TỔNG QUAN
Đặt vấn đề
Với sự phát triển nhanh chóng trên mọi lĩnh vực đời sống, chất lượng cuộc sống của con người ngày càng tăng lên kéo theo đó là sự phát triển của công nghệ nuôi trồng và sản xuất Trước sự tràn lan thực phẩm bẩn trên thị trường, nhu cầu của con người về thực phẩm sạch ngày càng cao, đòi hỏi tiêu chí khắc khe về chất lượng thực phẩm sạch, an toàn cho sức khỏe của con người
Nhằm tăng nhanh số lượng thực phẩm sạch cung cấp cho thị trường, chất lượng của sản phẩm ngày càng được nâng cao và đồng thời giảm giá thành sản xuất thì việc áp dụng công nghệ vào quá trình sản xuất là điều thiết yếu
Việc trồng sau củ sạch hiện nay không chỉ đơn giản là cung cấp thực phẩm cho con người mà còn là niềm vui của nhiều người vì rau củ sạch được chính tay họ chăm sóc Trên thực tế, phương pháp trồng rau củ trong nhà kính tối ưu hơn phương pháp trồng rau truyền thống trong môi trường hiện nay Vậy, vì sao phải trồng trong nhà kính? Thứ nhất, sự phát triển của đô thị khiến cho diện tích canh tác ở một số nơi bị giảm lại, nhà kính có thể tối ưu cho không gian nhỏ Thứ hai, điều kiện môi trường ngày càng khắc nghiệt hơn cho cây trồng, nhà kính có thể giúp chống chịu sâu bệnh tốt hơn chống lại các thời tiết bất lợi Thứ ba, dễ dàng điều khiển được các yếu tố thời tiết, thực hành sản xuất nông nghiệp sạch, lý tưởng trong sản xuất Cuối cùng là sử dụng tối ưu các nguồn tài nguyên nước và chất dinh dưỡng Ngoài ra, cây trồng có thể được gieo vào thời gian trái vụ vì được trang bị đèn sửi ấm khi trời lạnh và làm mát khi nhiệt độ môi trường lên cao Tự động cân bằng nhiệt độ, độ ẩm và tưới nước ở bất kì thời gian nào Đối với các loại cây trông khác nhau, hệ thống cho phép điều chỉnh các thông số cho thích hợp của từng loại cây Mặc dù vậy, hệ thống cũng cần sự giám sát của con người khi gặp các bệnh trên cây trồng Tất cả các thông số sẽ được các cảm biến thu thập, xử lí và đưa lên màn hình Scada để người dùng thuận tiện kiểm soát được hệ thống
Khi ứng dụng mô hình nhà kính, giúp nâng cao chất lượng của cây trồng bảo vệ cây trồng tránh khỏi các tác nhân xấu từ môi trường đồng thời giảm chi phí sản xuất,
2 tăng nhanh về số lượng; giảm sức lao động của con người là một xu thế hiện tại nhưng mang lại hiệu quả rất cao Người chủ trang trại có thể giám sát ở bất kì đâu rất tiện lợi và hiệu quả Chính vì lí do đó nhóm đã chọn đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát nhà kính trồng nấm”.
Mục tiêu đề tài
Để thực hiện đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát nhà kính trồng nấm bào ngư”, cần thực hiện các mục tiêu:
- Thiết kế mô hình nhà kính
- Xây dựng chương trình điều khiển và giám sát tự động
- Thiết kế giao diện giám sát và điều khiển trên màn hình HMI
- Ổn định được môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng,…) theo từng giai đoạn phát triển của nấm bào ngư
- Giám sát và điều khiển các thông số của môi tường, trạng thái làm việc của hệ thống
- Có khả năng thay đổi các thông số môi trường để thích hợp với các loại cây trồng khác nhau
- Thiết kế giao diện web cho hệ thống.
Giới hạn đề tài
Đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát nhà kính trồng nấm” có những giới hạn:
- Hệ thống có kích thước nhỏ là mô hình thực nghiệm
- Điều kiển nhiệt độ, độ ẩm
- Mô hình chỉ trồng nấm bào ngư.
Nội dung đề tài
Hệ thống điều khiển và giám sát nhà kính trồng nấm được thực hiện qua hai giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Xây dựng mô hình phần cứng Thiết kế và xây dựng tủ mô hình Thiết kế tủ điện, lắp đặt các thiết bị
- Giai đoạn 2: Xây dựng chương trình điều kiển, thực hiện quá trình trồng nấm Các giai đoạn của đề tài được tóm tắt qua các chương:
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Thiết kế phần cứng
Chương 4: Thiết kế phần mềm
Chương 5: Kết quả đạt được
Chương 6; Kết luận và hướng phát triển
Phương pháp nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu
1.5.1 Phương pháp nghiên cứu Để thực hiện đề tài cần thực hiện các phương pháp nghiên cứu:
- Xác định mục tiêu, phạm vi của đề tài
- Tìm hiểu về các yêu cầu của hệ thống nhà kính và kỹ thuật trồng nấm bào ngư từ Internet
- Tham khảo các thiết bị, mạch điều khiển có trên thị trường
- Kết hợp kiến thức đã học, ý tưởng thực hiện với sự hướng dẫn của giảng viên để chọn phương án thiết kế tối ưu nhất cho hệ thống
1.5.2 Đối tượng nghiên cứu Đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát nhà kính trồng nấm” có các đối tượng cần nghiên cứu:
- Đối tượng cây trồng: nấm bào ngư
- Bộ điều khiển trung tâm dùng PLC
- Các thiết bị ngoại vi kết nối với PLC: cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm,…
- Mô hình nhà kính được sử dụng.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu cảu đề tài có thể ứng dụng xây dựng một mô hình hệ thống điều khiển và giám sát nhà kính, áp dụng cho việc trồng rau củ quả của từng hộ gia đình Ngoài ra, nghiên cứu này có thể sử dụng để làm tiền đề cho các đề tài nghiên cứu lớn hơn về mô hình này của nhóm
Mô hình kết quả cảu đề tài có thể làm thiết bị thí nghiệm tốt và trực quan hơn phục vụ cho sinh viên của các trường Đại học
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Nhà kính
Nhà kính là một công trình có mái và tường được làm bằng kính, màn nhựa hoặc các vật liệu tương tự dùng để trồng rau, củ, quả tránh được tác động của môi trường như gió to mưa lớn Sử dụng nhà kính là một lợi thế cho việc kiểm soát sâu bệnh ngăn chặn sự xâm nhập của nấm, vi khuẩn từ bên ngoài vào Kiểm soát được chính xác môi trường phát triển của cây trồng do có thể điều khiển được nhiệt độ cũng như việc tưới nước để suy trì độ ẩm thích hợp cho cây trồng phát triển nhanh chống
Cấu trúc của một nhà kính thường có là: khung giàn; vật liệu bao phủ nhà kính và các vật tư phụ Khung giàn được làm bằng thép mạ kẽm chịu được độ ẩm cao, gió mạnh và chóng gỉ sét Kết cấu khung được nối với nhau bằng ốc vít
Phụ thuộc vào loại cây trồng, điều kiện môi trường ở nơi canh tác thì mỗi loại nhà kính sẽ có một ưu điểm riêng Người ta dựa vào mốt số yếu tố sau để phân loại nhà kính: dựa vào cấu trúc mái, dựa vào công nghệ, dựa vào chất liệu làm nhà kính, chi phí sản xuất,…
Phân loại dựa vào cấu trúc mái: nhà kính mái phẳng, nhà kính mái vòm, nhà kính mái xéo,…
Phân loại dựa vào công nghệ: nhà kính công nghệ cao, nhà kính công nghệ trung bình, nhà kính công nghệ thấp,…
Phân loại dựa vào chất liệu làm nhà kính: màng thủy tính, màng nhựa Plastic, tấm lợp polycacbonate,…
Phân loại dựa vào chi phí lắp đặt và xây dựng: Nhà kính chi phí cao, chi phí trung bình và chi phí thấp
2.1.2 Vật liệu làm nhà kính a Thủy tinh
Hình 2 1 Màn thủy tinh Ưu điểm:
- Khả năng lấy sáng tốt, có thể lên đến từ 90 – 95%
- Khả năng truyền tải tia cực tím trong ánh sáng thấp
- Độ bền cao, chịu được tác động của môi trường
- Giữ nhiệt tốt và ổn định vào ban đêm
- Chi phí cao, chỉ có thể xây dựng ở diện tích nhỏ, cần có nguồn vốn đầu tư lớn
- Khả năng chịu được va đập kém, dễ vỡ nếu sử dụng các loại kính thông thường
- Trọng lượng nặng, khi vỡ dễ gây nguy hiểm, ảnh hưởng lớn đến công trình, tốn kém cho vấn đề tu sửa và bảo dưỡng b Màn nhựa
- Khả năng giảm tổn thất nhiệt tốt, giá thành rẻ
- Có thể làm giảm sự hình thành giọt nước ở lớp dưới tốt
- Có thể ngăn ngừa sự bám bẩn của bụi
- Có thể truyền bước sóng đặc biệt của ánh sáng
- Tuổi thọ trung bình thấp, chỉ có thể sử dụng tốt nhất trong 2 – 3 năm
- Dễ bị ảnh hưởng bởi tác động của môi trường và tia cực tím
- Không thích hợp sử dụng ở những khu vực có điều kiện thời tiết khắc nghiệt c Tấm tôn lá
Hình 2 3 Cuộn tôn lá Ưu điểm:
- Độ bền cao, chống va đập
- Trọng lượng nhẹ, tuổi thọ cao
- Thích hợp ở nhiều điều kiện thời tiết
- Dẫn nhiệt, tiếng ồn, dễ bị móp
2.1.3 Các cấu trúc mái nhà kính
Nhà kính được chia làm hai loại nhà kính kín và nhà kính mái hở Thời tiết ở Việt Nam mang tính chất nóng ẩm, sử dụng 100% màng làm tăng nhiệt độ của nhà kính Do vậy với nhà kính kín người ta dùng màng để lợp trên mái và có thể lưới bao xung quanh hoặc cần hệ thống làm mát Việc dùng lưới bao xung quanh có thể để nấm bệnh xâm nhập, nên có một số loại mô hình tối ưu hơn như mái hở cố định 1 bên và mái hở cố định
2 bên có thiết kế như hình [1]
Hình 2 4 Nhà kính mái hở một bên và nhà kính mái hở 2 bên a Nhà kính mái hở Ưu điểm:
- Nhiệt độ nhà kính không tăng lên do hấp thụ nhiệt
- Không cần lắp đặt hệ thống làm mát
- Khó điều khiển được nhiệt độ như mong muốn
- Chịu tác động của gió từ bên ngoài có thể mang mầm bệnh vào b Nhà kính kín Ưu điểm:
- Thiết kế mái đơn giản
- Điều khiển được môi trường bên trong nhà kính
- Làm giảm tối đa sự xâm nhập của mầm bệnh từ bên ngoài
- Cần phải có hệ thống làm mát
- Chi phí xây dựng và vận hành cao hơn
2.1.4 Cấu trúc thiết kế nhà kính
Nhà kính được thiết kế có cấu trúc như sau:
Hình 2 5 Cấu trúc nhà kính
Cột nhà kính: Hỗ trợ các khung và chịu sức nặng của toàn bộ nhà kính Được đặt trong móng bê tông Thông thường cao khoảng 3.4, 4, 5 mét so với mặt đất, tùy vào nơi trồng và loại cây trồng mà chọn chiều cao phù hợp
Máng xối: Thường có trong những thiết kế nhiều nhà liền kề nhau, có nhiệm vụ giằng khung nhà và hứng nước mưa từ mái để chảy xuống mương nước dưới đất Máng xối to hay nhỏ là tùy vào lưu lượng mưa, chiều dài của nhà
Lưới bao che: Dùng để chắn gió bụi, côn trùng xâm nhập vào nhà gây hại cho cây, lưới thường được mắc vào chu vi nhà, từ máng xối xuống cách mặt đất 0.5 – 0.8 mét Đôi khi người ta xây tường chân vách để kết nối với lưới bao che bằng zigzag
Vì Kèo: Thành phần cấu trúc hỗ trợ trọng lượng của mái nhà kính Gồm kèo, thanh chống đứng, thanh chóng xiên và thanh cánh hạ Đỉnh mái: Nơi cao nhất nhà kính
Xà gồ: giúp giữ giàn mái [1]
Yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của nấm bào ngư
2.2.1 Quản lý nhiệt độ, độ ẩm Để quản lý được hai yếu tố : nhiệt độ và độ ẩm Ta có phương pháp:
Thông gió tự nhiên: là phương pháp đơn giản nhất để giảm nhiệt độ và độ ẩm trong nhà kính Có hai phương pháp thông gió thường được áp dụng Thông gió mái là một phương pháp làm mát thụ động, áp dụng hiện tượng đối lưu tự nhiên của không khí nóng Thông gió vách được sử dụng để bảo vệ cây trồng thông qua việc tăng luồng không khí trong nhà kính
Lưới cắt nắng là tấm lưới cuộn theo đường ray nằm phía trên cây trồng Tận dụng bức xạ mặt trời sẽ giúp tiết kiệm chi phí nhưng cần đảm bảo kiểm soát mức độ tiếp xúc của bức xạ mặt trời Mắt lưới thưa hơn giải quyết vấn đề độ ẩm quá cao trong khi mắt lưới dày hơn giúp giữ lại độ ẩm và nhiệt độ nhà kính
Phun sương là phương pháp làm đơn giản, hiệu quả để làm tăng độ ẩm trong nhà kính thường được sử dụng nhiều trong thực tế Một phương pháp hiệu quả về chi phí là sử dụng hệ thống phun sương trên toàn bộ cây trồng Tuy nhiên, có 1 vấn đề tiềm ẩn với phương pháp này là những giọt nước lớn có thể rơi xuống và ảnh hưởng đến cây trồng Một phuơng pháp khác là sử dụng hệ thống phun sương áp suất cao nhằm tạo ra các hạt nước siêu nhỏ, giúp tăng độ ẩm không khí mà không gây ảnh hưởng đến cây trồng [2]
Hình 2 6 Hệ thống phun sương
Tường ướt : là một phương pháp làm mát tích cực làm giảm nhiệt độ trong nhà kính, giúp tiết kiệm chi phí và làm giảm nhiệt độ nhà kính từ 10 - 15 độ Phương pháp này sử dụng máng xối nước ở trên đỉnh, nước chảy xuống qua bức tường và về lại ống thu Nước sau đó đi qua hệ thống lọc và tuần hoàn lại [2]
2.2.2 Điều kiện sinh trưởng tốt cho nấm bào ngư
Nấm bào ngư có 2 giai đoạn phát triển: Giai đoạn ủ nấm và giai đoạn nấm phát triển a Giai đoạn ủ nấm
Giai đoạn ủ nấm sẽ được tiến hành từ 4-5 ngày Ở giai đoạn này các yếu tố phù hợp với nấm như sau:
- Gió: Cần gió từ quạt để tạo ra trao đổi khí với môi trường bên ngoài
- Ánh sáng: Giai đoạn này nấm không cần ánh sáng
- Độ pH: Nấm bào ngư có khả năng chịu đựng sự giao động pH tương đối tốt Tuy nhiên pH thích hợp đối với hầu hết các loài nấm bào ngư trong khoảng 5 – 7. b Giai đoạn nấm phát triển
Giai đoạn nấm phát triển sẽ diễn ra trong vòng từ 7-10 ngày Mốc đánh dấu cho quá trình nấm phát triển là sẽ mở nắp để nấm mọc Các điều kiện thích hợp để nấm phát triển như sau:
- Gió: Cần gió để tạo ra môi trường thoáng khí
- Ánh sáng: Cần một chút ánh sáng để nấm được kích thích, giúp nấm mọc
Bộ điều khiển PLC
Trong lĩnh vực kỹ thuật điều khiển tự động hóa, hình thức điều khiển được chia thành hai loại cơ bản Điều khiển dựa trên các trang thiết bị điện như: nút nhấn, công tắc, rơ le trung gian, rơ le thời gian kết nối với nhau tạo thành một hệ thống điều khiển và điều khiển bằng bộ lập trình PLC Do điều khiển bằng PLC có nhiều ưu điểm, linh hoạt hơn nên thường được sử dụng cho các hệ thống công nghiệp Ở Việt Nam có nhiều hãng
PLC được ưa chuộng, mỗi hãng có một ưu điểm khác nhau như: Siemens, Mishubishi, Omron, Schneider, Delta,…
Seimens là một thương hiệu đến từ Đức nổi tiếng về các sản phẩm về tự động hóa có chất lượng cao trên toàn thế giới Kể từ năm 1993 Seimens đã bắt đầu đặt chân tới thị trường Việt Nam, trở thành dấu ấn trong lĩnh vực tự động hóa ở Việt Nam và nổi tiếng với các dòng sản phẩm như:
Bảng 2.1: Các loại PLC Seimens
Dòng sản phẩm Đặc điểm
PLC LOGO Siemens Là dòng PLC gọn nhẹ, bền đẹp, sử dụng cho các hệ thống vừa và nhỏ (ATS, nhà thông minh) Phần mềm và ngôn ngữ lập trình đơn giản, giá thành hợp lí
PLC Siemens S7-200 Là dòng PLC cở nhỏ nhưng vẫn đủ khả năng cho nhiều ứng dụng khác nhau Có khả năng mở rộng qua các modul Input, Output, truyền thông, …
PLC Siemens S7-1200 PLC S7-1200 là dòng PLC thay thế S7-200, thuộc dòng PLC nhỏ, được dùng cho máy móc, dây chuyền nhỏ hoặc các hệ thống nhỏ, được trang bị các chức năng đầy đủ như truyền thông, analog,… Tính năng đầy đủ, lập trình đơn giản và giá thành rẻ nên S7-1200 có mức độ phổ biến cao, được sử dụng rất nhiều trong công nghiệp
PLC Siemens S7-300 Đây dòng PLC cỡ trung, với khả năng tính toán nhanh hơn, quản lý số lượng I/O nhiều hơn nên phù hợp với các ứng dụng vừa và lớn, thường dùng cho dây chuyền, hệ thống vừa và lớn có chi phí cao
PLC Siemens S7-1500 S7-1500 là bản nâng cấp của PLC S7-300 với tốc độ xử lí được nâng cao, khả năng mở rộng I/O rất lớn, hỗ trợ nhiều tính năng mới như Webserver điều khiển giám sát hệ thống từ xa
PLC Siemens S7-400 Được xem là dòng sản phẩm mạnh nhất của hãng, với cấu trúc Hot-Standby cho khả năng hoạt động dự phòng khi hệ thống gập sự cố Khả năng mở rộng I/O rất lớn thích hợp cho các hệ thống DCS, dây chuyền lớn và rất lớn
Mishubishi là thương hiệu đến từ Nhật Bản Đây là một hãng PLC rất phổ biến ở Việt nam và thế giới với các dòng PLC chủ lực như:
Bảng 2.2: Các loại PCL Mishubushi
Dòng sản phẩm Đặc điểm
PLC Mitsubishi iQ-R Series Là dòng PLC có hiệu suất cao, khả năng xử lí thông minh, có sẵn cấu hình mạng CC-Link IE nhúng, thay thế mô-đun trong khi trực tuyến (trao đổi nóng)
PLC Mitsubishi iQ-F Series Là phiên bản nâng cấp của dòng MELSEC-
F Series Điểm mạnh là khả năng điều khiển vị trí chính xác có rất nhiều chức năng tích hợp sẵn như 8 kênh ngõ vào xung tốc độ cao,
4 kênh ngõ ra xung tốc độ cao, input-output analog, cổng RS-485, …
PLC Mitsubishi Q Series PLC Mitsubishi dòng Q là dòng PLC nhỏ gọn, có hiệu năng cao, có tích hợp công nghệ multi-Processor cho phép 4 CPU thực hiện 1 công việc cùng thời điểm
PLC Mitsubishi L Series Dòng PLC L-Series được xây dựng hoạt động trong môi trường mạng Internet, Mini- USB và kết nối CC-Link V2 với một CPU chính quản lý kết nối hệ thống mạng mạnh mẽ được thêm vào khi cần thiết
PLC Mitsubishi F/FX Series Loại PLC này được tích hợp sẵn các I/O trên
CPU Số module mở rộng có thể lên đến 8 module Có giá thành rẻ thích hợp cho những ứng dụng nhỏ
PLC Mitsubishi A Series Là dòng PLC thật sự gọn nhỏ, phù hợp cho các hệ thống có số I/O nhỏ hơn 30 Dòng PLC A-series có tích hợp màn hình LCD và phím nhấn để thao tác, lập trình và sửa đổi
PLC Delta là một nhà sản xuất đến từ Đài Loan Đây cũng là loại PLC được sử dụng nhiều tại thị trường Việt Nam Các loại PLC Delta phổ biến như sau:
Bảng 2.3: Các loại PCL Delta
Dòng sản phẩm Đặc điểm
Dòng PLC Series –AH Đây là dòng PLC cao cấp của hãng, PLC Delta
AH Series cung cấp khả năng điều khiển chuyển động đa trục thông qua mạng chuyển động, chẳng hạn như EtherCAT nhằm thực hiện với tốc độ cao, độ chính xác cao
Dòng PLC Series –AS Là dòng PLC tầm trung với khả năng mở rộng lớn lên đến 32 modul, nó cũng cung cấp khả năng điều khiển vị trí chính xác
Các thiết bị ngoại vi
2.4.1 Cảm biến nhiệt độ a Cặp nhiệt điện
Cấu tạo gồm 2 chất liệu kim loại khác nhau được hàng dính lại một đầu Nguyên lý hoạt động là khi nhiệt độ ở mối hàn thay đổi làm xuất hiện một suất điện động thay đổi (mV) Dựa vào sự thay đổi suất điện động ta xác định được nhiệt độ ở mối hàn
Hình 2 7 Cảm biến nhiệt độ Ưu điểm:
- Đo được nhiệt độ cao
- Sai số lớn, phụ thuộc vào chất liệu kim loại b Nhiệt điện trở
Nhiệt điện trở là một linh kiện gồm 2 điểm tiếp nối, được cấu tạo từ hỗn hợp các oxit Nguyên lý hoạt động là khi nhiệt độ thay đổi làm thay đổi điện trở giữa 2 đầu dây Tùy vào kim loại được sử dụng sẽ tuyến tính trong một khoảng nhất định
Hình 2 8 Gia nhiệt điện trở
- Độ chính xác cao hơn cặp nhiệt điện
- Dãy nhiệt độ đo bé
- Giá thành cao hơn cặp nhiệt điện
Cảm biến đo độ ẩm là dòng cảm biến dùng để đo độ ẩm không khí hoặc đo độ ẩm đất Cảm biến đo độ ẩm được ứng dụng trong nhiều ngành và lắp đặt nhiều ứng dụng khác nhau Cảm biến đo độ ẩm thường được tìm thấy ở nơi cần kiểm soát độ ẩm như nhà kính trồng thực phẩm, nhà kho, container chứa hàng,… Cảm biến đo độ ẩm hoạt động dựa trên nguyên lí: sự hấp thụ hơi nước làm biến đổi tính chất của thành phần cảm nhận trong cảm biến làm thay đổi điện trở của cảm biến qua đó xác định được độ ẩm Có 2 loại cảm biến độ ẩm:
- Ẩm kế điện dung: không khí chảy vào giữa hai tấm kim loại Sự thay đổi độ ẩm không khí tỷ lệ thuận với sự thay đổi điện dung giữa các bản
- Ẩm kế điện trở, polymer hoặc sứ hấp thụ độ ẩm, sau đó ảnh hưởng đến điện trở suất của nó Và được kết nối với một mạch trong đó độ ẩm ảnh hưởng đến điện trở của vật liệu Từ đó độ ẩm tương đối sau đó được xác định dựa trên sự thay đổi của dòng điện
THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
Yêu cầu thiết kế
Nhà kính được thiết kế sử dụng để trồng nấm cần phải đạt một số tiêu chuẩn nhất định để sử dụng được hiệu quả:
- Hệ thống cần phải đảm bảo yếu tố về độ kín để ngăn chặn sự xâm nhập của sâu bệnh hại từ bên ngoài, cửa ra vào cần phải thiết kế hai ngăn
- Hệ thống cần lắp đặt hệ thống điều tiết nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng nhân tạo
- Nhà kính cần có độ thông thoáng, hạn chế thấp nhất mất nhiệt độ, kết cấu phải chịu được gió cấp 8
Theo yêu cầu sử dụng, hệ thống điều khiển hệ thống cần đảm bảo các yếu tố sau:
- Khả năng điều tiết được các yếu tố của nhà kính
- Đáp ứng kịp thời các nhu cầu về độ ẩm, nhiệt độ
- Thu thập chính xác các dữ liệu từ nhà kính và cung cấp được cho người dùng.
Sơ đồ khối hệ thống
Hình 3 1 Sơ đố khối hệ thống
Sơ đồ khối hệ thống gồm các khối chức năng:
- Bộ điều khiển trung tâm: có chức năng thu thập dữ liệu từ cảm biến, giám sát hoạt động của hệ thống và điều khiển các thiết bị chấp hành
- Khối cảm biến: gồm cảm biến nhiệt độ và cảm biến độ ẩm đưa về bộ điều khiển trung tâm
- Thiết bị chấp hành: gồm máy bơm phun sương, quạt thông gió và quạt đối lưu
- Điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu: người vận hành giám sát, thu thập dữ liệu của hệ thống, điều khiển hệ thống theo mong muốn.
Xây dựng nhà kính
Dựa vào điều kiện cho phép là xây dựng mô hình nhà kính nên nhóm đã lựa chọn vật liệu và xây dựng nhà kính như sau:
- Nhà kính thuộc loại nhà kính kín
- Mái nhà kính là mái phẳng
3.3.1 Vật liệu làm nhà kính
Các loại vật liệu nhóm đã sử dụng như sau:
- Tôn lá là vật liệu chính
- Thép hộp vuông dùng làm khung tủ
- Mica dùng chèn bánh xe, xây dựng độ nghiêng, tạo dòng chảy cho nước
- Bảng lề tạo khớp 2 cánh cửa
- Vít bắn và keo dán
3.3.2 Các dụng cụ cơ khí Để làm mô hình, nhóm đã sử dụng các công cụ hỗ trợ như sau:
- Máy hàn, máy cắt cầm tay
Nhà kính được xây dựng trên mặt bằng có diện tích 1m 2 (1x1) có chiều cao là 2m
Hình 3 2 Thiết kế tủ trồng nấm trên soild work
Dựa vào thiết kế, số lượng các thiết bị của hệ thống điều khiển nhà kính cần có:
Bảng 3 1 Số lượng các thiết bị
STT Tên thiết bị Đơn vị
1 Bộ điều khiển trung tâm Cái 1
2 Modul mở rộng AO Cái 1
3 Cảm biến nhiệt độ Cái 1
4 Cảm biến độ ẩm Cái 1
6 Bộ khống chế nhiệt độ (SSR) Cái 1
8 Điện trở gia nhiệt Cái 3
Lựa chọn thiết bị
3.4.1 Bộ điều khiển trung tâm
Sử dụng PLC của Siemen bởi vì mạnh về điều khiển quá trình, các modul Analog chỉ cần cấm vào PLC và cấu hình trên phần mềm là có thể đọc/ghi dễ dàng sử dụng Truyền thông với PLC Siemens cũng khá dễ dàng vì hỗ trợ cho người dùng các khối hàm chức năng Đồng thời PLC là khá phổ biến ở Việt Nam
Hệ thống yêu cầu số lượng ngõ vào tương tự là 2, gồm 1 ngõ từ cảm biến nhiệt độ,
1 ngõ từ cảm biến độ ẩm và 1 ngõ vào tín hiệu số từ nút emergency Ngõ ra có 6 ngõ ra Digital và một ngõ ra Analog
Với các yêu cầu hệ thống cần mở rộng ngõ ra Analog , PLC-S7 1214C DC/DC/DC phù hợp với nhu cầu sử dụng khi có khả năng mở rộng tối đa 8 Modul đồng thời có một cổng truyền thông Ethernet
Bảng 3 2 Các thiết bị bộ điều khiển
Thiết bị Mã thiết bị Thông số
Số module mở rộng tối đa: 8
Số lượng ngõ ra: 1 AO
Loại ngõ ra: 10VDC hoặc 0-20mA
Kích thước bao ngoài: 203x145x40 mm, 7 inch Độ phân giải (WxH dots): 800×480 Cảm ứng: 4-wire Resistive Type
Loại cảm biến Tên cảm biến Thông số
Giới hạn nhiệt độ: 0-400 độ C
SIEMENS QFA2060 Điện áp hoạt động: 24VAC, 13,5 – 30VDC
Giới hạn đo: 0-95% Độ chính xác: 5% Để đồng bộ tín hiệu ngõ ra của cảm biến nhiệt độ PT100 về 0-100mV để đưa tín hiệu về cho ngõ vào số của PLC sử dụng bộ chuyển đổi nhiệt độ PT100 “M5RS-44-R/K”
Tín hiệu của cảm biến nhiệt độ sau khi qua bộ chuyển đổi M5RS-44-R/K được chuyển về tín hiệu chuẩn 4-20mA đưa vào ngõ vào Analog của PLC để xử lí
Bộ nguồn 24VDC hay còn gọi là bộ nguồn một chiều 24 Vôn được thiết kế để chuyển đổi điện áp từ nguồn xoay chiều 220VAC thành bộ nguồn 24VDC để cung cấp cho các thiết bị hoạt động Bộ nguồn 24VDC được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện công nghiệp và dân dụng [3]
Hình 3 4 Bộ nguồn 24VDC b Nguồn 12V(DC)
Nguồn tổ ong 12V 5A (bộ nguồn một chiều 12 vôn) được cấu tạo để chuyển đổi điện áp từ nguồn xoay chiều 110/220VAC thành nguồn một chiều 12VDC, giúp các thiết bị điện hoạt động
Nguồn tổ ong 12V 5A được dùng rộng rãi trong các thiết bị công nghiệp và dân dụng như lắp đặt tủ điện, lắp đèn, camera giám sát, máy tính, loa đài hoặc bất cứ thiết bị nào sử dụng nguồn một chiều có thông số tương ứng Nguồn tổ ong 12V 5A thường được dùng trong các mạch ổn áp, cung cấp dòng áp đủ tranh trường hợp dòng ảnh hưởng tới mạch, sụt áp
Thông số kỹ thuật của nguồn tổ ong 12V 5A:
- Điện áp ngõ vào: 110/220 VAC
- Điện áp ngõ ra: 12 VDC
- Sai số điện áp đầu ra: 1-3%
3.4.4 Các thiết bị chấp hành
Thiết bị chấp hành là các thiết bị được điều khiển bởi ngõ ra số của PLC thông qua Contactor và relay trung gian Yêu cầu của nhà kính gồm có các thiết bị quạt thông gió, quạt đối lưu, bơm phun sương được chọn với thông số như sau:
Bảng 3 4 Các thiết bị chấp hành (quạt, máy bơm)
STT Thiết bị Mã thiết bị Thông số
Thanh điện trở gia nhiệt Điện áp: 220VAC
Chiều dài: 60cm Đường kính: 12mm
Ngõ vào tuyến tính: 4- 20mA Điện áp: 24-380VAC
Dòng: 40A max Môi trường hoạt động: 40 – 80 độ C Thời gian phản hồi: 8.3mS
Kích thước quạt: 50 × 50 × 10mm Quạt nhựa 6 cánh - Điện áp/Nguồn điện: 12V
Tốc độ: 4500 ± 10% RPM Độ ồn: 25dba ± 10% - Luồng khí: 8,98cfm ± 10%
Máy bơm Điện áp: 12 VDC Dòng: 1000MA max Công suất: 22W Tốc độ dòng chảy: 800L/h Chiều cao: 5m
Nhiệt độ : 100 độ C Kích thước: 66.255x47.25x78.7mm
Sơ đồ nối dây
Sơ đồ điện biểu diễn quy ước của hệ thống nhà kính còn sơ đồ nối dây thể hiển sự liên kết giữ các thiết bị với nhau
3.5.1.1 Sơ đồ nối dây Digital
Hình 3 6 Sơ đồ nối dây Digital
3.5.1.2 Sơ đồ nối dây Analog Input
Hình 3 7 Sơ đồ nối dây Analog Input 3.5.1.3 Sơ đồ nối dây Analog output
Hình 3 8 Sơ đồ nối dây Analog output
Bản vẽ mạch điện nhà kính là một bản vẽ mô tả chi tiết đường đi cùng các vị trí mắc của các thiết bị điện Thể hiện chi tiết các mối nối, cách nối, vị trí đặt nguồn điện của từng khu vực
Hình 3 9 Sơ đồ điện PLC
Hình 3 10 Sơ đồ điện Analog
3.5.1.6 Sơ đồ điện đèn tín hiệu và bơm
Hình 3 11 Sơ đồ điện đèn tín hiệu và bơm
3.5.1.7 Sơ đồ điện SSR và quạt
Hình 3 12 Sơ đồ điện SSR và quạt
Tủ điện là nơi dùng để chứa đựng các thiết bị, bảng điện như công tắc, relay, nguồn,… Tủ điện được thiết kế có hình hộp chữ nhật
Vật liệu của tủ điện:
Hình 3 13 a/Đo đạc, tính toán kích thước tủ điện ; b/ Tủ điện
3.5.3 Lắp đặt thiết bị ngăn trồng nấm
Các thiết bị ở ngăn trồng nấm là các thiết bị cảm nhận trạng thái và thiếp bị chấp hành:
- Thiết bị cảm nhận trạng thái: Cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm
- Thiết bị chấp hành: Quạt, Máy bơm, thanh điện trở gia nhiệt a/ b/
Hình 3 14 a/Lắp đặt thiết bị ; b/ Tủ đã lắp xong thiết bị
Nhà kính (tủ trồng nấm) được lắp thiết bị phù hợp với yêu cầu đưa ra a/ b/
Hình 3 15 a/Tủ trông nấm nhìn từ bên ngoài; b/ Tủ nhìn từ bên trong.
THIẾT KẾ PHẦN MỀM
Yêu cầu thiết kế
Phần mềm được thiết kế sử dụng để trồng nấm cần phải đạt một số tiêu chuẩn nhất định để sử dụng được hiệu quả:
- Sử dụng phần mềm phổ biến, dễ tiếp cận cho mọi đối tượng
- Chương trình lắp đặt hệ thống điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng nhân tạo Theo yêu cầu sử dụng, hệ thống cần đảm bảo các yếu tố sau:
- Dữ liệu được lưu truyền một cách nhanh chóng
- Hiển thị các dữ liệu, các số liệu cụ thể trên màn hình
- Thu thập chính xác các dữ liệu từ nhà kính và cung cấp được cho người dùng.
Phần mềm Tiaportal
Tia Portal viết tắt của Totally Integrated Automation Portal là một phần mềm tổng hợp của nhiều phần mềm điều hành quản lý tự động hóa, vận hành điện của hệ thống
Có thể hiểu, Tia Portal là phần mềm tự động hóa đầu tiên, có sử dụng chung 1 môi trường/ nền tảng để thực hiện các tác vụ, điều khiển hệ thống
Tia Portal được phát triển vào năm 1996 bởi các kỹ sư của Siemens, nó cho phép người dùng phát triển và viết các phần mềm quản lý riêng lẻ một cách nhanh chóng, trên
1 nền tảng thống nhất Giải pháp giảm thiểu thời gian tích hợp các ứng dụng riêng biệt để thống nhất tạo hệ thống
Tia Portal - Tích hợp tự động toàn diện là phần mềm cơ sở cho tất cả các phần mềm khác phát triển: Lập trình, tích hợp cấu hình thiết bị trong dải sản phẩm Đặc điểm Tia Portal cho phép các phần mềm chia sẻ cùng 1 cơ sở dữ liệu, tạo nên tính thống nhất, toàn vẹn cho hệ thống ứng dụng quản lý, vận hành
Tia Portal tạo môi trường dễ dàng để lập trình thực hiện các thao tác:
1 Thiết kế giao diện kéo nhã thông tin dễ dàng, với ngôn ngữ hỗ trợ đa dạng
2 Quản lý phân quyền User, Code, Project tổng quát
3 Thực hiện go online và Diagnostic cho tất cả các thiết bị trong project để xác định bệnh, lỗi hệ thống
4 Tích hợp mô phỏng hệ thống
5 Dễ dàng thiết lập cấu hình và liên kết giữa các thiết bị Siemens Hiện tại phần mềm Tia Portal có nhiều phiên bản như Tia Portal V14, Tia Portal V15, Tia Portal V16 và mới nhất là Tia Portal V17 Tùy theo nhu cầu sử dụng mà người dùng sẽ lựa chọn cài đặt Tia portal phiên bản tương ứng
4.2.2 Ưu – nhược điểm của phần mềm
Tia Portal là thuật ngữ quen thuộc được ứng dụng trong các lĩnh vực tự động hóa, tích hợp nhiều phần mềm phổ thông khác như: HMI, PLC, Inverter của Siemens Phần mềm Tia Portal có những ưu và nhược điểm trong vận hành hệ thống tự động hóa Ưu điểm:
- Tích hợp tất cả các phần mềm trong 1 nền tảng, chia sẻ cơ sở dữ liệu chung dễ dàng quản lý, thống nhất cấu hình Giải pháp vận hành thiết bị nhanh chóng, hiệu quả, tìm kiếm khắc phục sự cố trong thời gian ngắn
- Tất cả các yếu tố: bộ lập trình PLC, màn hình HMI được lập trình và cấu hình trên Tia Portal, cho phép các chuyên viên tiết kiệm thời gian thao tác, thiết lập truyền thông giữa các thiết bị Chỉ với 1 biến số của bộ lập trình PLC được thả vào màn hình HMI, kết nối được thiết lập mà không cần bất ký thao tác lập trình nào
Hạn chế: Do tích hợp nhiều phần mềm, cơ sở dữ liệu hệ thống lớn nên dung lượng bộ nhớ khổng lồ Yêu cầu kỹ thuật cao của người lập trình, quản lý, tốn nhiều thời gian để làm quen sử dụng [5]
Bảo mật project trong lập trình PLC S7 với Tia thực hiện các thao tác: Vào phần
“Security settings”, chọn “setting” chọn “Protech project” để thiết lập password cho Project
Thiết lập bảo mật cho PLC với Tia Portal: Thực cài đặt trong cấu hình Hardware của PLC Người dùng chọn Protection & security, tiếp tục chọn Access Level Trong đó:
- Full access: Ứng với khối bảo mật mà ai cũng có thể đọc và viết mà không cần password
- Read Access: Bảo mật phần viết cho PLC, cần có password HMI và SCADA hay user đọc được chương trình không cần password
- HMI access: Bảo mật phần read và write của PLC cần có Password HMI và SCADA đọc không cần Password
- No Access: Tất cả các ứng dụng truy xuất vào PLC đều cần Password [5]
Chương trình
Lưu đồ thuật toán là công cụ dùng để biểu diễn thuật toán, mô tả nhập (input), dữ liệu xuất (output) và luồng xử lý thông tin qua các ký hiệu toán học Công cụ này rất thích hợp để bạn học các tư duy phân tích một bài toán
Lưu đồ của hệ thống giám sát nhà kính cần có các yếu tố:
- Thể hiện số ngày hoạt động
- Hoạt động ở nhiều giai đoạn, điều kiện mỗi giai đoạn khác nhau
- Thể hiện được bài toán của hệ thống
Hình 4 1 Lưu đồ chương trình của hệ thống
Hình 4 2 Lưu đồ điều kiện ủ nấm
Hình 4 3 Lưu đồ điều kiện sinh trưởng
Chương trình hệ thống được viết dựa trên lưa đồ thuật toán Chương trình có hai chế độ:
Tóm tắt chương trình: Đầu tiên, cài đặt các điều kiện từng giai đoạn của chương trình, điều kiện độ ẩm, nhiệt độ, thông số PID Bắt đầu chạy chương trình, các cảm biến sẽ thu nhận dữ liệu để so sánh với điều kiện và đưa ra các lệnh chấp hành cho các thiết bị chấp hành
Hình 4 4 Chương trình của hệ thống
Phần mềm SKTOOL
Phần mềm SKTOOL là phần mền lập trình HMI Samkoon cho dòng SK-HE, SK-
HS, SK-FE, SK-FS SKTOOL hỗ trợ lập trình HMI kết nối hầu hết PLC phổ biến trên thị trường như: Siemens, Mitsubishi, Omron, Fujitsu, Panasonic, Schneider, Emerson,…
HMI là từ viết tắt của Human-Machine-Interface, có nghĩa là thiết bị giao tiếp giữa người điều hành thiết kế với máy móc thiết bị Nói một cách chính xác, bất cứ cách nào mà con người “giao diện” với một máy móc thì đó là một HMI
HMI được phân quyền truy cập, giúp người sử dụng cài đặt các thông số cần thiết, quan sát và theo dõi được hệ thống một cách khác quan
Phân Quyền truy cập là mở rộng khả năng truy cập thông tin trên hệ thống của một hay nhiều tài khoản cá nhân xác định a/ b/
Hình 4 5 a/Cài đặt điều kiện và quan sát thông số, b/ Phân quyền truy cập
Bảng phân quyền dữ liệu được cài đặt:
Hình 4 6 Các cấp phân quyền dữ liệu
Hệ thống dữ liệu được phân làm 3 cấp:
- Admin: Khi đăng nhập với chế độ Admin thì có thể truy cập và sử dụng mọi táp vụ có trong hệ thống
- Monitor: Khi đăng nhập với chế đọ Monitor thì có thể theo dõi và có thể chỉnh một vài táp vụ nhỏ trong hệ thống
- User: Khi đăng nhập với chế độ User thì người dùng chỉ được sử dụng bật tắt và theo dõi hệ thống Không thể sử dụng các táp vụ khác.
Phần mềm Visual Studio Code
Visual Studio Code chính là ứng dụng cho phép biên tập, soạn thảo các đoạn code để hỗ trợ trong quá trình thực hiện xây dựng, thiết kế website một cách nhanh chóng Visual Studio Code hay còn được viết tắt là VS Code
Những ưu điểm của VS Code:
- Đa dạng ngôn ngữ lập trình giúp người dùng thỏa sức sáng tạo và sử dụng như HTML, CSS, JavaScript, C++,…
- Ngôn ngữ, giao diện tối giản, thân thiện, giúp các lập trình viên dễ dàng định hình nội dung
- Các tiện ích mở rộng rất đa dạng và phong phú
- Tích hợp các tính năng quan trọng như tính năng bảo mật (Git), khả năng tăng tốc xử lý vòng lặp (Debug),…
- Đơn giản hóa việc tìm quản lý hết tất cả các Code có trên hệ thống
Nhược điểm của VS Code:
- Tương tự như tất cả các ứng dụng electron khác, bộ nhớ và mức sử dụng pin của VSCode khá tệ
- Không có git merge, điều mà nhiều người mong đợi, vì ST3 và Atom có khả năng làm điều đó
- Các phím tắt mặc định không có ý nghĩa và người dùng phải cấu hình lại gần như tất cả chúng [6]
*Thiết kế giao diện web: Thiết kế giao diện web bao gồm tất cả những gì xuất hiện trên website, có thể kể đến như: hình ảnh, thông tin, clip, các điều hướng người sử dụng trên website, liên kết trên các web
Hình 4 7 Màn hình VS Code
Hình 4 8 Màn hình giao diện web
KẾT QUẢ THỰC HIỆN
Mô hình nhà kính
Mô hình nhà kính được xây dựng hình hộp chữ nhật, hệ kính a/ Tủ nấm b/ Vị trí đặt tủ
Hình 5 1 a/Tủ nấm, b/Vị trí đặt tủ
Tủ nấm được đặt ở khu D trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hồ Chí Minh.
Quá trình trồng nấm bào ngư
Túi Nấm được nhập từ trang trại Bình Phước lên TP Hồ Chí Minh Được vận chuyển bằng xe máy Vì thế đã xảy ra tình trạng gãy túi nấm a/ b/
Hình 5 2 a/ Nấm ở trang trại; b/Quá trình vận chuyển nấm chuyển nấm
5.2.1 Giai đoạn bảo quản ủ nấm
Khi chúng ta nhập mầm nấm về, nếu chúng ta chưa bắt đầu trồng nấm thì ta cần bảo quán nấm ở môi trường thích hợp Ở độ có độ ẩm thấp, tránh tình trạng mấm nấm mọc không đúng ngày
Mầm nấm bào ngư bảo quản với nhiệt độ và độ ẩm phù hợp:
Hình 5 3 Mầm được bảo quản trong tủ trồng
5.2.2 Quá trình trồng nấm lứa 1
Nấm được theo dõi theo từng này, các thông số được cài đặt sẵn cho mô hình
Vì là thực nghiệm nên các thông số được chảy dựa trên kiến thức tham khảo và kinh nghiệm dân gian
Các thông số ủ nấm được cài đặt:
Các thông số nấm phát triển được cài đặt:
Hình 5 4 a/ Giai đoạn ủ nấm; b/ Giai đoạn nấm phát triển Bảng 5 1 Bảng theo dõi nấm đợt 1
Ngày Hình ảnh nấm Hiện tượng
Miệng nấm được đậy kín bằng bông, cần độ ẩm thấp, ấm để kích mầm nấm Không tưới nước
Giai đoạn nấm phát triển
Miệng túi nấm được mở
Bắt đầu quá trình trồng nấm Chúng ta mở bông miệng nấm và dậy nắm cho miệng nấm
Nấm mọc trong túi, không mọc ra miệng túi sẽ bị hư.
8 Đầu nấm bắt đầu mọc ra khỏi miệng túi
10 Nấm phát triển nhanh, thân cây bắt đầu lớn dần
12 Nấm đã phát triển với đúng kích cỡ, có thể thu hoạch
13 Nấm bị úng, thối vì do lượng nước tưới khá nhiều
Kết luận: Nấm trong điều kiện thích hợp, phát triển tốt Trong khoảng thời gian từ 5-7 ngày sau khi mở nắp có thể thu hoạch Nhưng với thông số này, điều kiện độ ẩm khá cao Cây phát triển khá nhanh, không đều Khi cây đã trưởng thành, lượng nước tưới cần giảm, độ ẩm giảm tránh tình trạng úng thối như đã gặp
5.2.3 Quá trình trồng nấm lứa 2
Trải qua quá trình trồng nấm đợt 1, nhóm đã rút ra kinh nghiệm Qua đó nhóm đã có những chỉnh sửa về phần cứng, phần mềm và các thông số để thích hợp với quá trình trồng nấm hơn
- Phần cứng: Đổi gia nhiệt từ bóng đèn sang thanh gia nhiệt
- Phần mềm: Nhóm nghiên cứu các thông số thích hợp cho từng ngày phát triển của nấm Sau đó nhóm cài đặt thông số như sau:
46 a/ Thông số nấm phát triển b/ Thông số ủ nấm
Hình 5 5 Thông số cài đặt nấm
Bảng 5 2 Bảng theo dõi nấm đợt 2
Ngày Hình ảnh nấm Hiện tượng
1-5 Đóng nắp và bắt đầu quá trình ủ nấm
Giai đoạn nấm phát triển
Bắt đầu quá trình trồng nấm Chúng ta mở bông miệng nấm và dậy nắm cho miệng nấm
9 Đầu nấm bắt đầu mọc ra khỏi miệng túi
10 Nấm phát triển nhanh, thân cây bắt đầu lớn dần
11 Nấm phát triển, thân nấm bắt đầu nở ra
12 Nấm đã nở ra to
13 Nấm đã phát triển với đúng kích cỡ, có thể thu hoạch
Kết luận: Nấm trong điều kiện thích hợp, phát triển tốt hơn Trong khoảng thời gian từ 5-7 ngày sau khi mở nắp có thể thu hoạch Sau khi điều chỉnh các thống số của nấm thì kết quả đạt được tốt hơn so với lần trồng đầu tiền Tỉ lệ nấm ra đạt được cao hơn nhiều so với lần 1 Nấm khỏe hơn và không có hiện tượng bị úng nước Thu hoạch nấm khi nấm vừa đạt kích thước lớn, qua đó giúp nấm không bị chết
5.2.4 Đánh giá chất lượng hệ thống a Nhiệt độ
*Thông số cài đặt cho hệ thống khi theo dõi hệ thống ở nhiệt độ đặt là 35 ℃ được cài đặt như sau:
Hình 4 9 Thông số PID Kp`, Ki=0, Kd=3
Kết quả chất lượng hệ thống thu được qua theo dõi trên HMI như sau:
Hình 4 10 Bảng theo dõi nhiệt độ tại thông số Kp`, Ki=0, Kd=3 Đánh giá kết quả hệ thống:
Kết luận: Thời gian xác lập lớn do hệ thống lớn, nhiệt lượng tỏa ra không đủ lớn bao phủ toàn bộ hệ thống nhanh Độ vọt lố lớn do quán tính nhiệt lớn nên dẫn tới độ vọt lố lớn Giá trị xác lập thấp hơn giá trị đặt, nhưng phù hợp với nhiệt độ trồng nấm ( Không chênh so với setpoint nhiều.)
* Bộ thông số PID tiếp theo ở nhiệt độ 35℃: Kpe, Ki=0, Kd=5
Hình 4 11 Thông số PID Kpe, Ki=0, Kd=5
Hình 4 12 Bảng theo dõi nhiệt độ tại thông số Kp`, Ki=0, Kd=3 Đánh giá kết quả hệ thống:
Kết luận: Thời gian xác lập lớn do hệ thống lớn nhưng nhanh hơn Độ vọt lố lớn hơn Giá trị xác lập thấp hơn giá trị đặt và xấp xỉ với giá trị xác lập với bộ thông số lần trước b Độ ẩm
Hình 4 13 Thông số cài đặt độ ẩm
Hình 4 14 Bảng theo dõi độ ẩm
Kết luận: Độ ẩm không ổn định so với cài đặt
- Sử dụng điều khiển ON OFF dẫn tới độ trễ khi ổn định hệ thống
- Hệ thống lớn nên ổn định hệ thống gặp khó khăn