SKKN: Thiết kế mạch điều khiển chuông báo tự động dùng LE7M 2

Vì lẽ đó sẽ là rất cần thiếtcho người học tiếp cận, làm quen với những mạch điều khiển sử dụng các loạirơle thời gian thông minh đặc biệt là dòng rơle thời gian thông

Trang 1

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Trang 2

Phần 1 LÝ DO CHỌN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

1 Lý do chọn đề tài

Trong công cuộc đổi mới đất nước, song song với quá trình công nghiệphóa - hiện đại hóa thì việc xây dựng cơ sở hạ tầng cũng được phát triển mạnhmẽ Quá trình nâng cấp, xây dựng các hệ thống điều khiển tự động ở các trườnghọc, khu đô thị, nhà máy công sở…cũng phát triển theo, yêu cầu của hệ thốngđiều khiển giờ vào lớp, ra chơi, giờ làm việc, giờ nghỉ cũng ngày càng cao theochiều hướng tự động để đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng, phù hợp vớitốc độ phát triển của khoa học kỹ thuật

Hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là kỹthuật điện tử, đã cho ra đời hàng loạt các rơle thời gian thông minh, hiện đại,phạm vi ứng dụng ngày càng được mở rộng, tính năng của ngày càng được cảithiện, phạm vị áp dụng của nó ngày càng được mở rộng Trên thị trường hiệnnay có rất nhiều loại rơle thời gian được ứng dụng vào hệ thống điều khiển tựđộng như: LE7M-2, H5CX, H5CZ, 3RP15 05 , CHNT, TTB118K…

LE7M-2 là một trong các rơle thời gian thông minh, với tính năng nổi bật hơn hẳn, LE7M-2 có thể được ứng dụng để điều khiển hệ thống chuông

báo tự động, kết hợp giữa báo chuông tự động và điều khiển bật tắt đèn đường,

nhà xưởng, sân vườn theo thời gian và theo mùa… Với những ưu điểm vượt

trội so với các dòng rơle thời gian khác về độ tin cậy, dải điều chỉnh… Chính vì lẽ đó tôi lựa chọn LE7M-2 để thực hiện điều khiển hệ thống chuông báo tự động, đèn chiếu sáng tự động theo thời gian

2 Mục đích đề tài

Trong chương trình khung Điện công nghiệp hệ đào tạo cao đẳng nghề có

mô đun Trang bị điện, Rơle bảo vệ Khi học sinh viên phải làm các bài thựchành ứng dụng rơle thời gian vào trong các mạch điều khiển và bảo vệ như:

GV: Lê Hữu Thọ Khoa: Điện – Điện tử

1

Trang 3

dừng có hãm động năng; Mạch mở máy động cơ không đồng bộ roto dây quấnqua điện trở phụ; Mạch điều khiển 02 động cơ chạy tuần tự; Mạch điều khiểnđèn tự động theo thời gian… Với các mạch điều khiển này chỉ cần sử dụng cácrơle thời gian thông thường như: H3DKZ, H3CR-A, H3CR-F, H3JA, H5CX….Còn LE7M-2 là một trong số các rơle thời gian thông minh, mới được nhập vềphòng thực tập Cung cấp điện trường Cao Đẳng Nghề Nam Định năm 2012 vìvậy giáo viên quản lý phòng thực tập cũng như giáo viên giảng dạy cần phảithiết kế được mạch điều khiển sử dụng rơle này để giảng dạy cho các em họcsinh và phục vụ cho các ứng dụng của nhà trường.

Trên thực tế, việc sử dụng các loại rơle thời gian mang lại mức độ hiệuquả khác nhau Nó phụ thuộc vào việc thiết kế, vị trí lắp đặt, lựa chọn thiết bị vàcài đặt Nhưng nói chung, việc sử dụng các rơle thời gian góp phần nâng caoviệc điều khiển tự động máy móc trong các dây truyền sản xuất, nhà máy, xínghiệp… Ngoài ra, việc sử dụng rơle thời gian thông minh cũng giúp tiết kiệmthời gian và giá điện ngày một tăng cao thì việc sử dụng các loại cảm biến nàyluôn là lựa chọn hữu hiệu hướng tới mục đích tiết kiệm cho gia đình, nhàtrường, nhà máy doanh nghiệp cũng như cho xã hội Vì lẽ đó sẽ là rất cần thiếtcho người học tiếp cận, làm quen với những mạch điều khiển sử dụng các loạirơle thời gian thông minh đặc biệt là dòng rơle thời gian thông minh LE7M-2ngay khi còn ngồi trên ghế nhà trường

3 Đóng góp mới về mặt lý luận, về mặt thực tiễn.

SKKN này chính là một bài tập thực hành mang tính tích cực trong giảngdạy các hệ đào tạo trung cấp nghề và cao đẳng nghề Nó góp một phần khôngnhỏ giúp giáo viên giảng dạy mô đun Trang bị điện, Rơle bảo vệ, Kỹ thuật cảmbiến, Kỹ thuật lắp đặt điện truyền đạt kiến thức mới, hiện đại kịp thời tới ngườihọc Mặt quan trọng khác nó giúp sinh viên tiếp cận, thực hành trên thiết bị mớihiện đại, đồng thời góp phần rèn luyện tốt hơn kỹ năng nghề của của người học

Sau khi học, thực hành đấu lắp mạch điều khiển này người học hoàn toàncó thể ứng dụng các thiết bị rơle thời gian thông minh trong mạch và tương tự

Trang 4

để thực hiện điều khiển tự động các thiết bị điện: Chuông, đèn chiếu sáng, kếthợp điều khiển cả chuông và đèn cũng như các thiết điện bị khác trong sinh hoạtvà trong công nghiệp nhằ góp…

Phần 2 NỘI DUNG VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

I Cơ sở lý luận và thực trạng của vấn đề

1 Cơ sở lý luận

1.1 Tầm quan trọng của điều khiển tự động

Hệ thống điều khiển tự động đóng một vai trò hết sức quan trọng trongđời sống sinh hoạt cũng như trong sản xuất công nghiệp Trong lĩnh vực côngnghiệp nói riêng, nó góp phần năng cao năng suất lao động, giảm chi phí nhâncông và tăng thu nhập cho người lao động…

Trong mọi hoạt động của con người, ở bất cứ lĩnh vực nào, bất cứ vị trínào đều liên quan đến hai từ điều khiển Trong khoa học, tồn tại một ngành khoahọc đã và đang phát triển mạnh mẽ, đó là điều khiển học Ngày nay điều khiểntự động có mặt trong hầu hết các lĩnh vực như công nghiệp, nông nghiệp, y tế,quân sự…

1.2 Khái niệm cơ bản về điều khiển và tự động

- Tự động học: Là ngành khoa học chuyên nghiên cứu những qui luật

chung để hình thành các hệ thống và phần tử tự động nhằm điều khiển các quátrình xảy ra trong thiên nhiên, trong cuộc sống xã hội mà không có sự tham giatrực tiếp của con người

- Điều khiển học: Là khoa học dựa trên nền tảng của tự động học, nghiên

cứu về các quá trình thu thập, xử lý tín hiệu và điều khiển trong mọi lĩnh vực đờisống xã hội, khoa học công nghệ, môi trường thiên nhiên Điều khiển học chia

3

Trang 5

kinh tế

- Điều khiển tự động: Là tập hợp tất cả các tác động mang tính tổ chức

của một quá trình nào đó nhằm đạt được mục đích mong muốn của quá trình đómà không cần có sự tham gia trực tiếp của con người

- Hệ thống điều khiển tự động: Là tập hợp các thành phần vật lý có mối

liên quan và tác động qua lại lẫn nhau để chỉ huy, tự hiệu chỉnh hoặc điều k hiểnmột hệ thống khác

Hệ thống điều khiển tự động xuất hiện ngày nay rất phổ biến

+ Trong cuộc sống văn minh: Hệ thống điều hoà không khí, điều hoànhiệt độ trong phòng; Hệ thống điều chỉnh độ ẩm; Hệ thống tự động báo cháy

+ Trong môi trường sản xuất: Các máy tự động; Các đường dây sản xuất,lắp ráp tự động; Các máy điều khiển theo chương trình, Máy tính, Robot v.v

Ngày nay, các lĩnh vực như thống kê, lưu trữ, thư viện, ngân hàng,hành chính, y tế cũng đều tiếp cận với khái niệm điều khiển tự động

- Điều chỉnh: Là một khái niệm hẹp hơn của điều khiển Điều chỉnh là tập

hợp tất cả các tác động nhằm giữ cho một tham số nào đó của quá trình ổn địnhhay thay đổi theo một qui luật nào đó Tham số này được gọi là tham số cần điềuchỉnh

1.3 Các phần tử cơ bản của hệ thống điều khiển tự động

Đối tượng điều khiển (Object), Thiết bị điều khiển (Controller ), Thiết bị đolường (Measuring device)

- Sơ đồ tổng quát

O C

M

z(t) -

Trang 6

Hình 1.1: Sơ đồ tổng quát hệ thống điều khiển tự động

Mọi hệ thống điều khiển tự động đều bao gồm 3 bộ phận cơ bản :

- Thiết bị điều khiển C (Controller device)

- Đối tượng điều khiển (Object device)

- Thiết bị đo lường (Measuring device)

u(t) tín hiệu vào ; e(t) Sại lệch điều khiển ; x(t) Tín hiệu điều khiển ; y(t) Tínhiệu ra ; z(t) Tín hiệu phản hồi

1.4 Phân loại các hệ thống điều khiển tự động

- Phân loại theo nguyên lý xây dựng: Các phần tử được phân chia thànhcác loại: hệ thống ĐK theo mạch hở, hệ thống ĐK theo mạch kín và hệ thống

ĐK hỗn hợp

- Phân loại theo tính chất của lượng vào: Tuỳ theo tính chất của tác độngđầu vào, các hệ thống ĐKTĐ có 3 loại:

+ Hệ thống ổn định tự động (điều chỉnh theo hằng số)

+ Hệ thống điều chỉnh theo chương trình

+ Hệ tự động bám, gọi tắt là hệ bám là hệ thống có lượng vào là các hàmthời gian không biết trước, có thể thay đổi theo quy luật bất kỳ Nhiệm vụ của hệlà bảo đảm lượng ra phải "bám" theo sự thay đổi của lượng vào

5

Trang 7

sử dụng trong hệ thống, chúng ta có các tác động liên tục và các hệ thống giánđoạn (hay hệ rời rạc).

- Phân loại theo dạng phương trình toán học mô tả hệ thống:Về mặt toánhọc, các hệ thống ĐKTĐ đều có thể mô tả bằng các phương trình toán học:phương trình tĩnh và phương trình động Dựa vào tính chất của các phươngtrình, chúng ta phân biệt hệ thống ĐKTĐ tuyến tính và hệ ĐKTĐ không tuyếntính (phi tuyến)

- Phân loại theo tính chất của các tác động bên ngoài: Các tác động bênngoài vào hệ tự động có quy luật thay đổi đã biết trước hoặc mang tính chấtngẫu nhiên

- Phân loại theo số lượng đại lượng cần điều khiển: Tuỳ theo số lượng cầnđiều khiển (lượng ra của hệ) chúng ta có: hệ một chiều và hệ nhiều chiều

Ngoài các cách phân loại chính đã xét ở trên, tuỳ thuộc vào sự tồn tại saisố của hệ ở trạng thái cân bằng, chúng ta phân biệt hai loại hệ thống: hệ thốngtĩnh (có sai số tĩnh) và hệ phiếm tĩnh (không có sai số tĩnh) Tuỳ thuộc vào quyluật điều khiển chúng ta phân biệt các bộ điều khiển tỷ lệ (bộ điều khiển P), bộđiều khiển tỷ lệ vi phân (bộ điều khiển PD), bộ điều khiển vi phân - tích phân(bộ điều khiển PID)

2 Các phương pháp điều khiển chuông báo

2.1 Phương pháp điều khiển trực tiếp

Đây là phương pháp sử dụng áp tô mát, cầu dao, nút nhấn điều khiển tắtchuông theo thời gian biểu đã định trước Ưu điểm của phương pháp này làmạch điều đơn giản, vốn đầu tư ban đầu thấp, chi phí bảo quản ít Tuy nhiênnhược điểm là chỉ áp dụng cho hệ thống điều khiển chuông đơn giản, không tiếttiện dụng, mất chi phí cho cho người điều khiển, không điều khiển được tự độngcác chuông theo thời gian, do đó không thể hiện được vẻ đẹp, văn minh hiện đạicủa đô thị mới

Trang 8

Phương pháp này sử dụng PLC, Logo kết hợp với áp tô mát, công tắc tơ,công tắc để thực hiện điều khiển chuông tự động theo thời gian.

Ưu điểm: Điều khiển khiển được các chuông báo theo khoảng thời giancài đặt trước, giảm được chi phi vận hành và thời gian cho người sử dụng…Thểhiện được văn minh công sở, góp phần nâng cao cảnh quan, hiện đại hóa đôthị…

Nhược điểm: Chi vốn đầu tư ban đầu cao hơn so với phương pháp điềukhiển trực tiếp, phương pháp điều khiển theo thời gian, mạch phức tạp, cài đặt,sửa chữa cần phải có ngưởi am hiểu sâu về phần mềm chuyên dụng Logo, chiphí bảo quản, bảo dưỡng…

2.3 Phương pháp điều khiển theo thời gian

Phương pháp này sử dụng các rơle thời gian kết hợp với công tắc tơ, côngtắc, nút nhấn, áp tô mát điều khiển chế độ ON – OFF chuông báo theo mộtkhoảng thời gian cài đặt trước

Ưu điểm: điều khiển chuông báo tự động theo thời gian cài đặt trước, tiếtkiệm được chi phí chi trả cho người vận hành, thời gian cho người sử dụng vàcài đặt các thông số đơn giản Người vận hành chỉ cần được hướng dẫn cơ bản

về rơle thời gian là có thể cài đặt được các thông số cơ bản Mặt khác việc test

thử cũng đơn giản, không mất nhiều thời gian Mạch đấu nối, vận hành đơngiản

Nhược điểm: Chi vốn đầu tư ban đầu cao

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại rơle thời gian thông minh như:

LE7M – 2, CHINT KG316T, CHINT JSZ3A, ABB 1SVR500100R0000… Nổibật trong là rơle LE7M – 2, một ngày có thể cài đặt chế độ ON – OFF nhiều lần,cài đặt theo tuần, theo tháng, và có chức năng tự động reset lại chế độ cài đặt.Các rơle này được ứng dụng điều khiển chuông báo tự động, đèn đường, quạt,bơm nước…theo thời gian cài đặt mong muốn

II Các biện pháp giải quyết vấn đề:

7

Trang 9

1.1 Đặ điểm chung

- Hình dạng:

- Dễ dàng kiểm tra và thay đổi chương trình cài đặt

- Cài đặt thời gian đơn vị tuần hoặc năm và điều khiển tùy ý người sử dụng

- Có chức năng ghi nhớ thời gian làm việc

- Có 2 ngõ ra rơle điều khiển độc lập (Relay)

- Lắp đặt Flush và Surface trên thiết bị này

- Có khả năng lắp đặt trên thanh rail

* Thông tin về tên thiết bị:

1.2 Thông số kỹ thuật

Trang 10

1.3 Sơ đồ nối dây

9

Trang 11

- Trường hợp điều khiển tải trực tiếp:

- Trường hợp điều khiển tải bằng cách sử dụng các công tắc điện từ:

+ Một pha:

Trang 13

- Lắp đặt trên thanh rail:

1.5 Các chỉ thị và phím chức năng trên LE7M2

Trang 14

13

Trang 16

2 Hướng dẫn cài đặt chương trình

2.1 Cài đặt thời gian hiện thời

15

Trang 17

2.2 Cài đặt nhóm:

- Cài đặt nhóm 1:

Trang 18

17

Trang 19

Lưu ý:

Trang 20

- Cài đặt nhóm 2:

19

Trang 24

2.4 Cài đặt chương trình tuần theo phương thức Pluse (Weekly pluse mode)

23

Trang 26

25

Trang 27

2.5 Cài đặt chương trình tuần theo phương thức chu kỳ (Weekly cycle mode)

Trang 28

* Tương tự cài đặt tuần chương trình năm cũng như cách cài đặt chương trình tuần

* Ngòa ra LE7M-2 có thể cài đặt ngày nghỉ trong năm

27

Trang 29

điều chỉnh chương trìnhtrong lúc chu kỳ ngày nghỉ trong năm cài đặt trước đó cóhiệu lực từ năm hiện tại đến 31 Dec của năm kế tiếp Định rõ ngày bắt đầu củangày nghỉ trong năm và ngày cuối cùng của năm ở mỗi năm để lăp lại modengày nghỉ cho mỗi năm đã chỉ rõ.

2.6 Kiểm tra, sửa đổi và xóa chương trình

- Kiểm tra, sửa đổi và xóa chương trình tuần:

Trang 30

29

Trang 31

3 Cài đặt chương trình điều khiển báo chuông trường học tự động

3 1 Chương trình này thực hiện (12 tiết/ 1 ngày)

Chương trình này thực hiện từ thứ 2 đến hết ngày thứ bảy:

- Chương trình báo chuông tự động 06 tiết buổi sáng cụ thể như sau:

+ Tiết 1 vào lớp lúc 6 giờ 30 phút - chuông báo trong 10 giây, rachơi lúc 7 giờ 15 phút, chuông báo trong 05 giây

+ Tiết 6 vào lớp lúc 10 giờ 50 phút - chuông báo trong 05 giây, kếtthúc buổi học lúc 11 giờ 35 phút, chuông báo trong 05 giây

- Tương tự như vậy có chương trình báo chuông tự động 06 tiết buổichiều cụ thể như sau:

Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	2,34 MB