TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ LÊ VĂN DỰ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH TRỒNG NẤM BÀO NGƯ SỬ DỤNG PLC S7 1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đà Nẵng, 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài. ................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu ...........................................................................................2 3. Đối tượng nghiên cứu. .........................................................................................2 CHƯƠNG I – CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..........................................................................5 1.1. QUY TRÌNH TRỒNG NẤM BÀO NGƯ.....................................................5 1.1.1. Thiết kế nhà trại..........................................................................................5 1.1.2. Thiết kế kệdàn treo để phôi nấm ...............................................................5 1.1.3. Quy trình vệ sinh nhà trại...........................................................................6 1.1.4. Quá trình ủ nấm..........................................................................................7 1.1.5. Thời điểm sốc lạnh .....................................................................................9 1.1.6. Hệ thống tưới nước cho nấm......................................................................9 1.1.7. Quá trình thu hoạch ..................................................................................10 1.1.8. Rút ra cách trồng nấm cho mô hình .........................................................10 1.2. TỔNG QUAN VỀ PLC ..................................................................................11 1.2.1. PLC là gì?.................................................................................................11 1.2.2. Một số đặc điểm. ......................................................................................12 1.2.3. Bộ điều khiển trung tâm ...........................................................................13 1.2.4. Phần mềm TIA Portal v16........................................................................15 1.2.5. Hmi wecon ...............................................................................................16 CHƯƠNG II – XÂY DỰNG QUY TRÌNH MÔ HÌNH...........................................18 2.1. YÊU CẦU CÔNG NGHỆ ..............................................................................18 2.1.1. Nguyên lý làm việc của mô hình..............................................................18 2.1.2. Tạo mô hình trên giao diện HMI Wecon .................................................18 2.1.3. Điều khiển lập trình PLC S7 1200. ..........................................................18 2.1.4. Các thiết bị trên mô hình. .........................................................................18 2.2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ..........................................................................19 2.2.1. Sơ đồ nguyên lý........................................................................................19 2.2.2. Quá trình xử lý tín hiệu analog.................................................................20 2.3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG..........................................22 2.4. THIẾT BỊ SỬ DỤNG CHO MÔ HÌNH.........................................................22 2.4.1. Nút khẩn cấp.............................................................................................222.4.2. Module relay 24V.....................................................................................23 2.4.3. Cảm biến độ ẩm đất..................................................................................25 2.4.4. Cảm biến nhiệt độ PT100.........................................................................26 2.4.5. Tính toán và lựa chọn bơm tăng áp..........................................................27 2.4.6. Tính toán chọn số lượng quạt...................................................................28 2.4.7. Led Thanh 5050........................................................................................29 2.4.8. Nguồn tổ ong 24V, 10A ...........................................................................30 CHƯƠNG III – XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VÀ KẾT NỐI CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT.................................................................................31 3.1. SƠ ĐỒ KHỐI 7............................................................................................31 3.2. XÂY DỰNG LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN........................................................31 3.3. KHAI BÁO CÁC BIẾN..............................................................................34 3.3.1 Biến sử dụng trong PLC............................................................................34 3.4. KẾT NỐI PHẦN MỀM ..................................................................................36 3.4.1. Kết nối PLC với phần mềm PI Studio......................................................36 3.4.2. Kết nối phần mềm VNET với HMI Wecon............................................38 3.5. DOWNLOAD CHƯƠNG TRÌNH TỪ XA CHO PLC VÀ HMI WECON...40 3.5.1 Download chương trình từ xa cho PLC ....................................................40 3.5.2. Download chương trình từ xa cho HMI Wecon.......................................40 CHƯƠNG IV – KIỂM THỬ VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG....................................43 4.1. KẾ HOẠCH KIỂM THỬ ..............................................................................43 4.2. KẾT QUẢ KIỂM THỬ MÔ HÌNH................................................................43 4.3. VẬN HÀNH HỆ THỐNG Ở CHẾ ĐỘ CHẠY TAY ....................................44 4.3.1. Chế độ chạy tay ........................................................................................44 4.3.2. Điều khiển mô hình ở chế độ chạy tay.....................................................44 4.4. VẬN HÀNH HỆ THỐNG Ở CHẾ ĐỘ TỰ ĐỘNG.......................................45 4.4.1. Giao diện HMI ở chế độ tự động..............................................................45 4.4.2. Điều khiển hệ thống ở chế độ tự động .....................................................46 4.5 Đọc cảm biến nhiệt độ và độ ẩm trên PLC......................................................47 4.5.1 Đọc giá trị cảm biến nhiệt độ ....................................................................47 4.5.2 Đọc cảm biến độ ẩm..................................................................................47 4.6 KẾT QUẢ KHI ỨNG DỤNG MÔ HÌNH VÀ SO SÁNH THỰC TẾ............48 4.6.1 Mô hình thực tế .........................................................................................484.6.2 Kết quả quá trình hình thành và phát triển của nấm..................................49 4.6.3. So sánh thực tế..........................................................................................52 KẾT LUẬN...............................................................................................................54 5.1 NHỮNG VẤN ĐỀ ĐẠT ĐƯỢC.....................................................................54 5.2 NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN HẠN CHẾ...............................................................54 5.3 PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ....................................................................................54 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................56
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ LÊ VĂN DỰ THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH TRỒNG NẤM BÀO NGƯ SỬ DỤNG PLC S7 1200 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đà Nẵng, 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH TRỒNG NẤM BÀO NGƯ SỬ DỤNG PLC S7 1200 CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GVHD : NGUYỄN PHẠM CÔNG ĐỨC SVTH : LÊ VĂN DỰ LỚP : K24 EDT MSSV : 24211709117 Đà Nẵng, 2022 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: Họ tên : Nguyễn Phạm Công Đức Học hàm, học vị : Thạc sĩ Cơ quan công tác : Trường Đại học Duy Tân Nội dung hướng dẫn : Lập trình cho PLC, thiết kế mơ hình trồng nấm Bào Ngư hệ thống điều khiển, giám sát từ xa Đề tài đồ án giao ngày 01 tháng 09 năm 2022 Yêu cầu phải hoàn thành trước ngày tháng 12 năm 2022 Chủ nhiệm đề tài Đã giao nhiệm vụ đồ án Sinh viên Cán hướng dẫn đồ án Lê Văn Dự ThS Nguyễn Phạm Công Đức PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đồ án tốt nghiệp Đánh giá chất lượng đồ án Cho điểm cán hướng dẫn (điểm ghi số chữ) Đà Nẵng, ngày……tháng……năm 2022 Cán hướng dẫn (ký ghi rõ họ tên) ThS Nguyễn Phạm Công Đức NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP Đánh giá chất lượng đồ án mặt phân tích số liệu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính tốn chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài Cho điểm cán chấm phản biện (điểm ghi số chữ) Đà Nẵng, ngày……tháng……năm 2022 Người chấm phản biện (ký ghi rõ họ tên) NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN Chủ nhiệm đề tài: Lê Văn Dự MSSV: 24211709117 Khoa: Điện-Điện Tử Ngành: Điện tự động Khóa: K24 Tên đề tài: “THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH TRỒNG NẤM BÀO NGƯ SỬ DỤNG PLC S7 1200” NỘI DUNG CƠ BẢN DỰ KIẾN THỰC HIỆN Phân tích nghiên cứu hệ thống tưới nước tự động thông qua hai cảm biến cảm biến độ ẩm nhiệt độ Đưa phương pháp lập trình cho PLC S7 1200, giám sát tương tác thông qua giao diện HMI Wecon Đưa sơ đồ nguyên lý, điều khiển trình, lưu đồ thuật tốn hệ thống, hồn thành mơ hình trồng nấm Bào Ngư, giám sát điều khiển từ xa qua HMI PI3070ig-C(wifi) Quan sát thực nghiệm mơ hình từ đưa giải pháp trồng nấm tối ưu Đà Nẵng, ngày……tháng 12 năm 2022 Cán hướng dẫn (ký ghi rõ họ tên) ThS Nguyễn Phạm Công Đức LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài tốt nghiệp: “THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH TRỒNG NẤM BÀO NGƯ SỬ DỤNG PLC S7 1200” cơng trình nghiên cứu thân Những phần có sử dụng tài liệu tham khảo có đề tài liệt kê nêu rõ phần tài liệu tham khảo Đồng thời số liệu hay kết trình bày đề tài mang tính chất trung thực, không chép, đạo nhái Nếu sai tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm chịu tất kỷ luật môn nhà trường đề Tác giả Đề tài LÊ VĂN DỰ LỜI CẢM ƠN Đầu tiên xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Điện-Điện Tử trường Đại Học Duy Tân, đặc biệt thầy cô chuyên ngành Điện Tự Động tận tình dạy trang bị cho chúng em kiến thức cần thiết suốt thời gian ngồi giảng đường làm tảng cho việc thực dự án chúng em Xin trân trọng cảm ơn thầy Nguyễn Phạm Công Đức, giảng viên hướng dẫn tận tình giúp đỡ, giúp tơi giải đựợc khúc mắc tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành dự án Xin chân thành cảm ơn MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu .2 CHƯƠNG I – CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 QUY TRÌNH TRỒNG NẤM BÀO NGƯ .5 1.1.1 Thiết kế nhà trại 1.1.2 Thiết kế kệ/dàn treo để phôi nấm .5 1.1.3 Quy trình vệ sinh nhà trại 1.1.4 Quá trình ủ nấm 1.1.5 Thời điểm sốc lạnh .9 1.1.6 Hệ thống tưới nước cho nấm 1.1.7 Quá trình thu hoạch 10 1.1.8 Rút cách trồng nấm cho mơ hình 10 1.2 TỔNG QUAN VỀ PLC 11 1.2.1 PLC gì? 11 1.2.2 Một số đặc điểm 12 1.2.3 Bộ điều khiển trung tâm 13 1.2.4 Phần mềm TIA Portal v16 15 1.2.5 Hmi wecon .16 CHƯƠNG II – XÂY DỰNG QUY TRÌNH MƠ HÌNH 18 2.1 YÊU CẦU CÔNG NGHỆ 18 2.1.1 Ngun lý làm việc mơ hình 18 2.1.2 Tạo mơ hình giao diện HMI Wecon 18 2.1.3 Điều khiển lập trình PLC S7 1200 18 2.1.4 Các thiết bị mơ hình .18 2.2 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 19 2.2.1 Sơ đồ nguyên lý 19 2.2.2 Quá trình xử lý tín hiệu analog 20 2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 22 2.4 THIẾT BỊ SỬ DỤNG CHO MƠ HÌNH 22 2.4.1 Nút khẩn cấp 22 42 Bước 5: Tìm đến thư mục Project mong muốn Download chọn vào file nguồn HMI file wmt thự mục Chờ HMI Download chương trình Như download HMI từ xa mà không cần đến cổng USB ❖ Để điều khiển từ xa qua smart phone cần tải phần mềm V-NET cho hệ điều hành dùng sau vào phần Wed SCADA điều khiển chương trình với giao diện HMI Wecon Hình 3.17 Giao diện điện thoai qua phần mềm V-NET Như với chức điều khiển download chương trình từ xa HMI Wecon giám sát hệ thống từ xa với độ bảo mật cực cao thông qua laptop hay đơn giản từ smart phone hay dùng ngày, giúp người vận hành tiết kiệm thời gian sửa chữa giám sát hệ thống nơi có kết nối internet ĐỒ ÁN TỐT NGHỆP GVHD: ThS Nguyễn Phạm Công Đức 43 CHƯƠNG IV – KIỂM THỬ VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG 4.1 KẾ HOẠCH KIỂM THỬ Sau hoàn thiện đề tài, tiếp tục xây dựng bước kiểm thử hệ thống: - Kiểm tra việc kết nối phần mềm - Kiểm thử hệ thống mô sau chạy liên tục có phát sinh lỗi Xem trạng thái khối chương trình - Điều khiển hệ thống HMI để xem bám sát với tốn đưa trước hay chưa - Đưa trường hợp ý muốn xảy hệ thống, từ nghĩ cách giải khắc phục cách tốt 4.2 KẾT QUẢ KIỂM THỬ MƠ HÌNH Lần thực Lần Kết Giải pháp Download PLC, thiết kế xong giao diện cho HMI, HMI Wecon khơng thể điều khiển mơ hình +Thay đổi cổng kết nối PLC +Thay đổi địa IP PLC HMI Wecon +Kết nối thành công PLC + Thay đổi kiểu HMI Wecon liệu PLC Lần Lần Lần +Điểu khiển hệ thống thông số set đầu vào cho cảm biến hai thông số nhiệt độ độ ẩm không hiểu thị lên HMI gắn lại tag + Thay đổi dạng liệu format data Wecon + Đã xuất thành cơng hai tín hiệu cảm biến nhiệt độ độ ẩm, cảm biến nhạy + Không thể kết nối hệ thống để điều khiển từ xa qua máy tính điện thoại + Tiến hành điều chỉnh timer làm chậm lại q trình đọc tín hiệu cảm biến + Tải lại phần mềm kiểm tra lại kết nối HMI + Hệ thống hoạt động ổn định, tiến hành chăm sóc nấm, điều khiển giám sát hệ thống từ xa Bảng Kết kiểm thử ĐỒ ÁN TỐT NGHỆP GVHD: ThS Nguyễn Phạm Công Đức 44 4.3 VẬN HÀNH HỆ THỐNG Ở CHẾ ĐỘ CHẠY TAY Hệ thống gần sát với lưu đồ thuật toán nêu hình 3.1 [tr.39], phần cách hệ thống vận hành từ đưa kết nghiệm thu nhận xét 4.3.1 Chế độ chạy tay Hình 4.1 Giao diện hệ thống hình HMI Wecon 4.3.2 Điều khiển mơ hình chế độ chạy tay Ở chế độ Manual : nhấn vào nút M giao diện đến đèn hiển thị màu xanh Hình 4.2 Giao diện hiển thị chế độ Manual ĐỒ ÁN TỐT NGHỆP GVHD: ThS Nguyễn Phạm Công Đức 45 Ở chế độ manual gồm chân out cho bơm, quạt đèn: Để điều khiển bơm ta nhấn nút ON OFF giao diện HMI Hình 4.3 Giao diện nút ON/OFF máy bơm Để bật tắt quạt nhấn ON/OFF giao diện HMI Hình 4.4 Giao diện nút ON/OFF quạt Với đèn ta thao tác tương tự điều khiển tắt, bật Hình 4.5 Giao diện nút ON/OFF đèn ➢ Như cần vài thao tác đơn giản HMI ta điều khiển tay hệ thống, máy tính cài phần mềm V-NET(PC) điện thoại cài V-NET cho smart phone ta điều khiển hệ thống tay từ xa mà không cần phải tới nơi đặt HMI 4.4 VẬN HÀNH HỆ THỐNG Ở CHẾ ĐỘ TỰ ĐỘNG 4.4.1 Giao diện HMI chế độ tự động ĐỒ ÁN TỐT NGHỆP GVHD: ThS Nguyễn Phạm Công Đức 46 Hình 4.6 Giao diện điều khiển chế độ Auto 4.4.2 Điều khiển hệ thống chế độ tự động Ở chế độ AUTO set địa đầu vào gồm giá trị: Nhiệt độ min, nhiệt độ max, độ ẩm độ ẩm max Với mơ hình nấm bào ngư qua q trình học hỏi trang trại nấm trình nghiên cứu thay đổi giá trị nhiệt độ, độ ẩm nhiều lần, nên chọn set giá trị nhiệt độ cho nấm 22