THIẾT kế mô HÌNH GIÁM sát và điều KHIỂN hệ THỐNG sản XUẤT NÔNG NGHIỆP QUA WEB SERVER

GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG

Cơ sở lựa chọn vật liệu và cấu tạo nhà kính

Chúng em đã chọn vật liệu khung sương là thép hộp kết hợp với tấm hình nhà kính do tính ứng dụng cao của mô hình trong thực tiễn.

Ngày nay, việc ứng dụng công nghệ nhà kính đã thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của ngành nông nghiệp Người La Mã cổ đại là những người đầu tiên phát triển nhà kính bằng các chất liệu tương tự như hiện nay.

Nhựa PE trong suốt bao phủ xung quanh để có thể đáp ứng được nhu cầu nghiên cứu và ứng dụng của đề tài đưa ra

Hình 2 1 Mô hình nông trại nhà kính

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào nông nghiệp không chỉ nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn cải thiện khả năng quản lý và giám sát từ xa Hệ thống này cho phép người dùng theo dõi các chỉ số quan trọng, đưa ra quyết định kịp thời và chính xác, từ đó góp phần nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm nông nghiệp.

GVHD:ThS Nguyễn Tấn Hòa Trang 7

[2] PLC là từ viết tắt của Programmable Logic Controller (Tiếng Việt:

Bộ điều khiển Logic có thể lập trình (PLC) khác biệt so với các bộ điều khiển thông thường nhờ khả năng thay đổi thuật toán điều khiển theo yêu cầu của người sử dụng Thông qua ngôn ngữ lập trình, PLC cho phép thực hiện linh hoạt nhiều bài toán điều khiển khác nhau, mang lại sự tùy biến và hiệu quả cao trong các ứng dụng công nghiệp.

PLC sử dụng tín hiệu đầu vào cùng với các thuật toán điều khiển do người lập trình thiết lập, từ đó tạo ra tín hiệu đầu ra để điều khiển các thiết bị khác.

Cấu trúc cơ bản của PLC

PLC là thiết bị cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển số thông qua ngôn ngữ lập trình, với toàn bộ chương trình điều khiển được lưu trữ trong bộ nhớ của nó Điều này khiến PLC hoạt động giống như một máy tính, bao gồm vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ lưu trữ chương trình và dữ liệu, cùng các cổng vào/ra để kết nối với các đối tượng điều khiển Cấu trúc cơ bản của một PLC luôn bao gồm những thành phần thiết yếu này.

+ Mô đun xử lý tín hiệu

PLC không chỉ bao gồm các mô đun chính mà còn có nhiều mô đun phụ trợ quan trọng Các mô đun này bao gồm mô đun giao tiếp mạng và truyền thông, cũng như các mô đun ghép nối chức năng để xử lý tín hiệu Chúng bao gồm mô đun kết nối với cảm biến nhiệt độ, mô đun điều khiển động cơ bước, mô đun kết nối với encoder và mô đun đếm xung vào.

Tổng quan về PLC S7-1200

Dòng PLC Siemens S7 1200 là thiết bị tự động hóa có độ chính xác cao và tốc độ xử lý nhanh, được thiết kế nhỏ gọn và linh hoạt, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau.

PLC S7-1200 của Siemens sở hữu giao diện truyền thông mạnh mẽ, đáp ứng tiêu chuẩn cao nhất trong lĩnh vực công nghiệp Với các tính năng công nghệ tiên tiến được tích hợp sẵn, sản phẩm này trở thành giải pháp tự động hóa toàn diện và hiệu quả.

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Với việc áp dụng công nghệ thông tin, người nông dân có thể theo dõi và điều chỉnh các yếu tố quan trọng trong sản xuất một cách dễ dàng và hiệu quả Hệ thống này không chỉ tăng cường năng suất mà còn giảm thiểu rủi ro trong quản lý nông nghiệp Thông qua giao diện thân thiện, người dùng có thể truy cập dữ liệu và điều khiển thiết bị từ xa, mang lại sự tiện lợi và linh hoạt trong công việc.

Nguyên lý hoạt động của PLC S7 1200

Các PLC hoạt động dựa trên nguyên lý mà CPU điều khiển các hoạt động bên trong Bộ xử lý đọc và kiểm tra chương trình trong bộ nhớ, sau đó thực hiện từng lệnh theo thứ tự, đóng hoặc ngắt các đầu ra Các trạng thái đầu ra này được truyền tới các thiết bị liên kết để thực thi, và toàn bộ hoạt động này phụ thuộc vào chương trình điều khiển trong bộ nhớ.

Một số dòng CPU S7-1200

S7-1200 có 5 dòng là CPU 1211C, CPU 1212C và CPU 1214C, CPU 1215C, CPU 1217C

+ PLC S7-1200 CPU 1211C có bộ nhớ làm việc 50KB work memory

+ PLC S7-1200 CPU 1212C có bộ nhớ làm việc 75KB work memory

PLC S7-1200 cung cấp nhiều tùy chọn CPU với dung lượng bộ nhớ làm việc khác nhau Cụ thể, CPU 1214C có bộ nhớ làm việc 100KB, CPU 1215C có bộ nhớ 125KB, và CPU 1217C sở hữu bộ nhớ làm việc lên đến 150KB Những thông số này giúp người dùng lựa chọn phù hợp với nhu cầu ứng dụng tự động hóa của họ.

PLC 1214 DC/DC/DC

Bộ điều khiển PLC SIMATIC S7-1200 1214 DC/DC/DC của Siemens là giải pháp lý tưởng cho tự động hóa nhỏ gọn, với khả năng mở rộng truyền thông và tính năng tương thích đa dạng Sản phẩm này có các phiên bản tiêu chuẩn và an toàn, được thiết kế nhỏ gọn, tiết kiệm không gian cho các ứng dụng công nghiệp.

Hình 2 2 Nguyên lý hoạt động của PLC

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web là một giải pháp hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Bằng cách sử dụng công nghệ web, người dùng có thể theo dõi và điều chỉnh hoạt động sản xuất nông nghiệp từ xa, nâng cao hiệu quả và giảm thiểu rủi ro Hệ thống này không chỉ cải thiện năng suất mà còn giúp quản lý tài nguyên một cách hiệu quả, mang lại lợi ích kinh tế cho người nông dân.

Hình 2 3 PLC S7 1200 1214C DC/DC/DC

Bộ điều khiển S7-1200 1214 DC/DC/DC mang lại sự linh hoạt và hiệu suất cao, giúp bạn quản lý nhiều thiết bị khác nhau, đáp ứng hiệu quả nhu cầu tự động hóa của doanh nghiệp.

S7-1200 với thiết kế nhỏ gọn, cấu hình linh hoạt và bộ hướng dẫn mạnh mẽ là giải pháp lý tưởng cho việc kiểm soát nhiều ứng dụng khác nhau.

CPU S7-1200 1214 DC/DC/DC tích hợp bộ vi xử lý, mạch cấp nguồn, đầu vào và đầu ra trong một thiết kế nhỏ gọn, tạo ra một bộ điều khiển mạnh mẽ Với cổng PROFINET tích hợp, CPU này cho phép truyền thông hiệu quả qua mạng PROFINET, đồng thời hỗ trợ điều khiển chuyển động tốc độ cao và đầu vào tương tự trên bo mạch.

Các mô-đun bổ sung có sẵn để liên lạc qua các mạng PROFIBUS, GPRS, RS485 hoặc RS232

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp tiên tiến giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Bằng cách sử dụng công nghệ hiện đại, người nông dân có thể theo dõi và điều chỉnh các yếu tố như độ ẩm, nhiệt độ và ánh sáng từ xa, đảm bảo năng suất cao và chất lượng sản phẩm tốt nhất Hệ thống này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu rủi ro trong sản xuất, mang lại hiệu quả kinh tế cho người nông dân.

Các phần mềm hệ thống sử dụng để lập trình

Tổng quan về Web Server

Web Server là một loại máy chủ có dung lượng lớn và tốc độ cao, được sử dụng để lưu trữ thông tin giống như một ngân hàng dữ liệu Nó chứa các website đã được thiết kế cùng với những thông tin liên quan như mã Script, chương trình và file Multimedia.

Web Server có khả năng truyền tải các trang Web đến máy khách qua Internet thông qua giao thức HTTP, được thiết kế để gửi các tệp tin đến trình duyệt Web và các giao thức khác.

Tất cả các Web Server đều sở hữu một địa chỉ IP hoặc một tên miền Khi người dùng nhập 'http://www.xyz.com' vào thanh địa chỉ trình duyệt và nhấn Enter, họ đã gửi yêu cầu đến một Server với tên miền tương ứng.

‘www.xyz.com’ Server này sẽ tìm trang Web có tên là index.htm rồi gửi nó đến trình duyệt của người sử dụng

Bất kỳ máy tính nào cũng có thể chuyển đổi thành Web Server bằng cách cài đặt phần mềm máy chủ và kết nối với Internet.

Khi máy tính gửi yêu cầu truy cập đến Web Server, phần mềm máy chủ web sẽ tiếp nhận yêu cầu đó và cung cấp thông tin mà người dùng cần từ trang web.

Cách thức hoạt động của một wed server

Hình 2 4 Hoạt động của webserver

[2] Người dùng Internet sẽ truy cập một website bất kỳ thông qua một trình duyêt web được cài trên máy tính hoặc thiết bị di động

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiệu quả giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Việc áp dụng công nghệ này không chỉ nâng cao năng suất mà còn giảm thiểu rủi ro trong quản lý Hệ thống cho phép theo dõi và điều chỉnh các yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp một cách linh hoạt và kịp thời Nhờ vào giao diện thân thiện và dễ sử dụng, người dùng có thể dễ dàng truy cập và quản lý thông tin từ xa Sự phát triển của các công nghệ web server đang mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành nông nghiệp hiện đại.

Lúc này, trình duyệt web mà bạn đang sử dụng (Chrome, Cốc Cốc, Firefox

Khi người dùng gửi yêu cầu truy cập một trang web, hệ thống sẽ chuyển đổi tên miền thành địa chỉ IP thông qua các máy chủ DNS Sau đó, trình duyệt sử dụng giao thức HTTP để gửi yêu cầu đến máy chủ web, thông báo rằng có một người dùng đang cần truy xuất thông tin tại địa chỉ đó và yêu cầu máy chủ trả về kết quả.

Khi trình duyệt gửi yêu cầu, máy chủ web sẽ kiểm tra hệ thống để tìm tài nguyên liên quan đến địa chỉ mà người dùng cần Nếu có tài nguyên, máy chủ sẽ trả lại thông tin qua giao thức HTTP cho trình duyệt để hiển thị Ngược lại, nếu không tìm thấy, người dùng sẽ nhận được thông báo lỗi hoặc nội dung không tìm thấy Quy trình này diễn ra liên tục.

Tổng quan về phần mềm TIA Portal của Siemens

TIA Portal, viết tắt của Totally Integrated Automation Portal, là phần mềm tích hợp cho quản lý và điều hành tự động hóa hệ thống điện Phần mềm này cho phép thực hiện các tác vụ và điều khiển hệ thống trong một môi trường chung, đánh dấu bước tiến quan trọng trong lĩnh vực tự động hóa.

TIA Portal, được phát triển bởi các kỹ sư Siemens vào năm 1996, cho phép người dùng nhanh chóng phát triển và viết phần mềm quản lý trên một nền tảng thống nhất Giải pháp này giúp giảm thiểu thời gian tích hợp các ứng dụng riêng lẻ, tạo ra một hệ thống đồng nhất và hiệu quả.

TIA Portal là phần mềm tích hợp tự động toàn diện, đóng vai trò cơ sở cho các phần mềm lập trình và cấu hình thiết bị trong dải sản phẩm Với khả năng chia sẻ cơ sở dữ liệu chung, TIA Portal đảm bảo tính thống nhất và toàn vẹn cho hệ thống quản lý và vận hành Phần mềm này cung cấp môi trường thuận lợi cho việc lập trình và thực hiện các thao tác một cách dễ dàng.

+ Thiết kế giao diện kéo nhã thông tin dễ dàng, với ngôn ngữ hỗ trợ đa dạng

+ Quản lý phân quyền User, Code, Project tổng quát

+ Thực hiện go online và Diagnostic cho tất cả các thiết bị trong project để xác định bệnh, lỗi hệ thống

+ Tích hợp mô phỏng hệ thống

+ Dễ dàng thiết lập cấu hình và liên kết giữa các thiết bị Siemens

Hiện nay, phần mềm TIA Portal có nhiều phiên bản, bao gồm TIA Portal V14, V15, V16 và phiên bản mới nhất là V17 Người dùng có thể lựa chọn cài đặt phiên bản TIA Portal phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình.

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, nâng cao hiệu quả và giảm thiểu chi phí Mô hình này cho phép người dùng theo dõi và điều chỉnh các thông số trong thời gian thực, từ đó cải thiện năng suất và chất lượng sản phẩm Sử dụng công nghệ web server cũng mang lại tính linh hoạt và khả năng truy cập từ xa, hỗ trợ người nông dân trong việc quản lý và ra quyết định nhanh chóng.

Hình 2 6 Cấu tạo cảm biến nhiệt

Cảm biến nhiệt hoạt động dựa trên sự thay đổi điện trở của kim loại theo nhiệt độ Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh, một sức điện động V sẽ được phát sinh tại đầu lạnh Nhiệt độ ở đầu lạnh cần phải ổn định và có thể đo được, phụ thuộc vào chất liệu của cảm biến Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt chủ yếu dựa vào mối quan hệ giữa vật liệu kim loại và nhiệt độ, trong đó điện trở đạt 100Ω khi nhiệt độ là 0 độ.

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp nâng cao hiệu quả quản lý Hệ thống này cho phép người dùng theo dõi và điều chỉnh các thông số sản xuất từ xa, tối ưu hóa quy trình và giảm thiểu lãng phí Bằng cách tích hợp công nghệ thông tin vào nông nghiệp, các nhà sản xuất có thể cải thiện năng suất và chất lượng sản phẩm Việc sử dụng web server trong thiết kế mô hình cũng đảm bảo tính linh hoạt và khả năng truy cập dễ dàng, đáp ứng nhanh chóng nhu cầu thị trường.

GVHD: ThS Nguyễn Tấn Hòa chỉ ra rằng độ dẫn điện của kim loại tăng khi nhiệt độ tăng và ngược lại Việc tích hợp bộ chuyển đổi tín hiệu không chỉ nâng cao hiệu suất làm việc của cảm biến nhiệt mà còn giúp cho quá trình vận hành và lắp đặt trở nên dễ dàng hơn.

Cảm biến độ ẩm đất

Hình 2 7 Cảm biến độ ẩm đất

Cảm biến độ ẩm hoạt động dựa trên nguyên lý hấp thụ hơi nước, dẫn đến sự thay đổi tính chất của thành phần cảm nhận trong cảm biến Đối với cảm biến điện dung, độ ẩm không khí tác động đến điện dung giữa hai tấm kim loại Trong khi đó, cảm biến điện trở sử dụng polymer hoặc sứ để hấp thụ độ ẩm, ảnh hưởng trực tiếp đến điện trở suất của chúng Sự thay đổi này được kết nối với một mạch, cho phép đo lường độ ẩm tương đối dựa trên biến đổi dòng điện.

Cầu dao tự động ngắt (Aptomat)

+ Cầu dao tự động ngắt (Aptomat) 2 cực SINO - CB 2 cực SINO Tên gọi khác: Át Sino, CB 2 tép Sino, Cầu dao tự ngắt Sino

+ Bảo vệ mạch điện chống quá tải và ngắn mạch (chập điện)

Vật liệu nhựa chống cháy chất lượng cao với mẫu mã đẹp và độ bền vượt trội, được ứng dụng phổ biến trong các công trình dân dụng và công nghiệp Sản phẩm PS45N có tính năng tự động ngắt khi xảy ra quá tải hoặc ngắn mạch, đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Bằng cách sử dụng công nghệ web, người dùng có thể theo dõi và điều chỉnh hoạt động sản xuất từ xa, đảm bảo hiệu quả và năng suất cao Hệ thống này không chỉ nâng cao tính linh hoạt mà còn cải thiện khả năng phản ứng nhanh với các biến động trong môi trường sản xuất Sự tích hợp giữa công nghệ thông tin và nông nghiệp thông minh đang mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành nông nghiệp hiện đại.

Hình 2 8 Cầu dao tự động ngắt

 Dòng cắt: 4,5KA Dòng chịu tải 10A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A, 50A, 63A

+ Chỉnh lưu từ lưới điện xoay chiều thành điện 1 chiều cung cấp cho các thiết bị điện tử

+ Dùng trong các mạch ổn áp, cung cấp dòng áp đủ tranh trường hợp sụt áp, dòng ảnh hưởng tới mạch

Nguồn tổ ong 12V 5A với điện áp vào từ 110V đến 240V và tần số 50/60Hz, cung cấp điện áp ra 12V và công suất lên đến 600W Thiết bị này được ứng dụng rộng rãi để cấp nguồn cho các sản phẩm như đèn LED trong ngành quảng cáo, camera, thiết bị ngoại vi và hệ thống điều khiển tự động.

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiệu quả, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Việc áp dụng công nghệ này cho phép nông dân theo dõi và quản lý các yếu tố như độ ẩm, nhiệt độ và ánh sáng từ xa, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm Hệ thống này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu rủi ro trong sản xuất, đồng thời cải thiện khả năng ra quyết định dựa trên dữ liệu thu thập được.

Nguồn Tổ Ong 24V 20A, hay bộ nguồn một chiều, được thiết kế để chuyển đổi điện áp từ 220VAC sang 24VDC, cung cấp năng lượng cho các thiết bị hoạt động Sản phẩm này được sử dụng phổ biến trong các thiết bị điện và dân dụng, đồng thời trong công nghiệp, nó thường dùng để cấp nguồn cho các thiết bị trong tủ điện.

+ Chỉnh lưu từ lưới điện xoay chiều thành điện 1 chiều cung cấp cho các thiết bị điện tử

+ Dùng trong các mạch ổn áp, cung cấp dòng áp đủ tranh trường hợp sụt áp, dòng ảnh hưởng tới mạch

+ Hiệu quả cao, giá thành thấp, độ tin cậy cao

+ Điện áp vào: 110V - 240V | 50 / 60hz + Điện áp ra: 24V

Công suất của nguồn tổ ong này là 600W, với ứng dụng chính là cung cấp nguồn 12V 5A cho các sản phẩm như đèn LED trong ngành quảng cáo, camera, thiết bị ngoại vi và hệ thống điều khiển tự động.

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

Chế độ Manual

Hệ thống hoạt động hoàn toàn bằng tay, cho phép người dùng điều khiển thông qua các nút nhấn Các nút nhấn này được thiết kế trên tủ điện, giao diện WinCC và webserver, mang lại sự linh hoạt trong việc vận hành.

Chế độ Auto

Hệ thống sẽ hoạt động dựa trên tín hiệu từ cảm biến, với các cơ cấu chấp hành được điều khiển theo cài đặt lập trình sẵn Khi nhiệt độ và độ ẩm đạt mức cho phép, các cơ cấu sẽ hoạt động theo yêu cầu của người sử dụng.

Khi nhiệt độ giảm xuống dưới 15 độ C, đèn sưởi sẽ tự động hoạt động, giúp duy trì nhiệt độ lý tưởng cho cây trồng Đèn này có vai trò quan trọng trong việc giữ ấm hệ thống, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của cây trong mùa đông khắc nghiệt.

Khi nhiệt độ vượt quá 40 độ, hãy ngay lập tức kích hoạt bơm 1, quạt 1 và đóng rèm lại để hạ nhiệt độ trong phòng, nhằm bảo vệ cây trồng khỏi tổn hại và đảm bảo sự an toàn tốt nhất cho chúng.

Khi độ ẩm đất dưới 60 phần trăm thì bơm 2 hoạt động nhằm cung cấp độ ẩm phù hợp để cây sinh trưởng và phát triển 1 cách tốt nhất

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Bằng cách sử dụng công nghệ web, người dùng có thể theo dõi và quản lý các hoạt động nông nghiệp từ xa, nâng cao hiệu quả và giảm thiểu rủi ro Hệ thống này cho phép thu thập dữ liệu thời gian thực, phân tích và đưa ra quyết định chính xác, từ đó cải thiện năng suất và chất lượng sản phẩm nông nghiệp.

Khi độ ẩm đất trên 70 phần trăm thì quạt 2 và rèm mở ra nhằm giảm độ ẩm trong phòng về ở mức cho phép

Chuyển sang chế độ tự động cho phép theo dõi hoạt động của hệ thống qua web và điều chỉnh cơ cấu chấp hành từ xa, mang lại ưu điểm nổi bật cho mô hình này.

Sơ đồ khối trong hệ thống

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống

Sơ đồ gồm 4 khối chính: Khối nguồn, khối đầu vào, khối đầu ra, khối điều khiển trung tâm

 Nguồn 24V cung cấp cho PLC và các cơ cấu chấp hành như quạt và rèm, nút nhấn, relay và các vật có liên quan khác

Trong hệ thống này, nguồn 12V được sử dụng để cung cấp điện cho bơm, vì bơm chỉ hoạt động với điện áp 12V Do đó, cần thiết phải lắp đặt một bộ nguồn 12V để đảm bảo bơm hoạt động hiệu quả.

Nút nhấn bao gồm 7 nút On/Off 24V cho phép điều khiển hệ thống bằng tay thông qua việc nhấn giữ, cùng với 1 công tắc switch để điều chỉnh chế độ hoạt động của hệ thống.

Công tắc hành trình bao gồm hai công tắc dùng để điều khiển tín hiệu đầu vào PLC, giúp mở và đóng rèm của hệ thống.

Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm đất giúp theo dõi và giám sát tình trạng của hệ thống, từ đó cho phép điều chỉnh phù hợp với thực tế.

- Khối điều khiển trung tâm:

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Việc áp dụng công nghệ này cho phép người dùng theo dõi và điều chỉnh các thông số trong thời gian thực, nâng cao hiệu quả và năng suất lao động Hệ thống cung cấp giao diện thân thiện, dễ sử dụng, giúp nông dân và các nhà quản lý dễ dàng quản lý hoạt động sản xuất từ xa Sự tích hợp của các thiết bị IoT trong mô hình này không chỉ tăng cường khả năng giám sát mà còn hỗ trợ ra quyết định nhanh chóng, chính xác hơn.

PLC S7 1200 CPU 1214c DC/DC/DC là thành phần quan trọng trong việc lập trình và điều khiển toàn bộ hệ thống Để đảm bảo hoạt động ổn định, việc cung cấp nguồn điện và quản lý các vấn đề liên quan đến thiết bị này là vô cùng cần thiết.

 Các cơ cấu chấp hành của hệ thống như: bơm, quạt, rèm, đèn hoạt động dựa vào tín hiệu của khối điều khiển trung tâm

Phương thức chuyển đổi tín hiệu

Khái niệm về module analog

Module analog là một công cụ để xử lý các tín hiệu tương tự thông qua việc xử lý các tín hiệu số

Bộ biến đổi tương tự - số (A/D) chuyển đổi tín hiệu tương tự thành các con số, cho phép kết nối các thiết bị đo với bộ điều khiển, ví dụ như trong việc đo nhiệt độ.

Đầu ra analog là một thành phần quan trọng trong module analog, thực chất là bộ chuyển đổi số sang tương tự (D/A) Nó có chức năng chuyển đổi tín hiệu số đầu vào thành tín hiệu tương tự đầu ra, giúp điều khiển các thiết bị trong dải đo tương tự Ví dụ, nó có thể được sử dụng để điều khiển van mở với góc từ 0-100% hoặc điều chỉnh tốc độ biến tần từ 0-50Hz.

Nguyên lý hoạt động chung của các cảm biến và các tín hiệu đo chuẩn

Các module analog thường nhận đầu vào là tín hiệu điện áp hoặc dòng điện, trong khi các tín hiệu cần xử lý lại thường không phải là tín hiệu điện, chẳng hạn như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng và khối lượng Để chuyển đổi những tín hiệu này thành tín hiệu điện áp hoặc dòng điện, người ta sử dụng thiết bị trung gian gọi là đầu đo hoặc cảm biến Để đảm bảo tính tiện dụng và đơn giản, các tín hiệu vào của module Analog Input và tín hiệu ra của module Analog Output tuân theo chuẩn tín hiệu công nghiệp.

2 loại chuẩn phổ biến là chuẩn điện áp và chuẩn dòng điện

- Dòng điện : 4 – 20 mA, 0-20mA,  10mA

Các tín hiệu từ cảm biến thường không tuân theo tiêu chuẩn công nghiệp, do đó cần sử dụng thiết bị chuyển đổi để điều chỉnh chúng về đúng chuẩn.

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp tăng cường hiệu quả quản lý Việc áp dụng công nghệ này cho phép nông dân theo dõi và điều chỉnh các thông số sản xuất từ xa, đảm bảo năng suất và chất lượng nông sản Hệ thống này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu sai sót trong quá trình sản xuất Bằng cách sử dụng giao diện thân thiện, người dùng có thể dễ dàng truy cập và điều khiển các thiết bị nông nghiệp, từ đó tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao lợi nhuận.

Kết hợp các đầu cảm biến và thiết bị chuyển đổi tạo thành một bộ cảm biến hoàn chỉnh, thường được gọi là thiết bị cảm biến hoặc thiết bị đo và chuyển đổi (bộ transducer).

(Trích dẫn: giáo trình PLC cơ bản)

Hình 3.2 Sơ đồ chuyển đổi tín hiệu vào và ra của module

PLC S7 1200 CPU 1214C DC/DC/DC được trang bị 2 cổng đầu vào Analog và hoạt động với điện áp từ 0-10V Do đó, việc lựa chọn cảm biến phù hợp với mức điện áp này là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động hiệu quả và tránh những sai sót không mong muốn.

Sơ đồ đấu nối PLC

Hình 3.3 Sơ đồ đấu nối thiết bị

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Việc áp dụng công nghệ này không chỉ nâng cao hiệu quả mà còn giảm thiểu rủi ro trong quản lý nông nghiệp Hệ thống cho phép người dùng theo dõi và điều chỉnh các thông số sản xuất từ xa, mang lại sự linh hoạt và tiện lợi Sự tích hợp giữa giám sát và điều khiển qua web server góp phần cải thiện năng suất và chất lượng sản phẩm nông nghiệp.

Sơ đồ đấu nối từ relay qua thiết bị

Hình 3.4 Sơ đồ đấu nối relay qua thiết bị

Cách bố trí thiết bị trong tủ điện

Việc thiết kế và bố trí thiết bị trong tủ điện một cách hợp lý không chỉ giúp giảm thiểu độ nhiễu giữa các thiết bị mà còn tiết kiệm dây dẫn điện, nâng cao tính thẩm mỹ, kéo dài tuổi thọ thiết bị và đảm bảo vận hành ổn định Sắp xếp thiết bị nên được phân thành từng nhóm để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng.

+ Nhóm thiết bị điều khiển hay đặt cùng nhau, góc phía trên (Các rơ le bảo vệ, rơ le trung gian, bộ điều khiển, cảm biến)

+ Nhóm khí cụ điện đóng cắt đặt cùng 1 hàng phía dưới (Aptomat, Contactor, khởi động từ.)

+ Aptomat tổng (Cấp nguồn cho hệ thống) đặt ở trung tâm tủ điện (hoặc đặt ở góc cao bên trái) sao cho thuận tiện trong quá trình vận hành, thao tác

Cầu đấu đặt ở phía dưới cùng để thuận tiện cho quá trình đấu dây vào / ra tủ điện.

Kích thước tủ điện

Tủ điện có kích thước chiều cao 650mm, chiều rộng 450mm và chiều sâu 250mm Kích thước của tủ điện rất đa dạng, và việc lựa chọn kích thước phù hợp sẽ tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng cụ thể của từng người.

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp tiên tiến giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Mô hình này cho phép người dùng theo dõi và quản lý các yếu tố quan trọng trong sản xuất nông nghiệp từ xa, nâng cao hiệu quả và giảm thiểu rủi ro Bằng cách sử dụng công nghệ web server, hệ thống có thể cung cấp dữ liệu thời gian thực, hỗ trợ quyết định nhanh chóng và chính xác Việc áp dụng thiết kế này không chỉ cải thiện năng suất mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp.

Hình 3.5 Kích thước tủ điện

Bố trí thiết bị tủ điện

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Hệ thống này cho phép người dùng theo dõi và điều chỉnh các yếu tố trong nông nghiệp từ xa, mang lại hiệu quả cao hơn và giảm thiểu rủi ro Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào nông nghiệp không chỉ nâng cao năng suất mà còn hỗ trợ quản lý tài nguyên một cách thông minh và bền vững.

Hình 3.7 Vị trí thiết bị trên tủ điện

Hình 3.8 Bố trí các cơ cấu chấp hành vào mô hình

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp tiên tiến, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Bằng cách sử dụng công nghệ hiện đại, người nông dân có thể theo dõi và điều chỉnh các yếu tố môi trường từ xa, nâng cao hiệu quả và năng suất Hệ thống này không chỉ cải thiện quản lý tài nguyên mà còn giảm thiểu rủi ro trong sản xuất Việc tích hợp các cảm biến và thiết bị IoT vào mô hình giám sát sẽ mang lại thông tin chính xác và kịp thời, hỗ trợ quyết định nhanh chóng và hiệu quả hơn trong nông nghiệp.

Hình 3.9 Nạp chương trình và thử nghiệm hệ thống

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp tiên tiến giúp nâng cao hiệu quả quản lý Hệ thống này cho phép người dùng theo dõi và điều chỉnh các thông số sản xuất từ xa, đảm bảo năng suất và chất lượng nông sản Bằng cách tích hợp công nghệ thông tin, quy trình sản xuất trở nên linh hoạt và dễ dàng hơn, đáp ứng nhanh chóng nhu cầu thị trường Việc áp dụng mô hình này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu rủi ro trong sản xuất nông nghiệp.

CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG

Bảng phân công đầu vào

Tên đầu vào Kiểu dữ liệu Địa chỉ Chú thích

Manual Bool %I0.0 Nút nhấn chế độ bằng tay

Auto Bool %I0.1 Nút nhấn chế độ tự động

On/Off_Pump1 Bool %I0.2 Đóng mở bơm 1

On/Off_Pump2 Bool %I0.3 Đóng mở bơm 2

On/Off_Fan1 Bool %I0.4 Đóng mở quạt 1

On/Off_Fan2 Bool %I0.5 Đóng mở quạt 2

On/Off_Light Bool %I0.6 Đóng mở đèn

On/Off_MotorThuận Bool %I0.7 Rèm mở

On/Off_MotorNghịch Bool %I1.0 Rèm đóng

CTHT1 Bool %I1.1 Công tắc hành trình 1

CTHT2 Bool %I1.2 Công tắc hành trình 2

In_Sensor1 Int %IW64 Giá trị đầu vào cảm biến nhiệt độ

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Hệ thống này cho phép người dùng theo dõi và quản lý các hoạt động nông nghiệp từ xa, nâng cao hiệu quả và giảm thiểu rủi ro Bằng cách sử dụng công nghệ web, người nông dân có thể dễ dàng truy cập thông tin, điều chỉnh các thông số kỹ thuật và nhận cảnh báo kịp thời Việc áp dụng mô hình này không chỉ cải thiện năng suất mà còn thúc đẩy sự phát triển bền vững trong ngành nông nghiệp.

In_Sensor2 Int %IW66 Giá trị đầu vào cảm biến độ ẩm đất

Bảng phân công đầu ra

Tên đầu vào Kiểu dữ liệu Địa chỉ Chú thích

Motor_Thuận Bool %Q0.5 Relay Rèm mở

Motor_Nghịch Bool %Q0.6 Relay Rèm đóng

Bảng 4.2 Phân chia đầu ra của hệ thống

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web là một giải pháp tiên tiến giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Hệ thống này cho phép theo dõi và điều chỉnh các yếu tố quan trọng trong nông nghiệp, từ độ ẩm đất đến nhiệt độ môi trường, thông qua giao diện web dễ sử dụng Việc áp dụng công nghệ này không chỉ nâng cao hiệu suất sản xuất mà còn giảm thiểu rủi ro và chi phí vận hành Sự phát triển của hệ thống giám sát thông minh sẽ góp phần vào việc cải thiện chất lượng sản phẩm nông nghiệp và tăng cường tính bền vững cho ngành nông nghiệp hiện đại.

Lưu đồ thuật toán hệ thống

Hình 4.1 Thuật toán chọn chế độ

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiệu quả, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Bằng cách áp dụng công nghệ hiện đại, hệ thống này cho phép người dùng theo dõi và quản lý các hoạt động nông nghiệp từ xa, nâng cao năng suất và giảm thiểu rủi ro Việc sử dụng web server trong thiết kế mô hình không chỉ tăng cường tính linh hoạt mà còn cải thiện khả năng phản ứng nhanh với các biến động của môi trường sản xuất.

Giản đồ thời gian cảm biến nhiệt độ

Hình 4.3 Giản đồ thời gian cảm biến nhiệt độ

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp nâng cao hiệu quả sản xuất Mô hình này cho phép người dùng theo dõi và điều chỉnh quy trình sản xuất từ xa, đảm bảo an toàn và tiết kiệm thời gian Việc tích hợp công nghệ thông tin vào nông nghiệp không chỉ tối ưu hóa quản lý mà còn tăng cường năng suất và chất lượng sản phẩm Sự phát triển của hệ thống giám sát thông minh sẽ góp phần thúc đẩy nền nông nghiệp bền vững trong tương lai.

Thiết kế giao diện Wincc

Tạo giao diện HMI cho hệ thống

Bước 1: Đầu tiên vào phần Device configuration để kết nối PLC với WinCC RT

Bước 2: Sau khi tạo kết nối mình tiếp tục vào thiết kết HMI Chọn phần Screens:

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Hệ thống này cho phép người dùng theo dõi và điều chỉnh các thông số kỹ thuật từ xa, nâng cao hiệu quả và năng suất Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào nông nghiệp không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu rủi ro trong quản lý Bằng cách sử dụng các công cụ giám sát trực tuyến, nông dân có thể dễ dàng quản lý tài nguyên và tối ưu hóa sản xuất, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp.

Bước 3: Sau đó nhấn Add new screen mình tạo chương trình mới:

Bước 4: Sau khi hoàn thành mình sẽ có được giao diện như hình:

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Bằng cách sử dụng công nghệ web, người dùng có thể theo dõi và điều chỉnh các yếu tố trong sản xuất nông nghiệp từ xa, nâng cao hiệu quả và tiết kiệm thời gian Hệ thống này không chỉ cung cấp dữ liệu thời gian thực mà còn hỗ trợ ra quyết định nhanh chóng, góp phần tăng cường năng suất và chất lượng sản phẩm nông nghiệp.

Bước 5: Giao diện HMI của hệ thống:

Hình 4.4 Giao diện HMI của hệ thống

Thiết kế Webserver cho hệ thống

Sử dụng trực tiếp bằng mạng Ethernet

Phương thức này cho phép người dùng điều khiển trực tiếp qua máy tính thông qua mạng Ethernet với đường truyền ổn định Tuy nhiên, nhược điểm là chi phí tăng cao khi khoảng cách lớn và chỉ hoạt động trong phạm vi có kết nối mạng Ethernet.

Hình 4.5 Kết nối với hệ thống bằng Ethernet

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Bằng cách sử dụng công nghệ web, người dùng có thể dễ dàng theo dõi và quản lý các hoạt động nông nghiệp từ xa, nâng cao hiệu quả và năng suất Hệ thống này không chỉ hỗ trợ trong việc giám sát mà còn cho phép điều khiển các thiết bị, mang lại sự linh hoạt và tiện lợi cho người nông dân.

Khái niệm Ethernet công nghiệp

Ethernet công nghiệp là giải pháp lý tưởng cho môi trường công nghiệp, yêu cầu đầu nối và dây cáp chắc chắn cùng với tính xác định cao Để cải thiện tính xác định, Ethernet công nghiệp áp dụng các giao thức chuyên biệt, bao gồm PROFINET®, EtherNet/IP®, EtherCAT®, SERCOS III và POWERLINK®.

Ethernet công nghiệp có tốc độ truyền dữ liệu từ 10 Mbps đến 1 Gbps, trong đó tốc độ 100 Mbps là phổ biến nhất cho các ứng dụng.

Hoạt động các giao thức Ethernet công nghiệp

Các giao thức Ethernet công nghiệp như PROFINET và EtherCAT đã điều chỉnh Ethernet tiêu chuẩn nhằm đảm bảo rằng dữ liệu sản xuất không chỉ được truyền tải chính xác mà còn được gửi và nhận đúng thời điểm cần thiết để thực hiện các hoạt động cụ thể.

Các bước tiến hành kết nối hệ thống qua Ethernet

- Check địa chỉ cổng Ethernet của PLC

- Đặt IP tĩnh cho máy tính

- Cài đặt IP PLC và IP PC sao cho phù hợp để kết nối với nhau

- Chọn cấu hình cho PLC

Kết nối qua wifi internet

Hình thức này mang lại lợi ích lớn cho người dùng, cho phép họ điều khiển từ xa mà không cần phải đến trực tiếp nhà kính Chỉ cần kết nối internet, người dùng có thể dễ dàng truy cập và sử dụng hệ thống mọi lúc, mọi nơi.

Hình 4.6 Kết nối với hệ thống bằng mạng không dây wifi

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Hệ thống này cho phép người dùng theo dõi và điều chỉnh các yếu tố quan trọng trong sản xuất nông nghiệp từ xa, nâng cao hiệu quả và giảm thiểu rủi ro Bằng cách sử dụng công nghệ web server, người nông dân có thể dễ dàng truy cập dữ liệu và thực hiện các thao tác cần thiết, từ đó cải thiện năng suất và chất lượng sản phẩm.

Các bước tiến hành kết nối hệ thống qua mạng không dây wifi

- Nat port cho Modem Router: Mở cổng của Modem Router để cho PLC kết nối được với Internet

- Xác định địa chỉ Ip của PLC

- Xác định Port cần Nat trên Modem Router

- Sau khi Nat xong ta tìm địa chỉ WAN IP cho Modem Router (WAN IP địa chỉ PLC kết nối với internet)

- WAN IP là địa chỉ do nhà mạng cung cấp dịch vụ internet ISP cấp cho mỗi modem router và thông thường là địa chỉ IP động

Gõ Ping.eu trên bất kỳ trình duyệt web nào sẽ hiển thị địa chỉ WAN IP của Modem Router, với điều kiện PC và PLC phải được kết nối cùng một Modem Router.

- Vào Check Port: kiểm tra xem Port mà ta vừa Nat

Sau khi xác định được WAN IP và kiểm tra Port thành công, người dùng có thể truy cập vào PLC qua Internet từ bất kỳ vị trí hay thiết bị nào có kết nối Internet Chỉ cần nhập địa chỉ WAN IP vào trình duyệt web là có thể thực hiện việc này.

Để kích hoạt web server trên PLC, bước đầu tiên là xác định địa chỉ IP của PLC, vì đây chính là địa chỉ cần thiết để truy cập vào Webserver.

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Mô hình này cho phép theo dõi và điều chỉnh các yếu tố quan trọng trong sản xuất nông nghiệp từ xa, nâng cao hiệu quả và giảm thiểu rủi ro Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào nông nghiệp không chỉ cải thiện năng suất mà còn tạo ra sự bền vững cho ngành Sử dụng web server trong thiết kế mô hình giúp tích hợp dữ liệu, dễ dàng quản lý và phân tích thông tin, từ đó đưa ra các quyết định chính xác hơn.

Bước 2: Bật các bit hệ thống, các bit này sử dụng khi lập trình Webserver

Bước 3: Bật chức năng PUT/GET từ PLC, bật chức năng này thì Webserver mới có thể truy cập được vào PLC

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Mô hình này cho phép người dùng theo dõi và quản lý các yếu tố quan trọng trong nông nghiệp từ xa, nâng cao hiệu quả và năng suất Bằng việc sử dụng công nghệ web, việc điều khiển hệ thống trở nên linh hoạt và dễ dàng hơn, đồng thời cung cấp dữ liệu thời gian thực để hỗ trợ quyết định Việc áp dụng thiết kế này không chỉ cải thiện quy trình sản xuất mà còn giúp tiết kiệm chi phí và tài nguyên.

Bước 4: Đảm bảo không được đặt pass cho PLC, PLC luôn ở chế độ full acess

Bước 5: Bật chức năng Webserver

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Bằng cách sử dụng công nghệ web, người dùng có thể theo dõi và điều chỉnh các yếu tố quan trọng trong sản xuất nông nghiệp từ xa Hệ thống này không chỉ nâng cao hiệu quả quản lý mà còn đảm bảo an toàn và tiết kiệm chi phí Việc ứng dụng thiết kế mô hình này trong nông nghiệp sẽ tạo ra những cơ hội mới cho sự phát triển bền vững trong ngành.

Bước 6: Tại user của Webserver tích chọn tất cả option cho user

Bước 7: Trong chương trình tạo khôi liên kết PLC với Webserver

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp tiên tiến giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Bằng cách sử dụng công nghệ hiện đại, các nhà nông có thể theo dõi và điều chỉnh các yếu tố trong sản xuất một cách linh hoạt và hiệu quả Hệ thống này không chỉ nâng cao năng suất mà còn giảm thiểu rủi ro, đảm bảo chất lượng sản phẩm nông nghiệp Việc triển khai mô hình này sẽ mang lại lợi ích lâu dài cho ngành nông nghiệp, góp phần vào sự phát triển bền vững.

Tạo khối Database (DB) truyền thông dữ liệu giữa PLC và Webserver Bước 1: Tạo một khối Database theo các bước sau

Bước 2: Tạo các tag với các định dạng khác nhau như sau

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp nâng cao hiệu quả quản lý và sản xuất Việc áp dụng công nghệ này cho phép người dùng theo dõi và điều khiển quy trình sản xuất từ xa, mang lại sự linh hoạt và tiết kiệm thời gian Hệ thống này không chỉ tối ưu hóa quy trình sản xuất mà còn cải thiện năng suất và chất lượng nông sản Sự phát triển của công nghệ thông tin trong nông nghiệp đang mở ra nhiều cơ hội mới cho người nông dân trong việc tiếp cận thị trường và nâng cao giá trị sản phẩm.

Bước 3: Tạo một watch table và gọi tất cả các tag cần đưa lên Webserver vào table vừa tạo

Bước 4: Tại phần cứng PLC mục Webserver > Watch table thêm watch table vừa tạo vào

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Bằng cách sử dụng công nghệ web, người nông dân có thể theo dõi và điều chỉnh các yếu tố quan trọng trong sản xuất, từ nhiệt độ, độ ẩm đến ánh sáng Hệ thống này không chỉ nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn giảm thiểu rủi ro và chi phí Việc triển khai các mô hình giám sát thông minh sẽ góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững trong ngành nông nghiệp.

Thiết kế website dùng phần mềm visual studio code Bước 1: Tạo ra 1 folder chứa các file của phần Webserver

Bước 2: Viết phần thân của hệ thống

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Bằng cách sử dụng công nghệ web, người dùng có thể theo dõi và điều chỉnh các thông số của hệ thống từ xa, đảm bảo hiệu quả và năng suất cao Mô hình này không chỉ nâng cao khả năng quản lý mà còn giảm thiểu rủi ro trong sản xuất nông nghiệp Việc áp dụng thiết kế này sẽ mang lại nhiều lợi ích cho người nông dân, giúp họ dễ dàng tiếp cận thông tin và ra quyết định kịp thời.

Bước 3: Gọi các nút nhấn và biểu tượng trong Webserver

Bước 4: Tạo các CSS tạo kích thước, màu sắc, vị trí của các symbol

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Bằng cách sử dụng công nghệ web, nông dân có thể theo dõi và điều chỉnh các yếu tố quan trọng trong sản xuất, từ độ ẩm đất đến nhiệt độ môi trường Hệ thống này không chỉ nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn giảm thiểu rủi ro và chi phí vận hành Việc áp dụng mô hình giám sát thông minh giúp nông nghiệp phát triển bền vững và thích ứng với biến đổi khí hậu.

Bước 5: Gọi các tag kết nối giữa PLC và Webserver

Bước 6: Update web vừa tạo lên PLC

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Việc áp dụng công nghệ này không chỉ nâng cao hiệu quả quản lý mà còn giảm thiểu rủi ro trong sản xuất nông nghiệp Hệ thống cho phép theo dõi và điều khiển các yếu tố quan trọng như nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng, từ đó đảm bảo điều kiện phát triển tốt nhất cho cây trồng Sự tích hợp giữa thiết bị cảm biến và web server tạo ra một nền tảng mạnh mẽ cho nông dân, giúp họ dễ dàng truy cập và quản lý dữ liệu từ xa.

Giao diện chương trình trên Webserver

Giao diện màn hình chế độ bằng tay hiển thị trên Webserver

Hình 4.8 Giao diện trên Webserver chế độ bằng tay

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Bằng cách sử dụng công nghệ hiện đại, nông dân có thể theo dõi và điều chỉnh các yếu tố quan trọng trong sản xuất, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng nông sản Hệ thống này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu sai sót trong quá trình quản lý Việc áp dụng mô hình này sẽ mang lại lợi ích lớn cho ngành nông nghiệp, góp phần vào sự phát triển bền vững.

4.8.3 Giao diện hệ thống trên các thiết bị kết nối

Hình 4.9 Giao hệ thống trên các thiết bị kết nối

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp hiện đại, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Việc áp dụng công nghệ này không chỉ nâng cao hiệu quả quản lý mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm nông nghiệp Hệ thống cho phép theo dõi và điều chỉnh các thông số quan trọng từ xa, mang lại sự linh hoạt và tiện lợi cho người nông dân Thông qua giao diện thân thiện, người dùng có thể dễ dàng truy cập và quản lý hoạt động sản xuất, từ đó thúc đẩy sự phát triển bền vững trong ngành nông nghiệp.

TỔNG KẾT VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN Những vấn đề đạt được

Nghiên cứu và “thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server” và ý nghĩa thực tiễn của công nghệ này

Tìm hiểu sơ lược về PLC S7 1200 Cụ thể phần cứng CPU 1214 DC/DC/DC Phần mềm lập trình Tia Portal V16 để lập trình điều khiển hệ thống

Hệ thống Web server đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế giao diện điều khiển, cho phép người dùng dễ dàng giám sát và điều khiển các thông số như độ ẩm, nhiệt độ không khí và đất trong nhà kính Việc áp dụng thiết kế hình ảnh trực quan giúp nâng cao hiệu quả trong việc quản lý hệ thống, đảm bảo môi trường tối ưu cho cây trồng.

Nắm vững kiến thức về lập trình PLC, vi điều khiển và hệ thống cung cấp điện, tôi đã áp dụng vào đề tài tốt nghiệp Cụ thể, tôi thiết kế mô hình nhà kính có khả năng kiểm soát và điều khiển các thông số qua PLC, đạt độ chính xác cao và đáp ứng yêu cầu thực tiễn của đề tài.

Chúng em đã phát triển tinh thần làm việc nhóm mạnh mẽ, giúp đỡ lẫn nhau để hoàn thành nhiệm vụ và đạt được kết quả nghiên cứu tối ưu.

Những vấn đề chưa đạt được

Do hạn chế về kinh nghiệm thực tiễn, đề tài này còn nhiều thiếu sót và rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ các Thầy Cô để hoàn thiện mô hình Hiện tại, giá thành công nghệ PLC vẫn còn tương đối cao, điều này ảnh hưởng đến khả năng ứng dụng mô hình vào thực tiễn.

Chưa áp dụng được công nghệ biến tần trong việc điều khiển tốc độ động cơ

Mô hình thực hiện đề tài hiện tại còn bị giới hạn về kích thước và kinh phí, do đó chưa thể áp dụng các công nghệ tiên tiến hơn như hệ thống kiểm soát độ ẩm không khí và hệ thống chăm sóc đặc biệt bằng thuốc bảo vệ thực vật.

Hệ thống web server chưa điều khiển mượt mà, do nhiều yếu tố khách quan như Laptop không đủ chất lượng, song wifi quá yếu… Định hướng phát triển

Công nghệ biến tần cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ bơm theo các điều kiện sản xuất cụ thể, giúp tiết kiệm năng lượng tối đa và nâng cao hiệu quả tưới tiêu.

Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua web server là một giải pháp tiên tiến giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Việc áp dụng công nghệ này cho phép nông dân theo dõi và điều chỉnh các yếu tố môi trường trong thời gian thực, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm Hệ thống giám sát không chỉ giúp phát hiện sớm các vấn đề mà còn hỗ trợ ra quyết định kịp thời, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp.

Hệ thống chiếu sáng có thể được phát triển để tiết kiệm năng lượng và điều chỉnh cường độ ánh sáng phù hợp với từng loại cây trồng Việc sử dụng đèn LED cho chiếu sáng và xây dựng hệ thống chiếu sáng nhà kính tận dụng năng lượng mặt trời là những giải pháp hiệu quả.

Có nhiều phương pháp tưới phù hợp cho từng loại cây trồng Việc phát triển hệ thống điều hòa không khí và thông gió trong nhà kính giúp cải thiện môi trường trồng cây Xây dựng nhà kính như một trạm khí tượng mini sẽ hỗ trợ tối ưu cho việc trồng nông nghiệp, từ đó nâng cao giá trị kinh tế.

Ngoài tự động hóa, sự phát triển và năng suất cây trồng còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như độ dinh dưỡng và độ pH của đất Phương pháp bón phân truyền thống hiện nay gặp nhiều hạn chế, đặc biệt là việc sử dụng phân hóa học trong canh tác Do đó, cần nghiên cứu thêm về nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng để cải thiện hiệu quả sản xuất.

Tưới tiêu trong nông nghiệp hiện nay chưa đạt hiệu quả tối ưu Trong tương lai, cần nghiên cứu kết hợp tưới tiêu tự động để giải quyết các vấn đề về độ ẩm, nhiệt độ, ánh sáng và dinh dưỡng Bên cạnh đó, việc nghiên cứu về cỏ dại và sâu bệnh hại cũng cần được thực hiện dựa trên khu vực, thời tiết và loại sâu bệnh theo mùa, giúp người dùng chủ động trong công tác phòng ngừa.

Với nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng tăng, nhà nước khuyến khích phát triển nông nghiệp bền vững như một hướng đi lâu dài cho ngành nông nghiệp Một trong những giải pháp quan trọng là áp dụng tấm pin năng lượng mặt trời hoặc tua bin gió để cung cấp điện cho hệ thống bơm quạt và hệ thống điều khiển nhà kính.

Tác động đến môi trường

Ngày nay, việc sử dụng vật liệu không đảm bảo chất lượng cho nhà kính đang gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đặc biệt là từ các bao ni lông và vật liệu nhựa Những tác động này không chỉ ảnh hưởng đến môi trường xung quanh mà còn đe dọa sức khỏe con người Các nhà khoa học hiện đang nghiên cứu và phát triển các vật liệu thân thiện với môi trường để ứng dụng trong nhà kính, nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực đến sức khỏe con người Trong tương lai, sẽ có những vật liệu thay thế an toàn hơn cho nhựa, góp phần bảo vệ môi trường.

Tiêu đề	Thiết Kế Mô Hình Giám Sát Và Điều Khiển Hệ Thống Sản Xuất Nông Nghiệp Qua Web Server
Tác giả	Đoàn Ngọc Tuyển, Hồ Minh Tiên
Người hướng dẫn	ThS. Nguyễn Tấn Hòa
Trường học	Đại Học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	198
Dung lượng	7,58 MB