KHẢO NGHIỆM HỆ THỐNG NHÀ LƯỚI ĐỊNH ÔN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP KHẢO NGHIỆM HỆ THỐNG NHÀ LƯỚI - ĐỊNH ÔN Họ tên sinh viên: DƯƠNG CHÍ HIẾU NGƠ QUANG HƯNG Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ Niên khóa: 2008-2012 Tháng 06 năm 2012 KHẢO NGHIỆM HỆ THỐNG NHÀ LƯỚI - ĐỊNH ÔN Tác giả: DƯƠNG CHÍ HIẾU NGƠ QUANG HƯNG Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp kỹ sư ngành CƠ ĐIỆN TỬ Giáo viên hướng dẫn: TS NGUYỄN VĂN HÙNG KS NGUYỄN TRUNG TRỰC Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2012 Phụ lục LỜI CẢM TẠ Lời chúng em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại Học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, Ban Chủ Nhiệm Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ tồn thể q thầy tận tình dạy dỗ truyền đạt kiến thức cho chúng em thời gian học tập trường Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô giảng dạy chúng em, đặc biệt thầy cô Bộ môn Cơ điện tử Chúng em bày tỏ biết ơn chân thành thầy TS Nguyễn Văn Hùng giúp chúng em hoàn thành tốt luận văn Chúng em xin chân thành cảm ơn KS Kiều Việt Quốc, người giúp đỡ chúng em định hướng nghiên cứu thiết bị phục vụ cho đề tài KS Nguyễn Trung Trực hướng dẫn tận tình chúng em phần thiết bị điều khiển tự động Và cuối chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn gia đình người thân ni dưỡng, yêu thương tạo điều kiện cho chúng em có kết ngày hơm Chúng em xin chân thành cảm ơn tất cả! i TÓM TẮT Hệ thống nhà lưới – định ơn mơ hình thực nhằm mục đích tạo điều kiện mơi trường thuận lợi để trồng phát triển tốt, đạt suất chất lượng cao so với điều kiện bình thường Việc ứng dụng mơ hình vào nông nghiệp bước đột phá nơng nghiệp nhằm tạo giống trồng có suất, chất lượng tốt hơn, đồng thời hạn chế tối đa ảnh hưởng thời tiết tác nhân gây hại cho trồng chuột, chim, sâu, trùng bay , bên cạnh đó, giúp cho có sản phẩm an tồn, hợp vệ sinh Do đó, đề tài mà thực phương pháp để kiểm nghiệm, so sánh đánh giá hiệu việc sản xuất hạt giống nhà lưới – định ôn so với sản xuất truyền thống vụ Xuân Hè Đề tài nghiên cứu “Khảo nghiệm hệ thống nhà lưới - định ôn” Được tiến hành Trung tâm nghiên cứu giống trồng miền Nam, huyện Phú Giáo, tỉnh Bình Dương, năm 2012 Kết thu được:  Nắm cấu trúc, nguyên tắt làm việc cấu, thiết bị điều khiển hệ thống nhà lưới – định ôn  Nghiên cứu chế tạo thành công tủ điều khiển ứng dụng PLC S7-200 quản lí phần mềm GP-Pro PBIII  Kết khảo nghiệm phòng định ôn thu được: chưa lắp đặt đèn cao áp hệ thống phòng định ơn đáp ứng tốt yêu cầu điều khiển nhiệt độ, ẩm độ,tuy nhiên cường độ ánh sáng chưa thể đáp ứng tốt Khi lắp đặt đèn cao áp hệ thống đạt cường độ ánh sáng cần thiết, nhiên chưa thể đáp ứng tốt yêu cầu điều khiển nhiệt độ, ẩm độ ii MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ i TÓM TẮT ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH TÊN VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii DANH MỤC CÁC BẢNG x Chương MỞ ĐẦU .1 1.1 Dẫn nhập 1.2 Mục tiêu đề tài .1 Chương TỔNG QUAN .2 2.1 Tổng quan hệ thống nhà lưới 2.1.1 Khái quát 2.1.2 Đặc điểm phân loại 2.1.3 Vai trò nhà lưới 2.1.4 Cấu trúc nhà lưới 2.2 Tổng quan phòng định ơn 2.2.1 Khái quát 2.2.2 Vai trò phòng định ơn 2.3 Yêu cầu tiểu khí hậu nhà lưới – định ôn 2.3.1 Nhiệt độ 2.3.2 Độ ẩm 2.3.3 Ánh sáng .7 2.4 Phương pháp điều khiển yếu tố bên nhà lưới 2.4.1 Phương pháp thơng thống 2.4.2 Phương pháp làm mát tăng ẩm 2.5 Phương pháp điều khiển yếu tố bên phòng định ơn 2.5.1 Giải pháp chiếu sáng 2.5.2 Phương pháp làm mát .10 2.6 Tổng quan thiết bị điều khiển 10 iii 2.6.1 Giới thiệu PLC .10 2.6.2 Đặc tính kỹ thuật S7-200 (CPU 224 AC/DC/Relay) 11 2.6.3 Bộ nhớ PLC 14 2.6.4 Vòng qt chương trình 16 2.6.5 Tổng quan truyền thông sử dụng FREEPORT 17 2.6.6 Vi điều khiển PIC16F877A 20 2.6.7 Màn hình cảm ứng proface (GP2301S) 22 2.6.8 Tổng quan GP-Pro PBIII .23 2.6.9 Phần mềm PC ACCESS Macro Excel 24 2.6.10 Các loại cảm biến sử dụng hệ thống nhà lưới - định ôn .26 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 3.1 Nội dung 31 3.2 Phương pháp nghiên cứu .31 3.2.1 Phương pháp thực .31 3.2.2 Khảo nghiệm hệ thống định ôn 31 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 4.1 Kết 35 4.1.1 Khảo sát hệ thống nhà lưới – định ôn .35 4.1.2 Khảo sát cấu điều khiển cửa thơng thống 37 4.1.3 Khảo sát cấu điều khiển phận chắn sáng 38 4.1.4 Khảo sát phận phun sương .39 4.1.5 Khảo sát phận làm mát Cooling pad 40 4.1.6 Khảo sát phòng định ơn 41 4.2 Hệ thống điều khiển 43 4.2.1 Kết vi điều khiển 43 4.2.2 Kết phận điều khiển PLC 46 a Sơ đồ khối .47 b Lưu đồ giải thuật 48 c Mạch kết nối phần cứng PLC (PL 2) .51 4.2.3 Kết khảo sát giám sát HMI 52 4.2.4 Số liệu thực nghiệm so sánh 53 iv 4.3 Thảo luận .61 4.3.1 Ưu, nhược điểm hệ thống nhà lưới – định ôn 61 4.3.2 Những tác động tích cực hệ thống đến phát triển nông nghiệp nước ta .62 4.3.3 Những vấn đề tồn động hệ thống nhà lưới – định ôn 62 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .64 5.1 Kết luận 64 5.2 Để nghị 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC Phụ lục v DANH SÁCH TÊN VIẾT TẮT LCD: Liquid Crystal Display PLC: Programmable Logic Controller SCADA: Supervisory Control And Data Asquisition PIC: Programable Intelligent Computer RCV: Receive instruction XMT: Transmit instruction HMI: Human Machine Interface I2C: Inter-Intergated Circuit VDK: Vi điều khiển PL: Phụ lục BDK: Bảng điều khiển BK: Bầu khô BU: Bầu ướt NK: Nhiệt kế vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Kiểu nhà lưới kín .3 Hình 1.2: Kiểu nhà lưới hở Hình 2.1: Các yếu tố tiểu khí hậu nhà định ôn .5 Hình 2.2: Biểu đồ trắc ẩm Hình 2.3 a Thơng thống tự nhiên b Thơng thống cưỡng dùng quạt Hình 2.4: Vòi phun sương .8 Hình 2.5: Lưới cắt nắng Hình 2.6: Làm mát kiểu cooling pad .9 Hình 2.7: Giải pháp chiếu sáng .9 Hình 2.8: Hệ thống làm mát 10 Hình 2.9: Sơ đồ khối PLC .11 Hình 2.10: Sơ đồ ngõ ngõ vào PLC .11 Hình 2.11: Cáp nối PC/PPI 14 Hình 2.12: Bộ nhớ PLC 15 Hình 2.13: Vòng qt PLC .17 Hình 2.14: Giao diện soạn thảo chương trình PIC C COMPILER .20 Hình 2.15: Vi điều khiển PIC16F877A sơ đồ chân 21 Hình 2.16: Màn hình GP2301S .23 Hình 2.17: Giao diện làm việc chương trình 24 Hình 2.18: Giao diện làm việc PC Access 25 Hình 2.19: Giao diện Excel ứng dụng Macro thu thập liệu từ PLC 26 Hình 2.20: Cảm biến nhiệt độ - ẩm độ SHT75 26 Hình 2.21: Nguyên lý hoạt động SHT75 27 Hình 2.22 Modul cảm biến CO2 MG811 28 Hình 2.23: Cảm biến ánh sáng TLS2561 29 Hình 2.24: Giản đồ xung I2C 30 Hình 3.1: Nhiệt kế khô – ướt (bầu khô- bầu ướt) 32 Hình 3.2: Sơ đồ bố trí kiểm nghiệm 33 vii Hình 4.1: Hệ thống nhà lưới định ôn .35 Hình 4.2a: Hình ảnh thực tế bên nhà lưới 36 Hình 4.2b: Hình ảnh thực tế bên ngồi nhà lưới 36 Hình 4.3: Cơ cấu điều khiển mái thơng thống .37 Hình 4.4: Hình ảnh hoạt động thực tế cửa thơng thống 37 Hình 4.5: Bộ phận chắn sáng thơng qua đóng mở lưới cắt nắng 38 Hình 4.6: a Lưới cắt nắng mở - b Lưới cắt nắng đóng 38 Hình 4.7: Bộ phận phun sương 39 Hình 4.8: Phun sương nhà lưới 39 Hình 4.9: Bộ phận làm mát Cooling pad .40 Hình 4.10: Mơ hình thiết kế phòng định ôn 41 Hình 4.11: Hình ảnh thực tế bên phòng định ôn .42 Hình 4.12: Sơ đồ khối điều khiển PIC 16F877A .43 Hình 4.13: Lưu đồ giải thuật vi điều khiển 43 Hình 4.14: Mạch thiết kế vi điều khiển PIC6F877A 44 Hình 4.15: Sơ đồ chuyển đổi tín hiệu 3.3 volt .45 Hình 4.16: Bộ vi điều khiển PIC16F877A 45 Hình 4.17: Hình ảnh bên bên tủ điện 46 Hình 4.18: Sơ đồ khối điều khiển PLC giám sát HMI 47 Hình 4.19: Giải thuật điều khiển hệ thống định ôn .48 Hình 4.20: Giải thuật điều khiển hệ thống nhà lưới 49 Hình 4.21: Giải thuật điều khiển hệ thống theo thời gian .50 Hình 4.22: Sơ đồ kết nối vào/ra PLC 51 Hình 4.23: Giao diện làm việc hệ thống nhà lưới 52 Hình 4.24: Giao diện làm việc hệ thống định ôn 52 Hình 4.25: Giao diện chế độ làm việc theo thời gian hệ thống 53 Hình 4.26: Biểu đồ so sánh nhiệt độ phòng định ơn khơng phun sương với máy lạnh cài 17˚C .53 Hình 4.27: Biểu đồ so sánh nhiệt độ phòng định ơn không phun sương với máy lạnh cài 21˚C .54 viii Bảng phụ lục 1.6: Số liệu thực nghiệm 6/04/2012 time VW564 VW222 VW228 ĐK VW552 0C VW558 ĐK %H Đ PPM T Định Ôn Đ.Ôn H Định Ôn Ôn 6:29:46 AM 4714 24 26 82 85 6:59:46 AM 4719 25 26 82 85 7:29:46 AM 4719 26 26 82 85 7:59:46 AM 4723 25 26 82 85 8:33:56 AM 4728 25 26 74 85 8:59:46 AM 4740 25 26 74 85 9:29:46 AM 4730 26 26 77 85 9:59:46 AM 4733 26 26 76 85 10:29:46 AM 4726 26 26 75 85 10:59:46 AM 4726 26 26 78 85 11:29:46 AM 4728 26 26 74 85 11:59:46 AM 4726 25 26 79 85 12:29:46 PM 4733 26 26 76 85 12:59:46 PM 4735 26 26 73 85 1:29:46 PM 4735 27 26 75 85 1:59:46 PM 4733 27 26 75 85 2:29:46 PM 4728 25 26 77 85 2:59:46 PM 4733 26 26 75 85 3:29:46 PM 4726 26 26 82 85 3:59:46 PM 4726 25 26 80 85 4:29:46 PM 4726 25 26 79 85 4:59:46 PM 4723 26 26 82 85 5:29:46 PM 4726 25 26 81 85 5:59:46 PM 4719 18 18 80 85 6:29:46 PM 4716 19 18 82 85 6:59:46 PM 4719 20 18 83 85 7:29:46 PM 4719 18 18 82 85 7:59:47 PM 4714 18 18 80 85 8:29:48 PM 4714 19 18 84 85 8:59:48 PM 4714 17 18 81 85 9:29:48 PM 4712 19 18 84 85 9:59:48 PM 4714 17 18 83 85 10:29:48 PM 4712 17 18 79 85 10:59:48 PM 4714 18 18 83 85 11:29:48 PM 4714 18 18 83 85 Phụ lục 14 11:59:48 PM 4712 18 18 82 85 12:29:48 AM 4712 17 18 85 85 12:59:48 AM 4712 18 18 80 85 1:29:48 AM 4712 17 18 84 85 1:59:48 AM 4712 19 18 86 85 2:29:48 AM 4712 18 18 80 85 2:59:48 AM 4712 18 18 84 85 3:29:49 AM 4712 17 18 81 85 3:59:49 AM 4712 18 18 84 85 4:29:49 AM 4712 17 18 83 85 4:59:49 AM 4712 18 18 79 85 5:29:49 AM 4712 18 18 83 85 5:59:49 AM 4712 18 18 83 85 5:41:32 AM 4232 17 18 82 85 6:11:32 AM 4232 18 18 85 85 6:41:32 AM 4232 17 18 80 85 Phụ lục 15 Bảng phụ lục 1.7: Số liệu thực nghiệm 01/05/2012 TIME VW222 VW228 VW552 VW558 ĐK T Định Ôn ĐK 0C Đ.Ôn H Định Ôn Ôn 9:10:59 AM 31 26 64 85 9:25:59 AM 31 26 65 85 9:40:59 AM 33 26 61 85 9:55:59 AM 35 26 58 85 10:10:59 AM 35 26 58 85 10:25:59 AM 33 26 64 85 10:40:59 AM 32 26 65 85 10:55:59 AM 32 26 66 85 11:10:59 AM 33 26 62 85 11:25:59 AM 33 26 62 85 11:40:59 AM 31 26 66 85 11:55:59 AM 32 26 66 85 12:10:59 PM 29 26 70 85 12:25:59 PM 29 26 72 85 12:40:59 PM 32 26 65 85 12:55:59 PM 31 26 68 85 1:10:59 PM 31 26 68 85 1:25:59 PM 29 26 71 85 1:40:59 PM 32 26 65 85 1:55:59 PM 30 26 69 85 2:10:59 PM 30 26 68 85 2:25:59 PM 30 26 68 85 2:40:59 PM 31 26 67 85 Phụ lục 16 %H Đ Phụ lục 2: Sơ đồ hệ thống điện Phụ lục 17 Phụ lục 18 Phụ lục 19 Phụ lục 20 Phụ lục 21 Phụ lục 22 Phụ lục 23 Phụ lục Một số hình ảnh hệ thống Nhà lưới – Định ơn Hình PL3.1 Lúa trồng phòng Định ơn Hình PL3.2 Trồng dưa leo lấy giống nhà lưới Phụ lục 24 Hình PL 3.3 Trồng khổ qua lấy giống nhà lưới Phụ lục 25 Hình PL 3.4 Hình khách tham quan nhà lưới Hình PL 3.5 Quạt gió Phụ lục 26 Hình PL 3.6 Cảm biến SHT75 Hình PL 3.7 Cảm biến CO2 Phụ lục 27 Hình PL 3.8 Nhiệt kế Bầu khô – Bầu ướt Phụ lục 28 ... tố bên phòng định ơn 2.5.1 Giải pháp chi u sáng Để đảm bảo ánh sáng cần thiết phòng định ơn chủ yếu sử dụng nguồn ánh sáng từ thiết bị chi u sáng Giải pháp chi u sáng góp phần đảm bảo cường độ... phytotron Các thơng số khí hậu điều chỉnh phòng nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ CO2, cường độ chi u sáng Điều kiện chi u sáng mô ngày đêm 2.3 Yêu cầu tiểu khí hậu nhà lưới – định ơn Điều kiện môi trường... lưới Khi thiết kế nhà lưới cần lưu ý đến khía cạnh quan trọng sau: - Hình dáng, kích thước: chi u cao, chi u rộng, số nhịp nhà lưới - Kiểu trồng thích nghi - Thơng gió tự nhiên - Độ xuyên thấu