Hệ thống quản lý nhà máy thông minh giải pháp tối ưu hóa hệ thống điện trong nhà máy procter gamble (pg)

HCM, ngày 10 tháng 9 năm 2016 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: HOÀNG THANH LAM Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 19/5/1986 Nơi sinh: Kiên Giang Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện

-

HOÀNG THANH LAM

HỆ THỐNG QUẢN LÝ NHÀ MÁY THÔNG MINH GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY PROCTER &

-

HOÀNG THANH LAM

HỆ THỐNG QUẢN LÝ NHÀ MÁY THÔNG MINH GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY PROCTER &

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày 25 tháng 9 năm 2016

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

TP HCM, ngày 10 tháng 9 năm 2016

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: HOÀNG THANH LAM Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 19/5/1986 Nơi sinh: Kiên Giang

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện MSHV:1441830012

I- Tên đề tài:

HỆ THỐNG QUẢN LÝ NHÀ MÁY THÔNG MINH GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA HỆ

THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY PROCTER & GAMBLE (P&G)

II- Nhiệm vụ và nội dung:

Nhiệm vụ của Luận Văn “Hệ Thống Quản Lý Nhà Máy Thông Minh Giải

Pháp Tối Ưu Hóa Hệ Thống Điện Trong Nhà Máy Procter & Gamble” này là

nắm vững cấu trúc, nguyên lý giám sát điều khiển của một hệ thống BMS đối với

các hệ thống cơ điện trong nhà máy Trình tự thiết kế một hệ thống BMS, tính toán

được hiệu quả kinh tế của nhà máy khi được tích hợp hệ thống BMS Mô phỏng

điều khiển và giám sát nhà máy bằng phần mềm Window Viewer

III- Ngày giao nhiệm vụ: 20/4/2016

IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15/9/2016

V- Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này

đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Học viên thực hiện Luận văn

Hoàng Thanh Lam

LỜI CÁM ƠN

Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ,hướng dẫn và góp ý nhiệt tình của quý Thầy Cô Trường Đại Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh

Tôi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoàn thiện luận văn tốt nghiệp này

Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp quý báo của quý thầy cô và các bạn để tiếp tục hoàn thành tốt nhất, đầy đủ nhất luận văn cao học này

Thành Phố Hồ Chí Minh,ngày tháng năm 2016 Học Viên

Hoàng Thanh Lam

TÓM TẮT

Với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế và xã hội Việt Nam hiện nay đặc biệt là nền công nghiệp Ngày nay nhiều tập đoàn trong và ngoài nước đã và đang đầu tư rất nhiều nhà máy sản xuất hiện đại với qui mô lớn cũng như các cao ốc văn phòng ở nước ta Một hệ thống hiện đại đòi hỏi phải có một giải pháp điều khiển,giám sát va thu thập dữ liệu từ các thiết bị như điều hòa nhiệt độ, chống cháy, chống trộm, tích hợp camera quan sát Hệ thống quản lý tòa nhà(nhà máy) BMS(Building Managerment System) là một giải pháp cần thiết và hợp lý cho vấn

đề này

Hệ thống BMS đã được nghiên cứu và phát triển từ nhiều năm qua ở các nước tiên tiến trên thế giới Nhưng ở Việt Nam thì việc tích hợp BMS trong các nhà máy hay tòa nhà còn chưa được phổ biến, do chi phí ban đầu cho hệ thống BMS thường khá cao nên các chủ đầu tư rất đắn đo trong việc tích hợp hệ thống này

Trong hiện tại và tương lai thì việc tối ưu hóa hệ thống điện phải được ưu tiên hàng đầu, việc nâng cao tiêu chuẩn về an toàn và hiệu suất sử dụng năng lượng trong các nhà máy hay tòa nhà là điều tất yếu

Luận văn giải quyết các vấn đề sau: Đưa ra cấu trúc,nguyên lý giám sát điều khiển của một hệ thống BMS đối với các hệ thống cơ điện trong nhà máy PROCTER & GAMBLE Trình tự thiết kế sơ bộ của hệ thống BMS, tính toán hiệu quả kinh tế của nhà máy khi được tích hợp hệ thống BMS Mô phỏng quản lý hệ

thống nhà máy PROCTER & GAMBLE bằng phần mềm Window Viewer

BMS has been researching and developing for many years in the advanced countries in the world in Vietnam System BMS integration in factories or buildings have not been popular, due to the initial cost BMS systems are usually quite high so very deeply invested in integrating this system

In the future, the present and optimizing electrical systems must be a top priority, improving the standards of safety and energy efficiency in factories or buildings is inevitable

Essays addressing the following issues: Provide structure, the principle of a supervisory control system BMS for electrical systems in factories PROCTER & GAMBLE.Trinh self preliminary design of BMS, calculate the economic efficiency

of the plant as integrated systems management BMS Simulation systems Procter &

Gamble plant in software Window Viewer

MỤC LỤC

Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS 1

1.1 Khái niệm về BMS 1

1.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển hệ thống quản lý tòa nhà BMS trên thế giới và tại Việt Nam 1

1.1.2 Khái niệm và các lợi ích của hệ thống quản lý tòa nhà BMS 1

1.1.3 Các chức năng cơ bản của hệ thống BMS 3

1.2 Một số hãng cung cấp giải pháp hệ thống quản lý tòa nhà BMS trên thế giới 5

1.2.1 Thị phần của thị trường BMS 5

1.2.2 Giải pháp công nghệ của một số hãng cung cấp giải pháp BMS 7

1.3 Thị trường BMS tại Việt Nam 8

Chương 2: Đặc điểm kỹ thuật của hệ thống quản lý tòa nhà BMS 13

2.1 Tổng quan 13

2.2 Mô hình hệ thống tự động hóa của hệ thống BMS 14

2.3 Phòng điều khiển trung tâm 17

2.4 Các ứng dụng điều khiển giám sát 19

2.4.1 Giám sát thông số môi trường 19

2.4.2 Điều khiển đèn chiếu sáng 20

2.4.3 Giám sát điều khiển quạt thông gió 21

2.4.4 Giám sát nguồn điện và năng lượng điện 21

2.5 Kết nối tích hợp và điều khiển hệ thống 22

2.5.1 Tích hợp hệ thống điều hòa thông gió 22

2.5.1.1 Kết nối hệ thống điều hòa VRV và Water Chiller 22

2.5.1.2 Kết nối hệ thống báo cháy và chữa cháy 26

2.5.1.3 Kết nối hệ thống giám sát an ninh 26

2.5.1.4 Giám sát hệ thống thang máy 27

2.5.1.5 Kết nối hệ thống phát thanh nội bộ 28

2.7.1 Bộ đo lường giám sát điện năng WM14-96 30

2.7.2 Bộ cảm biến nhiệt độ phòng QAA2071 32

2.7.3 Bộ cảm biến chất lượng không khí trong phòng BA/AQSR-10 33

2.7.4 Thiết bị đo áp suất không khí QBM81-3 33

2.7.5 Cảm biến áp suất tĩnh đường ống nước 34

Chương 3: Cơ sở lý thuyết và logic điều khiển trong hệ thống BMS 36

3.1 Mạng truyền thông trong hệ thống BMS 36

3.1.1 Khái niệm về mạng truyền thông 36

3.1.2 Cơ sở truyền dẫn 36

3.1.2.1 Chuẩn truyền dẫn RS232 36

3.1.2.2 Chuẩn truyền dẫn RS485 37

3.1.3 Cấu trúc mạng 37

3.2 Logic điều khiển trong hệ thống BMS 39

3.2.1 Điều khiển tỷ lệ P 39

3.2.2 Điều khiển tích phân PI 40

3.2.3 Điều khiển PID 41

Chương 4: Tính toán hiệu quả khi đầu tư hệ thống BMS 43

4.1 Tổng quan về hiệu quả tiêu thụ năng lượng trong tòa nhà 43

4.2 Hiện trạng sử dụng năng lượng của nhà máy P&G 46

4.3 Tính toán hiệu quả khi đầu tư hệ thống BMS cho nhà máy P&G 47

4.3.1 Chi phí đầu tư hệ thống BMS cho nhà máy P&G 47

4.3.2 Tính toán công suất tiêu thụ của hệ thống HVAC và hiệu quả đầu tư BMS 50

4.3.2.1 Tính toán điện năng tiêu thụ khi tích hợp bộ điều khiển tốc độ 50

4.3.2.2 Hiệu quả đầu tư 51

Chương 5: Mô phỏng hệ thống giám sát, điều khiển nhà máy bằng chương trình Window Viewer 53

5.1 Tổng quan phần mềm Window viewer 53

5.1.1 Giới thiệu 53

5.1.2 Tính năng phần mềm 53

5.2.3 Quá trình chạy White Base 56

5.2.3.1 Qui trình CLP1 56

5.2.3.2 Qui trình CLP2 57

5.2.4 Quá trình tạo Bulk 58

5.2.4.1 Nhánh LPD1 58

5.2.4.2 Nhánh LPD2 59

5.2.4.3 Nhánh LPD3 60

5.2.5 Kết nối bulk với các tank chứa 61

5.2.5.1 Khu vực Kimchee 61

5.2.5.2 Khu vực Surtic 62

5.2.6 Hệ thống cảnh báo nguyên vật liệu 63

5.2.7 Hệ thống báo cháy, chữa cháy tự động và hướng dẫn di tản khi gặp sự cố 64

5.2.8 Hệ thống camera quan sát thông minh 65

Chương 6: Kết luận và kiến nghị 66

6.1 Kết luận 66

6.2 Kiến nghị 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

1.P&G: Procter & Gamble

2.BMS: Building Managerment System

3.HVAC: Heating,Ventilation and Air-Conditioning

4.FCU: Fan Coil Unit

5.AHU: Air Handling Unit

6.MCN: Mạng Công Nghiệp

7.WB: White Base

8.CLP: Control Liquid Program

9.LPD: Liquid Program Digital

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Thị trường BMS trên thế giới năm 2001 và 2006 theo nguồn của ARC Advise Group 5 Bảng 1.2 Thị phần của các nhà cung cấp giải pháp BMS trên thế giới 6 Bảng 4.1 Bảng thống kê tính hiệu quả của tòa nhà khi tích hợp hệ thống BMS của hiệp hội điện lạnh Hoa Kỳ ASHRAE 44 Bảng 4.2 Bảng thống kê chi phí thay thế, bảo dưỡng 45 Bảng 4.3 Chi phí đầu tư hệ thống BMS cho nhà máy P&G 47

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS

Hình 1.1 Biểu đồ thị phần của các nhà cung cấp BMS trên thế giới 6

Hình 1.2 Nhà máy sản xuất xe hơi Volkswagen 10

Hình 1.3 Nhà máy sản xuất máy bay Boeing 11

Hình 1.4 Nhà máy sản xuất vải của Lauma,latvia 12

Chương 2: Đặc điểm kỹ thuật của hệ thống quản lý tòa nhà BMS Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển, giám sát tòa nhà 14

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống quản lý nhà máy 16

Hình 2.3 Bộ đo lường giám sát điện năng WM14-96 30

Hình 2.4 Bộ cảm biến nhiệt độ phòng QAA2071 32

Hình 2.5 Bộ cảm biến chất lượng không khí trong phòng model BA/AQSR-10 33

Hình 2.6 Thiết bị đo áp suất không khí QBM81-3 33

Hình 2.7 Cảm biến áp suất tĩnh đường ống nước 34

Chương 3: Cơ sở lý thuyết và logic điều khiển trong hệ thống BMS Hình 3.1 Cấu trúc mạch vòng 39

Hình 3.2 Sơ đồ khâu khuếch đại tĩnh 40

Hình 3.3 Sơ đồ khối của bộ điều khiển PI 40

Hình 3.4 Đáp ứng của bộ điều khiển PI 41

Hình 3.5 Đáp ứng của bộ điều khiển PID 42

Chương 4: Tính toán hiệu quả khi đầu tư hệ thống BMS Hình 4.1 Biểu đồ thể hiện sử dụng năng lượng trong tòa nhà 43

Chương 5: Mô phỏng hệ thống giám sát, điều khiển nhà máy bằng chương trình Window Viewer Hình 5.1 Hệ thống kiểm soát BFA đầu vào 54

Hình 5.2 Quá trình tạo White Base(WB) 55

Hình 5.3 Qui trình CLP1(Control Liquid Program 1) 56

Hình 5.7 Quá trình tạo bulk ở LPD3 60

Hình 5.8 Kết nối bulk khu vực Kimchee 61

Hình 5.9 Kết nối bulk khu vực Suftic 62

Hình 5.10 Hệ thống cảnh báo nguyên vật liệu 63

Hình 5.11 Nguyên lý hệ thống báo cháy 64

Hình 5.12 Sơ đồ hệ thống báo cháy 64

Hình 5.13 Hệ thống camera quan sát thông minh 65

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BMS

hệ thống phát triển từ đi dây cứng đấy đi dây hỗn hợp (multiplex) và giờ đây là hệ thống hai dây liên lạc số hoàn toàn Ở các nước phát triển, hệ thống quản lý tòa nhà

đã có lịch sử phát triển hơn 50 năm Tuy nhiên, việc áp dụng BMS chỉ được phổ biến trong những thập niên cuối thế kỷ 20 khi các quốc gia châu Âu và một số nước châu Á đi vào giai đoạn phát triển toàn diện về kinh tế kỹ thuật Trong giai đoạn này

đã hình thành nên hầu hết các chuẩn phổ biến trong công nghệ BMS và BMS dần trở thành một yêu cầu khi xây dựng các tòa nhà Hiện nay, thị phần chủ yếu của BMS tập trung chủ yếu ở các nước Bắc Mỹ, Châu Âu và Nhật Bản Các nhà cung cấp dịch vụ hàng đầu trên thế giới về tích hợp hệ thống BMS bao gồm: Siemens, Johnson Controls, Honeywell, Trane, Yamatake, Invensys, Tyco, GE Interlogix, Nowar PLC, Matshushita – Denko, Mitsubishi, TAC/CSI, Carrier…

1.1.2 Khái niệm và các lợi ích của hệ thống quản lý tòa nhà BMS

BMS (Building Management System): Là hệ thống điều khiển dựa trên máy

tính được tích hợp trong các tòa nhà để điều khiển và giám sát các hệ thống cơ điện trong tòa nhà như: hệ thống chiếu sáng, hệ thống điều hòa thông gió, hệ thống nguồn điện cung cấp cho tòa nhà, hệ thống báo cháy và chữa cháy tự động, hệ thống

an ninh… Một hệ thống BMS bao gồm các chương trình phần mềm và các thiết bị phần cứng, hệ thống thường được thiết lập cấu hình theo kiểu phân cấp và sử dụng

các chuẩn giao thức như C-bus, Profibus… Các nhà sản xuất cũng sản xuất các hệ thống BMS tích hợp sử dụng các chuẩn giao thức Internet và các chuẩn mở như DeviceNet, SOAP, XML, BACNet, Lonworks, và Modbus

Hệ thống quản lý tòa nhà BMS là hệ thống điều khiển và quản lý toàn nhà hiện đại mang tính tổng thể Đối với hệ thống sử dụng phần mềm điều khiển chuyên dụng, các yêu cầu giải pháp của các nhà đầu tư hoàn toàn đáp ứng về các tính năng điều khiển cũng như công nghệ tiên tiến được ứng dụng trên từng thiết bị của hệ thống Hệ thống BMS thực hiện được đầy đủ các nhiệm vụ điều khiển và quản lý các hạng mục kỹ thuật trong tòa nhà, quản lý toàn bộ các thông số kỹ thuật của các thiết bị của các hệ thống nối tới Thông qua trao đổi thông tin, BMS điều khiển vận hành các thiết bị chấp hành hoạt động của từng hệ thống kỹ thuật hoạt động theo yêu cầu của người quản lý, đảm bảo các yếu tố kỹ thuật cũng như các yếu tố an toàn, an ninh, và tiết kiệm được năng lượng, giảm được chi phí vận hành, nâng cao tính chủ động trong quá trình vận hành, bảo trì nâng cấp hệ thống

BMS là một hệ thống hiện đại, được ứng dụng nhiều trong việc vận hành các tòa nhà ở nhiều nước tiên tiến trên thế giới Khi các tòa nhà được tích hợp hệ thống BMS sẽ mang lại nhiều lợi ích như: vận hành hiệu quả, chính xác, độ an toàn cao, mang lại cảm giác thoải mái cho người làm việc trong tòa nhà, tạo ra hiệu quả trong công việc Ngoài ra hệ thống BMS có còn có khả năng giám sát, lập trình lịch vận hành các hệ thống cơ điện, cũng như các kế hoạch bảo trì, sữa chữa qua đó có thể tiết kiệm được năng lượng điện tiêu hao một cách đáng kể Các lợi ích do BMS mang lại:

 Giảm điện năng tiêu thụ (trung bình 15 – 20%)

 Tiết kiệm chi phí vận hành, thời gian quản trị, nhân lực và các tài nguyên khác

 Tăng hiệu quả, độ bền, an toàn các thiết bị vận hành

 Tăng hiệu suất làm việc của người sinh hoạt trong tào nhà ( 2- 5 %)

 Dễ dàng thay đổi, mở rộng, nâng cấp để đáp ứng nhu cầu phát triển

 Lập trình linh hoạt theo nhu cầu của từng tòa nhà

 Quản lý cơ sở, tài sản hiệu quả hơn nhờ các báo cáo ghi lại quá trình hoạt động, bảo trì và chức năng tự động gửi cảnh báo

1.1.3 Các chức năng cơ bản của hệ thống BMS

Hệ thống quản lý tòa nhà có thể thực hiện được các chức năng cơ bản như sau:

 Giám sát và điều khiển hệ thống điều hòa thông gió

Quản lý tòa bộ hệ thống điều hòa thông gió của tòa nhà từ trung tâm điều khiển Toàn bộ bảng biểu, sơ đồ nguyên lý hoạt động, mặt bằng bố trí thiết bị, thông số kỹ thuật, trạng thái hoạt động thiết bị của hệ thống điều hòa không khí được thể hiện trên màn hình giám sát trung tâm cho phép giám sát và điều khiển một cách trực quan thông qua việc điều khiển các thiết bị như: Chiller, Bơm nước chiller, AHU, VAR, FAN

từ các khu vực này, đèn chiếu sáng được điều khiển tự động bật sáng để tăng cường

độ chiếu sáng cho khu vực phục vụ cho việc thu hình của hệ thống các camera giám sát

 Hệ thống an ninh

Cho phép giám sát, lưu trữ các hình ảnh thu được từ camera và điều khiển camera từ hệ thống BMS, giám sát các hoạt động truy xuất tại các cửa ra vào, ra lệnh đóng mở trong các tình huống khẩn cấp từ máy chủ hệ thống BMS như có sự xâm nhập trái phép hoặc các sự cố cháy nổ

 Hệ thống báo cháy và chữa cháy tự động

Giám sát và phát ra các tín hiệu cảnh bảo trên máy chủ hệ thống BMS và khi có

sự cố cháy nổ, đồng thời phát tín hiệu cảnh báo qua hệ thống truyền thanh, báo động đến cơ quan chữa cháy Điều khiển liên động tới hệ thống điều hòa không khí

để hạn chế cháy lan truyền, cắt điện hệ thống điện nguồn và hệ thống chiếu sáng thoát hiểm được bật lên để dẫn mọi người ra lối thoát hiểm Đồng thời các tín hiệu được đưa đến hệ thống phòng cháy tự động Ngoài ra, khi ở trạng thái bình thường,

hệ thống BMS giám sát toàn bộ trạng thái hoạt động của bơm chữa cháy, trạng thái của hệ thống chữa cháy tự động, mức nước tại các bể nước chữa cháy

 Hệ thống truyền thanh nội bộ

Đưa ra các cảnh báo nội bộ (khi cố sự cố kỹ thuật hệ thống hoặc xảy ra sự cố cháy nổ) bởi các nhân viên kỹ thuật hay từ máy chủ hệ thống BMS khi có sự cố

 Quản lý hệ thống thang máy

Giám sát trạng thái hoạt động của thang máy bao gồm nhiệt độ buồng thang, nồng độ Oxy buồng thang máy, trạng thái hoạt động của động cơ, vị trí thang máy Điều khiển liên động đến thang máy khi có sự cố cháy nổ, điều khiển on/off động

cơ thang máy

1.2 Một số hãng cung cấp giải pháp hệ thống quản lý tòa nhà BMS trên thế giới

1.2.1 Thị phần của thị trường BMS

Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều nhà cung cấp giải pháp BMS cho các tòa nhà, tập trung ở các nước Bắc Mỹ, Châu Âu, Nhật Bản Theo sự khảo sát của tổ chức ARC Advisory Group vào năm 2006 thì Bắc Mỹ dẫn đầu thế giới về thị trường BMS với hơn 12 tỷ đô la, chiếm 49,5% thị trường toàn thế giới Tiếp sau là các nước châu Âu với 7,5 tỷ đô, chiếm 30% thì trường toàn thế giới Tiếp sau là Nhật Bản, các nước châu Á và Châu Mỹ Latinh

Bảng 1.1 Thị trường BMS trên thế giới năm 2001 và 2006 theo nguồn của ARC

Ngoài ra, Siemens còn tham gia phát triển chương trình giải pháp vận hành

để cung cấp cho các khách hàng nâng cấp việc điều khiển tòa nhà cũng như vận hành và bảo trì nó

Hãng Johnson Controls nhà cung cấp BMS hàng đầu tại thị trường Bắc Mỹ Johnson Controls thành công tại thị trường Bắc Mỹ là do hãng có thể cung cấp cho khách hàng được tất cả các giải pháp tự động hoàn chỉnh cho những tòa nhà Ngoài

ra, Johnson Control còn cung cấp các hệ thống chiếu sáng tự động, các thiết bị báo cháy, chữa cháy và các thiết bị an ninh, truy nhập

Trên đây là hai hãng cung cấp giải pháp BMS hàng đầu trên thế giới với lần lượt chiếm 14,4% và 12,5% thị phần trên toàn thế giới theo khảo sát của ARC Advise Group

Hình 1.1 Biểu đồ Thị phần của các nhà cung cấp giải pháp BMS trên thế giới

Ngoài Siemens và Johnson Controls thì còn có các nhà cung cấp giải pháp BMS lớn như là Honeywel với 11,9%; Trane với 6.5% Yamatake và Invensys lần lượt là 6,5% và 6.1% Còn lại khoảng 22,2% thị phần của các nhà cung cấp khác không nằm trong biểu đồ trên

1.2.2 Giải pháp công nghệ của một số hãng cung cấp giải pháp BMS

 Siemens

Nền tảng BMS của Siemens là hệ thống quản lý tòa nhà Apogee Apogee được thiết kế thành một hệ thống mở, linh hoạt, tương thích theo những yêu cầu của khách hàng Sự linh hoạt và tương thích của hệ thống Apogee đạt được thông qua

sự điều khiển và quản lý hoàn chỉnh, khả năng truyền thông tiên tiến và dễ dàng liên kết với các hệ thống khác, chuẩn giao thức và các thiết bị Siemens đưa ra một dải tiêu chuẩn rộng và các chọn lựa giao thức tương ứng bao gồm: Modbus, BACNet

và Lonworks

Bộ phận cốt lõi của hệ thống BMS Apogee Siemens là MBC (Modular Equipment Controller) MBC có khả năng thực hiện việc điều khiển các thiết bị trong việc thực thi các điều khiển phức tạp, giám sát và quản lý năng lượng Apogee Siemens phát triển phần mềm Insight 3.3 GUI để giúp các khách hàng dễ dàng tích hợp hệ thống quản lý tòa nhà vào trong nhiều tòa nhà Phần mềm Insight giúp khách hàng giảm chi phí vận hành tòa nhà, đảm bảo tốt vấn đề an tòa cho người sử dụng tòa nhà và các công cụ lưu giũ thông tin hoạt động Apogee được thiết kế chạy trên máy chủ cài hệ điều hành Windows2000 hoặc WindowsNT4.0

Phần chính của Johnson Controls ở lĩnh vực BMS là hệ thống Metasys với hệ thống cơ điện tự động trong tòa nhà cung cấp mức thoải mái tối ưu nhất, giám sát cảm biến báo cháy và truy nhập vào ra trong tòa nhà, điều khiển chiếu sáng, hướng dẫn bảo trì thiết bị và giúp người quản lý tòa nhà đưa ra các quyết định chính xác nhất Hệ thống Metasys có thể giao tiếp với hàng trăm thiết bị của các hệ thống điều khiển khác nhau Bên cạnh đó Johnson Controls cũng thiết kế các phần mềm ký thuật với mục đích thiết lập các dự đoán, loại bỏ sự mất điện do sự cố về nguồn, an ninh Ngoài ra, Johnson controls cũng phát triển phần mềm Data Visualization, phần mềm này tự động sắp xếp và đưa các thông tin ưu tiên đến cho người vận hành trong số rất nhiều các dự liệu thông tin giúp người vận hành có thể biết trước được các điều kiện vận hành trong tương lai

 Honeywell

Honeywell được thành lập năm 1885 tại Mỹ, năm 2001 Honeywell mua lại công ty Pittway có trụ sở lại Chicago, Mỹ với lĩnh vực kinh doanh chính là cung cấp giải pháp tự động trông các tòa nhà cao tầng và nhà biệt thự Pittway có khả năng cung cấp đến cho khách hàng tất cả các giải pháp tự động kết hợp giữa báo cháy, an ninh và HVAC

Hệ thống quản lý tòa nhà của Honeywell là hệ thống EXCEL 5000 được phát triển dựa trên tiêu chuẩn hệ thống mở cho các thiết bị phần cứng cơ bản, phần mềm

và mạng lưới Với việc tập trung vào cấu trúc mở, Honeywell co thể cung cấp cho khách hàng khả năng tích hợp nhiều các hệ thống phụ với nhau Honeywell cũng phát triển các phần mềm ứng dụng như Lifesatify Manager, Building Manager và Security Manager

1.3 Thị trường BMS tại Việt Nam

Tại Việt Nam, trong giai đoạn hiện nay có khoảng 50% số nhà có trang bị hệ thống điều hòa tập trung, hệ thống bảo vệ và báo cháy, hệ thống báo động xâm nhập

và giám sát bằng camera nhưng chưa có hệ thống quản lý tòa nhà BMS Các hệ thống điều hòa thông gió, báo cháy, an ninh… được điều khiển riêng biệt và không trao đổi thông tin với nhau, không có quản lý giám sát chung Việc áp dụng BMS mới chỉ được quan tâm trong những năm gần đây Tỷ lệ các tòa nhà sử dụng BMS ở Việt Nam còn thấp (chỉ khoảng 10%) và chưa đồng bộ Việt Nam cũng chưa hình thành nên các chuẩn nhất định cho việc áp dụng BMS khi xây dựng các tòa nhà Tuy nhiên, theo xu hướng tất yếu của công cuộc hội nhập với nền kinh tế toàn cầu, dần dần hệ thống BMS sẽ trở thành một tất yếu được áp dụng khi xây dựng các tòa nhà

Trong những năm gần đây, rất nhiều các cao ốc đang được xây dựng nhằm đáp ứng các yêu cầu phát triển của xã hội Việc quản lý hiệu quả chi phí hoạt động, năng lượng thời gian, con người, an toàn, thông tin liên lạc, và bảo trì vận hành các cao ốc này là một nhu cầu cần thiết của các chủ đầu tư Hệ thống quản lý tòa nhà BMS đã ra đời để giải quyết các yêu cầu về việc vận hành và giám sát hiệu quả các

hệ thống được vận hành trong các tòa nhà Trong khoảng 10 năm trở lại đây, tại Việt Nam ngày càng có nhiều những tòa nhà cao ốc được trang bị hệ thống quản lý tòa nhà BMS để mang lại mức độ tiện nghi, sự an toàn và hiệu quả sử dụng cao nhất cho tòa nhà Các nhà cung cấp giải pháp BMS ở Việt Nam hầu hết là các hãng nổi tiếng trên thế giới như hệ thống Apogee của Siemens, Honeywell, Johnson Control, Yamakate

Theo tính toán của các nhà đầu tư khi sử dụng hệ thống BMS trên thế giới thì mặc dù chi phí trang bị hệ thống BMS ban đầu cao hơn so với các nhà máy có phân

hệ điều khiển bình thường nhưng tiết kiệm chi phí vận hành và năng lượng khoảng 40% so với nhà máy khác Do vậy giảm được giá thành đáng kể khi sản xuất Với diện tích sàn sử dụng mỗi nhà máy vào khoảng từ vài nghìn đến vài chục nghìn m2 thì hiệu quả đầu tư rất đáng kể, tạo ra lợi thế cạnh tranh và thời gian hoàn vốn đầu

tư trang bị hệ thống BMS ban đầu ngắn Do vậy, xu hướng sử dụng BMS để quản lý

vận hành các nhà máy là tất yếu đối với các chủ đầu tư các nhà máy sản xuất lớn như:

Một số nhà máy tiêu biểu tích hợp hệ thống BMS:

Hình 1.2 Nhà máy sản xuất xe hơi Volkswagen

Đây được coi là nhà máy sản xuất ô tô lớn nhất thế giới với diện tích sàn lên tới 6.500.000 m2 Nó lớn đến mức nhân viên được tự do sử dụng xe đạp để di chuyển xung quanh Hàng năm nhà máy này cung cấp hơn 40 triệu ô tô ra thị trường thế giới Tòa tháp đôi 20 tầng chứa đầy xe hơi là một trong những điểm ấn tượng nhất của nhà máy này Nhà máy sử dụng hệ thống BMS vô cùng hiện đại,sử dụng giải pháp điều khiển của Honeywell

Chi phí dành cho hệ thống BMS của nhà máy này vào khoảng 90 triệu USD

Hình 1.3 Nhà máy sản xuất máy bay Boeing

Nhà máy của Boeing ở Everett Washington Mỹ là một trong những nhà xưởng vĩ đại nhất trên thế giới Nó có diện tích sàn lên tới 398.000 m2 và trải rộng trên diện tích khoảng 98,3 ha Đây là nơi những chiếc máy bay dân dụng lớn nhất thế giới như siêu máy bay vận tải 747-8 Intercontinental và 2 loai máy bay chở khách hàng đầu thế giới là 777 Worldliner và 787 Dreamliner được lắp ráp Nhà máy được trang bị hệ thống BMS rất hiện đại sử dụng công nghệ Apogee của Siemens

Chi phí dành cho hệ thống BMS của nhà máy này vào khoảng 50 triệu USD

Hình 1.4 Nhà máy sản xuất vải của Lauma,Latvia

Lauma hiện là một trong những công ty lớn nhất trong nghành công nghiệp dệt may,vì vậy nhà máy này là một trong những nhà máy lớn nhất thế giới.Nhà máy có tổng diện tích 115.645 m2 với chiều dài 505m,chiều rộng 225m.Nhà máy được trang bị hệ thống BMS sử dụng công nghệ Apogee cua Siemens

Chi phí dành cho hệ thống BMS của nhà máy này vào khoảng 20 triệu USD

1.4 Tính cấp thiết và tầm quan trọng của đề tài

Tình hình sử dụng năng lượng ở các nhà máy sản xuất là vô cùng lớn, do đặc thù sản xuất hầu như liên tục Vì vậy vấn đề tiết kiệm năng lượng trong sản xuất được quan tâm hàng đầu

Kết quả nghiên cứu của đề tài cộng với các công trình nghiên cứu khác trên thế giới, sẽ là nền tảng để những mô hình nhà máy sản xuất tham khảo để áp dụng cho nhà máy của mình để tối ưu hóa trong việc sử dụng năng lượng

1.5 Mục tiêu và nội dung của đề tài

Mục tiêu mà đề tài này hướng đến là xây dựng thành công một phần cơ sở

lý thuyết tính toán thiết kế hệ thống BMS cho mô hình nhà máy T ính toán được hiệu quả kinh tế của nhà máy khi được tích hợp hệ thống BMS Mô phỏng điều khiển và giám sát nhà máy bằng phần mềm Window Viewer

1.6 Giới hạn của đề tài

Đề tài sẽ xây dựng phần cơ sở lý thuyết dùng để tính toán thiết kế mô hình BMS cho nhà máy P&G Do hệ thống BMS ra đời chủ yếu tích hợp cho các tòa nhà, cao ốc nên khi áp dụng mô hình này cho nhà máy sản xuất còn gặp rất nhiều khó khăn cho khâu thiết kế và tính toán Tài liệu tham kh ảo còn rất hạn chế nên rất cần sự đóng góp của mọi người để luận văn ngày một hoàn thiện hơn và sát với thực tế hơn

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG

QUẢN LÝ TÒA NHÀ BMS

2.1 Tổng quan

Mô hình của hệ thống quản lý tòa nhà BMS được xây dựng trên nền tảng của điều khiển giám sát và quản lý, hệ thống có đầy đủ các tính năng “Điều khiển – Giám sát – Kết nối tích hợp” các hệ thống kỹ thuật khác

Hệ thống BMS có đầy đủ các chức năng cơ bản sau:

 Giám sát các thông số nồng độ chất lượng không khí

 Điều khiển đèn chiếu sáng tại các khu vực hành lang, các khu công cộng trong và ngoài tòa nhà

 Giám sát các thông số điện áp, của nguồn điện cung cấp.Kết nối tích hợp với hệ thống điều khiển điều hoà thông gió, chuẩn giao thức

BacNet, đáp ứng được các yêu cầu đặt ra trong thiết kế để điều khiển hệ thống điều khiển điều hòa thông gió HVAC

 Kết nối các tín hiệu báo động với hệ thống báo cháy và chữa cháy, thu nhận các thông tin báo động cháy, chữa cháy để phối kết hợp điều khiển các thiết bị khác trong các hệ thống kỹ thuật khác

 Kết nối tín hiệu báo động với hệ thống an ninh theo đúng yêu cầu thiết

kế kỹ thuật

Hệ thống cho phép lưu trữ các tham số của hệ thống thu nhận được để sử dụng làm báo cáo, cho phép viết các chương trình điều khiển để thực hiện điều

khiển hệ thống điều hoà thông gió khi nhận được các tín hiệu báo cháy, tín hiệu từ

hệ thống giám sát thông số môi trường

Hệ thống cũng cho phép viết các chương trình điều khiển ứng dụng tiết kiệm năng lượng, giảm thiểu các thao tác vận hành tay, tiết kiệm thời gian, nhân công và chi phí vận hành cũng như kéo dài tuổi thọ của các thiết bị được điều khiển Hướng tới tương lai, hệ thống BMS là một hệ thống mở, cho phép mở rộng nâng cấp cấu hình phần cứng, cho phép mở rộng hệ thống, các sản phẩm thế hệ mới cũng luôn tương thích với các thiết bị đã được lắp đặt trong hệ thống BMS của toà nhà và có thời gian thích ứng mà không bị lạc hậu so với công nghệ

2.2 Mô hình hệ thống tự động hoá của hệ thống BMS

Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển, giám sát tòa nhà

Cấu trúc của hệ thống điều khiển là hệ thống có cấu trúc mở và hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu của hệ thống BMS giám sát kỹ thuật – điều khiển của Tòa nhà cũng như đáp ứng được các yêu cầu về nâng cấp mở rộng trong tương lai Với cấu trúc mở, giao thức mở và được xây dựng trên cơ sở của khoa học công nghệ tiên tiến hiện đại nhất hiện nay, hệ thống điều khiển tự động hóa tòa nhà cho phép tích hợp các hệ thống kỹ thuật đơn lẻ khác có sử dụng các giao thức chuẩn như Bacnet, LONmark, ModBus, Profibus, EIB, M-Bus …, và giúp người quản lý dễ dàng trong quản lý và vận hành điều khiển các hệ thống kỹ thuật tòa nhà

Hệ thống BMS có cấu trúc của hệ điều khiển phân tán Distributed Control System, phần mềm điều khiển đóng vai trò giao diện người máy HMI giữa máy tính điều khiển với các bộ điều khiển kỹ thuật số Hệ thống sẽ hoạt động ổn định tại các thiết bị điều khiển số DDC (Direct Digital Controller) như MEC (Modular Equipment Controller), PXC (Programable Controller) Compact, PXC Modular… cho dù có các gián đoạn truyền thông trong mạng điều khiển hay có sự cố đối với các máy tính điều khiển của hệ thống mạng tại cấp quản lý điều khiển tại phòng điều khiển trung tâm

Các bộ điều khiển này trao đổi với nhau trên mạng Ethernet LAN TCP/IP Trên mạng này các bộ điều khiển được kết nối ngang hàng với nhau và được nhận biết bởi 01 địa chỉ IP

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống quản lý nhà máy

2.3 Phòng điều khiển trung tâm

Máy tính điều khiển của hệ thống sẽ được đặt tại phòng điều khiển Máy tính này được cài đặt phần mềm chuyên dụng, chương trình điều khiển này hoạt động được trên nền của các hệ điều hành Window XP pro/ Window 2000/ W2003/ Window 2000 server/ Window 2003 server Máy tính lưu trữ toàn bộ các chương trình điều khiển dữ liệu cần thiết cho hoạt động của toàn bộ hệ thống BMS, đóng vai trò giao diện người máy trong vận hành điều khiển

Tại đây người vận hành thực hiện được đầy đủ các chức năng yêu cầu trong Quản lý – Giám sát - Điều khiển các hạng mục kỹ thuật kết nối vào hệ thống BMS

Máy tính hệ thống lưu giữ các thông tin dữ liệu liên quan đến tất quản lý giám sát - điều khiển, do đó cần có hiệu suất, độ tin cậy và sẵn sàng cao, đảm bảo luôn sẵn sàng cung cấp thông tin 24/24 cho toàn bộ hệ thống Máy tính hệ thống BMS được trang bị một bộ cấp nguồn không gián đoạn UPS đủ cung cấp nguồn nuôi cho toàn bộ hệ thống khi mất điện lưới là 25 phút

Máy in thông báo, báo lỗi, báo cáo của hệ thống cũng được đặt tại phòng điều khiển Máy in này có nhiệm vụ in ra tất cả các trạng thái sự cố của hệ thống BMS và các hệ thống có liên quan

 Máy tính điều khiển trung tâm

Sử dụng các máy tính điều khiển tại phòng điều khiển trung tâm sẽ có nhiều tiện ích Nhân viên vận hành sẽ tiết kiệm được nhiều thời gian và công sức để vận hành hệ thống mà vẫn đảm bảo hiệu quả cao trong việc điều khiển giám sát hệ thống

Tại phòng điều khiển trung tâm, người vận hành sẽ truy cập vào máy tính hệ thống điều khiển quản lý tòa nhà tùy theo phân quyền của mình để điều khiển giám sát hệ thống điện hay điều khiển điều hòa

Tại phòng điều khiển, nhân viên kỹ thuật vận hành thực hiện được việc điều khiển – giám sát các thiết bị có liên quan trong phạm vi hệ thống BMS và các hệ thống được kết nối đến Trên máy tính này, người quản lý hệ thống cũng thực hiện được việc tạo mới các điểm điều khiển, điều chỉnh cấu hình, nâng cấp mở rộng hệ thống BMS…

Thao tác điều khiển được thực hiện trên màn hình đồ hoạ của hệ thống, màn hình đồ hoạ này được Việt hoá đối với các vị trí, tên của thiết bị được điều khiển,

đồ hoạ được thiết kế mô phỏng theo cấu tạo của thiết bị, theo địa hình của khu vực lắp đặt các thiết bị để tăng sự thuận tiện cho nhân viên vận hành trong quá trình điều khiển

Người vận hành điều khiển được các máy điều hòa, các bơm cấp nước, giám sát được các thông số môi trường, điều khiển được đèn chiếu sáng hay giám sát các thông số nguồn điện được cung cấp… vị trí các thang máy trong hành lang thang máy, trạng thái làm việc, báo lỗi của các thiết bị truyền động điện tại các hạng mục trong tòa nhà được quản lý, giám sát bởi hệ thống BMS

Phần mềm điều khiển hệ thống cho phép thực hiện chức năng “Kéo - Thả”

sử dụng chuột, là ứng dụng của hệ điều hành Microsoft Window, làm tăng hiệu quả vận hành, góp phần đảm bảo tăng tính chính xác, đáp ứng yêu cầu thời gian thực của quá trình điều khiển

Thao tác trên các máy tính điều khiển, người vận hành thay đổi được các giá trị, tham số cần điều khiển hay viết các chương trình điều khiển giám sát hệ thống

 Thu nhận các thông tin sau điều khiển

Hệ thống sẽ lưu giữ tất cả các thông tin liên quan xảy ra trong phạm vi hệ thống BMS và các hệ thống liên quan, các thông tin trạng thái, sự cố, hay số giờ vận hành các bơm, quạt, nhiệt độ khu vực, vvv… được hệ thống xử lý, phân loại và lưu

giữ Tín hiệu kết nối đến từ báo động đột nhập, tín hiệu báo cháy, bơm chữa cháy hoạt động…cũng được lưu giữ tại đây

 In báo cáo

Máy in báo cáo được cài đặt để in tất cả các báo cáo về các sự kiện xảy ra theo thời gian Bất kể sự kiện gì xảy ra (trạng thái báo lỗi, xóa dữ liệu hệ thống, thay đổi cấu hình, chương trình điều khiển), máy tính điều khiển cũng sẽ ra lệnh cho máy in này hoạt động in

Máy in còn thực hiện nhiệm vụ in các báo cáo vận hành hệ thống, các thông tin liên quan đến chỉ số tiêu thụ điện, nước, nhiệt độ, báo cáo vận hành vv… được

hệ thống lưu giữ theo thời gian

2.4 Các ứng dụng điều khiển giám sát

2.4.1 Giám sát thông số môi trường

Hệ thống BMS đảm bảo cung cấp những thông số chính xác, kịp thời, liên tục về môi trường nhiệt độ tại các khu vực, nồng độ khí CO tại tầng hầm, cho phép giám sát chặt chẽ điều kiện làm việc an toàn của con người Nồng độ khí CO tại tầng hầm được quản lý bởi sensor carbon monoxide sensor, đây là loại sensor có thiết kế đặc biệt có tín hiệu đầu ra biến đổi theo nồng độ khí CO được kết nối vào các ngỏ vào chuẩn điểm AI của tủ điều khiển kỹ thuật số PXC MODULAR 1 tại tầng hầm, có chỉ tiêu dòng điện 4-20mA Các quạt hút khí thải tầng hầm sẽ được điều khiển tốc độ theo nồng độ khí CO, khi nồng độ cao quạt hút sẽ được điều khiển tăng tốc và ngược lại

Hệ thống tự động hoá BMS đáp ứng được yêu cầu quản lý các thông số môi trường làm tăng hiệu quả quản lý của người quản lý đối với từng khu vực cụ thể của tòa nhà Tòa nhà mà không cần phải thường xuyên kiểm tra các khu vực, hay cũng với giá trị của từng khu vực mà người quản lý

Các thông tin đo lường từ các thiết bị cảm biến sẽ được gửi về các máy tính điều khiển trung tâm thông qua tủ điều khiển kỹ thuật số PXC MODULAR, các thông tin này sẽ được theo dõi trên các màn hình đồ họa của máy tính điều khiển

2.4.2 Điều khiển đèn chiếu sáng

Để điều khiển các tuyến đèn chiếu sáng trong và ngoài tòa nhà, hệ thống tự động hoá BMS thực hiện được tất cả các yêu cầu do thiết kế kỹ thuật đặt ra Máy tính điều khiển có khả năng điều khiển được các tuyến đèn chiếu sáng tại các khu vực của Tòa nhà và có khả năng quan sát các thông tin, thu nhận phản hồi từ các khởi động từ để giám sát trạng thái bật hay tắt của các tuyến đèn đó

Từ phòng điều khiển người vận hành cũng sẽ thực hiện được các thao tác điều khiển, viết các chương trình tự động cho các tuyến đèn chiếu sáng ngoài trời, trong nhà theo yêu cầu để thực hiện tiết kiệm điện năng

Đồ họa điều khiển của tuyến đèn được thể hiện trên máy tính điều khiển Tại phòng điều khiển trung tâm người vận hành có thể dễ dàng nhận biết các khu vực cần bật hay tắt đèn, tiết kiệm thời gian, công sức của nhân viên vận hành trong vận hành hệ thống đèn chiếu sáng

Đáp ứng yêu cầu thiết kế kỹ thuật, hệ thống điều khiển BMS cũng cho phép thiết lập song song với hệ thống tự động một chế độ vận hành bằng tay sử dụng các công tắc chuyển mạch gắn trên tủ điện để thuận lợi cho việc bảo trì, sửa chữa, bật tắt bằng tay hoặc giả thiết trong trường hợp có gián đoạn điều khiển, được yêu cầu vận hành khẩn cấp tại chỗ

Tại các hành lang, các nút nhấn khởi động hoàn toàn độc lập được lắp đặt trên hành lang của các khu vực trong Tòa nhà, các nút nhấn này được kết nối với các bộ điều khiển kỹ thuật số PXC MODULAR của hệ thống điều khiển – giám sát – quản lý BMS Người sử dụng chỉ cần nhấn nút, đèn sẽ hoạt động, sau khoảng thời

gian đủ để đi hết hành lang, đèn sẽ được hệ thống điều khiển tắt để tiết kiệm điện năng

2.4.3 Giám sát điều khiển quạt thông gió

Các quạt thông gió tầng hầm được điều khiển tốc độ hoạt động theo nồng

độ khí CO tại bại đỗ xe Tốc độ quạt sẽ tăng hay giảm tỉ lệ thuận với chỉ số đo nồng

độ khí CO, quạt được điều khiển và giám sát bởi hệ thống BMS

Quạt điều áp thang được hoạt động theo lệnh đưa tới từ hệ thống báo cháy - chữa cháy để tạo hành lang an toàn cho người thoát hiểm hệ thống BMS không thực hiện điều khiển các quạt này Tuy nhiên, tín hiệu báo quạt đã hoạt động được hệ thống BMS quản lý, dựa trên nguyên lý báo có áp suất luồng khí trong ống dẫn khí Khi không có tín hiệu phản hồi quạt đã hoạt động từ quạt điều áp, nhân viên vận hành sẽ thông báo cho người có trách nhiệm giải quyết sự cố

2.4.4 Giám sát nguồn điện và năng lượng điện

Để quản lý hệ thống điện, hệ thống BMS kết nối đến các điểm tín hiệu báo trạng thái đầu ra của các thiết bị đóng cắt - bảo vệ MCCB hay PXC MODULAR của hệ thống điện, “điểm có tín hiệu dạng chuẩn DO” là các điểm đầu ra dạng dry contact (công tắc khô) Các điểm tín hiệu này của các tủ điện sẽ được nối đến các ngõ vào chuẩn điểm DI của các tủ điều khiển PXC MODULAR Khi có thay đổi trạng thái của các điểm đầu ra tại các tủ điện, BMS sẽ nhận biết đây là sự thay đổi trạng thái, sự cố của các thiết bị điện tương ứng với các điểm đầu vào Các tín hiệu báo lỗi, báo trạng thái của hệ thống điện sẽ được thể hiện trên màn hình đồ hoạ, màn hình báo lỗi - trạng thái, máy in của hệ thống BMS

BMS sử dụng các bộ đo lường kỹ thuật số Digital Energy Monitoring chuẩn (WM14-96) giám sát điện năng tiêu thụ của tòa nhà, WM14-96 hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu giám sát theo dõi được các thông số kỹ thuật chính của các nguồn

điện được cấp đến từ trạm Biến thế hạ áp – Máy phát điện dự phòng, tủ điện phân phối nguồn chính theo yêu cầu của thiết kế kỹ thuật:

+ Công suất hữu công của tòa nhà P (kW)

+ Công suất biểu kiến S (kVA)

+ Công suất phản kháng Q (kVAr)

+ Công suất tiêu thụ của tòa nhà (kWh)

+ Hệ số Cosφ

+ Điện áp dây tại tủ cấp nguồn chính (V)

+ Điện áp các pha tại tủ cấp nguồn chính (V)

+ Dòng điện của các pha tại tủ cấp nguồn chính (A)

Đồ họa sau mô phỏng quản lý điện năng tại một tủ điện phân phối nguồn cấp chính cho một tòa nhà Trong đồ họa, các giá trị được thể hiện là số đo đếm được, các tham số được Việt hóa về tên và vị trí thiết bị để đơn giản hóa quá trình vận hành của người giám sát, quản lý hệ thống

2.5 Kết nối, tích hợp và điều khiển hệ thống

2.5.1 Tích hợp hệ thống điều hoà thông gió

2.5.1.1 Kết nối hệ thống điều hòa VRV và Water Chiller

Hệ thống BMS có thể kết nối với cả hai hệ thống điều hòa thông gió theo kiểu điều chỉnh lưu lượng môi chất lạnh VRV (Variable Refrigerant Volume) hoặc

hệ thống điều hòa theo kiểu điều hòa trung tâm với môi chất lạnh là nước Water Chiller Phần mềm BMS thực hiện việc tích hợp hai hệ thống này thông qua chuẩn truyền thông BACnet/LON đối với hệ điều hòa VRV và chuẩn ModBus đối với hệ điều hòa Water Chiller

Sử dụng tín hiệu đầu ra của hệ thống điều hòa chuẩn giao thức BacNet/ ModBus kết nối vào đầu vào module vi xử lý giao thức BacNet/ModBuss của tủ

điều khiển PXC MODULAR đặt tại phòng điều khiển trung tâm, hệ thống BMS sẽ thực hiện các giao tiếp với hệ thống điều hòa

Các thông tin của hệ thống điều hòa được thu nhận và thể hiện trên màn hình

đồ họa của hệ thống BMS Hệ thống BMS cũng thực hiện việc điều khiển các thiết

bị thuộc hệ điều hòa, quản lý các tham số của hệ thống điều hòa thông gió tại máy tính điều khiển hệ thống BMS

Điều kiện quyết định để thực hiện tích hợp hai hệ thống hệ thống điều hoà và BMS là: hệ thống điều hoà phải đưa đến đầu ra tín hiệu để thực hiện tích hợp, tín hiệu này có chuẩn BacNet/ModBus theo đúng yêu cầu kỹ thuật

Việc kết nối giữa hai hệ thống điều hoà và hệ thống BMS đảm bảo sẽ không gây nên bất cứ xung đột nào giữa hai hệ thống

 Điều khiển hệ thống điều hòa:

 Chiller và bơm nước lạnh:

Hệ thống BMS điều khiển các chiller hoạt động theo các chương trình vận hành tự động theo các thông số như nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch của không khí dựa trên các chương trình điều khiển được lập theo các yêu cầu vận hành của tòa nhà Tại phòng điều khiển trung tâm, người vận hành theo dõi được tình trạng hoạt động của

hệ thống, nhiệt độ vào ra của từng các Chiller, chế độ hoạt động của các bơm theo yêu cầu vận hành của người quản lý thông qua giao diện đồ họa

Hệ thống BMS sẽ tự động tính tải lạnh tiêu thụ thực tế của tòa nhà và tính số bơm, phần trăm công suất bơm, số máy nén Chiller cần chạy Bộ điều khiển DDC (có thể là MBC hoặc PXC) có thể lập trình chu trình chạy và dừng của hệ thống hoàn toàn tự động, khởi động các thiết bị dự phòng khi cố sự cố quá tải Hệ thống BMS có thể cho phép cụm máy nén Chiller vận hành theo 3 chế độ:

• Chế độ vận hành hoàn toàn tự động theo thời gian biểu

• Chế độ vận hành từ trung tâm theo yêu cầu của người vận hành

• Chế độ vận hành bằng tay (Manual) từ mỗi thiết bị

Hệ thống BMS cũng cho phép quản lý thông tin vận hành, trạng thái, các lỗi

và sự cố của các cụm máy chiller Cơ sở dữ liệu cho phép lưu trữ và truy cập các thông tin này theo các thời điểm khác nhau Các thông số tải hệ thống, nhiệt độ, áp suất, mức nước được thu thập và theo dõi trong từng thời điểm

Các máy sản xuất nước lạnh Chiller đóng một vai trò hết sức quan trọng, toàn bộ hệ thống điều hòa đều phụ thuộc vào hệ thống các máy lạnh này Hệ thống điều khiển Chiller sẽ nhận các thông số phản hồi từ các thiết bị cảm biến của hệ thống như sau:

• Tín hiệu báo dòng chảy của nước lạnh trong hệ thống đường ống

• Áp suất nước trong hệ thống ống dẫn

• Nhiệt độ của nước lạnh đầu vào và đầu ra các Chiller

• Nhiệt độ nước hồi về từ các máy điều hòa không khí sau quá trình trao đổi nhiệt

Các thông số này được thể hiện trên màn hình đồ họa tại máy tính điều khiển, người vận hành có thể dễ dàng quan sát trạng thái hoạt động của các chiller, nhận diện lỗi trong hệ thống và qua đó giải quyết các lỗi kỹ thuật một cách nhanh chóng và chính xác Người vận hành có thể dễ dàng thực hiện thao tác On/Off hay thay đổi chế độ hoạt động dự phòng của hệ thống Chiller mà không cần phẩn đến tận nơi các thiết bị hay tủ điều khiển Các lỗi về hệ thống như nhiệt độ nước quá cao, bơm nước không hoạt động, quá tải…thì báo lỗi của hệ thống sẽ hiển thị trên màn hình