Rasberry pi + siemen s7 1200 hệ thống giám sát cho nhà lưới

ỨNG DỤNG RASPBERRY PI 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHO 20 NHÀ LƯỚI TỔNG DIỆN TÍCH 7000M2 TẠI TRANG TRẠI HỮU CƠ DFARM Nhà màng công nghệ cao là mô hình nhà trồng cây kết cấu gồm khung giàn, lưới chống côn trùng, và các thiết bị hỗ trợ như lưới cắt nắng, thiết bị cảm nhiệt độ,… hệ thống tưới tiêu,... tạo thành hệ thống nhà khép kín, bảo vệ cây trồng trước những tác động của thời tiết và điều kiện ngoại cảnh, tạo môi trường tốt cho cây sinh trưởng, phát triển, năng suất cao

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CƠ ĐIỆN - - TRẦN CÔNG THÀNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG RASPBERRY PI THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHO 20 NHÀ LƯỚI TỔNG DIỆN TÍCH 7000M2 TẠI TRANG TRẠI HỮU CƠ DFARM HÀ NỘI - 2022 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CƠ ĐIỆN - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG RASPBERRY PI THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHO 20 NHÀ LƯỚI TỔNG DIỆN TÍCH 7000M2 TẠI TRANG TRẠI HỮU CƠ DFARM Giảng dẫn viên hướng : ThS Nguyễn Văn Điều Sinh viên thực : Trần Công Thành Lớp : K61-TĐH Mã SV : 612358 HÀ NỘI – 2022 LỜI CAM ĐOAN Em – Trần Công Thành xin cam đoan Đồ án tốt nghiệp sản phẩm nghiên cứu riêng thân em hướng dẫn Th.S Nguyễn Văn Điều Các nội dung nghiên cứu, kết đồ án trung thực Những tài liệu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá em thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Nếu phát có gian lận em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung đồ án Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Người thực đề tài Trần Công Thành LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ThS.Nguyễn Văn Điều, khoa Cơ – Điện, mơn Tự Động Hóa, trường Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Trong suốt thời gian thực đề tài này, với hướng dẫn lời góp ý thầy nội dung phương pháp nghiên cứu, lời nhận xét chia sẻ kinh nghiệm thực tế giúp cho em có điều kiện thuận lợi để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp Bên cạnh em xin cảm ơn thầy cô khoa Cơ – Điện Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức cần thiết để em có tiền đề để hoàn thành đồ án tốt nghiệp thời hạn Em xin gửi lời đồng cảm ơn đến bạn lớp K61TDH chia sẻ, trao đổi kiến thức kinh nghiệm quý báu thời gian thực đề tài Do thời gian nghiên cứu có hạn lượng kiến thức chun mơn thân em nhiều hạn chế nên đồ án cịn nhiều điều thiếu sót, mong thầy góp ý để em bố sung có nhiều kiến thức Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Người thực đề tài Trần Công Thành MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH vi CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU .1 1.1 Giới thiệu nông nghiệp công nghệ cao 1.1.1 Công nghệ nhà lưới 1.1.2 Ứng dụng Công nghệ thông tin nông nghiệp 1.2 1.2.1 Các nghiên cứu lĩnh vực nông nghiệp công nghệ cao Nghiên cứu Việt Nam 1.2.2 Nghiên cứu giới 1.3 Nghiên cứu tổng quan Hệ thống giám sát thông số nhà lưới CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 11 2.1 Đối tượng nghiên cứu 2.1.1 Cây Măng Tây 2.1.2 Hệ thống tưới nhà lưới công nghệ cao 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.2.1 Mơ hình Trang trại hữu DFARM 2.2.2 Giao diện điều khiển có DFARM 2.2.3 Tính tốn giám sát nước tưới cho nhà lưới 2.3 Nghiên cứu nâng cấp hệ thống giám sát cho FARM 2.3.1 Máy tính nhúng 2.3.2 Biến tần 2.3.3 PLC 2.3.4 Giao diện người dùng UI 2.3.5 Mạng Internet 2.4 Phương pháp nghiên cứu 2.4.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 2.4.2 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .27 3.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống 3.2 Thiết kế phần cứng cho hệ Scada 3.2.1 Máy tính nhúng Raspberry Pi 3.2.2 Biến tần LS M100 3.3 Thiết kế phần mềm 3.3.1 Cách thức kết nối hệ thống 3.3.2 Node Red 3.3.3 Zero Tier 3.3.4 Truyền thông PUT/GET 3.3.5 PN/IE (Profinet) 3.3.6 Wincc WebUX 3.3.7 Symbol Factory 3.4 Kết thử nghiệm hệ thống 3.4.1 Kết nối biến tần PLC 3.4.2 Giao diện giám sát tảng Node Red 3.4.2 Giao diện giám sát Scada Wincc 3.4.3 Giao diện Scada WebUX 3.4.4 Thử nghiệm thực tế 3.4.5 Kiểm nghiệm lượng nước tưới cho nhà 3.5 Thảo luận KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 Kết luận Kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống tưới tự động .3 Hình 1.2 Lưu đồ thuật toán hệ thống điều khiển hệ thống tưới nhỏ giọt tưới thấm Hình 1.3 Mơ hình thử nghiệm hệ thống tưới tự động .4 Hình 1.4 Hệ thống điều khiển trường Hình 1.5 Ứng dụng điều khiển giám sát hệ thống tưới Hình 1.6 Sơ đồ cấu chúc hệ thống Hình 1.7 Giao diện web hệ thống .8 Hình 1.8 Sơ đồ khối hệ thống giám sát thông số nhà lưới [7] Hình 2.1 Cây măng tây kỳ thu hoạch 11 Hình 2.1 Sơ đồ kết nối hệ thống .14 Hình 2.2 Màn hình chọn chế độ 15 Hình 2.3 Màn hình “Đặt ống dây” 16 Hình 2.4 Màn hình đặt thơng số tưới 16 Hình 2.5 Màn hình Tưới tay 17 Hình 2.6 Màn hình Giám sát trạng thái 17 Hình 2.7 Một vài loại máy tính nhúng phổ biến 20 Hình 2.8 Biến tần IG5A hãng LS 21 Hình 2.9 Một vài mẫu PLC phổ biến thị trường 22 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống giám sát qua mạng Internet 27 Hình 3.2 Giao diện phần mềm Raspberry Pi Imager 28 Hình 3.3 Biến tần LS M100 29 Hình 3.4 Kết nối RS485 biến tần 29 Hình 3.5 Sơ đồ kết nối thành phần hệ thống 30 Hình 3.6 Một dịng điều khiển Node Red 32 Hình 3.7 Các Node phục vụ kết nối với PLC 32 Hình 3.8 Thiết lập kết nối PLC & Node Red 33 Hình 3.9 Thiết lập địa nhớ PLC 33 Hình 3.10 Các thơng tin mạng ZeroTier 35 Hình 3.11 Raspberry Pi máy tính kết nối với 35 Hình 3.12 Thiết lập WebUX 37 Hình 3.13 Phần mềm SymbolFactory .38 Hình 3.14 Dây kết nối PLC biến tần 39 Hình 3.15 Màn hình điều khiển biến tần tay 39 Hình 3.16 Trang giao diện giám sát trạng thái hệ thống tưới 41 Hình 3.17 Trang giao diện cài đặt thơng số tưới tự động 42 Hình 3.18 Trang giao diện điều khiển tưới tay .42 Hình 3.19 Trang giao diện đặt thơng số ống dây tưới .43 Hình 3.20 Trang giao diện giám sát thông số nước tưới ngày .44 Hình 3.21 Giao diện giám sát SCADA 45 Hình 3.22 Giao diện hệ thống vận hành 46 Hình 3.23 Tình trạng làm việc hệ thống 46 Hình 3.24 Giao diện trường hợp hệ thống có lỗi 47 Hình 3.25 Giao diện Scada WebUX 47 Hình 3.26 Giao diện SCADA chạy thử nghiệm 48 Hình 3.27 Giao diện hệ thống làm việc 48 Hình 3.28 Lượng nước cài đặt .49 Hình 3.29 Lượng nước hệ thống giám sát hiển thị 49