hệ thống điều khiển và giám sát tòa nhà qua máy tính

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
Chương 1
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT
TÒA NHÀ QUA MÁY TÍNH
1.1/ Tổng quan về hệ thống quản lý tòa nhà BMS:
1.1.1/ Khái niệm về hệ thống quản lý tòa nhà BMS:
Cùng với sự phát triển công nghiệp hoá, hiện đại đất nước các toà nhà cao tầng,
các công trình kiến trúc đồ sộ mọc lên ngày càng nhiều đặt ra cho việc quản lý hết sức
khó khăn, vì vậy việc sử dụng hệ thống quản lý tòa nhà BMS là giải pháp tối ưu.
BMS (Building Management System) là hệ thống điều khiển và giám sát hoạt
động của toà nhà qua máy tính và là một công cụ quản lý hiện đại, an toàn và kinh tế,
cho phép tích hợp, quản lý và theo dõi toàn bộ hoạt động của các thiết bị điện, cơ trong
tòa nhà như hệ thống điều hòa, hệ thống báo cháy, hệ thống an ninh, hệ thống cứu hỏa,
hệ thống giám sát…
Mục tiêu của BMS là tập trung hóa và đơn giản hóa việc giám sát, vận hành và
quản lý tòa nhà. BMS cho phép nâng cao hiệu suất của tòa nhà bằng cách giảm chi phí
nhân công, chi phí năng lượng và cung cấp môi trường làm việc thoải mái và an toàn
cho con người.
1.1.2/ Chức năng và nhiệm vụ của BMS:
• Điều khiển và giám sát cho các hệ thống điện/cơ trong tòa nhà nhằm đảm bảo
quá trình vận hành của các hệ thống này một cách tối ưu và hiệu quả.
• Phối hợp hoạt động của các hệ thống điện/cơ trong tòa nhà để đáp ứng tốt nhất
các yêu cầu về mức độ sử dụng, đảm bảo an ninh, an toàn và tiện nghi, thoải mái cho
con người trong tòa nhà.
• Tạo ra công cụ giao tiếp Người/Máy cho các nhân viên vận hành tòa nhà để họ
có thể vận hành các hệ thống điện cơ trong tòa nhà một cách an toàn, chính xác và
hiệu quả.
• Thống kê các số liệu về tình trạng hoạt động, thông số kỹ thuật của các hệ
thống điện/cơ 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.

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
• Tự động phát hiện sớm các sự cố, đưa ra các cảnh báo nhanh chóng, chính xác
nhất đến người vận hành để nhanh chóng sửa chữa, khắc phục, tránh các tai nạn đáng
tiếc ảnh hưởng trực tiếp đến con người trong tòa nhà.
• Tạo ra một môi trường làm việc thân thiện, thoải mái nhất cho con người tham
gia hoạt động trong tòa nhà, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất, làm việc.
1.1.3/ Các hệ thống được BMS quản lý:
• Hệ thống điều hòa trung tâm (ĐHTT): quản lý hoạt động toàn bộ hệ thống điều
hòa thông khí của tòa nhà từ trung tâm điều khiển. Toàn bộ bảng biểu, sơ đồ nguyên lý
của hệ thống, mặt bằng bố trí thiết bị, thông số kỹ thuật, trạng thái hoạt động của thiết
bị trong hệ thống điều hòa thông khí được thể hiện trên màn hình máy tính giám sát
trung tâm cho phép giám sát và điều khiển một cách trực quan.
• Hệ thống an ninh bao gồm:
 Hệ thống camera giám sát an ninh: cho phép giám sát, lưu trữ hình ảnh
và điều khiển các camera từ máy chủ của hệ thống BMS.
 Hệ thống kiểm soát vào ra: giám sát hoạt động vào ra tại các cửa, ra lệnh
đóng cửa hoặc mở cửa trong tình huống khẩn cấp từ máy chủ của hệ thống
BMS.
• Hệ thống truyền thanh nội bộ: đưa ra các cảnh báo tự động khi có sự cố hoặc
khi cần phát các đoạn tin trên toàn hệ thống.
• Hệ thống báo cháy tự động: giám sát và phát tín hiệu cảnh báo trên máy chủ hệ
thống BMS khi có sự cố cháy nổ, đồng thời phát tín hiệu cảnh báo trên hệ thống truyền
thanh nội bộ PA, điều khiển liên động với hệ thống điều hòa thông khí hạn chế cháy
lan truyền, cắt điện hệ thống điện nguồn và hệ thống điện chiếu sáng, điều khiển thang
máy đảm bảo an toàn và thoát hiểm cứu nạn.
• Hệ thống mạng điện thoại.
• Hệ thống quản lý thang máy, quản lý năng lượng, hệ thống truyền hình.
Toàn bộ hệ thống cấp dưới mà BMS quản lý sẽ được điều khiển, cài đặt hoạt
động theo các điều kiện mà người vận hành mong muốn, điều khiển nhờ vào phần

mềm và giao diện với máy tính, thông qua đó, hệ thống BMS sẽ thông báo đến người
vận hành tình trạng hoạt động của các hệ thống cấp dưới, báo khi có sự cố ra màn hình
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
của trạm vận hành và các máy in, đồng thời chuyển các tín hiệu mà người vận hành
mong muốn thay đổi trong quá trình làm việc xuống các hệ thống cấp dưới.
Để nhận được và truyền được các tín hiệu từ BMS đến các hệ thống cấp dưới và
ngược lại, hệ thống BMS yêu cầu các hệ thống cấp dưới phải có nền OPC (OLE for
Process Control), mỗi hệ thống cấp dưới có một định dạng dữ liệu riêng theo các
chuẩn truyền thông khác nhau, rồi thông qua mạng ethernet, BMS lấy thông tin từ
OPC của các hệ thống cấp dưới.
Ở trong đồ án ta chỉ nghiên cứu một thành phần nhỏ trong toàn bộ hệ thống do
BMS quản lý, đó là hệ thống điều hòa trung tâm, do đó ta sẽ đi cụ thể vào việc thiết kế
hệ điều khiển và giám sát bằng máy tính cho hệ thống điều hòa trung tâm của tòa nhà.
Có thể biểu diễn hệ thống BMS của tòa nhà bằng một tam giác 3 bậc (hình 1.1).
Hình 1.1: Các cấp hoạt động trong hệ thống BMS
Cấp 1 là cấp thấp nhất của hệ thống, là cấp của các thiết bị hiện trường như các
cảm biến, cơ cấu chấp hành, việc truyền tín hiệu trong cấp này và từ các thiết bị của
cấp này lên cấp trên được thực hiện bằng tín hiệu điện, để truyền các tín hiệu này ta
dùng các dây điện bình thường.
Cấp 2 là cấp trung gian, trong đó các bộ điều khiển trực tiếp số DDC (Direct
Digital Controller), mà cụ thể ở trong đồ án là các thiết bị điều khiển trường FX, nó được
nối với nhau thông qua cáp mạng, theo chuẩn truyền vật lý RS-485 và giao thức N2.
Cấp 3 là cấp cao nhất trong hệ thống, là máy tính điều khiển trung tâm, các
DDC ở cấp dưới nối đến máy tính theo mạng ethernet và theo giao thức BACnet. Khi
kết nối từ các DDC đến máy tính ở cấp thứ 3 cần nối thông qua một thiết bị Gateway
3
2
1
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt

nghiệp
(nối từ mạng cấp thấp theo chuẩn truyền RS-485 lên mạng cấp cao theo chuẩn truyền
erthernet), thực tế là thiết bị N30.
Như vậy, BMS chính là hệ thống máy tính đứng một mình, có thể tính toán
thiết lập lại các yêu cầu của tòa nhà và điều khiển các thiết bị để thỏa mãn các yêu cầu
đó. Đầu vào của nó là các tín hiệu của cảm biến và đầu ra là các tín hiệu on/off, tín
hiệu điều khiển trơn để nối tới các trạm đầu cuối trong tòa nhà. Việc lập trình bên
trong các trạm đầu cuối sử dụng những thông tin này để quyết định mức độ điều khiển.
Các trạm đầu cuối được liên kết với nhau và thông tin có thể được truyền qua từ một
trạm này tới các trạm khác trong hệ thống. Có thêm modem cũng được nối tới hệ
thống cho phép truy cập từ xa bằng internet.
Mức độ điều khiển của BMS phụ thuộc vào thông tin nhận được từ các cảm
biến, các lệnh điều khiển của người giám sát vận hành, và theo cách đã lập trình để
phản ứng với thông tin đó. Thêm nữa, đưa ra mức độ chính xác của việc điều khiển tới
điều kiện môi trường, nó có thể tạo các cảnh báo khi điều kiện không thỏa mãn yêu
cầu kỹ thuật hoặc cảnh báo riêng cho các thiết bị hư hỏng.
1.2. Giới thiệu về các thiết bị trong hệ thống điều khiển và giám sát:
1.2.1/ Thiết bị điều khiển trường FX16:
Bộ điều khiển FX16 là thiết bị điều khiển trường, được thiết kế chuyên dụng
cho các ứng dụng trong hệ thống HVAC.
Hình 1.2: Thiết bị điều khiển trường FX16.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
a/ Sơ đồ cấu trúc của bộ điều khiển FX16: (hình 1.3)
Nguồn cấp cho bộ điều khiển FX16 là nguồn 24VAC đưa vào chân 92 và 93
trên bề mặt bộ điều khiển.
Hình 1.3: Sơ đồ cấu trúc của bộ điều khiển FX16
b/ Các đầu ra, đầu vào của FX16 gồm có:
6 đầu vào tương tự (AIs):
Hình 1.4: Các đầu vào tương tự của bộ FX16

Các đầu vào có thể nhận một dải rộng các tín hiệu như tín hiệu điện áp, tín hiệu
dòng điện và điện trở. Việc kết nối các tín hiệu khác nhau đó được thiêt lập bằng các
jumper trên mỗi đầu vào tương tự. Nếu tín hiệu đầu vào là tín hiệu dòng (0-20/4
20mA) thì jumper để ở vị trí đóng, nếu là tín hiệu điện trở hay điện áp (0-10/2-10V)
thì jumper để ở vị trí mở.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
8 đầu vào số (DIs):
Có thể dùng điện áp 24V AC hoặc DC để cấp nguồn cho các đầu vào số (đưa vào
cực 34 và 35), nếu sử dụng điện áp một chiều thì phải đảm bảo nguồn cấp cho các đầu
vào số được cách ly với nguồn cấp cho bộ điều khiển FX16. Nếu sử dụng điện áp xoay
chiều thì có thể dùng nguồn chung hoặc riêng với nguồn cấp cho bộ điều khiển FX16.
9 đầu ra số (DOs):
Có 2 dạng: 9 đầu ra rơle (hình 1.5a) hoặc 4 đầu ra rơle và 5 đầu ra triac (hình
1.5b), được nối với các thiết bị cần tín hiệu điều khiển kiểu On/Off.
Hình 1.5a: 9 đầu ra rơle
Hình 1.5b: 5 đầu ra triac
Hình 1.5: 9 đầu ra số
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
4 đầu ra tương tự (AOs):
Cho tín hiệu 0-10V, 1.5A. Mỗi đầu ra tương tự cho giá trị 0 nếu yêu cầu là 0%
và 10V nếu yêu cầu là 100%. Có thể dùng nguồn áp 24VAC để cấp nguồn cho 4 đầu
ra tương tự, có thể dùng nguồn chung hoặc riêng với nguồn cấp cho cả bộ điều khiển
FX16. Các đầu ra này có thể được nối với các cơ cấu chấp hành tỷ lệ.
c/ Chi tiết về việc kết nối giữa FX16 với các thiết bị khác:
• Kết nối với các thiết bị slave:
Bộ điều khiển FX16 có thể kết nối tối đa với 16 thiết bị slave, bộ điều khiển
FX16 nối với thiết bị slave thông qua chân cắm JP1 (hình 1.6), muốn nối với nhau
dưới dạng Master-Slave cần phải có cạc truyền thông RS-485 N2 Open cắm vào vị

trí JP1. Việc truyền thông giữa Master và Slave theo chuẩn truyền dẫn RS-485,
theo giao thức N2.
Hình 1.6: Sơ đồ kết nối giữa FX16 và các thiết bị Slave
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
Mỗi Slave cần phải được đặt một địa chỉ tương ứng trên đường bus N2, việc
đánh địa chỉ có thể thiết lập trên phần cứng hoặc trên phần mềm.
Khoảng cách tối đa giữa 2 thiết bị là 1200m, nếu muốn nối với khoảng cách dài
hơn cần dùng các bộ Repeater (RP-9100-810x). Mỗi bộ Repeater tham gia trong mạng
không có một địa chỉ riêng, tuy nhiên nó vẫn chiếm 1 địa chỉ ô nhớ trong số các trạm
tham gia. Chỉ có thể nối trên một đường mạng nhánh tối đa 2 Repeater. Trên mạng
truyền thông không nên lắp đặt quá nhiều Repeater, nếu muốn truyền với khoảng cách
lớn và tốc độ cao thì nên dùng cáp quang.
Để triệt tiêu nhiễu do tín hiệu phản xạ ở các trạm tham gia trên mạng, người ta
nối các điện trở 220
Ω
ở đầu cuối của các trạm.
• Kết nối với các module mở rộng:
Để tăng số đầu ra và đầu vào cho các bộ điều khiển trường FX có thể nối thêm
các module mở rộng vào cổng J1 trên bề mặt của bộ FX16.
Mỗi bộ FX16 có thể nối tối đa với 4 module XT-9100. Module XT-9100 cung
cấp giao diện truyền thông, sau XT có thể nối thêm 1 hoặc 2 module XP cung cấp các
đầu vào và đầu ra. Ứng dụng điều khiển sẽ được download vào bộ điều khiển Master
FX16 sau đó tín hiệu sẽ tự lấy về từ các chân vào ra của module XT tương ứng.
Mỗi module XT cần phải được đặt một địa chỉ tương ứng trên đường bus N2
Các module XP được sử dụng là XP9102-06. Mỗi module XT-9100 có thể có
tối đa 16 đầu vào/ đầu ra, 8 trong số đó phải là tương tự:
XP-9102: 6 đầu vào tương tự, 2 đầu ra tương tự
XP-9103: 8 đầu ra số
XP-9104: 4 đầu vào số và 4 đầu ra số

XP-9105: 8 đầu vào số
XP-9106: 4 đầu ra số
Việc lắp đặt các module mở rộng theo dạng: XT-XP1-XP2:
 Các module XP cung cấp đầu ra/ đầu vào tương tự phải được đặt ở vị
trí XP1.
 2 module XP-9106 đặt cạnh nhau được xem như 1 module đặt ở vị trí
XP1 hoặc XP2.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
Khoảng cách tối đa giữa 2 module XT là 1200m, nếu muốn nối với khoảng
cách dài hơn cần dùng các bộ Repeater ( RP-9100-810x).
Để triệt tiêu nhiễu do tín hiệu phản xạ ở các trạm tham gia trên mạng, người ta
nối các điện trở 220
Ω
ở đầu cuối của các trạm.
• Kết nối tới máy tính:
Việc kết nối tới máy tính để download các ứng dụng từ máy tính tới thiết bị
FX hoặc upload từ thiết bị về máy tính được thực hiện thông qua cổng JP2 trên bề
mặt của bộ FX16.
Việc kết nối này có thể thực hiện qua cáp mà không cần dùng đến modem
như hình 1.7, nối trực tiếp thông qua bằng cách gắn card RS-232C vào cổng JP2
rồi nối trực tiếp với máy tính (cáp dài tối đa là 15m), hoặc có thể được thực hi ện
thông qua bộ chuyển đổi RS-232C/RS-485 như hình 1.8 (có thể nối với khoảng
cách tới 1200m).
Hình 1.7: Kết nối trực tiếp FX 16 với máy tính
Cổng JP2 cũng được dùng để kết nối mạng không dây từ xa thông qua modem,
có 2 loại modem: standard land-line modem và GSM modem.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
Hình1.8: Kết nối qua bộ chuyển đổi RS-232/485

Ngoài ra, việc download và upload ứng dụng từ FX và máy tính có thể được
thực hiện thông qua thiết bị Programming Key, cụ thể là upload ứng dụng từ máy tính
hoặc một bộ FX16 đã được lập trình tới thiết bị Programming Key rồi download ứng
dụng đó tới các thiết bị điều khiển FX16 khác. Để kết nối giữa Programming Key tới
một bộ FX16 chỉ cần cắm trực tiếp vào cổng JP2, để kết nối giữa Programming Key
với máy tính cần nối qua bộ chuyển đổi RS-485/RS-232
• Kết nối tới các thiết bị hiển thị:
Một thiết bị điều khiển FX16 có thể có tối đa 2 bộ hiển thị (một bộ có trong
FX16 và một bộ từ xa hoặc 2 bộ từ xa - kết nối với màn hình hiển thị từ xa thông
qua cổng J2).
1.2.2/ Các thiết bị điều khiển slave của FX16:
a/ Thiết bị điều khiển FX15:
Các chân vào ra của FX15: có 27 chân vào ra vật lí có thể được kết nối với
FX15 trong đó bao gồm:
• 6 chân vào tương tự: tín hiệu vào ở dạng tích cực hoặc thụ động được thiết lập
bằng phần mềm
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
• 8 chân vào số
• 4 đầu ra số: tín hiệu điện áp 0-10V
• 9 đầu ra số trong đó có loại gồm 4 đầu rơle (250 VAC, 8A) và 5 rơle (250
VAC, 5A) hoặc gồm 4 đầu rơle (250 VAC, 8A) và 5 triacs (24 VAC, 0,5A)
Có thể mở rộng lên tới 64 chân vào ra bằng cách kết nối FX15 với các Module
mở rộng XT/XP
Lập trình cho FX15:
FX15 hỗ trợ 2 quy tắc lập trình cho các ứng dụng: Theo cấu hình dựng sẵn và
theo cách lập trình
• Theo cấu hình: với công cụ FX builder express, ta có thể lập trình các ứng dụng
cho FX15 theo các ứng dụng đặc biệt đã được thiết lập sẵn trong thư viện của phần mềm.
• Theo cách lập trình: FX15 được lập trình các ứng dụng của nó bằng phần mềm

FX tools.
Lựa chọn màn hiển thị cho người sử dụng
Ta có thể quan sát và điêù chỉnh hoạt động qua màn hiển thị. Có 2 loại màn
hiển thị: loại lớn và loại trung bình.
• Loại màn trung bình: bao gồm màn hiển thị LCD (4X20) và 10 đèn LED và 6
nút ấn điều khiển.
• Loại lớn: bao gồm màn hiển thị LCD (4X20) và 66 đèn LED hiển thị trạng thái
và 28 nút ấn điều khiển.
b/ Thiết bị điều khiển FX07:
Cấu tạo:
Nguồn cung cấp cho thiết bị có thể lựa chọn từ 90-240 VAC
Thiết bị bao gồm 17 chân vào ra vật lí:
+) 4 đầu vào tương tự
+) 5 đầu vào số
+) 6 đầu ra số
+) 2 đầu ra tương tự (0-10VDC)
FX07 có hai loại: loại có gắn màn hình hiển thị, và loại không gắn màn hình
hiển thị.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
Màn hình LCD gồm 2 cột có cả loại hiển thị chữ và số, màu nền là màu xanh
hoặc đỏ.
Có thể hiện các biểu tượng: máy nén, cảnh báo, áp suất cao, áp suất thấp, nhiệt
nóng, nhiệt lạnh, nhiệt độ đóng băng, và biểu tượng nhiệt độ thiết bị điện.
Có 4 nút ấn điều khiển cho người sử dụng
Có các menu hướng dẫn người sử dụng
Có các loại cấu hình được đưa ra bởi người thiết kế ứng dụng như:
Loại không có màn hình LCD giám sát:
+) Hiển thị trạng thái thông tin
+) Hiển thị và chỉnh sửa các tham biến

+) Màu nền màu đỏ khi có hiện tượng cảnh báo
Loại có màn hình LCD giám sát từ xa:
+) Có thể kéo cách xa FX khoảng cách 300m
+) Kích cỡ màn hình 4X26 nền màu xanh
+) Có 6 nút ấn điều khiển và 10 đèn LED hiển thị trạng tháị
+) Thiết bị kết nối mạng truyền thông qua chuẩn truyền thông N2, Lon
hoặc BACnet
c/ Thiết bị điều khiển FX06:
Nguồn cho thiết bị là 24VAC
Không dùng chuẩn truyền thông BACnet
FX06 có hai loại: loại có gắn màn hình hiển thị và loại không gắn màn hình
hiển thị.
Màn hình LCD gồm 2 cột có cả loại hiển thị chữ và số, màu nền là màu xanh
hoặc đỏ.
Có thể hiện các biểu tượng: máy nén, cảnh báo, áp suất cao, áp suất thấp, nhiệt
nóng, nhiệt lạnh, nhiệt độ đóng băng, và biểu tượng nhiệt độ thiết bị điện
Có 4 nút ấn điều khiển cho người sử dụng
Có các menu hướng dẫn người sử dụng
Có các loại cấu hình được đưa ra bởi người thiết kế ứng dụng như.
+) Hiển thị trạng thái thông tin
+) Hiển thị và chỉnh sửa các tham biến
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
+) Màu nền màu đỏ khi có hiện tượng cảnh báo
d. Thiết bị điều khiển FX14:
Dùng nguồn cho thiết bị 24VAC
Gồm 29 chân vào ra
+) 6 chân vào tương tự
+) 12 chân vào số
+) 9 chân ra số

+) 2 chân ra tương tự (0-10VDC)
FX14 có hai loại: loại có gắn màn hình hiển thị và loại không gắn màn hình
hiển thị.
Màn hình LCD gồm 2 cột có cả loại hiển thị chữ và số, màu nền là màu xanh
hoặc đỏ.
Có thể hiện các biểu tượng: cảnh báo, áp suất cao, áp suất thấp, nhiệt nóng,
nhiệt lạnh, nhiệt độ đóng băng, và biểu tượng nhiệt độ thiết bị điện
Có 4 nút ấn điều khiển cho người sử dụng
Có các menu hướng dẫn người sử dụng
Có các loại cấu hình được đưa ra bởi người thiết kế ứng dụng như:
+) Hiển thị trạng thái thông tin
+) Hiển thị và chỉnh sửa các tham biến
+) Màu nền màu đỏ khi có hiện tượng cảnh báo
1.2.3/ Gói phần mềm FX Tools:
FX Tools là gói phần mềm được cài đặt trên nền Windows, dùng để quản lý
và lập trình cho các bộ điều khiển trường FX dùng cho các ứng dụng hệ thống điều
hòa thông gió.
Gói phần mềm FX Tools bao gồm các phần:
+) FX Builder
+) FX Builder Express
+) FX CommPro N2
+) FX CommPro LON
+) FX Loader
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
a/ FX Builder:
FX Builder là một module của gói phần mềm FX Tool Pro, được sử dụng để tạo
ra các chương trình ứng dụng cho các bộ điều khiển hệ thống điều hòa thông gió. Phần
mềm FX Builder cung cấp cho người sử dụng môi trường lập trình đồ họa và rất nhiều
đặc tính giúp tạo chương trình nhanh và chính xác.

FX Builder bao gồm một tập các khối hàm tiêu chuẩn và đối tượng điều khiển
mà người sử dụng có thể dùng riêng hoặc nhóm lại thành một nhóm đối tượng và có
thể sử dụng lại trong các ứng dụng khác.
FX Builder cung cấp cho người sử dụng tất cả các công cụ cần thiết để xác định
và định dạng thiết bị đích và các đầu vào và đầu ra của nó, tạo thuật toán điều khiển,
thiết lập mạng giữa các thiết bị, mô phỏng hoạt động của ứng dụng đã tạo ra
Màn hình chính dùng cho việc lập trình trong FX Builder trên hình 1.9.
Hình 1.9: Màn hình chính của FX Builder
Tạo ra một ứng dụng trên màn hình đồ họa bằng cách tạo và nối các đối tượng
có sẵn trong cơ sở dữ liệu của bộ điều khiển.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
Một đối tượng ứng dụng có thể hiểu là một khối hàm bao gồm các đầu vào và
đầu ra, thông qua việc kết nối các đầu vào và đầu ra đó ta có thể chia sẻ dữ liệu với các
đối tượng điều khiển khác. Một đối tượng ứng dụng có những thuộc tính (Attributes)
là những giá trị tĩnh, chỉ có thể đặt trong thời gian thiết kế. Những thuộc tính có thể
được sử dụng để định ra hành động cho đối tượng như những giá trị sao chép trong
trường hợp giá trị đầu ra bị sai lệch hoặc không ổn định.
Thuật toán điều khiển là hàm chức năng mà bộ điều khiển sẽ thực hiện. Mỗi
thiết bị thi hành thuật toán điều khiển riêng của mình. Tạo ra thuật toán điều khiển
ứng dụng bằng cách chọn ra các đối tượng ứng dụng có sẵn, cấu hình cho chúng và
nối chúng lại với nhau.
FX Builder cho phép phát triển 3 loại ứng dụng: ứng dụng đơn (stand-alone
application), ứng dụng phân tán (distributed application) và ứng dụng mạng (network
application):
• Ứng dụng đơn là chiến lược điều khiển chỉ cho một bộ điều khiển FX riêng
biệt. Nếu cần thiết, người sử dụng có thể thiết lập mạng truyền thông để các ứng dụng
đơn nằm dưới sự quản lý của một hệ thống giám sát.
• Ứng dụng phân tán là chiến lược điều khiển cho phép nhiều bộ điều khiển FX
hoạt động cùng nhau hình thành một hệ thống điều khiển duy nhất. Bộ điều khiển

master sẽ thực hiện việc truyền thông với các thiết bị slave theo cách hiệu quả nhất để
duy trì hiệu suất của toàn hệ thống.
Hình 1.10: Ứng dụng phân tán
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
Ta sử dụng ứng dụng phân tán để điều khiển cùng lúc một thiết bị trung tâm và
các thiết bị từ xa mà nó quản lý. Ví dụ như ứng dụng ứng dụng phân tán cho một bộ
FX16 điều khiển một AHU và một số bộ FX05 điều khiển các FCU.
Ứng dụng phân tán được download trực tiếp vào bộ điều khiển master (FX16)
và sau đó các phần có liên quan sẽ được bộ master tải dữ liệu sau lần đầu tiên bật điện.
Mỗi thiết bị slave làm việc một cách độc lập và đưa thông tin của bản thân nó lên
mạng bằng các dữ liệu mạng. Thiết bị master sẽ thu thập và xử lý các biến trong toàn
mạng để đồng bộ hóa toàn bộ hệ thống vận hành cho phù hợp.
• Ứng dụng mạng: là chiến lược điều khiển được quản lý bởi một thiết bị master,
giám sát toàn bộ mạng thiết bị điều khiển nối với đường Bus truyền thông nội bộ của
từng bộ điều khiển. Việc truyền thông giữa các bộ điều khiển được xác định bởi cổng
Gateway. Bộ điều khiển master sẽ thực hiện việc truyền thông với các thiết bị slave
theo cách hiệu quả nhất để duy trì hiệu suất của toàn hệ thống.
Hình 1.11: Ứng dụng mạng
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
Đây là giải pháp lý tưởng cho việc giám sát và điều khiển hệ thống ĐHTT. Do
mỗi thiết bị làm việc độc lập và đưa thông tin của mình lên mạng thông qua dữ liệu
mạng, do đó thiết bị nào cũng cần phải được cài đặt card truyền thông N2 Open.
FX Builder bao gồm đặc tính mô phỏng ứng dụng, gọi là chương trình FX
simulator. Chương trình này tái tạo lại sự hoạt động của các đầu vào, đầu ra của các
thiết bị trong hệ thống chạy mô phỏng ứng dụng trên máy tính trước khi tải dữ liệu
vào từng thiết bị.
Ngoài FX Builder, trong gói phần mềm FX Tool Pro còn có FX Builder
Express, là một phiên bản được đơn giản hóa và dễ sử dụng hơn FX Builder, cho

phép lựa chọn ứng dụng từ thư viện các ứng dụng tiêu chuẩn cho thiết bị điều khiển
trường FX và định cấu hình cho ứng dụng đó, đồng thời có thể thiết lập ứng dụng
dạng đồ họa để quan sát trực quan việc định cấu hình đó. Thư viện các ứng dụng
tiêu chuẩn này bao gồm các ứng dụng phổ biến nhất trong hệ thống điều hòa thông
gió như AHU, chiller
b/ FX Compro N2:
FX Commpro N2 là một module của gói phần mềm FX Tool Pro, cho phép việc
chạy thử nghiệm trực tuyến, có nghĩa là các quá trình nhằm mục đích đảm bảo cho
ứng dụng điều khiển vận hành đúng qui trình dự định. FX Compro N2 cũng cho phép
người sử dụng kiểm tra ứng dụng điều khiển.
FX Compro N2 cho phép:
 đọc trạng thái của thiết bị
 download ứng dụng mới lên thiết bị điều khiển trường FX
 upload ứng dụng điều khiển
 thay đổi các thông số
 đọc dữ liệu của thiết bị
Với FX Compro N2, bạn cũng có thể định dạng và điều chỉnh các thông số theo
chế độ trực tuyến thông qua một giao diện người dùng trực quan.
Để giao tiếp với FX Compro N2, thiết bị điều khiển phải được cài đặt card
truyền thông N2 Open.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
Cửa sổ làm việc của FX Compro N2 trên hình 1.12.
Hình 1.12: Cửa sổ làm việc của FX Compro N2
Trong đó, ta thấy có 4 cửa sổ chính: phía trên bên trái là cửa sổ để hiển thị các
thiết bị trên mạng N2, bao gồm kiểu thiết bị và địa chỉ. Phía trên bên phải là cửa sổ
cung cấp chi tiết về thiết bị N2 được lựa chọn. Phía dưới bên trái là cửa sổ liệt kê các
điểm thiết bị N2 có thể giám sát và điều chỉnh được. Phía dưới bên phải là cửa sổ để
hiển thị thông tin của nhiều điểm thiết bị đồng thời.
c/ FX Loader:

FX Loader là một tiện ích đơn giản và dễ sử dụng được dùng để download phần
mềm phiên bản của thiết bị điều khiển, vận hành hệ thống phần cứng và việc truyền
thông vào bộ điều khiển FX. Việc download này được thực hiện trên giao thức N2
hoặc LONWorks, tương ứng bộ điều khiển cần phải được cài card truyền thông
N2Open hoặc LONWorks.
Khi sử dụng FX Loader, giao diện đồ họa sẽ giúp người sử dụng lựa chọn dễ
dàng bộ điều khiển, phần mềm hoặc phần cứng dùng để download.
3.2.4/ Phần mềm M3i:
M3i, hay M3 Workstation, là một gói phần mềm cho phép người sử dụng giám
sát, điều khiển và phân tích hoạt động của hệ thống BMS, bao gồm hệ thống ĐHTT.
Bộ phần mềm này bao gồm:
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
• M3HCI (M3 Human-Computer Interface) là một ứng dụng phần mềm, hoạt
động như là một bộ tích hợp các bộ phần mềm với các mục đích khác nhau. M3 HCI
cung cấp màn hình chính cho người sử dụng, trong đó có thể mở các ứng dụng khác
của M3Workstation , ví dụ như hình 1.13 có ứng dụng là M-Alarm (cảnh báo)và M-
Explorer (khai thác)
Trong giao diện hình 1.13, ta thấy:
2 là thanh menu
3 là thanh công cụ
4 là vùng làm việc của M3 HCI
Có thể chuyển đổi giữa các ứng dụng riêng với nhau bằng cách sử dụng phím
tab (5), mỗi khi một ứng dụng được lựa chọn, vùng làm việc của ứng dụng đó sẽ hiện
ra kèm theo menu chính tương ứng cho ứng dụng đó.
Hình 1.13: Giao diện của M3-Workstation
Người sử dụng có thể lưu lại M3HCI dưới dạng văn bản với đuôi mở rộng
.m3w, thông tin được lưu lại bao gồm: thông tin về vùng làm việc như số vùng làm
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp

việc, tên mỗi vùng, văn bản ban đầu được tải vào mỗi vùng làm việc, vùng làm việc
được lựa chọn, xuất hiện đầu tiên khi mở văn bản đó
• OPC Data Access Servers: là bộ phận Server cho phép tiếp cận dữ liệu theo một
cách chung mà không yêu cầu các bộ phận client phải hiểu được các hệ thống cấp
thấp. Nó cung cấp giao diện cho việc duyệt không gian địa chỉ của hệ thống cấp dưới
cũng như đọc và ghi dữ liệu.
• Các ứng dụng riêng: là các ứng dụng phần mềm xuất hiện trong vùng làm việc
của M3 HCI với các mục đích chuyên dụng cho hệ thống BAS, bao gồm có các phần :
M-Alarm, M- Trend, M-Explorer và quan trọng nhất là M-Graphics.
Việc kết nối từ các thiết bị phần cứng thuộc hệ thống BAS tới máy tính có chứa
M3-Workstation được thực hiện thông qua 2 loại thiết bị là Companion/Facilitator
Panel Unit (có tích hợp sẵn Modem) và thiết bị N30 Supervisory Controller.
Companion/Facilitator Panel Unit là thiết bị được dùng để kết nối với máy tính
chứa M3 Workstation và các thiết bị trong mạng N2 (hình 1.14).
Hình 1.14: Kết nối máy tính có chứa M3i và các thiết bị phần cứng
trong mạng N2 bằng thiết bị Companion/Facilitator Panel Unit.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
N30 Supervisory Controller là một bộ điều khiển giám sát được thiết kế để
quản lý và giám sát các thiết bị trong hệ thống HVAC. Tối đa 50 thiết bị trong mạng
N2 có thể được hỗ trợ bởi một thiết bị N30. Với thẻ mạng được cài đặt, tối đã 50 bộ
N30 có thể truyền thông đồng đẳng trên đường bus Ethernet bằng giao thức BACnet.
Hình 1.15: Kết nối máy tính có chứa M3i và các thiết bị phần cứng
trong mạng N2 bằng thiết bị N30.
M-Password: Theo như mặc định, người sử dụng có thể truy cập vào các ứng
dụng của M3- Workstation ngay sau khi khởi động. Để ngăn cản việc truy nhập tự do
này, hoặc để thay đổi password khác với mặc định có thể sử dụng ứng dụng M-
Password. Khi đó người sử dụng cần có username và password để có thể truy nhập vào
M3- Workstation, khi login vào M3-Workstation, hộp thoại M-Password hiện ra như
hình vẽ, gõ đúng Username và password sẽ có thể truy cập vào.

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
M-Alarm: là một ứng dụng của M3-Workstation, có giao diện là một vùng làm
việc nằm trong M3 HCI, có nhiệm vụ quản lý và điều khiển các cảnh báo trong quá
trình làm việc. M3 Workstation sử dụng M-Alarm để xử lý và hiển thị các tín hiệu
cảnh báo. Vùng làm việc M-Alarm Container được đặt làm vùng làm việc mặc định
khi mở M3HCI. Có thể nhúng M-Alarm vào trong M-Graphics, có nghĩa là trong môi
trường đồ họa của M-Graphic, ta có thể nhận được các cảnh báo của M-Alarm.
M-Explorer: là một ứng dụng phần mềm được sử dụng cho việc duyệt một
hệ phân cấp các đối tượng đang tham gia vào mạng trong hệ thống cấp dưới gồm
các bộ điều khiển. Là một vùng làm việc của M3 Workstation, M-Explorer cung
cấp một màn hình hiển thị mang tính tương tác linh hoạt cho phép người sử dụng
dễ dàng duyệt hệ phân cấp của hệ tự động tòa nhà (BAS: Building Automation
System), qua đó có thể xem và phân tích các điều kiện vận hành có tính năng thời
gian thực của một hệ thống BAS.
M-Explorer tương tác với nhiều thành phần trong hệ thống để cung cấp một
giao diện người dùng toàn diện. Những thành phần này bao gồm:
• OPC Data Access Server, tạo ra các giá trị dữ liệu linh động từ các bộ điều
khiển cho hiển thị của M-Explorer. Sự tồn tại của OPC Data Access Server cho phép
M-Explorer tiếp cận dữ liệu từ các hệ thống điều khiển cấp dưới.
• M-Inspector là một ứng dụng gồm hộp thoại kèm theo, cho phép quan sát đối
tượng và thao tác với dữ liệu một cách chi tiết. Cửa sổ làm việc của M-Inspector có
dạng các nhãn trong một ô cửa sổ, người sử dụng chuyển tới các nhãn bằng cách
click vào tên của nhãn đó, mỗi nhãn của M-inspector có thể sử dụng vào các ứng
dụng khác như M-graphics.
• M-Password, quyết định dữ liệu nào M-Explorer có thể truy nhập và hành động
nào người truy nhập hiện thời có thể thực hiện được.
Giao diện làm việc của M-Explorer trên hình 1.16.
Cửa sổ giao diện trên chia làm 2 vùng: vùng bên trái cho phép người dùng mở
và đóng các mục dữ liệu nhánh nằm trong hệ phân cấp. Vùng bên phải hiển thị nội

dung của nhánh đã được chọn ở vùng bên trái.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
Hình 1.16: Giao diện làm việc của M-Explorer
M-Explorer cho phép lưu lại trạng thái hiện thời của nó tại bất cứ thời điểm nào
thành một tài liệu M-Explorer có phần đuôi mở rộng là .mxp, nhờ đó, người sử dụng
có thể truy cập nhanh chóng tới dữ liệu cần giám sát một cách thường xuyên và tùy
chỉnh trình duyệt cho những dữ liệu cụ thể.
M-Explorer có thể được sử dụng nằm trong các ứng dụng khác như M-
Graphics, nhờ đó khi người vận hành thay đổi trạng thái của các đối tượng trong M-
Explorer thì sự thay đổi này sẽ được thể hiện ngay trong M-Graphics.
M-Trend: là một chương trình được thiết kế nhằm truy vấn một cơ sở dữ liệu
và hiển thị kết quả truy vấn theo cả 2 dạng text và đồ họa. Bằng việc sử dụng M-
Trend, người sử dụng có thể tối ưu hóa được lượng năng lượng tiêu thụ, dự đoán được
các sự cố tiềm năng trước khi nó xảy ra và giảm được các chi phí bảo trì hệ thống.
M-Graphics: là một ứng dụng riêng, phải đặt hàng, có thể sử dụng như là một
vùng làm việc của M3-HCI. Thông qua ứng dụng này, với hiển thị đồ họa sống động,
người sử dụng có thể biết tình trạng hoạt động của hệ thống HVAC và các khu vực có
liên quan chỉ bằng những thao tác chỉ và click rất đơn giản và nhanh chóng. Chẳng hạn
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
như bằng việc sử dụng màn hình đồ họa với màu sắc sống động có độ phân giải cao,
người vận hành có thể quan sát những hình ảnh của phía bên ngoài tòa nhà và click
vào khu vực xảy ra sự cố để xem nhanh tất cả các thông tin hiện thời của khu vực đó.
Khi đã phân tích được sự cố, người vận hành có thể tương tác với màn hình đồ họa để
thực hiện bất cứ một sự điều chỉnh cần thiết nào để giải quyết vấn đề và lưu lại trạng
thái vận hành tối ưu nhất.
Các đối tượng có thể được vẽ, scan và nhập vào một cách dễ dàng trong M-
Graphics. Ví dụ như bằng M-Graphics, 1 AHU có thể được thể hiện như hình 1.17.
Hình 1.17: Sơ đồ hoạt động của AHU

Trong quá trình vận hành, ta có thể sửa chữa bản vẽ trực tuyến bằng công cụ có
sẵn editor của M-Graphics.
Để hỗ trợ cho người sử dụng, M-Graphics bao gồm một thư viện các biểu tượng
dưới dạng 2D và 3D. Các biểu tượng này bao gồm Chiller, cuộn dây, quạt, đồng hồ,
động cơ, cơ cấu chấp hành và các hệ thống ĐHTT hoàn chỉnh. Ngoài ra, M-Graphics
cũng bao gồm một số lượng lớn các file mẫu hỗ trợ cho người vận hành, ta có thể sử
dụng luôn những file mẫu này để sử dụng cho những ứng dụng cụ thể.
Sự đơn giản của M-Graphics thực sự giúp người vận hành tăng tối đa hiệu suất.
Có thể truy nhập dễ dàng đến các thông tin thích hợp, không cần thiết phải lưu hay gõ
yêu cầu hoặc sử dụng những tổ hợp phím đặc biệt, M-Graphics rõ ràng giúp làm tăng
hiệu suất của toàn hệ thống và giảm chi phí vận hành.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt
nghiệp
Chương 2
HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ TRUNG TÂM
2.1/ Khái niệm hệ thống điều hòa:
Có nhiều cách phân loại phân loại hệ thống điều hoà kiểu khô dựa trên các tiêu
chí khác nhau, theo cấu trúc người ta phân hệ thống điều hòa không khí thành hệ thống
điều hòa cục bộ, phân tán và trung tâm.
• Hệ thống điều hòa không khí kiểu cục bộ là hệ thống điều hòa không khí trong
một phạm vi hẹp, thường chỉ là một phòng riêng độc lập hoặc một vài phòng nhỏ. Đặc
điểm của hệ thống này là có dàn nóng được giải nhiệt bằng gió và có công suất nhỏ.
• Hệ thống điều hòa kiểu phân tán là hệ thống điều hòa ở đó khâu xử lý không
khí phân tán tại nhiều nơi. Hệ thống này có rất nhiều dàn lạnh xử lý không khí và các
dàn lạnh được bố trí tại các phòng.
• Hệ thống điều hòa trung tâm là hệ thống mà ở đó xử lý nhiệt ẩm được tiến hành
ở một trung tâm và được dẫn theo các kênh gió đến các hộ tiêu thụ.
2.2/ Các phần tử trong hệ điều hòa trung tâm: (phụ lục 1)
Tùy theo cách giải nhiệt mà ta có 2 hệ thống khác nhau và tương ứng sẽ có một
số bộ phận khác nhau:

 Hệ thống sử dụng giải nhiệt bằng gió
 Hệ thống sử dụng giải nhiệt bằng nước
Nước ta có khí hậu nhiệt đới, mùa hè rất nóng do đó chủ yếu sử dụng loại giải
nhiệt bằng nước, loại này có ưu điểm là kích thước gọn, hiệu quả cao và ổn định hơn.
Các phần tử chính của hệ thống :
-Máy sản xuất nước lạnh (Chiller)
-Bộ trộn không khí (AHU)
-Dàn lạnh (FCU)
-Tháp giải nhiệt (đối với giải nhiệt bằng nước) hoặc dàn nóng (đối với giải
nhiệt bằng gió)
- Bơm nước giải nhiệt (không có ở hệ thống sử dụng giải nhiệt bằng gió).
- Bơm nước lạnh