BCTT thiet ke he thong tuoi hoa tu dong

BÁO CÁO THỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: “ Thiết kế hệ thống tƣới hoa tự động ” Giảng viên hƣớng dẫn : Sinh viên thực : Hà Nội, tháng 02 /2022 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: “ Thiết kế hệ thống tƣới hoa tự động ” Giảng viên hƣớng dẫn : Sinh viên thực : Lớp : Khoá : Hệ : Hà Nội, tháng 02 /2022 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC 1/ Tên đề tài TTTN: thiết kế hệ thống tƣới hoa tự động 2/ Nội dung chính: 1/ Tổng quan hệ thống tƣới tự động Việt Nam giới 2/ Đề xuất giải pháp điều khiển hệ thống tƣới tự động cho loại cụ thể với quy mô cụ thể (đặc tính loại trồng, m2) 3/ Tính chọn thiết bị sử dụng hệ thống (lựa chọn theo logic: thiết bị động lực, thiết bị đo lƣờng cảm biến, thiết bị điều khiển) 4/ Thiết kế mạch điện phần cứng 5/ Xây dựng thuật toán điều khiển viết phần mềm 3/ Cơ sở liệu ban đầu 4/ Ngày giao : ……………… 5/ Ngày nộp: ……………… TRƢỞNG KHOA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) MỤC LỤC MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Kết đạt đƣợc LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG 1.1 Khái niệm hệ thống tự động 1.2 Vị trí tầm quan trọng hệ thống tự động 1.3 Ứng dụng hệ thống tự động tƣới tiêu trồng 1.4 Một số hệ thống tƣới tự động nƣớc 1.4.1 Một số hệ thống nƣớc 1.4.2 Một số hệ thống nƣớc CHƯƠNG : THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG 2.1 Lựa chọn phƣơng pháp tƣới 2.1.1 Các phƣơng pháp tƣới phổ biến 2.1.2 Lựa chọn phƣơng pháp phù hợp cho đề tài dựa đặc điểm hình thái 2.2 Sơ đồ khối hệ thống tƣới nƣớc cho hoa cúc 11 2.3 Các yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống 11 2.4 Lựa chọn béc tƣới 12 CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 3.1 Giới thiệu PLC S7-1200 14 3.2 Các bảng tín hiệu 17 3.4 Các module truyền thông 18 3.5 STEP Basic 18 3.5.1 Các kiểu xem khác giúp công việc dễ dàng 18 3.5.2 Trợ giúp ngƣời dùng cần 19 3.6 Các bảng hiển thị 23 3.7 WIN CC Tia Portal 26 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC VÀ CHIẾU SÁNG TỰ ĐỘNG 29 4.1 Thiết bị điều khiển 29 4.2 Nguồn điều khiển 30 4.3 Rơ le chiều 30 4.4 Công tắc tơ 31 4.5 Lựa chọn bơm 32 4.5.1 Những yếu tố để chọn bơm tƣới 32 4.5.2 Chọn máy bơm cho đề tài 33 4.6 Sơ đồ kết nối hệ thống 34 CHƯƠNG : LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 37 5.1 Nguyên lý hoạt động hệ thống 37 5.2, Sơ đồ thuật toán 37 5.3 Chƣơng trình điều khiển PLC 38 5.4 Chƣơng trình mơ giám sát điều khiển win CC 39 CHƯƠNG 6: THIẾT BỊ CHO MƠ HÌNH VÀ MƠ PHỎNG TRÊN S7-SIMULATOR 6.1 Xây dựng mơ hình 41 6.2 mô s7-simulator 43 6.3 Đánh giá kết sơ 47 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG 51 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nền nông nghiệp nƣớc ta nông nghiệp c n lạc hậu c ng nhƣ chƣa c nhiều ứng dụng khoa học k thuật đƣ c áp dụng vào thực tế Rất nhiều quy trình k thuật trồng trọt, ch m s c đƣ c tiến hành cách chủ quan không đảm bảo đƣ c đ ng yêu cầu C thể n i nông học k thuật trồng trọt, ch m s c tƣới nƣớc khâu quan trọng trồng trọt, để đảm bảo sinh trƣởng phát triển bình thƣờng, tƣới đ ng tƣới đủ theo yêu cầu nông học trồng không sinh sâu bệnh, hạn chế thuốc tr sâu cho sản phẩm an toàn, đạt n ng suất, hiệu cao Ngoài tuyến phố khu vực trung tâm thành phố ch ng ta bắt gặp hình ảnh xe bồn chở nƣớc tƣới dọc đƣờng gây ùn tắc, an tồn giao thơng Mặt khác nƣớc ta giai đoạn công nghiệp h a, đại h a thiết bị máy m c tự động đƣ c đƣa vào phục vụ thay sức lao động ngƣời Vì thiết bị tƣới đƣ c nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đƣa vào thực tiễn ngày đƣ c áp dụng nhiều Thiết bị tƣới c ng đa dạng chủng loại (v i phun mƣa, phun sƣơng, v i nhỏ giọt bù áp, v i không bù áp, dây tƣới nhỏ giọt c thông số khác phục vụ cho loại khác đƣ c chế tạo t nhiều nƣớc nhƣ Israel, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc , thuận tiện cho ngƣời sử dụng lựa chọn phù h p với nhu cầu sử dụng Việc tính tốn để lựa chọn thiết bị hệ thống tƣới đáp ứng đƣ c nhu cầu tƣới theo nông học trồng phù h p điều kiện kinh tế, kỹ thuật cho hiệu cao việc cần thiết cho việc phát triển diện rộng hệ thống tƣới Hệ thống tƣới phun đáp ứng độ ẩm gốc, độ ẩm khơng khí cho trồng phát triển tốt, hệ thống tiết kiệm nƣớc tạo điều kiện cho trồng hấp thu dinh dƣỡng khơng gây rửa trơi, thối h a đất, không gây ô nhiễm môi trƣờng Hệ thống tƣới nƣớc tự động c thể kết h p với b n phân, phun thuốc h a học Hơn nữa, với việc thiết kế hệ thống tƣới tự động gi p cho ngƣời tƣới cây, khơng phải tốn chi phí nhân cơng tƣới nƣớc c ng nhƣ giám sát thời gian tƣới Với hệ thống này, việc tƣới tự động tùy theo nhiệt độ thời tiết nắng hay mƣa, độ ẩm cao hay thấp, mùa n m Tất điều kiện đ đƣ c đƣa vào hệ thống tính tốn đƣa thời gian xác để bơm nƣớc Ngƣời lao động khơng cần phải quan tâm đến việc tƣới cây, đƣ c sinh trƣởng phát triển tốt nhờ việc tƣới phù h p xác Lý chọn đề tài Hệ thống tƣới tự động hệ thống thiết bị tƣới tốt đáp ứng theo yêu cầu sinh trƣởng trồng đƣ c ứng dụng rộng nƣớc phát triển Hệ thống tƣới nƣớc tự động hình thức tƣới nƣớc h p l , tiết kiệm sức lao động chi phí nhân cơng Vốn đ phổ biến t nhiều nƣớc giới Tuy nhiên Việt Nam vài ba n m trở lại việc vận dụng hệ thống trở thành xu hƣớng Hệ thống tƣới nƣớc tự động c ng trở nên phổ biến với ngƣời nông dân nông thôn với q trình đại h a nơng nghiệp nông thôn nhƣng ngƣời dân c ng mạnh dạng đƣa vào xử dụng chi phí đầu tƣ cao Mục đích nghiên cứu Vận dụng kiến thức đ học để nghiên cứu thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống tƣới tự động, t đ đƣa vào ứng dụng thực tiễn Gi p cho việc tƣới tiêu trồng nƣớc ta c phƣơng án đạt đƣ c hiệu cao Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu phƣơng pháp tƣới, tham khảo mơ hình , đề tài c sẵn thị trƣờng - Làm quen với linh kiện điện - điện tử thực tế - Tính tốn thiết kế mơ hình tƣới nƣớc tự động - Lập trình điều khiển với Arduino Phƣơng pháp nghiên cứu - Tham khảo đề tài - Thiết kế hệ thống - Thiết kế mạch điện tử - Lập trình điều khiển - Thí nghiệm - Đánh giá ƣu nhƣ c điểm - Khắc phục - Hoàn thành đồ án Kết đạt đƣợc - Mơ hình tƣới nƣớc tự động theo yêu cầu - C sở l thuyết hệ thống tự động n i chung hệ thống tƣới nƣớc tự động cho hoa màu n i riêng - Hiểu thêm mạch điện tử số linh kiện điện – điện tử Kết cấu đồ án - Tổng quan hệ thống tƣới nƣớc tự động - Thiết kế hệ thống - Cơ sở l thuyết - Thiết kế mạch hệ thống - Lƣu đồ thuật toán code lập trình - ết luận LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô trƣờng đ tận tình dạy cho em c đƣ c kiến thức nhƣ ngày hôm SINH VIÊN THỰC HIỆN BÁO CÁO THỰC TẬP CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƢỚI TỰ ĐỘNG CHƢƠNG : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƢỚI NƢỚC TỰ ĐỘNG 1.1 Khái niệm hệ thống tự động Hệ thống điều khiển tự động hệ thống bao gồm phần tử tự động nhằm điều khiển trình xảy thiên nhiên, sống mà không c tham gia trực tiếp ngƣời Hệ thống điều khiển tự động: tập h p thành phần vật l c mối liên quan tác động qua lại lẫn để huy, tự hiệu chỉnh điều khiển hệ thống khác Hệ thống điều khiển tự động xuất ngày phổ biến + Hệ thống điều hồ khơng khí + Hệ thống điều chỉnh độ ẩm + Hệ thống tự động báo cháy v v Các máy tự động Các đƣờng dây sản xuất, lắp ráp tự động Các máy điều khiển theo chƣơng trình, Máy tính, Robot v v 1.2 Vị trí tầm quan trọng hệ thống tự động Lịch sử hoàn thiện công cụ, phƣơng tiện sản xuất phát triển sở giới h a điện khí h a hi c đột phá l nh vực công nghệ vật liệu điện tử tin học cơng nghệ tự động c hội phát triển mạnh mẽ, đem lại muôn vàn l i ích thiết thực cho x hội Đ mấu chốt n ng suất, chất lƣ ng, giá thành Trong thực tiễn áp dụng tự động h a vào sản xuất mang lại hiệu không nhỏ cho ph p giảm giá thành nâng cao n ng suất lao động, cải thiện điều kiện sản xuất, đáp ứng cƣờng độ cao sản xuất đại, thực chuyên môn h a hoán đổi sản xuất T đ t ng khả n ng cạnh tranh, đáp ứng yêu cầu sản xuất Trong tƣơng lai gần tự động h a đ ng vai tr vô quan trọng thiếu, n khơng ứng dụng sản xuất mà c n ứng dụng phục vụ đời sống ngƣời Trong sản xuất n thay ngƣời công việc bắp nặng nhọc, công việc nguy hiểm, độc hại,công việc tinh vi đại C n đời sống ngƣời công nghệ đƣ c ứng dụng phục vụ nhu cầu sống N phƣơng tiện thiếu đời sống ch ng ta GVHD SVT BÁO CÁO THỰC TẬP CHƢƠNG LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ LẬP TÌNH HỆ THỐNG CHƢƠNG : LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 5.1 Nguyên lý hoạt động hệ thống - Hệ thống gồm c bơm để điều khiển cấp nƣớc cho hệ thống đèn để chiếu sáng - Hệ thống bơm hoạt động bơm thời điểm 5h chiều bơm v ng Sau đ tự động tắt Trong trình cần bơm khẩn cấp điều khiển tay - Hệ thống chiếu sáng hoạt động vào 6h tối hàng ngày tắt vào 5h sáng hôm sau Nếu trƣờng h p khẩn cấp c thể điều khiển tay 5.2 Sơ đồ thuật toán Hình 5.1: Sơ đồ thuật tốn 37 GVHD SVT BÁO CÁO THỰC TẬP CHƢƠNG LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ LẬP TÌNH HỆ THỐNG 5.3 Chƣơng trình điều khiển PLC 38 GVHD SVT BÁO CÁO THỰC TẬP CHƢƠNG LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ LẬP TÌNH HỆ THỐNG 5.4 Chƣơng trình mơ giám sát điều khiển win CC Hình 5.2: bảng điều khiển win cc 39 GVHD SVT BÁO CÁO THỰC TẬP CHƢƠNG 6: MƠ HÌNH VÀ MƠ MƠ PHỎNG CHƢƠNG : MƠ HÌNH VÀ MƠ PHỎNG TRÊN S7200SIMULATOR 6.1 xây dựng mơ hình 6.1.1 lựa chọn hệ thống bơm Hình : máy bơm mini Hình 2: ống dẫn nƣớc khớp nối nhanh 40 GVHD SVT BÁO CÁO THỰC TẬP CHƢƠNG 6: MƠ HÌNH VÀ MƠ MƠ PHỎNG Hình 3: b c phun sƣơng - Sử dụng bơm áp lực mini (12vdc, 7-10l/p, 36W) Sử dụng ống 8mm, khớp nối nhanh ren 21 Sử dụng bec phun sương 8mm 6.1.2 Lựa chọn hệ thống chiếu sáng Hình b ng đèn chiếu sáng - Sử dụng bóng đèn sợi đốt 12v 41 GVHD SVT BÁO CÁO THỰC TẬP CHƢƠNG 6: MƠ HÌNH VÀ MƠ MƠ PHỎNG 6.1.3 q trình đấu nối Hình 5: thử linh kiện Hình 6: q trình đấu nối thiết bị 6.2 mơ s7-simulator 42 GVHD SVT BÁO CÁO THỰC TẬP CHƢƠNG 6: MƠ HÌNH VÀ MƠ MƠ PHỎNG 6.2.1 q trình bơm bặt tắt đến thời gian đặt Hình 7: bơm bắt đầu tƣới đến thời gian đặt Hình 8: bơm tắt tới thời gian đặt 6.2.2 Đèn bật tắt đến thời gian đặt 43 GVHD SVT BÁO CÁO THỰC TẬP CHƢƠNG 6: MƠ HÌNH VÀ MƠ MƠ PHỎNG Hình 9: Đèn bật tự động Hình : đèn tắt tự động 6.2.3 Chuyển sang chế độ thủ công  Bật tắt bơm tưới 44 GVHD SVT BÁO CÁO THỰC TẬP CHƢƠNG 6: MƠ HÌNH VÀ MƠ MƠ PHỎNG Hình : bật bơm n t nhấn c giữ Hình 2: tắt bơm n t nhấn c giữ  Bật tắt chiếu sáng 45 GVHD SVT BÁO CÁO THỰC TẬP CHƢƠNG 6: MƠ HÌNH VÀ MƠ MƠ PHỎNG Hình 3: bật đèn n t nhấn c giữ Hình 4: tắt đèn n t nhấn c giữ 6.3 Đánh giá kết sơ - Mơ hình hoạt động bình thường ổn định - Đạt yêu cầu mặt kỹ thuật - Đảm bảo mục tiêu vận hành phận - Mơ hình chưa đạt hiệu suất tiêu thông số tưới tiêu ánh sáng 46 GVHD SVT BÁO CÁO THỰC TẬP CHƢƠNG 6: MƠ HÌNH VÀ MƠ MƠ PHỎNG 47 GVHD SVT BÁO CÁO THỰC TẬP KẾT LUẬN Trong trình thực đồ án này, em đ cố gắng việc triển khai nghiên cứu, thu thập thông tin tài liệu tham khảo Với hƣớng dẫn tận tình giáo hƣớng dẫn gi p đỡ, động viên t gia đình, bạn bè, em đ hồn thành mục tiêu đặt thực đồ án Các kết đạt đƣ c:  Hiểu nắm đƣ c bƣớc trình thiết kế mơ hình hệ thống tƣới nƣớc tự động  Nắm đƣ c kiến thức PLC n i chung PLC S7- n i riêng  Biết cách lập trình mơ hoạt động hệ thống tƣới nƣớc tự động theo thời gian thực dùng S7- Làm tiền đề cho việc thực sản phẩm thực tế sau Tuy nhiên độ phức tạp vấn đề tƣơng đối lớn Điều kiện tiếp x c với thiết bị thực tế hạn chế Lƣ ng kiến thức chƣa thực hồn chỉnh nên đề tài khơng thể tránh đƣ c thiếu s t Vậy nên em mong nhận đƣ c g p thầy cô bạn T mơ hình cửa tự động c thể tiến hành xây dựng hệ thống tƣới nƣớc tự động thực tế Sử dụng vƣờn hoa với diện tích Tuy nhiên thực tế việc sử dụng PLC việc điều khiển tƣới l ng phí Thay vào đ c thể sử số thiết bị khác nhƣ LOGO, ZEN tiết kiệm kinh phí 48 GVHD SVT BÁO CÁO THỰC TẬP TÀI LIỆU THAM KHẢO [ ] Giáo trình PLC nguồn http://www.ebook.edu.vn [2].PLC-điều khiển logic lập trình nguồn http://www.ebook.edu.vn [3] Cơ PLC (sách Siemens) - Basics of PLCs Nguồn http://share10s.com [4] Sách ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ PLC (thƣ viện trƣờng DH KTCN) Nguồn [5] CƠ ĐIỆN TỬ http://k43tdh2.com/forum TS Trƣơng Hữu Trí TS Nguyễn Thị Ri 49 GVHD SVT BÁO CÁO THỰC TẬP DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BẢNG 2.1: ảnh hƣởng lƣ ng nƣớc phân b n cho phát triển hoa c c BẢNG 2: thông số kỹ thuật b c tƣới Nelson R33 HÌNH : hệ thống tƣới hoa màu tự động HÌNH : tƣới rau bec tƣới Nelson R33 HÌNH 2: mơ hình tƣới nhỏ giọt vƣờn rau gia đình HÌNH 3: số loại hoa c c HÌNH 4: sơ đồ khối hệ thống HÌNH : bảng tính hiệu HÌNH 2: module tín hiệu HÌNH 3: module truyền thơng HÌNH 4: cửa sổ Help HÌNH 5: hộp thoại print HÌNH 6: giao diện win cc HÌNH 7: giao diện ngƣời máy HÌNH 8: giao diện thiết kế HÌNH : PLC S7 CPU 2 DC/DC/DC HÌNH 2: nguồn 24v HÌNH 3: rơ le trung gian HÌNH 4: cơng tắc tơ chint HÌNH bố trí t c nƣớc cho 1hecta HÌNH 6: sơ đồ mạch điều khiển HÌNH 7: sơ đồ mạch động lực HÌNH : sơ đồ thuật tốn HÌNH 6.1: Máy bơm mini 50 GVHD SVT BÁO CÁO THỰC TẬP HÌNH 2: Ống dẫn nƣớc khớp nối nhanh HÌNH 3: B c phun sƣơng HÌNH 4: B ng đèn chiếu sáng HÌNH 5: Thử linh kiện HÌNH 6: Q trình đấu nối thiết bị HÌNH 7: Bơm bắt đầu tƣới đến thời gian đặt HÌNH 8: Bơm tắt tới thời gian đặt HÌNH 9: Đèn bật tự động HÌNH : Đèn tắt tự động HÌNH : Bật bơm n t nhấn c giữ HÌNH 2: Tắt bơm n t nhấn c giữ HÌNH 3: Bật đèn n t nhấn c giữ HÌNH 4: Tắt đèn n t nhấn c giữ 51 GVHD SVT ... tƣới vƣờn hoa C c nên em chọn phƣơng pháp tƣới dạng phun mƣa sử dụng b c a) Đặc điểm hoa Cúc  Tên gọi nguồn gốc Hoa C c c tên khoa học chrysanthemum, thuộc họ C c (asteraceae , loài hoa vô phổ... sáng ngày ngắn phân h a nụ hoa trồng, dẫn đến chât lƣ ng hoa k m: cành ngắn, hoa b Để tránh tƣ ng hoa sớm cho c c thời vụ cần phải chiếu sáng bổ sung cho  hắc phục hoa nở sớm GVHD SVT BÁO CÁO... thái hoa C c phải đảm bảo đủ đặc trƣng sau, không không đƣ c coi họ C c: - Các no n hoa: phải n m nhụy Cụm hoa: dạng đầu Bầu nhụy: phân bố dạng no n Bao phấn: thuộc dạng hữu tính, nhụy hoa kết