Nghiên cứu, thiết kế và lắp đặt tủ chiếu sáng công cộng sử dụng plc logo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT
TỦ CHIẾU SÁNG CÔNG CỘNG
SỬ DỤNG PLC LOGO

Giáo viên hướng dẫn: Phan Lâm Vũ
Sinh viên thực hiện:

Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

Lớp: DHDI11B
Khóa: 11
TP. HCM, NĂM 2019

MSSV: 15037601
MSSV: 15035671


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
1. Họ và tên sinh viên/nhóm sinh viên được giao đề tài
Nguyễn Duy Sự

MSSV: 15035671

Lê Thanh Nhã

MSSV: 15067601

2. Tên đề tài
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT TỦ CHIẾU SÁNG CÔNG CỘNG
SỬ DỤNG PLC LOGO.
3. Nhiệm vụ (Nội dung và số liệu ban đầu)
- Nghiên cứu, tìm hiểu hệ thống chiếu sáng cơng cộng các tuyến đường giao thông
cấp khu vực và nội bộ.
- Tìm hiểu về tủ chiếu sáng tự động.
- Thiết kế và lắp đặt tủ chiếu sáng PLC Logo với 2 chế độ:
Chế độ tự động:
- Mùa hè (từ ngày 16/4 đến ngày 15/9) bật lúc 18h15 và tắt lúc 5h ngày hơm sau.
+ Từ 18h15 đến 23h: Bật tồn bộ đèn ở mức công suất 250W.
+ Từ 23h đến 3h: Bật tắt xen kẽ giữa các cột đèn.
+ Từ 3h đến 5h: Giảm công suất các cột đèn đang bật xuống mức công suất
150W.
+ Từ 5h đến 18h15: Cảm biến tác động khi thời tiết xấu không đủ độ sáng, bật
đèn ở chế độ xen kẽ và giảm công suất đèn.
- Mùa đông (từ ngày 16/9 đến ngày 15/4) bật lúc 17h30 và tắt lúc 5h30 ngày hôm
sau.
+ Từ 17h30 đến 23h: Bật tồn bộ đèn ở mức cơng suất 250W.
+ Từ 23h đến 3h: Bật tắt xen kẽ giữa các đèn.
+ Từ 3h đến 5h30: Giảm công suất các cột đèn đang bật xuống mức công suất
150W.
+ Từ 5h30 đến 17h30: Cảm biến tác động khi thời tiết xấu không đủ độ sáng, bật
đèn ở chế độ xen kẽ và giảm công suất đèn.

i


Chế độ điều khiển bằng tay:
- Bật toàn bộ số đèn.
- Bật 1/2 số đèn.
- Bật đèn ở chế độ giảm cơng suất.
Ở chế độ đóng cắt tự động, các thiết bị đóng cắt được điều khiển bằng PLC
Logo đặt bên trong tủ. Tủ có thể điều khiển để đóng, cắt toàn bộ hoặc một số đèn. Cả
chế độ bật và tắt đều có thể đặt ở bất kỳ thời điểm nào trong vòng 24 giờ của ngày.
4. Kết quả dự kiến:
Hồn thành xong tủ điều khiển chiếu sáng cơng cộng dùng PLC Logo với hai
chức năng điều khiển tự động và điều khiển bằng tay.

Tp. HCM, ngày

Giảng viên hướng dẫn

tháng năm 2019

Sinh viên

Trưởng bộ môn

ii


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------iii

MỤC LỤC

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA SINH VIÊN 1
NĂM HỌC: 2018-2019 .............................................................................................................. 1
1. Thông tin chung ...................................................................................................................... 1
2. Mục tiêu đề tài ........................................................................................................................ 1
3. Kết quả nghiên cứu ................................................................................................................. 1
4. Tính mới và sáng tạo .............................................................................................................. 2
4.1. Tính mới .............................................................................................................................. 2
4.2. Tính sáng tạo ....................................................................................................................... 2
THÔNG TIN VỀ SINH VIÊNCHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI........... 2
1. Sơ lược về sinh viên ............................................................................................................... 2
2. Q trình học tập (thành tích của sinh viên từ năm 1 đến năm đang học) ............................. 3
PHẦN 1: MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 4
1. Thực trạng............................................................................................................................... 4
2. Tính cấp thiết .......................................................................................................................... 4
2. Lịch sử vấn đề nghiên cứu ...................................................................................................... 5
3. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................................... 6
4. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................................. 6
5. Đối tượng, phạm vi, phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 6
PHẦN 2: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU THỰC TRẠNG PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN CHIẾU SÁNG MỘT
CON ĐƯỜNG Ở KHU ĐÔ THỊ ECOLAKES MỸ PHƯỚC .................................................... 7
1.1. Hệ thống chiếu sáng công cộng khu đô thị Ecolakes Mỹ Phước ........................................ 7
1.1.1. Thực trạng......................................................................................................................... 7
1.1.1.1. Bố trí chiếu sáng ............................................................................................................ 7
1.1.1.2. Thực trạng chiếu sáng.................................................................................................... 8
1.1.2. Phương pháp khắc phục điều khiển chiếu sáng .............................................................. 10
2.1. Tủ điện điều khiển chiếu sáng thông minh ........................................................................ 14

2.2. Tủ điều khiển chiếu sáng thông qua hệ thống mạng ......................................................... 16
2.3. Tủ điện điều khiển chiếu sáng bằng Timer........................................................................ 18
2.4. Tủ điện điều khiển chiếu sáng dùng bộ điều khiển PLC Logo ......................................... 21
2.5. Tổng kết và rút ra nhận xét: ............................................................................................... 26
CHƯƠNG 3:THIẾT KẾ TỦ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHO HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG
ĐÈN ĐƯỜNG SỬ DỤNG PLC Logo ...................................................................................... 28
3.1. Hệ thống chiếu sáng đèn đường ở khu đô thị Ecolakes Mỹ Phước ................................... 28
3.1.1. Bố trí chiếu sáng ............................................................................................................. 28
3.1.2. Phương án cấp nguồn cho hệ thống chiếu sáng .............................................................. 28
3.2. Thiết kế tủ điều khiển chiếu sáng đèn đường sử dụng PLC LOGO .................................. 29
3.2.1. Sơ đồ nguyên lý tủ điều khiển chiếu sáng sử dụng PLC LOGO và chương trình điều
khiển chiếu sáng ....................................................................................................................... 32
3.2.1.1. Sơ đồ nguyên lý đấu nối .............................................................................................. 32
3.2.1.2. Chương trình điều khiển .............................................................................................. 34
3.2.1.2.1. Chỉnh thông số .......................................................................................................... 35
3.2.2. Nguyên lý hoạt động của tủ điều khiển chiếu sáng sử dụng PLC Logo......................... 38
CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU THƠNG TIN CHI TIẾT VỀ CÁC THIẾT BỊ................................. 42
4.1. PLC Logo .......................................................................................................................... 42
4.1.1. Giới thiệu tổng quan về PLC Logo................................................................................. 42
4.1.2. Logo 230RC ................................................................................................................... 44
iv


4.1.3. Chức năng lập trình trực tiếp trên Logo ......................................................................... 46
4.1.3.1. Lập trình trực tiếp trên Logo ....................................................................................... 46
4.1.3.2. Chỉnh thơng số trực tiếp trên Logo .............................................................................. 46
4.1.3.3. Xố chương trình điều khiển ....................................................................................... 47
4.1.3.4. Viết chương trình điều khiển mới................................................................................ 48
4.1.3.5. Kích hoạt chương trình điều khiển (Logo ở chế độ Run) ............................................ 48
4.1.3.6. Các khối chức năng ..................................................................................................... 51

4.1.3.6.1. Các đầu nối CO (Conectors) ..................................................................................... 51
4.1.3.6.2. Các chức năng cơ bản GF (General Functions)........................................................ 51
4.1.3.6.3. Các chức năng đặc biệt SF (Special Functions) ....................................................... 54
4.1.3.7. Thay đổi, cài đặt thơng số ............................................................................................ 62
4.1.4. Lập trình gián tiếp thơng qua phần mềm Logo! Softcomfort V2.0, V4.0, V5.0 ............ 62
4.1.4.1. Giới thiệu phần mềm Logo! Softcomfort V2.0, V4.0, V5.0 ....................................... 63
4.1.4.2. Cách cài đặt, truy cập phần mềm V2.0, V4.0, V5.0 .................................................... 63
4.1.4.3. Cách viết chương trình điều khiển trên phần mềm Logo! Softcomfort ...................... 64
4.1.4.4. Cách cài đặt thông số trên phần mềm Logo! Softcomfort ........................................... 64
4.1.4.5. Mô phỏng chương trình điều khiển trên phần mềm Logo! Softcomfort V2.0, V4.0,
V5.0 .......................................................................................................................................... 65
4.1.4.6. Cách download, upload một chương trình điều khiển giữa PC và Logo .................... 65
4.1.4.7. Những chú ý khi download, upload một chương trình điều khiển giữa PC và Logo .. 65
4.2. MCCB và MCB ................................................................................................................. 66
4.2.1. Khái niệm MCCB và MCB ............................................................................................ 67
4.2.2. Cấu tạo ............................................................................................................................ 67
4.2.3. Nguyên lý hoạt động ...................................................................................................... 67
4.2.4. Phân biệt MCB và MCCB .............................................................................................. 68
4.3. Contactor ........................................................................................................................... 68
4.3.1. Khái niệm contactor........................................................................................................ 69
4.3.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của contactor ............................................................... 69
4.3.2.1. Cấu tạo ......................................................................................................................... 69
4.3.2.2. Nguyên lý hoạt động ................................................................................................... 70
4.3.3. Cách đấu dây .................................................................................................................. 71
4.4. Công tắc cảm ứng ánh sáng KW- LS20A mắt rời ............................................................. 71
4.4.1. Giới thiệu chung ............................................................................................................. 72
4.4.2. Thông số kỹ thuật ........................................................................................................... 72
4.4.3. Chức năng nút chỉnh ....................................................................................................... 72
4.5. Role trung gian .................................................................................................................. 72
4.5.1. Khái niệm Role trung gian.............................................................................................. 73

4.5.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Rơle trung gian ....................................................... 73
4.5.2.1. Cấu tạo của Rơle trung gian ........................................................................................ 73
4.5.2.2. Nguyên lý hoạt động ................................................................................................... 73
PHẦN 3: KẾT LUẬN .............................................................................................................. 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 75

v


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Sơ đồ ngun lý đèn đường 2 cấp cơng suất .............................................................. 7
Hình 1.2: Mặt cắt ngang bố trí chiếu sáng khu đơ thị ECOLEKAS Mỹ Phước ......................... 8
Hình 1.3: Thực trạng chiếu sáng khơng theo mùa ở khu đô thị ECOLAKES Mỹ Phước .......... 9
Hình 1.4: Một số tủ điện ở khu đơ thị ECOLAKES Mỹ Phước ................................................. 9
Hình 1.5: Kiểm tra tiêu chuẩn chiếu sáng ................................................................................ 11
Hình 2.1: Tủ điện điều khiển chiếu sáng cơng cộng, ngồi trời ............................................... 13
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý tủ điều khiển chiếu sáng sử dụng cảm biến ánh sáng.................... 14
Hình 2.3: Tủ điều khiển chiếu sáng sử dụng cảm biến ánh sáng ............................................. 16
Hình 2.4: Mơ hình điều khiển chiếu sáng thơng qua mạng Internet ........................................ 17
Hình 2.5: Tủ điện chiếu sáng 100A .......................................................................................... 18
Hình 2.6: Timer 24h ................................................................................................................. 19
Hình 2.7: Cấu tạo của Timer 24h ............................................................................................. 20
Hình 2.8: Điều khiển chiếu sáng trực tiếp bằng tiếp điểm của timer ....................................... 20
Hình 2.9: Điều khiển chiếu sáng gián tiếp thơng qua Relay trung gian ................................... 21
Hình 2.10: Hình ảnh tủ điều khiển chiếu sáng sử dụng PLC ................................................... 22
Hình 2.11: PLC Logo 230RC ................................................................................................... 23
Hình 2.12: Kích thước và cấu tạo của PLC Logo 230RC ........................................................ 24
Hình 2.13: Sơ đồ đấu dây của PLC Logo ................................................................................. 25
Hình 3.1: Hiện tượng ngày dài đêm ngắn theo mùa ................................................................. 28
Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý đấu nối tủ điều khiển sử dụng PLC Logo kết hợp cảm biến ánh

sáng ........................................................................................................................................... 32
Hình 3.3: Nguyên lý chi tiết mạch điều khiển .......................................................................... 33
Hình 3.4: Bản vẽ bố trí thiết bị điện ......................................................................................... 33
Hình 3.5: Chương trình điều khiển trên PLC Logo .................................................................. 34
Hình 3.6: Chương trình điều khiển PLC Logo theo hai mùa hè và mùa đơng ......................... 35
Hình 4.1: Nối nguồn và đầu vào tín hiệu cho Logo. ................................................................ 45
Hình 4.2: Đầu ra PLC nối với các thiết bị ngoại vi .................................................................. 45
Hình 4.3: Hàm AND................................................................................................................. 52
Hình 4.4: Hàm OR .................................................................................................................... 52
Hình 4.5: Hàm NOT ................................................................................................................. 53
Hình 4.6: Hàm NAND .............................................................................................................. 53
Hình 4.7: Hàm NOR ................................................................................................................. 53
Hình 4.8: Hàm EXOR .............................................................................................................. 54
Hình 4.9: Hàm On – Delay ....................................................................................................... 55
Hình 4.10: Hàm off – Delay ..................................................................................................... 56
Hình 4.11: Rơle xung ............................................................................................................... 57
Hình 4.12: Đồng hồ thời gian thực ........................................................................................... 57
Hình 4.13: Cam thời gian của đồng hồ thời gian thực ............................................................. 58
Hình 4.14: Rơ – le chốt ............................................................................................................ 58
Hình 4.15: Mạch phát xung đồng hồ ........................................................................................ 59
Hình 4.16: Rơle On – Delay loại thường.................................................................................. 59
Hình 4.17: Số khối .................................................................................................................... 60
Hình 4.18: Chương trình điều khiển ......................................................................................... 61
Hình 4.19: Giản đồ thời gian Analog Comparator ................................................................... 62
Hình 4.20: Giao diện phần mềm Logo!Softcomfort V5.0........................................................ 64
Hình 4.21: Các cửa sổ chức năng của phần mềm Logo!Softcomfort V5.0 .............................. 64
Hình 4.22: Cửa sổ điều chỉnh, cài đặt tham số cho khối chức năng. ........................................ 65
Hình 4.23: Giao diện hiện thị kết quả mơ phỏng chương trình điều khiển .............................. 65
vi

Hình 4.24: Lỗi truyền thơng PC – LOGO ................................................................................ 66
Hình 4.25: Aptomat 3 pha LS Metasol ABN53C ..................................................................... 67
Hình 4.26: Nguyên lý hoạt động MCCB và CB ....................................................................... 68
Hình 4.27: Contactor LS ........................................................................................................... 69
Hình 4.28: Cấu trúc cơ bản của Contactor ............................................................................... 70
Hình 4.29: Hướng dẫn nối dây contactor với PLC Logo ......................................................... 71
Hình 4.30: Cơng tắc cảm ứng ánh sáng KW - LS 20A mắt rời ................................................ 72
Hình 4.31: Role trung gian 8 chân và 14 chân ......................................................................... 73

vii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Ưu nhược điểm các loại tủ điều khiển chiếu sáng ................................................... 26
Bảng 3.1: Dòng điện và tiết diện dây dẫn................................................................................. 30
Bảng 3.2: Bảng vật tư thiết bị ................................................................................................... 39
Bảng 4.1: Các thông số kỹ thuật của PLC Logo ...................................................................... 43
Bảng 4.2: Các khối chức năng cơ bản ...................................................................................... 51
Bảng 4.3: Các chức năng đặc biệt trong PLC Logo ................................................................. 54

viii


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP CỦA SINH VIÊN
NĂM HỌC: 2018-2019
1. Thông tin chung
- Tên đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và lắp đặt tủ chiếu sáng công cộng sử dụng PLC
Logo”.
- Sinh viên thực hiện: Lê Thanh Nhã

MSSV: 15037601

Nguyễn Duy Sự MSSV: 15035671
- Ngành học: Công nghệ kỹ thuật điện.
- Khoa: Công nghệ điện.
- Người hướng dẫn: ThS. Phan Lâm Vũ.
2. Mục tiêu đề tài
Nghiên cứu các hệ thống chiếu sáng công cộng, dựa trên mục tiêu chiếu sáng
của từng cơng trình, đề xuất giải pháp thiết kế tủ tự động điều khiển chiếu sáng sử
dụng PLC Logo.
- Phù hợp với mục tiêu chiếu sáng của hệ thống chiếu sáng cơng cộng.
- Đảm bảo an tồn cấp điện.
- Đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật, quy trình, quy phạm hiện hành.
3. Kết quả nghiên cứu
- Thu thập số liệu về hệ thống điện chiếu sáng của khu đô thị Ecolakes Mỹ Phước.
- Đề xuất phương án tủ chiếu sáng công cộng bằng cách vẽ sơ đồ ngun lý của tủ
điện.
- Tính tốn lựa chọn các thiết bị điện phù hợp với chức năng của tủ điện.
- Bố trí phương án lắp đặt tủ chiếu sáng trên bản vẽ mặt phẳng.

1

Khóa luận tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

4. Tính mới và sáng tạo
4.1. Tính mới
Đề tài thuộc lĩnh vực kỹ thuật ứng dụng nên khơng có gì mới mà chủ yếu áp
dụng những kiến thức lý thuyết để đưa ra phương án thiết kế mang tính thiết thực cao
và áp dụng được cho thực tế cơng trình.
4.2. Tính sáng tạo
Từ lý thuyết về cách tính tốn chọn linh kiện điện phù hợp cho tủ điện chiếu
sáng, chúng em đã tạo nên tủ điện chiếu sáng có tính đơn giản và dễ thực hiện hơn.
Mặc khác tủ điều khiển chiếu sáng của chúng em ngồi việc sử dụng chương trình điều
khiển chiếu sáng theo mùa mà còn kết hợp với cảm biến để tạo sự chính xác hơn.
- Đề tài đóng góp một tài liệu quan trọng cho các sinh viên ngành kỹ thuật điện làm
tài liệu tham khảo trong q trình học tập.
- Đề tài có khả năng ứng dụng lắp đặt cho hệ thống chiếu sáng trên các tuyến đường
và chiếu sáng trang trí.

THƠNG TIN VỀ SINH VIÊN CHỊU TRÁCH NHIỆM
CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
1. Sơ lược về sinh viên
Họ và tên:

Lê Thanh Nhã

Nguyễn Duy Sự

Sinh ngày:

21/12/1997

19/8/1997

Nơi sinh:

TP. Hồ Chí Minh

Hải Dương

Ngành Học:

Kỹ thuật điện

Kỹ thuật điện

Khóa:

11

11

Khoa

Cơng nghệ điện

Cơng nghệ điện

Địa chỉ liên hệ:

Gị Vấp – TP HCM

Gị Vấp – TP HCM

Điện thoại:

0383446222

0973885784

Email:





2


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

2. Quá trình học tập (thành tích của sinh viên từ năm 1 đến năm đang học)
Họ và tên:

Lê Thanh Nhã

Nguễn Duy Sự

Năm thứ 1:

Ngành học: Kỹ thuật điện.

Ngành học: Kỹ thuật điện.

Khoa: Công nghệ điện.

Khoa: Công nghệ điện.

Kết quả xếp loại học tập:

Kết quả xếp loại học tập:

Khá.

Khá.

Sơ lược thành tích: Khá

Sơ lược thành tích: Khá

Ngành học: Kỹ thuật điện.

Ngành học: Kỹ thuật điện.

Khoa: Công nghệ điện.

Khoa: Công nghệ điện.

Kết quả xếp loại học tập:

Kết quả xếp loại học tập:

Khá.

Khá.

Sơ lược thành tích: Khá

Sơ lược thành tích: Trung

Năm thứ 2:

bình
Năm thứ 3:

Ngành học: Kỹ thuật điện.

Ngành học: Kỹ thuật điện.

Khoa: Công nghệ điện.

Khoa: Công nghệ điện.

Kết quả xếp loại học tập:

Kết quả xếp loại học tập:

Khá.

Khá.

Sơ lược thành tích: Khá

Sơ lược thành tích: Trung
bình

Năm thứ 4:

Ngành học: Kỹ thuật điện.

Ngành học: Kỹ thuật điện.

Khoa: Công nghệ điện.

Khoa: Công nghệ điện.

Kết quả xếp loại học tập:

Kết quả xếp loại học tập:

Sơ lược thành tích:

Sơ lược thành tích:

3

Khóa luận tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1. Thực trạng
Ở Việt Nam, trong các mục tiêu tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm điện năng tiêu
thụ của các hệ thống chiếu sáng nói chung và cho chiếu sáng cơng cộng (CSCC) nói
riêng rất được quan tâm. Hàng năm, nước ta tiêu tốn hàng tỷ KWh điện năng phục vụ
cho chiếu sáng công cộng, điện năng cho chiếu sáng chiếm khoảng 35% tổng lượng
điện năng tiêu thụ trên cả nước (trên thế giới tỷ lệ này chỉ chiếm khoảng 16-17%) và
ngày càng có xu hướng gia tăng

[1]

. Trong thực tế để sản xuất ra 1KWh điện khi sử

dụng nhiệt điện than sẽ phát thải ra môi trường khoảng 0.8 - 1kg CO2 [2].
[1] Nguồn: Tạp chí năng lượng Việt Nam.
/>[2] Nguồn: GreenID.
/>2. Tính cấp thiết
Năng lượng và tiết kiệm năng lượng đang là vấn đề cấp thiết không chỉ riêng
với Việt Nam mà cịn là của tồn thế giới. Vì vậy, việc tiết kiệm điện năng nói chung
và điện năng trong chiếu sáng cơng cộng nói riêng có ý nghĩa vơ cùng lớn. Ngồi việc
đảm bảo nguồn điện năng phục vụ phát triển kinh tế - xã hội, nó cịn góp phần khơng
nhỏ vào việc bảo vệ mơi trường. Hệ thống điện chiếu sáng cơng cộng ngồi mục đích
chiếu sáng các tuyến đường cho các phương tiện giao thông lưu thông về đêm, giảm
thiểu các vụ tai nạn, chiếu sáng cơng cộng cịn nhằm mục đích trang trí, tạo sự hài hồ

với kiến trúc cảnh quan của cơng trình nói riêng và tồn bộ thành phố nói chung. Góp
phần khơng nhỏ trong q trình xây dựng thành phố ngày càng đẹp hơn, hiện đại hơn.
Tuy nhiên, để công tác vận hành hệ thống hoạt động theo đúng mục đích và yêu cầu cụ
thể của từng hệ thống chiếu sáng công cộng sẽ mất rất nhiều công sức và thời gian của
người vận hành. Để giảm thiểu nhân lực vận hành cũng như tiết kiệm năng lượng mà

4


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

vẫn đạt được mục đích sử dụng thì việc nghiên cứu thiết kế các tủ điều khiển chiếu
sáng tự động là rất cần thiết.
Hiện nay các tủ điều khiển chiếu sáng công cộng cũng đã được các công ty thiết
kế chiếu sáng thiết kế rất nhiều và giải pháp điều khiển cũng rất phong phú với nhiều
thiết bị tự động rất hiện đại. Tuy nhiên, để hệ thống hoạt động hoạt ổn định và thiết bị
sử dụng có giá thành vừa phải, chúng em mạnh dạn đề xuất thiết kế tủ tự động điều
khiển hệ thống công cộng dùng PLC Logo.

Là những sinh viên chuyên ngành kỹ thuật điện, với những kiến thức đã được
học, chúng em mong muốn được tham gia nghiên cứu và đề xuất một phương án thiết
kế lắp đặt tủ tự động điều khiển hệ thống chiếu sáng công cộng và nhằm khắc phục
những bất cập về việc lãng phí điện cho chiếu sáng hiện tại như đã nêu trên.
Vì vậy việc “Nghiên cứu, thiết kế lắp đặt tủ tự động điều khiển hệ thống chiếu
sáng công cộng” là rất cần thiết và quan trọng.
2. Lịch sử vấn đề nghiên cứu
Việc nghiên cứu giải pháp “Thiết kế lắp đặt tủ tự động điều khiển hệ thống

chiếu sáng công cộng” đã được xây dựng khá phổ biến (như ở Đà Nẵng đã xây dựng
trung tâm điều khiển chiếu sáng công cộng

[3]

, cũng như ở địa bàn thành phố Hà Nội

thì có rất nhiều các trạm đèn chiếu sáng cơng cộng bằng Rơle thời gian, Logo,…nhằm
phục vụ cho việc chiếu sáng công cộng[4]) và được đánh giá là phương án tối ưu nhất
cho hệ thống cấp điện chiếu sáng tại các khu đô thị hiện đại cũng như trong khuôn
viên các khu dân cư, các cơ quan chức năng, các nhà máy xí nghiệp ... Hiện ở trên địa
5


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

bàn thành phố Bình Dương cũng có nhiều khu được cấp nguồn điện chiếu sáng theo
phương án lắp đặt hệ thống tủ điện điều khiển tự động.
[3] Nguồn: Tổng công ty điện lực miền Trung.
/>
[4] Nguồn: Ánh sáng & cuộc sống.
/>
3. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu các hệ thống chiếu sáng công cộng, dựa trên mục tiêu chiếu sáng
của từng cơng trình, đề xuất giải pháp thiết kế tủ tự động điều khiển chiếu sáng sử
dụng PLC Logo.
- Phù hợp với mục tiêu chiếu sáng của hệ thống chiếu sáng công cộng.

- Đảm bảo an toàn cấp điện.
- Đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật, quy trình, quy phạm hiện hành.
- Tiết kiệm điện năng.
4. Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu, tìm hiểu hệ thống chiếu sáng công cộng các tuyến đường giao
thông cấp khu vực và nội bộ là đường giao thông liên hệ trong phạm vi phường, đơn vị
ở, khu công nghiệp, khu cơng trình cơng cộng hay thương mại, các khu nhà lớn.
5. Đối tượng, phạm vi, phương pháp nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống chiếu sáng tự động.
- Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống điện chiếu sáng của khu đô thị Ecolakes Mỹ
Phước.
- Phương pháp nghiên cứu: Thực trạng – Lý thuyết => Giải pháp.

6


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

PHẦN 2: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU THỰC TRẠNG PHƯƠNG ÁN
ĐIỀU KHIỂN CHIẾU SÁNG MỘT CON ĐƯỜNG
Ở KHU ĐÔ THỊ ECOLAKES MỸ PHƯỚC
1.1. Hệ thống chiếu sáng công cộng khu đô thị Ecolakes Mỹ Phước
1.1.1. Thực trạng
1.1.1.1. Bố trí chiếu sáng
Đường đơi 2 làn xe có vỉa hè rộng: 4m, chiều rộng mỗi bên đường: 10m.
Tồn tuyến sử dụng cột thép trịn cơn cần kép cao 12m mạ kẽm nhúng nóng lắp

trên đế gang.
Sử dụng đèn sodium hai cấp công suất: 250W (quang thông: 33200lm)/150W
(quang thông: 17500lm).
Cần đèn: 1.5m.
Độ ngân đèn: 150.
Khoảng cách hai cột đèn: 27m.
=> Toàn tuyến đường dài 2km có 75 cột đèn.

Hình 1.1: Sơ đồ ngun lý đèn đường 2 cấp công suất

7


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

Hình 1.2: Mặt cắt ngang bố trí chiếu sáng khu đơ thị ECOLEKAS Mỹ Phước

1.1.1.2. Thực trạng chiếu sáng
Do được lắp đặt từ lâu nên xuống cấp, phần vì sử dụng cơng nghệ tốn năng
lượng, lắp đặt chưa đem lại hiệu quả sử dụng tối đa nên việc sử dụng điện còn nhiều
lãng phí.
Chế độ hoạt động:
- Bật 100% đèn từ 18h đến 23h.
- Đèn bật ở chế độ xen kẽ từ 23h đến 5h30.
Đèn chỉ hoạt động ở mức công suất 250W.
=> Gây lãng phí điện năng vì từ 23h tới 5h30 lượng phương tiện tham gia giao thông
thấp, nên cắt giảm đèn và giảm công suất đèn vẫn đảm bảo độ sáng cho các phương

tiện tham gia giao thông và tiết kiệm được điện năng.
Thời gian tắt mở đèn không linh hoạt theo độ sáng và theo mùa.
=> Không thuận tiện cho người tham gia giao thơng vì thời gian sáng tối giữa các mùa
khác nhau.

8


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

Hình 1.3: Thực trạng chiếu sáng không theo mùa ở khu đô thị ECOLAKES Mỹ Phước

Sử dụng các thiết bị điều khiển chiếu sáng thông thường như: Timer và không
kết hợp cảm biến ánh sáng, cài đặt thời gian tắt mở không linh hoạt, ngoài ra tủ điều
khiển chiếu sáng sử dụng Timer tinh chỉnh thời gian khơng chính xác, khơng chạy
theo thời gian thực và khi đưa vào vận hành được một thời gian thì thời gian trong
Timer sẽ bị sai lệch.

.
Hình 1.4: Một số tủ điện ở khu đơ thị ECOLAKES Mỹ Phước

=> Tốn nhân cơng cho việc bảo trì sửa chữa, cài đặt lại thời gian hoặc có thể phải tự đi
tắt mở nếu thiết bị hoạt động không ổn định.

Tính tốn số tiền điện phải trả trong 1 năm:
9

Khóa luận tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

- Số điện năng tiêu thụ từ 18h tới 23h là:
((150*250W)*5)/1000 = 187,5 KW
- Số điện năng tiêu thụ từ 23h tới 5h30 là:
((75*250W)*6.5)/1000 = 121,875 KW
- Số tiền điện trung bình phải trả trong 1 năm là:
(121,875+187,5)*2400*365 = 271.012.500 VNĐ
Chi phí phải trả cho 1KW điện là: 2400 VNĐ.
1.1.2. Phương pháp khắc phục điều khiển chiếu sáng
Ta có chế độ vận hành chiếu sáng như sau:
- Mùa hè (từ ngày16/4 đến ngày 15/9) bật lúc 18h15 và tắt lúc 5h ngày hơm sau.
+ Từ 18h15 đến 23h: Bật tồn bộ đèn ở mức công suất 250W.
+ Từ 23h đến 3h: Bật tắt xen kẽ giữa các cột đèn.
+ Từ 3h đến 5h: Giảm công suất các cột đèn đang bật xuống mức công suất
150W.
+ Từ 5h đến 18h15: Cảm biến tác động khi thời tiết xấu không đủ độ sáng bật
đèn ở chế độ xen kẽ và giảm công suất đèn.
- Mùa đông (từ ngày 16/9 đến ngày 15/4) bật lúc 17h30 và tắt lúc 5h30 ngày hôm
sau.
+ Từ 17h30 đến 23h: Bật tồn bộ đèn ở mức cơng suất 250W.
+ Từ 23h đến 3h: Bật tắt xen kẽ giữa các đèn.
+ Từ 3h đến 5h30: Giảm công suất các cột đèn đang bật xuống mức công suất
150W.
+ Từ 5h30 đến 17h30: Cảm biến tác động khi thời tiết xấu không đủ độ sáng bật
đèn ở chế độ xen kẽ và chế độ giảm công suất đèn.

Kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản về thiết kế hệ thống chiếu sáng: Theo
TCXDVN 259 – 2001 & QCVN 07 – 7:2016/BXD Đối với đường thuộc cấp chiếu sáng
loại IV (hai bên đường sáng – đường nội bộ trong khu vực khu dân cư) do đó hệ thống
chiếu sáng nhân tạo cần thỏa mãn các diều kiện sau:
- Độ chói trung bình trên mặt đường: Ltb >= 0.75 cd/m2.
- Độ đồng đều chung tuyến: Uo >= 0.4.
10


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

- Độ đồng đều dọc: Ui >= 0.6.
- Mức tăng ngưỡng %: Ti <= 15% .
- Độ rọi trung bình trên mặt đường Etb>=7 lux.
Vì hệ thống chiếu sáng có chế độ hoạt động tắt xen kẽ đồng thời giảm công suất
đèn xuống 150W nên lúc này khoản cách giữa hai cột đèn đang hoạt động là: 54m.
Dùng phần mềm Dialux để kiểm tra tiêu chuẩn chiếu sáng lúc hệ thống chiếu
sáng đang hoạt động cùng lúc hai chế động là bật tắt đèn xen kẽ và giảm cơng suất
đèn.

Hình 1.5: Kiểm tra tiêu chuẩn chiếu sáng

Làn đường dành cho phương tiện giao thông:
11


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

Vỉa hè:

Tính toán sau khi áp dụng chế độ tắt xen kẽ đồng thời giảm công suất:
- Số điện tiêu thụ từ 18h tới 23h là:
((150*250W)*5 )/1000 = 187,5 KW
- Số điện năng tiêu thụ từ 23h tới 3h là:
((75*250W)*4)/1000 = 75 KW
- Số điện năng tiêu thụ từ 3h tới 5h30 là:
((75*150W)*2,5)/1000 = 28,125 KW
- Số tiền điện trung bình phải trả trong 1 năm là:
(187,5+75+28,125)*2400*365 = 254.587.500 VNĐ
- Số tiền tiết kiệm được trong năm là:
271.012.500-254.587.500 = 15.425.000 VNĐ
Chi phí phải trả cho 1 KW điện là: 2400 VNĐ.
Vậy để tiết kiệm điện năng và đảm bảo tính ổn định, giảm thiểu nhân lực vận hành và
bảo trì thì việc nghiên cứu thiết kế tủ chiếu sáng tự động là rất cần thiết.

12


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU MỘT SỐ GIẢI PHÁP

ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHO HỆ THỐNG
CHIẾU SÁNG CÔNG CỘNG
Tủ điện chiếu sáng chứa các thiết bị đóng cắt và điều khiển được dùng để điều
khiển hệ thống đèn chiếu sáng đường phố, chiếu sáng vườn hoa, khu vực cơng cộng,
chiếu sáng văn phịng, siêu thị…

Hình 2.1: Tủ điện điều khiển chiếu sáng cơng cộng, ngoài trời

Tủ điện chiếu sáng sử dụng các bộ điều khiển đóng cắt theo thời gian thực như
Timer hoặc các bộ điều khiển có thể lập trình chế độ điều khiển phức tạp như PLC, vi
điều khiển. Tùy theo yêu cầu hoạt động của hệ thống chiếu sáng, tủ chiếu sáng có thể
được thiết kế chức năng đơn giản hoặc phức tạp thậm chí chức năng thơng minh tự
động nhận biết điều kiện chiếu sáng để bật tắt bóng đèn cũng như điều chỉnh cường độ
sáng phù hợp.
Hiện nay có rất nhiều tủ điều khiển chiếu sáng công cộng được sử dụng như:
- Tủ điện chiếu sáng thông minh.
- Tủ điện điều khiển chiếu sáng thông qua hệ thống mạng.
- Tủ điện chiếu sáng dùng bộ điều khiển.

13


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

+ Tủ điện chiếu sáng sử dụng PLC Logo.
+ Tủ điện chiếu sáng sử dụng Timer.
- Tủ điện điều khiển chiếu sáng bằng tay.

- Tủ điện điều khiển chiếu sáng dùng Rơle thời gian.
2.1. Tủ điện điều khiển chiếu sáng thông minh
Sử dụng vi điều khiển và các bộ cảm biến. Được sử dụng cho các hệ thống
chiếu sáng thông minh. Tự động điều khiển bật/tắt đèn và cường độ sáng phù hợp bằng
cách đo lường các thông số như độ sáng, trời mưa/sương mù, phát hiện có người,... kết
hợp với các thơng số do người sử dụng cài đặt.

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý tủ điều khiển chiếu sáng sử dụng cảm biến ánh sáng

* Thông số và nguyên lý hoạt động:
- Mạch gồm các linh kiện sau:
- LDR: Quang trở để cảm biến ánh sáng.
- R1: Tạo thiên áp cho Q1. Chọn giá trị R1 để điều chỉnh ngưỡng bật sáng của đèn,
R1 thấp thì mạch càng nhạy sáng tức là mạch sẽ tắt đèn sớm hơn khi trời dần sáng
nhưng đồng thời mạch cũng bật đèn sớm hơn khi trời dần tối.
- R2: Hạn dòng cực B cho Q1, nó cũng có tác dụng là tải để C1 xả tạo thời gian trễ.
Có thể thay bằng trở 100K để tăng thời gian delay lên 20s (R2= 10K cho thời gian
delay là 10s).

- R3: Ổn định nhiệt cho Q1.
14


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự
- R4, R5 (gồm 2 điện trở 1k mắc song song): Tạo thiên áp cho Q2. Độ nhạy của

mạch tùy thuộc vào R5, R5 càng thấp mạch càng kém nhạy. Có thể thay bằng trở

470K
- Q1: Phối hợp với Q2 tạo thành 1 swich điện tử để điều khiển Rơle.
- Q2: Tran làm việc ở chế độ bão hịa, có tác dụng như một swich đóng cắt Rơle.
- D1: Ngăn tụ C1 xả qua LDR khi điện trở của LDR đột ngột sụt xuống khi gặp ánh
sáng bất thường (của chớp, đèn chiếu...).
- D2: Triệt tiêu dòng cảm ứng do cuộn dây Rơle sinh ra khi nó đóng cắt.
- C1: Tạo thời gian trễ ngăn đèn bị tắt đột ngột khi gặp nguồn sáng bất thường trong
thời gian ngắn.
- C2: Chống rung cho Rơle.
- C3: Dập tia lửa điện cho tiếp điểm của role khi nó đóng cắt.
- Rơle: Có điện áp làm việc 9 đến 12V.
Nguyên lí làm việc:
Mạch làm việc với nguồn DC 9 - 12V có tác dụng tự động bật đèn khi trời tối,
tắt đèn khi trời sáng, có thể dùng cho đèn đường hoặc đèn phịng.
Trời sáng, LDR có điện trở thấp, cực B của Q1 có áp thấp nên Q1 khóa làm áp
chân C của Q1 ở mức cao, cực B Q2 cũng ở mức cao => Q2 cũng khóa, khơng có
dịng qua Rơle, tiếp điểm K hở đèn tắt.
Trời tối, điện trở của LDR tăng cao => áp chân B Q1 tăng lên => Q1 dẫn => áp
chân C Q1 sụt => áp chân B Q2 sụt theo => Q2 dẫn, có dịng qua cuộn dây Rơle làm
đóng tiếp điểm K, đèn sáng.
Trường hợp LDR gặp nguồn sáng bất thường như tia chớp chằng hạn, lúc đó
điện trở của LDR sụt xuống đột ngột nhưng có tụ C1 nạp sẵn 1 điện tích lúc này sẽ xả
qua R2, tiếp giáp BE Q1 xuống mass giữ cho áp chân B Q1 không bị đột ngột tụt
xuống theo đảm bảo Q1 vẫn dẫn trong khoảng gần chục giây. Với nguồn sáng tác động
thời gian ngắn như tia chớp thì khoảng thời gian đó đủ để đèn vẫn được chiếu sáng
liên tục nhưng đây chỉ là khắc phục tạm thời khi có một số trường hợp sấm chớp liên
tục và kéo dài thì cảm biếm khơng thể đảm bảo hoạt động.
Do có C2 chống rung nên mặc dù áp chân B Q2 có thay đổi tuyến tính Rơle
15

Khóa luận tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự
cũng khơng bị nhấp nháy. Thực tế Rơle có rung nhưng cực kì ít, các bạn có thể hồn
tồn n tâm Rơle vẫn đóng cắt dứt khốt.

Hình 2.3: Tủ điều khiển chiếu sáng sử dụng cảm biến ánh sáng

* Ưu điểm:
- Giá thành sản xuất rẻ.
- Cảm biến có độ nhạy cao.
- Lắp đặt khá đơn giản.
* Nhược điểm:
Khi hệ thống đang hoạt động có ánh sáng kích thích vào cảm biến sẽ làm cho hệ
thống dừng hoạt động. Ngược lại nếu trong điều kiện cảm biến thiếu ánh sáng thì cảm
biến truyền thông tin tới hệ thống làm hệ thống hoạt động gây nên tình trạng bất hợp lý
và khơng ổn định.

2.2. Tủ điều khiển chiếu sáng thông qua hệ thống mạng
16