Đề tài mô phỏng hệ thống trồng nấm nhà kính tự động dùng plc s71200 và tia portal

CHƯƠNG 1 – LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀUKHIỂN 1.1 Tổng quan 1.1.1 Các thiết khí cụ điện, thiết bị điện trong hệ thống trồng nấm nhà kính Trong hệ thống tự động hóa trồng n

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Huế, ngày…tháng…năm 202

Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Huế, ngày… tháng…năm 202 Giáo viên phản biện

LỜI MỞ ĐẦU

Trồng nấm trong nhà kính với sự ứng dụng tự động hóa mang lại nhiều lợi ích đáng kể cho ngành nông nghiệp Công nghệ này không chỉ tối ưu hóa quy trình sản xuất mà còn giúp nâng cao chất lượng và hiệu suất nấm

Một trong những ứng dụng chính của tự động hóa trong trồng nấm là quản lý môi trường Hệ thống cảm biến và điều khiển tự động có thể theo dõi và điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm, và cả ánh sáng để tạo ra điều kiện tối ưu cho sự phát triển của nấm

Điều này giúp đảm bảo sự ổn định và đồng đều trong quá trình sản xuất, từ đó cảithiện chất lượng của sản phẩm cuối cùng.

Tự động hóa còn mở ra cánh cửa cho việc quản lý thông tin và thu thập dữ liệu.Các hệ thống thông tin quản lý nông trại (Farm Management Information Systems) cóthể cung cấp thông tin chi tiết về quá trình trồng, giúp nông dân hiểu rõ hơn về hiệusuất và tình trạng của hệ thống, từ đó đưa ra quyết định quản lý thông minh

Với nhu cầu tìm hiểu về hệ thống tự động trong sản xuất và với kiến thức của

sinh viên tại trường đại học chúng em chọn đề tài “ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG

TRỒNG NẤM NHÀ KÍNH TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S71200 VÀ TIA PORTAL”

để nghiên cứu và tìm hiểu do cô giáo Th.S Huỳnh Thị Thùy Linh hướng dẫn.

Nội dung chính gồm 4 chương:

Chương 1: Lựa chọn thiết bị và thiết kế hệ thống điều khiển

Chương 2: Giới thiệu phần mềm PLC S71200 và phần mềm lập trình TIAPORTAL

Chương 3: Thiết kế xây dựng phần mềm điều khiển giám sát SCADA

Chương 4: Kết luận

CHƯƠNG 1 – LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU

KHIỂN

1.1 Tổng quan

1.1.1 Các thiết khí cụ điện, thiết bị điện trong hệ thống trồng nấm nhà kính

Trong hệ thống tự động hóa trồng nấm nhà kính của đề tài này, các thiết bịđược sử dụng để điều khiển nhiệt độ, độ ẩm, và lượng CO2 Cụ thể, các thiết bị baogồm:

Quạt gió: Sử dụng để duy trì lưu thông không khí trong nhà kính, giúp kiểm

soát nhiệt độ và độ ẩm bằng cách cung cấp sự thông hơi và tạo ra môi trường tốt cho

sự phát triển của nấm

Hệ thống gia nhiệt: Thiết bị này được sử dụng để điều chỉnh nhiệt độ trong

nhà kính Khi nhiệt độ giảm xuống dưới mức mong muốn, máy gia nhiệt sẽ được kíchhoạt để tăng nhiệt độ lên mức được thiết lập

Hệ thống phun sương tự động: Thiết bị này có chức năng phun sương nước

mịn tự động khi độ ẩm giảm xuống, giúp duy trì độ ẩm cần thiết cho quá trình pháttriển của nấm

Các thiết bị này tương tác với nhau để đảm bảo rằng môi trường trong nhà kínhluôn đạt đến các điều kiện lý tưởng cho việc trồng nấm, đồng thời tối ưu hóa sản xuất

và chất lượng của sản phẩm nấm

1.1.2 Các thiết bị điều khiển

Hệ thống điều khiển tự động trong môi trường trồng nấm nhà kính thường sửdụng một loạt các thiết bị công nghệ để đảm bảo các điều kiện lý tưởng cho quá trìnhphát triển của nấm Dưới đây là một tổng hợp về các thiết bị quan trọng và công dụngcủa chúng:

PLC (Programmable Logic Controller - Bộ điều khiển logic có thể lập trình):PLC chịu trách nhiệm điều khiển và giám sát các hoạt động trong nhà kính theo cácchương trình được lập trình trước Nó có khả năng xử lý và phản ứng linh hoạt theodõi các thông số như nhiệt độ, độ ẩm, và lượng CO2, từ đó điều chỉnh các thiết bị khác

để duy trì môi trường ổn định

Công tắc tơ (Relay): Công tắc tơ được sử dụng để điều khiển các thiết bị điệnkhác như quạt gió, máy gia nhiệt, hay hệ thống phun sương Nó nhận tín hiệu từ PLC

và kích hoạt hoặc ngắt kết nối điện của thiết bị tương ứng

Rơ le (Relay): Tương tự như công tắc tơ, rơ le giúp cách ly và kiểm soát cácmạch điện Chúng thường được sử dụng để mở và đóng các mạch điện cụ thể, đảm bảorằng các thiết bị chỉ hoạt động khi được kích hoạt

Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, CO2: Các cảm biến này đóng vai trò quan trọngtrong việc đo lường các điều kiện môi trường Cảm biến nhiệt độ đo lường nhiệt độhiện tại, cảm biến độ ẩm đo lường độ ẩm, và cảm biến CO2 đo lường lượng khí CO2

có trong không khí Dữ liệu từ các cảm biến này được chuyển đến PLC để thực hiệncác quyết định điều khiển, như điều chỉnh máy gia nhiệt, quạt gió, hay hệ thống phunsương

Bằng cách này, hệ thống tự động hóa có thể duy trì môi trường ổn định và lýtưởng cho việc trồng nấm, giúp tối ưu hóa hiệu suất và chất lượng của sản phẩm

1.2 Quạt gió

Quạt gió trong nhà kính tự động chủ yếu có chức năng cải thiện lưu thôngkhông khí và kiểm soát môi trường bên trong Dưới đây là một số chức năng chính củaquạt gió trong hệ thống nhà kính tự động

Hình 1 – Quạt gió trong nhà kính tự động

Quạt nhà kính, còn được biết đến với tên gọi quạt thông gió nhà kính, là mộtthành phần quen thuộc và đóng vai trò quan trọng trong hệ thống sản xuất giống câytrồng trong môi trường nhà kính Quạt nhà kính có thiết kế đối lưu và đáp ứng nhiềuchức năng khác nhau, mang lại nhiều lợi ích quan trọng cho cây trồng Chức năng

chính của quạt thông gió nhà kính là tạo ra một luồng không khí di chuyển liên tụctrong không gian nhà kính.

1.2.1 Chức năng của quạt gió nhà kính

a) Loại bỏ sự phân tầng khí nhà kính:

Thường khối lượng phân tử của các loại khí khác nhau vì thế mà khí nặng hơn

sẽ chìm xuống dưới còn khí nhẹ hơn thì ở trên, chính vì thế tuy không nhìn thấy nhưngkhông khí trong nhà kính được phân chia theo tầng một cách rõ rệt, điều này rất khôngtốt cho cây trồng bởi vì không khí bị phân tầng thì sẽ gây nên tình trạng ứ đọng Khôngkhí di chuyển theo một hướng và không thúc đẩy cây phát triển lành mạnh Quạt thônggió nhà kính sẽ lưu thông không khí trong nhà kính

b) Giúp kiểm soát nhiệt độ không khí

Khi không khí di chuyển trong nhà kính, nhiệt độ được điều chỉnh Nhiệt độmôi trường xung quanh của không khí và khắp nhà màng sẽ sớm đều nhau, tạo ra mộtmôi trường phát triển lành mạnh Bên cạnh đó quá trình hô hấp hay quang hợp của câycũng sinh ra nhiệt năng nên nếu mật độ cây trong nhà kính lớn thì dễ dẫn đến việckhông khí trong nhà kính bị nóng hơn rất nhiều so với bên ngoài làm ảnh hưởng đếnquá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng

Hình 2 – Phân bố nhiệt độ khi dùng quạt gió

c) Thúc đẩy nâng cao chất lượng không khí.

Đây có lẽ là chức năng tốt nhất của một chiếc quạt đối lưu Quạt đối lưu khiếnkhông khí di chuyển, và giảm trừ sự phát triển của nấm Không khí tù đọng cho phép

nấm và bệnh phát triển Sự lưu chuyển không khí một cách thích hợp sẽ cung cấpkhông khí trong lành, và cắt giảm dịch bệnh trong môi trường nhà kính.

d) Cân bằng độ ẩm cho nhà kính

Một số loại cây trồng đặc trưng nhất là đối với các loại hoa đòi hỏi những tiêuchuẩn về không khí cũng như môi trường sống cao như hoa lan đòi hỏi không được cónước đọng trên bề mặt lá, chính vì thế việc kiểm soát và cân bằng độ ẩm trong khôngkhí rất cần được chú trọng, bởi điều này ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sinh trưởng

và phát triển của cây

Nhiệt dư thừa hoặc không khí cũ trong một nhà kính sẽ dẫn đến tăng trưởngchậm và hiệu suất cây trồng giảm Hệ thống thông gió thường xuyên có thể giảm nấmmốc, côn trùng hoặc các bệnh Có hai cách phổ biến để thiết lập một hệ thống thônggió trong nhà kính: tự nhiên hoặc bằng máy

Hình 3 – Nguyên lý hoạt động của quạt gió

Hình 4 – Thông số kỹ thuật của quạt thông gió nhà kính điện 1 pha

1.2.2 Lựa chọn loại quạt gió

Trong đề tài này chúng em lựa chọn quạt gió KVF-2460 với các thông số nhưsau:

- Cường độ dòng điện: 2.27A

Đây là dòng quạt thông gió công nghiệp vuông có kích thước lớn nhất củathương hiệu Dasin với kích thước cánh lên đến 760 mm

Quạt thông gió KVF 2460 có kích thước 24 inches và đường kính quạt ( sảicánh quạt) là 60 cm Nhờ kích thước tương đối lớn, quạt có khả năng tạo ra luồngkhông khí mạnh mẽ và đảm bảo sự lưu thông không khí tốt

Quạt KVF- 2460 có thiết kế vững chắc, chịu được môi trường làm việc khắcnghiệt ngay cả ngoài trời, bao gồm cả bụi bặm, hơi ẩm, hơi nóng Với vật liệu sản xuấtchất lượng cao, cánh nhôm và khung thép, quạt có thể chống han gỉ và bền bỉ trongsuốt quá trình hoạt động

Vì hệ thống nhà kính cần được làm việc trong môi trường đảm bảo, yêu cầu antoàn là tuyệt đối Vì vậy, quạt thông gió Dasin đã trang bị các tính năng an toàn nhưbảo vệ quá nhiệt, bảo vệ quạt quá tải nhờ vào TC cảm biến nhiệt chống cháy quạt

1.3 Hệ thống gia nhiệt

1.3.1 Giới thiệu chung

Hệ thống gia nhiệt bằng đèn sợi đốt trong nhà kính là một phương pháp hiệuquả để duy trì nhiệt độ ổn định và tạo ra điều kiện môi trường lý tưởng cho cây trồngtrong những điều kiện thời tiết khắc nghiệt hoặc trong các khu vực có mùa đông lạnhgiá Dưới đây là cách mà hệ thống này thường hoạt động:

Đèn Sợi Đốt:

Sử dụng đèn sợi đốt, thường là các đèn halogen hoặc đèn hồng ngoại, để tạo ranhiệt độ Các đèn này có khả năng sản xuất nhiệt độ cao và có thể được điều chỉnh đểđáp ứng nhu cầu cụ thể của nhà kính.

Điều Khiển Nhiệt Độ:

Hệ thống điều khiển tự động sẽ theo dõi và đánh giá nhiệt độ trong nhà kính.Khi nhiệt độ giảm xuống mức được đặt trước, hệ thống sẽ kích hoạt đèn sợi đốt đểtăng cường nhiệt độ

Đối Với Các Loại Cây Đặc Biệt:

Trong một số trường hợp, nhất là với các loại cây đặc biệt như cây ấm, hệ thốnggia nhiệt bằng đèn sợi đốt cung cấp nhiệt độ chính xác và điều khiển để đảm bảo sựphát triển tốt nhất của cây

Tiết Kiệm Năng Lượng:

Hệ thống thường được thiết kế để hoạt động hiệu quả với tiêu thụ năng lượngtối thiểu Điều này đặc biệt quan trọng trong việc duy trì chi phí và làm cho hệ thốngtrở nên bền vững hơn

Bảo Vệ Khi Nhiệt Độ Cao:

Hệ thống cũng có thể được thiết kế để tắt đèn sợi đốt khi nhiệt độ đạt đến mứccao quá, đảm bảo rằng không khí trong nhà kính không trở nên quá nóng và có thể gâyhại cho cây trồng

Hệ thống gia nhiệt bằng đèn sợi đốt trong nhà kính là một công nghệ linh hoạt

và hiệu quả, cung cấp sự kiểm soát chính xác về nhiệt độ và tạo ra điều kiện lý tưởngcho sự phát triển của cây trồng

Hình 5 – Bóng đèn Led sưởi ấm nhà kính tự động

Đèn sưởi hồng ngoại sử dụng những tia chiếu hồng ngoại không gây hại chocây trồng, đảm bảo giữ ấm và thúc đẩy quá trình quang hợp của cây Tạo nhiệt, giúplàm ấm cho cây cảnh và không gian xung quanh Giúp cây cảnh tăng trưởng đượctrong môi trường đèn sưởi ấm Giúp cây phát triển và tăng khả năng quang hợp trongmôi trường lạnh

1.3.2 Lựa chọn loại đèn sưới ẩm nhà kính

- Loại chân đèn: E27 / GU10 / MR16

1.4.1 Giới thiệu chung

Hệ thống phun sương nhà kính là một minh chứng rõ ràng về sự thành công khi

áp dụng công nghệ một cách hiệu quả, góp phần quan trọng trong việc tạo ra một môitrường sống lý tưởng để cây trồng phát triển trong nhà kính Để đảm bảo năng suất vàchất lượng cho các loại cây trồng trong điều kiện nhà kính, những người trồng cây cần

có kiến thức và sử dụng hệ thống phun sương nhà kính để hỗ trợ sự phát triển của câyqua từng giai đoạn

Hệ thống nhà kính tự động thường được trang bị cảm biến thời gian, điều khiểnthông minh từ xa qua kết nối wifi, hoặc cài đặt hẹn giờ phun sương Điều này giúp duytrì độ ẩm cao, một yếu tố quan trọng để cây trồng phát triển mạnh mẽ Bằng cách này,

hệ thống tự động có thể điều chỉnh lượng phun sương dựa trên các điều kiện thời tiết

và giai đoạn phát triển của cây, tạo ra môi trường tối ưu cho sự phát triển và sinhtrưởng

Hình 6 – Một hệ thống phun sương nhà kính tự động

1.4.2 Lựa chọn hệ phun sương

Hệ thống phun sương nhà kính 150 béc Deahan DH150

Hình 7 – Máy bơm phun sương tự động

Máy phun sương Daehan

Ống dây đường kính phi 8 120m

Đầu phun giữa và béc phun 99 bộ

Đầu phun cuối và béc phun 01 bộ

Cốc lọc + bộ chia nước 01 bộ

1.5 Lựa chọn loại PLC

PLC là thiết bị điều khiển logic khả trình Sự phát triển kỹ thuật điều khiển tựđộng hiện đại và công nghệ điều khiển logic khả trình dựa trên cơ sở phát triển của tinhọc mà cụ thể là sự phát triển của kỹ thuật máy tính

Kỹ thuật điều khiển logic khả trình PLC (Programmabble Logic Control) đượcphát triển từ những năm 1968 - 1970 Trong giai đoạn đầu các thiết bị khả trình yêucầu người sử dụng phải có kỹ thuật điện tử, phải có trình độ cao Ngày nay các thiết bịPLC đã phát triển mạnh mẽ và có mức độ phổ cập cao.

Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC là loại thiết bị cho phép điều khiển linhhoạt các thuật toán điều khiến số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phảithể hiện mạch toán đó trên mạch số Như vậy với chương trình điều khiển, PLC trởthành bộ điều khiển nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tinvới môi trường xung quanh (với các PLC khác hay với máy tính)

Để có thể thực hiện một chương trình điều khiển, PLC phải có tính năng như mộtmáy tính Nghĩa là phải có một bộ vi xử lí trung tâm (CPU), một hệ điều hành, một bộnhớ chương trình để lưu chương trình cũng như dữ liệu và tất nhiên phải có các cổngvào ra để giao tiếp với các thiết bị bên ngoài Bên cạnh đó, nhằm phục vụ các bài toánđiều khiển số, PLC phải có các khối hàm chức năng như Timer, Counter, và các hàmchức năng đặc biệt khác

Các PLC tương tự máy tính, nhưng máy tính được tối ưu hoá cho các nhiệm vụtính toán và hiển thị còn PLC được chuyên biệt cho các nhiệm vụ điều khiển và môitrường công nghiệp Vì vậy các PLC được thiết kế:

- Để chịu được các rung động, nhiệt độ, độ ẩm, bụi bẩn và tiếng ồn

- Có sẵn giao diện cho các thiết bị vào ra

- Được lập trình dễ dàng với ngôn ngữ lập trình dễ hiểu, chủ yếu giải quyết cácphép toán logic và chuyển mạch

Về cơ bản chức năng của bộ điều khiển logic PLC cũng giống như chức năng của

bộ điều khiển thiết kế trên cơ sở rơle công tắc tơ hay trên cơ sở các khối điện tử đó là:

- Thu thập các tín hiệu vào và các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến

- Liên kết, ghép nối các tín hiệu theo yêu cầu điều khiển và thực hiện đóng mởcác mạch phù hợp với công nghệ

- Tính toán và soạn thảo các lệnh điều khiển đến các địa chỉ thích hợp

Hệ thống này em dung PLC S71200 để thực hiện với những ưu điểm về độ tincậy, tốc độ xử lý và tín hiệu vào ra đáp ứng được cho hệ thống này

1.6 Lựa chọn các thiết bị mạch điều khiển

1.6.1 Tính chọn contactor

Công tắc tơ là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt các tiếp điểm tạo liên lạctrong mạch điện bằng nút bấm Như vậy khi sử dụng công tắc tơ ta có thể điều khiểnmạch điện từ xa có phụ tải với điện áp đến 500V và dòng là 600A

Cấu tạo:

Công tắc tơ gồm các thành phần: cơ cấu điện từ, hệ thống dập hồ quang, hệ thốngtiếp điểm b.1: Nam châm điện (cơ cấu điện từ): gồm có 4 thành phần

+ Cuộn dây dùng tạo ra lực hút nam châm

+ Lõi thép của nam châm gồm 2 phần: phần thân và phần nắp

+ Lò xo phản lực có tác dụng đẩy phần nắp di động trở về vị trí ban đầu khingừng cung cấp điện vàp cuộn dây

Cuộn dây chưa có điện Cuộn dây có điện

Hình 8 –Trạng thái cuộn dây Contactor

b.2: Hệ thống dập hồ quang điện

Khi công tắc tơ chuyển mạch hồ quang điện sẽ xuất hiện làm các tiếp điểm bịcháy mòn dần vì vậy cần có hệ thống dập hồ quang gồm nhiều vách ngăn làm bằngkim loại đặt cạnh bên hai tiếp điểm tiếp xúc nhau, nhất là ở các tiếp điểm chính củacông tắc tơ

b.3: Hệ thống tiếp điểm

Hệ thống tiếp điểm liên hệ với phần lõi từ di động qua bộ phận liên động về cơ.Tuỳ theo khả năng tải dẫn qua tiếp điểm ta có thể chia các tiếp điểm công tắc tơ thànhhai loại:

- Tiếp điểm chính: thường mắc ở mạch động lực

- Tiếp điểm phụ: được mắc ở mạch điều khiển

Nguyên lý làm việc:

Hình 9 –Trạng thái Contactor xoay chiều

Khi cấp nguồn điện bằng giá trị điện áp định mức của công tăc tơ thì lực từ tạo rahút phần nắp tạo thành mạch từ kín, công tắc tơ ở trạng thái hoạt động Lúc này nhờvào bộ phận liên động về cơ giữa nắp di động và hệ thống tiếp điểm làm cho tiếp điểmchính đóng lại, tiếp điểm phụ chuyển trạng thái Khi ngưng cấp nguồn cho cuộn dâythì công tắc tơ ở trạng thái nghỉ, các tiếp điểm trở lại trạng thái ban đầu

a Tính chọn:

Chọn công tắc tơ đóng cắt cho động cơ 1M

- Chọn theo điều kiện điện áp:

IđmCTT ≥ Iđm IđmCTT ≥29,7 (A)

Vậy ta chọn CTT có thông số kĩ thật sau :

IdmCTT= 30 (A)

Uđm CTT = 380 (V) UcdCTT = 220 (V)Chọn công tắc tơ đóng cắt cho động cơ 2M

- Chọn theo điều kiện điện áp:

IđmCTT ≥ Iđm IđmCTT ≥13,9 (A) Vậy ta chọn CTT có thông số kĩ thật sau :

IdmCTT= 20 (A)

Uđm CTT = 380 (V) UcdCTT = 220 (V)Chọn công tắc tơ đóng cắt cho động cơ 3M1,3M2

- Chọn theo điều kiện điện áp:

IđmCTT ≥ Iđm IđmCTT ≥17,8 (A) Vậy ta chọn CTT có thông số kĩ thật sau :

IdmCTT= 20 (A)

Uđm CTT = 380 (V) UcdCTT = 220 (V)

Hình 11 – Cấu tạo rơ le nhiệt

Phần tử phát nóng 1 được đấu nối tiếp với mạch động lực bởi vít 2 và ôm thanhlưỡng kim 3 Vít 6 trên giá nhựa cách điện 5 dùng để điều chỉnh mức độ uốn cong đầu

tự do của phiến 3 Giá 5 xoay quanh trục 4, tuỳ theo trị số dòng điện chạy qua phần tửphát nóng mà thanh lưỡng kim cong nhiều hay ít, đẩy vào vít 6 làm xoay giá 5 để mởngàm đòn bẩy 9 Nhờ tác dụng lò xo 8, đẩy đòn bẩy 9 xoay quanh trục 7 ngược chiềukim đồng hồ làm mở tiếp điểm động 11 khỏi tiếp điểm tĩnh 12 Nút ấn 10 để reset Rơlenhiệt về vị trí ban đầu sau khi thanh lưỡng kim đã nguội

Nguyên lý làm việc:

Nguyên lý chung của Rơle nhiệt là dựa trên cơ sở tác dụng nhiệt của dòng điệnlàm giãn nở thanh lưỡng kim Thanh lưỡng kim bị uốn cong về phía kim loại có hệ sốgiãn nở bé, đẩy cần gạt làm lò xo co lại chuyển đổi hệ thống tiếp điểm phụ

Tính chọn:

- Chọn Rơle nhiệt cho động cơ 1M theo điều kiện điện áp:

UđmRN≥ Unguồn

UđmRN ≥ 380 (V)Chọn theo điều kiện dòng điện

IđmRN = 1,2.Itt=1,2.29,7 = 35,64 (A)Vậy chọn Rơle nhiệt có thông số

- Chọn rơ le nhiệt cho động cơ 3Mtheo điều kiện điện áp

Nút nhấn còn gọi là nút điều khiển là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ

xa các thiết bị điện từ khác nhau; các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi cácmạch điện điều khiển, tín hiệu liên động bảo vệ …

Đặc điểm:

Nút ấn thường được đặt trên bảng điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút nhấn Nútnhấn thường được nghiên cứu, chế tạo làm việc trong môi trường không ẩm ướt,không có hơi hóa chất và bụi bẩn

Hình 12 – Các loại nút ấn thông dụng

Trong hệ thống này, ta sử dụng : 1 nút OFF, 1 nút ON, và một số nút nhấn loạichịu áp 220VAC

1.7 Lựa chọn cảm biến

1.7.1 Lựa chọn cảm biến nhiệt độ

Ưu điểm lớn nhất của việc sử dụng nhà kính để trồng trọt là có thể cung cấp nhiệt

độ lý tưởng cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng Đo và kiểm soát nhiệt độkhông khí phổ biến trong nhiều hệ thống sản xuất vì nó có ảnh hưởng lớn nhất đếnnhiệt độ nhà máy Trong trồng trọt trong nhà kính, việc điều chỉnh các thông số khí

tượng trong nhà là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sinh trưởng và năng suất câytrồng, bà con cần điều chỉnh môi trường trong nhà thường xuyên Nhiệt độ và độ ẩmtrong nhà liên quan trực tiếp đến hô hấp của cây, sự hấp thụ của rễ, thoát hơi nước vàcác yếu tố sinh lý khác

Giám sát độ ẩm nhà kính là điều bắt buộc Độ ẩm cao thúc đẩy các vấn đề nấmmốc và sâu bệnh trong nhà kính Nhiệt độ lạnh hoặc cao gây cản trở nghiêm trọng đến

sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng Điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm có thể cungcấp môi trường sinh trưởng tốt nhất cho sự phát triển của cây trồng trong nhà Các cảmbiến nhiệt độ và độ ẩm trong nhà kính cung cấp cho bạn dữ liệu chính xác Có rấtnhiều tùy chọn trên thị trường để bạn lựa chọn và trong hầu hết các trường hợp, bạn sẽtìm thấy một cảm biến có thể kiểm tra nhiệt độ và độ ẩm cùng một lúc

Thông số cảm biến độ ẩm và nhiệt độ môi trường KLU 100:

- Dải đo nhiệt độ -50 đến +50 độ C

- Ngõ ra 4-20mA/0-10V

- Đo nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời, kho lạnh

- Tiêu chuẩn chống nước IP54

- Xuất xứ HK Instruments/Phần Lan

Hình 13 – Cảm biến đo nhiệt độ KLU1001.7.2 Lựa chọn cảm biến độ ẩm

Cảm biến đo độ ẩm không khí là một thiết bị dùng để đo lường lượng hơi nước

có trong không khí Nó đo lường độ ẩm bằng cách đánh giá sự thay đổi trong điện trở

hoặc dung lượng của vật liệu cảm biến khi tiếp xúc với hơi nước Các loại cảm biến đo

độ ẩm không khí phổ biến bao gồm cảm biến điện dung (resistive humidity sensor),cảm biến dung lượng (capacitive humidity sensor), và cảm biến điện tử (electronichumidity sensor)

- Đo nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời, kho lạnh

- Tiêu chuẩn chống nước IP54

- Xuất xứ HK Instruments/Phần Lan

Hình 14 – Cảm biến đo độ ẩm KLU N 1.7.3 Lựa chọn cảm biến CO2

Cảm biến đo CO2 trong nhà kính tự động là một thiết bị quan trọng trong hệthống giám sát và điều khiển môi trường trong nhà kính Chức năng chính của cảmbiến CO2 là đo lường và theo dõi nồng độ khí carbon dioxide (CO2) trong không khíbên trong nhà kính Điều này giúp nông dân hoặc người quản lý nhà kính điều chỉnhcác yếu tố môi trường để tối ưu hóa điều kiện cho sự phát triển của cây trồng

Hình 15 – Cảm biến đo nồng độ CO2

Cảm biến đo nồng độ khí CO2 ES-CO2-01 sử dụng đầu dò phát hiện khí CO2 có

độ nhạy cao với tín hiệu ổn định và độ chính xác cao Có phạm vi đo rộng, Độ tuyếntính tốt, dễ sử dụng, dễ cài đặt và khoảng cách truyền xa Thích hợp cho sử dụng trongnhà và ngoài trời

Tích hợp nhiều loại ngõ ra RS485/4-20mA/0-5V/0-10V Cho phép truyền vớikhoảng cách lên tới hơn 1000 mét, dễ dàng tích hợp hệ thống giám sát từ xa, PLC,HMI, MCU

Vỏ IP65 hoàn toàn chống thấm nước và có thể được sử dụng trong các môitrường khắc nghiệt khác nhau

Thích hợp cho các ứng dụng nhà kính, nông nghiệp, trồng hoa, giám sát theodõi nồng độ CO2

Thông số cảm biến đo nồng độ CO2

Nhiệt độ hoạt động -10 ~ + 50 ℃) Độ ẩm hoạt động 0-80% RH (không

ngưng tụ)

Dòng điện trung bình <85mA Kích thước 110 x 85 x 44 mm

CHƯƠNG 2 – GIỚI THIỆU VỀ PLC – S7 1200 VÀ PHẦN MỀM LẬP

S7 – 1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợpsẵn, các đầu vào vào/ra (DI/DO)

Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chươngtrình điều khiển

S7 – 1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485 hoặcRS232

Phần mềm dùng để lập trình cho S7 – 1200 là Step 7 Basic Step 7 basic hỗ trợ

ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL Phần mềm này được tích hợp trong TIAPortal của Siemens

Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớchương trình khác nhau PLC S7 – 1200 có các loại sau:

Bảng 1 - Một số CPU S7 - 1200 Tính năng 1211C CPU 1212C CPU 1214C CPU CPU 1215C

Kích thước vật lý

(mm) 90x100x75 90x100x75 110x100x75 130x100x75Bộ

75Kbytes 100 Kbytes

Retentive

10Kbytes

10Kbytes

10Kbytes 10 Kbytes

I/O tích

hợp trên

CPU

Kiểusố

6 Inputs / 4Out 8 Inputs / 6Out

14Inputs /

10 Out

14 Inputs /

10 OutKiểu

tương tự 2 inputs 2 inputs 2 inputs 2 inputs / 2outputs

1024bytes 1024 bytesOutput

s bytes1024 bytes1024 bytes1024 1024 bytesBit nhớ (M) 4096

bytes

4096bytes

4096bytes 4096 bytesModule mở rộng vào

4 built –

in I/O, 6

Singephase

3 at100kHzSB: 2 at30kHz

3 at100kHz

1 at30kHz

3 at100kHz

3 at30kHz

3 at 100kHz

3 at 30kHzSB: 2 at

30kHz

Tính năng 1211C CPU 1212C CPU 1214C CPU CPU 1215C

Quadrature

phase

3 at 80kHzSB: 2 at20kHz

3 at80kHz

1 at20kHzSB: 2 at

3 at80kHz

3 at20kHz

3 at 100kHz

3 at 20kHz

Lưu trữ thời gian đồng

hồ thời gian thực Chuẩn là 20 ngày, nhỏ nhất là 12 ngày ở nhiệt độ 400C(duy trì bằng tụ điện có điện dung lớn)

PROFINET 1 cổng truyền thôngEthernet 2 cổng truyền thôngEthernetTốc độ thực thi phép

 Load memory chứa bộ nhớ của chương trình khi down xuống

 Work memory là bộ nhớ lúc làm việc

 System memory thì có thể setup vùng này trong Hardware config, chỉ cầnchứa các dữ liệu cần lưu vào đây

Chỉ sử dụng một lệnh out cho 1 địa chỉ.

Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 0 và ngược lại

Toán hạng n: Q, M, L, D

Chỉ sử dụng một lệnh out not cho 1 địa chỉ

Giá trị của các bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnhnày bằng 1 Khi đầu vào của lệnh bằng 0 thì bit này vẫn giữnguyên trạng thái

Toán hạng n: Q, M, L, D

Giá trị của các bit có địa chỉ là n sẽ bằng 0 khi đầu vào của lệnhnày bằng 1 Khi đầu vào của lệnh bằng 0 thì bit này vẫn giữnguyên trạng thái

Counter đếm lên – CTU.

Giá trị bộ đếm CV được tăng lên 1 Khi tín hiệu ngõ vào CU chuyển

từ 0 lên 1 Ngõ ra Q được tác động lên 1 khi CV >= PV Nếu trạng thái R = Reset được tác động thì bộ đếm CV = 0

2.1.3.3 Lệnh toán học

Bảng 5 - Tập lệnh toán học.

Lệnh so sánh dùng để so sánh hai giá trị IN1 và IN2 bao gồmIN1= IN2, IN1>= IN2, IN1<= IN2, IN1< IN2, IN1> IN2, IN1<>IN2

So sánh 2 kiểu dữ liệu giống nhau, nếu lệnh so sánh thỏa mãnthì ngõ ra sẽ là mức 1 = TRUE( tác động mức cao) và ngược lại.Kiểu dữ liệu so sánh là: SInt, Int, Dint, USInt, UDInt, Real,Lreal, String, Time, DTL, Constant

Lệnh cộng ADD: OUT = IN1 + IN2 Lệnh trừ SUB : OUT = IN1

Kết quả toán học nằm ngoài phạm vi của kiểu dữ liệu

Real/Lreal: Nếu một trong những giá trị đầu vào là NaN sau đóđược trả về NaN

ADD Real/Lreal: Nếu cả hai giá trị IN là INF có dấu khácnhau, đây là một khai báo không hợp lệ và được trả về NaN