Mô hình chăm sóc heo tự động có điều khiển và giám sát qua hệ thống SCADA trên máy tính

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ TRUYỀN THƠNG MƠ HÌNH CHĂM SĨC HEO TỰ ĐỘNG CÓ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT QUA HỆ THỐNG SCADA TRÊN MÁY TÍNH GVHD: HỒNG NGỌC VĂN SVTH:HUỲNH VĂN SANH MSSV: 15141264 SVTH: VÕ DUY TÂM MSSV: 15141278 SKL006092 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2019 TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Huỳnh Văn Sanh MSSV: 15141264 Võ Duy Tâm MSSV: 15141278 viên: Chuyên Công nghệ kỹ thuật điện - điện tử truyền thơng Mã ngành: 41 ngành: Hệ đào Đại học quy Mã hệ: Lớp: 15141DT1B tạo: Khóa: 2015 15141DT2B I TÊN ĐỀ TÀI: MƠ HÌNH CHĂM SĨC HEO TỰ ĐỘNG CÓ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT QUA HỆ THỐNG SCADA TRÊN MÁY TÍNH Họ tên sinh II NHIỆM VỤ Nội dung thực hiện:  Nội dung 1: Tìm hiểu cảm biến loadcell, mạch khuếch đại tín hiệu loadcell, PLC S7 – 1200  Nội dung 2: Đo khối lượng thức ăn cần trộn cho lần ăn, nhiệt độ cần thiết cho chuồng heo, nhu cầu heo tắm uống  Nội dung 3: Thiết kế mơ hình trộn thức ăn, bồn nước máng ăn, uống  Nội dung 4: Thiết kế mơ hình tồn hệ thống  Nội dung 5: Thi cơng mơ hình hệ thống khí, hệ thống điện  Nội dung 6: Viết chương trình điều khiển cho hệ thống  Nội dung 7: Thiết kế giao diện giám sát SCADA, giao diện hiển thị liệu cảm biến online  Nội dung 8: Đánh giá kết thực hiện, cải tiến mơ hình III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/02/2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/07/2019 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN GVC, ThS Hoàng Ngọc Văn BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH i TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Huỳnh Văn Sanh Lớp: 15141DT1B Họ tên sinh viên 2: Võ Duy Tâm Lớp: 15141DT2B MSSV: 15141264 MSSV: 15141278 Tên đề tài: Mô hình chăm sóc heo tự động có điều khiển giám sát qua hệ thống SCADA máy tính Tuần/ngày Tuần (1824/02/2019) Tuần (25/02/201903/03/2019) Tuần (0410/03/2019) Tuần (11 - 17 /03/2019) Tuần 5,6 (18 31/03/2019) Tuần 7,8(01/0414/04/2019) Tuần 9,10,11,12 (15/04 12/05/2019) Tuần 13,14 (13/05 26/05/2019) Tuần 15 (27/05 02/06/2019) 05/07/2019 GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) ii LỜI CAM ĐOAN Đề tài tự thực dựa vào số tài liệu không chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Nếu có gian lận xin chịu trách nhiệm nội dung đồ án Người thực Huỳnh Văn Sanh Võ Duy Tâm iii LỜI CẢM ƠN  Lời chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM nói chung, thầy cô sinh viên khoa Điện – Điện Tử nói riêng dạy dỗ cho em kiến thức môn đại cương môn chuyên ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập Em xin gửi lời tri ân biết ơn sâu sắc đến GVC, ThS Hoàng Ngọc Văn người tận tình hướng dẫn, bảo em suốt q trình làm khố luận Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em suốt trình học tập hồn thành khố luận tốt nghiệp Sinh viên thực đồ án Huỳnh Văn Sanh Võ Duy Tâm iv MỤC LỤC Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp i Lịch trình thực đồ án tốt nghiệp ii Lời cam đoan iii Lời cảm ơn iv Mục lục v Liệt kê hình vẽ viii Liệt kê bảng x Tóm tắt xi Chương TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu .1 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Giới hạn 1.5 Bố cục Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan hệ thống chăm sóc heo tự động 2.2 Tổng quan plc plc s7-1200 2.2.1 Tổng quan plc .4 2.2.2 Giới thiệu plc s7- 1200 2.3 Hệ thống điều khiển điện- khí nén 13 2.3.1 Những đặc điểm 13 2.3.2 Cấu trúc hệ thống khí nén 14 2.4 Cảm biến lực loadcell 16 2.4.1 Giới thiệu cảm biến lực loadcell 16 v 2.4.2 Loadcell hoạt động nào? 16 2.5 Giới thiệu chuyển đổi loadcell rw-st01a 19 2.6 Biến tần mitsubishi fr-e700 20 2.6.1 Giới thiệu biến tần 20 2.6.2 Nguyên lí hoạt động biến tần 20 2.6.3 Biến tần Mitsubishi FR-E700 21 2.7 Relay điện cực báo mức nước 22 2.8 Van điện từ 23 2.8.1 Giới thiệu van điện từ 23 2.8.2 Các thông số 24 2.9 Một số linh kiện khác 24 2.9.1 Nút nhấn 24 2.9.2 Nút dừng khẩn cấp 24 2.9.3 MCB 25 2.9.4 Relay trung gian chân điện áp 24V 25 Chương TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 26 3.1 Mô hình hệ thống 26 3.1.1 Giới thiệu hệ thống 26 3.1.2 Chức phần 26 3.2 Tính toán thiết kế hệ thống 26 3.2.1 Sơ đồ khối hệ thống 26 3.2.3 Sơ đồ kết nối plc với toàn hệ thống 35 3.2.4 thiết kế phần khung hệ thống 38 Chương THI CÔNG HỆ THỐNG 40 4.1 Giới thiệu 40 4.2 Thi công hệ thống 40 vi 4.2.1 Thi công phần khung hệ thống 40 4.2.2 Thi công tủ điện 41 4.3 Lập trình cho hệ thống 42 4.3.1 Lưu đồ giải thuật 42 4.3.2 Phần mềm lập trình cho plc 48 Chương KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ 56 5.1 Kết 56 5.1.1 Kết nghiên cứu: 56 5.1.2 Kết thi công 56 5.2 Nhận xét – đánh giá 59 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 60 6.1 Kết luận 60 6.2 Hướng phát triển 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHẦN PHỤ LỤC 63 vii LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình Tổng quan PCL S7- 1200 .9 Hình 2 Bảng tín hiệu PLC S7- 1200 11 Hình Các Module tín hiệu PLC S7- 1200 12 Hình Các module truyền thông PLC S7- 1200 13 Hình Cấu trúc hệ thống điều khiển khí nén 15 Hình 2.6 Hệ thống điện - khí nén 15 Hình Loadcell 17 Hình Cầu điện trở Wheatstone 17 Hình Ngun lí hoạt động loadcell 18 Hình 10 Bộ khuếch đại tín hiệu loadcell 19 Hình 11 Nguyên lí hoạt động biến tần 21 Hình 12 Biến tần mitsubishi FR-E700 22 Hình 13 Relay điện cực 23 Hình 14 Van điện từ 23 Hình 15 Nút nhấn 24 Hình 16 Nút dừng khẩn cấp 25 Hình 17 MCB 25 Hình 18 Relay trung gian 24V 25 Hình Sơ đồ khối hệ thống 27 Hình Sơ đồ kết nối loadcell với mạch khuếch đại 28 Hình 3 Xi lanh khí nén 29 Hình Xi lanh tròn 30 Hình Van điện từ 30 Hình Van điện từ 5/2 31 Hình Sơ đồ kết nối van điện từ 5/2 với PLC 31 Hình Một số loại động pha 32 Hình Biến tần Mitsubishi FR-E700 32 Hình 10 CPU 1212C module mở rộng SM1223 34 Hình 11 Sơ đồ kết nối CPU 1212C 34 Hình 12 Nguồn 24VDC 35 viii CHƯƠNG KẾT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ Hình Mặt bên hệ thống Kết thi cơng web Hình Giao diện Home trang web BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 57 CHƯƠNG KẾT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ Hình Giao diện thơng tin dự án Hình 5 Giao diện truy xuất tồn liệu cảm biển BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 58 CHƯƠNG KẾT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ Hình Giao diện truy xuất liệu theo thời gian tên cảm biến 5.2 NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ Các nội dung đạt so với yêu cầu đặt ra:  Trong 100 lần thử có 86 lần hệ thống xử lý yêu cầu Suy hiệu suất hệ thống nằm khoảng 86% ± 3%  Tạo giao diện quản lý SCADA để giám sát hệ thống  Giao diện SCADA đơn giản, dễ sử dụng  Web online giám sát liệu cảm biến BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 59 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN Sau tháng thực đề tài với nhiều cố gắng nỗ lực nhóm với tận tình hướng dẫn thầy Hồng Ngọc Văn, đồ án hoàn thành thời gian quy định theo yêu cầu đặt giám sát hoạt động ăn, uống tắm heo Các nội dung mà nhóm thực thiết kế thi cơng mơ hình trộn thức ăn cho uống, dựa theo thông số đầu vào khối lượng thức ăn thời gian cho ăn nhập giao diện giám sát SCADA đo lường định lượng cảm biến loadcell Tuy nhiên nhóm chưa thể tạo hệ thống xác hồn tồn phần tính tốn thiết kế cịn nhiều sai sót Nhìn chung đề tài hồn thành mức Trong trình làm đồ án, sinh viên rút nhiều kinh nghiệm để tạo sản phẩm hoàn thiện như: Đầu tư thời gian, linh kiện thị trường hiểu biết linh kiện … Nhận xét đánh giá: Giao diện quản lý trực quan, dễ giám sát sử dụng thuận tiện việc giám sát điều khiển hệ thống Mơ hình phần cứng bố trí phù hợp, gọn gàng, dễ chỉnh sửa Độ sai số cảm biến mơ hình nằm phạm vi cho phép 3% Kết nêu thực khoảng 90% so với mục tiêu đặt cịn số lỗi nhỏ q trình hoạt động hệ thống 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Một số hướng phát triển để hoàn thiện đề tài: - Mở rộng thêm khâu khác hệ thống như: Quản lí nhiệt độ, độ ẩm, dọn chuồng, giám sát khối lượng heo - Sử dụng thêm camera để giám sát hoạt động heo BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 60 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN - Mở rộng hệ thống để chăm sóc nhiều loại vật ni khác lúc - Tăng hiệu suất tốc độ hệ thống BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S7-1200 Programmable controller - System Manual – SIEMENS [2] https://binhtichap.com.vn/khi-nen-la-gi-gioi-thieu-ve-thong-khi-nen.html [3] https://vi.wikipedia.org/wiki/Kh%C3%AD_n%C3%A9n_h%E1%BB%8Dc [4] http://loadcell.com.vn/tin-tuc/cac-loai-loadcell.html [5] http://www.plcservo.vn/san-pham/bo-khuech-dai-tin-hieu-loadcell-rwst01a [6]https://www.mitsubishielectric.com/fa/vn_vi/download/manual/pdf/drv/inv002.p df4 [7] https://kythuatdienviet.com/bo-dieu-khien-muc-nuoc.html [8] https://vankhinen.vn/van-dien-tu-nuoc-220v-id107.html [9] http://thuykhicongnghiep.vn/van-dien-tu-la-gi-cau-tao-va-nguyen-ly-hoat-dong- post.html BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 62 PHẦN PHỤ LỤC Code PLC hệ thống:  Code chương trình (main): 63  Code chế độ manual: 64 65 66  Code chế độ Auto: 67 68 69 70 ... “MƠ HÌNH CHĂM SÓC HEO TỰ ĐỘNG CÓ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT QUA HỆ THỐNG SCADA TRÊN MÁY TÍNH” Đã có nhiều đề tài thực việc chăm sóc loại vật ni khác cá, bị Nhưng với loại vật ni lại có nhu cầu ăn uống... tín hiệu điều khiển khí nén kéo theo phần tử xử lý điều khiển tác động khí nén Hình Cấu trúc hệ thống điều khiển khí nén - Hệ thống điều khiển điện - khí nén phần tử điều khiển hoạt động tín... Lớp: 15141DT2B MSSV: 15141264 MSSV: 15141278 Tên đề tài: Mơ hình chăm sóc heo tự động có điều khiển giám sát qua hệ thống SCADA máy tính Tuần/ngày Tuần (1824/02/2019) Tuần (25/02/201903/03/2019)