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

Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

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
3.2.5. Hệ thống cấp thoát nước ................................................................................ 65
3.2.6. Hệ thống báo cháy địa chỉ ............................................................................. 67
3.2.7. Hệ thống Access Control ............................................................................... 69

1


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

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

2


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

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 2.12: Bộ điều khiển LNxxx
Hình 2.13: Phần mềm quản lý BMS ADS
Hình 2.14: Cấp vận hành/Giám sát hệ thống
Hình 2.15: Cấp điều khiển hệ thống
Hình 2.16: Cấp điều khiển hệ trường
Hình 2.17: Thiết bị cấp trường
Hình 2.18: Hệ thống quản lý truy nhập P2000
Hình 3.1: Mô hình tích hợp hệ thống VRV
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
Hình 3.4: Tích hợp hệ thống quạt thông gió tầng với BMS
Hình 3.5: Giao diện Điều khiển/giám sát hệ thống thông gió

3


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

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 3.11: Tích hợp hệ thống chiếu sáng
Hình 3.12: Giao diện Điều khiển/Giám sát hệ thống chiếu sáng
Hình 3.13: Tích hợp hệ thống chữa cháy
Hình 3.14: Giao diện giám sát hệ thống chữa cháy
Hình 3.15: Tích hợp hệ thống cấp nước
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
Hình 3.26: Cài phần mềm lập trình ứng dụng Fx Builder
Hình 3.27: Khởi động chương trình FX Builder
Hình 3.28: Tạo dự án mới
Hình 3.29: Tạo các khối dữ liệu
Hình 3.30: Chương trình ứng dụng FX15
Hình 3.31: Download chương trình ứng dụng sử dụng FX N2 ComPro

4

Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1: Bảng điểm tích hợp BMS

5


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

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

6


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Đặng Văn Trung
Sinh ngày: 10/11/1987
Học viên lớp cao học khóa 2011- Ngành Điều khiển và Tự Động Hóa - Trường Đại
Học Bách Khoa Hà Nội.
Tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu ứng dụng giải pháp tự động hóa tòa nhà
của hãng Johnson Controls” do GS.TS.Phan Xuân Minh hướng dẫn là công trình
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

7


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

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.

8

Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

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.

Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống BMS
 BMS là một hệ thống điều khiển dựa trên nền tảng các thiết bị điều khiển,
nhằm mục đích điều khiển và giám sát các hệ thống cơ điện như hệ thống điều hòa

9


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

thông gió (HVAC), hệ thống điện, hệ thống chiếu sáng, hệ thống báo cháy, hệ thống an
ninh… Một hệ BMS thường gồm hai phần chính đó là phần mềm và phần cứng:
 Phần cứng: Bao gồm các thiết bị điều khiển trong hệ thống: Bộ điều
khiển mạng, bộ điều khiển phân tán, các thiết bị trường…và hệ thống máy tính giám

sát.
 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.



Hệ thống thông gió.



Hệ thống phòng cháy, chữa cháy.



Hệ thống cấp thoát nước.



Hệ thống điện nhẹ:PA, LAN/TEL, Interphone



Hệ thống chiếu sáng.



Hệ thống giám sát an ninh( Access Control, CCTV)



Hệ thống thang máy.

1.2. Một số giải pháp BMS trên thị trường
1.2.1. Siemens
 Siemens là công ty hàng đầu của thế giới trong việc cung cấp các thiết bị điều
khiển và các giải pháp tự động hóa.
 Siemens cung cấp giải pháp tự động hóa tòa nhà APOGEE.

10


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

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.
 Hệ thống APOGEE có cấu trúc 4 cấp:

11


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

 Cấp quản lý: Bao gồm các máy tính nối mạng LAN, hệ thống Server, hệ
thống máy trạm và kết nối máy tính chủ của các hệ thống khác.
 Cấp hệ thống: Bao gồm các bộ điều khiển mạng, bộ điều khiển trung
tâm.
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 c ó t h ể mở
rộ n g 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
hệ thống.
 Hệ thống BMS được cài đặt trên máy tính hệ điều hành Microsoft Window
2000/ 2003 server.
 Chương trình điều khiển và giao diện được thiết kế trên phần mềm
chuyên dụng.
 Giao thức sử dụng trong hệ thống BMS:
 Cấp quản lý/giám sát: Bacnet IP, Ethernet TCP/TP tốc độ tối đa 100Mb

12


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

 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
 Đặc điểm chính
 Tích hợp toàn diện các hệ thống điều khiển truy nhập, an ninh, giám sát
năng lượng, điều hòa nhiệt độ và không khí, hệ thống cơ điện khác trong tòa nhà.
 Tích hợp với phạm vi rộng các thiết bị khác nhau, hệ thống trong doanh
nghiệp, nguồn mạng internet và mạng nội bộ cho phép tích hợp quản lý tòa nhà.
 Sử dụng phần cứng chuẩn công nghiệp và Window Xp, Window 2003

13


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

 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.
 Phần mềm quản lý BMS
 Enterprise Buldings Integrator (EBI) là giải pháp quản lý toà nhà toàn
diện của Honeywell, EBI có các tính năng ưu việc sau:
o Hoàn toàn tích hợp với các hệ thống kiểm soát vào ra, hệ thống an
ninh, hệ thống camera quan sát, hệ thống thông gió và điều hoà không khí, hệ thống
quản lý năng lượng và hệ thống an toàn.
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.

14


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

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.

Hình 1.4: Cấu trúc hệ thống Metasys

15


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

 Hệ thống Metasys cho phép tích hợp các hệ thống cơ điện trong tòa nhà sử
dụng giao thức chuẩn công nghiệp BACnet, N2, LONtalk, Modbus.
 Cấu trúc hệ thống: Hệ thống BMS gồm 4 cấp:
 Cấp vận hành/giám sát: Bao gồm hệ thống máy chủ, máy trạm, máy in
kết nối mạng LAN và kết nối với máy tính chủ các hệ thống khác. Giao thức hỗ trợ của
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…
Nhận xét:
Giống nhau:
 Về cơ bản giải pháp của các hãng cung cấp hệ thống BMS: Siemens,
Honeywell, Johnson Controls đều được chia thành 4 cấp:
 Cấp vận hành quản lý: Gồm các bộ máy tính kết nối tổng thể toàn bộ hệ
thống, giúp người vận hành có thể quản lý, giám sát và điều khiển hệ thống thông qua
giao diện người máy BMS( Human Machine Interface).
 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.

16

Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

 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:
Kiểu Trục-nhánh.
Kiểu daisy-chain.
 Về dung lượng hệ thống.
 Các hãng cung cấp khác nhau sẽ có dung lượng hệ thống khác nhau.
Ví dụ:

o Mỗi thiết bị NAE55 của Johnson Controls có khả năng quản lý 5000
điểm vào ra.

17


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

o Một hệ thống có ít hơn 4 thiết bị NAE, có thể sử dụng 1 NAE đóng
vai trò chủ trong hệ thống và có thể quản lý được các NAE còn lại.
o Một thiết bị trung tâm của Siemens (MBC) có khả năng quản lý 100
thiết bị điều khiển Bacnet, một thiết bị trung tâm của Johnson Controls (NAE) có khả
năng quản lý tới 255 thiết bị điều khiển (N2, Bacnet MS/TP).
 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.
Ví dụ:
o Thiết bị FX15 của Johnson controls. Có khả năng quản lý tối đa 62
điểm vào ra.
o Khả năng mở rộng trong tương lai: Các thiết bị của Siemens chủ yếu
được thiết kế theo kiểu module nên khả năng mở rộng dễ dàng, hệ thống không phải đi
lại mạng truyền thông.
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.

18

Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

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
trợ tích hợp với hãng thứ 3 cung cấp giao thức chuẩn công nghiệp Bacnet IP, Bacnet
MS/TP, Lonwork, Modbus.

19


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

 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.
 Hệ thống Metasys chia thành 4 cấp:

Hình 2.2: Mô hình phân cấp BMS


Cấp vận hành/giám sát: Chức năng vận hành/giám sát hệ thống BMS từ

trung tâm BMS và lưu trữ dữ liệu.


Cấp điều khiển hệ thống: Điều khiển hệ thống mạng trong hệ thống, điều

khiển cấp cao hệ thống BMS( theo lịch, theo mẻ..)

20


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================



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

21


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================



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



Bộ lưu điện UPS: Cho phép hệ thống BMS có khả năng hoạt động

trình.
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:

22


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

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.

23


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

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

24


Đặng Văn Trung- CB110344
===================================================================

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.

Hình 2.8: Bộ điều khiển FX15

25