(Đồ án tốt nghiệp) THIẾT kế mô HÌNH GIÁM sát và điều KHIỂN hệ THỐNG sản XUẤT NÔNG NGHIỆP QUA WEB SERVER
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8 MB, 102 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
QUA WEB SERVER
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ
ĐỘNG HĨA
HỆ THỐNG SẢN XUẤT NƠNG NGHIỆP
QUA WEB SERVER
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ MƠ HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU
KHIỂN HỆ THỐNG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP
QUA WEB SERVER
Sinh Viên Thực Hiện : Đoàn Ngọc Tuyển
Hồ Minh Tiên
1811505520261
1811505520255
LỚP
: 18TDH2
GVHD
: ThS. Nguyễn Tấn Hịa
2022
THIẾT KẾ MƠ HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG SẢN XUẤT NƠNG NGHIỆP QUA WEB SERVER
ĐỒN NGỌC TUYỂN – HỒ MINH TIÊN
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Đà Nẵng, 06/2022
TIEU LUAN MOI download :
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ
ĐỘNG HĨA
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ MƠ HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU
KHIỂN HỆ THỐNG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP
QUA WEB SERVER
Sinh Viên Thực Hiện : Đoàn Ngọc Tuyển
Hồ Minh Tiên
LỚP
: 18TDH2
GVHD
: ThS. Nguyễn Tấn Hòa
1811505520261
1811505520255
Đà Nẵng 6/2022
TIEU LUAN MOI download :
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
-----------------...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
TIEU LUAN MOI download :
NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN
-----------------...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
TIEU LUAN MOI download :
TĨM TẮT
Tên đề tài: Thiết Kế Mơ Hình Giám Sát Và Điều Khiển Hệ Thống Sản Xuất Nông
Nghiệp Qua Web Server
Sinh viên thực hiện: Đoàn Ngọc Tuyển
Hồ Minh Tiên
Mã SV: 1811505520261
Lớp: 18TDH2
1811505520255
Nhằm ứng dụng các kiến thức đã được trang bị trong q trình học tập vào
thực tế, nhóm thực hiện đã lựa chọn đề tài “Thiết Kế Mơ Hình Giám Sát Và Điều
Khiển Hệ Thống Sản Xuất Nông Nghiệp Qua Web Server”. Nội dung chính của
hệ thống là xử lý tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ và cảm biến độ ẩm để điều khiển
hoạt động của hệ thống bơm tưới, hệ thống làm mát bằng quạt, hệ thống đèn để
cấp nhiệt chủ động và hệ thống rèm tự động. Được giám sát và điều khiển qua
Web server.
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua Webserver
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Tấn Hịa
Sinh viên thực hiện: Đồn Ngọc Tuyển Mã SV: 1811505520261
Hồ Minh Tiên
Mã SV: 1811505520255
1. Tên đề tài:
THIẾT KẾ MƠ HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG SẢN
XUẤT NÔNG NGHIỆP QUA WEB SERVER
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
Các phần mềm được sử dụng:
Tia Portal V16
Nodejs – Webserver
Visual studio code (hỗ trợ thiết kế giao diện web)
Các linh kiện cần thiết:
PLC S7 1200
Cảm biến nhiệt độ
Cảm biến độ ẩm
Các tài liệu cần tham khảo:
Sách Webserver với các dòng PLC (Ngọc Automation)
Webserver Siemens PLC cơ bản đến nâng cao
3. Nội dung chính của đồ án:
Nội dung thực hiện :
Tìm tài liệu nghiên cứu về nông nghiệp thông minh, các thiết bị cần sử dụng
trong mơ hình.
Tìm hiểu về PLC S7 1200, các thiết bị trong hệ thống.
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nơng nghiệp qua Webserver
Tìm hiểu về các chuẩn truyền thơng trong cơng nghiệp.
Tìm hiểu và thiết kế mơ hình, thi cơng hệ thống.
Thử nghiệm và điều chỉnh các thơng số cần thiết cho mơ hình.
Tính tốn và lựa chọn thiết bị.
Viết chương trình điều khiển hệ thống.
Tìm hiểu và thiết kế giao diện giám sát, điều khiển trên WinCC.
Tìm hiểu và giám sát qua Wed server.
Đánh giá kết quả thực hiện.
4. Các sản phẩm dự kiến
Mô hình nơng nghiệp khép kín
Tủ điện
Giao diện web server
5. Ngày giao đồ án: 18/02/2022
6. Ngày nộp đồ án: 14/06/2022
Đà Nẵng, ngày
Trưởng Bộ môn
tháng
năm 20….
Người hướng dẫn
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nơng nghiệp qua Webserver
LỜI NĨI ĐẦU
Khoa học kỹ thuật đang thay đổi từng ngày, từng giờ và chúng ta những con
người của kỹ thuật cũng phải thay đổi tầm nhìn của mình để theo kịp cơng nghệ
hiện đại. Trọng tâm của khoa học kỹ thuật trong nền văn minh cơng nghiệp này
đặt vào 5 lĩnh vực chính đó là cơng nghệ thơng tin, cơng nghệ vật liệu, công nghệ
năng lượng, công nghệ sinh học và công nghệ tự động.
Sự góp mặt của tự động hóa q trình cơng nghệ đã góp phần khơng nhỏ vào
mục tiêu này. Nó đã và đang phát triển và ứng dụng mạnh mẽ trong công và nông
nghiệp cụ thể như công nghiệp hóa lọc dầu, cơng nghiệp hóa chất, cơng nghiệp
xử lý nước, nông nghiệp thông minh, nông nghiệp sạch…cũng như trong các lĩnh
vực khác của đời sống. Đặc biệt hơn, tự động hóa q trình giúp con người tránh
khỏi những cơng việc nặng nhọc, trong môi trường độc hại, khai thác những nơi
con người không thể đặt chân đến.
Nhằm ứng dụng các kiến thức đã được trang bị trong quá trình học tập vào
thực tế, nhóm thực hiện đã lựa chọn đề tài Thiết Kế Mơ Hình Giám Sát Và Điều
Khiển Hệ Thống Sản Xuất Nông Nghiệp Qua Web Server. Nội dung chính của hệ
thống là xử lý tín hiệu từ cảm biến nhiệt và cảm biến độ ẩm để điều khiển hoạt
động của hệ thống bơm tưới, hệ thống làm mát bằng quạt, hệ thống đèn để cấp
nhiệt chủ động và hệ thống rèm tự động. Được giám sát và điều khiển qua Web
server.
Nhóm thực hiện đề tài cố gắng tận dụng những kiến thức đã học ở trường cùng
với sự tìm tịi, nghiên cứu và hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn cùng
Thầy thuộc Khoa Điện – Điện Tử để có thể hồn thành tốt đồ án này.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Tấn Hịa cùng các
thầy cơ trong khoa Điện – Điện tử đã giúp đỡ và hỗ trợ hoàn thành đồ án. Khơng
những thế, trong q trình thực tập thầy đã chỉ bảo và hướng dẫn tận tình cho em
những kiến thức lý thuyết, cũng như các kỹ năng thực hành, cách giải quyết vấn
đề.
Mặc dù, nhóm thực hiện đã cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt ra và đúng
thời hạn nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, mong Thầy và các
bạn thơng cảm. Nhóm thực hiện đề tài mong nhận được những ý kiến đóng góp
từ quý Thầy và các bạn.
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nơng nghiệp qua Webserver
LỜI CAM ĐOAN
Nhóm tơi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết Kế Mơ Hình Giám
Sát Và Điều Khiển Hệ Thống Sản Xuất Nông Nghiệp Qua Web server” là nghiên
cứu độc lập của nhóm. Các số liệu được tìm hiểu rõ ràng và kết quả nghiên cứu
hoàn toàn trung thực. Đồ án không đạo nhái hay sao chép từ bất kỳ một cơng trình
nghiên cứu nào khác. Tất cả tài liệu trích dẫn đều được ghi rõ nguồn gốc.
Nhóm xin hồn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường nếu phát hiện bất cứ
sự sai phạm hay sao chép trong đề tài này
Sinh viên thực hiện
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua Webserver
MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .................................................
NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN ............................................................
TÓM TẮT ..............................................................................................................
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ....................................................................
LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................................
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................
MỤC LỤC BẢNG, HÌNH VẼ ..............................................................................
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ...............................................
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ................................................................. 1
Tổng Quan Đề Tài ...................................................................................... 1
Mục tiêu đề tài ............................................................................................ 2
Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 3
Hướng Thực hiện ....................................................................................... 4
CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG ........................................................ 6
Giới thiệu về mơ kính và mica sử dụng để trồng nhiều loại trái cây và
rau quanh năm. ................................................................................................ 6
2.1.1 Cơ sở lựa chọn vật liệu và cấu tạo nhà kính .......................................... 6
Tổng quan về PLC ..................................................................................... 7
2.2.1 Cấu trúc cơ bản của PLC ....................................................................... 7
2.2.2 Tổng quan về PLC S7-1200................................................................... 7
2.2.3 Nguyên lý hoạt động của PLC S7 1200................................................. 8
2.2.4 Một số dòng CPU S7-1200 .................................................................... 8
2.2.5 PLC 1214 DC/DC/DC ........................................................................... 8
Các phần mềm hệ thống sử dụng để lập trình ...................................... 10
2.3.1 Tổng quan về Web Server ................................................................... 10
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua Webserver
2.3.2 Tổng quan về phần mềm TIA Portal của Siemens .............................. 11
Cảm biến nhiệt ......................................................................................... 12
Cảm biến độ ẩm đất ................................................................................. 13
Cầu dao tự động ngắt (Aptomat) ............................................................ 13
Nguồn tổ ong 12V, 24V ............................................................................ 14
Rơ le trung gian 24V ................................................................................ 15
Động cơ kéo rèm 24V DC ........................................................................ 16
Động cơ bơm 12V ................................................................................... 17
Đèn sợi đốt .............................................................................................. 18
Quạt 12V DC .......................................................................................... 19
Nút nhấn và nút Switch ......................................................................... 19
Module chuyển đổi tín hiệu PT100 ....................................................... 21
Module chuyển đổi dịng sang áp ......................................................... 22
CHƯƠNG 3 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ .................................................... 23
Yêu cầu công nghệ của hệ thống ............................................................. 23
3.1.1 Chế độ Manual ..................................................................................... 23
3.1.2 Chế độ Auto ......................................................................................... 23
Sơ đồ khối trong hệ thống ....................................................................... 24
Phương thức chuyển đổi tín hiệu ............................................................ 25
3.3.1 Khái niệm về module analog ............................................................... 25
3.3.2 Nguyên lý hoạt động chung của các cảm biến và các tín hiệu đo chuẩn
trong cơng nghiệp ......................................................................................... 25
Sơ đồ đấu nối PLC ................................................................................... 26
Sơ đồ đấu nối từ relay qua thiết bị ......................................................... 27
Cách bố trí thiết bị trong tủ điện ............................................................ 27
3.6.1 Kích thước tủ điện................................................................................ 27
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nơng nghiệp qua Webserver
3.6.2 Bố trí thiết bị tủ điện ............................................................................ 28
Thi công hệ thống ..................................................................................... 29
CHƯƠNG 4 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ
THỐNG .............................................................................................................. 31
Bảng phân công đầu vào đầu ra ............................................................. 31
4.1.1 Bảng phân công đầu vào ...................................................................... 31
4.1.2 Bảng phân công đầu ra......................................................................... 32
Nguyên lý hoạt động ................................................................................ 33
4.2.1 Lưu đồ thuật toán hệ thống .................................................................. 33
4.2.2 Giản đồ thời gian cảm biến độ ẩm đất ................................................. 34
4.2.3 Giản đồ thời gian cảm biến nhiệt độ .................................................... 34
Thiết kế giao diện Wincc ......................................................................... 35
4.3.1 Tạo giao diện HMI cho hệ thống ......................................................... 35
Thiết kế Webserver cho hệ thống ........................................................... 37
4.4.1 Sử dụng trực tiếp bằng mạng Ethernet ................................................ 37
4.4.2 Khái niệm Ethernet công nghiệp ......................................................... 38
4.4.3 Các bước tiến hành kết nối hệ thống qua Ethernet .............................. 38
4.4.4 Kết nối qua wifi internet ...................................................................... 38
4.4.5 Các bước tiến hành kết nối hệ thống qua mạng khơng dây wifi ......... 39
Cấu hình phần cứng kích hoạt web server trên PLC ........................... 39
Tạo khối Database (DB) truyền thông dữ liệu giữa PLC và Webserver
43
Thiết kế website dùng phần mềm visual studio code............................ 45
Giao diện chương trình trên Webserver ................................................ 48
4.8.1 Giao diện màn hình chế độ tự động hiển thị trên Webserver .............. 48
4.8.2 Giao diện màn hình chế độ bằng tay hiển thị trên Webserver ............. 48
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua Webserver
4.8.3 Giao diện hệ thống trên các thiết bị kết nối ......................................... 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 52
PHỤ LỤC ...............................................................................................................
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nơng nghiệp qua Webserver
MỤC LỤC BẢNG, HÌNH VẼ
MỤC LỤC BẢNG
Bảng 4.1 Phân chia đầu vào của hệ thống........................................................... 32
Bảng 4.2 Phân chia đầu ra của hệ thống ............................................................. 32
MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1 Nơng sản cà chua được trồng trong nhà kính ........................................ 2
Hình 1.2 Phương pháp mơ hình hố, nguồn internet ............................................ 3
Hình 1.3 Mơ phỏng mơ hình ................................................................................. 4
Hình 2. 1 Mơ hình nơng trại nhà kính ................................................................... 6
Hình 2. 2 Ngun lý hoạt động của PLC .............................................................. 8
Hình 2. 3 PLC S7 1200 1214C DC/DC/DC.......................................................... 9
Hình 2. 4 Hoạt động của webserver .................................................................... 10
Hình 2. 5 TIA Portal Siemens ............................................................................. 12
Hình 2. 6 Cấu tạo cảm biến nhiệt ........................................................................ 12
Hình 2. 7 Cảm biến độ ẩm đất............................................................................. 13
Hình 2. 8 Cầu dao tự động ngắt .......................................................................... 14
Hình 2. 9 Nguồn tổ ong 12V – 5A ...................................................................... 14
Hình 2. 10 Nguồn tổ ong 24V – 5A .................................................................... 15
Hình 2. 11 Rơ le trung gian 24V ......................................................................... 16
Hình 2. 12 Động cơ kéo rèm ............................................................................... 16
Hình 2. 13 Động cơ bơm nước ............................................................................ 17
Hình 2. 14 Đèn sợi đốt 220V .............................................................................. 18
Hình 2. 15 Quạt DC12V...................................................................................... 19
Hình 2. 16 Nút nhấn điều khiển .......................................................................... 20
Hình 2. 17 Nút nhấn Switch 2 vị trí .................................................................... 21
Hình 2. 18 Module chuyển đổi tín hiệu PT 100 .................................................. 21
Hình 2. 19 Module chuyển đổi tín hiệu dịng sang áp ........................................ 22
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống ............................................................................ 24
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nơng nghiệp qua Webserver
Hình 3.2: Sơ đồ chuyển đổi tín hiệu vào và ra của module ............................... 26
Hình 3.3: Sơ đồ đấu nối PLC ............................................................................. 26
Hình 3.4: Sơ đầu đấu nối relay qua thiết bị........................................................ 28
Hình 3.5: Vị trí nút nhấn ..................................................................................... 28
Hình 3.6: Vị trí thiết bị trên tủ điện ..................................................................... 29
Hình 3.7: Bố trí các cơ cấu chấp hành vào mơ hình ........................................... 29
Hình 3.8: Nạp chương trình và thử nghiệm hệ thống ......................................... 30
Hình 4.1 Thuật tốn chọn chế độ ........................................................................ 33
Hình 4.2 Giản đồ thời gian cảm biến độ ẩm đất ................................................. 34
Hình 4.3 Giản đồ thời gian cảm biến nhiệt độ ................................................... 34
Hình 4.4 Giao diện HMI của hệ thống ................................................................ 37
Hình 4.5 Kết nối với hệ thống bằng Ethernet ..................................................... 37
Hình 4.6 Kết nối với hệ thống bằng mạng không dây wifi ................................. 38
Hình 4.7 Giao diện trên Webserver chế độ tự động............................................ 48
Hình 4.8 Giao diện trên Webserver chế độ bằng tay .......................................... 48
Hình 4.9 Giao hệ thống trên các thiết bị kết nối ................................................. 49
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua Webserver
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
STT
KÝ HIỆU
Ý NGHĨA
1
2
3
4
PLC
TIA Portal
WAN
LAN
Programmable Logic Controller
Totally Integrated Automation Portal
Wide Area Network
Local Area Network
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua Webserver
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
Tổng Quan Đề Tài
Hiện nay cùng với sự phát triển của xã hội, cuộc sống ngày càng được nâng
cao thì việc áp dụng cơng nghệ khoa học kỹ thuật vào đời sống công việc ngày
càng cần thiết. Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, cơng nghệ
kỹ thuật điện tử mà trong đó đặc biệt là kỹ thuật điều khiển và tự động hóa đóng
vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiêp,
nông nghiệp, đời sống, quản lý thông tin...
Nông nghiệp thông minh là một cuộc cách mạng trong ngành nông nghiệp giúp
hướng dẫn các hành động cần thiết để sửa đổi và định hướng lại các hệ thống nông
nghiệp để hỗ trợ hiệu quả cho sự phát triển và đảm bảo an ninh lương thực trong
điều kiện khí hậu ln thay đổi. Trọng tâm chính của nơng nghiệp thông minh là
tăng năng suất và thu nhập nông nghiệp. Nơng nghiệp thơng minh giúp giảm khí
thải nhà kính. Nông nghiệp thông minh đi liền với sự áp dụng những tiến bộ trong
khoa học, kỹ thuật vào việc canh tác giúp giảm lượng nhân công trong ngành nông
nghiệp mà vẫn nâng cao năng suất.
Trong xã hội hiện đại, nhu cầu thực phẩm sạch đã trở thành một vấn đề quan
trọng. Tuy nhiên, khí hậu ở miền Trung Việt Nam ngăn cản sự tăng trưởng của
các lồi cây trồng nơng sản nhất định, đặc biệt vào mùa đông và mùa hè. Điều này
dẫn đến việc phải nhập khẩu nông sản từ miền Nam Việt Nam. Do đó, có một số
mặt khơng thuận lợi. Khơng chỉ vận chuyển hàng hóa nhập khẩu ảnh hưởng tiêu
cực đến mơi trường, mà các lồi nông sản đã nhập cũng được bán với giá cao hơn.
Mặt khác, vận chuyển cây trong một quãng đường dài đã làm nát nông sản và
giảm chất lượng sản phẩm.
Tưới phun sương giúp tiêt kiệm một lượng nước khổng lồ, tiết kiệm hơn 80%
lượng nước cần tưới năng suất lao động tăng cao nhờ tiết kiệm công tưới, tưới
phun sương đáp ứng tốt yêu cầu sinh lý của cây về nước cũng như lớp đất có bộ
rễ cây hoạt động, và bề mặt lá đều được tưới và làm sạch bụi bám rên lá cây trồng
sinh trưởng tốt. Ngoài ra hệ thống nhà kính giúp người nơng dân kiểm sốt các
điều kiện khí nhậu như nhiệt độ, độ ẩm trong nhà kín, đạt được các tiêu chí như
Vietgap trong chăn ni trồng trọt, góp phần tạo ra sản phẩm hàng hoá cao hơn
và thực tế đã mang lại nhiều hiệu quả kinh tế, được khuyến khích, áp dụng tại các
địa phương trong cả nước. Các yếu tố như tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm có thể được
cài đặt tự động thông qua bộ điều khiển với các cảm biến nhiệt, và cảm biến độ
ẩm. Vì vậy, khối lượng khơng khí trong nhà kín được thay đổi liên tục và ln
tươi mới dễ chịu. Nếu trong mơi trường khí hậu khắc nghiệt, khơng đảm bảo
những điều kiện khí hậu, cây trồng thường xuyên tiếp xúc với môi trường nhiệt
GVHD:ThS. Nguyễn Tấn Hòa
Trang 1
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua Webserver
độ quá cao hoặc quá thấp và nguy hại nhất là thay đổi nhiệt độ đột ngột thì cây
trồng bị èo uột, phát triển khơng đều và dễ bị chết. Chi phí đầu tư ban đầu tương
đối cao tuy nhiên hiệu quả mang lại cịn cao hơn rất nhiều. Ngồi các điều kiện tổ
chức xây dựng cơ bản, các thiết bị trong trang trại được tự động hố giúp giảm
chi phí lao động.
Do đó, mục đích của dự án này là giúp trồng trọt dễ dàng hơn trong nước. Mục
đích này có thể đạt được với việc sử dụng một nhà kính tự động hóa. Một nhà
kính có thể tái tạo một khí hậu khác nhau và trồng trọt các loại cây không thể
trồng trong khu vực. Ngồi ra, xây dựng nhà kính tự động hóa có thể giúp con
người trồng cây lương thực hoặc cây trồng trong nước mà khơng phải chăm sóc
liên tục cây lương thực hoặc cây trồng đó. Có thể an tâm khi biết rằng các cây
trồng vẫn được chăm sóc trong khi người nơng dân đi vắng hoặc khơng ở xung
quanh nhà kính trong một khoảng thời gian lâu hơn.
Hình 1.1 Nơng sản cà chua được trồng trong nhà kính
Mục tiêu đề tài
Mục tiêu được cụ thể như sau:
- Xây dựng được một mơ hình thu nhỏ "vườn thơng minh" cho phép người
dùng kiểm sốt và điều khiển chính khu vườn của mình qua hệ thống web server.
GVHD:ThS. Nguyễn Tấn Hòa
Trang 2
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua Webserver
-
Theo dõi nhiệt độ, độ ẩm đất thơng qua cảm biến.
Mơ hình có thiết kế hợp lý, dễ dàng thao tác với người sử dụng.
Thích ứng được với nhiều loại mơi trường và được sử dụng rộng rãi.
Ứng dụng vào nhiều loại cây khác nhau.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp mơ hình hóa là một phương pháp khoa học để nghiên cứu các
đối tượng, các q trình ... bằng cách xây dựng các mơ hình của chúng (các mơ
hình này bảo tồn các tính chất cơ bản được trích ra của đối tượng đang nghiên
cứu) và dựa trên mơ hình đó để nghiên cứu trở lại đối tượng thực.
Mơ hình: là một hệ thống các yếu tố vật chất hoặc ý niệm (tư duy) để biểu
diễn, phản ánh hoặc tái tạo đối tượng cần nghiên cứu, nó đóng vai trị đại diện,
thay thế đối tượng thực sao cho việc nghiên cứu mơ hình cho ta những thơng tin
mới tương tự đối tượng thực.
Hình 1.2 Phương pháp mơ hình hố, nguồn internet
Cơ sở logic của phương pháp mơ hình hóa là phép loại suy. Phương pháp mơ
hình hóa cho phép tiến hành nghiên cứu trên những mơ hình (vật chất hay ý niệm
(tư duy)) do người nghiên cứu tạo ra (lớn hơn, bằng hoặc nhỏ hơn đối tượng thực)
để thay thế việc nghiên cứu đối tượng thực. Điều này thường xảy ra khi người
nghiên cứu không thể hoặc rất khó nghiên cứu đối tượng thực trong điều kiện thực
tế.
Phương pháp mơ hình hóa xem xét đối tượng nghiên cứu như một hệ thống
(tổng thể), song tách ra từ hệ thống (đối tượng) các mối quan hệ, liên hệ có tính
GVHD:ThS. Nguyễn Tấn Hịa
Trang 3
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nơng nghiệp qua Webserver
quy luật có trong thực tế nghiên cứu, phản ánh được các mối quan hệ, liên hệ đó
của các yếu tố cấu thành hệ thống - đó là sự trừu tượng hóa hệ thống thực.
Dùng phương pháp mơ hình hóa giúp người nghiên cứu dự báo, dự đoán, đánh
giá các tác động của các biện pháp điều khiển, quản lý hệ thống.Ví dụ: sử dụng
phương pháp phân tích cấu trúc (đặc biệt là cấu trúc khơng gian, các bộ phận hợp
thành có bản chất vật lý giống hệt đối tượng gốc) để phản ánh, suy ra cấu trúc của
đối tượng gốc như: mơ hình động cơ đốt trong, mơ hình tế bào, sa bàn....
Cụ thể ở đây chúng em dùng phương pháp nghiên cứu trên mơ hình nhà kính
thu nhỏ sẽ đề cập cụ thể ở các chương tiếp theo.
Ngồi ra chúng em cịn sử dụng phương pháp thu thập thông tin từ nhiều nguồn
như: tham khảo tài liệu trên mạng, những báo cáo khoa học trong và ngồi nước
để làm cho thơng tin nghiên cứu thêm phong phú, khách quan.
Hướng Thực hiện
Sau khi xác định được đối tượng, chủ thể và giới hạn phạm vi nghiên cứu,
việc xác định mục tiêu sẽ là bước quan trọng kế tiếp nhằm định hướng đúng đắn
cho quy trình thực hiện đề tài.
Dùng phần PLC S7 1200 thông qua các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm để thiết lập
một mơ hình nhà kính có thể điều khiển tự động, giám sát từ xa. Nhằm mục đích
đem lại một môi trường sinh trưởng tốt nhất cho cây trồng. Nghiên cứu các ứng
dụng của PLC Siemens vào điều khiển chu trình chăm sóc ni trồng cây nơng
nghiệp.
Thiết kế giao diện người dùng trên Web server cho hệ thống giám sát điều
khiển chăm sóc cây đồng thời tìm hiểu giao thức kết nối giữa Web server và PLC.
Cài đặt các thơng số cho phù hợp và chính sát với mơi trường hiện tại.
- Thiết kế mơ hình:
PLC S7 1200
Hình 1.3 Mơ phỏng mơ hình
GVHD:ThS. Nguyễn Tấn Hịa
Trang 4
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua Webserver
- Thiết kế tủ điện điều khiển
- Thiết kế và tính tốn chọn moto bơm, quạt, đèn, động cơ rèm…
- Lập trình cho PLC S7 1200 theo yêu cầu của đề tài, ổn định mực nước
theo thông số cài đặt.
- Xây dựng hệ thống Web server để điều khiển và giám sát.
GVHD:ThS. Nguyễn Tấn Hòa
Trang 5
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua Webserver
CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG
Giới thiệu về mơ kính và mica sử dụng để trồng nhiều loại trái cây và
rau quanh năm.
Nhà kính là một thuật ngữ chung dùng để đề cập đến việc sử dụng một vật liệu
trong suốt hoặc bán trong suốt được hỗ trợ trong một khung sương làm bằng
thép(hoặc có thể bằng tre đặt ở Việt Nam) trong một khu vực xác định cho cây
trồng sinh sống phát triển (ở đây vật liệu bao phủ là kính ,mica,hoặc tấm nhựa )
2.1.1 Cơ sở lựa chọn vật liệu và cấu tạo nhà kính
Do tính ứng dụng vào thực tiễn rất cao của mơ hình nên chúng em lựa chọn
vật liệu khung sương là thép hộp, kết hợp với tấm hình nhà kính
Ngày nay, sự ứng dụng của chúng đã mang lại sự phát triển rất nhanh cho
ngành nông nghiệp. Người La Mã cổ đại đã phát triển nhà kính đầu tiên bằng chất
liệu tương tự như
Nhựa PE trong suốt bao phủ xung quanh để có thể đáp ứng được nhu cầu
nghiên cứu và ứng dụng của đề tài đưa ra.
Hình 2. 1 Mơ hình nơng trại nhà kính
GVHD:ThS. Nguyễn Tấn Hòa
Trang 6
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua Webserver
Tổng quan về PLC
[2] PLC là từ viết tắt của Programmable Logic Controller (Tiếng Việt:
Bộ điều khiển Logic có thể lập trình được). Khác với các bộ điều khiển
thơng thường chỉ có một thuật tốn điều khiển nhất định, PLC có khả năng
thay đổi thuật toán điềukhiển tùy biến do người sử dụng viết thơng qua một
ngơn ngữ lập trình. Do vậy, nó cho phép thực hiện linh hoạt tất cả các bài
toán điều khiển.
PLC dựa vào các tín hiệu ngõ vào và các thuật tốn điều khiển bên trong
do người lập trình viết, nó sẽ xuất các tín hiệu ngõ ra để điều khiển các thiết bị
khác.
2.2.1 Cấu trúc cơ bản của PLC
PLC là một thiết bị cho phép thực hiện các thuật tốn điều khiển số thơng
quamột ngơn ngữ lập trình. Tồn bộ chương trình điều khiển sẽ được lưu vào
trongbộ nhớ của PLC. Điều này làm cho PLC giống như một máy tính, nghĩa
là có bộ vi xử lý, một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu các chương trình hỗ trợ
điều khiển, dữ liệu, các cổng ra/vào để kết nối với các đối tượng điều khiển...
Như vậy có thể thấy cấu trúc cơ bản của một PLC bao giờ cũng gồm các
thành phần cơ bản sau:
+ Mô đun nguồn.
+ Mô đun xử lý tín hiệu.
+ Mơ đun vào.
+ Mơ đun ra.
+ Mơ đun nhớ.
+ Thiết bị lập trình.
Ngồi các module chính như trên, PLC cịn có các mơ đun phụ trợ như
mô đun giao tiếp mạng, truyền thông, module ghép nối các module chức
năng để xử lý tín hiệu như module kết nối với các can nhiệt, module điều
khiển động cơ bước, module kết nối với encoder, module đếm xung vào…
2.2.2 Tổng quan về PLC S7-1200
Dòng PLC Siemens S7 1200 là thiết bị tự động hóa đơn giản nhưng có độ
chính xác cao và tốc độ xử lý nhanh. Nó được thiết kế dạng module nhỏ gọn, linh
hoạt, phù hợp cho một loạt các ứng dụng.
PLC S7 1200 của hãng Siemens có một giao diện truyền thơng mạnh mẽ đáp
ứng tiêu chuẩn cao nhất của truyền thông công nghiệp và đầy đủ các tính năng
cơng nghệ mạnh mẽ tích hợp sẵn làm cho nó trở thành một giải pháp tự động hóa
hồn chỉnh và tồn diện.
GVHD:ThS. Nguyễn Tấn Hịa
Trang 7
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nông nghiệp qua Webserver
2.2.3 Nguyên lý hoạt động của PLC S7 1200
Các PLC sẽ có nguyên lý vận hành như sau: CPU sẽ điều khiển các hoạt động
Hình 2. 2 Nguyên lý hoạt động của PLC
bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ,
sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu
ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi và tồn
bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ
trong bộ nhớ.
2.2.4 Một số dịng CPU S7-1200
S7-1200 có 5 dịng là CPU 1211C, CPU 1212C và CPU 1214C, CPU 1215C, CPU
1217C.
+
+
+
+
+
PLC S7-1200 CPU 1211C có bộ nhớ làm việc 50KB work memory.
PLC S7-1200 CPU 1212C có bộ nhớ làm việc 75KB work memory.
PLC S7-1200 CPU 1214C có bộ nhớ làm việc 100KB work memory.
PLC S7-1200 CPU 1215C có bộ nhớ làm việc 125KB work memory.
PLC S7-1200 CPU 1217C có bộ nhớ làm việc 150KB work memory.
2.2.5 PLC 1214 DC/DC/DC
Bộ điều khiển PLC SIMATIC S7-1200 1214 DC/DC/DC của Siemens là một
sự lựa chọn thơng minh cho các giải pháp tự động hóa nhỏ gọn với các tùy chọn
mở rộng truyền thông và các chức năng tương thích khác. Chúng có sẵn trong
các phiên bản tiêu chuẩn và an toàn, cũng như được thiết kế đặc biệt nhỏ gọn và
tiết kiệm không gian.
GVHD:ThS. Nguyễn Tấn Hòa
Trang 8
TIEU LUAN MOI download :
Thiết kế mơ hình giám sát và điều khiển hệ thống sản xuất nơng nghiệp qua Webserver
Hình 2. 3 PLC S7 1200 1214C DC/DC/DC
Bộ điều khiển S7-1200 1214 DC/DC/DC cung cấp sự linh hoạt và sức mạnh
để kiểm soát nhiều loại thiết bị hỗ trợ cho nhu cầu tự động hóa của bạn.
Thiết kế nhỏ gọn, cấu hình linh hoạt và bộ hướng dẫn mạnh mẽ kết hợp để
biến S7-1200 thành một giải pháp hồn hảo để kiểm sốt nhiều ứng dụng.
CPU S7-1200 1214 DC/DC/DC kết hợp bộ vi xử lý, mạch cấp nguồn, đầu vào
và đầu ra tích hợp, PROFINET tích hợp, I / O điều khiển chuyển động tốc độ cao
và đầu vào tương tự trên bo mạch trong vỏ nhỏ gọn để tạo ra bộ điều khiển mạnh
mẽ. CPU S7-1200 1214 DC/DC/DC cung cấp cổng PROFINET để truyền thơng
qua mạng PROFINET.
Các mơ-đun bổ sung có sẵn để liên lạc qua các mạng PROFIBUS, GPRS,
RS485 hoặc RS232.
- Thông số kỹ thuật:
GVHD:ThS. Nguyễn Tấn Hòa
Trang 9
TIEU LUAN MOI download :
