đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 28 Mặc dù tự động hoá trong nông nghiệp đã đợc ứng dụng từ lâu, song nó chỉ phát triển ở một số nớc phát triển, còn đối với các nớc chậm phát triển, tuy co nền nông nghiệp chiếm tỷ lệ lớn nhng việc ứng dụng tự động hoá vào nông nghiệp vẫn còn rất chậm. Hiện nay, đợc sự trợ giúp của nớc ngoài các nớc đang phát triển đã đa dần tự động hoá vào sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là các nớc Đông Nam á trong đó có Việt Nam. 1.3.5. thành tựu của tự động hoá trong quá trình sản xuất Thế giới đang ngày càng phát triển, cuộc sống con ngời ngày cáng thay đổi, hàng loạt các máy móc tự động đã và đang xuất hiện, robot đợc chế tạo ra thay thế con ngời ở nhiều mặt., đó là những thành tựu của ngành tự động hoá mang lại. Trong 40 băm qua nó đã mang lại nhng thành quả to lớn: Dẫn hớng và điều khiển thiết bị trong không gian, bao gồm máy bay dân dụng, tên lửa, máy bay chiến đấu, tàu vận tải, vệ tinh.Hệ thống điều khiển này đã đảm bảo đợc tính ổn định và chính xác dới tác động của nhiễu môi trờng và của chính hệ thống. Hệ thống điều khiển trong sản xuất công nghiệp, từ máy tự động đến mạch tích hợp.Những thiết bị điều khiển bằng máy tính đã có độ chính xác định vị và lắp ráp rất cao để tạo ra nhiều sản phẩm có chất lợng tốt. Hệ thống điều khiển quá trình công nghiệp, ví dụ trong quá trình sản xuất hydrocacbon và nhiều chất hoá học khác. Hệ điều khiển này đã xử lý hàng ngàn thông tin lấy từ cảm biến để điều khiển hang trăm cơ cấu chấp hành : van, cấp nhiệt, bơm, để cho ra sản phẩm với yêu cầu khắt khe về tính năng kỹ thuật. Điều khiển hệ thống truyền thông bao gồm: hệ thống điện thoại và internet. Hệ thống điều khiển có nhiệm vụ kiểm soát mức năng lợng ở đầu vào, đầu ra và khi truyền dẫn, thông báo những sự cố đa dạng, phức tạp thờng xảy ra trong truyền thông. đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 29 1.3.6. Mục đích và ý nghĩa của việc thiết kế mô hình tới nhỏ giọt tự động Kỹ thuật trồng cây không dùng đất là kỹ thuật trồng cây tiên tiến và hiện đại. Trồng rau bằng phơng thức không dùng đất là giải pháp có hiệu quả nhất hiện nay trong việc sản xuất rau an toàn mà không gây ô nhiễm môi trờng, tận dụng đợc mặt bằng không gian (ngay cả trên đất nghèo dinh dỡng, nhiễm độc, nhiễm mặn), tiết kiệm đợc công lao động, giải phóng đợc sức lao động nặng nhọc khi trồng cây ngoài đất, trồng đợc nhiều vụ trong năm, có thể tăng số vụ gấp 3-4 lần và năng suất có thể cao gấp 20 lần so với trồng trên đất. Chính vì những lợi ích to lớn đó mà vấn đề áp dụng tự động hóa vào hệ thống tới là vô cùng quan trọng, nó sẽ là mấu chốt đa nền nông nghiệp nớc ta vốn lạc hậu sang một giai đoạn mới, giai đoạn của nền nông nghiệp tiên tiến, hiện đại. góp phần chung trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn. Nh vậy chúng ta đã thấy rõ vai trò quan trọng của tự động hóa trong đời sống con ngời, trong công nghiệp, trong nông nghiệp. Do đó việc ứng dụng tự động hóa vào nông nghiệp ở nớc ta cung nh cụ thể vào hệ thống tới nhỏ giọt này càng trở nên cấp thiết cần đợc nghiên cứu để sớm đa vào thực tiễn. 1.4.kết luận chơng i Ngày nay, trong mọi lĩnh vực, mọi công nghệ sản xuất cụ thể đều có sự góp mặt của tự động hoá. Ngời ta nói tự động hoá gắn với năng xuất, chất lợng sản phẩm, công nghệ tự động hoá đã góp phần lớn vào quá trình phát triển của xã hội, cải thiện đời sống con ngời. Từ đó mà chúng ta nên đề cao vai trò của nó để tiếp tục học tập và nghiên cứu để ứng dụng chúng một cách hiệu quả hơn và hữu ích hơn. Đối với nớc ta, theo chủ chơng chính sách của Đảng và Nhà Nớc, đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 30 đẩy mạnh công nghiệp hoá hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn để đến 2010 đa nớc ta thành một nớc công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Thì công nghệ tự động hoá càng trở nên quan trọng đối với chúng ta, và cần có nhiều công trình hơn nữa nghiên cứu về tự động hoá để có thể vào thực tế một cách đơn giản và hiệu quả nhất. Từ những phân tích trong chơng I này cho thấy một triển vọng to lớn của hệ thống trồng rau thủy canh, trong phơng pháp này việc ứng dụng hệ thống tới nhở giọt là rất hợp lý và kinh tế. Vì phơng pháp thủy canh, hệ thống tới không chỉ cung cấp nớc cho cây mà còn kèm theo cả chất dinh dỡng, sử dụng phơng pháp tới nhỏ giọt sẽ tiết kiệm đợc dung dịch, cung cấp cho cây chính xác không lãng phí, hơn nữa theo phơng pháp này cây sẽ đợc trồng trong nhà lới, không tiếp xúc với đất sẽ tránh đợc các mầm bệnh và không phải dùng thuốc bảo vệ thực vật, nông sản sẽ đợc đảm bảo an toàn, môi trờng không bị ô nhiễm, rút ngắn mùa vụ, giảm bớt công lao động, năng suất cao, hiệu quả kinh tế lớn, có thể áp dụng sản xuất đại trà. Đây sẽ là mũi nhọn của ngành nông nghiệp hiện đại. đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 31 Chơng II xây dựng thuật toán điều khiển 2.1. Công nghệ sản xuất rau an toàn Chúng tôi đã nghiên cứu một hệ thống tới nhỏ giọt cho rau an toàn trong nhà lới thực tế, hệ thống này còn hoạt động bán tự động, một số khâu cha đợc tự động hóa do yêu cầu phức tạp và độ chính xác của nó nên con ngời còn đang phải đảm nhiệm. Sau đây là sơ đồ và hoạt động của hệ thống. 2.1.1. Sơ đồ công nghệ hệ thống ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 32 đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 33 2.1.2. Hoạt động của hệ thống * Hệ thống bình tới: Gồm 3 bình nhỏ đựng dung dịch gốc, dung dịch này dợc pha trộn với tỷ lệ đặc biệt các chất dinh dỡng nuôi cây, dung dịch trong 3 binh này đợc trộn bằng tay và đợc đo rất chính xác trớc khi đổ vào bình trộn. Bình trộn lớn gồm hai bình, một bình dùng để trộn dung dịch, một bình để chứa hỗn hợp đã trộn để tới. Bình trộn đợc trộn bằng bơm tuần hoàn * Quy trình tới: Các dung dịch gốc đợc trộn bằng tay trong các bình nhỏ, sau đó đợc đổ vào bình chính, ở đây dung dịch gốc sẽ đợc trộn với nớc với tỷ lệ phù hợp với từng loại cây trồng, dung dịch trong bình trộn đợc trộn nhờ một máy bơm MB1, máy bơm này đợc nhân viện trực cho chạy để bơm tuần hoàn dung dịch trong bình trộn, thời gian chạy của MB1 phụ thuộc vào lợng dung dịch trong bình. Sau khi dung dịch đợc trộn đều, nó sẽ đợc chuyển sang Bình tới, dung dịch đợc dự trữ ở đây và đợc tới cho cây nhờ máy bơm MB2 và Hệ thống ống tới. MB2 đợc nối với bộ Timer đợc lập trình chạy theo thời gian tới 2 phút nghỉ 15 phút, thời gian này có thể đợc thay đổi tùy thuộc vào từng loại cầy, từng thời kỳ sinh trởng của cây. Các van điện cũng đợc nối với bộ Timer lập trình, hệ thống tự động hóa này sẽ tự động tới nớc cho cây theo thời gian đã định. Lu l ợng dung dịch cung cấp cho cây đợc điều chỉnh chủ yếu ở Bộ điều áp, bộ điều áp sẽ quyết định áp suất ở đầu ra của MB2, tạo ra dòng chảy nhỏ dẫn đến các gốc cây, với hệ thống đờng ống dẫn đợc thiết kế nhỏ cùng với sự điều chỉnh của bộ điều áp thì dung dịch dẫn đến nhỏ giọt vào các gốc cây. 2.1.3. Yêu cầu công nghệ của một số loại rau: Cà chua, Da chuột, Súp lơ Yêu cầu kỹ thuật tới và năng xuất của một số cây rau đợc trồng theo phơng pháp thuỷ canh không dùng đất nh sau: - Cây cà chua: yêu cầu tới một ngày phải cung cấp cho một cây 3lít đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 34 dung dịch, sau 15 phút nghỉ lại cung cấp dung dịch cho cây trong 2 phút. - Cây da chuột: yêu cầu tới một ngày phải cung cấp cho một cây 2lít dung dịch, sau 15 phút nghỉ lại cung cấp dung dịch cho cây trong 2 phút. - Cây súp lơ xanh: yêu cầu tới một ngày phải cung cấp cho một cây 0.8lít dung dịch, sau 15 phút nghỉ lại cung cấp dung dịch cho cây trong 1 phút. 2.2. Thuật toán điều khiển mô hình 2.2.1. Giới hạn của mô hình * Việc cung cấp dung dịch từ các bình dung dịch gốc sang bình trộn sẽ đợc thực hiện bằng các máy bơm MB1, MB2, MB3, các máy bơm này đợc điều khiển bằng PLC S7 200. * Do quy mô của đề tài nên chúng tôi chỉ thiết kế một bình chính thực hiện cả hai chức năng: trộn và làm bình chứa, và trong mô hình cha trang bị đợc bộ điều áp, mô hình còn mới chỉ trang bị đợc 3 van điện, con một số van khác dùng van thờng, mô hình cũng không trang bị đợc nhiều máy bơm nên chúng tôi sử dụng một máy bơm MB4 thực hiện cả hai chức năng bơm trộn và bơm tới. 2.2.2. Sơ đồ công nghệ của mô hình ®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn 35 đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 36 2.2.3. Hoạt động của mô hình Để làm sáng tỏ khả năng điều khiển của PLC S7 200 chúng tôi phân hoạt động của mô hình ra thành 3 thuật toán riêng. * Trộn dung dịch. Khi ngời điều khiển bấm nút Start, các máy bơm B1, B2, B3 sẽ hoạt động ( nếu có tín hiệu báo mức cao MC1, MC2, MC3 trong 3 bình chứa dung dịch gốc). Các máy bơm này chuyển dung dịch gốc từ 3 bình vào bình trộn với tỷ lệ sẽ đợc quyết định bằng cách đặt thời gian hoạt động cho máy bơm. Khi trong bình trộn đã có dung dịch mức thấp trong bình sẽ tắt, khi đó máy bơm B4 sẽ hoạt động cùng với các van V1, V2 mở, các van V3,V4,V5,V6 đóng, dung dịch sẽ đợc bơm tuần hoàn và trộn đều, sau một thời gian trộn B4 ngừng hoạt động, chơng trình kết thúc. * Tới. Việc điều khiển tới dùng S7 200 với bộ xử lý CPU 224 sẽ trở nên vô cùng đơn giản, việc điều khiển không chỉ là vài ống tới mà có thể điều khiển cùng lúc nhiều hệ thống khác nhau. Trong đề tài này chúng tôi tợng chng 3 ống tới là 3 hệ thống tới khác nhau đợc cúng điều khiển trên một hệ thống. Do đó chúng tôi xây dựng 2 thuật toán gồm: cả 3 hệ thống tới cùng lúc và 3 hệ thống tới riêng rẽ. - Ba hệ thống cùng tới: Khi ngời điều khiển bấm nút Start, chơng trình sẽ mở các van V1, V3,V4,V5,V6, sau đó máy bơm tới B4 hoạt động đa dung dịch ra tới, B4 sẽ tới theo chu kỳ là tới 2 phút nghỉ 15 phút ( thời gian này hoàn toàn có thể thay đổi dễ dàng trong chơng trình điêu khiển). Khi mức thấp bình trộn MT4 báo thì máy bơm B4 dừng và chơng trình kết thúc. - Ba hệ thống tới riêng rẽ: Khi ngời điều khiển bấm nút Start các van V1,V3, V4 mở, các van V2, V5, V6 đóng, sau đó máy bơm B4 hoạt động tới dung dịch với chu kỳ tới 2 phút nghỉ 15 phút ( thời gian này hoàn toàn có thể thay đổi dễ dàng trong chơng trình điêu khiển). Sau khi van V4 tới 1 thời gian thì V5 mở tới sau đó V6 lại mở tới ( thời gian tới của các hệ thống là tuỳ thuộc và yêu cầu công nghệ, thời gian này có thể đặt dễ dàng trong chơng trình lập trình. Khi mức thấp bình trộn MT4 báo thì máy bơm B4 dừng và chơng trình kết thúc. . tích trong chơng I này cho thấy một triển vọng to lớn của hệ thống trồng rau thủy canh, trong phơng pháp này việc ứng dụng hệ thống tới nhở giọt là rất hợp lý và kinh tế. Vì phơng pháp thủy. thuật toán điều khiển 2.1. Công nghệ sản xuất rau an toàn Chúng tôi đã nghiên cứu một hệ thống tới nhỏ giọt cho rau an toàn trong nhà lới thực tế, hệ thống này còn hoạt động bán tự động,. hệ thống khác nhau. Trong đề tài này chúng tôi tợng chng 3 ống tới là 3 hệ thống tới khác nhau đợc cúng điều khiển trên một hệ thống. Do đó chúng tôi xây dựng 2 thuật toán gồm: cả 3 hệ thống