÂM HỌC LIỆU TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Trình bày hệ thống tự động hóa cơng nghiệp - Tìm hiểu hệ thống tự động hóa quản lý lượng BMS Johson Control - Áp dụng hệ thống BMS Johson Control quản lý hệ thống điều hòa tòa nhà trung tâm học liệu Trường Đại Học Cần Thơ - Kết luận kiến nghị hướng phát triển thêm 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/01/2013 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/06/2013 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Hệ thống tự động hóa quản lý lượng tịa nhà BMS đóng vai trị quan trọng việc trì điều kiện làm việc lý tưởng cho người thiết bị hoạt động bên tòa nhà Nội dung luận văn tìm hiểu hệ thống tự động hóa cơng nghiệp đại, hệ thống lạnh trung tâm tòa nhà triển khai ứng dụng hệ thống BMS hãng Johnson Control để quản lý hệ thống điều hòa trung tâm học liệu Trường Đại Học Cần Thơ Với kết mong muốn mô việc điều khiển vận hành hệ thống cách thuận tiện, an toàn tiết kiệm lượng ABSTRACT The system automates the building energy management BMS plays a key role in maintaining an ideal working conditions for the people and the equipment inside the building operations The main content of this thesis is the book to learn about automation systems in modern industry, the central air system of the building and deployment BMS system of Johnson Control to manage system central air materials Can Tho University The desired result is to be simulated to control and operate this system in a convenient, safe and save the most energy Lời cam đoan Tôi xin cam đoan Lun tốt nghiệp tự lập nghiên cøu, tìm hiểu mơ d­íi sù h­íng dÉn thầy giáo hướng dẫn Để hoàn thành lun này, sử dụng tài liệu ®· ghi luận văn, kh«ng sư dơng bÊt kú tài liệu khác mà không liệt kê phần tài liệu tham khảo TPHCM, tháng 06 năm 2013 Ký tªn Ngun Duy Ninh Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ khóa 2011 Mục lục MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài CHƯƠNG HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRONG TỊA NHÀ TRUNG TÂM HỌC LIỆU ĐẠI HỌC CẦN THƠ Thực trạng chung tòa nhà cao tầng đại Đặc trưng hệ thống điều hòa khơng khí tịa nhà trung tâm học liệu 3 Hệ thống điều hịa khơng khí trung tâm 4 Hệ thống điều khiển đo lường thiết bị điều tiết khơng khí tịa nhà Nhiệm vụ chức hệ thống điều khiển 4.2 Đo lường kiểm tra chỗ 4.3 Đo lường kiểm tra từ xa 3.4 Điều khiển tự động Sự cần thiết quản lý hệ thống điều hịa khơng khí tịa nhà trung tâm học liệu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRONG CƠNG NGHIỆP Mơ hình phân cấp hệ thống Cấu trúc thiết bị mạng 10 Cấu trúc bus 11 2 Cấu trúc mạch vịng(tích cực) 12 Cấu trúc hình 13 Mơ hình tham chiếu OSI (Open System Interconnection) 14 Truy nhập bus 17 Master/Slaver 17 TDMA (Time Division Multiple Access) 17 Token Passing 18 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection) 18 5 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance) 18 Mã hoá bit 18 Chuẩn môi trường truyền dẫn: 19 Cấu trúc hệ thống giám sát 20 Cấu trúc tập trung – Concentrated Architechure 20 Cấu trúc phân quyền 21 3 Cấu trúc phân tán 22 Hệ thống điều khiển phân tán DCS 23 Khái niệm hệ thống điều khiển phân tán DCS 23 Mơ hình phân lớp hệ thống điều khiển DCS: 24 Lớp I/O 24 Trang i Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ khóa 2011 2 Lớp điều khiển 25 Lớp điều hành 25 4 Lớp thông tin quản lý 25 Các mô hình mạng hệ thống điều khiển phân tán 26 Các mạng I/O 26 Mạng điều khiển: 27 3 Mạng diện rộng nhà máy 27 4 Nhận xét 28 CHƯƠNG 28 HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HỐ TỒ NHÀ CỦA JOHNSON CONTROL 28 I Giới thiệu hệ thống tự động hố tồ nhà 28 II.Nội dung 29 Các hệ thống điều khiển nhà 29 1.1 Hệ thống HVAC 29 1.2 Hệ thống điện 33 1.3 Hệ thống chiếu sáng 34 1.4 Hệ thống cấp nước 34 1.5 Hệ thống thang máy 35 1.6 Hệ thống chữa cháy 35 Hệ thống an ninh 36 Lợi ích việc trang bị hệ thống BMS cho nhà 36 2.1 Giảm chi phí vận hành bảo dưỡng: 36 2.2 Tiết kiệm lượng: 37 2.3 Tạo môi trường làm việc tiện nghi, đại nâng cao hiệu làm việc: 37 2.4 Đảm bảo an ninh an toàn cho người: 37 2.5 Thân thiện góp phần gìn giữ mơi trường: 38 Hệ thống BMS Johnson Control 38 3.1 Kiến trúc hệ thống cấu trúc mạng 38 3.3 Bộ Điều Khiển Giao Tiếp Mạng N30 41 3.4 Bộ Điều Khiển Trực Tiếp Kỹ Thuật Số DDC 42  Thiết Bị Đầu Cuối 43 3.6.2 Phần mềm Metasys® Workstation phiên M3 46 a M- Exloprer 46 b M- Graphics 47 3.7 Các đặc tính bật Johnson controls 48 CHƯƠNG 50 I Giới thiệu 50 II Nội dung 50 Thuật toán điều khiển thiết bị hệ thống 50 Máy lạnh – Chiller 52 1.2 FCU 54 1.3 AHU 55 Mạch điều khiển tự động hệ thống 59 2.1 Điều khiển máy điều hịa khơng khí 60 2.2 Điều khiển máy làm lạnh Chiller 61 MƠ PHỎNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 62 Trang ii Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ khóa 2011 3.1 Phần Mềm Đồ Hoạ, Hình ảnh Động 62 3.2 Hệ thống Chiller 63 3.3 Hệ thống AHU 64 3.4 Tiện ích quản lý 66 Ứng dụng tiết kiệm lượng 68 4.1 Điều khiển công suất tiêu thụ 68 4.2 Điều khiển mơi trường tiện ích, tiết kiệm lượng 68 III KẾT LUẬN 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 Kết luận 75 Kiến nghị 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 Trang iii Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ khóa 2011 Mục lục hình MỞ ĐẦU CHƯƠNG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHƠNG KHÍ TRONG TỊA NHÀ TRUNG TÂM HỌC LIỆU ĐẠI HỌC CẦN THƠ Hình 1.1 Hệ thống điều hịa trung tâm Hình 1.2: Các dàn lạnh FCU AHU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRONG CƠNG NGHIỆP Hình Mơ hình phân cấp chức hệ thống điều khiển giám sát Hình2 Mơ hình tham chiếu OSI 14 Hình Cấu trúc điều khiển tập trung 20 Hình 4:Cấu trúc điều khiển phân quyền 21 Hình 5:Cấu trúc tiêu biểu hệ điều khiển phân tán DCS 23 Hình Mơ hình phân lớp hệ DCS 24 Hình : Mạng I/O 26 CHƯƠNG 28 HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HỐ TỒ NHÀ CỦA JOHNSON CONTROL 28 Hình 3.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống BMS 38 Hình 3.2: Giao diện điều khiển quản lý 45 Một phần mềm trọn gói sử dụng cho việc giao tiếp người máy tính Tất ngõ vào, ngõ ra, điểm đặt thơng số khác…, trình bày vẽ thiết kế, bảng điểm yêu cầu phần mềm hệ thống phải hiển thị cho người vận hành xem sửa đổi 45 Phần mềm giao diện với người sử dụng phải có phần hướng dẫn trợ giúp cho thao tác ứng dụng 45 Hình 3.3 Cơng cụ cấu hình hệ thống M- Exloprer 46 Hình 3.4 Công cụ thiết kế giao diện đồ hoạ M- Graphics 47 Hình 4.1: Thuật tốn chương trình 50 Hình 4.2: Quản lý liệu thiết bị hệ thống 51 Hình 4.3: Giao diện điều khiển Chiller 51 Hình 4.4: Giao diện điều khiển FCU 53 Hình 4.5: Giao diện điều khiển AHU 54 Hình 4.6: sơ đồ cấu trúc hệ thống 58 Hình 4.7: sơ đồ điều khiển máy điều hịa khơng khí 59 Hình 4.8: Sơ đồ điều khiển máy làm lạnh nước 60 Hình 4.9: Giao diện đồ họa trực quan 61 Phần mềm đồ họa có khả hiển thị hình ảnh động dựa giá trị thực nhận từ hệ thống 61 Hình 4.10: Mô điều khiển hệ Chiller 62 Hình 4.11: Mơ điều khiển AHU 64 Hình 4.12: Quản lý liệu AHU 64 Hình 4.13: Mô quản lý lượng 65 Hình 4.14: Mơ quản lý vận hành 66 Trang iv ... nghiệp đại, hệ thống lạnh trung tâm tòa nhà triển khai ứng dụng hệ thống BMS hãng Johnson Control để quản lý hệ thống điều hòa trung tâm học liệu Trường Đại Học Cần Thơ Với kết mong muốn mô việc điều. .. TÀI: ỨNG DỤNG BMS QUẢN LÝ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TRUNG TÂM HỌC LIỆU TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Trình bày hệ thống tự động hóa cơng nghiệp - Tìm hiểu hệ thống tự động hóa quản lý. .. ƠN Sau tháng nghiên cứu thực tập Trung tâm học liệu Trường Đại Học Cần Thơ em hoàn thành việc nghiên cứu ứng dụng mô hệ thống BMS quản lý hệ thống điều hòa trung tâm Để hoàn thành luận văn em xin