2.3.1.1 Cung cấp thức ăn bằng tay:
Nuôi gà thả vườn mỗi khi cần cho ăn, ta chỉ cần vốc ít nắm lúa hoặc bắp, gạo, thậm chí cơm nguội rải ra sân cho bầy gà bu lại giành ăn, coi như xong bữa. Thế nhưng, nuôi gà công nghiệp, nuôi nhốt một chỗ trong chuồng, cả ngày chúng khơng thể tìm được thức gì ăn ngồi khẩu phần ăn của chủ ni cung cấp.
Nếu khẩu phần ăn đó đủ chất bổ dưỡng với tỷ lệ pha trộn hợp lý giữa các chất đạm, bột đường, chất béo, khống chất, vitamin thì gà sẽ sinh trưởng tốt, khỏe mạnh, lớn nhanh, đẻ sai, trứng lớn.
Ngược lại, nếu khẩu phần ăn pha trộn cẩu thả, được chất này thiếu chất khác, thứ quá thừa thứ lại quá thiếu thì gà ăn vào sẽ bị ốm đau, bệnh tật, trống mái sinh sản đều khơng tốt.
Điều đó cho ta thấy, nuôi gà công nghiệp phải thường xuyên theo dõi sức khỏe của gà qua từng giai đoạn phát triển ra sao để theo đó mà tính khẩu phần ăn ni chúng cho hợp lý, cho có lợi. Vì gà có khỏe mạnh, chóng lớn, đẻ sai thì chủ ni mới thu được nhiều lời.
2.3.1.2 Cung cấp thức ăn dạng phễu:
Hình 2.2 - Sử dụng các phễu gia cầm để cho gà ăn.
2.3.1.1 Cung cấp thức ăn tự động:
Quá trình cung cấp thức ăn tự động như sau:
Vít tải ; Phễu chứa thức ăn ; Cơ cấu cấp phôi (thức ăn) tự động ; Xích tải treo phân phối thức ăn đến từng phễu
Hình 2.3: Vận chuyển thức ăn lên bồn chứa thức ăn bằng vít tải
Hình 2.4: Vận chuyển thức ăn đến các phễu
CHƢƠNG 3: PHƢƠNG ÁN GIẢI QUYẾT
3.1 Các phƣơng án và giải pháp thực hiện:
3.1.1 Phương án làm mát
3.1.1.1 Những lý do để làm hệ thống làm mát tự động cho chuồng trại
- Do nhu cầu về sự ổn định nhiệt độ.
- Do nhu cầu về phòng ngừa dịch bệnh. - Do nhu cầu về năng suất và hiệu quả. - Do nhu cầu về mặt quản lý.
3.1.1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát tự động
Hình 3.1: Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Một đầu đặt hệ thống quạt hút, một đầu để thơng gió với mơi trường bên ngồi. Khi quạt hút hoạt động, khơng khí trong chuồng được rút ra và khơng khí mới được tràn vào, khơng khí sẽ di chuyển từ đầu đến cuối chuồng ni tạo ra mơi trường mát mẻ.
3.1.1.3 Mục đích của vệc lưu thơng khơng khí
- Cung cấp đủ lượng oxy cho vật ni.
- Phân bố khơng khí đồng đều trong chuồng ni. - Điều khiển nhiệt độ theo ý muốn.
- Loại thải NH3, CO2 và bụi bẩn ra ngồi. - Giúp vật ni trong điều khiện thoải mái nhất. - Giảm tỉ lệ hao hụt do bệnh tật.
3.1.1.4 Khảo sát hệ thống làm mát chuồng trại trong thực tế
Một số hệ thống làm mát cũ
Khơng khí trong chuồng lưu thông tự nhiên, sử dụng quạt làm mát bình thường.
Hình 3.3: Mơ hình trại lợn cũ
Đặc điểm của mơ hình cũ:
- Hiệu quả thấp. - Mật độ ni ít.
- Khó quản lý về mặt mơi trường. - Rủi ro, hao hụt cao.
o Một số hệ thống làm mát mới
Mơ hình hệ thống làm mát mới được thiết kế với một đầu đặt hệ thống quạt hút, một đầu đặt hệ thống các tấm làm mát được làm ướt bằng bơm nước. Khi quạt hút hoạt động, khơng khí trong chuồng được rút ra và khơng khí mới được tràn vào thơng qua các tấm làm mát, khơng khí qua tấm làm mát được giảm nhiệt , khơng khí sẽ di chuyển từ đầu đến cuối chuồng nuôi tạo ra môi trường mát mẻ.
Trại lợn được áp dụng hệ thống làm mát tự động, hệ thống giúp giảm nhiệt độ chuồng nuôi phù hợp với vật ni.
Hình 3.4: Mơ hình hệ thống làm mát trại lợn mới
Hình 3.5: Mơ hình hệ thống làm mát trại gà mới
o Đặc điểm mơ hình mới :
- Hiệu quả cao.
- Mật độ nuôi được nhiều hơn. - Dễ quản lý về mặt môi trường. - Hạn chế rủi ro, giảm hao hụt.
Trại gà được áp dụng hệ thống mới làm mát áp suất âm: là hệ thống làm mát với cơ chế hoạt động hoạt động theo nguyên lý tạo áp suất bên trong nhà xưởng, một đầu
nhà xưởng gắn với quạt hút CN lưu lượng lớn hút khí nóng, và bụi bẩn ra bên ngồi. Đầu còn lại đối diện được lắp những giàn mát bằng các tấm cooling pad, khi khơng khí khơ nóng qua tấm làm mát nước sẽ hấp thụ nhiệt từ khơng khí, khơng khí sẽ được giảm nhiệt độ và trở nên trong sạch hơn.
Hình 3.6 Hệ thống thơng gió làm mát trang trại
Một đầu hồi nhà xưởng lắp đặt hệ quạt hút gió cơng nghiệp với lưu lượng gió lớn để hút tồn bộ khơng khí nóng, ơ nhiễm và bụi cơng nghiệp trong xưởng thải ra ngoài.
Tại đầu đối diện với quạt hút công nghiệp lắp đặt hệ khung giàn trao đổi nhiệt (khung giàn trao đổi nhiệt được cấu thành bởi các tấm làm mát (tấm trao đổi nhiệt), các tấm làm mát này được máy bơm thường xuyên cung cấp nước bằng
cách tưới đều trên đỉnh bền mặt của tấm phân phối sau đó thấm ẩm trên tồn bộ bề mặt của các tấm làm mát.
Nước sau khi qua tấm làm mát về hệ ống máng nước và đường ống thu hồi trở về bể để tiếp tục vịng tuần hồn mới. Khơng khí nóng và khơ từ bên ngồi qua các tấm làm mát, trao đổi nhiệt trực tiếp với nước và giúp cho khơng khí trở nên sạch hơn, tạo độ ẩm thích hợp và giảm nhiệt độ mơi trường trong nhà xưởng.
Ƣu điểm:
Dễ lắp đặt và giá thành thấp Tiêu thụ ít nước – Khoảng 2 lít/h Tiêu thụ điện năng ít – Khoảng 50W/h.
Giảm nhiệt so với nhiệt độ ngoài trời khoảng 10°C (25° F). Sử dụng lâu và tiêu chuẩn an toàn cao
Giúp cho vật nuôi trong điều kiện thoải mái nhất, giảm stress Giảm tỉ lệ hao hụt do bệnh tật
Tăng hiệu quả chăn nuôi
Điều chỉnh nhiệt độ và ẩm độ cho phù hợp với từng loại vật nuôi
Điều chỉnh nhiệt độ và ẩm độ cho phù hợp với từng tuổi và trọng lượng vật nuôi
3.1.1.5 Lựa chọn phương án làm mát:
Từ những gì đã phân tích ở trên cùng việc đi thực tế ở các cơ sở nuôi gà thực tế, cũng như một số máy đã được thiết kế.
Ở đây phương án “hệ thống mới làm mát áp suất âm” có khả thi hơn các phương án còn lại và được thiết kế và đưa vào sử dụng một cách hiệu quả. Nhóm
.
thực hiện chúng em đã mạnh dạn chọn phương án này để tiến hành thực hiện đề tài nghiên cứu thử nghiệm và phát triển thêm sáng tạo mới dựa vào phương án này.
3.1.2 Phương án cung cấp thức ăn: 3.1.2.1 Cung cấp thức ăn bằng tay 3.1.2.1 Cung cấp thức ăn bằng tay
Ưu điểm: + Dễ dàng.
+ Có thể cho ăn nhiều hay ít tùy thích. Nhược điểm:
+ Tốn công sức.
+ Lượng thức ăn không đồng đều. + Dễ lây truyền mầm bệnh cho gà.
+ Gà tranh giành nhau khi ăn gây hoảng loạn. + Mất thời gian.
+ Vệ sinh không sạch sẽ.
3.1.2.2 Cung cấp thức ăn dạng phễu:
Ưu điểm:
+ Phân phối thức ăn đều hơn.
+ Có phễu dự trữ nên khơng phải cho ăn thường xuyên như cho ăn bằng tay. Nhược điểm:
+ Tốn thời gian đổ thức ăn vào từng phễu. + Tiếp xúc với gà nên dễ lây mầm bệnh.
3.1.2.1 Cung cấp thức ăn tự động:
Ƣu điểm:
+ Khả năng tự động hóa cao, ít tốn nhân cơng.
+ Khơng tiếp xúc trực tiếp với gà tránh nguy cơ lây nhiễm bệnh. + Có thể điều chỉnh lượng thức ăn.
Nhƣợc điểm:
+ Tiền đầu tư cao hơn các phương pháp cho ăn truyền thống.
3.1.2.2 Lựa chọn phương án cấp thức ăn:
Từ những gì đã phân tích ở trên cùng việc đi thực tế ở các cơ sở nuôi gà thực tế, cũng như một số máy đã được thiết kế.
Ở đây phương án “Cơ cấu cấp thức ăn tự động” có khả thi hơn các phương án còn lại và được thiết kế và đưa vào sử dụng một cách hiệu quả.
3.1.3 Hệ thống chiếu sáng tự động
Hiện nay khi công nghệ phát triển chúng ta đã áp dụng những thành quả đã nghiên cứu được vào cuộc sống để giúp chất lượng cuộc sống và sản xuất đi lên. Hệ thống chiếu sáng thơng minh cũng khơng cịn xa lạ gì, nó tiện dụng. Cụ thể trong chăn ni nó giúp chung ta rất nhiều. Hệ thống chiếu sáng sử dụng modul quamh trở để tiếp nhận ánh sáng từ môi trường so sánh và quyết định bật tắt bóng đèn.
Quang trở là một loại "vật liệu" điện tử rất hay gặp và được sử dụng trong những mạch cảm biến ánh sáng. Có thể hiểu một cách dễ dàng rằng, quang trở là một loại điện trở có điện trở thay đổi theo cường độ ánh sáng. Nếu đặt ở mơi trường có ít ánh sáng, có bóng râm hoặc tối thì điện trở của quang trở sẽ tăng cao còn nếu đặt ở ngồi nắng, hoặc nơi có ánh sáng thì điện trở sẽ giảm.
Hình 3.7: Cảm biến quang
3.1.3.1 Những lí do để xây dựng hệ thống chiếu sáng tự động
- Đáp ứng điều kiện ánh sáng lí tưởng nhất cho vật ni.
- Hệ thống chiếu sáng tự động sẽ giúp chủ trang trại tiết kiệm chi phí, khơng lãng phí nguồn điện.
- Giúp chủ trang trại giảm thiểu cơng sức khi phải đi bật từng bóng đèn một.
3.1.3.2 Nguyên lí hoạt động của hệ thống
Hệ thống sẽ tiếp nhận ánh sáng bức xạ của mặt trời thông qua cảm biến. Khi cảm biến tiếp nhận được ở mức mặc định sẽ đưa tín hiệu về bộ xử lí trung tâm thơng để bật tắt bóng đèn.
Cụ thể rê tay lại gần quang trở (giảm cường độ ánh sáng chiều vào) thì hiệu điện thế khá nhỏ ⇒ giá trị đọc được khoảng cỡ vài trăm. Bây giờ ta sẽ dùng biến trở để xây dựng một mức (ta có thể thay đổi được) và nếu giá trị của quang trở bé hơn mức này thì đèn sáng và ngược lại thì đèn tắt.
3.1.3.3 Hệ thống giám sát hiển thị thông số chuồng nuôi
Những lí do cần giám sát nhiệt độ chuồng nuôi
Đối với những hộ chăn nuôi việc giám nhiệt độ chuồng nuôi là rất quan trọng, nhiệt độ quyết định đến sức khỏe của vật nuôi, nếu chuồng nuôi mát mẻ sẽ là điều kiện
thuận lợi cho vật nuôi phát triển, để đạt hiệu quả cao trong kinh tế. Điều này đòi hỏi phải thu thập nhiệt độ và giám sát nhiệt độ chuồng nuôi, nhờ giám sát nhiệt độ chuồng ni người ni có thể chủ động trong các tình huống giúp chuồng ni ln ở điều kiện lí tưởng.
Hệ thống giám sát nhiệt độ được thiết kế đọc nhiệt độ từ cảm biến và hiển thị lên LCD.
3.2 Mục tiêu đề tài, ý nghĩa thực tiễn:
3.2.1 Mục tiêu:
- Giữ được điều kiện phát triển tốt cho gà.
- Giảm sự tiếp xúc của con người (đây là một trong những nguyên do lây bệnh cho gà). Có các cơ cấu tự động giảm được nhân cơng.
- Có thể điều khiển từ xa, tránh tiếp xúc gây stress cho gà.
- Tăng doanh thu kép mà tuyệt đối không ảnh hưởng đến năng suất.
- Giúp giảm phát thải nguy hại và ơ nhiễm khơng khí ở các nước nhờ thay thế phát điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch như than, dầu khí hay các nguồn năng lượng hạt nhân.
3.2.2 Ý nghĩa về mặt khoa học:
- Thiết kế máy thành công giúp người nuôi gà bớt mệt nhọc trong công việc và tạo điều kiện thuận lợi nhất để gà phát triển.
- Tính mới, tính độc đáo và tính sáng tạo của đề tài:
Sử dụng bộ biến đổi buck và boost để thực hiện biến đổi và ổn định điện áp. Sử dụng nguồn năng lượng mặt trời để sản xuất ra điện năng.
3.2.3 Ý nghĩa về mặt thực tiễn:
- Nâng cao năng suất cho các trang trại gà nuôi lấy trứng, lấy thịt cho thị trường. - Năng lượng mặt trời đóng góp cho các mục tiêu quốc gia về tăng trưởng xanh
và biến đổi khí hậu (giảm phát thải CO2).
- Năng lượng mặt trời có thể thay thế nhu cầu tiêu thụ điện giá cao (điện than, điện khí) trong thời gian cao điểm, giảm gánh nặng đầu tư mạng lưới truyền tải
3.3 Phân tích đề tài và thơng số thiết kế:
3.3.1 Yêu cầu của đề tài:
- Giảm thiểu sức lao động của con người.
- Phân tích và lựa chọn các cơ cấu làm việc của chuồng. - Phân tích và lựa chọn hệ thống điều khiển.
- Tính tốn và thiết kế cơ cấu cho hệ thống cung cấp điện mặt trời - Phân tích và lựa chọn hệ thống làm mát tự động.
- Phân tích và lựa chọn hệ thống máng thức ăn tự động - Thiết kế cơ cấu cho hệ thống chiếu sáng tự động. - Chế tạo mơ hình trang trại.
3.3.2 Thơng số thiết kế
- Kích thước của mơ hình đồ án: 1500 x 700 x 800 mm. - Kích thước tính tốn thực tế áp dụng: 15 x 7 x 4 m. - Loại hình ni gà: Ni gà sinh sản và hứng trứng. - Số lượng gà trên 1 đơn vị diện tích: 5-7 con /m2.
- Chu kỳ 1 lứa gà thu hoạch: 4-5 tháng. - Tuổi thọ của mơ hình: 5 năm.
3.4 Tìm hiểu các thiết bị của đồ án
3.4.1 PLC S7-200
3.4.1.1 Các thông số kỹ thuật và tiêu chuẩn của họ PLC s7-200.
-Ở đây ta lấy ví dụ về PLC Simentic S7-200 CPU 224.
Hình 3.8: PLC Simentic S7-200 CPU 224.
- Đặc điểm của CPU 224:
Kích thước:120.5mm x 80mm x62mm.
Dung lượng bộ nhớ chương trình:4096 Word
Dung lượng bộ nhớ dữ liệu:2560 Word
Có 14 cổng vào , 10 cổng ra
Có 256 timer, 256 counter, các hàm số học trên số nguyên và số thực
Các ngắt: phần cứng, theo thời gian, theo truyền thông
Toàn bộ bộ nhớ được lưu sau 190 giờ khi PLC bị mất điện
3.4.1.2 Tính năng của PLC S7-200
Hệ thống điều khiển kiểu Module nhỏ gọn cho các ứng dụng trong phạm vi hẹp.
Có nhiều loại CPU.
Có nhiều Module mở rộng.
Có thể mở rộng đến 7 Module.
Bus nối tích hợp trong Module ở mặt sau.
Có thể nối mạng với cổng giao tiếp RS 485 hay Profibus.
Máy tính trung tâm có thể truy cập đến các Module.
Không quy định rãnh cắm, phần mềm điều khiển riêng.
- Các phụ kiện : Các Bus nối dữ liệu.
- Các đèn báo trên CPU: Các đèn báo trên PLC cho ta biết được các chế
độ đang làm việc.
+ SF(đỏ): đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng.
+ Run (xanh): đèn báo hiệu hệ thống đang làm việc. + Stop(vàng): đèn báo hiệu đang ở chế độ dừng. + Ixx, Qxx: chỉ định trạng thái tức thời của cổng.
3.4.1.3 -Công tắc chọn chế độ làm việc:
+ Run: cho phép PLC vện hành theo chương trình trong bộ nhớ.PLc sẽ chuyển từ Run sang Stop nếu gặp sự cố trong khi làm việc.
+ Stop: PLC dừng công việc đang thực hiện ngay lập tức.
+ Term: cho phép máy tính quết định chế độ làm việc của CPU, hoặc ở Stop hoặc
ở Run.
3.4.1.4 Cấu trúc bộ nhớ CPU.
Bộ nhớ của S7-200 được chia làm 4 vùng:
a, Vùng nhớ chƣơng trình:Là vùng lưu giữ các lệnh chương trình, vùng này
thuộc kiểu không bị mất dữ liệu, đọc/ghi được.
b,Vùng nhớ tham số :Là vùng nhớ các tham số như là: từ khóa, địa chỉ trạm, cũng
như vùng tham số thuộc kiểu đọc ghi được.