3. Thiết kế hệ thống tự động húa cho nhà màng GH-300 trong Tp Hồ Chớ Minh
3.2. Thiết kế cấu hỡnh điều khiển tự động
3.2.1.Sơđồ khối tổng quỏt
Hệ thống điều khiển cú thể xõy dựng trờn cỏc bộ vi xử lý. Hiện nay cỏc bộ điều khiển logic khả trỡnh (PLC) được sử dụng phổ biến, giỏ thành khụng đắt so với giỏ tổng thể hệ thống nhà màng. Chỳng tụi lựa chọn cấu hỡnh sử dụng PLC loại S7-200. Căn cứ tớnh năng điều khiển của 3 nhà màng được thiết kế với tớnh năng khỏc nhau: - Nhà trồng rau sạch trờn giỏ thể với tựđộng đúng mở mỏi, chiếu sỏng, tưới, điều hoà nhiệt độ cho rau ăn trỏi và rau ăn lỏ.
- Nhà trồng hoa chất lượng cao với tựđộng đúng mở mỏi, chiếu sỏng, tưới, điều hoà nhiệt độ cho một số loại hoa.
- Nhà màng ươm giống cõy hoa lan với tựđộng kiểm soỏt quỏ trỡnh dưỡng cõy và chăm súc ( đúng mở mỏi, che rốm, điều hoà khớ hậu, tưới nước, phun phõn, … ). Đề tài lựa chọn cấu hỡnh gồm 3 trạm điều khiển cho từng nhà (cú cấu hỡnh giống nhau) và kết nối mạng với mỏy tớnh thụng qua PLC trung tõm.
Hỡnh 3.52. Cấu hỡnh điều khiển nhà mành
Hệ thống GHC-300 là mạng ghộp 3 trạm GHC-100 theo mạng PC-PPI, qua cỏp RS485/RS232 về thiết bị mỏy chủ trờn trạm PLC-Main (S7-200, CPU-226). Thiết bị chủđặt tại trung tõm giữ vai trũ quản lý mạng và kết nối mỏy tớnh.
Việc kết nối cỏc mảng GHC-100 theo kiểu RS-485 bằng cặp dõy xoắn rất đơn giản, với khoảng cỏch cực đại là 9.600m. Phần điều khiển tự động trong mỗi mảng GHC-100 được xõy dựng trờn hệ thống PLC chuẩn húa, gồm: PLC-SIMATIC S7-200 CPU 224, khối vào ra thụng minh loại tương tự EM235 (chứa ADC 12 bit), khối vào ra loại số EM223 (4 In/4 Out) và khối điều khiển chỉ thị TD200. Nhiệm vụ của phần này là điều khiển tựđộng cỏc quỏ trỡnh đo đạc, xử lý và lưu trữ số liệu, bao gồm: • Lối vào:
- Đo nhiệt độ (4 đầu đo đặt ở 4 gian trong 1 nhà màng).
- Đo độẩm trong nhà màng (4 đầu đo đặt ở 4 gian trong 1 nhà màng). - Nhận tớn hiệu cụng tắc hành trỡnh đúng mở mỏi và rốm che sỏng (5 LS).
- Nhận tớn hiệu bỏo mưa. - Nhận tớn hiệu bỏo nắng. - Nhận tớn hiệu tốc độ giú. • Lối ra:
- Điều khiển điều hoà nhiệt độ trong nhà màng (phối hợp cỏc tỏc động: làm mỏt bằng Cool Pad, mở mỏi, thụng giú, kộo rốm che nắng, phun sương).
- Điều khiển độẩm trong nhà màng (phun sương). - Điều khiển tưới phun hoặc bơm dịch.
- Điều khiển ỏnh sỏng.
3.2.2. Sơđồ khối cỏc phần điều khiển chức năng
• Sơđồđiều khiển nhiệt độ
Tớn hiệu đo từ cỏc cảm biến nhiệt được đưa về tủđiều khiển GHC-100, được khối EM- 335 biến đổi thành dạng số và được CPU-224 xử lý. Tuỳ điều kiện mụi trường (nhiệt độ, nắng, mưa, giú,…), CPU sẽ điều khiển cỏc thiết bị ngoại vi (thụng qua bộ điều khiển cụng suất trong DRIVE BOX-100 – chi tiết mụ tả trong phụ lục tài liệu cụng nghệ của đề tài) điều khiển riờng hoặc kết hợp cỏc thiết bị ngoại vi
- Đúng hoặc mở mỏi. - Điều khiển quạt hỳt. - Điều khiển làm mỏt. - Điều khiển che nắng. - Điều khiển phun sương.
Hỡnh 3.53.Sơđồ khối điều khiển theo nhiệt độ
• Sơđồđiều khiển hệ thống quạt đối lưu
Tớn hiệu đo từ cỏc cảm biến nhiệt và độ ẩm được đưa về tủ điều khiển GHC- 100, được khối EM-335 biến đổi thành dạng số và được CPU-224 xử lý (hỡnh 5-3).
Hỡnh 3.54. Sơđồ khối điều khiển hệ thống quạt đối lưu
• Sơđồđiều khiển hệ thống bơm tưới phun
Chu trỡnh tưới phun được điều khiển theo chương trỡnh thời gian ghi trong CPU. Đến thời điểm tưới, CPU sẽ phỏt lệnh điều khiển hệ thống bơm tương ứng (thụng qua bộđiều khiển cụng suất trong DRIVE BOX-100 )
Hỡnh 3.55. Sơđồ khối điều khiển hệ thống bơm tưới phun
• Sơđồđiều khiển cấp dịch - tưới nhỏ giọt
Chu trỡnh cấp dịch kiểu tưới nhỏ giọt được điều khiển theo chương trỡnh thời gian ghi trong CPU. Đến thời điểm tưới nhỏ giọt, CPU sẽ phỏt lệnh điều khiển van Solenoid SV1 mở cho dịch qua (hỡnh 5-5). Van Bypass sử dụng cho chế độ cấp dịch bằng tay.
Hỡnh 3.56. Sơđồ khối điều khiển hệ thống cấp dịch tưới nhỏ giọt. • Sơđồđiều khiển hệ thống chiếu sỏng cưỡng bức
Chu trỡnh chiếu sỏng được điều khiển theo chương trỡnh thời gian ghi trong CPU. Đến thời điểm cần chiếu sỏng cưỡng bức, CPU sẽ phỏt lệnh điều khiển đốn chiếu
sỏng (thụng qua bộ điều khiển cụng suất trong DRIVE BOX-100. Cỏc chương trỡnh điều khiển nhà màng, ở phớa dưới). Thiết bị cho mỗi nhà màng cú cấu trỳc giống nhau.
Hỡnh 3.57. Sơđồ khối điều khiển hệ thống chiếu sỏng cưỡng bức. 3.3.Trạm điều khiển cú tớch hợp cỏc khối thực hiện chức năng điều khiển nõng hạ
mỏi, tưới nước, cuốn rốm, …GHC-100
Sơđồ kết nối bộ điều khiển trung tõm của mỗi nhà màng được trỡnh bày trờn phụ lục 11 tài liệu cụng nghệ của đề tài. Trạng thỏi cỏc cụng tắc hành trỡnh đúng mở mỏi và rốm được gửi trực tiếp tới cỏc lối vào số của CPU-224 (xem bảng dưới). Cỏc tớn hiệu đo nhiệt độ và độ ẩm từ cảm biến được đưa tới cỏc lối vào tương tự của khối EM-235 lần lượt theo điều khiển lệnh Q1.0 qua rơ le K1. Cỏc lối ra được đưa tới tủ cụng suất DBOX-1 đểđiều khiển cỏc ngoại vi.
Bảng kết nối cỏc lối vào ra cho PLC trong tủđiều khiển mỗi nhà trồng cõy.
3.4.Tủđiều khiển cụng suất lối ra DBOX-1
Tủ điều khiển DBOX-1 chứa cỏc khớ cụ cụng suất, nhận lệnh từ bộ điều khiển GHC-100 để điều khiển cỏc motor, bơm, quạt, van ,… trong hệ thống. Mặt bảng điều khiển của DBOX-1 trỡnh bày trờn hỡnh 3.57.
Hỡnh 3.58. Mặt tủđiều khiển cụng suất lối ra DBOX-1
Trong tủ cú bố trớ cụng tắc cho phộp chọn điều khiển bằng “Tay – Man” hoặc “Tựđộng – Auto”. Khi thiết bị ngoài được điều khiển để vận hành, đốn bỏo ON tương ứng sỏng. Riờng cụm mở/ đúng mỏi và rốm che bằng tay cú thờm cỏc nỳt nhấn “Mở” và “Đúng”. Khi nhấn giữ cỏc nỳt này sẽ điều khiển đúng hoặc mở mỏi hoặc rốm. Bộ CB1 3 pha điều khiển đúng cắt địện cho toàn nhà.