BÁO cáo

tự động hóa trong chăn nuôi

Đề tài: Nghiên cứu thiết kế mơ hình điều khiển băng tải, nhiệt độ, vệ sinh tự động sử dụng PLC Mitsubishi FX ứng dụng quy trình chăn ni Mơ hình mơ Mơ hình thực tế LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan: Khố luận tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu thiết kế mơ hình điều khiển băng tải, nhiệt độ, vệ sinh tự động sử dụng PLC Mitsubishi FX ứng dụng quy trình chăn ni” cơng trình nghiên cứu cá nhân tơi, không chép Tôi xin chịu trách nhiệm cơng trình nghiên cứu riêng mình! Hà Nội 15 tháng năm 2018 Giáo viên hướng dẫn Người cam đoan Mai Ngọc Huân LỜI CẢM ƠN Được phân công quý thầy cô khoa Điện, Trường Đại Học Kinh Tế Kỹ Thuật Công Nghiệp, sau gần ba tháng thực tập em hoàn thành Khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu thiết kế mơ hình điều khiển băng tải, nhiệt độ, vệ sinh tự động sử dụng PLC Mitsubishi FX ứng dụng quy trình chăn ni” Để hồn thành q trình nghiên cứu hồn thiện luận văn này, lời tơi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Đức Dương, thuộc Khoa Điện – Trường Đại Học kinh Tế Kỹ Thuật Công Nghiệp Thầy trực tiếp bảo hướng dẫn tơi suat q trình nghiên cứu để tơi hồn thiện luận văn Ngồi tơi xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô Khoa Điện đóng góp ý kiến quý báu cho luận văn Tuy nhiên kiến thức chun mơn cịn hạn chế thân thiếu nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên nội dung báo cáo không tránh khỏi thiếu xót, em mong nhận góp ý, bảo thêm q thầy tồn thể cán bộ, công nhân viên doanh nghiệp để báo cáo hoàn thiện Cuối cùng, xin cảm ơn người thân, bạn bè ln bên tơi, động viên tơi hồn thành khóa học luận văn Hà Nội 15 tháng năm 2018 Giáo viên hướng dẫn Người thực Mai Ngọc Huân Mục lục CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH, ỨNG DỤNG THỰC TẾ 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH 1.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MƠ HÌNH 1.3 ỨNG DỤNG MƠ HÌNH VÀO CHĂN NI THỰC TẾ CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH 2.1 GIỚI THIỆU VỀ PLC MITSUBISHI 2.1.1 Giới thiệu tổng quát PLC Mitsubishi FX 2.1.2 Giới thiệu tập lệnh 11 2.1.3 Sơ đồ đấu nối chung 24 2.1.3.1 Sơ đồ đấu nối đầu vào 24 2.1.3.2 Sơ đồ đấu nối đầu 25 2.1.3.3 Vị trí lắp đặt 26 2.1.3.4 Nối đất 26 2.2 GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG 27 2.2.1 Hệ thống cung cấp thức ăn tự động 27 2.2.1.1 Cảm biến tiệm cận 27 2.2.1.2 Băng tải 30 2.2.1.3 Cuộn hút (Nam châm điện) 32 2.2.2 Hệ thống vệ sinh chuồng trại tự động 33 2.2.2.1 Hệ thống khí nén van 33 2.2.2.2 Xy lanh 37 2.2.2.3 Trục vitme 39 2.2.3 Hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động 40 2.2.3.1 Đồng hồ nhiệt FOX-D1004 40 2.2.3.2 Điện trở nhiệt NTC 10K 44 2.3 GIỚI THIỆU VỀ CÁC THIẾT BỊ KHÁC 46 2.3.1 Động DC 46 2.3.1.1 Cấu tạo: 46 2.3.1.2 Nguyên lý hoạt động: 48 2.3.2 Máy bơm nước 49 2.3.2.1 Cấu tạo máy bơm nước: 49 2.3.2.2 Nguyên lý hoạt động bơm ly tâm: 49 2.3.2.3 Phân loại máy bơm nước: 50 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH 52 3.1 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MƠ HÌNH 52 3.1.1 Thiết kế hệ thống cung cấp thức ăn tự động 53 3.1.2 Thiết kế hệ thống vệ sinh chuồng trại tự động 54 SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 3.1.3 Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động 55 3.1.4 Thiết kế tử điều khiển 55 3.2 LẬP TRÌNH, ĐẤU NỐI VÀ KIỂM TRA 56 3.2.1 Giới thiệu phần mềm lập trình GX Developer 56 3.2.2 Sơ đồ đấu nối mơ hình 58 3.2.3 Chương trình điều khiển 60 3.2.3.1 Lưu đồ thuật toán 60 3.2.3.2 Khai bao đầu vào/ra 61 3.2.3.3 Chương trình 62 3.2.4 Thiết kế giao diện điều khiển 72 3.2.4.1 Giới thiệu phần mềm GT DESIGNER3 72 3.2.4.2 Giao diện điều khiển 72 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 4.1 KẾT LUẬN 74 4.2 KIẾN NGHỊ 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 DANH MỤC BẢNG STT Bảng Bảng Cách đọc chủng loại PLC Bảng Các bit địa PLC Bảng Dữ liệu thời gian thực Bảng Thông số đầu vào PLC Bảng Thông số đầu PLC Bảng Thông số cài đặt Bảng Các bước cài đặt FOX-D1004 Bảng Khai báo biến vào PLC SV: MAI NGỌC HUÂN Trang 10 11 23 24 25 41 42 60 MSV: 14104100415 DANH MỤC HÌNH STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Hình Hình 1.1 Chăn ni thủ cơng Hình 1.2 Chăn ni cơng nghiệp Hình 1.3 Chăn ni đại Hình 1.4 Hệ thống làm mát Hình 1.5 Hệ thống dọn vệ sinh Hình 2.1 Cách bố trí thiết bị tử điều khiển Hình 2.2 Sơ đồ nối đất thiết bị Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động cảm biến từ Hình 2.4 Tín hiệu cảm biến từ loại dây dây Hình 2.5 Cấu tạo băng tải Hình 2.6 Nguyên lý hoạt động nam châm điện Hình 2.7 Van 2/2 Hình 2.8 Van 3/2 Hình 2.9 Van 4/2 Hình 2.10 Van 5/2 Hình 2.11 Van đảo chiều 4/3 tác động điện đầu Hình 2.12 Kí hiệu van 5/3 Hình 2.13 Xy lanh tác động đơn Hình 2.14 Xy lanh tác dụng kép Hình 2.15 xy lanh quay thủy Hình 2.16 Xy lanh quay khí Hình 2.17 Cấu tạo trục vitme Hình 2.18 Đồng hồ nhiệt FOX-D1004 Hình 2.19 Sơ đồ đấu nối FOX-D1004 Hình 2.30 Đường cong NTC đặc trưng Hình 2.31 Một số loại động thực tế Hình 2.32 Cấu tạo động điện chiều Hình 2.33 Nguyên lý hoạt động động DC Hình 3.1 Một số hình ảnh mơ Hình 3.2 Cơ cấu băng tải đưa thức ăn tự động Hình 3.3 Hệ thống vệ sinh Hình 3.4 Hệ thống điều hịa nhiệt Hình 3.5 Sơ đồ bố trí tử điều khiển Hình 3.6 Sơ đồ đấu nối thết bị tủ điều khiển Hình 3.7 Sơ đồ đấu nối thiết bị phần động lực SV: MAI NGỌC HUÂN Trang 6 7 26 26 28 29 31 32 34 34 35 35 36 36 37 38 38 38 39 40 43 44 46 47 48 52 53 54 55 55 58 58 MSV: 14104100415 PHẦN MỞ ĐẦU Trong thời đại ngày nay, việc tự động hố q trình sản xuất ứng dụng mang ý nghĩa to lớn Sự tự động hoá sản xuất làm tăng suất, giảm giá thành, nâng cao chất lượng sản phẩm tiếp cận thâu tóm thị trường Những số mục tiêu mà doanh nghiệp muốn hướng đến cải thiện Chính mà sau tìm hiểu kĩ cuối cùng, chúng em định chọn đề tài : “Nghiên cứu thiết kế mơ hình điều khiển băng tải, nhiệt độ, vệ sinh tự động sử dụng PLC Mitsubishi FX ứng dụng quy trình chăn ni” Với mơ hình cho hình dung khía cạnh nhỏ lĩnh vực tự động hóa qua tư cho hệ thống lớn Bên cạnh lần chúng em củng cố lại kiến thức tiếp thu, mang đem thực tế ứng dụng… Từ điều dó em viết báo cáo gồm chương: Chương 1: Giới thiệu tổng quan mơ hình ứng dụng thực tế Chương 2: Giới thiệu thiết bị cấu chấp hành Chương 3: Xây dựng thiết kế mơ hình Chương 4: Kết luận – Kiến nghị Chúng em sinh viên trường Đại học Kinh Tế Kỹ Thuật Công Nghiệp, chủ nhân tương lai đất nước, chúng em cố gắng học hỏi, nâng cao tính sáng tạo tư để khơng phụ lịng mong mỏi thầy cơ, đất nước Chúng em xin chân thành cảm ơn đến: Thầy: Th.s Nguyễn Đức Dương Tuy nhiên, thực đề tài không tránh khỏi thiếu sót ngun nhân khách quan nên mong q thầy bỏ qua đóng góp ý kiến để chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn ! SVTH: Mai Ngọc Huân SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH, ỨNG DỤNG THỰC TẾ 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH Từ xưa đến nước ta nước chuyên nông nghiệp, 90 phần trăm dân chúng nước chuyên sống với nghề nông trang, nên việc chăn nuôi lợn, gà coi nghề tay trái người Chăn nuôi phải có hiệu kinh tế, suất chất lượng sản phẩm tốt, người tiêu dùng tin cậy Do vậy, việc chăm sóc, ni dưỡng quản lý phải đảm bảo cho chúng sinh trưởng, phát triển bình thường, có tốc độ tăng trọng nhanh, có khả sinh sản tốt sản xuất giống có chất lượng cao, có sức đề kháng tốt Muốn vậy, người chăn ni phải nắm kỹ thuật chăn ni, phịng trừ dịch bệnh tiếp cận tốt với thị trường Trước hội nhập kinh tế giới, nơng nghiệp nước ta nói riêng nước giới nói chung thời kỳ phát triển mạnh mẽ không mặt kinh tế, nông nghiệp nước ta dần cải thiện quy mô lẫn công nghệ Nên yêu cầu đặt phải xây dựng mơ hình chăn ni đại phù hợp với thời đại cơng nghiệp hóa nay, đem lại nguồn kinh tế cao, đảm bảo yếu tố chăn nuôi, giúp bà cải thiện nâng cao đời sống Ở Việt Nam, công nghệ hạn chế, chưa sử dụng nhiều nước phát triển Chính vậy, với giúp đỡ thầy mơn, nhóm chúng em tìm hiểu xây dựng mơ hình “Chăn Ni Lợn Tự Động” Mơ hình đem lại nhiều lợi ích như: - Tuổi thọ cao Chi phí đầu tư ban đầu thấp Chăm sóc dễ dàng Tiết kiệm tối đa diện tích đất làm chuồng trại Không gây ô nhiễm môi trường xung quanh Đạt hiệu kinh tế cao Tiết kiệm thời gian Giúp trang trại lớn giảm nhân công Giảm chi phí thức ăn, tiết kiệm thức ăn Đảm bảo vệ sinh chăn nuôi Cung cấp nguồn thịt lợn Đảm bảo tiêu chuẩn an toàn chăn nuôi SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 1.2 NGUN LÝ LÀM VIỆC CỦA MƠ HÌNH Mơ hình có chế độ: tay, bán tự động tự động  Khi nhấn START lần chế độ tay lúc đèn START sáng  Ở chế độ reset đưa cấu xy lanh, trục vitme vị trí ban đầu, đưa cấu vị trí ban đầu đèn xanh đèn đỏ đồng thời bật cấu vị trí ban đầu đèn đỏ tắt, đèn xanh sáng  Chế độ tay điều khiển nút bấm để bật đèn sưởi ấm quạt mát, để tắt chế độ ta nhấn thêm lần  Khi nhấn START lần chuyển sang chế độ tự động bán tự động nhờ công tắc chuyển mạch  Chế độ tự động đèn START sáng tắt cới chu kỳ 1s, tất hoạt động hệ thống chạy hoàn toàn tự động thời gian thực  Chế độ bán tự động đèn START sáng tắt với chu kỳ 4s (sáng 1s, tắt 3s), hệ thống điều khiển nút nhấn để hoạt động theo chương trình  Khi nhấn STOP hệ thống dừng hoạt động, đèn đỏ sáng Nguyên lý hệ thống  Hệ thống băng tải đưa thức ăn tự động  Chế độ auto  Thức ăn đưa vào tự động ngày lần Lần vào lúc 6h sáng Lần vào lúc 12h trưa Lần vào lúc 18h  Chế độ bán tự động  Khi bật nút thức ăn bắt đầu hệ thống bắt đầu hoạt động  Nguyên lý: Mỗi lần đưa thức ăn vào băng tải nam châm điện đóng mở thùng thức ăn động kéo băng tải chạy đến có cảm biến phát thức ăn cuối chuồng băng tải dừng lại 10p lợn ăn, sau tiếp tục chạy thức ăn thừa rơi vào thùng, chu trình lặp lại lần SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 62 3.2.3.3 Chương trình SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 63 SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 64 SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 65 SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 66 SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 67 SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 68 SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 69 SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 70 SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 71 SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 72 3.2.4 Thiết kế giao diện điều khiển 3.2.4.1 Giới thiệu phần mềm GT DESIGNER3 Màn hình hay cịn gọi HMI (Human Mechine Interface) ứng dụng nhiều cơng nghiệp Màn hình gồm nhiều chủng loại khác hãng Mitsubishi, Siemen, Omron, Delta,… Mỗi hãng sản xuất có số tính lập trình tay, giám sát trình sản xuất, truy cập thông số, liệu cài đặt…… Ngồi tính hình HMI cịn cho nhiều tính khác đồ họa để mơ thiết bị q trình sản xuất giúp người vận hành thiết bị có nhìn trực quan hệ thống sản xuất, giúp họ dễ thao tác kiểm tra hệ thống nhanh hiệu Một số loại hình HMI hãng Mitsubishi: +Loại FX-10DU đến FX-50DU +Loại GOT-F900 series (handy Touch Sceen) +Loại F940GOT-LWD-E +Loại A800 Series +Loại GOT-1000 Series Để lập trình HMI ta sử dụng phần mềm GT DESIGNER3 3.2.4.2 Giao diện điều khiển Giao diện điều khiển hệ thống HMI SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 73 Thiết kế giao diện hệ thống quạt mát Thiết kế giao diện hệ thống tắm SV: MAI NGỌC HUÂN Thiết kế giao diện hệ thống đèn sưởi Thiết kế giao diện hệ thống dọn vệ sinh MSV: 14104100415 74 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 KẾT LUẬN Sau thời gian dài nghiên cứu tài liệu thực đề tài “Nghiên cứu thiết kế mô hình điều khiển băng tải, nhiệt độ, sinh tự động sử dụng PLC Mitsubishi FX ứng dụng quy trình chăn ni” giúp em có nhìn tổng quan hệ thống điều khiển tự động xây dựng thành cơng mơ hình ứng dụng PLC Mitsubishi để điều khiển tốc độ động cơ, xy lanh, khí nén Đồng thời giúp em củng cố lại kiến thức PLC, máy điện, trang bị điện, truyền động điện…đã học suốt thời gian vừa qua Đây đề tài khơng hồn tồn phù hợp với thực tế sản xuất nay, sâu nghiên cứu thấy hấp dẫn thấy vai trị việc điều khiển tự động Tuy nhiên để lập trình thành cơng PLC em gặp khơng khó khăn Trong q trình làm đồ án, cố gắng kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận bảo đóng góp thầy, cô giáo bạn để đồ án hoàn thiện Từ kết trình thực đề tài rút số kết luận sau:  Ưu điểm Đảm bảo yêu cầu tiến độ đặt Chi phí thấp mơ hình sử dụng tín hiệu analog Đề tài mang tính thực tiễn cao áp dụng vào đời sống  Nhược điểm Mơ hình sử dụng tín hiệu số mà chưa kết hợp sử dụng tín hiệu analog để điều chỉnh hệ thống điều hòa nhiệt độ, thức ăn Mơ hình chiếm phần nhỏ hệ thống chăn ni Độ xác mặt khí, điện chưa cao SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 75 4.2 KIẾN NGHỊ Tuy kết đề tài xác với điều kiện khí hậu mơi trường làm việc nên ảnh hưởng tới sai số thiết bị muốn để hệ thống vào ứng dụng thực tế Với môi trường hoạt động đặc biệt cần xử lý thiết hợp lý, để thiết bị có độ xác cao tăng tuổi thọ thiết bị Tùy yêu cầu khối lượng toán ta chọn lựa thiết bị phù hợp để đảm bảo chất lượng, đồ bền, độ xác Hướng phát triển Để hệ thống hoạt động tự động hồn tồn cần có phận cân thức ăn để tính tốn khối lượng thức ăn ngày Hiện với cơng nghệ ứng dụng vào thực tế lớn, với công nghệ đã, ứng dụng trang trại chăn nuôi quy mô lớn SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 76 Tài liệu tham khảo Giáo trình Máy điện - Đại học sư phạm kĩ thuật thành phố Hồ Chí Minh – Tác giả Th.S Nguyễn Trọng Thắng - Xuất tháng 7/2005 Giáo trình Trang bị điện - điện tử Máy công nghiệp dùng chung – Tác giả Vũ Quang Hồi, Nguyễn Văn Chất, Nguyễn Thị Liên Anh Giáo trình Điều Khiển Khí Nén Và Thủy Lực – Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM – Tác Giả TH.S Lê Văn Tiến Dũng http://dl.mitsubishielectric.com/dl/fa/document/manual/plc_fx/jy992d83 901/jy992d83901p.pdf http://www.automationsystemsandcontrols.net.au/PDF%27s%20Mitsub ishi/Manuals/FPLC/FX1S%20Programming%20manual.pdf http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000199999/198545-an-01-mlTEMPERATURREGLER_FOX_1004_de_en_fr_nl.pdf https://www.plexishop.it/pdf/3V330C-10.pdf http://www.ydgroup-sy.com/assets/images/pdf/AIRTAC%204V.pdf http://www.resistorguide.com/ntc-thermistor/ 10 https://banbientan.com/cam-bien-tiem-can-omron/ 11 https://thegioinamcham.wordpress.com/2016/12/22/ung-dung-cua-namcham-dien-trong-doi-song-va-san-xuat/ 12 http://bangtaichuyen.com/tin-tuc/45/khai-niem-ve-bang-tai.html SV: MAI NGỌC HUÂN MSV: 14104100415 ... kinh nghiệm thực tiễn nên nội dung báo cáo không tránh khỏi thiếu xót, em mong nhận góp ý, bảo thêm q thầy tồn thể cán bộ, cơng nhân viên doanh nghiệp để báo cáo hoàn thiện Cuối cùng, xin cảm... cạnh lần chúng em củng cố lại kiến thức tiếp thu, mang đem thực tế ứng dụng… Từ điều dó em viết báo cáo gồm chương: Chương 1: Giới thiệu tổng quan mơ hình ứng dụng thực tế Chương 2: Giới thiệu thiết... đầu vào PLC Bảng Thông số đầu PLC Bảng Thông số cài đặt Bảng Các bước cài đặt FOX-D1004 Bảng Khai báo biến vào PLC SV: MAI NGỌC HUÂN Trang 10 11 23 24 25 41 42 60 MSV: 14104100415 DANH MỤC HÌNH