Nghiên cứu ứng dụng giải pháp tự động hóa tòa nhà của hãng johnson

8 LỜI NÓI ĐẦU  Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các lĩnh vực khoa học và xã hội nhu cầu sử dụng điện năng được tăng cao trong đời sống sinh hoạt và sản xuất.

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 3

DANH MỤC BẢNG BIỂU 5

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 6

LỜI CAM ĐOAN 7

LỜI NÓI ĐẦU 8

Chương I 9

TÌM HIỂU HỆ THỐNG BMS TRÊN THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM 9

1.1 Sự ra đời của hệ thống quản lý tòa nhà 9

1.2 Một số giải pháp BMS trên thị trường 10

1.2.1 Siemens 10

1.2.2 Honeywell 13

1.2.3 Johnson Controls 15

Chương II 19

TÌM HIỂU HỆ THỐNG BMS CỦA HÃNG JOHNSON CONTROLS 19

2.1 Tổng quan hệ thống Metasys của Johnson Controls 19

2.1.1 Cấp vận hành/giám sát hệ thống 29

2.1.2 Cấp điều khiển hệ thống 32

2.1.3 Cấp điều khiển trường 33

2.1.4 Thiết bị trường 35

2.2 Giải pháp quản lý truy nhập P2000 36

Chương III 39

ỨNG DỤNG HỆ THỐNG BMS CỦA HÃNG JOHNSON CONTROLS CHO TÒA NHÀ NEWTATCO 39

3.1 Phát biểu bài toán BMS cho tòa nhà NEWTATCO 39

3.1.1 Nhiệm vụ thiết kế chung 40

3.2 Giải quyết bài toán tích hợp 42

3.2.1 Hệ thống điều hòa không khí 43

3.2.2 Hệ thống thông gió 48

3.2.3 Hệ thống điện 54

3.2.4 Hệ thống chữa cháy 62

2

3.2.8 Hệ thống Camera 71

3.3 Lập trình giao diện và các ứng dụng điều khiển 72

3.3.1 Lập trình giao diện 72

3.3.2 Lập trình ứng dụng điều khiển 78

Chương IV: HƯỚNG PHÁT TRIỂN VÀ KẾT LUẬN 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống BMS

Hình 1.2: Cấu trúc hệ thống APOGEE của Siemens

Hình 1.3: Cấu trúc hệ thống BMS của Honeywell

Hình 1.4: Cấu trúc hệ thống Metasys

Hình 2.1: Cấu trúc chi tiết hệ thống BMS của Johnson Controls

Hình 2.2: Mô hình phân cấp BMS

Hình 2.3: Thiết bị phòng điều khiển trung tâm

Hình 2.4: Thiết bị điều khiển hệ thống mạng

Hình 2.5: Bộ điều khiển hệ thống mạng NAE

Hình 2.6: Bộ điều khiển hệ thống mạng NCE

Hình 2.8: Bộ điều khiển FX15

Hình 2.9: Bộ điều khiển DX9100

Hình 2.10: Bộ điều khiển FECxxx

Hình 2.11: Bộ điều khiển IOMxxx

Hình 3.2: Giao diện hệ thống điều hòa không khí

Hình 3.3: Tích hợp hệ thống quạt thông gió tầng hầm với BMS

4

Hình 3.6: Tích hợp MCCB trong tủ điện phân phối tầng

Hình 3.7: Giao diện Điều khiển/giám sát MCCB

Hình 3.8: Sơ đồ tích hợp hệ thống đồng hồ N2

Hình 3.9: Giao diện giám sát đồng hồ N2

Hình 3.10: Biểu đồ điện năng tiêu thụ điện trong năm

Hình 3.16: Giao diện giám sát hệ thống cấp nước

Hình 3.17: Tích hợp hệ thống báo cháy địa chỉ

Hình 3.18: Giao diện giám sát hệ thống chữa cháy

Hình 3.19: Hệ thống Access Control

Hình 3.20: Tích hợp hệ thống Access Control

Hình 3.21: Tạo khung giao diện chính

Hình 3.22: Tạo khung giao diện mặt bằng BMS

Hình 3.23: Tạo giao diện mặt bằng BMS

Hình 3.24: Tạo thuộc tính cho các thiết bị hệ thống BMS

Hình 3.25: Tạo file giao diện xxx*svgz

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1: Bảng điểm tích hợp BMS

6

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BMS: Building Managerment System

HVAC: Heating Ventialtion and Air Condition

PA: Public Address

CCTV: Closed Circuit TeleVision

MEC: Modular Equipment Controller

MBC: Module Building Control

PCX: Programable Controller

BMS: Human Machine Interface

EIB: Enterprise Buldings Integrator

NAE: Network Automation Engine

NCE: Network Control Engine

NCM: Network Control Module

FEC: Field Equipment Controller

IOM: Input Output Module

VRV: Variable Refrigerant Volume

SCT: System Configuration Tools

ADS: Application Data Server

ADX: Application Data Server Extended

AI: Analog Input

AO: Analog Output

DI: Digital Input

DO: Digital Output

IU: Indoor Unit

OU: Outdoor Unit

MCCB: Moulded Case Circuit Breaker

LCP: Lighting Control Panel

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Đặng Văn Trung

nghiên cứu của riêng tôi

Ngoài các tài liệu tham khảo đã dẫn ra ở cuối luận văn, tôi đảm bảo rằng không sao chép các công trình hoặc kết quả của người khác.Nếu phát hiện có sự sai phạm với điều cam đoan trên, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Học viên

Đặng Văn Trung

8

LỜI NÓI ĐẦU

 Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các lĩnh vực khoa học và xã hội nhu cầu sử dụng điện năng được tăng cao trong đời sống sinh hoạt

và sản xuất.Các nhà máy thủy điện, nhiệt điện vẫn không thể đáp ứng đủ nhu cầu sư dụng của xã hội.Việc tiết kiệm, sử dụng hiệu quả năng lượng điện trở thành chiến lược hành động của mỗi quốc gia.Trong xã hội hiện đại, điện năng tiêu thụ chủ yếu ở các nhà máy công nghiệp, các tòa nhà cao tầng với hệ thống cơ điện phức tạp.Vấn đề tiết kiệm năng lượng điện trong các tòa nhà cao tầng đang khiến các nhà quản lý đau đầu

để tìm cách giải quyết

 Với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật.Các tòa nhà cao tầng, trung tâm thương mại đang trở thành xu thế mới của

xã hội.Việc quản lý tòa nhà, chi phí vận hành mỗi năm tiêu tốn hàng tỷ đồng

 Từ những vấn đề trên, việc nghiên cứu và ứng dụng hệ thống quản lý tòa nhà thông minh sẽ giải quyết thành công bài toán hiệu quả sử dụng năng lượng điện và tiết kiệm chi phí quản lý trong các tòa nhà cao tầng

 Với đề tài“Nghiên cứu ứng dụng giải pháp tự động hóa tòa nhà của hãng Johnson Controls” sẽ giúp học viên và người đọc có kiến thức sâu rộng hơn về hệ

thống BMS và ứng dụng được công nghệ BMS trong các tòa nhà cao tầng, trung tâm

thương mại

Chương I TÌM HIỂU HỆ THỐNG BMS TRÊN THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM

1.1 Sự ra đời của hệ thống quản lý tòa nhà

 Thuật ngữ BMS (Building Management System) ra đời vào đầu những năm

1950, tuy nhiên phải đến khi các cuộc cách mạng về khoa học kỹ thuật trên thế giới diễn ra mạnh mẽ và đạt được những bước tiến dài thì công nghệ BMS mới được áp dụng rộng rãi trong các tòa nhà cao tầng và trung tâm thương mại lớn

 Một số các tòa nhà cao tầng hiện đại ở Việt nam hiện nay được trang bị hệ thống quản lý tòa nhà BMS Khi được trang bị hệ thống này, tất cả các hệ thống điều hòa, thông gió, báo cháy, chiếu sáng, cấp thoát nước được điều khiển tập trung, tương tác bởi hệ BMS Đây là loại nhà cao tầng thông minh Còn gọi là các tòa nhà hiệu năng cao, tòa nhà xanh, tòa nhà công nghệ cao

 Phần mềm: Bao gồm phần mềm quản lý BMS, cơ sở dữ liệu và phần mềm lập trình ứng dụng điều khiển

 BMS cung cấp giải pháp quản lý tòa nhà toàn diện, các hệ thống được tích hợp vào hệ thống BMS

 Hệ thống điện:Máy phát, các thiết bị đóng cắt bảo vệ nguồn điện

 Hệ thống điều hòa không khí

Hình 1.2: Cấu trúc hệ thống APOGEE của Siemens

 Hệ thống quản lý tòa nhà APOGEE của Siemens có thể thực hiện các chức năng sau:

 Quản lý hệ thống HVAC

 Quản lý hệ thống camera giám sát an ninh

 Quản lý hệ thống kiểm soát ra vào

 Quản lý hệ thống chống trộm

 Tích hợp hệ thống báo cháy và chữa cháy tự động

 Quản lý hệ thống truyền thanh nội bộ PA

 Quản lý hệ thống thang máy

 Quản lý năng lượng

o MEC và MBC có thể kết nối peer-to-peer

o MEC cho việc kết nối các bộ điều khiển trường theo kiến trúc Daisy-Chain

o MBC cho việc kết nối mức cao với các hệ thống cơ điện khác: Hệ thống thang máy Modbus, hệ thống Access Control, hệ thống chiếu sáng thông minh

 Cấp điều khiển: Bộ điều khiển cấp trường PCX cho việc điều khiển/giám sát các hệ thống cơ điện PCX sẽ cập nhật trạng thái/giá trị của các biến trường và gửi lên thiết bị trung tâm MEC

 Cấp trường: Các thiết bị cảm biến, cơ cấu chấp hành để giám sát/điều khiển các hệ thống cơ điện

 Trong cấu trúc hệ thống BMS, trên mỗi mạng cho phép cho thiết lập kết nối 100 tủ điều khiển MBC & MEC theo kiến trúc peer-to-peer và có thể mở rộng 1000 tủ điều khiển MBC, MEC và PXC trong toàn bộ hệ thống mạng điều khiển Do vậy, hệ thống điều khiển sử dụng cấu hình thiết bị điều khiển như MBC, MEC hay PXC sẽ cho phép mở rộng với số lượng rất lớn khi có yêu cầu phát triển

 Cấp điều khiển: Bacnet MS/TP, Modbus Tốc độ tối đa 115200kb

1.2.2 Honeywell

 Honeywell là một trong những công ty hàng đầu trên thế giới về ứng dụng khoa học kỹ thuật, cung cấp công nghệ tự động hóa cho tòa nhà cao tầng, smarthome

và ứng dụng trong công nghiệp

Hình 1.3: Cấu trúc hệ thống BMS của Honeywell

14

 Hỗ trợ cho nhiều chuẩn mở hàng đầu hiện nay: BACnet, LONmark, ODBC, OPC, Modbus

 Giao diện người dùng dựa trên trình duyệt Web

 Các ứng dụng trong hệ thống BMS của Honeywell

 Honeywell building manager: Điều khiển hệ thống HVAC và các ứng dụng khác

 Honeywell security manager: Thu thập thông tin từ hệ thống điều khiển truy nhập và an ninh, các thiết bị giám sát

 Honeywell life safety manager: Giám sát và điều khiển báo khói, báo cháy, bảo vệ và chữa cháy

 Honeywell digital video manager: Sử dụng Camera liên kết trực tiếp với mạng LAN, cho phép hiển thị và giám sát hệ thống Camera

 Honeywell energy manager: Kiểm tra, đánh giá và giúp giảm thiểu chi phí vận hành

o EBI tích hợp với nhiều loại thiết bị khác nhau, các hệ thống xí nghiệp, Internet, Intranet cho phép hệ thống quản lý thông tin một cách thông minh

o Hệ thống sử dụng các phần cứng theo chuẩn công nghiệp và các hệ điều hành Windows XP, 2000 và 2003

o Hỗ trợ các chuẩn mở phổ biến hiện nay: BACnet, LonMark, ODBC, OPC, Modbus

o Giao diện dựa trên nền Web làm thuận tiện cho việc quản lý, giảm chi phí đào tạo người quản lý, người quản lý có thể kiểm soát được tình hình trong mọi tình huống

1.2.3 Johnson Controls

 Johnson controls là hãng cung cấp giải pháp có truyền thống và nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực công nghệ BMS, các công trình của Johnson đã có mặt ở rất nhiều nơi trên thế giới và đặc biệt đã được ứng dụng và kiểm chứng nhiều qua nhiều công trình ở Việt Nam

Cấu trúc hệ thống

 Năm 2003, Johnson controls đưa ra kiến trúc Metasys Extended và liên tục được cải tiến nhằm thích hợp với sự phát triển của thông tin điện tử và thiết bị mạng hiện nay

hệ thống: Bacnet IP, Ethernet TCP/IP

 Cấp điều khiển hệ thống: Bao gồm các bộ điều khiển phân tán nối mạng peer-to-peer theo kiểu Daisy-chain Giao thức hỗ trợ Bacnet MS/TP, Lonwork, N2, Modbus Có thể kết nối tới 200 thiết bị điều khiển trên một thiết bị điều khiển mạng

 Cấp điều khiển trường: Bao gồm các bộ điều khiển trường nối mạng tới

bộ điều khiển hệ thống sử dụng giao thức Bacnet MS/TP, Lonwork, N2, Modbus

 Cấp trường: Bao gồm các thiết bị trường: cảm biến, van điều khiển để giám sát/điều khiển các hệ thống cơ điện

 Hệ thống điều khiển truy cập và an ninh P2000 có thể được tích hợp với hệ thống Metasys

 Ngoài ra trên thị trường Việt Nam còn có một số hãng cung cấp tổng thể hệ thống BMS: TAC, NetWorld, Delta, Distech…

 Cấp điều khiển hệ thống: Các thiết bị tự động hóa cấp cao, quản lý hệ thống mạng, thường giao tiếp với cấp vận hành giám sát qua Ethernet TCP/IP hoặc Bacnet IP

 Cấp điều khiển trường: Các bộ điều khiển cấp trường, giao tiếp với cấp

hệ thống qua các giao thức truyền thông chuẩn công nghiệp: Bacnet, Modbus, Lontalk…Nhiệm vụ điều khiển/giám sát hệ thống sẽ tập trung chủ yếu ở hệ thống điều khiển trường

 Cấp trường: Các thiết bị đo đếm, thiết bị cảm biến, cơ cấu chấp hành lắp đặt tại hiện trường

 Các hãng đều hỗ trợ một số giao thức chuẩn trong công nghiệp: Bacnet MS/TP, Lonwork, Modbus…

 Các bộ điều khiển trường đều có thể kết nối peer-to-peer

Sự khác nhau:

 Về cấu trúc: Mỗi hãng cung cấp lại đưa ra 1 giải pháp cấu trúc mạng truyền thông khác nhau

Siemens: Cấu trúc điều khiển theo kiểu trục-nhánh Các bộ điều khiển hệ

thống có thể nối mạng Lan Các bộ điều khiển trường có thể nối mạng Ethernet trực tiếp tới bộ điều khiển trung tâm

Honeywell: Cấu trúc điều khiển theo kiểu trục-nhánh Hệ thống được phân

chia thành các hệ thống con Mỗi hệ thống con chịu trách nhiệm kết nối, quản lý và giám sát một hạng mục Hệ thống có thể tích hợp được nhiều các thiết bị của hãng khác

Johnson Controls: Johnson Controls cung cấp linh hoạt cấu trúc điều khiển:

 Mỗi thiết bị cấp hệ thống sẽ bị giới hạn về số cổng giao tiếp, số thiết bị

có thể tích hợp trên một cổng giao tiếp và loại giao thức được hỗ trợ trên từng thiết bị

 Ngoài ra mỗi thiết bị điều khiển trường của mỗi hãng có khả năng quản

lý một giá trị hữu hạn điểm vào ra (bao gồm cả điểm vật lý, điểm mở rộng) Và khả năng điểm lập trình trong từng thiết bị điều khiển

o Thiết bị HoneyWell, Johnson Controls theo kiểu đóng gói, việc mở rộng sẽ khó khăn hơn khi ta phải đi lại hệ thống dây truyền thông

Chương II TÌM HIỂU HỆ THỐNG BMS CỦA HÃNG

JOHNSON CONTROLS

Hình 2.1: Cấu trúc chi tiết hệ thống BMS của Johnson Controls

2.1 Tổng quan hệ thống Metasys của Johnson Controls

 Hệ thống Metasys tích hợp toàn diện với hệ thống cơ điện trong tòa nhà, hỗ

20

 Hệ thống Metasys đáp ứng các chức năng cơ bản của hệ thống BMS

 Chức năng giám sát: Thông qua giao diện BMS, hệ thống Metasys cho phép người sử dụng giám sát toàn bộ hệ thống cơ điện trong tòa nhà

 Chức năng cảnh báo: Cảnh báo, báo động khi xảy ra sự cố hoặc các biến quá trình vượt quá giới hạn cho phép thông qua phần mềm quản lý dữ liệu

 Chức năng điều khiển: Điều khiển hệ thống cơ điện từ trung tâm BMS thông qua BMS hoặc điều khiển tự động hệ thống cơ điện theo chương trình

 Cấp điều khiển trường: Điều khiển trực tiếp hệ thống cơ điện, gửi tín hiệu giám sát cảnh báo lên trung tâm BMS thông qua cấp điều khiển giám sát

 Cấp thiết bị trường: Giám sát/điều khiển từng thiết bị trong hệ thống cơ điện

 Giải pháp phần cứng, phần mềm cho hệ thống Metasys

 Phần cứng:

o Thiết bị phòng điều khiển trung tâm:

Hình 2.3: Thiết bị phòng điều khiển trung tâm

22

 Máy chủ: Cài đặt phần mềm quản lý BMS, cơ sở dữ liệu quá trình

và chứa hệ thống giao diện của hệ thống Chỉ những cá nhân có mật khẩu cho phép mới được truy nhập máy chủ để cấu hình hệ thống

 Máy trạm: Cho phép truy nhập hệ thống BMS qua Client, người truy cấp chỉ có khả năng theo dõi và vận hành hệ thống, không có khả năng cấu hình hệ thống thông qua máy trạm Số lượng Client cho phép tùy thuộc vào dung lượng và license của phần mềm BMS

 Máy in: Cho phép in các báo cáo, cảnh báo và lịch sử dữ liệu quá trình

 Bộ lưu điện UPS: Cho phép hệ thống BMS có khả năng hoạt động trong trường hợp điện lưới có sự cố

Các thiết bị phòng điều khiển trung tâm giao tiếp với nhau thông qua mạng LAN Ethernet

o Thiết bị điều khiển hệ thống mạng:

Hình 2.4: Thiết bị điều khiển hệ thống mạng

 Johnson Controls cung cấp một dải rộng các thiết bị: NAE, NCE, NCM Chức năng của các thiết bị điều khiển mạng là quản lý các bộ điều khiển trường, quản lý điểm vào/ra điểm quá trình nhận được từ các bộ điều khiển trường Thông qua mạng LAN các thiết bị điều khiển mạng sẽ gửi tín hiệu của các biến quá trình tới Server để lưu trữ và hiển thị trên giao diện BMS

24

Hình 2.5: Bộ điều khiển hệ thống mạng NAE

Hình 2.6: Bộ điều khiển hệ thống mạng NCE

Các thiết bị điều khiển mạng đều có khả năng kết nối mạng LAN với các thiết bị trong phòng điều khiển trung tâm Giao thức hỗ trợ kết nối các bộ điều khiển trường: Bacnet MS/TP, N2., Lonwork, Modbus

o Thiết bị điều khiển trường

Hình 2.7: Thiết bị điều khiển trường

 Cho phép giám sát/điều khiển trực tiếp hệ thống cơ điện trong tòa nhà Johnson Controls cung cấp 3 dòng thiết bị chính cho thiết bị điều khiển trường

 Dòng sản phẩm sử dụng giao thức N2: Đây là dòng sản phẩm chủ đạo đầu tiên của hệ thống Metasys Các thiết bị bao gồm: FX15, FX03, DX9100 Các thiết bị N2 sử dụng giao diện vật lý RS-485 kết nối peer-to-peer theo kiểu Daisy-chain

Đi kèm với các bộ điều khiển N2 là các bộ module mở rộng cho phép mở rộng số điểm vào ra của hệ thống: XP9100, XT9102, XT9103, XT9104, XT9105

26

Hình 2.9: Bộ điều khiển DX9100

 Dòng sản phẩm sử dụng giao thức Bacnet MS/TP: Đây là dòng sản phẩm sẽ phát triển trong tương lai của Johnson Controls Các thiết bị bao gồm MS-FEC26xx, MS-FEC16xx, VAV Các thiết bị Bacnet MS/TP sử dụng giao diện vật lý RS-485 kết nối peer-to-peer theo kiểu Daisy-chain Đi kèm với các bộ điều khiển Bacnet MS/TP là các bộ module mở rộng cho phép mở rộng số điểm vào ra của hệ thống IOMxxx

Hình 2.10: Bộ điều khiển FECxxx

Hình 2.11: Bộ điều khiển IOMxxx

 Dòng sản phẩm sử dụng giao thức Lonwork: Các thiết bị bao gồm LN-PRG300, LN-PRG400, Các thiết bị Lonwork sử dụng giao diện vật lý RS-485(2 dây) kết nối peer-to-peer theo kiểu Daisy-chain Đi kèm với các bộ điều khiển Lonwork là các bộ module mở rộng cho phép mở rộng số điểm vào ra của hệ thống: LN-IO401, LN-IO520 Kết nối các thiết bị điều khiển là ngang hàng với các module

mở rộng

 FX Builder: Lập trình cho các bộ điều khiển N2

 CCT: Lập trình cho các bộ điều khiển Bacnet MS/TP

 LN Builder: Lập trình cho các bộ điều khiển LON

 Hệ thống điều hòa không khí Chiller: Thông qua giao thức mức cao Bacnet MS/TP

 Hệ thống máy phát điện dự phòng, hệ thống đồng hồ đo đếm điện năng: Thông qua giao thức Modbus

2.1.1 Cấp vận hành/giám sát hệ thống

Hình 2.14: Cấp vận hành/Giám sát hệ thống

 Phần cứng: Cấp vận hành/giám sát hệ thống bao gồm máy chủ hệ thống

30

 Máy chủ hệ thống BMS: Môi trường chạy phần mềm quản lý hệ thống BMS, quản lý hệ thống BMS (dữ liệu, lịch sử, cảnh báo) Giao diện của hệ thống BMS

sẽ được lưu trữ trên máy chủ BMS

 Máy trạm hệ thống BMS: Máy trạm giám sát/vận hành hệ thống BMS Máy trạm chỉ cần cài đặt Java và IE 7.0 trở lên sẽ có thể truy nhập được vào hệ thống BMS Số lượng máy trạm có thể truy nhập đến máy chủ cùng một thời điểm phụ thuộc

vào dung lượng cho phép của phần mềm quản lý BMS

 Máy in: Dùng để in báo cáo, dữ liệu hệ thống Máy in nối mạng với hệ

thống BMS thông qua mạng LAN

 Phần mềm: Phần mềm bao gồm hệ điều hành, phần mềm quản lý BMS

 Hệ điều hành: Máy chủ BMS chạy trên hệ điều hành Window Server

2003 hoặc 2008 Hệ thống còn yêu cầu SQL server để quản lý dữ liệu

 Phần mềm quản lý BMS: Đây là trung tâm của hệ thống BMS, Phần mềm quản lý BMS của Johnson Controls cung cấp gồm: ADS( Application Data

Server) và ADX( Application Data Server Extended)

 ADS: Lưu trữ dữ liệu hệ thống BMS, quản lý hệ thống BMS Các tính

năng của ADS:

1 Chức năng quản lý: ADS có chức năng quản lý toàn bộ hệ thống

BMS, ADS quản lý phần cứng hệ thống BMS thông qua các bộ điều khiển trung tâm Trên giao diện của ADS sẽ hiển thị những thiết bị điều khiển mạng trong hệ thống mà

nó quản lý Sơ đồ hình cây cho phép giám sát những thiết bị trong hệ thống một cách

dễ dàng Ngoài ra toàn bộ các bộ điều khiển trường cũng sẽ được quản lý trên ADS thông qua thiết bị điều khiển mạng Toàn bộ điểm vào/ra của hệ thống sẽ được quản lý

trên ADS, và ADS có thể truy nhập trực tiếp vào bất kỳ điểm nào

2 Chức năng giám sát: ADS có chức năng giám sát toàn bộ điểm vào ra,

cũng như trạng thái của các thiết bị trong hệ thống Với bất kỳ một thiết bị Offline trên mạng, hoặc một điểm dữ liệu bất thường đều được cảnh báo trên giao diện ADS Ngoài

ra hệ thống ADS sẽ tự động update giá trị của các biến quá trình để hiển thị trên giao

diện BMS

3 Chức năng cảnh báo: Khi có bất cứ một sự kiện của hệ thống như

trạng thái Offline, biến quán trình vượt quá giới hạn cho phép đều được cảnh báo trên

ADS

4 Số lượng các máy trạm có thể truy nhập vào hệ thống BMS tại cùng

một thời điểm tùy thuộc vào tính năng của từng phần mềm ADS Tối thiểu là 5 máy

trạm có thể truy nhập cùng một thời điểm

5 Chỉ những người có tài khoản mới có quyền truy nhập hệ thống ADS

Hệ thống ADS chia ra thành 4 cấp độ có thể truy nhập:

 Cấp độ 1: Chỉ có thể truy nhập để xem hệ thống

 Cấp độ 2: Truy nhập hệ thống để giám sát/vận hành hệ thống

 Cấp độ 3: Có thể truy nhập hệ thống để cấu hình hệ thống

 Cấp độ 4: Có thể truy nhập hệ thống để cấu hình, lập trình hệ

thống và quản lý tài khoản hệ thống ADS

6 Khi hệ thống Metasys có nhiều hơn 4 thiết bị điều khiển trung tâm,

thì ADS sẽ được sử dụng đóng vai trò như site director để quản lý hệ thống Vơi các hệ thống Metasys có ít hơn 4 bộ điều khiển trung tâm có thể sử dụng một bộ điều khiển

trung tâm đóng vai trò như site director

 ADX: Khi hệ thống có số lượng điểm cần quản lý quá lớn vượt quá khả năng của ADS, thì ADX sẽ được sử dụng Tính năng của ADX giống với các tính năng của ADS chỉ khác ở dung lượng quản lý của nó

 SCT: System Configuration Tools Đây là phần mềm cho phép cấu hình

hệ thống Offline

 Giao thức: Các bộ điều khiển hệ thống hỗ trợ các giao thức

o Kiến trúc Peer-to-Peer giữa các bộ điều khiển mạng, giao thức sử dụng là Bacnet IP, Ethernet TCP/IP trên nền mạng LAN

o Kết nối trục-nhánh với các bộ điều khiển trường phía dưới Giao thức

hỗ trợ là Bacnet MS/TP, Lonwork, N2, Modbus

 Có thể cấu hình thiết bị điều khiển mạng theo 2 cách:

o Cách 1: Truy nhập thông qua phần mềm quản lý ADS (ADX) Kết nối máy tính cài đặt Java trên cùng mạng LAN với máy chủ ADS, ta có thể truy nhập được vào phần mềm ADS thông qua tên truy nhập và Password

o Cách 2: Kết nối máy tính với thiết bị điều khiển mạng trên cùng một dải mạng LAN, máy tính đã cài đặt Java Ta có thể truy nhập trực tiếp thiết bị điêu khiển mạng thông qua tên và Password

34

 Phần cứng: Các thiết bị điều khiển trường được quản lý bởi thiết bị điều khiển mạng, kiến trúc kết nối theo kiểu trục-nhánh( N2, Bacnet MS/TP) hoặc trục-trục( Lonwork)

 Chức năng: Quản lý các biến quá trình của hệ thống BMS, cơ cấu chấp hành, cảm biến

 Chứa chương trình điều khiển các biến quá trình sẽ được kết nối với bộ điều khiển trường thông qua hệ thống dây tín hiệu Chương trình sẽ được cài đặt trong

bộ điều khiển trường và xuất ra đáp ứng đưa đến cơ cấu chấp hành điều khiển hệ thống

cơ điện

 Giao thức:

o Kiến trúc Peer-to-Peer giữa các bộ điều khiển trường, giao thức sử dụng là Bacnet MS/TP, Lonwork, N2 Open, Modbus

o Giao thức Bacnet MS/TP: Các bộ điều khiển dòng FEC, IOM

o Giao thức Lonwork: Các bộ điều khiển dòng LN-PRG

o Giao thức N2: Các bộ điều khiển dòng FX

 Phần mềm:

 Để có thể truy nhập và cài đặt chương trình cho các bộ điều khiển trường, ta phải cài đặt các phần mềm chuyên dụng cho việc lập trình, quản lý bộ điều khiển

o Giao thức Bacnet MS/TP: Phần mềm CCT để quản lý và lập trình các

bộ điều khiển FEC, IOM

o Giao thức Lonwork: Phần mềm LN Builder để quản lý và lập trình cho các bộ điều khiển LN-PRG, LN-IOxx

o Giao thức N2: Phần mềm FX Builder để quản lý và lập trình cho các

bộ điều khiển FX15, DX9100

2.1.4 Thiết bị trường

Hình 2.17: Thiết bị cấp trường

 Các thiết bị trường bao gồm: Cơ cấu chấp hành( Van điều khiển, Công tắc

tơ, Rơle ) và hệ thống cảm biến lắp đặt trên hiện trường

 Các thiết bị trường có thể giao tiêp với các bộ điều khiển mạng bằng

điểm-36

2.2 Giải pháp quản lý truy nhập P2000

Hình 2.18: Hệ thống quản lý truy nhập P2000

 P2000 là hệ thống quản lý truy nhập của Johnson Controls, hệ thống P2000 cho phép quản lý toàn bộ hệ thống Access trên giao diện BMS

 Phần cứng: Hệ thống P2000 bao gồm 3 cấp

 Cấp vận hành/giám sát(1): P2000 bao gồm hệ thống máy chủ chạy phần

mềm P2000 Toàn bộ các điểm giám sát/điều khiển của hệ thống P2000 sẽ được quản

lý trên P2000

 Cấp hệ thống(2): Các thiết bị cấp hệ thống hỗ trợ Ethernet TCP/IP, giao

tiếp mạng LAN với hệ thống máy chủ P2000: CK721, CK722, S321-IP

 Cấp điều khiển trường(3):Các thiết bị điều khiển trường kết nối

peer-to-peer với nhau, các bộ điều khiển trường sẽ giám sát tình trạng đóng mở cửa, đưa các tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành:

 Cấp trường: Hệ thống các cảm biến, cơ cấu chấp hành Các cảm biến sẽ gửi tín hiệu trạng thái của các cửa cần giám sát lên trung tâm( cảm biến đóng/mở cửa, tín hiệu đóng mở cửa )

 Tính năng cảnh báo: Hệ thống P2000 sẽ cảnh báo lên giao diện BMS khi

có sự đột nhập trái phép, hoặc có sự kiện bất thường trong hệ thống

 Tương tác với hệ thống Metasys: Hệ thống P2000 có khả năng tương

38

Metasys Khi đó các điểm của hệ thống P2000 cũng có các thuộc tính như các điểm của hệ thống BMS Một số ví dụ:

o Tự động bật đèn khi mở cửa

o Tự động cảnh báo( bật đèn, hú còi) khi có sự truy nhập trái phép

 Thông qua phần mềm P2000, Hệ thống BMS có thể nói chuyện với hệ thống CCTV trong tòa nhà Trên giao diện BMS có khả năng giám sát khung cảnh tòa nhà

Chương III ỨNG DỤNG HỆ THỐNG BMS CỦA HÃNG JOHNSON

CONTROLS CHO TÒA NHÀ NEWTATCO

3.1 Phát biểu bài toán BMS cho tòa nhà NEWTATCO

 Tòa nhà văn phòng NEWTATCO:

 Địa chỉ: 21- Láng Hạ- Ba Đình- Hà Nội

 Tòa nhà NEWTATO bao gồm 11 tầng nổi và 1 tầng hầm, diện tích mặt sàn là 3215 m2

 Tầng hầm phục vụ chứa xe, hệ thống cấp thoát nước, nhà kho

 Các tầng 1-11 là khu văn phòng cho thuê

 Tầng mái là khu sinh hoạt chung của tòa nhà, hệ thống máy phát điện, dàn nóng của hệ thống điều hòa VRV

 Hệ thống thông gió: Điều khiển/giám sát hệ thống thông gió

 Hệ thống điện: Quản lý hệ thống MCCB, giám sát hệ thống đo đếm điện năng, hệ thống chiếu sáng

 Hệ thống chữa cháy Giám sát hệ thống chữa cháy

 Hệ thống cấp thoát nước Giám sát hệ thống cấp thoát nước

40

 Hệ thống Access Controls

3.1.1 Nhiệm vụ thiết kế chung

 Tòa nhà NEWTATCO phải đảm bảo tính tiện nghi, hiện đại, tính kinh tế cao đáp ứng được nhu cầu sử dụng và không bị lạc hậu ít nhất sau 10 năm

 Có tính đến khả năng dự trữ, mở rộng hệ thống trong tương lai và đáp ứng được hiệu quả sử dụng vốn đầu tư cao nhất

 Giải pháp thiết kế

 Lựa chọn giải pháp thiết kế phù hợp, thoả mãn yêu cầu chung của một hệ thống quản lý tòa nhà, tuân thủ các quy chuẩn và hệ thống tiêu chuẩn hiện hành và các tiêu chuẩn thế giới được chấp thuận trong lĩnh vực tự động hoá toà nhà tại Việt Nam

 Giải pháp thiết kế phải mang tính thời đại, phù hợp với các công nghệ tiên tiến hiện tại và đảm bảo không lạc hậu trong tương lai

 Mục tiêu thiết kế

 Điều khiển: Hệ thống quản lý toà nhà ứng dụng cho tòa nhà NEWTATCO

có khả năng tự động điều khiển các hệ thống cơ điện để tối ưu quá trình vận hành và tiết kiệm năng lượng sử dụng Việc điều khiển có thể thực hiện với nhiều hình thức như tại chỗ, từ xa, điều khiển theo lịch đặt trước Các thao tác điều khiển linh hoạt, dưới nhiều hình thức đồng thời vẫn phải được kiểm soát chặt chẽ bởi các mức độ bảo

vệ cần thiết như mật khẩu truy cập, phân quyền truy cập, khóa liên động

 Giám sát: Hệ thống BMS phải có khả năng giám sát từ xa cho toàn bộ các

hệ thống cơ điện trong toà nhà Các điểm giám sát sẽ được đưa về trung tâm điều khiển thông qua các bộ điều khiển trường để quản lý và đơn giản hơn trong quá trình tổng hợp, đánh giá và báo cáo hệ thống

 Cảnh báo: Hệ thống cảnh báo phải được thiết kế với nhiều các cấp độ khác