báo cáo đồ án môn học scada nâng cao hệ thống tưới tiêu thông minh

Đòi hỏi ta phát triển về các mảng như nông nghiệp, thương nghiệp v.v Nắm bắt được được vấn đề trên nhóm em đã bắt tay vào làm và xây dựng mô hình tưới tiêu tự động, nó cho phép ta theo d

TP HCM, ngày 28 tháng 10 năm 2023

1.1 Dat vain d@ oi ccc ccccc ces esssessessessessesseesisstssretsesisssestittieecssaseetevseseeseeseees 1

1.2.) Mule th@Ue HH In 1 EU gio l

2.1 Giới thiệu chung: - - - 2 2 1220121211121 1 12111 151115211 1211110111201 1 10111111 3

2.1.1 PLC§7 150 S2 2222212221 1122111211221212221222 re 3

2.1.2 Relay trung gian 24v ÙC 2 2.11120112211151 1 121111181111 15 528111118 tk 7

2.1.3 Nút nhấn có đèn 24vdC 5-22 122122122112112112112112121212 2x6 9

2.1.4 May bom mini 12V Nhat Ban Sinleader 60W 00 ccc cece eens II

2.1.5 Cảm Biến Mực Chất Lỏng Không Tiếp Xúc Y26 NPN -cs¿ 13 2.1.6 Đèn báo 24VDC 212212221 221121122122112112122221221 0e re 14 2.1.7 Van điện từ 24VDC -2+22222122111112711221221122222222 re lã 2.1.8 Bộ Cảm Biến Độ Âm RS485 Analog - 2 522 11221121271221121211 2 txe 17

CHƯƠNG3 tổng quan về phần mềm 19

3.1 Giới thiệu phần mềm - 52 SE12111211111111111111111E111 1111 1111111 ty 19

3.1.1 Phần mềm tạo giao diện visual studio (winforms) s-ccc se 19

3.1.2 Phần mềm lập trình TIA Portal -s- 5-1 2 E1212E1215212111271211x1x11 5 ce 21

3.1.3 Visual Studio Code c c c1 nnHnnHn ng n ng n0 111k 11151111 24 3.1.4 Š7-PLCSIM Advanced - - -c n nn HT HT H211 11kg 2511111 r6 26 CHUONG 4 nguyên lý hoạt động và code của hệ thống - 5< 28

4.1 Kết quả thi công - Nhận xét - i52 S221 1121111111111111 11 1 11112110 te 28 CHƯƠNG 5 kết Luận và hướng phát triển 29

CHƯƠNG 1 TỎNG QUAN 1.1 Dat van dé

Hiện nay trước công cuộc công nghiệp hóa hiện đại, thì đòi hỏi công nghệ cũng như kỹ thuật của nước ta phải không ngừng đôi mới về mọi mặt Đòi hỏi ta phát triển về các mảng như nông nghiệp, thương nghiệp v.v

Nắm bắt được được vấn đề trên nhóm em đã bắt tay vào làm và xây dựng mô hình tưới tiêu tự động, nó cho phép ta theo dõi cũng như cung cấp lượng nước và độ âm thích hợp cho từng loại cây trồng, mô hình dựa trên thực tiễn, bơm sẽ hoạt động tự động do ta lập trình theo thời gian thực hoặc điều khiến bằng tay khi ta muốn cây thêm nước

1.2 Mục tiêu Ứng dụng PLC vào mô hình thực tế Tìm hiểu về mô hình đo mức nước và độ âm, từ đó thực hiện thiết kế mô hình đo lường và điều khiên mực nước trong bồn chứa

Điều khiến mực nước thông qua cảm biến Giám sát điều khiến và thu thập đữ liệu hoạt động của mô hình thông qua phần mềm Visual Studio, Visual Studio Code

Hiện cảnh báo trên phần mềm Visual Studio Bộ phận chấp hành cứu hỏa hoạt động độc lập, song song và liên tục

1.3 Nội dung nghiên cứu Nội dung 1:

Tìm hiểu về PLC s7 1500, cảm biến đo khoảng cách mực nước và các 4 phần mềm TIA portal, Visual Studio, Visual studio code, PLCSIM Advanced

Phương thức truyền đữ liệu từ PLC đến máy tính Phương thức trả đữ liệu từ máy tính về PLC đề điều khiên động cơ bơm và van

xả

Phương thức trao đôi dữ liệu giữa PLC với Visual Studio (desktop app), PLC với VIsual Studio Code và PUC với PLCSIM Advanced

Nội dung 2: Thiết kế phần mềm, phần này chúng em thực hiện mô phỏng qua các phần mềm, TIA portal, Visual Studio, Sisual Studio Code va PLCSIM Advanced

Noi dung 3:

Kết nối: PLC s7 1500 với phần mềm Visual Studio và các thiết bị như: Bơm

24vdc, cảm biến mực nước XKC-Y26 NPN 24v và Bộ Cảm Biến Nhiệt Độ Và Độ Âm RS485 Analog 0-5V 0-10V 4-20mA

Nội dung 4:

Lập trình Visual Studio, tạo giao diện kết nối máy tính với mô hình(mô phỏng)

Lập trinh PLC s7 1500 va PLCSIM Advanced Lap trinh Visual Studio Code

Noi dung 5:

Đánh giá kết quả

CHƯƠNG 2 TỎNG QUAN VẺ THIẾT BỊ

2.1 Giới thiệu chung:

2.1.1 PLC S7 1500 Tổng quan về PLC S7-1500 SIEMENS

37-1500 là “người em út” trong gia đình PLC SIEMENS Tuy “sinh sau đẻ muộn” nhưng người anh em này có tích hợp được nhiều điều mà những đàn anh trước không có

Có mô hình nhỏ gọn, có khả năng mở rộng các module, tất cả được bảo vệ dưới chuẩn IP20

Giải pháp hệ thống cho nhiều ứng dụng tự động hóa Có hiệu suất cao nhất trong toàn bộ hệ thống PLC SIEMENS Cấu hình duy nhất trong TIA với STEP 7 Professional V12 trở lên

hình 2.1 1 Step Module

Hiệu suất của S7-1500

S7-1500 có hiệu suất cao nhất trong các sản phâm PLC SIEMENS, thê hiện thông qua: - Thực hiện lệnh nhanh hơn

- Mở rộng ngôn ngữ

- Các kiêu dữ liệu mới - Cổng bus truyền dữ liệu nhanh hơn Tao ma toi uu

Công nghệ tích hợp của PLC 57-1500 - Điều khiển được các chuyền động tích hợp mà không phần phải thêm các module bé sung

- Có các khối chuân hóa (PLCopen) cho kết nối tín hiệu tương tự và PROFldrive - Có các chức năng điều khiển chuyên động mở rộng cũng như hoạt động đồng bộ tuyệt đối

- Camera được tích hợp trong CPU công nghệ - Có chức năng điều khiển chuyền động, hễ trợ điều khiến tốc độ, trục định vị, hoạt động đồng bộ tương đối cũng như các bộ mã hoá bên ngoài, cam và đầu dò

hình 2.1 3 Các công kết nối

- Có chức năng dò tìm toàn điện cho tất cả các tags CPU đề chân đoán theo thời gian

thực, phát hiện lỗi lẻ tẻ nhằm vận hành có hiệu quả đề tối ưu hóa nhanh chóng của

thiết bị lái và điều khiến - Có các chức năng kiểm soát tôi đa Tích hợp an toàn giúp bảo vệ tốt trong khuôn khổ của một hệ thống hoàn chỉnh tổng

hợp Có bộ điều khiển Failsafe SIMATIC §7-1500 (T) Failsaf để xử lý các chương

trình theo các tiêu chuẩn an toàn Tích hợp hệ thống chuân đoán cho CPU, kích hoạt theo mặc định: Hiền thị thông tin chân đoán hệ thống một cách đồng nhất trên màn hình, TIA Portal, HMI va Web server Cac thông báo được cập nhật ngay cả khi CPU ở trạng thải Stop Chấn đoán hệ thống được tích hợp trong fñrmware CPU Cấu hình bởi người dùng là không bắt buộc Chân đoán được tự động cập nhật về thay đôi cấu hình

hình 2.1] 4 PLC S7 1500 Trong phòng Lab Độ an ninh, bảo mật của PLC S7-1500

- Bảo vệ dữ liệu bằng cách tạo mật khâu nhằm ngăn việc tự ý đọc, sửa đổi các khối chương trình

- Ngăn việc sao chép trái phép các khối chương trình: - Với chức năng bảo vệ bản sao, các khối riêng biệt trên thẻ nhớ SIMATIC có thê được găn với số series của nó đề khối chỉ có thê chạy khi đã lắp thẻ nhớ được cấu hình vào CPU

- Khái niệm quyền với bốn mức uỷ quyền khác nhau Có khả năng bảo vệ thao tác cải tiến

Có bộ điều khiến phát hiện việc chuyền đổi đữ liệu kỹ thuật thay đôi Bảo vệ đề sử dung Ethernet CP

Bảo vệ truy cập bổ sung bằng tường lửa

Thiết lập kết nối VPN an toản

Kha nang xw li của S7-1500

CPU cé man hinh hién thị thông tin

Có khả năng hiện thị thông tin về sô bài việt, phién ban phan mém va so series cua tat cả các module két noi

Thiét lap duoc dia chi IP cua CPU

Cài đặt mạng bỗ sung co thể thực hiện trực tiếp tại chỗ, không có thiết bị lập trình trên màn hình

Hiển thị các thông báo lỗi xảy ra trực tiếp đưới đạng văn bản thuần Khả năng mở rộng cao: đề thích nghi linh hoạt với bất kỳ ứng dụng nảo - Hệ thống cáp cho module tín hiệu số: để kết nối nhanh chóng và rõ ràng với cảm biến và thiết bị truyền động và dây nối đơn giản bên trong tủ điều khiến

- Tich hop DIN rail trong $7-1500 DIN rail: lắp đặt nhanh chóng và đễ đàng cho các thành phần bô sung như cầu chì nhỏ, role,

- Sử dụng tôi đa 30 module tín hiệu, module truyền thông và module công nghệ thông

qua giao tiép PROFINET IM 155-5 cho hé thong I /O ET 200MP

- Không có sự khác biệt trong việc xử lý và các chức năng của hệ thông trong hoạt động trung tâm và phân tán

2.1.2 Relay trung gian 24v DC Rơ le trung gian (Tiếng Anh là intermediate relays) có vai trò quan trọng trong các bảng mạch điện tử Nó là trung gian trong việc truyền tải tín hiệu từ khối điều

khiển sang khối động lực Khối điều khiển ở đây là PLC, các bộ vi xử lý Còn khối

động lực là các bộ khởi động từ (contactor), thiết bi đóng ngất

7

Công dụng quan trọng nhất của relay chính là bảo vệ mạch điện khỏi sự cố quá tải ©_ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Rơ le trung gian

Cấu tạo của Relay trung gian Relay được cấu tạo từ hai phần chính là cuộn hút và mạch tiếp điểm Cuộn hút ( nam châm điện ) Gồm có lõi thép động, lõi thép tĩnh và cuộn đây Cuộn dây được dùng đề cuộn cường độ, điện áp hay có thế cuộn cả điện áp lẫn cường độ Lõi thép động sẽ được định vị bằng một vít điều chỉnh găng bởi lò xo

Mạch tiếp điểm (mạch lực) Gồm có tiếp điểm thuận và tiếp điểm nghịch Tiếp điểm nghịch sẽ đảm nhận vai trò đóng cắt tín hiệu thiết bị tải với đòng nhỏ được cách ly với cuộn hút

+ Relay trung gian có 2 mạch hoạt động độc lập Một mạch sé điều khiên cuộn dây relay đề dòng chảy có thể đi qua cuộn dây hoặc không đi qua Mạch còn lại sẽ điều khiển dòng điện đề xem xét dòng điện có thê đi qua relay được hay không Cách đấu nối Rơ le 8 chân

Rơ le 8 chân có 2 chân cấp nguồn và 2 cặp tiếp điểm đóng mở điều khiến

So do chân relay 8 chan

Công tắc cam tiền |

Cam tiên

© DVD

Theo sơ đỗ đấu relay 8 chân, phía trên chúng ta sẽ thay 2 cặp tiếp điểm thường đóng

và thường mở Đầu nguồn 12-24-220V vào chân I và 5 Chân 2-4, 6-8 là 2 cặp tiếp

điểm thường mở Còn lại 2-3 và 6-7 là 2 cặp thường đóng

Theo hình ta đấu cấp nguồn 12 — 24 - 220V tùy loại vào chân 1 và 5 của cuộn dây

Trong đó 2 cặp tiếp điểm thường mở 2-4 và 6-8 Còn 2 cặp thường đóng là 2-3 va 6-7 Cũng giống như nguyên lý loại relay 4 hoặc 5 chân Dòng relay 8 chân khi chưa có nguồn thì cặp 2-4 và 6-8 ở đạng thường mở 2-3 và 6-7 dạng thường đóng Khi ta cấp nguồn lap tire 2-4 va 6-8 dong lại như hình trên Đỗng thời 2 cặp cực kia mo ra

2.1.3 Nút nhắn có đèn 24vdc Sơ bộ về nút nhắn có đèn 24vdc

Là nút nhân nhả khi nhắn được sử dụng làm tín hiệu cấp cho các hệ thống điều khiển vào tiếp điểm dính lại, thả tay ra tiếp điểm hở ra Nút nhân đèn kiểu này thường được dùng cho các mạch tự giữ Kết hợp với nút nhắn khẩn cấp emergency va nut nhan nha khác Và trong một trường hợp khác nó được sử dụng chó tín hiệu kích một xung, hay tác động một lần

Cầu tạo nút nhân Cấu tạo nút nhấn có đèn gồm có các phần như nút núm nhấn, các tiếp điểm thường đóng, hệ thông lò xo, tiếp điểm động, tiếp điểm thường mở, ốc đấu dây và vỏ bảo vệ Bộ truyền động sẽ đi qua công tắc và l xilanh mỏng ở bên dưới, còn phía bên trong sẽ là tiếp điểm động và lò xo

Kích thước nút nhắn nhỏ gọn, đễ dàng sử dụng, cấu tạo đơn giản Có nhiều màu sắc khác nhau cho khách hàng sử dụng

Khi tác động vào nút nhắn công tắc, trạng thái tiếp điểm sẽ chuyên đôi, không tác dong gi thi những tiếp điểm của nút ấn sẽ trở thành trạng thái ban dau

NOT PRESSED

hình 2.1 9 Nguyên lý hoạt động của nút nhấn

2.1.4 Máy bơm mini 12V Nhật Bản Sinleader 60W Máy bơm mini áp lực Sinleader 60W 12V là loại bơm nhỏ gọn đùng nguồn 12v 5A rất thích hợp phun thuốc trừ sâu, phun sương tưới lan Hoặc làm hệ thống tưới nhỏ giọt phun sương nhỏ Sinleader 60W với cách vận hành đơn giản có rờ le tự động ngắt đồng thời đi kèm với bộ sản phẩm có thiết bị điều tốc chỉnh tốc độ dòng nước

hinh 2.1 10 Bom mini

Hướng dẫn đầu nguồn: - 2 cổng cấp điện áp vào (kí hiệu L và N): không cần phân biệt âm đương, cấp 2 đầu

điện lưới 220V AC vào 2 công nảy

- I cổng tiếp đất: có tác dụng tránh các hiện tượng rò điện ra vỏ (sản phâm đã được nhà sản xuất thiết kế nối trực tiếp công này với vỏ, nên nếu vỏ đã được tiếp đất thì không cần nối dây này nữa)

- 4 công điện áp ra (kí hiệu -V và +V): đầu dây âm của thiết bị vào công -V và dây

dương vào công +~V (chú ý đấu đúng cực đề tránh làm hỏng thiết bị)

TỜ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MAY BOM MINI 12V NHAT BAN SINLEADER 60W N274

THONG SO SAN PHAM

ddu dién lưới 220V AC vờo 2 cổng nèy 1 cổng tiếp đết:

Có tac dung †rónh cốc hiện tượng rò ciện

thiết kế nối trực tiếp cổng nòy với vỏ, nên

4 cổng điện Gp ra (kí hiệu -V vò +V): điếu dêy ôm của thiết bị vào cổng -V va day dương vòo cổng +V (chú ý đốu đúng cuc dé tranh lam hỏng thiết bị)

hình 2.1 11 Hướng dân lắp đặt và sử dụng bơm mini

2.1.5 Cảm Biến Mực Chất Lỏng Không Tiếp Xúc Y26 NPN

XKC-Y26-PNP là một cảm biến mực chất lỏng được thiết kế với đầu dò uốn dẻo chuyên dụng ôm khít xung quanh thành ông đề xác định mực chất lỏng trong ống khi đạt tới vị trí đặt cảm biến, cảm biến mực nước này có khả năng xuyên qua các thành phi kim dày

Vì không tiếp xúc với chất lỏng hoặc đặt phía trong ống nên có độ bền và độ an toàn cao, thường được dùng đề xác định mực chất lỏng trong bê chứa, các ứng dụng y tế, công nghiệp

Dòng điện đầu ra: I-I00mA

Thời gian phản hồi: 500ms Độ nhạy câm biế: phạm vi: 0-20mm

Chất liệu: ABS

Sai số: +/- 1.5mm Chống nước: IP67 Nhiệt độ làm việc: -20 °C ~ 85 °C

Độ âm làm việc: 5% -100% RH Kích thước cảm biến: 34.5 X 13.6 X 14.5mm

Chiéu dai: 50cm

Black: Mode Signal select

Forward/NO Output:Black Hanging; Reverse/NC Output: Black connect to Bule cable

hinh 2.1 13 So d6 dau noi 2.1.6 Dén bao 24VDC

Dén bao 24VDC, dén bao tu digén 24VDC 22mm, Dén báo phi 22mm điện áp 24V,

Đèn báo nguồn trên tủ điện phi 22

Làm tín hiệu báo nguồn Báo nguồn từng pha cho đèn 3 pha Lắp đặt trên mặt tủ diện

với lỗ khoét tủ 22mm

hinh 2.1 14 Den bao 24vdc