NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN 1. Tên đề tài: “Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát vườn cây thanh long” 2. Nội dung thực hiện: - Nghiên cứu đặc tính thổ nhưỡng của cây thanh long. - Lên ý tưởng thiết kế và phát thảo tổng quan hệ thống. - Chọn cấu hình phù hợp với hệ thống (vào ra phân tán, vào ra tập trung,…) - Chọn thiết bị phù hợp với hệ thống. - Viết chương trình và mô phỏng hệ thống bằng phần mềm Tia Portal. - Thiết kế SCADA cho hệ thống. - Truy xuất lỗi và ổn định hệ thống. - Viết báo cáo.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT VƯỜN CÂY THANH LONG GVHD: TS Vũ Văn Phong Sinh viên thực hiện: Trần Lê Minh Huy – 17151082 Nguyễn Phát Huy – 17151081 TP Hồ Chí Minh, Tháng 1/2021 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Tên đề tài: “Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát vườn long” Nội dung thực hiện: - Nghiên cứu đặc tính thổ nhưỡng long - Lên ý tưởng thiết kế phát thảo tổng quan hệ thống - Chọn cấu hình phù hợp với hệ thống (vào phân tán, vào tập trung,…) - Chọn thiết bị phù hợp với hệ thống - Viết chương trình mơ hệ thống phần mềm Tia Portal - Thiết kế SCADA cho hệ thống - Truy xuất lỗi ổn định hệ thống - Viết báo cáo LỊCH TRÌNH TUẦ N CƠNG VIỆC Tìm hiểu đặt tính thổ nhưỡng điều kiện khí hậu thích hợp với long Xác định quy mô hệ thống để hệ thống hoạt động xác Tìm hiểu khó khăn thách thức thực đề tài Thiết kế phần cứng, vẽ mạch nguyên lí phần cứng Thiết kế phần cứng, vẽ mạch nguyên lí phần cứng Lựa chọn thiết bị phù hợp với hệ thống Lựa chọn thiết bị phù hợp với hệ thống Viết chương trình PLC, mơ hệ thống phần mềm Tia Portal Viết chương trình PLC, mô hệ thống phần mềm Tia Portal 10 Viết chương trình PLC, mơ hệ thống phần mềm Tia Portal 11 Thiết kế SCADA 12 Thiết kế SCADA 13 Kiểm tra lỗi hoàn thiện hệ thống để hệ thống ổn định 14 Viết báo cáo 15 Chỉnh sửa hoàn thiện báo cáo CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án môn học – điều khiển lập trình với đề tài “thiết kế hệ thống điều khiển giám sát vườn long” ý tưởng cơng trình nghiên cứu nhóm em thực Những số liệu dẫn chứng đề cập bên báo cáo em xin cam kết với thực tế Nếu có sai phạm hay tranh chấp xảy ra, nhóm em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập tai trường ĐH Sư phạm kỹ thuật TP.HCM em thầy cô giáo giảng dạy tận tình, truyền đạt cho em kiến thức bổ ích em có vốn kiến thức quan cho chuyên ngành em sau Em xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu nhà trường quý thầy cô tận tâm giảng dạy cho em để giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Vũ Văn Phong – người trực tiếp hướng dẫn em thực đề tài học kì vừa qua, cảm ơn Thầy giúp đỡ em hoàn thành tốt báo cáo đồ án Em xin chúc sức khỏe đến Thầy Bài báo cáo khơng thể tránh thiếu sót Em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến q thầy để em có điều kiện bổ sung , nâng cao ý thức mình, phục vụ tốt công việc thực tế sau Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN LỊCH TRÌNH iii CAM ĐOAN iv ii LỜI CẢM ƠN v MỤC LỤC vi TÓM TẮT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Giới hạn .2 1.4 Nội dung nghiêm cứu CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan cảm biến 2.1.1 Cảm biến đo nhiệt độ 2.2 Giới thiệu PLC module 11 2.2.1 Giới thiệu PLC S7-1200 .11 2.2.2 Module mở rộng cho PLC S7-1200 12 2.3 Bộ điều hịa tín hiệu (Two-wire Transmitter) 13 2.4 Phần mềm TIA PORTAL V16 14 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 16 3.1 Tính tốn quy mơ hệ thống .16 3.2 Lựa chọn cấu hình hệ thống 16 3.3 Khả hệ thống 17 3.4 Tính tốn khoảng cách cảm biến PLC .18 3.5 Lựa chọn ngõ tín hiệu cảm biến 18 3.6 Tính tốn thơng số analog: 18 3.7 Xử lý tín hiệu Analog phần mềm TIA PORTAL .19 3.8 Xử lí nhiễu 20 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 21 4.1 Chọn thiết bị 21 4.1.1 Chọn cảm biến 21 4.1.2 Chọn điều hịa tín hiệu 23 4.1.3 Chọn PLC S7-1200 .24 4.1.4 Chọn HMI 24 4.1.5 Chọn cấu chấp hành 25 Bảng 4.1 Tóm tắt thơng số thiết bị .26 4.2 Mạch động lực 27 4.3 Mạch điều khiển 27 4.4 Nguyên lí làm việc 29 4.5 Lưu đồ giải thuật .30 4.6 Thiết kế SCADA .31 4.6.1 Phân quyền cho hệ thống 31 4.6.2 Alarm thông báo hệ thống .32 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ 33 5.1 Mô giao diện đăng nhập .33 5.2 Mơ hình điều khiển 34 5.3 Mô chế độ AUTO 35 5.4 Mô chế độ MANUAL 37 5.5 Mơ hình giám sát cảm biến 38 5.6 Mô Alarm .39 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 41 6.1 Kết luận 41 6.2 Huớng phát triển .41 LỜI CẢM ƠN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 PHỤ LỤC 44 TÓM TẮT Ngày nay, với tiến khoa học kĩ thuật Việc ứng dụng thành tựu công nghệ vào nông nghiệp ngày trở nên phổ biến mà cụ thể áp dụng cơng nghệ vào việc chăm sóc long Việc áp dụng thành tựu giúp giải khó khăn khâu chăm sóc ảnh hưởng khí hậu mơi trường Việc áp dụng “hệ thống điều khiển giám sát HMI PLC” giải trở ngại kể ngồi cịn giúp tăng suất, cho ngon nâng cao tuổi thọ Một số tính hệ thống: - Sử dụng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm để giám sát nhiệt độ độ ẩm ngồi mơi trường hiển thị hình HMI - Sử dụng cảm biến siêu âm để giám sát mực bồn chứa, bồn gần cạn nước bật bơm nước để bơm nước vào bồn - Hệ thống đèn bật vào ban đêm để tăng nhiệt độ mơi trường nhằm kích thích trái vụ - Có nhiều chế độ làm việc giúp người dùng dễ dàng lựa chọn tùy theo thời điểm Ngồi cịn số tính khác nhắc đến phần sau báo cáo, kèm với kết mô để minh chứng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Thanh long loại ăn thuộc họ xương rồng Nên đặc điểm thổ nhưỡng long phù hợp với khí hậu nóng đất đai khơ cằn Đó thách thức lớn người trồng long Cây long đạt suất cao chăm sóc kĩ quy trình Việc bón phân, tưới nước cho thời tiết nắng nóng hanh khơ khó khăn Ngồi đánh giá người trồng chất lượng đất, nhiệt độ, độ ẩm mang tính ước lượng dễ sai lệch với thực tế Do suất tuổi thọ bị giảm đáng kể Vào mùa đông, người trồng thường chông đèn để sửu ấm cho nhằm kích thích trái vụ Tuy nhiên việc chông đèn cần thực cho phù hợp với điều kiện thời tiết 1.2 Mục tiêu Chính khó khăn mà người trồng long gặp phải Việc ứng dụng điều khiển PLC giám sát SCADA vơ hợp lí thiết thực Dựa vào điều kiện thực tế, hệ thống thiết kế có quy mơ 0.5ha Có thể áp dụng quy mơ lớn nhiên khuyến khích phạm vi từ 0.5-1ha Bởi tính chất vườn phụ thuộc nhiều vào yếu tố thời tiết, khí hậu, thổ nhưỡng nên áp dụng vào quy mô vừa đủ để người vận hành kịp thời xử lí tình bất trắc xảy đồng thời đảm bảo độ xác thơng số mà cảm biến ghi nhận 1.3 Giới hạn Nội dung đề tài tập trung vào việc thiết kế, lựa chọn thiết bị mô hệ thống Nêu ưu điểm chứng minh ưu điểm Các thơng số nhiệt độ mơi trường thu thập, đo lường 100% từ môi trường 1.4 Nội dung nghiêm cứu Nội dung thực đề tài: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Tạo hàm phát xung PWM 46 Chương trình 47 48 49 50 Tạo hàm đọc giá trị Analog 51 52 Mô tự giảm nhiệt độ bơm chạy 53 Mô tự tăng độ ẩm bơm chạy 54 Mô giảm nước bồn bơm chạy 55 Mô tăng nước bồn bơm phụ chạy 56 Dùng Real Time để giới hạn thời gian bật tắt đèn bơm nước 57 58 Alarm dạng số 59 60 ... ? ?Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát vườn long? ?? Nội dung thực hiện: - Nghiên cứu đặc tính thổ nhưỡng long - Lên ý tưởng thiết kế phát thảo tổng quan hệ thống - Chọn cấu hình phù hợp với hệ thống. .. thống (vào phân tán, vào tập trung,…) - Chọn thiết bị phù hợp với hệ thống - Viết chương trình mô hệ thống phần mềm Tia Portal - Thiết kế SCADA cho hệ thống - Truy xuất lỗi ổn định hệ thống -... học – điều khiển lập trình với đề tài ? ?thiết kế hệ thống điều khiển giám sát vườn long? ?? ý tưởng cơng trình nghiên cứu nhóm em thực Những số liệu dẫn chứng đề cập bên báo cáo em xin cam kết với