Giáo trình cơ điện: Thiết kế,lập trình và điều chỉnh cho việc tự động hóa trong nông nghiệp phần 2 potx

Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 100 - Module Timer: Là bộ định thời độ rộng 16 bit dùng để tạo ra chu kỳ trích mẫu. Clock: VC3 Đầu vào xung nhịp là VC3 Capture: High Chế độ băt điểm luôn ở trạng thái cao TerminalCountOut: None Đầu ra giá trị đếm cuối là khoá CompareOut: None Đầu ra so sánh là khoá. Period: 249 Giá trị đặt trớc là 249. CompareValue: 0 Giá trị so sánh là 0. CompareType: Less Than Or Equal Kiểu so sánh là nhỏ hơn hoặc bằng. InterruptType: Terminal Count Kiểu sinh ngắt là giá trị đếm cuối. ClockSync: Sync to SynCK Đồng bộ xung nhịp với xung nhịp của hệ thống. TC_PulseWidth: Full Clock Lựa chọn độ rộng xung đầu ra của giá trị đếm cuối là đủ một xung nhịp. IterruptAPI: Enable Mở ngắt cho lập trình ứng dụng. InvertEnable : Nomal Cho phép đầu ra đảo. Clock: VC2 Đầu vào xung nhịp là VC2. RX Input: Row_2_Input_1 Khai báo đầu vào nhận dữ liệu là Row_2_Input_1. TX Output: Row2_Output_1 Khai báo đầu ra dữ liệu là Row2_Output_1 TX Interrupt Mode: TXComplete Ngắt xảy ra khi truyền xong dữ liệu. RxCmBuffer: 16 bytes Dung lợng bộ đệm nhận là 16 bytes. Command Terminator: 13 Ký tự kết thúc lệnh. Param_Delimiter: 32 Ký tự giới hạn lệnh. IgnoreCharsBelow: 32 Bỏ qua ký tự nhỏ hơn 32. InterruptAPI: Enable mở ngắt cho lập trình ứng dụng. . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 101 - 4.7. Kết quả thử nghiệm mô hình Sau khi thiết kế phần cứng ta tiến hành chạy thực nghiệm mô hình theo các chơng trình điều khiển với các bộ điều khiển khác nhau ta thu đợc kết quả: a). Bộ thông số thực nghiệm khi thiết kế hệ thống đờng ống Trên cơ sở kết quả thu đợc trên các bảng 2 - 3, 2 - 4, 2 - 5 ta nhận thấy mặc dù các vòi phun có cùng đờng kính lỗ vòi phun có kết cấu tơng tự thì ta thấy với góc của vòi phun so với phơng quỹ đạo chuyển động của dòng tia phun. = 64 thì chịu ảnh hởng bởi gió là ít nhất và có bán kính phun xa nhất do đó các thông số kỹ thuật tối u đợc lấy theo trờng hợp này. Bảng 2 - 3 Kết quả thử nghiệm vòi phun với các thông số kỹ thuật: ( d= 4mm, = 60, = 5) Thông số Số TT áp lực ở đầu vòi phun P (Kg/cm 2 ) Bỏn kớnh tia phun R (m) Chiều cao tia phun H (mH 2 0) Lu lợng nớc qua vòi phun (l/ph) 1 1,1 5,20 2,22 17,2 2 1,4 5,80 2,34 16,5 3 1,8 5,95 2,55 15,95 4 2,2 6,2 2,60 14,37 5 2,4 6,48 2,70 12,41 6 2,6 6,62 2,80 11,27 7 2,8 6,90 2,90 10,1 . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 102 - Bảng 2 - 4 Kết quả thử nghiệm vòi phun với các thông số kỹ thuật: ( d= 4mm, = 64, = 5) Thông số Số TT áp lực ở đầu vòi phun P (Kg/cm 2 ) Bán kính tia phun R (m) Chiều cao tia phun H (mH 2 0) Lu lợng nớc qua vòi phun (l/ph) 1 1,1 5,40 2,43 17,5 2 1,3 5,47 2,50 16,7 3 1,6 5,91 2,63 15,9 4 1,8 6,12 2,72 15,2 5 2,2 6,43 2,80 14,1 6 2,5 6,72 2,90 12,3 7 2,7 7,00 3,01 11,0 Bảng 2 - 5 Kết quả thử nghiệm vòi phun với các thông số kỹ thuật: ( d= 4mm, = 68, = 5) Thông số Số TT áp lực ở đầu vòi phun P (Kg/cm 2 ) Bán kính tia phun R (m) Chiều cao tia phun H (mH 2 0) Lu lợng nớc qua vòi phun (l/ph) 1 1,10 5,10 2,33 17,6 2 1,30 5,35 2,45 16,8 3 1,65 5,65 2,66 16,2 4 2,00 5,90 2,71 15,7 5 2,20 6,26 2,79 14,85 6 2,40 6,50 2,85 13,2 7 2,60 6,80 2,90 12,1 . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 103 - b). Kết quả thực nghiệm khi chạy mô hình - Luật điều chỉnh PID với các tham số lựa chọn Kp = 1.5, Ti = 5, Td = 0.1; Stt Nhiệt độ ( C) Độ ẩm (%) áp suất (at) Thời gian (s) 1 25.7 85 1.2 360 2 26.2 78 1.2 382 3 26.8 65 1.3 390 4 27.1 58 1.2 410 5 28.0 59 1.25 420 6 28.3 55 1.3 425 7 28.8 48 1.2 456 8 29.4 43 1.2 467 9 29.8 40 1.2 489 4.8. Kết luận chơng IV Thông qua chơng 4 ta tiến hành thực nghiệm làm mạch điều khiển thông qua điều kiện và yêu cầu bài toán đã đặt ra ở các chơng trớc. Mạch thiết kế ra đơn giản và dễ sử dụng với nhiều tính năng lựa chọn thông qua việc nhập tham số qua bàn phím và từ các cảm biến và đã đợc kiểm nghiệm thực tế là chạy tốt. Từ đó tiến hành thiết lập thuật toán điều khiển và lập trình các ứng dụng theo yêu cầu bài toán. Hạn chế trong quá trình thiết kế mạch điều khiển là do điều kiện không cho phép cho nên không thiết kế đợc các cảm biến độ ẩm, cảm biến áp suất và cảm biến bức xạ năng lợng mặt trời mà thay vào đó là ta đa tín hiệu tơng tự vào cho nên nó không phản ánh đợc các trạng thái điều khiển thực tế. . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 104 - Kết luận và đề nghị 1. Kết luận Sau một thời gian nghiên cứu đề tài, mặc dù gặp nhiều khó khăn nhng với nỗ lực của bản thân cùng với sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo ThS. Ngô Trí Dơng các Thầy Cô trong Khoa Cơ Điện và các phòng ban chức năng cùng toàn thể các bạn đồng nghiệp đến nay đề tài tốt nghiệp của tôi đã cơ bản hoàn thành. Từ kết quả nghiên cứu dợc trong đề tài "Nghiên cứu thiết kế mô hình điều khiển tới phun ma phục vụ sản xuất rau an toàn". Chúng tôi đa ra một số kết luận và đề nghị sau: Mặt tích cực - Đề tài đã nêu đợc quá trình phát triển của ngành tự động hoá quá trình sản xuất trong nớc cũng nh trên thế giới, phân tích vai trò, ý nghĩa ứng dụng cũng nh hạn chế của nó trong sản xuất. - Nghiên cứu về thiết bị phần cứng của chip vi xử lý trên công nghệ PSoC và các linh kiện điện tử phụ trợ để tiến hành thiết kế mạch điều khiển. - Nghiên cứu phần mềm PSoC Deisigner Version 4.2 và tiến hành thiết kế, lập trình điều khiển hệ thống với sơ đồ công nghệ thực tiễn. - Xây dựng mô hình thực, chạy thử kiểm nghiệm lại lý thuyết. Mặt hạn chế - Do còn hạn chế về khả năng cũng nh về mặt tài chính nên các cảm biến áp suất, cảm biến độ ẩm và cảm biến bức xạ vẫn cha làm thực mà phải dùng tín hiệu tơng tự thay thế cho nên kết quả kiểm nghiệm vẫn cha phản ánh chính xác độ biến thiên của hệ thống thực. Mặt nhận thức - Qua quá trình nghiên cứu, tìm hiểu các tài liệu để thực hiện đề tài ngoài những hiểu biết vô cung quan trọng về sự phát triển của công nghệ tự động hoá, việc ứng dụng của tự động hoá vào sản xuất Đề tài còn giúp tôi . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 105 - tiếp cận với những kiến thức về điều khiển vi xử lý và các phần mềm lập trình đang đợc ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động hiện nay nh: Visual Basic, Multisim, Matlab, Orcad. - Hơn thế nữa đề tài còn giúp tôi có thêm kiến thức thực tế về áp dụng tự động hoá trong nông nghiệp một lĩnh vực vô cùng quan trọng và cũng là nhiệm vụ của một kỹ s tự động hoá nông nghiệp. 2. Đề nghị Trong quá trình thiết kế mô hình điều khiển do thời gian, điều kiện kinh tế và nhận thức còn hạn chế nên việc tìm hiểu xây dựng mô hình, viết chơng trình điều khiển cha hợp lý, các thông số còn sai số lớn. Kính mong bộ môn cùng khoa Cơ Điện tạo điều kiện tốt hơn nữa về thời gian cũng nh thiết bị để đề tài có thể hoàn thành tốt hơn và có tính ứng dụng thực tế cao. . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 106 - Mục lục Mở đầu - 1 - 1. Đặt vấn đề - 1 - 2. Mục đích của đề tài - 3 - 3. Nội dung đề tài - 3 - 4. Phơng pháp nghiên cứu - 3 - Chơng 1: Tổng quan - 5 - 1.1. Tình hình sản xuất rau sạch trong nớc và trên thế giới - 5 - 1.1.1. Khái niệm rau sạch - 5 - 1.1.2. Tình hình sản xuất rau sạch trong nớc - 6 - 1.1.3. Tình hình sản xuất rau sạch trên thế giới - 9 - 1.2. Các phơng pháp tới - 9 - 1.2.1. Phơng pháp tới - 9 - 1.2.2. Lựa chọn phơng pháp tới - 14 - 1.3. Vai trò của tự động hoá trong quá trình sản xuất - 17 - 1.4. ứng dụng của tự động hoá trong nông nghiệp - 18 - 1.5. Mục đích và ý nghĩa việc thiết kế mô hình tới phun ma - 18 - 1.6. Kết luận chơng I - 19 - Chơng 2: Nghên cứu tính toán các thông số kỹ thuật của hệ thống t-ới phun m-a trồng rau sạch - 20 - 2.1. Chế độ tới nớc cho rau sạch - 20 - 2.1.1. Đất, nớc và cây trồng - 20 - 2.1.2. Tính toán mức tới - 20 - 2.2. Bố trí sơ đồ hệ thống tới phun ma và các thông số kỹ thuật - 22 - 2.2.1. Cờng độ phun ma - 22 - 2.2.2. Kích thớc hạt ma - 23 - 2.2.3. Độ đồng đều khi tới - 24 - 2.2.4. Năng suất tới phun ma - 25 - 2.2.5. Tầm xa lý thuyết của dòng tia - 26 - . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 107 - 2.2.6 Phân loại, lựa chọn vòi phun và đờng ống phục vụ sản xuất rau an toàn 30 - 2.2.7. Các thông số cơ bản lựa chọn máy bơm - 36 - 2.3. Thiết kế hệ thống tới phun ma - 38 - 2.4. Kết quả thực nghiệm - 43 - 2.5. Thiết kế giao diện - 49 - 2.5.1. Phần mềm thiết kế giao diện - 49 - 2.6. Kết luận chơng II - 52 - Chơng 3: Nghiên cứu phần cứng và phần mềm của chip vi xử lý trên công nghệ pSOc của hãng cypress - 53 - 3.1. Lựa chọn thiết bị điều khiển - 53 - 3.2. Tổng quan cấu trúc và tính năng của PSoC - 54 - 3.3 Tìm hiểu cấu trúc phần cứng chip PSoC - 56 - 3.4. Phần mềm phát triển PSoC Designer 4.2 - 73 - 3.4.1. Cấu trúc của PSoC Designer - 73 - 3.4.2. Các kiểu file và đuôi mở rộng - 74 - 3.4.3. Tạo một dự án trong PSoC Deisigner - 74 - 3.4.4. Trình soạn thảo cấu hình chip - Device Editor - 76 - 3.4.5. Trình soạn thảo ứng dụng - Application Editor - 79 - 3.5. Bộ điều khiển PID số - 79 - 3.5.1. Thiết kế luật điều khiển PID số - 79 - 3.5.2. Tổng hợp hệ thống điều khiển - 87 - 3.6 Kết luận chơng III - 87 - Chơng 4: Thiết kế và thi công bộ điều khiển hệ thống t-ới phun m-a trên công nghệ PSoC - 88 - 4.1. Sơ đồ khối của bộ điều khiển - 88 - 4.2. Phân công tín hiệu điều khiển - 89 - 4.3. Thuật toán điều khiển - 89 - 4.4.Thuyết minh sơ đồ - 93 - 4.5. Lựa chọn thiết bị - 93 - . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 108 - 4.6.Cấu hình cho các User Module của chip CY8C27443 - 98 - 4.7. Kết quả thử nghiệm mô hình - 101 - 4.8. Kết luận chơng IV - 103 - Kết luận và đề nghị - 104 - 1. Kết luận - 104 - 2. Đề nghị - 105 - . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội - 12 - - Tới trên đất xốp nh đất cát và cát pha, có độ thấm nớc lớn. - Tới trên mọi địa hình phức tạp: Nh dốc, không bằng phẳng và tiết kiệm nớc tới (đối với vùng nguồn nớc tới hạn chế). Tới phun ma là nâng cao hệ số sử dụng hữu ích của hệ thống tới và sử dụng nớc trên đồng ruộng. ở Mỹ hệ số sử dụng hữu ích khi tới phun ma là 0,67 còn phơng pháp tới khác là 0,56. Tại Nhật là 0,75 - 0,80 còn các phơng pháp tới khác là 0,65 - 0,7. Tới phun ma thuận tiện cho việc phòng trừ sâu bệnh và chống cỏ dại. Có thể hòa lẫn các loại thuốc cùng với nớc tới cho cây trồng. Tới phun ma còn làm tăng năng suất các loại sản phẩm các loại cây trồng. ở Italia khi tới phun ma cho nho, ngời ta đã nhận thấy chất lợng nho tốt hơn, hàm lợng đờng trong nho tăng 2%. ở Việt Nam, qua thí nghiệm tới phun ma tại đồi chè 66 - Hợp tác xã Minh Hồng - Nho Quan - Ninh Bình cho thấy năng suất chè tăng đợc 50% so với đối chứng không tới( Theo tin từ www.vnn.vn). Tuy nhiên, tới phun ma không thích hợp ở vùng có gió mạnh. Việc phục vụ kỹ thuật và tổ chức phục vụ các hệ thống máy phun m a phức tạp, cần có đội ngũ công nhân có trình độ kỹ thuật. Các thiết bị phun ma do công nghiệp chế tạo hiện nay có năng suất cha cao, cha đáp ứng đầy đủ các yêu cầu trong sản xuất, cha phù hợp với điều kiện sinh lý trong từng giai đoạn phát triển của cây trồng và thích ứng với các loại đất đai địa hình khác nhau. Nhìn chung giá thành tới trên một đơn vị sản phẩm còn cao. Tuy có những nhợc điểm trên, nh do những u điểm của tới phun ma nên phơng pháp tới này đang đợc áp dụng rộng rãi ở nhiều nớc và phát triển với tốc độ cao. Theo tài liệu của Tritrexốp năm 1970 ở Tiệp Khắc 97% tới bằng phơng pháp phun ma; ở Đức 79%; ở Itsaren 90%; Anh 80%; Hungari 72% ở Việt Nam hiện nay đang đợc áp dụng rất phổ biến phơng pháp tới . . nớc cho rau sạch - 20 - 2. 1.1. Đất, nớc và cây trồng - 20 - 2. 1 .2. Tính toán mức tới - 20 - 2. 2. Bố trí sơ đồ hệ thống tới phun ma và các thông số kỹ thuật - 22 - 2. 2.1. Cờng độ phun ma - 22 . (Kg/cm 2 ) Bỏn kớnh tia phun R (m) Chiều cao tia phun H (mH 2 0) Lu lợng nớc qua vòi phun (l/ph) 1 1,1 5 ,20 2, 22 17 ,2 2 1,4 5,80 2, 34 16,5 3 1,8 5,95 2, 55 15,95 4 2, 2 6 ,2 2,60 14,37. phun ma - 22 - 2. 2 .2. Kích thớc hạt ma - 23 - 2. 2.3. Độ đồng đều khi tới - 24 - 2. 2.4. Năng suất tới phun ma - 25 - 2. 2.5. Tầm xa lý thuyết của dòng tia - 26 - . Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái