Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Thái Hiệp
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
AHU Air Handing Unit (Máy điều hòa không khí)
BACnet Building Automation and Control Networks
(Giao thức truyền thông dữ liệu cho mạng điều khiển và tự
động hóa tòa nhà)
BMS Building Management System (Hệ thống quản lý tòa nhà)
DDC Direct Digital Controller (Bộ điều khiển số trực tiếp)
HVAC Heating, Ventilation and Air Conditioning (Điều hòa lưu
thông không khí)
I/O Input/Output (Đầu vào/đầu ra)
IBMS Intelligent Building Management System (Hệ thống quản
lý tòa nhà thông minh)
MODBUS Giao thức modbus
MV Motorized Two-way Valve (Van hai ngả)
PLC Programmable Logic Controller (Bộ điều khiển logic lập
trình được)
HMI Human Machine Interface (Giao diện Người-Máy)
DEM Digital Electric Meter (Bộ đo đếm điện năng kĩ thuật số)
FLN Floor Level Network (Mạng cấp nền hay cấp tầng)
BLN Building Level Network (Mạng cấp tòa nhà)
MLN Management Level Network (Mạng cấp quản lý)
MBA Máy biến áp
PC Máy tính
SCADA Supervisory Control and Data Acquisition (Hệ thống giám
sát, điều khiển và thu thập dự liệu)
ĐHKK Điều hòa không khí
VP Văn phòng
PHT Phòng hội thảo
NH Nhà hàng

Hình 4.3: Mô hình giám sát điện năng tiêu thụ……………………………… 49
Hình 4.4: Mô hình giám sát máy phát dự phòng………………………………… 50
Hình 4.5: Sơ đồ kết nối các thiết bị
DEM…………………………………… 53
Hình 4.6: Sơ đồ nguyên lý kết nối các thiết bị báo
cháy………………………… 55
Hình 4.7: Mô hình điều khiển giám sát hệ thống HVAC………………………….58
Hình 4.8: Sơ đồ nguyên lý điều khiển giám sát hệ thống
HVAC…………… 60
Hình 4.9: Mô hình giám sát điều khiển chiếu sáng……………………………… 64
[Type text] Page 2
SVTH: Bùi Duy Phương-ĐKT32B Trang 2
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Thái Hiệp
Hình 4.10: Cấu trúc hệ thống chiếu sáng
LITROL……………………………… 67
Hình 4.11: Cấu trúc mạng chung của một khách sạn…………………………… 70
Hình 5.1: Giao diện giới
thiệu……………………………………………………… 85
Hình 5.2: Giao diện điều khiển hệ thống AHU……………………………… 86
Hình 5.3: Giao diện điều khiển hệ thống chiếu sáng………………………… 86
Hình 5.4: Giao diện điều khiển hệ thống thang máy………………………… 87
Hình 5.5: Giao diện điều khiển hệ thống bãi đỗ xe……………………………….87
Hình 5.6: Giao diện điều khiển hệ thống cửa………………………………………88
Hình 5.7: Giao diện giám sát hệ thống
AHU……………………………………….89
Hình 5.8: Giao diện giám sát hệ thống đèn…………………………………………
90
Hình 5.9: Giao diện giám sát hệ thống thang
máy……………………………… 90
Hình 5.10: Giao diện giám sát hệ thống bãi đỗ xe……………………………… 91

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Thái Hiệp
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Các tỉnh duyên hải Miền Trung với nhiều địa điểm du lịch hấp dẫn, là điểm
đến của rất nhiều khách du lịch ở trong và ngoài nước. Do đó số lượng khách
sạn phát triển không ngừng để phục vụ du khách nghĩ dưỡng.
Đối với nhiều doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực khách sạn, chi phí
cho việc sử dụng năng lượng hằng năm là tương đối lớn. Để nâng cao tính tự
động hóa quản lý năng lượng chặt chẽ hơn, tăng sức cạnh tranh cho doanh
nghiệp. Chính vì lẽ đó tôi thực hiện đề tài “Thiết kế hệ thống Scada điều khiển,
giám sát khách sạn”.
2. Đối tượng và phạm vi đề tài
 Tìm hiểu một số giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả trong khách
sạn và ứng dụng PLC, WinCC và mini SCADA điều khiển và giám sát
một số thiết bị điện hiệu quả.
 Phân tích đánh giá đưa ra giải pháp ứng dụng tự động hóa.
3. Mục tiêu chính của đề tài
 Tạo ra một giao diện trên máy tính kết nối một số thiết bị điện trong
khách sạn giúp cho người vận hành điều khiển thuận tiện.
 Từ đó điều khiển, giám sát và vận hành hợp lý các thiết bị điện để tiết
kiệm năng lượng.
 Ứng dụng kiến thức về tự động hóa đã học vào thực tế.
Bình Định, ngày 05 tháng 05 năm 2014
Sinh viên thực hiện
Bùi Duy Phương
[Type text] Page 5
SVTH: Bùi Duy Phương-ĐKT32B Trang 5
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Thái Hiệp
LỜI GIỚI THIỆU
Tự động hóa, trong những năm gần đây khái niệm này đã trở nên quen

Trong một tòa nhà, cơ cấu sử dụng tiêu tốn năng lượng bao gồm: năng
lượng tiêu tốn cho hệ thống chiếu sáng chiếm khoảng 15 – 20%, hệ thống điều
hòa không khí chiếm 40 – 60%, các thiết bị động cơ chiếm 10 – 15%, phần còn
lại dành cho các thiết bị phụ trợ khác.
 Tiêu tốn năng lượng cho chiếu sáng
Kết quả khảo sát, năng lượng cho chiếu sáng tại Hà Nội chiếm 20% điện
tiêu thụ trong các trung tâm thương mại, văn phòng cho thuê, 15% trong các
khách sạn, 20% trong các tòa nhà hỗn hợp và tại Hồ Chí Minh năng lượng cho
chiếu sáng tại văn phòng công sở là 11,5%; trung tâm thương mại là 24%; khách
sạn là 9,11%.
 Tiêu tốn năng lượng cho hệ thống điều hòa không khí
Năng lượng tiêu tốn cho điều hòa không khí của một tòa nhà là rất lớn
chiếm khoảng 40-60% tổng năng lượng tiêu thụ, với khách sạn có thể đạt đến
60-80%.
 Tiêu tốn năng lượng cho hệ thống nước nóng
Hiện nay, đa số các tòa nhà sử dụng máy nước nóng bằng điện trở, một số
tòa nhà đã chuyển sang sử dụng máy năng lượng mặt trời.
 Tiêu tốn năng lượng cho các hệ thống phụ trợ khác
Trong các tòa nhà các hệ thống như: bơm nước, thang máy, các máy thiết
bị chuyên dùng…tiêu tốn một năng lượng khoảng 10-15% đồng thời các hệ
thống này thường làm phát sinh một lượng năng lượng vô ích rất lớn.
[Type text] Page 7
SVTH: Bùi Duy Phương-ĐKT32B Trang 7
Hệ thống ĐHKK
Máy phát dự phòng
Hệ thống thang máy
TBA của khách sạn
Hệ thống chiếu sáng
Hệ thống nước nóng
Hệ thống khác

Bảng 1.1: Bảng thống kê số lượng đèn và điện năng tiêu thụ các loại đèn
Loại
Công suất
làm lạnh
(kW)
Số lượng
Tổng công
suất làm
lạnh (kW)
Giờ sử
dụng điện
(giờ/ngày)
Nơi lắp đặt
ĐHKK cục bộ 1,875 70 131,25 10
Phòng
nghỉ,VP
Hệ thống
ĐHKK trung
tâm
60 10 600 10
Tòa nhà
mới
[Type text] Page 8
SVTH: Bùi Duy Phương-ĐKT32B Trang 8
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Thái Hiệp
Bảng 1.2: Bảng thống kê hệ thống điều hòa không khí
Loại
Công suất
(kW)
Số lượng

Động cơ bơm
nước sinh hoạt
10,5 03 31,5 3 Trạm bơm nước
Động cơ dùng cho
ĐHKK
11 02 22 10 Trạm bơm nước
Động cơ dùng cho
ĐHKK
5,5 02 10 10 Trạm bơm nước
Động cơ dùng cho
cứu hỏa
22,5 01 22,5 Trạm bơm nước
Tổng công suất lắp
đặt
87,125
Bảng 1.4: Bảng thống kê hệ thống bơm nước
Loại
Công suất
(kW)
Số
lượng
Tổng
công
suất
(kW)
Giờ sử
dụng điện
(giờ/ngày)
Nơi lắp đặt
Thang máy

của môi trường tới bộ điều khiển. Bộ điều khiển sẽ xử lý thông điệp đó và gửi
tới thiết bị chấp hành. Thiết bị chấp hành có thể nhận ngay yêu cầu từ các thiết
bị cảm biến, hoặc từ hệ thống BMS.
[Type text] Page 10
SVTH: Bùi Duy Phương-ĐKT32B Trang 10
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Thái Hiệp
Hình 1.2: Mô hình hệ thống quản lý tòa nhà BMS
 Khối điều khiển
Kết nối từ trung tâm điều khiển tới mức điều khiển các ứng dụng trong tòa
nhà thông qua các điều khiển BAS với giao diện BACnet TCP/IP, bao gồm các
bộ DDC (Digital Direct Controller - điều khiển số trực tiếp), các bộ điều khiển
địa phương, khu vực, các giao diện tới các hệ thống phụ trợ như: điều hòa không
khí, báo cháy, chữa cháy, hệ thống điện Khối điều khiển có chức năng:
- Nhận lệnh điều khiển từ khối vận hành giám sát gửi tới thiết bị chấp hành.
- Xử lý thông điệp khi có yêu cầu tại địa phương.
- Gửi thông điệp, kết quả tới khối vận hành giám sát.
 Khối vận hành giám sát (SCADA)
Trung tâm điều khiển, mức quản lý bao gồm các hệ thống máy chủ dữ liệu,
trạm làm việc được cài đặt các phần mềm quản lý bảo dưỡng, máy in và máy
tính dành cho việc lập trình và cấu hình hệ thống. Nó có chức năng chính:
- Quản lý toàn bộ toà nhà
- Giám sát vận hành của các thiết bị, giám sát sự cố xảy ra.
- Gửi yêu cầu đến bộ điều khiển hiện trường. BMS quản lý các thành phần
hệ thống toà nhà theo cơ chế đánh địa chỉ. Mỗi thiết bị, bộ điều khiển địa
phương được gắn một địa chỉ. Các thiết bị hiện trường có thể trực tiếp giao
[Type text] Page 11
SVTH: Bùi Duy Phương-ĐKT32B Trang 11
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Thái Hiệp
tiếp với nhau hoặc qua bộ điều khiển địa phương. Giao tiếp thường được sử
dụng ở bus trường là ARCnet và ở Bus điều khiển là BACnet TCP/IP. Một

chỉ xin nêu ra một giải pháp công nghệ giúp cho nhà quản lý có thể kiểm soát
được mức tiêu hao năng lượng hỗ trợ cho các chính sách quản lý tiết kiệm điện
năng của mình.
Đó là giải pháp kiểm soát mức tiêu hao điện năng đến từng ca sản xuất của
doanh nghiệp. Để có thể kiểm soát được mức độ tiêu hao điện năng đến từng ca,
từng tổ và từng máy sản xuất ta có thể trang bị các thiết bị đo đếm điện thông
minh và thiết lập một mạng giám sát (SCADA). Các thiết bị này hiện nay có bán
trên thị trường với các chuẩn truyền thông công nghiệp như Profibus, RS485 sẽ
cho phép ta kết nối các thiết bị đo đếm thông minh thành mạng. Thông qua một
máy tính kết nối với mạng truyền thông này người quản lý có thể giám sát được
mức tiêu hao điện năng của từng khu vực và công đoạn sản xuất tới từng ca sản
xuất để từ đó có cái nhìn tổng quan về mức độ tổn thất năng lượng của toàn
doanh nghiệp và từ đó có những điều chỉnh hợp lý nhằm nâng cao khả năng tiết
kiệm điện năng.
Tiết kiệm điện năng hiện nay là vấn đề thời sự nóng bỏng không chỉ với
các doanh nghiệp Việt Nam mà còn cả đối với các doanh nghiệp ở các nước
công nghiệp phát triển. Xây dựng thành công chiến lược tiết kiệm điện năng và
có những quyết định đầu tư đúng đắn sẽ giúp cho doanh nghiệp tăng sức cạnh
tranh của mình trên thị trường.
[Type text] Page 13
SVTH: Bùi Duy Phương-ĐKT32B Trang 13
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Thái Hiệp
CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU DDC, PLC S7-300 VÀ GIAO THỨC BACnet
2.1 Giới thiệu chung bộ điều khiển số trực tiếp DDC.
2.1.1 Một số thông tin cơ bản DDC
- Các bộ điều khiển số DDC: các bộ này có thể nằm tại nhiều phân lớp
mạng khác nhau trong hệ thống: FLN-mạng tầng tòa nhà, BLN-mạng tổng thể
tòa nhà. Có thể giao tiếp qua các chuẩn TCP/IP, BACnet/IP…làm nhiệm vụ điều
khiển cho các hệ thống, thu thập và lưu trữ dữ liệu hoạt động.

- DDC sẽ cung cấp ít nhất 200 sự kiện cho một trong số 20 đầu nút. Tất cả
các sự kiện đó sẽ được truy cập trong bất kỳ thời gian nào. Nếu dữ liệu đệm
trong DDC đầy thì dữ liệu lâu nhất sẽ bị bỏ và thay thế vào đó là dữ liệu mới.
Những dữ liệu có giá trị của DDC sẽ luôn sẵn sàng.
2.1.2 Một số ứng dụng DDC
DDC có thể điều khiển thiết bị khí nén. Sự điều khiển linh hoạt này cho
phép thay đổi bất kỳ điểm đặt của chiến lược kiểm soát mà không gián đoạn
hoạt động của hệ thống. Phần mềm DDC để kiểm soát hệ thống HVAC và xây
dựng các hệ thống khác.
Xây dựng các chương trình đọc cảm biến nhiệt độ, đo lường, độ ẩm tương
đối, lưu lượng, áp suất, mức độ ánh sáng và làm những việc khác bao gồm
chuyển đổi tuyến tính. Ngoài ra dùng để đo năng lượng tiêu thụ.
Xây dựng các chương trình bật /tắt thiết bị kiểm soát hoạt động start-stop
theo giá trị cảm biến tương tự.
Điều chỉnh chương trình kiểm soát hoạt động các thiết bị biến vị trí, như
van và van điều tiết dựa trên một hằng số, điểm đặt cố định, và một thiết lập lại
lịch trình.
[Type text] Page 15
SVTH: Bùi Duy Phương-ĐKT32B Trang 15
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Thái Hiệp
2.1.3 Ưu, nhược điểm DDC
Quyết định sử dụng DDC có thể dựa trên các giá trị kỳ vọng của cả năng
lượng và tiết kiệm chi phí lao động. DDC tiết kiệm năng lượng đáng kể thông
qua kiểm soát chính xác và bằng cách duy trì điều chỉnh điểm đặt mà không thay
đổi theo thời gian. Từ DDC tích hợp điều khiển nhiệt độ và quản lý năng lượng
trong cùng một hệ thống, thoải mái xem xét có thể được đưa vào chương trình
quản lý năng lượng phức tạp hơn, chẳng hạn như nhu cầu hạn chế bởi nhiệt độ
và giới hạn điểm đặt. Chức năng điều khiển tiên tiến có sẵn với các bộ vi xử lý
DDC.
Một ví dụ điển hình sẽ được tính toán tối thiểu phần trăm không khí bên

một tòa nhà, khách sạn duy nhất.
5. Khách hàng không phải phụ thuộc vào một công ty cụ thể để bảo trì thiết
bị, và trong nhiều trường hợp, kết quả trong việc giảm chi phí hoạt động của hệ
thống.
6. Mặc dù chi phí ban đầu của hệ thống DDC là tương đối cao hơn, thời
gian hoàn vốn là tương đương với các hệ thống nhỏ hơn.
7. Trong hầu hết các trường hợp, DDCs không làm giảm yêu cầu nhân lực,
nhưng một hệ thống điều hành kiểm soát trung tâm có thể hỗ trợ trong việc xây
dựng quản lý và bảo dưỡng hiệu quả hơn, đặc biệt là khi thực hiện chương trình
bảo dưỡng phòng ngừa hiệu quả.
[Type text] Page 17
SVTH: Bùi Duy Phương-ĐKT32B Trang 17
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Thái Hiệp
2.2 Tổng quan về thiết bị khả trình PLC
2.2.1 Giới thiệu chung
PLC là viết tắt của Programmable Logic Control là thiết bị điều khiển
Logic lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển
logic thông qua một ngôn ngữ lập trình.
Trong lĩnh vực tự động điều khiển, bộ điều khiển PLC là thiết bị có khả
năng lập trình được sử dụng rộng rãi. Kỹ thuật PLC được sử dụng chủ yếu để
điều khiển và tự động hoá quá trình công nghệ hoặc các quá trình sản xuất trong
công nghiệp. Đặc trưng của PLC là sử dụng vi mạch để xử lý thông tin, nó cũng
giống như con vi xử lý xong việc lập trình và tốc độ thuận tiện hơn, xử lí nhanh
hơn và dễ dàng thay đổi công nghệ, cải tạo dựa trên chương trình và phần mở
rộng.
Các ưu thế của PLC trong tự động hoá:
- Thời gian lắp đặt công trình ngắn
- Dễ dàng thay đổi mà không tốn kém về mặt kinh tế.
- Do phần mềm linh hoạt nên mở rộng và cải tạo công nghệ dễ dàng
- Ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng

vào tương tự có thể là 2, 4, 8 tuỳ từng loại module.
- AO (Analog output): Modulee mở rộng các cổng ra tương tự. Số các cổng
ra tương tự có thể là 2, 4 tuỳ từng loại module.
[Type text] Page 19
SVTH: Bùi Duy Phương-ĐKT32B Trang 19
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Thái Hiệp
- AI/AO (Analog input/Analog output): Modulee mở rộng các cổng vào/ra
tương tự. Số các cổng vào/ra tương tự có thể là 4 vào/2 ra hay 4 vào/4 ra tuỳ
từng loại module.
3. Module ghép nối (IM - Interface module)
Module ghép nối nối các module mở rộng lại với nhau thành một khối và
được quản lý chung bởi 1 module CPU. Một module CPU S7-300 có thể làm
việc trực tiếp với nhiều nhất 4 rack và các rack này phải được nối với nhau bằng
module IM.
Các module ghép nối (IM) cho phép thiết lập hệ thống S7_300 theo nhiều
cấu hình. S7-300 cung cấp 3 loại module ghép nối sau:
- IM 360: Là module ghép nối có thể mở rộng thêm một tầng chứa 8
module trên đó với khoảng cách tối đa là 10 m lấy nguồn từ CPU.
- IM 361: Là module ghép nối có thể mở rộng thêm ba tầng, với một tầng
chứa 8 module với khoảng cách tối đa là 10 m đòi hỏi cung cấp một nguồn 24
VDC cho mỗi tầng.
- IM 365: Là module ghép nối có thể mở rộng thêm một tầng chứa 8
module trên đó với khoảng cách tối đa là 1m lấy nguồn từ CPU.
4. Module chức năng (FM - Function module)
Module có chức năng điều khiển riêng. Ví dụ như module PID, module
điều khiển động cơ bước…
5. Module truyền thông (CP - Communication module)
Module phục vụ truyền thông trong mạng giữa các PLC với nhau hoặc giữa
PLC với máy tính.
[Type text] Page 20

Kĩ thuật lập trình tuyến tính là phương pháp lập trình mà toàn bộ chương
trình ứng dụng sẽ chỉ nằm trong một khối OB1. Kĩ thuật này có ưu điểm là gọn,
rất phù hợp với những bài toán điều khiển đơn giản, ít nhiệm vụ.
- Lập trình có cấu trúc:
Chương trình được chia thành những phần nhỏ với từng nhiệm vụ riêng và
các phần này nằm trong những khối chương trình khác nhau. Loại hình cấu trúc
này phù hợp với những bài toán điều khiển nhiều nhiệm vụ và phức tạp. PLC
S7-300 có 4 loại khối cơ bản:
+ Loại khối OB (Oganization block): Khối tổ chức và quản lý chương trình
điều khiển.
+ Loại khối FC (Program block): Khối chương trình với những chức năng
riêng giống như một chương trình con hoặc một thủ tục (chương trình con có
biến hình thức).
+ Loại khối FB (Function block): Là loại khối FC đặc biệt có khả năng trao
đổi một lượng dữ liệu lớn với các khối chương trình khác. Các dữ liệu này phải
được tổ chức thành khối dữ liệu riêng có tên gọi là Data block.
[Type text] Page 22
SVTH: Bùi Duy Phương-ĐKT32B Trang 22
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Thái Hiệp
+ Loại khối DB (Data block): Khối chứa các dữ liệu cần thiết để thực hiện
chương trình. Các tham số của khối do người dùng tự đặt.
2.2.7 Truyền thông với thiết bị khác
2.2.7.1 Các phương thức truyền thông
- Điểm đối điểm: Point-to-Point Interface (PPI) (Đối với S7-200)
- Đa điểm: Multi Point Interface (MPI) (Đối với S7-300)
- PROFIBUS (Process Field Bus)
- Ethernet
- ASI (Actuator Sensor Interface)
- Internet
2.2.7.2 Phương thức PPI

do tổ chức IEA (Industrial Ethernet Assciation) quản lý.

Hình 2.3: Cấu trúc mạng Ethernet
Industrial Ethernet là một mạng dành cho cấp giám sát và cấp trạm của
mạng truyền thông giữa các máy tính và những bộ điều khiển logic khả trình nó
được sử dụng để truyền dữ liệu với lượng lớn và có thể được sử dụng để truyền
qua khoảng cách lớn.
1. Kiến trúc giao thức ISO và TCP/IP được sử dụng trong Industrial Ethernet.
[Type text] Page 24
SVTH: Bùi Duy Phương-ĐKT32B Trang 24
Bộ chuyển đổi tín hiệu (Card MPI)
Hệ điều hành
PC
Chương trình
RS232 RS485
Hệ điều hành
PLC
Bộ nhớ dữ liệu
Chương trình
Dữ liệu Đọc
Yêu cầu
Dữ liệu
Đáp ứng
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Thái Hiệp
2. Môi trường truyền dẫn Industrial Ethernet dùng cáp đồng trục hoặc cáp đôi
dây vặn xoắn công nghiệp, cáp sợi quang bằng thuỷ tinh hoặc nhựa.
3. Phương pháp truy cập bus là CSMA/CD.
2.2.7.5 Truyền thông giữa PLC và PC
Để truyền thông giữa PLC và PC ta phải có cáp nối giữa PLC và PC. Ta
dùng cáp nối PC/PPI qua bộ chuyển đổi RS232/RS485.