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. . đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 37 T5 T4 MC1 MC2 MC3 MC2 T2 T3 10s 2.2.4. Sơ đồ thuật toán của mô hình * Trộn Start MB1 hoạt động B4 hoạt động B3 hoạt động V1,V2 mở Stop B4 dừng B2 hoạt động . đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 38 MT4 T 2 T 1 10s T3 MT4 T 1 10s T 2 T3 T4 * Tới 1 * Tới 2 Start B4 hoạt động Stop B4 dừng V1,V3,V4, V5,V6 Mở Start B4 hoạt động Stop B4 dừng V1,V3,V4, Mở V6 Mở V5 Mở . đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 39 2.3. Kết luận chơng II Thông qua nghiên cứu tình hình sản xuất thực tế và lý thuyết chúng tôi thấy cần thiết phải phát triển công nghệ tự động hóa nhằm xây dựng một nền nông nghiệp vững mạnh chuẩn bị xu thế hội nhập khu vực. Trên cơ sở đó đề tài đã xây dựng một hệ thống tới nhỏ giọt hoàn toàn tự động, con ngời chỉ còn nhiệm vụ theo dõi và kiểm tra hệ thống. ở chơng II này chúng tôi đã xây dựng đợc 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 cha hoàn toàn nh thực tế, nhng đây sẽ là phần không thể thiếu để có thể xây dựng đợc hệ thống tới nhỏ giọt trong thực tế. . đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 40 Chơng III Thiết kế mô hình hệ thống tới nhỏ giọt tự động 3.1. Chọn thiết bị điều khiển 3.1.1. Phần mềm Simatic S7 - 200 3.1.1.1. Vòng quét PLC thực hiện chơng trình theo một chu trình lặp mỗi vòng lặp là một vòng quét (scan cycle). Mỗi vòng quét đợc bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng bộ đếm ảo, tiếp đến là giai đoạn thực hiện chơng trình sau đó là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi, kết thúc vòng quét là giai đoạn chuyển nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng.trong từng vòng quét chơng trình đợc thực hiện bằng lệnh đầu tiên và lệnh kết thúc tại lệnh kết thúc (MEND). Thời gian quét phụ thuộc độ dài của chơng trình, không phải vòng quét nào thời gian quét cũng bằng nhau mà nó phụ thuộc các lệnh thoả mãn trong chơng trình. Trong thời gian thực hiện vòng quét nếu có tín hiệu báo ngắt chơng trình sẽ dừng lại để thực hiện xử lý ngắt, tín hiệu báo ngắt có thể thực hiện ở bất kỳ giai đoạn nào Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra. Thông thờng các lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào ra mà chỉ thông qua các bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số. Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong giai đoạn đầu và cuối do CPU đảm đơng. . đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 41 Hình 5: Vòng quét 3.1.1.2. Phơng pháp lập trình S7-200 là ngôn ngữ lập trình. Thông qua S7-200 mà ngời sử dụng thông tin đợc với bộ diều khiển PLC bên ngoài. S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình. - Cách lập trình cho S7 -200 nói riêng và cho bộ PLC của siemen nói chung dựa trên hai phơng pháp cơ bản . - Phơng pháp hình thang: (lader logic viết tắt là LAD) đây là phơng pháp đồ hoạ thích hợp đối với những ngời quen thiết kế mạch điều khiển logic, những kỹ s ngành điện. - Phơng pháp liệt kê: STL(Statement list) đây là dạng ngôn ngữ lập trình thông thờng của máy tính. Bao gồm các câu lệnh đợc ghép lại theo một thuật toán nhất định để tạo một chơng trình. Phơng pháp này phù hợp với các kỹ s lập trình. Một chơng trình đợc viết theo phơng pháp LAD có thể đợc chuyển sang dạng STL tuy nhiên không phải chơng trình nào viết theo dạng STL cũng có thể đợc chuyển sang dạng LAD. Trong quá trình lập trình điều khiển chúng tôi viết theo phơng pháp LAD do vậy khi chuyển sang STL thì bộ lệnh của STL có chức năng tơng ứng nh các tiếp điểm, các cuộn dây và các hộp dây dùng trong LAD. 2. Thực hiện chơng trình 1. Nhập dữ liệu từ ngoại vi vào bộ đệm ảo 3. Truyền thông và tự kiểm tra lỗi 4. Truyền dữ liệu từ bộ đệm ảo ra ngoại vi . đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện 42 Để làm quen và hiểu biết các thành phần cơ bản trong LAD và STL ta cần nắm vững các định nghĩa cơ bản sau. - Định nghĩa về LAD: LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ hoạ. Những thành phần dùng trong LAD tơng ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơle. Trong chơng trình LAD các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic sau. +Tiếp điểm: là biểu tợng (symbol) mô tả các tiếp điểm của rơle. Các tiếp điểm đó có thể là thờng mở hoặc thờng đóng. +Cuộn dây (Coil): Là biểu tợng mô tả rơle đợc mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho rơle. +Hộp(Box): Là biểu tợng mô tả các hàm khác nhau nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp. Những dạng hàm thờng biểu diễn bằng hộp là các bộ thời gian (Timer), bộ đếm (Counter) và các hàm toán học.Cuộn dây và các hộp phải mắc theo đúng chiều dòng điện. Chiều dòng điện trong mạng LAD đi từ đờng nguồn bên trái sang đờng nguồn bên phải. Đờng nguồn bên trái là đay nóng đờng nguồn bên phải là đây trung hoà hay là đờng trở về của nguồn cung cấp (Khi sử dụng chơng trình tiện dùng Step 7 Micro / Dos hoặc Step 7 Micro / Win thì đờng nguồn bên phải không đợc thực hiện ). Dòng điện chạy từ trái qua các tiếp điểm đóng đến các cuộn dây hoặc các hộp trở về nguồn bên phải. - Định nghĩa về STL: Phơng háp liệt kê lệnh là phơng pháp thể hiện chơng trình dới dạng tập hợp các câu lệnh. Mỗi câu lệnh trong chơng trình kể cả các lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC . Để tạo ra chơng trình STL, ngời lập trình cần phải hiểu rõ phơng thức sử dụng 9 bit ngăn xếp logic của S7-200. Ngăn xếp logic là một khối gồm 9 bit chồng lên nhau. Tất cả các thuật toán liên quan đến ngăn xếp đều làm việc với bit đầu tiên hoặc với bit đầu và bit thứ hai của ngăn xếp. Giá trị logic mới đều có thể đợc gửi ( hoặc đợc nối thêm) vào ngăn xếp. Khi phối . . dựng đợc 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 cha hoàn toàn nh thực tế, nhng đây. 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. * 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