Tầng hầm là nơi bố trí bơm nƣớc và sò cho hệ thống lạnh. Ngoài ra, còn có:
1 còi + 1 cảm biến khói mô phỏng báo cháy
1 LED dây
4 nút bấm giả lập các tình huống nhƣ: Cháy; Ngừng báo cháy; 1 trong 2 chiller ngừng hoạt động.
Hình 5.16 Tầng hầm trong mô hình
5.2.2. Hành lang
Hành lang bố trí:
+ 2 dãy đèn LED: 1 mô phỏng đèn hành lang, 1 mô phỏng đèn báo động
+ 2 quạt trên dƣới: quạt trên mô phỏng quạt tạo áp, quạt dƣới mô phỏng quạt thông gió tầng hầm.
Hình 5.17 Hành lang trong mô hình
5.2.3. H thống lạnh
Hệ thống lạnh gồm 3 bộ phận chính là bơm nƣớc, sò lạnh và ống dẫn khí lạnh lên các tầng, ngoài ra còn có bình đựng nƣớc tản nhiệt và quạt tản nhiệt bố trí mặt dƣới.
Hình 5.19 Bình đựng nƣớc tản nhiệt trong mô hình
Hình 5.20 Quạt tản nhiệt 12V trong mô hình
Hình 5.21 Đƣờng ống dẫn khí lạnh lên các tầng trong mô hình
ơm nƣớc
Công suất: 60W
Điện áp: DC 12V.
Nhiệt độ tối đa : 550 .
Lƣu lƣợng truy cập mỗi phút: 5 L
S lạnh
Hệ thống thổi khí lạnh bằng sò nóng lạnh TEC12706AJ.
Số sò nóng lạnh: 4 sò.
Quạt thổi khí tốc độ cao mặt đáy.
Tản nhiệt nhôm, thép không gỉ.
Công suất tối đa: 4x72W.
Kích thƣớc: 120x75x60mm
5.2.4. Nguồn, truyền thông và điều khiển
Tầng dƣới mô hình dùng để bố trí nguồn và mạng truyền thông, gồm:
3 bộ nguồn
3 khối Relay
1 PLC S7-1200 CPU 1214C
3 ADRUINO UNO R3
1 Modem TP_LINK TL-SF1005D
2 khối quạt tản nhiệt 12V
Hình 5.22 Bộ nguồn và PLC trong mô hình
Hình 5.24 Các board ADRUINO trong mô hình
CHƢƠNG 6: THI CÔNG MÔ HÌNH TÕA NH THÔNG MINH BMS
Với các thiết bị cùng với bố trí mô hình đã giới thiệu trong chƣơng 5, ta tiến hành kết nối các thành phần trong hệ thống.
6.1. Kết Nối Phần Cứng
Việc đi dây đƣợc thực hiện nhƣ sơ đồ kết nối sau:
Hình 6.1 Sơ đồ đi dây các thiết bị Bảng 6.1 Ký hiệu thiết bị trong sơ đồ đi dây Bảng 6.1 Ký hiệu thiết bị trong sơ đồ đi dây
KÝ HIỆU THIẾT BỊ
F-1 QUẠT TẦNG 1 F-2 QUẠT TẦNG 2 F-3 QUẠT TẦNG 3 BUZZER CHU NG BÁO CHÁY
F-E QUẠT TẠO ÁP CẦU THANG L-B ĐÈN CẦU THANG F-B QUẠT HÚT KHÓI TẦNG HẦM
L1-1 ĐÈN 1 – TẦNG 1 L1-2 ĐÈN 2 – TẦNG 1 L2-1 ĐÈN 1 – TẦNG 2 L2-2 ĐÈN 2 – TẦNG 2 L3-1 ĐÈN 1 – TẦNG 3 L3-2 ĐÈN 2 – TẦNG 3 L-E ĐÈN CẦU THANG L-ALARM ĐÈN BÁO HỎA HOẠN COOL TOWER THÁP TẢN NHI T
PUMP BƠM TẢN NHI T C-1 CHILLER 1 C-2 CHILLER 2
6.2. Giao Tiếp Phần Mềm
Sau khi hoàn thành kết nối phần cứng, ta tiếp tục giao tiếp các thành phần trong mô hình bằng các phần mềm đã giới thiệu trong chƣơng 3:
- Cấu hình và lập trình PLC với Tia Portal V11 - Lập trình kết nối địa chỉ các biến trên druino
- Thiết kế giao diện các hệ thống trong tòa nhà trên Desigo với các đối tƣợng tƣơng ứng với các biến đã thành lập.
6.2.1. Lập trình trên Tia Portal V11 6.2.1.a Tạo Project 6.2.1.a Tạo Project
ước 1: Từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tƣợng Tia Portal V11.
ước 2 : Click chuột vào Create new project để tạo dự án.
Hình 6.3 Màn hình chính của phần mềm TIA PORTAL
ước 3 : Nhập tên dự án vào Project name sau đó nhấn create
Hình 6.4 Tạo dự án mới trên phần mềm TIA PORTAL
ước 4 : Chọn configure a device
ước 5 : Chọn add new device
Hình 6.6 Chọn add new device
ước 6 : Chọn loại CPU PLC sau đó chọn add
Hình 6.7 Chọn loại CPU PLC
ước 7 : Project mới đƣợc hiện ra
6.2.1.b Định dạng TAG cho các biến thiết bị trong mô hình
Các thuộc tính cơ bản của Tag:
- Name : chỉ đƣợc khai báo và sử dụng một lần trên CPU - Data type : kiểu dữ liệu chỉ định cho các tag
- ddress : địa chỉ của tag
Hình 6.9 Bảng địa chỉ Tag
Bảng TAGNAME mô hình sử dụng:
Bảng 6.2 Bảng T GN ME các đối tƣợng
STT TAGNAME ĐỊA CHỈ KIỂU DỮ LIỆU
1 LIGHT_STAIR M20.0 BOOL 2 LIGHT_AlARM M20.1 BOOL 3 LIGHT1_RUN M20.2 BOOL 4 LIGHT2_RUN M20.3 BOOL 5 LIGHT3_RUN M20.4 BOOL 6 LIGHT4_RUN M20.5 BOOL 7 LIGHT5_RUN M20.6 BOOL 8 LIGHT6_RUN M20.7 BOOL 9 EFAN1_RUN M21.0 BOOL 10 EFAN2_RUN M21.1 BOOL 11 EFAN3_RUN M21.2 BOOL 12 BUZZER_RUN M21.3 BOOL 13 FAN_STAIRS_RUN M21.4 BOOL 14 LIGHT_BASEMENT_RUN M21.5 BOOL 15 FAN_CO_RUN M21.6 BOOL 16 COOLING_TOWER_RUN M22.0 BOOL 17 COOLING_TOWER_TRIP M22.1 BOOL
18 PUMP_RUN M22.2 BOOL 19 PUMP_TRIP M22.3 BOOL 20 CHILER1_RUN M22.4 BOOL 21 CHILER1_TRIP M22.5 BOOL 22 CHILER2_RUN M22.6 BOOL 23 CHILER2_TRIP M22.7 BOOL 24 SENSOR_SMOKE_1 DB15.0 WORD 25 SENSOR_SMOKE_2 DB15.2 WORD 26 SENSOR_SMOKE_3 DB15.4 WORD 27 SENSOR_CO_4 DB15.6 WORD 28 SENSOR_THERMAL_1 DB15.8 WORD 29 SENSOR_THERMAL_2 DB15.10 WORD 30 SENSOR_THERMAL_3 DB15.12 WORD 31 SENSOR_HUMIDITY_1 DB15.14 WORD 32 SENSOR_HUMIDITY_2 DB15.16 WORD 33 SENSOR_HUMIDITY_3 DB15.18 WORD 34 Ia DB15.20 REAL 35 Ib DB15.24 REAL 36 Ic DB15.28 REAL 37 Ia_Max DB15.32 REAL 38 Ib_Max DB15.36 REAL 39 Ic_Max DB15.40 REAL 40 FREQUENCY DB15.44 REAL 41 POWER DB15.48 REAL 42 QUADRATURE_POWER DB15.52 REAL 43 SUPPOWER DB15.56 REAL 44 ENERGY DB15.60 REAL 45 Va DB15.64 REAL 46 Vb DB15.68 REAL 47 Vc DB15.72 REAL 48 Va_Max DB15.76 REAL 49 Vb_Max DB15.80 REAL 50 Vc_Max DB15.84 REAL 51 POWER_FACTORY DB15.88 WORD 52 TEMPERATURE_COLLING DB15.92 WORD 53 FLOW_METER DB15.94 WORD
54 FREQUENCY_PUMB DB15.96 WORD 55 THERMAL_IN_LOAD DB15.98 WORD 56 THERMAL_OUT_LOAD DB15.100 WORD 57 PUMB_SUPLY DB15.102 WORD 58 M_VALUE DB15.104 WORD 59 PA DB15.106 WORD 60 HEATER1 DB15.108 WORD 61 DAR DB15.110 WORD 62 HEATER2 DB15.112 WORD 63 DAF DB15.114 WORD 64 HEATER3 DB15.116 WORD 65 ENERGY1 DB15.118 REAL 66 SUPPOWER1 DB15.122 REAL 67 QUADRATURE_POWER1 DB15.126 REAL 68 Ia1 DB15.130 REAL 69 Ib1 DB15.134 REAL 70 Ic1 DB15.138 REAL 71 Va1 DB15.142 REAL 72 Vb1 DB15.146 REAL 73 Vc1 DB15.150 REAL 74 PUMB_PCCC DB15.154 REAL 6.2.1.c Làm vi c với trạm PLC Quy định địa chỉ IP
Địa chỉ IP các thành phần của mạng truyền thông đƣợc gán nhƣ sau: + Máy chủ: 192.168.2.25
+ PLC: 192.168.2.15
+ Adruino chủ: 192.168.2.50
Đổ chƣơng trình xuống CPU
ước 1: Đổ từ màn hình soạn thảo chƣơng trình bằng cách kích vào biểu tƣợng download trên thanh công cụ của màn hình.
Hình 6.10 Biểu tƣợng download chƣơng trình lên PLC
ước 2: Chọn cấu hình Type of the PG/PC interface và PG/PC interface nhƣ hình dƣới sau đó nhấn chọn load.
Hình 6.11 Chọn cấu hình Type of the PG/PC interface và PG/PC interface
ước 3: Chọn start all nhƣ hình vẽ và nhấn finish
Giám sát và thực hi n chƣơng trình
Để giám sát chƣơng trình trên màn hình soạn thảo kích chọn Monitor trên thanh công cụ.
Hình 6.13 Giám sát chƣơng trình trên màn hình cách 1
Hoặc cách 2 làm nhƣ hình dƣới
Hình 6.14 Giám sát chƣơng trình trên màn hình cách 2
Sau khi chọn monitor chƣơng trình soạn thảo xuất hiện nhƣ sau:
Hình 6.15 Màn hình khi giám sát
6.2.1.d Viết chƣơng trình truyền nhận dữ li u trên PLC
Mô tả chƣơng trình:
Khi kh i động chƣơng trình sẽ chạy liên tục theo biến Step nhảy từ 1 đến 7. Từ Step=1 đến Step=3 thực hiện truyền dữ liệu từ PLC xuống các druino để điều khiển trạng thái cái thiết bị, từ Step=4 đến Step=7 là nhận dữ liệu từ các cảm biến thông qua
Adruino truyền lên PLC. Sau khi thực hiện quá trình truyền nhận mỗi bƣớc thì dù hoàn thành, báo bận hay có sự cố đều sẽ nhảy sang bƣớc tiếp theo, khi thực hiện hết Step=7, chƣơng trình lặp lại Step=1 .
6.2.2. Lập trình trên Adruino
Mô tả chƣơng trình
Lập trình trên druino phân ra thành chƣơng trình cho 1 druino Master và 2 Adruino Slave.
Chƣơng trình cho Adruino Master bao gồm giao tiếp với cả PLC và 2 Adruino Slave nhƣ:
+ Nhận tín hiệu từ PLC để thay đổi trạng thái ngõ ra. + Thu thập dữ liệu từ cảm biến truyền lên PLC.
+ Đóng vai trò giao tiếp, truyền tín hiệu từ PLC để điều khiển ngõ ra trên 2 Adruino Slave.
Trong khi đó, chƣơng trình trên 2 Adruino Slave chỉ đơn giản nhận tín hiệu từ Adruino Master để thay đổi trạng thái ngõ ra.
6.2.3. Thiết kế giao di n các h thống trên Desigo
Desigo là phần mềm để thiết kế những giao diện giám sát và điều khiển các hệ thống trong mô hình tòa nhà. Trong mỗi giao diện giám sát và điều khiển sẽ gồm nhiều đối tƣợng với các biến tƣơng ứng, một số biến trong đó là giả lập, một số biến kết nối đến các thiết bị trong mô hình thực tế thông qua quá trình kết nối phần cứng cùng với lập trình trên PLC và druino đã trình bày trên.
Sau khi đã thực hiện đến đây, việc giao tiếp các thành phần trong hệ thống cơ bản đã hoàn thành. Tính năng cơ bản của Desigo cho phép việc tƣơng tác với giao diện sẽ điều khiển các thiết bị tƣơng ứng cũng nhƣ trạng thái các thiết bị và thông tin cảm biến thu thập sẽ đƣợc hiển thị trên giao diện.
Tuy nhiên, tùy theo yêu cầu của riêng từng hệ thống trong tòa nhà, ta có thể cần phải lập trình PLC thêm cho mỗi hệ. Thiết kế và lập trình các hệ trong mô hình tòa nhà nhóm thực hiện đƣợc trình bày cụ thể mục sau.
6.3. Thi Công Các H Thống Trong Mô Hình T a Nhà
Do vấn đề chi phí và kinh nghiệm, mô hình nhóm xây dựng sẽ đơn giản hơn nhiều so với thực tế. Tuy nhiên, với Desigo, ta có thể lập trình mô phỏng, điều khiển và giám sát các hệ thống trong tòa nhà BMS một cách chi tiết hơn trong máy tính.
Tùy vào mục đích điều khiển cũng nhƣ loại hệ thống mà ta xây dựng các giao diện ứng dụng khác nhau trên Desigo, tuy nhiên, các giao diện về cơ bản đều có những tính năng chung nhƣ:
+ Cung cấp tầm nhìn tổng quan của mỗi hệ trong tòa nhà BMS cho ngƣời dùng. + Việc tƣơng tác với các thành phần trên giao diện Desigo sẽ đóng ngắt các thiết bị thực tƣơng ứng trên mô hình. Ngƣợc lại, trạng thái từng thiết bị cũng nhƣ thông tin các cảm biến thu thập đƣợc cũng sẽ hiển thị trên giao diện tƣơng ứng.
+ Giao diện cũng cho phép giả lập những thành phần còn thiếu trong mô hình thực tế.
Các giao diện hệ thống BMS đề tài thực hiện:
Hệ Chiller
Hệ bơm chữa cháy
FCU AHU Quạt tầng hầm Chiếu sáng các tầng Báo khói các tầng Hút khói các tầng Đồng hồ điện 6.3.1. H Chiller Mô tả
Hệ gồm các thành phần chính nhƣ: Bơm cấp nƣớc vào Chiller; Bơm cấp nƣớc vào tháp giải nhiệt; Tháp giải nhiệt; 2 Chiller; Các ống và van.
Hình 6.16 Giao diện hệ Chiller
Tagname sử dụng
TAGNAME ĐỊA CHỈ KIỂU DỮ LIỆU
COOLING_TOWER_RUN M22.0 BOOL COOLING_TOWER_TRIP M22.1 BOOL PUMP_RUN M22.2 BOOL PUMP_TRIP M22.3 BOOL CHILER1_RUN M22.4 BOOL CHILER1_TRIP M22.5 BOOL CHILER2_RUN M22.6 BOOL CHILER2_TRIP M22.7 BOOL
TEMPERATURE_COLLING DB15.92 WORD FLOW_METER DB15.94 WORD FREQUENCY_PUMB DB15.96 WORD THERMAL_IN_LOAD DB15.98 WORD THERMAL_OUT_LOAD DB15.100 WORD BUTTON3 I0.2 BOOL BUTTON4 I0.3 BOOL
6.3.2. H bơm chữa cháy
Mô tả
Vì hạn chế về chi phí nên hệ bơm chữa cháy của đề tài hoàn toàn giả lập, với thành phần chính gồm bơm chữa cháy và bể nƣớc. Giao diện giám sát trạng thái Chạy/Dừng của bơm.
Hình 6.17 Giao diện hệ bơm chữa cháy
Tagname sử dụng
TAGNAME ĐỊA CHỈ KIỂU DỮ LIỆU
PUMB_PCCC DB15.154 REAL
6.3.3. H cấp thoát nƣớc
Mô tả
Vì hạn chế về chi phí nên hệ cấp thoát nƣớc của đề tài hoàn toàn giả lập, gồm các thành phần:
+ Các loại bơm: Cấp nƣớc; Thải nƣớc; Điều áp.
+ Hệ thống van và ống nƣớc. Nguyên lý hoạt động :
+ Cấp: Bơm cấp nƣớc từ bể nƣớc sinh hoạt lên bồn nƣớc tầng mái, bồn nƣớc tầng mái cấp nƣớc cho các tầng lầu có sử dụng bơm điều áp điều chỉnh áp suất nƣớc.
+ Thoát: Từ hồ nƣớc thải, các bơm thải nƣớc hoạt động bơm nƣớc ra hệ thống thoát nƣớc thành phố.
Hình 6.18 Giao diện hệ cấp thoát nƣớc
Tagname sử dụng
TAGNAME ĐỊA CHỈ KIỂU DỮ LIỆU
PUMB_SUPLY DB15.102 WORD
6.3.4. FCU
Mô tả
Do hạn chế về kiến thức và chi phí, giao diện FCU của đề tài chỉ giả lập sơ đồ bố trí cảm biến nhiệt độ DHT11 của từng tầng, nhiệt độ cảm biến trên mô hình thu đƣợc sẽ hiển thị trên giao diện này. Do số cảm biến trong mô hình thực tế của nhóm chỉ có 1 cái mỗi tầng nên số liệu này đƣợc lấy chung cho toàn bộ các cảm biến trên giao diện từng tầng, nhƣng ta có thể thêm vào số cảm biến thực tế đúng với số cảm biến giả lập trên giao diện nếu muốn.
Hình 6.19 Giao diện hệ FCU
Tagname sử dụng
TAGNAME ĐỊA CHỈ KIỂU DỮ LIỆU
SENSOR_THERMAL_1 DB15.8 WORD SENSOR_THERMAL_2 DB15.10 WORD SENSOR_THERMAL_3 DB15.12 WORD SENSOR_HUMIDITY_1 DB15.14 WORD SENSOR_HUMIDITY_2 DB15.16 WORD SENSOR_HUMIDITY_3 DB15.18 WORD 6.3.5. AHU Mô tả
Vì hạn chế về kiến thức và chi phí nên hệ AHU của đề tài hoàn toàn là giả lập, với các thành phần chính:
+ Quạt AHU + VSD
+ Van nƣớc lạnh điều khiển vô cấp-MV
+ Damper gió tƣơi , gió hồi , gió cấp điều khiển vô cấp-MD
Nguyên lý hoạt động chung của AHU: Khi nhiệt độ trong phòng lớn hơn so với nhiệt độ cài đặt thì van sẽ m cho nƣớc lạnh chảy qua bộ dàn trao đổi nhiệt cho đến khi nhiệt độ thấp hơn so với nhiệt độ cài đặt thì mới đóng lại, nƣớc lạnh chảy qua đƣờng bypass để về chiller. Trong khi đó, không khí trƣớc khi đƣợc đƣa vào HU đều đƣợc lọc qua một bộ phận tiền lọc và lọc túi, không khí môi trƣờng sau khi qua bộ lọc sẽ tiếp xúc
với dàn trao đổi nhiệt bên trong HU để tạo ra không khí lạnh, sau đó sẽ vào một buồng tuần hoàn để thổi không khí lạnh qua các đƣờng ống gió rồi tới phòng sử dụng điều hoà.
Có thể điều khiển trực tiếp các thành phần trong hệ bằng cách nhập các thông số nhƣ: % góc m van , tần số quạt, % góc m damper, Hoặc cài đặt lịch trình theo thời gian thực trong máy
Hình 6.20 Giao diện hệ AHU
Tagname sử dụng
TAGNAME ĐỊA CHỈ KIỂU DỮ LIỆU
POWER_FACTORY DB15.88 WORD TEMPERATURE_COLLING DB15.92 WORD FLOW_METER DB15.94 WORD FREQUENCY_PUMB DB15.96 WORD THERMAL_IN_LOAD DB15.98 WORD THERMAL_OUT_LOAD DB15.100 WORD M_VALUE DB15.104 WORD PA DB15.106 WORD HEATER1 DB15.108 WORD DAR DB15.110 WORD HEATER2 DB15.112 WORD DAF DB15.114 WORD
HEATER3 DB15.116 WORD
6.3.6. H quạt tầng hầm
Mô tả
Giao diện giả lập sơ đồ bố trí quạt tầng hầm và cảm biến CO MQ-2, do mô hình thực tế chỉ có 1 quạt tầng hầm và 1 cảm biến CO tầng hầm nên số liệu này đƣợc lấy chung cho toàn bộ các thiết bị trên giao diện, nhƣng ta có thể thêm vào số thiết bị thực tế đúng với số thiết bị giả lập trên giao diện nếu muốn.
Hình 6.21 Giao diện hệ quạt tầng hầm
Tagname sử dụng
TAGNAME ĐỊA CHỈ KIỂU DỮ LIỆU
FAN_CO_RUN M21.6 BOOL SENSOR_CO_4 DB15.6 WORD
6.3.7. Chiếu sáng các tầng
Mô tả
Giao diện chiếu sáng là sơ đồ bố trí đèn của từng tầng, trạng thái các đèn trong mô hình thực tế cũng sẽ hiển thị trực quan trên giao diện. Ngoài việc bật tắt trực tiếp, ta có thể cài đặt lịch trình hoạt động cho các đèn theo thời gian thực trên máy.
Hình 6.22 Giao diện hệchiếu sáng các tầng
Tagname sử dụng
TAGNAME ĐỊA CHỈ KIỂU DỮ LIỆU
LIGHT_STAIR M20.0 BOOL LIGHT1_RUN M20.2 BOOL LIGHT2_RUN M20.3 BOOL LIGHT3_RUN M20.4 BOOL LIGHT4_RUN M20.5 BOOL LIGHT5_RUN M20.6 BOOL LIGHT6_RUN M20.7 BOOL LIGHT_BASEMENT_RUN M21.5 BOOL