Đồ án tốt nghiệp đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT TỦ CHIẾU SÁNG

Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
CƠ SỞ ĐÀO TẠO TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI
“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 MSSV: 15037601
Nguyễn Duy Sự MSSV: 15035671

Lớp: DHDI11B
Khóa: 11

TP. HCM, NĂM 2019


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

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
*Thiết kế tủ điều khiển chiếu sáng 1 pha đèn đường sử dụng PLC (LOGO), và cảm
biến ánh sáng cho 1km đường giao thông cấp khu vực và nội bộ.
3. Nhiệm vụ (Nội dung và số liệu ban đầu)
Nghiên cứu, tìm hiểu vệ 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…
Vì vậy ,chiếu sang đảm bảo an tồn ,an ninh cho người tham gia giao thông đồng thời
làm đẹp cảnh quan đô thị ban đêm…
- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống chiếu sáng tự động cho Chiếu sáng tuyến đường
nối giữa các khu nhà lớn.
- Chiều dài tuyến đường 1km.
- Chiểu rộng một bên lòng đường: 10 m.
- Đường đơn Vỉa hè: 3m.
- Nền đường làm bằng vật liệu Carbonocor Asphalt.
* Lựa chọn Sản phẩm:

- Sử dụng đèn HPS.E-T- 150W/220V Natri.
- Bố trí đèn 1 bên đường.
- Khoảng cách 2 đèn là 30m.
- Số lượng đèn: 30 đèn/1km đường.
*Giải pháp chiếu sáng:
Chiếu sáng trực tiếp
Đối với tuyến đường này có thể thực hiện chế độ đóng cắt như sau:
*Chế độ tự động:
- Chế độ buổi tối (18 h - 23 h): Bật 100 % số đèn.


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

- Chế độ đêm khuya (23 h - 3h): 1/2số đèn trên tuyến.
- Chế độ giảm công suất (3h – 5h) : Giảm công suất đèn.
- Chế độ ban ngày (5 h - 18h): Tắt toàn bộ đèn.
- Cảm biến khi trời tối , bật đèn khi chưa tới chế độ buổi tối.
- Từ 3h -> 5h cảm biến đo cường độ ánh sáng, nếu thiếu ánh sáng sẽ không bật chế
độ giảm công suất đèn.
*Chế độ điều khiển bằng tay:
- Bật toàn bộ số đèn.
- Bật 1/2 số đèn.
- Bật 1/2 số đèn ở chế độ giảm công suất đèn.
Thời gian đóng cắt các chế độ dễ dàng điều chỉnh thích hợp theo mùa và theo
yêu cầu của địa phương bằng cách chỉnh PLC Logo bên trong tủ.
- Tủ Điều khiển chiếu sáng phải đảm bảo các chức năng sau:
+ Ra lệnh đóng cắt hệ thống chiếu sáng.

+ Điều khiển chiếu sáng :tắt bớt một số đèn, giảm công suất đèn
+ Có khả năng điều khiển bằng tay.
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 tồn 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:
Hoàn thành xong chế độ điều khiển tự động tự động:
*Chế độ tự động:
- Chế độ buổi tối (18 h - 23 h): Bật 100 % số đèn.
- Chế độ đêm khuya (23 h - 3h): 1/2số đèn trên tuyến.
- Chế độ giảm công suất (3h – 5h) : Giảm công suất đèn.
- Chế độ ban ngày (5 h - 18h): Tắt toàn bộ đèn.
- Cảm biến khi trời tối , bật đèn khi chưa tới chế độ buổi tối.
- Từ 3h -> 5h cảm biến đo cường độ ánh sáng, nếu thiếu ánh sáng sẽ không bật chế
độ giảm công suất đèn.


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

Giảng viên hướng dẫn

Tp. HCM, ngày 5 tháng 4năm 2019
Sinh viên

Trưởng bộ môn

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

MUC 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.....................................................................................1
4.1. Tính mới...................................................................................................1
4.2. Tính sáng tạo.............................................................................................2
THƠNG TIN VỀ SINH VIÊN............................................................................2
CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI...........................................2
PHẦN 1: MỞ ĐẦU...........................................................................................4

1. Thực trạng..................................................................................................4
2. Tính cấp thiết...............................................................................................5
2. Lịch sử vấn đề nghiên cứu..............................................................................6
3. Mục tiêu nghiên cứu......................................................................................7
4. Nội dung nghiên cứu.....................................................................................7
5. Đối tượng, phạm vi, phương pháp nghiên cứu....................................................7
PHẦN 2: NỘI DUNG........................................................................................7
CHƯƠNG 1....................................................................................................7
TÌM HIỂU THỰC TRẠNG VÀ PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN CHIẾU SÁNG MỘT SỐ
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..............................................9
CHƯƠNG 2..................................................................................................10
TÌM HIỂU MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHO HỆ THỐNG CHIẾU
SÁNG CÔNG CỘNG......................................................................................10
2.1. Tủ điện điều khiển chiếu sáng thông minh:....................................................11
2.2. Tủ điều khiển chiếu sáng thông qua hệ thống mạng:.......................................14
2.3. Tủ điện điều khiển chiếu sáng bằng timer:....................................................15
2.4. Tủ điện điều khiển chiếu sáng dùng bộ điều khiển PLC LOGO:........................19
2.5. Tổng kết và rút ra nhận xét:.......................................................................23
CHƯƠNG 3..................................................................................................26
THIẾT KẾ TỦ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHO HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐÈN
ĐƯỜNG SỬ DỤNG PLC LOGO......................................................................26
3.1. Hệ thống chiếu sáng đèn đường ở khu đô thị Ecolakes Mỹ Phước......................27
3.1.1. Bố trí chiếu sáng....................................................................................27
3.1.2. Phương án cấp nguồn cho hệ thống chiếu sáng............................................27
3.2. Thiết kế tủ điều khiển chiếu sáng đèn đường sử dụng PLC LOGO.....................28

3.2.1. Sơ đồ nguyên lý tủ điều khiển chiếu sáng sử dụng PLC LOGO và chương trình
điều khiển chiếu sáng......................................................................................32


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

3.2.1.1. Sơ đồ nguyên lý...................................................................................32
3.2.1.2. Chương trình điều khiển.......................................................................33
Hình 3.7: Chương trình điều khiển trên PLC LOGO.................................................34
3.2.2. Nguyên lý hoạt động của tủ điều khiển chiếu sáng sử dụng PLC LOGO...........34
3.2.3. Tìm hiểu vật tư thiết bị và giá thành..........................................................35
CHƯƠNG 4..................................................................................................38
TÌM HIỂU THỒNG TIN CHI TIẾT VỀ CÁC THIẾT BỊ, CÁCH SỬ DỤNG CŨNG
NGƯ CÁCH ĐẤU NỐI...................................................................................38
4.1. LOGO 230RC..........................................................................................38
4.1.1. Giới thiệu tổng quan về PLC Logo............................................................38
4.1.2. LOGO 230RC.......................................................................................41
4.1.3. Lập trình trực tiếp trên LOGO...................................................43
4.1.3.1. Lập trình trực tiếp trên logo..................................................43
4.1.3.2. Chỉnh thơng số trực tiếp trên Logo......................................43
4.1.3.3. Xố chương trình điều khiển..................................................................43
4.1.3.4. Viết chương trình điều khiển mới............................................................44
4.1.3.5. Kích hoạt chương trình điều khiển ( Logo ở chế độ Run )............................45
4.1.3.6. Các khối chức năng..............................................................................47
4.1.3.6.1. Các đầu nối CO (Conectors)................................................................47
4.1.3.6.2. Các chức năng cơ bản GF ( General Functions )......................................47
4.1.3.6.3. Các chức năng đặc biệt SF ( Special Functions )......................................51

4.1.3.7. Thay đổi, cài đặt thơng số......................................................................59
4.1.4. Lập trình gián tiếp thơng qua phần mềm Logo! Softcomfort V2.0, V4.0, V5.0....59
4.1.4.1. Giới thiệu phần mềm Logo! Softcomfort V2.0, V4.0, V5.0............................59
4.1.4.2. Cách cài đặt, truy cập phần mềm V2.0, V4.0, V5.0.....................................60
4.1.4.3. Cách viết chương trình điều khiển trên phần mềm Logo! Softcomfort...........61
4.1.4.4. Cách cài đặt thông số trên phần mềm Logo! Softcomfort.............................62
4.1.4.5. Mô phỏng chương trình điều khiển trên phần mềm Logo! Softcomfort V2.0,
V4.0, V5.0.....................................................................................................62
4.1.4.6. Cách download, upload một chương trình điều khiển giữa PC và Logo..........62
4.1.4.7. Những chú ý khi download, upload một chương trình điều khiển giữa PC và
Logo............................................................................................................63
4.2. Contactor................................................................................................63
4.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của contactor:............................................64
4.2.1.1. Cấu tạo..............................................................................................64
4.2.1.2. Nguyên lý hoạt động.............................................................................65
4.2.1.3. Cách đấu dây......................................................................................65
4.3. Công tắc cảm ứng ánh sáng KW- LS20A mắt rời............................................66
4.3.1. Giới thiệu chung....................................................................................66
4.3.2. Thông số kỹ thuật..................................................................................67
4.3.3. Chức năng nút chỉnh..............................................................................67
PHẦN 3: KẾT LUẬN.....................................................................................67
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................68

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Thực trạng chiếu sáng ở khu đô thị ECOLAKES Mỹ Phước.............................8


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã

Nguyễn Duy Sự

Hình 1.2: Một số tủ điện ở khu đô thị ECOLAKES Mỹ Phước......................................9
Hình 2.1: Tủ điện điều khiển chiếu sáng cơng cộng, ngồi trời....................................10
Hình 2.2: Sơ đồ ngun lý tủ điều khiển chiếu sáng sử dụng cảm biến ánh sáng...............11
Hình 2.3: Tủ điều khiển chiếu sáng sử dụng cảm biến ánh sáng...................................13
Hình 2.4: Mơ hình điều khiển chiếu sáng thơng qua mạng Internet...............................14
Hình 2.5: Tủ điện chiếu sáng 100A......................................................................16
Hình 2.6: Sơ đồ đấu nối Tủ điện chiếu sáng 3P hai lộ ra.............................................17
Hình 2.7: Timer 24h.........................................................................................17
Hình 2.8: Cấu tạo của timer 24h..........................................................................18
Hình 2.9: Điều khiển chiếu sáng trực tiếp bằng tiếp điểm của timer..............................18
Hình 2.10: Điều khiển chiếu sáng gián tiếp thơng qua relay trung gian..........................19
Hình 2.11: Hình ảnh tủ điều khiển chiếu sáng sử dụng PLC........................................20
Hình 2.12: PLC LOGO 230RC...........................................................................21
Hình 2.13: Kích thước và cấu tạo của PLC LOGO 230RC..........................................22
Hình 2.14: Sơ đồ đấu dây của PLC LOGO.............................................................23
Hình 3.1: Hiện tượng ngày dài đêm ngắn theo mùa..................................................27
Hình 3.2: Đèn cao áp 150W Rạng Đơng HPS.E-T 150W/220 Natri..............................29
Hình 3.3: Dimmer AC 4000W có hiển thị..............................................................30
Hình 3.4: Cơng tắc cảm ứng ánh sáng KW - LS 20A mắt rời.......................................31
Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý đấu nối tủ điều khiển sử dụng PLC LOGO kết hợp cảm biến ánh
sáng.............................................................................................................32
Hình 3.6: Bản vẽ bố trí thiết bị điện......................................................................33
Hình 4.1: Nối nguồn và đầu vào tín hiệu cho LOGO.................................................41
Hình 4.2: Đầu ra PLC nối với các thiết bị ngoại vi....................................................42
Hình 4.3: Hàm AND........................................................................................49
Hình 4.4: Hàm OR...........................................................................................49
Hình 4.5: Hàm NOT.........................................................................................50
Hình 4.6: Hàm NAND......................................................................................50

Hình 4.7: Hàm NOR........................................................................................50
Hình 4.8: Hàm EXOR......................................................................................51
Hình 4.9: Hàm On – Delay.................................................................................52
Hình 4.10: Hàm off – Delay...............................................................................53
Hình 4.11: Rơle xung.......................................................................................54
Hình 4.12: Đồng hồ thời gian thực.......................................................................54
Hình 4.13: Cam thời gian của đồng hồ thời gian thực................................................55
Hình 4.14: Rơ – le chốt.....................................................................................55
Hình 4.15: Mạch phát xung đồng hồ.....................................................................56
Hình 4.16: Rơ le On – Delay loại thường...............................................................56
Hình 4.17: Số khối...........................................................................................57
Hình 4.18: Chương trình điều khiển.....................................................................58
Hình 4.19: Giản đồ thời gian Analog Comparator.....................................................59
Hình 4.20: Giao diện phần mềm Logo!Softcomfort V5.0...........................................61
Hình 4.21: Các cửa sổ chức năng của phần mềm Logo!Softcomfort V5.0.......................61
Hình 4.22: Cửa sổ điều chỉnh, cài đặt tham số cho khối chức năng................................62
Hình 4.23: Giao diện hiện thị kết quả mơ phỏng chương trình điều khiển.......................62
Hình 4.24: Lỗi truyền thơng PC – LOGO...............................................................63
Hình 4.25: Contactor LS...................................................................................64
Hình 4.26: Cấu trúc cơ bản của Contactor..............................................................65
Hình 4.27: Hướng dẫn nối dây contactor với PLC LOGO..........................................66


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

Hình 4.28: Công tắc cảm ứng ánh sáng KW - LS 20A mắt rời.....................................67

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Ưu nhược điểm các loại tủ điều khiển chiếu sáng........................................23

Bảng 3.1: Bảng tra tiết diện dây dẫn theo tiêu chuẩn IEC...........................................31
Bảng 3.2: Bảng vật tư thiết bị.............................................................................35
Bảng 4.1: Các thông số kỹ thuật của PLC LOGO.....................................................39
Bảng 4.2: Các khối chức năng cơ bản...................................................................47
Bảng 4.3: Các chức năng đặc biệt trong PLC LOGO.................................................51


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

THÔNG 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, Nguyễn Duy Sự.
+ Ngành học: 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 công trình, đề xuất giải pháp thiết kế tủ tự động điều kiển 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 thuât, 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 điện chiếu sáng công cộng bằng cách vẽ sơ đồ nguyên lý
của tủ điện.
- Tính tốn lựa chọn các linh kiện điện tử phù hợp với chức năng của tủ điện.
- Bố trí phương án lắp đặt tủ điện chiếu sáng trên bản vẽ mặt phẳng.
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
dựng những kiến thức lý thuyết để đưa ra phương án thiết kế mang tính thiết thực cao
và áp dụng được cho thực tế công trình.
1


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

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 dể thực hiện hơn.
Mặc khác tủ điều khiển chiếu sáng của chúng em ngoài việc sử dụng chương trình điều
khiển chiếu sáng theo mùa mà cịn kết hợp với cảm biến để tạo sự chính xác hơn.
Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng và
khả năng áp dụng của đề tài:
- Đề tài đống góp một tài liệu quan trọng cho các sinh viên ngành kỹ thuật điện làm
tài liệu tham khảo trong quá trình học tập hoặc tham khảo cách tính tốn thiết kế một

cơng trình trong thực tế.
- 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:
Sinh ngày:
Nơi sinh:
Ngành Học:
Khóa:
Khoa
Địa chỉ liên hệ:
Điện thoại:
Email:

Lê Thanh Nhã
21/12/1997
TP. Hồ Chí Minh
Kỹ thuật điện
11
Cơng nghệ điện
Gị Vấp – TP HCM
0383446222


Nguễn Duy Sự
19/8/1997
Hải Dương

Kỹ thuật điện
11
Cơng nghệ điện
Gị Vấp – TP HCM
0973885784


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

Lê Thanh Nhã
2

Nguễn Duy Sự


Đồ án tốt nghiệp
Năm thứ 1:

Năm thứ 2:

Năm thứ 3:

Năm thứ 4:

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự
Ngành học: Kỹ thuật điện-

Ngành học: Kỹ thuật điện-

điện tử.

điện tử.

Khoa: Kỹ Thuật - Công

Khoa: Kỹ Thuật - Công

Nghệ.

Nghệ.

Kết quả xếp loại học tập:

Kết quả xếp loại học tập:

khá.

khá.

Sơ lược thành tích: khá
Ngành học: Kỹ thuật điện-

Sơ lược thành tích: khá
Ngành học: Kỹ thuật điện-

điện tử.

điện tử.

Khoa: Kỹ Thuật - Công

Khoa: Kỹ Thuật - Công

Nghệ.

Nghệ.

Kết quả xếp loại học tập:

Kết quả xếp loại học tập:

khá.

khá.

Sơ lược thành tích: khá

Sơ lược thành tích: trung

Ngành học: Kỹ thuật điện-

bình
Ngành học: Kỹ thuật điện-

điện tử.

điện tử.

Khoa: Kỹ Thuật - Công

Khoa: Kỹ Thuật - Công

Nghệ.

Nghệ.

Kết quả xếp loại học tập:

Kết quả xếp loại học tập:

khá.

khá.

Sơ lược thành tích: khá

Sơ lược thành tích: trung

Ngành học: Kỹ thuật điện-

bình
Ngành học: Kỹ thuật điện-

điện tử.

điện tử.

Khoa: Kỹ Thuật - Công

Khoa: Kỹ Thuật - Công

Nghệ.

Nghệ.

Kết quả xếp loại học tập:

Kết quả xếp loại học tập:

khá.

khá.

Sơ lược thành tích:

Sơ lược thành tích:

3


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1. Thực trạng
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. 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, 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 tang

[1]

. Trong thực tế để sản xuất ra 1kWh

điện khi sử dụng nhiệt điện than sẽ phát thải ra môi trường khoảng 0,8-1 kg CO2 [2].
[1] Nguồn: Tạp chí năng lượng Việt Nam
/>[2] Nguồn: GreenID
/>2. Tính cấp thiết
4


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

Năng lượng và tiết kiệm năng lượng đang là vấn đề cấp thiết khơng 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 tiên 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 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 tư động rất hiện đại. Tuy nhiên để hệ thống hoạt động hoạt ổn định, 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, vơi những kiến thức đã được
học chúng em mong muốn được tham gia nghiên cứu và đề xuất một phương
5


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

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 công cộng bằng rơ le 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 bàn thành phố Hồ Chí Minh 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 kiển 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 thuât, quy trình, quy phạm hiện hành.
- Tiết kiệm điện năng.
4. Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu, tìm hiểu vệ 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 cong cộng hay thương mại, các khu nhà lớn
6

Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

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.

PHẦN 2: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1
TÌM HIỂU THỰC TRẠNG VÀ PHƯƠNG ÁN ĐIỀU
KHIỂN CHIẾU SÁNG MỘT SỐ 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
Tồn tuyến sử dụng cột thép trịn cơn cần kép cao 10m mạ kẽm nhúng nóng lắp
trên đế gang, lắp đèn chiếu sáng đường phố sử dụng đèn HPS.E-T-150W/220V Natri,
độ cao đặt đèn 10m, cột lắp dựng trên vỉa hè. Khoảng cách cột trung bình 30m.
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.
Chỉ có một chế độ là bật đèn lúc 18h và tắt đèn lúc 5h30.
 Gây lãng phí điện năng.
Thời gian tắt mở đèn không linh hoạt theo độ sáng và theo mùa.
 Không thuận tiện cho người tham gia giao thông.

7


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

Hình 1.1: Thực trạng chiếu sáng ở khu đô thị ECOLAKES Mỹ Phước

Sử dụng các thiết bị điều khiển chiếu sáng thông thường như: timer và plc
không kết hợp cảm biến ánh sáng, hoặc cài đặt thời gian tắt mở không linh hoạt

8


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

.

Hình 1.2: Một số tủ điện ở khu đô 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.
1.1.2. Phương pháp khắc phục điều khiển chiếu sáng
9

Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

Do tuyến đường này chỉ có hai chế độ bật tắt bóng đèn nên gây ra việc lãng phí
rất nhiều điện năng nên chúng em đã đưa ra chế độ vận hành chiếu sáng như sau:
- Chế độ buổi tối (18h - 1h): Bật 100 % số đèn.
- Chế độ đêm khuya (1h - 3h): Tắt khoảng 1/2 (hoặc 1/3) số đèn trên tuyến.
- Chế độ giảm công suất (3h-5h): Giảm công suất đèn bằng dimer
- Chế độ ban ngày (5h - 18h): Tắt tồn bộ đèn.Thời gian đóng cắt các chế độ dễ
dàng điều chỉnh thích hợp theo mùa và theo yêu cầu của địa phương bằng cách chỉnh
PLC LOGO bên trong tủ.
Tủ Điều khiển chiếu sáng phải đảm bảo các chức năng sau:
- Ra lệnh đóng cắt hệ thống chiếu sáng.
- Điều khiển chiếu sáng (tắt bớt một số đèn).
- Giảm cơng suất đèn.
- Có khả năng điều khiển bằng tay.
- 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.
- PLC LOGO sử dụng nguồn ni 220V/50Hz, có pin dự phịng đảm bảo hoạt động
bình thường khi mất điện tối đa 80h.

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…

10


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

Hình 2.1: Tủ điện điều khiển chiếu sáng cơng cộng, ngồi 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.
+ Tủ điện chiếu sáng dung PLC LOGO.
+ Tủ điện chiếu sáng dung 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 thông số do người sử dụng cài đặt.
11


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

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.
- 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 role.
- 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,bảo vệ tran.
12

Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

- 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 role .
- C3: Dập tia lửa điện cho tiếp điểm của role khi nó đóng cắt.
- Role: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 role, 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 Role 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 role cũng
khơng bị nhấp nháy. Thực tế role có rung nhưng cực kì ít, các bạn có thể hồn tồn n
tâm role vẫn đóng cắt dứt khốt.

13


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

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 thơng tin tới hệ thống làm hệ thống hoạt động gây nên tình trạng bất hợp
lý và không ổn định.
2.2. Tủ điều khiển chiếu sáng thông qua hệ thống mạng:
Tủ điện sẽ được điều khiển từ hệ thống máy tính chủ thơng qoa hệ thống mạng.

14


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

Hình 2.4: Mơ hình điều khiển chiếu sáng thơng qua mạng Internet

Một hệ thống hồn chỉnh có 3 phần:
Đèn đường LED có chức năng Dimmable đa cấp cơng suất và được tích hợp
thêm bộ điều khiển không dây nhận lệnh từ tủ CSCC.
Tủ điều khiển CSCC có khả năng kết nối khơng dây về trung tâm điều khiển và
kết nối không dây điều khiển đến các đèn LED.
Trung tâm điều khiển có khả năng điều khiển tắt mở đèn chiếu sáng một cách
nhanh chóng, thuận tiện thơng qua cơng nghệ GPRS.
Điều khiển thời gian tắt, mở hệ thống chiếu sáng giao thông theo các yêu cầu
khác nhau đáp ứng nhu cầu sử dụng.
Thơng qua trung tâm điều khiển có thể tiết kiệm được lượng điện năng tiêu thụ
cho toàn bộ hệ thống dựa trên công tác điều chỉnh độ sáng của từng điểm sáng hoặc
từng nhóm điểm sáng theo các kịch bản khác nhau.

15


Đồ án tốt nghiệp

SV: Lê Thanh Nhã
Nguyễn Duy Sự

Trung tâm giám sát liên tục các thơng số điện (dịng điện, điện áp, cơng suất,
tần số …), tình trạng, sự cố… của các tủ điều khiển và các điểm sáng để đưa ra cảnh
báo kịp thời đến người vận hành.
Ưu điểm:
- Độ chính xác cao
- Tiết kiệm năng lượng tối đa

* Nhược điểm:
- Chi phí sản xuất cao
- Lắp đặt phức tạp địi hỏi người lắp đặt có trình độ cao.
2.3. Tủ điện điều khiển chiếu sáng bằng timer:
Tủ điện chiếu sáng đơn giản sử dụng Timer để đặt thời gian bật / tắt bóng đèn.
Có 2 chế độ hoạt động: tự động và bằng tay.
Tủ điện chiếu sáng có 2 chế độ làm việc:
Chế độ điều khiển tự động: Thời gian hoạt động là do con người cài đặt theo
một lộ trình cố định. Và từ đó tủ điện tự động hoạt động theo quy trình đó. Các quy
trình này phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng.
Ví dụ: Từ 6h-18h: tắt toàn bộ đèn; 18h-23h bật 100% số đèn; 23h-6h tắt bớt 2/3 số
đèn.
Chế độ điều khiển bằng tay: Dùng trong các trường hợp khẩn cấp cần điều
khiển trực tiếp

16