Nhiệt độ nhà lưới part10 ppt

Cảm biến nhiệt đặt trong nhà lưới nhận tín hiệu bằng cách cảm biến nhiệt độ không khí trong nhà lưới do nhà lưới hấp thụ nhiệt của ánh nắng mặt trời chiếu xuống.. Khi cường độ ánh sáng m

=

ư

n

k

k

k a X Y

1

)

Lấy vi phân theo a ta có:

-2∑

=

ư

n

k

k

k a X Y

1

)

⇒ a

2

1 k n

k X

∑

=

= ∑

=

n

k k

k Y X

1

.

⇒ a = ∑

=

n

k k

k Y X

1

. /

2

1 k n

k X

∑

=

với Xk.Yk = 96,82

Thay số vào ta có: a =

0177 , 0

82 , 96 = 5470

Vậy ta có: Y = 5470.X

Thay y = Y và x =

X

1

ta có hàm số biểu diễn sự tương quan của hai đại lượng x và y là:

y =

x

5470

Từ hàm trên ta vẽ được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện áp vào cường

độ ánh sáng chiếu vào quang trở, hình 3.21

Hình 3.21: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện áp của quang trở

vào cường độ ánh sáng

0 100 200 300 400 500 600 700

0 200 400 600 800 cường độ sáng

(X100) lux

Do đề tài của ta chỉ nghiên cứu về một số loại cây rau thuộc loại C3 cho nên cường độ ánh sáng phù hợp cho các loại cây này là từ 30000ữ80000 lux

Nhưng do trong đề khi tài ta làm thí nghiệm ta chỉ làm với bóng đèn sợi đốt

có công suất là 60W nên cường độ ánh sáng không đủ được 80000 lux

3.3 thuật toán điều khiển mô hình

3.3 1 Hoạt động của hệ thống

Sơ đồ tổng thể mô hình hệ thống

Hình 3.22: Sơ đồ tổng thể mô hình hệ thống

Trong mô hình ta sử dụng:

• Máy tính cá nhân PC

• Bộ lập trình PLC S7 _ 200

• Hai động cơ: - Động cơ phun sương có công suất 0,37 KW

- Động cơ cuốn mái

• Hệ thống cảm biến gồm: - Hai cảm biến nhiệt

- Một cảm biến quang

• Hệ thống đường ống dẫn và các vòi phun sương

• Bể để cung cấp nước sạch cho động cơ

∗ Hoạt động của hệ thống:

Khi người điều khiển ấn Start thì hệ thống bắt đầu làm việc

Cảm biến nhiệt đặt trong nhà lưới nhận tín hiệu bằng cách cảm biến nhiệt độ không khí trong nhà lưới do nhà lưới hấp thụ nhiệt của ánh nắng mặt trời chiếu xuống Khi cảm biến nhận được tín hiệu nhiệt đưa qua bộ biến đổi tương tự số sau

đó được đưa vào PLC để diều khiển Nếu nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ giới hạn để cây sinh trưởng và phát triển (Ta đặt t > 300C) thì PLC phát tín hiệu điều khiển động cơ bơm sương hoạt động Trong quá trình động cơ phun sương hoạt động thì cảm biến nhiệt độ vẫn hoạt động bình thường nó vẫn cảm biến nhiệt độ trong nhà lưới và cung cấp tín hiệu về cho PLC nếu nhiệt độ giảm tới giới hạn cho phép (t < 250C) thì PLC sẽ phát tín hiệu để ngắt nguồn cung cấp cho động cơ phun sương, lúc đó

động cơ phun sương sẽ dừng

Cảm biến quang được đặt trên mái của nhà lưới nhằm mục đích là cảm biến cường độ ánh sáng mặt trời chiếu xuống Khi cường độ ánh sáng mặt trời chiếu

Cảm

biến

điều khiển máy bơm

Khuếch

đại tín hiệu

Hình 3.23:Sơ đồ khối hệ thống điều tiết nhiệt độ trong nhà lưới

Nguồn

nuôi

Xử lý tín hiệu (PLC)

Chuyển

đổi tín hiệu

Máy tính pc

xuống nhỏ hơn giới hạn cho phép, đối với các loại cây C3 (Các cây rau C3 như cà

chua, khoai tây,củ cải ) là 30000 ữ 80000 lux ( Tài liệu Trồng Trọt Đại Cương

do Hà Thị Thanh Bình chủ biên)

Nhưng trong đề tài ta đặt ở ngưỡng 40000 lux Khi cường độ ánh sáng mặt trời chiếu xuống nhỏ hơn 40000 lux (tương đương điện áp ra ở chân của cảm biến quang là lớn hơn 73 mV), thì tín hiệu được đưa qua bộ so sánh sau đó truyền tín hiệu tới PLC , PLC sẽ truyền tín hiệu ra điều khiển động cơ cuốn mái, cuốn mái lại

Khi cảm biến quang cảm biến được cường độ ánh sáng mặt trời lớn hơn

40000 lux (tương đương điện áp ra ở chân của cảm biến quang là nhỏ hơn 73 mV) thì tín hiệu truyền qua bộ so sánh sau đó truyền tới PLC , PLC sẽ truyền tín hiệu

ra điều khiển động cơ cuốn mái đảo chiều quay và trải mái ra che lại

3.3 2 Giới hạn của đề tài

Do mô hình ta chỉ sử dụng 1m3 cho nên việc điều tiết nhiệt độ sẽ chịu ảnh hưởng rất lớn của môi trường vì thế mà trong quá trình phun sương nhiệt độ có thể

sẽ không giảm tới nhiệt độ thích hợp để cho cây sinh trưởng và phát triển là từ 180C

ữ 240

C mà chỉ giảm được vài độ C

Việc ta sử dụng cảm biến quang ở trên mái cũng gặp phải một số nhược

điểm như: Những hôm trời có gió tây dù cường độ ánh sáng của mặt trời yếu nhưng không khí rất nóng, lúc đó cảm biến nhận tín hiệu báo về cho PLC, PLC điều khiển

động cơ cuốn mái vào điều đó sẽ có hại cho cây rau

Một giới hạn nữa của đề tài là: Ta chỉ điều tiết từ nhiệt độ cao xuống nhiệt độ thấp mà không điều tiết theo hướng ngược lại, vì thế mà khi gặp phải những hôm nhiệt độ ngoài trời hạ thấp xuống dưới nhiệt độ thích hợp để cây sinh trưởng và phát triển thì hệ thống ngừng làm việc và phải sử dụng tới biện pháp khác để giữ ấm cho cây rau

Do đề tài của ta chỉ nghiên cứu về một số loại cây rau thuộc loại C3 cho nên cường độ ánh sáng phù hợp cho các loại cây này là từ 30000ữ80000 lux

Nhưng do trong đề khi tài ta làm thí nghiệm ta chỉ làm với bóng đèn sợi đốt

có công suất là 60W nên cường độ ánh sáng không đủ được 80000 lux

Nếu ta sử dụng loại bóng đèn có công suất lớn hơn thi nhiệt độ tỏa vào quang trở sẽ lớn điều đó sẽ làm giảm độ nhạy của quang trở

Mặt khác do động cơ ta sử dụng để cuốn mái là động cơ một chiều với điện

áp định mức là 24V, nên trong đề tài ta đặt cho cảm biến quang ở ngưỡng cường độ

ánh sáng để PLC tác động là 40000 lux Nếu cảm biến quang nhận được tín hiệu là cường độ ánh sáng ở mức thấp hơn 40000 lux (tương đương điện áp ra ở chân của cảm biến quang là nhỏ hơn 73 mV) thì PLC tác động vào động cơ cuốn mái cuốn mái lại, còn khi cảm biến quang nhận được tín hiệu là cường độ ánh sáng ở mức trên 40000 lux (tương đương điện áp ra ở chân của cảm biến quang là lớn hơn 73 mV) thì PLC tác động vào động cơ cuốn mái đảo chiều quay và trải mái ra che lại

3.4 Chương trình điều khiển hệ thống điều tiết nhiệt độ trong nhà lưới

3.4.1 Phân định những đầu vào và những đầu ra

PHân công tín hiệu vào

I0.1 Công tắc hành trình trong, thường đóng

I0.2 Công tắc hành trình ngoài, thường mở

S1 AIW0 Cảm biến nhiệt độ

S2 AIW2 Cảm biến quang

PHân công tín hiệu ra

3.4.2 Lưu đồ thuật toán

S1=1 khi nhiệt độ trong nhà lưới lớn hơn 250C

S2=1 khi cường độ ánh sáng lớn hơn 40000 lux

3.4.3 Chương trình điều khiển

//Chuong trinh dieu khien

//Dang STL

NETWORK 1 //Bat dong co bom suong

LD I0.0

AW>= AIW0, +19200

S Q0.0, 1

Q0.0 =1

S2=1

Start

S1=1

Q0.1 = 0 Q0.2 = 1

Q0.1 = 1 Q0.2 = 0

Stop

S2 S1

Sai

Đúng Đúng

Sai

NETWORK 2 //Tat dong co bom suong

LD I0.0

AW<= AIW0, +16000

R Q0.0, 1

NETWORK 3 //Bat dong co cuon hoac keo mai che

LD I0.0

AW<= AIW2, +4672

LPS

A I0.2

S Q0.1, 1

R Q0.2, 1

LPP

NOT

AN I0.1

R Q0.1, 1

S Q0.2, 1

NETWORK 4 //Dung dong co cuon mai che

LDN I0.1

R Q0.1, 1

NETWORK 5 //Dung dong co keo mai che

LD I0.2

R Q0.2, 1

//Dang LAD

3.5 Kết luận chương iiI

Qua nghiên cứu và tìm hiểu lý thuyết ở chương III này chúng tôi đã làm

được một số công việc như:

- Tìm hiểu về một số phương pháp điều tiết nhiệt độ phổ biến được sử dụng hiện nay Từ đó chúng tôi quyết định chọn phương pháp phun sương để phục vụ cho đề tài này

- Tính toán, thiết kế và chế tạo ra hai cảm biến: Cảm biến quang và Cảm biến nhiệt độ

- cũng ở trong chương III này, chúng tôi đã xây dựng được thuật toán điều

khiển của mô hình là cơ sở quan trọng cho khâu tiếp theo là lập trình điều khiển hệ thống

Tuy nhiên, do còn nhiều hạn chế nên mô hình chưa hoàn toàn như thực tế, nhưng đây sẽ là phần không thể thiếu để có thể xây dựng được hệ thống điều tiết nhiệt độ trong nhà lưới

Kết luận và đề nghị

1 Kết luận

Sau một thời gian nghiên cứu đề tài, mặc dù gặp nhiều khó khăn nhưng với

nỗ lực của bản thân cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo ThS Ngô Trí Dương đến nay đề tài tốt nghiệp của tôi đã cơ bản hoàn thành Từ kết quả nghiên

cứu được trong đề tài: "Nghiên cứu và thiết kế mô hình điều tiết nhiệt độ trong nhà lưới ” Chúng tôi đưa ra một số kết luận và đề nghị sau:

• Mặt tích cực

- Đề tài đã nêu được quá trình phát triển của ngành tự động hoá quá trình sản xuất ở trong nước và trên thế giới, phân tích vai trò, ý nghĩa ứng dụng cũng như hạn chế của nó trong sản xuất, đặc biệt là trong lĩnh vực nông nghiệp

- Nghiên cứu và tìm hiểu về một số loại cảm biến: Cảm biến nhiệt và cảm

biến quang Từ đó tính toán, thiết kế và chế tạo ra hai cảm biến này với độ chính xác tương đối cao

- Nghiên cứu về thiết bị điều khiển cụ thể là bộ điều khiển logic khả trình PLC S7-200 với khối xử lý CPU224

- Nghiên cứu phần mềm S7-200 Từ đó lập trình điều khiển hệ thống với sơ

đồ công nghệ thực tiễn

- Xây dựng mô hình thực, chạy thử nghiệm lấy kết quả so sánh với lý thuyết

• Mặt hạn chế

- Do còn rất nhiều hạn chế về mặt thiết bị và dụng cụ nên các cảm biến nhiệt

độ và cảm biến quang sử dụng trong mô hình được chỉnh định chưa thực sự chuẩn theo lý thuyết nên ở đầu ra vẫn có những sai số nhất định

- Mặt khác do thời gian có hạn nên việc điều khiển động cơ phun sương ở trong mô hình mới chỉ dừng lại ở mức là đóng mở cho động cơ hoạt động mà chưa

điều khiển được công suất (Tốc độ) của động cơ phun sương lớn hay nhỏ theo sự thay đổi của nhiệt độ lớn hay nhỏ ở trong nhà lưới

• Mặt nhận thức

- Qua quá trình nghiên cứu, tìm hiểu các tài liệu để thực hiện đề tài ngoài những hiểu biết vô cùng quan trọng về sự phát triển của công nghệ tự động hoá, việc ứng dụng của tự động hoá vào mọi lĩnh vực của đời sống xã hội … Đề tài còn giúp tôi tiếp cận với những kiến thức về điều khiển logic và các phần mềm lập trình

đang được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động hiện nay như: simatic, psoc, matlab…

- Hơn thế nữa đề tài còn giúp tôi có thêm kiến thức thực tế về áp dụng tự

động hoá vào trong nông nghiệp, một lĩnh vực vô cùng quan trọng đang được Đảng

và Nhà nước rất quan tâm và đây cũng là nhiệm vụ rất quan trọng của một kỹ sư tự

động hoá nông nghiệp, nhằm giúp nền nông nghiệp nước nhà phát triển để hội nhập với khu vực và thế giới

2 Đề nghị

Trong quá trình thiết kế mô hình điều khiển do thời gian và nhận thức còn hạn chế nên việc tìm hiểu xây dựng mô hình chưa đúng với mô hình sản xuất thực tế Mặc dù vậy

em rất mong đề tài của mình được các bạn khóa sau tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện và phát triển thêm những mặt mà đề tài chưa làm được

Qua tìm hiểu em nhận thấy một triển vọng rất to lớn của hệ thống trồng rau sạch có sự kết hợp giữa các biện pháp kỹ thuật: điều tiết tiểu khí hậu và kỹ thuật trồng cây không dùng đất, trồng rau trong dung dịch (hay trồng rau thủy canh) trong nhà lưới và nhà kính Vì thế em rất mong các bạn khóa sau tìm hiểu, nghiên cứu theo hướng kết hợp cả hai biện pháp kỹ thuật này Để nó nhanh chóng được hoàn thiện và được ứng dụng rộng rãi vào trong nông nghiệp, để nông nghiệp nước ta có đủ sản phẩm rau sạch và

an toàn để cung cấp cho người tiêu dùng

Cuối cùng em kính mong quý thầy cô trong bộ môn Điện kỹ thuật, cùng quý thầy cô trong khoa Cơ Điện tạo điều kiện tốt hơn nữa về thời gian cũng như thiết bị và tài liệu

để đề tài có thể hoàn thành tốt hơn và có tính ứng dụng thực tế cao