Thiết kế hệ thống điều khiển độ ẩm trong nhà trồng

MỤC LỤC
Trang
1.1.1. Cấu trúc của nhà trồng thực vật ngoài nước. ................................................................................. 5
1.1.2. Cấu trúc của nhà trồng thực vật trong nước. .................................................................................. 7
1.2. YÊU CẦU CÔNG NGHỆ CỦA NHÀ TRỒNG THỰC VẬT. ............................................................ 10
1.3. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG ẨM TRONG NHÀ TRỒNG. ................................................................... 13
1.3.1. Tỏa hơi nước do người. ................................................................................................................ 13
1.3.2. Tỏa hơi nước do bốc hơi từ bể chứa. ............................................................................................ 14
1.3.3. Tỏa hơi nước từ nền ẩm. ............................................................................................................... 14
1.3.4. Tỏa hơi nước từ bán thành phẩm. ................................................................................................. 14
CH NG 2ƯƠ ................................................................................................... 16
C U TRÚC VÀ L P TRÌNH PLC S7-200Ấ Ậ ................................................. 16
2.1. GIỚI THIỆU THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LOGIC LẬP TRÌNH ĐƯỢC PLC. ....................................... 16
2.1.1. Cấu trúc chung của PLC. .............................................................................................................. 18
2.1.2. Nguyên lý hoạt động cuả PLC: .................................................................................................... 19
2.1.3. Bộ nhớ của PLC. ........................................................................................................................... 20
2.1.4. Kích thước bộ nhớ PLC. ............................................................................................................... 21
2.1.5. Các đầu vào ra của PLC. .............................................................................................................. 21
2.1.6. Các hoạt động xử lý bên trong PLC. ............................................................................................. 22
2.2. GIỚI THIỆU THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LOGIC LẬP TRÌNH ĐƯỢC PLC S7-200. .......................... 22
2.2.2. Cấu trúc bộ nhớ của S7-200 CPU214. .......................................................................................... 26
2.2.2.1. Phân chia bộ nhớ. ...................................................................................................................................... 26
2.2.2.2. Vùng dữ liệu. ............................................................................................................................................. 27
2.2.2.3. Vùng đối tượng. ........................................................................................................................................ 29
2.2.2.4. Mở rộng cổng vào ra. ................................................................................................................................ 30
2.2.3. Thực hiện chương trình của S7-200 CPU214. .............................................................................. 31
2.2.4. Cấu trúc chương trình của S7-200 CPU214. ................................................................................ 32
2.3. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7-200. ............................................................................................ 34
2.3.1. Phương pháp lập trình. ................................................................................................................. 34
2.3.1.1. Định nghĩa về LAD ................................................................................................................................... 35
2.3.1.2. Định nghĩa về ngăn xếp logic (logic stack). .............................................................................................. 35

2.3.2. Tập lệnh của S7-200. .................................................................................................................... 36
2.3.2.1. Lệnh vào ra. ............................................................................................................................................... 36
2.3.2.2. Toán hạng và giới hạn cho phép. .............................................................................................................. 36
2.3.2.3. Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm. ..................................................................................................... 37
2.3.2.4. Các lệnh logic đại số Boolean. .................................................................................................................. 37
2.3.2.5. Các lệnh tiếp điểm đặc biệt. ...................................................................................................................... 38
2.3.2.6. Các lệnh so sánh. ....................................................................................................................................... 38
2.3.2.7. Lệnh nhảy và lệnh gọi chương trình con. .................................................................................................. 38
2.3.2.8. Các lệnh can thiệp vào thời gian vòng quét. ............................................................................................. 39
2.3.2.9. Các lệnh can thiệp vào thời gian vòng quét. ............................................................................................. 39
2.3.2.10. Các lệnh điều khiển Counter. .................................................................................................................. 40
2.3.2.11. Các lệnh số học. ...................................................................................................................................... 40
2.3.2.12. Lệnh tăng, giảm một đơn vị và lệnh đảo giá trị thanh ghi. ..................................................................... 43
2.3.2.13. Lệnh chuyển dịch nội dung ô nhớ. .......................................................................................................... 43
2.3.2.14. Các lệnh làm việc với mảng. ................................................................................................................... 43
2.3.2.15. Các lệnh dịch chuyển thanh ghi. ............................................................................................................. 44
2.3.2.16. Các lệnh đổi kiểu dữ liệu. ....................................................................................................................... 44
2.3.2.17. Xây dựng cấu trúc vòng lặp. ................................................................................................................... 44
2.3.2.18. Đồng hồ thời gian thực. ........................................................................................................................... 45
2.3.2.19. Ngắt và xử lý ngắt. .................................................................................................................................. 45
2.4. GIỚI THIỆU VỀ MÀN HÌNH OP3 VÀ PHẦN MỀM PROTOOL. .................................................... 46
2.4.1. Giới thiệu về màn hình OP3. ......................................................................................................... 46
2.4.1.1. Cấu hình và các giai đoạn điều khiển tiến trình. ....................................................................................... 46
2.4.1.2. Cấu hình của OP3. ..................................................................................................................................... 46
2.4.1.3. Truyền thông OP3 với PLC. ...................................................................................................................... 48
1
2.4.1.4. Kt ni ti PPI ca S7-200. ....................................................................................................................... 48
2.4.2. Gii thiu v ProTool. .................................................................................................................. 49
2.4.2.1. Cỏc k thut thit lp cu hỡnh. ................................................................................................................. 50
2.4.2.2. Cỏc giỏ tr nhp vo. .................................................................................................................................. 50

2.4.2.3. Cỏc b nh thi v b m. ..................................................................................................................... 50
2.4.2.4. To v sa i cỏc d ỏn. .......................................................................................................................... 51
3.1. L A CH N THI T B CHO H TH NG I U KHI N. ................... 54
3.1.1. La chn thit b u vo. ............................................................................................................ 55
3.1.1.1. La chn thit b o m. ...................................................................................................................... 55
3.1.1.2. La chn thit b o giú. .......................................................................................................................... 55
3.1.1.3. La chn cm bin o cng ỏnh sỏng. ............................................................................................... 56
3.1.1.4. La chn cm bin bỏo ma. .................................................................................................................... 57
3.1.2. Tớnh toỏn thit k la chn c cu chp hnh. ............................................................................. 58
3.1.2.1. Tớnh toỏn la chn h thng gim m cho nh trng. ............................................................................... 58
3.1.2.2. Tớnh toỏn la chn thit b tng m. ......................................................................................................... 62
3.1.2.3. H thng ph tr cho nh trng. ............................................................................................................... 63
c. Hệ thống cắt nắng cho nhà trồng. ................................................................................................................... 65
3.1.3. Lựa chọn thiết kế hệ thống cung cấp điện. ............................................................................... 66
3.1.3.1. Xác định phụ tải tính toán toàn nhà. ..................................................................................................... 66
3.1.3.2. La chn cỏc phn t trờn s cp in. ................................................................................................ 66
c. Chn thit b in cho qut i lu. ................................................................................................................... 67
d. Chn thit b in cho ng c qun rốm. ......................................................................................................... 67
e. Chn thit b in cho ng c thụng mỏi. ........................................................................................................ 67
f. Chn thit b in cho ng c ct nng. ........................................................................................................... 68
g. Chn thit b in cho bm phun sng. ........................................................................................................... 68
3.2. XY DNG CHNG TRèNH IU KHIN .................................................................................. 69
3.2.1. c im cụng ngh. .................................................................................................................... 69
3.2.2. Cỏc thit b vo ra ca PLC. ......................................................................................................... 70
3.2.3. Chng trỡnh iu khin. .............................................................................................................. 76
M U
Hin nay trờn th gii, vic sn xut rau v mt s cõy ó phỏt trin
theo kiu cụng nghip, an ton m bo cht lng, nng sut nhm nõng
caụ giỏ tr sn phm. Yờu cu ca sn xut l khụng ph thuc vo thi tit,
ch ng v mụi trng, sn xut liờn tc, chm súc tớch cc lm cho cõy

trụng c sinh trng trong iu kin tt nht. iu ny ch cú th thc hin
c trờn c s h thụng thit b v cụng c thớch hp cho tng khõu theo yờu
cu ca tng loi cụng ngh, c bn h thng thit b bao gm: nh trng, h
thng thit b chm súc trong nh trng, h thng thit b ph tr.
Trong giai on hin nay nc ta tc khai thỏc v s dng ti
nguyờn t, nc cho cỏc mc tiờu o th hoỏ, xõy dng khu cụng nghip, khu
ch bin ang din ra vi tc nhanh chúng. Vỡ vy qu t phc v cho
sn xut nụng nghip ang ngy cng b thu hp. Mt khỏc nhu cu v cỏc
loi sn phm nụng sn ca ngi dõn ngy cang cao khụng nhng v s
2
lượng mà còn cả về chất lượng. Tuy nhiên hệ thống cơ sở hạ tầng và các dịch
vụ sản xuất nông nghiệp ở nước ta được đánh giá là còn yếu, chưa đáp ứng
được yêu cầu công về sản xuất nông nghiệp so với các nước trên thế giới nói
chung cũng như các nước trong khu vực nói riêng.
Việc áp dụng công nghệ sản xuất cây thực phẩm, cây ăn quả, cây hoa…
trong nhà trồng (nhà kính, nhà lưới) và áp dụng các phương pháp tưới tự động
nhằm nâng cao năng xuất, sản lượng, chất lượng cũng như sản xuất chuyên
canh từng loại cây trồng trong từng khu vực đối với từng vùng, đặc biệt ở
nước ta với điều kiện khí hậu tương đối khắc nghiệt đang được coi là vấn đề
cấp thiết. Trước những vấn đề đó việc nghiên cứu, khảo sát, đánh giá thực
trạng tình hình sử dụng nhà trồng trong nước cũng như tham khảo các mô
hình nhà trồng trên thế giới làm cơ sở để định hướng, lựa chọn, cải tiến cấu
trúc nhà trồng, thiết bị phụ trợ cho nhà trồng phục vụ sản xuất nông nghiệp
trong nước góp phần nâng cao đời sống, cũng như giảm bớt sức lao động cho
người nông dân hiện nay là cần thiết.
Hiện nay trên thị trường thế giới có rất nhiều hệ thống và thiết bị điều
khiển ứng dụng vào sản xuất công nghiệp và nông nghiệp nhằm nâng cao chất
lượng sản phẩm, hạ giá thành và giảm số người lao động thủ công trong sản
xuất. Một trong các thiết bị điều khiển đang được ứng dụng rộng rãi là thiết bị
điều khiển lập trình được PLC (Programable Logic Controller). PLC được sản

xuất và phân phối bởi một loạt các nhà sản xuất thiết bị công nghiệp, trong đó
có Siemens (Đức).
Do đó, em chọn đề tài đồ án tốt nghiệp “Thiết kế hệ thống điều khiển
độ ẩm trong nhà trồng” nhằm mục đích nghiên cứu cấu trúc, công nghệ của
nhà trồng, nghiên cứu thiết bị điều khiển logic lập trình được PLC, cụ thể là
họ S7-200 của Siemens từ đó thiết kế hệ thống.
Đồ án tập trung nghiên cứu các nội dung sau:
- Chương 1: Cấu trúc và yêu cầu công nghệ của nhà trồng thực vật.
3
- Chương 2: Cấu trúc và lập trình PLC S7-200.
- Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển độ ẩm trong nhà trồng thực
vật.
Với kiến thức tích luỹ được trong quá trình học tập và với sự giúp đỡ
của các thầy giáo trong Khoa KTĐK đặc biệt là sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy
giáo PGS, TS Đào Hoa Việt, em đã cố gắng hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Do
hạn chế về thời gian, tài liệu tham khảo nên đồ án khó tránh khỏi những thiếu
sót nhất định. Em xin chân thành cảm ơn những nhận xét, ý kiến của các thầy
cô cùng các bạn đồng môn.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Bùi Quy
CHƯƠNG 1
CẤU TRÚC VÀ YÊU CẦU CÔNG NGHỆ
CỦA NHÀ TRỒNG THỰC VẬT
1.1. CẤU TRÚC CỦA NHÀ TRỒNG THỰC VẬT.
Trong những năm gần đây, việc phát triển nông nghiệp theo hướng công
nghiệp hoá, hiện đại hoá đã góp phần không nhỏ vào việc chuyển đổi cơ cấu cây
trồng, chuyển đổi mùa vụ, làm tăng thêm giá trị sử dụng đất nông nghiệp, tăng thêm
thu nhập và góp phần xoá đói giảm nghèo cho nông dân.
Trong nhiều năm qua các cơ quan chuyên môn, nhiều nhà khoa học đã và
đang tập trung nghiên cứu, đưa ra được nhiều loại quy trình trồng rau an toàn và hoa

4
chất lượng cao ở ngoài đồng ruộng, trong nhà kính, nhà lưới; đang từng bước đưa
một số giống mới có năng suất, chất lượng cao vào sản xuất, loại bỏ những giống cũ
có năng suất và chất lượng kém. Tuy các vùng sản xuất rau và hoa trong nhà kính,
nhà lưới với sự hỗ trợ của các hệ thống thiết bị phục vụ công nghệ như hệ thống
tưới, hệ thống hoà trộn dung dịch đặc biệt là hệ thống thiết bị điều khiển môi trường
nhà trồng nhằm tạo ra được môi trường tốt nhất cho cây trồng phát triển, đang ngày
càng được mở rộng, song thực tế các hệ thống thiết bị này chưa được nghiên cứu
một cách hệ thống, chủ yếu là nhập và sao chép mẫu, đầu tư tự phát không có đủ
luận cứ khoa học. Đấy là chưa tính đến giá thành các thiết bị nhập ngoại đòi hỏi chi
phí rất lớn, dẫn đến chưa phát huy được hiệu quả nên chưa phát triển rộng rãi.
Việc đi tắt đón đầu, nghiên cứu xác định được một số thiết bị phụ trợ trong
nhà trồng nhằm tạo được môi trường tốt, phù hợp để có thể sản xuất quanh năm
rau, hoa theo hướng công nghiệp, giảm lao động nặng nhọc, bảo vệ môi trường để
bắt kịp trình độ sản xuất nông nghiệp các nước trong khu vực nhằm nâng cao năng
suất, sản lượng, chất lượng cũng như sản xuất chuyên canh từng loại cây trồng
trong từng khu vực đối với từng vùng, đặc biệt ở nước ta với điều kiện khí hậu
tương đối khắc nghiệt đang được coi là vấn đề cấp thiết.
1.1.1. Cấu trúc của nhà trồng thực vật ngoài nước.
Cuối thế kỷ 20, nông nghiệp nhà kính bắt đầu phát triển với quy mô
lớn, tốc độ cao. Ở Mỹ, Israel, Hà Lan, Nhật Bản và một số nước phát triển
khác đã đưa nông nghiệp nhà kính lên vị trí hàng đầu. Mấy năm gần đây việc
ứng dụng các loại vật liệu kiến trúc mới đã tạo điều kiện thuận lợi cho nhà
kính phát triển và ngày càng hoàn thiện hơn về hình dáng cũng như kiểu cách
để phù hợp với từng vùng khí hậu của từng nước đồng thời cũng đẩy mạnh
xuất khẩu sang các nước chậm phát triển. Do khoa học ngày càng phát triển
nên việc ứng dụng công nghệ thông tin cũng như tự động hóa vào điều khiển
khí hậu trong nhà trồng cũng đạt đến trình độ cao và đã sản xuất hàng loạt các
5
thiết bị đồng bộ điều khiển khí hậu trong nhà trồng với các quy mô từ thấp tới

cao tùy thuộc vào công nghệ cũng như giá thành của người sử dụng. Chính vì
vậy việc sản xuất thâm canh tăng vụ ngày càng trở nên rõ rệt, môi trường
trong nhà trồng luôn luôn ở mức nhiệt độ, độ ẩm mà yêu cầu của cây sử dụng,
cây trồng không phân biệt được các mùa trong năm bởi vậy sản phẩm có
quanh năm đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng.
Hiện nay trên thế giới đã có hàng loạt các công ty: Công ty Green Air
sản xuất bộ điều khiển 6 nhà kính kiểu GHC-100 có khả năng điều khiển tất
cả các thiết bị trong nhà trồng. Nhật Bản là nước phát triển hệ thống điều
khiển thích hợp với việc quan trắc theo dõi hai chiều từ xa, không phân biệt
thời gian, địa điểm, chỉ cần nối máy với mạng là có thể thực hiện điều khiển
từ xa như ý. Công ty hệ thống vô tuyến Anh phát triển một sêri về thiết bị
thông tin vô tuyến phù hợp với nhà kính, kho bảo quản lạnh, hệ thống truyền
hình không dây xách tay, hệ thống điều khiển nước, gió và nhiệt, độ ẩm, ánh
sáng. Công ty Electrodeole của Mỹ sản xuất hệ thống quan trắc theo dõi và
điều khiển cho phép người ngồi trong nhà có thể quan sát điều khiển từ xa các
thông số như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng…
Hiện nay trên thế giới cũng đưa ra một loạt các kiểu dáng nhà có kèm
theo thiết bị điều khiển tiểu khí hậu trong đó có hai dạng chính như sau:
 Nhà trồng đơn giản: Mục tiêu đảm bảo được một số yêu cầu phục vụ
công nghệ chống được mưa, một số loại côn trùng và một số thiết bị
điều chỉnh bằng tay hoặc bằng cơ khí như:
- Hệ thống thiết bị thông gió tự nhiên.
- Hệ thống làm mát, cấp nhiệt đơn giản.
- Hệ thống lưới chống côn trùng.
- Hệ thống chống mưa, sương.
 Nhà trồng hiện đại: Đáp ứng thỏa mãn mọi yêu cầu của công nghệ, nó
cho phép tạo ra môi trường khí hậu riêng biệt phía trong nhà trồng
6
thông qua hệ thống điều khiển trung tâm thu nhận xử lý tín hiệu từ bộ
truyền cảm nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, gió, mưa…để đưa lệnh điều

khiển tới các hệ thống:
- Hệ thống thông gió cưỡng bức (quạt đối lưu, quạt hút…).
- Hệ thống làm mát, cấp nhiệt tự động (điều hòa, bốc hơi nước…).
- Hệ thống kiểm soát và điều khiển cường độ ánh sáng (lưới cắt
nắng, hệ thống chiếu sáng…).
- Hệ thống cung cấp nồng độ khí CO
2
…
Thực tế cho thấy toàn bộ các thiết bị được thiết kế đồng bộ cho nhà
trồng ở các nước trên đều đem lại hiệu quả kinh tế nhưng giá thành tương đối
cao chỉ phù hợp với một số nước có nền kinh tế phát triển. Do vậy thiết bị
đồng bộ này không phù hợp với điều kiện kinh tế ở nước ta.
1.1.2. Cấu trúc của nhà trồng thực vật trong nước.
Ở nước ta nông nghiệp nhà kính đã bước đầu có được sự chú trọng
trong sản xuất, nhưng so với các nước phát triển vẫn còn một khoảng cách rất
lớn về quy mô cũng như về trình độ. Hiện nay có một số địa phương cũng
đang tích cực áp dụng công nghệ nhà trồng vào sản xuất rau an toàn và hoa
chất lượng cao, nhưng do trình độ cũng như sự hiểu biết về nhà trồng còn hạn
chế nên việc ứng dụng không đem lại hiệu quả kinh tế cao do không có các
thiết bị phụ trợ trong việc điều khiển khí hậu. Một số trung tâm, hợp tác xã
cũng mạnh dạn nhập khẩu các mẫu nhà trồng nước ngoài vào sản xuất rau an
toàn và hoa chất lượng cao vẫn không đem lại hiệu quả kinh tế do một phần
không hiểu rõ được công nghệ nhà trồng, một phần kinh phí hạn hẹp nên
không đồng bộ hóa được thiết bị điều khiển cũng như thiết bị phụ trợ điều
khiển khí hậu vì vậy gây lãng phí cũng như làm mất tác dụng của các thiết bị.
Do đặc điểm về địa lý cũng như điều kiện kinh tế ở một số vùng khác
nhau nên việc chọn lựa và thiết kế cho một mô hình nhà trồng chung hoàn
7
toàn gặp khó khăn. Như thành phố Huế đã có tới 2100 ha diện tích nhà trồng
với mỗi mô đun có diện tích 1000m

2
nhưng không đem lại hiệu quả nên mô
hình này dần dần mất đi. Ở một số tỉnh khác như Đà Nẵng, Khánh Hòa, Lâm
Đồng cũng đang trình các cơ quan cấp tỉnh để xin dự án xây dựng mô hình
nhà lưới với quy mô khá lớn nhưng gặp một số khó khăn do kinh phí cũng
như các luận cứ khoa học về việc điều khiển khí hậu trong nhà trồng chưa
được kiểm chứng. Chính vì vậy việc thiết kế được hệ thống điều khiển trung
tâm đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất trong nhà trồng có hiệu
quả nhất và mang lại giá trị kinh tế cao.
Như vậy thực trạng việc sản xuất trong môi trường trong nhà trồng của
nước ta vẫn còn manh mún, tự phát với quy mô nhỏ cũng như chưa có cơ sở
đầy đủ để đánh giá. Như ta đã biết việc ứng dụng khoa học kỹ thuật trồng cây
trong nhà trồng mang lại hiệu quả thiết thực cho người sản xuất cũng như
nâng cao chất lượng, năng suất sản phẩm nông nghiệp. Tuy nhiên do cơ sở
còn kém, khởi đầu chậm, chịu ảnh hưởng của thực lực kinh tế, tuy đã tiến
hành nghiên cứu phát triển và cũng như tạo ra được một số kỹ thuật thích hợp
điều kiện trong nước, nhưng nghiên cứu ứng dụng tổng hợp còn chưa đủ độ
sâu về tính tổng hợp của kỹ thuật, tính phối hợp đồng bộ và tính quy mô hóa
do đó việc sản xuất trong nhà trồng chưa hiệu quả, chưa đem lại những công
năng như mong muốn còn cần tiếp tục hoàn thiện và nâng cao.
Từ cách tiếp cận công nghệ nhà trồng trên thế giới cũng như qua quá
trình điều tra khảo sát thực nghiệm trong nước các nhà nghiên cứu cũng đã
đưa ra được một số mô hình nhà trồng phù hợp với điều kiện khí hậu cũng
như kinh tế ở nước ta.
Kích thước và quy mô các dạng nhà: có rất nhiều loại kích thước khác
nhau hiện đang ứng dụng trong nhà trồng, tuy nhiên có thể tổng kết lại như
sau. Với H là chiều cao, B là chiều rộng của nhà.
- Nhà cao: H/B = 0,6÷0,8.
8
- Nhà trung bình: H/B = 0,3÷0,5.

- Nhà thấp: H/B = 0,15÷0,25.
Nhà trồng dạng cao có chiều cao hữu ích thường từ 4÷4,5m, chiều cao
đỉnh mái là 5,5÷6m, khẩu độ thường là 8÷9m. Đặc điểm của nhà này là khẩu
độ lớn, không gian rộng, hiệu quả thông gió tự nhiên rất tốt, có thể lắp đặt
thêm dễ dàng các thiết bị điều khiển môi trường trong nhà trồng, có thể ứng
dụng rộng rãi vào các lĩnh vực trồng rau, ươm cây, sản xuất hoa, và phục vụ
cho công tác thí nghiệm …
Nhà trồng trung bình có chiều cao hữu ích là 2,5÷3,2m, chiều cao đỉnh
mái 3,7÷4,2m. khẩu độ trong nhà thường 6÷7m. Đặc điểm nhà này chỉ áp
dụng cho một số loại cây trồng có chiều cao vừa phải như một số loại cây dưa
chuột, bí, cà chua…
Nhà trồng thấp có chiều cao hữu ích 1,7÷2m, chiều cao đỉnh mái 2,5m.
Đặc điểm thông thoáng kém, với chiều cao thấp khó bố trí được thiết bị làm
mát hoặc tăng nhiệt như quạt đèn chiếu sáng…chỉ phù hợp cho sản xuất cây
giống và một số cây thấp như xà lách, mùi, hành…
Qua quá trình phân tích ở trên đề tài chọn một mô hình nhà trồng phù
hợp với điều kiện khí hậu cũng như các điều kiện kinh tế và khả năng điều
khiển khí hậu trong nhà trồng: có chiều cao đỉnh mái là 5,5m, chiều cao hữu
ích 4m, chiều rộng 8m và chiều dài 25m. Thông thường một mô hình nhà
trồng thường có diện tích 400÷1000m
2
. Vì vậy đề tài chọn mô hình nhà trồng
có chiều rộng 8m và chiều dài 25m và được nối ghép 2 mô đun lại thành tổng
diện tích nhà trồng là 400m
2
(16m x 25m).
9
§éng c¬
Thanh
quÊn

Cña th«ng giã
§éng c¬
m« h×nh nhµ kÝnh trång thùc vËt diÖn tÝch 400m (16 x 25m)
2
§éng c¬ §éng c¬ §éng c¬
Cña th«ng giã
Hình 1.1. Mô hình nhà trồng nối ghép mô đun 400m
2
(16 x 25m).
1.2. YÊU CẦU CÔNG NGHỆ CỦA NHÀ TRỒNG THỰC VẬT.
Yêu cầu công nghệ nhà trồng là đảm bảo môi trường trong nhà đúng
theo công nghệ mà các chuyên gia cây trồng yêu cầu cho từng đối tượng cây
trồng, theo từng thời kỳ sinh trưởng. Chính vì vậy, đưa ra được giải pháp điều
khiển tổng thể khí hậu trong nhà trồng là rất quan trọng và cần thiết. Một số
yêu cầu đối với nhà trồng như sau:
 Nhiệt độ: là một trong những yếu tố quan trọng quyết định sự sinh
trưởng, phát triển, nở hoa và chất lượng của cây trồng. Đa số các loại
cây trồng cũng như các giống cây đều ưa khí hậu mát mẻ, nhiệt độ dao
động 17÷19
0
C mùa đông, và 24÷26
0
C đối với mùa hè. Nếu nhiệt độ
nhỏ hơn 12,5
0
C và lớn hơn 33,5
0
C cây trồng phát triển kém.
 Ánh sáng: là yếu tố không thể thiếu trong đời sống của mọi sinh vật
trên trái đất, là một yếu tố cần thiết cho sinh trưởng và phát triển của

cây. Ánh sáng cung cấp năng lượng cho cây tạo ra chất hữu cơ nhờ quá
trình quang hợp, mà qua trình quang hợp phụ thuộc vào thành phần
quang phổ của ánh sáng cũng như cường độ chiếu sáng. Thông thường
thì cường độ ánh sáng cho phép dao động từ 20.000÷30.000Lux.
10
 Độ ẩm: luôn luôn là yêu tố cần thiết cung cấp nước cho cây và giữ cân
bằng nước giữa môi trường và cơ thể, chống lại sự héo rũ và hiện tượng
co nguyên sinh trong các mô tế bào thực vật, trong thời gian hình thành
và hoàn chỉnh các chức năng hoạt động của bộ rễ. Độ ẩm của không
khí luôn phải đạt được mức bão hòa và thích hợp nhất là 74÷76% đối
với mùa đông và 84÷86% với mùa hè.
 Thông gió: là phần quan trọng đối với mô hình nhà trồng nó là phần
thiết yếu để nhà trồng tồn tại trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt. Gió
còn có tác dụng trao đổi không khí trong nhà trồng tạo ra môi trường
trong nhà trồng luôn luôn trong sạch. Tốc độ gió cho phép có ích cho
nhà trồng khoảng 0,15 m/s.
Như vậy mô hình nhà trồng với diện tích 400m
2
(16x25m) vật liệu phủ
mái bằng vật liệu Polyethylen phải thỏa mãn được các điều kiện sau:
- Thông gió tối đa, cải thiện các điều kiện trồng trọt ngăn côn trùng xâm
nhập nhà trồng.
- Thải được nhiệt và ẩm dư thừa trong nhà.
- Khả năng đối lưu không khí một cách hiệu quả bên nhà.
- Khả năng bổ sung các hệ thống gia nhiệt, ẩm khi có yêu cầu.
- Chuyển bức xạ mặt trời tới cây trồng thích hợp.
- Khả năng chống được mưa to gió lớn.
Từ các yêu cầu công nghệ như trên đề tài đưa ra được mô hình nhà
trồng bao gồm các thiết bị cảm biến và thiết bị chấp hành để điều chỉnh độ ẩm
trong nhà trồng theo đúng công nghệ chuyên gia yêu cầu đối với từng loại cây

cụ thể trong nhà.
11
§éng c¬
H ép c¶m b iÕn ®é ÈmH ép c¶m b iÕn ®é Èm
M¸ y h ót Èm
Bãng ®Ìn
§éng c¬
Pul y
§ éng c¬
Thanh
quÊn
Nil«ngNil«ng
Cuêng ®é ¸nh s¸ng
Tèc ®é g iã
H
¦
íng gi ã
M
¦
a (cã/kh«n g)
Vßi phun su¬ngVßi phun su¬ngVßi phun su¬ng
RÌm qu©y
L uíi c¾t n¾ng
Cña th« ng giã
H ép c¶m b iÕn ®é Èm
§ éng c¬
N il«ng
M¸ y h ót Èm
Q u¹t ®èi luu Q u¹t ®èi luu Q u¹t ®èi luu
§ éng c¬ § éng c¬ § éng c¬

Cña th« ng giã
Nil«ng
Q u¹t ®èi luu
Vßi phun su¬ng Vßi phun su¬ng
Q u¹t ®èi luuQ u¹t ®èi luu
Vßi phun su¬ng
Hình 1.2. Sơ đồ bố trí thiết bị cho nhà trồng
12
1.3. TNH TON CN BNG M TRONG NH TRNG.
Nh ta ó bit quỏ trỡnh x lý khụng khớ l quỏ trỡnh lm thay i trng
thỏi khụng khớ mụi trng n trng thỏi nh sn. Vic x lý m khụng
khớ bao gm cỏc ni dung sau:
- Tng m (tng dung m d).
- Gim m (gim d hay cũn gi l lm khụ khụng khớ).
Vi mc tiờu ca ti l nghiờn cu mt s loi thit b cõn bng
m trong nh trng. Vỡ vy quỏ trỡnh x lý khụng khớ õy chỳng ta cn thc
hin quỏ trỡnh tng m hoc gim m. ỏp ng c mc tiờu trờn thỡ ta
thy cỏc vn cn phi nghiờn cu cn phi l tớnh toỏn cõn bng m trong
nh:
ẩm do không khí
ẩm do không khí
Bức xạ mặt trời
Bức xạ mặt trời
ẩm do nền,
bán thành
phẩm, bể
dung dịch
ẩm do ng
Ư
ời

Hỡnh 1.3. S thu, to m trong nh trng.
1.3.1. Ta hi nc do ngi.
Trong quỏ trỡnh hot ng, lm vic con ngi ta mt lng hi nc
vo phũng nhm duy trỡ cõn bng nhit ca c th. Lng hi nc (hay
lng m) ta do ngi W
ng
[g/h] ph thuc vo nhit , m, vn tc mụi
trng khụng khớ xung quanh v trng thỏi lao ng m con ngi tin hnh
c xỏc nh theo cụng thc:
13
gnW
ng
.=
, [g/h] (1.1)
Trong đó:
g: Lượng ẩm do một người tỏa [g/h.người] theo bảng 3.7 [1].
n: Số người có trong phòng [người].
1.3.2. Tỏa hơi nước do bốc hơi từ bể chứa.
Lượng hơi nước bốc hơi W [g/h] từ bể chứa xác định theo công thức:
B
F
PPvtW
bhhn
)(10).1,134,09,6(
0
3
−++=
, [g/h] (1.2)
Trong đó:
t: Nhiệt độ mặt nước [

0
C], theo bảng 3.13 [1].
v: Vận tốc của không khí chuyển động trên mặt nước [m/s].
B: áp suất khí quyển [kPa].
p
bh
: áp suất không khí ở nhiệt độ mặt nước [kPa].
p
0
: áp suất không khí trong phòng [kPa].
F: diện tích bề mặt bốc hơi [m
2
].
1.3.3. Tỏa hơi nước từ nền ẩm.
Lượng hơi nước bốc hơi đoạn nhiệt từ sàn ướt W [g/h] được xác định
theo công thức:
W
n
=6,1.F.(t
T
-t
ư
), [g/h] (1.3)
Trong đó:
t
T
: Nhiệt độ không khí trong phòng [
0
C].
t

ư
: Nhiệt độ không khí ướt [
0
C].
F: Diện tích của nền [m
2
].
1.3.4. Tỏa hơi nước từ bán thành phẩm.
14
Các bán thành phẩm đưa vào phòng có thể thay đổi lượng hơi nước
chứa trong chúng. Lượng hơi nước bốc hơi từ bán thành phẩm W [g/h] được
xác định theo công thức:
W
tp
=(y
1
-y
2
).G, [g/h] (1.4)
Trong đó:
y
1
: Lượng hơi nước trong bán thành phẩm vào phòng (g/kg bán
thành phẩm).
Y
2
: Lượng hơi nước trong bán thành phẩm ra phòng (g/kg bán
thành phẩm).
G: Khối lượng bán thành phẩm đưa vào phòng trong 1 giờ
[kg/h].

Dựa vào các công thức tính toán từ công thức (1.1)÷(1.4), tính toán cụ
thể cho mô hình với các thông số đã biết, các thông số nhiệt độ, cường độ bức
xạ, các hệ số trong công thức lấy theo phụ lục 1÷16 [2].
Bảng 1.1. Các thông số ngoài trời do đo đạc.
Thông số đo Mùa hè Mùa đông Ký hiệu
Nhiệt độ [
0
C] 33,5 12,5 t
N
Độ ẩm [%]
83 80
ϕ
N
Cường độ bức xạ lớn nhất hướng
đông [W/m
2
]
8 giờ 9 giờ
414 191
I
SĐ
Cường độ bức xạ lớn nhất hướng
tây [W/m
2
]
16 giờ 15 giờ
514 191
I
ST
Cường độ bức xạ lớn nhất hướng

nam [W/m
2
]
10 giờ 11 giờ
108 23,5
I
SN
Cường độ bức xạ lớn nhất hướng
bắc [W/m
2
]
17 giờ 14 giờ
104 20,5
I
SB
Cường độ bức xạ lớn nhất trên mái
[W/m
2
]
12 giờ 12 giờ
632 268
I
SM
Bảng 1.2. Các thông số theo yêu cầu công nghệ:
Yêu cầu công nghệ Mùa hè Mùa đông Ký hiệu
Nhiệt độ [
0
C)] 25 18 t
N
Độ ẩm [%] 85 75

ϕ
N
15
CHƯƠNG 2
CẤU TRÚC VÀ LẬP TRÌNH PLC S7-200
2.1. GIỚI THIỆU THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LOGIC LẬP TRÌNH ĐƯỢC PLC.
Trong công nghiệp sản xuất, để điều khiển một dây truyền, một thiết bị
máy móc công nghiệp…người ta thực hiện kết nối các linh kiện điều khiển rời
(rơle, timer, contactor …) lại với nhau tùy theo mức độ yêu cầu thành một hệ
thống điện điều khiển. Công việc này khá phức tạp trong thi công, sửa chữa
bảo trì bảo dưỡng do đó giá thành cao, khó khăn nhất là khi cần thay đổi một
hoạt động nào đó.
Một hệ thống điều khiển ưu việt mà chúng ta phải chọn được điều
khiển cho một máy sản xuất cần phải hội tụ đủ các yêu cầu sau: giá thành hạ,
dễ thi công, sửa chữa, chất lượng làm việc ổn định, linh hoạt… Từ đó hệ
thống điều khiển có thể lập trình được PLC (Programble Logic Controller) ra
đời đã giải quyết được vấn đề trên.
Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên đã được những nhà thiết kế cho ra
đời năm 1968 (Công ty General Motor-Mỹ). Tuy nhiên, hệ thống này còn khá
đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận
hành hệ thống. Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống đơn giản
gọn nhẹ, dễ vận hành, nhưng việc lập trình cho hệ thống còn khó khăn, do lúc
này không có các thiết bị lập trình ngoại vi hỗ trợ cho công việc lập trình.
Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay
(Programmable controller handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969. Trong
giai đoạn này các hệ thống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay
thế hệ thống rơle và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ điển. Qua quá trình
vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho
hệ thống, tiêu chuẩn đó là: dạng lập trình dùng giản đồ hình thang. Trong
những năm đầu thập niên 1970, những hệ thống PLC còn thêm khả năng vận

16
hành với những thuật toán hỗ trợ (arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập
nhật” (data manipulation). Do sự phát triển của loại màn hình dùng cho máy
tính (Cathode Ray Tube: CRT), nên việc giao tiếp giữa người điều khiển để
lập trình cho hệ thống càng trở nên thuận lợi hơn. Ngoài ra các nhà thiết kế
còn tạo ra kỹ thuật kết nối với các hệ thống PLC riêng lẻ thành một hệ thống
PLC chung, tăng khả năng của từng hệ thống riêng lẻ. Tốc độ xử lý của hệ
thống được cải thiện, chu kỳ quét (Scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử
lý tốt với những chức năng phức tạp, số lượng cổng ra/vào lớn.
Một PLC có đầy đủ các chức năng như: bộ đếm, bộ định thời, các thanh
ghi và tập lệnh cho phép thực hiện các yêu cầu điều khiển phức tạp khác
nhau. Hoạt động của PLC hoàn toàn phục thuộc vào chương trình nằm trong
bộ nhớ, nó luôn cập nhật tín hiệu đầu vào, xử lý tín hiệu để điều khiển đầu ra.
Những đặc điểm của PLC:
- Có khả năng chống nhiễu tốt.
- Có khả năng nối thêm các module để mở rộng đầu vào/ra.
- Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu.
- Dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển bằng máy tính lập trình
hoặc máy tính cá nhân.
- Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ.
- Bảo trì dễ dàng.
Do các đặc điểm trên, PLC cho phép người điều hành không mất nhiều
thời gian nối dây phức tạp khi cần thay đổi chương trình điều khiển, chỉ cần
lập chương trình mới thay cho chương trình cũ.
Việc sử dụng PLC vào các hệ thống điều khiển ngày càng thông dụng,
để đáp ứng yêu cầu ngày càng đa dạng này, các nhà sản xuất đã đưa ra hàng
loạt các dạng PLC với nhiều mức độ thực hiện đủ để các đáp ứng các yêu cầu
khác nhau của người sử dụng.
17
Để đánh giá một bộ PLC người ta dựa vào 2 tiêu chuẩn chính: dung

lượng bộ nhớ và số tiếp điểm vào/ra của nó. Bên cạnh đó cũng cần chú ý đến
các chức năng như: bộ vi xử lý, chu kỳ xung clock, ngôn ngữ lập trình, khả
năng mở rộng số đầu vào/ra.
2.1.1. Cấu trúc chung của PLC.
Tất cả các PLC đều có thành phần chính là một bộ nhớ chương trình
RAM bên trong [có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM]. Một bộ
vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC, các Module
vào/ra. Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập
trình bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều
có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung.
Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay, RAM thường là loại CMOS có pin dự
phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẵn sàng sử dụng thì nó
mới truyền sang bộ nhớ PLC. Đối với các PLC thường lập trình trên máy tính
nhằm hỗ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình. Các đơn vị lập trình
PLC qua cổng RS232, RS422, RS485, …
18
Hình 2.1. Cấu trúc đơn giản của PLC.
2.1.2. Nguyên lý hoạt động cuả PLC:
CPU điều khiển các hoạt động 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 đầu ra ấy được phát tới
các thiết bị liên kết được thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ
thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.
Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường
tín hiệu song song:
- Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các module khác
nhau.
- Data Bus: Bus dùng tuyến dữ liệu.
- Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điều
khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC.

19
Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các module vào
thông qua Data Bus, Address Bus và Data Bus gồm 8 đường ở cùng thời điểm cho
phép truyền 8 bit của một byte một cách đồng thời hay song song.
Nếu một module đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu địa chỉ byte của 8 đầu ra
xuất hiện trên Address Bus, module đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data
bus. Control Bus sẽ được chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt
động của PLC. Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một
thời gian hạn chế.
Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O.
Bên cạnh đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số 1,8MHz. xung này quyết
định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ
thống.
2.1.3. Bộ nhớ của PLC.
PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp: làm bộ định thời cho
các kênh trạng thái I/O, làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như
định thời, đếm, ghi các Relay.
Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi
vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ
nhớ. Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên
trong bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý sẽ ghi giá trị trong bộ đếm này lên trước khi
xử lý lệnh tiếp theo. Với một địa chỉ mới, nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ
xuất hiện ở đầu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc.
Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bởi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch
này có khả năng chứa 200÷16000 dòng lệnh, tùy theo loại vi mạch. Trong
PLC các bộ nhớ RAM, EPROM đều được sử dụng:
RAM [Random Access Memory] có thể nạp chương trình, thay đổi
hay xoá bỏ nội dung bất kỳ lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn
20
điện nuôi bị mất. Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin

khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài
năm. Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình.
Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và
tuổi thọ lớn.
EPROM [Electrocally Programmable Real Only Memory] là bộ nhớ
mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc nhưng không ghi nội dung vào
được. Nội dung của EPROM không bị mất đi nguồn nuôi, nó được gắn sẵn
trong máy, đã được nhà sản xuất nạp và chứa trong hệ điều hành sẵn. Nếu
người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn
bên trong PLC. Trên PG [Programmer] có sẵn chỗ ghi và xoá EPROM.
EEPROM [Electrically Erasable Programmable Read Only Memory]
liên kết với những truy suất linh động của RAM và có tính ổn định. Nội
dung của nó có thể được xoá và lập trình bằng điện, tuy nhiên số lần là có
giới han.
Môi trường ghi dữ liệu thứ tự là đĩa cứng hoặc đĩa mềm, được sử dụng
trong máy lập trình. Đĩa cứng hoặc đĩa mềm có dung lượng lớn thường được
dùng để lưu những chương trình lớn trong thời gian dài.
2.1.4. Kích thước bộ nhớ PLC.
- Các PLC loại nhỏ có thể chứa 300÷1000 dòng lệnh tuỳ thuộc vào
công nghệ chế tạo.
- Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K÷16K, có khả năng chứa từ
2000÷16000 dòng lệnh.
Ngoài ra còn cho phép gắn thêm một bộ nhớ mở rộng RAM, EPROM.
2.1.5. Các đầu vào ra của PLC.
21
Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các module (các đầu
vào của PLC), các cơ cấu chấp hành được nối với các module ra (các đầu ra
của PLC). Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiện xử
lý 12/24VDC hoặc100/240VAC. Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các
trạng thái của các kênh I/O được cung cấp bởi các đèn LED trên PLC, điều

này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dễ dàng và đơn giản.
Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON, OFF) để thực
hiện việc đóng ngắt hay ngắt mạch ở đầu ra.
2.1.6. Các hoạt động xử lý bên trong PLC.
Khi một chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của PLC, các lệnh sẽ được
trong một vùng lệnh địa chỉ riêng lẻ trong bộ nhớ. PLC có bộ đệm địa chỉ ở bên
trong vi xử lý, vì vậy chương trình ở bên trong bộ nhớ sẽ được vi xử lý thực hiện
một cách tuần tự từng lệnh một, từ đầu cho đến cuối chương trình. Mỗi lần thực
hiện chương trình từ đầu đến cuối được gọi là một chu kỳ thực hiện. Thời gian
thực hiện một chu kỳ tuỳ thuộc vào tốc độ xử lý của PLC và độ lớn của chương
trình.
Một chu kỳ thực hiện bao gồm 3 giai đoạn nối tiếp nhau:
- Đầu tiên, bộ xử lý đọc trạng thái của tất cả đầu vào. Phần chương trình
phục vụ công việc này có sẵn trong PLC và được gọi là hệ điều hành.
- Tiếp theo, bộ xử lý sẽ đọc và xử lý tuần tự một lệnh trong chương
trình. Trong khi đọc và xử lý các lệnh, bộ xử lý sẽ đọc tín hiệu các
đầu vào, thực hiện các phép toán logic và kết quả sẽ được xác định
trạng thái của các đầu ra.
- Cuối cùng, bộ vi xử lý sẽ gán các trạng thái mới cho các module ra.
2.2. GIỚI THIỆU THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LOGIC LẬP TRÌNH ĐƯỢC PLC S7-200.
22
PLC viết tắt của Programmable Logic Controller là thiết bị điều khiển
logic lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển
thông qua một ngôn ngữ lập trình.
S7-200 là thiết bị điều khiển khả trình loại nhỏ của hãng Siemens, có
cấu trúc theo kiểu module và có các module mở rộng. Các module này sử
dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7-200
là CPU: có nhiều loại CPU 212, 214, 224, 226, … Trong nội dung đồ án chỉ
giới thiệu 2 loại CPU: CPU 212 và CPU 214. Về hình thức bên ngoài, sự khác
nhau của hai loại CPU này nhận biết được nhờ số đầu vào/ra và nguồn cung

cấp.
- CPU 212 có 8 cổng vào, 6 cổng ra và có khả năng được mở rộng
thêm bằng 2 module mở rộng.
- CPU 214 có 14 cổng vào, 10 cổng ra và có khả năng được mở rộng
thêm bằng 7 module mở rộng.
CPU 214 bao g ồm:
- 2048 từ đơn (4K byte) thuộc miền nhớ đọc/ghi non-volatile để lưu
chương trình (vùng nhớ có giao diện với EEPROM).
- 2048 từ đơn (4Kbyte) kiểu đọc/ghi để lưu dữ liệu trong đó 512 từ
đầu thuộc miền nhớ non-volatile.
- 14 cổng vào và 10 cổng ra logic.
- Có 7 modul để mở rộng thêm cổng vào/ra bao gồm luôn cả module
analog.
- Tổng số cổng vào/ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra.
- 128 timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau: 4 timer 1ms,
16 timer 10ms, 108 timer 100ms.
- 128 bộ đếm chia làm 2 loại: chỉ đếm tiến và vừa đếm tiến vừa đếm lùi.
- 688 bit nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đọc chế độ làm việc.
23
- Các chế độ ngắt xử lý bao gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sườn lên hoặc
xuống, ngắt thời gian, ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung.
- 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2KHz và 7KHz.
- 2 bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu PTO hoặc kiểu PWM.
- 2 bộ điều chỉnh tương tự.
- Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190
giờ khi PLC bị mất nguồn nuôi.
SIEMENS
SIMATIC
S7-200
CPU214

Q1.0
Q1.1Q0.1
Q1.0
Q0.2
Q0.3
Q0.7
Q0.6
Q0.4
Q0.5
I1.1
I1.0
I0.5
I0.4
I0.6
I0.7
I0.3
I0.2
I1.0
I0.1RUN
STOP
SF
Hình 2.2. Bộ điều khiển lập trình S7-200-CPU 214.
- STOP (đèn vàng): Đèn vàng STOP chỉ định PLC đang ở chế độ
dừng. Dừng chương trình đang thực hiện lại.
- Ix.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời
của cổng Ix.x (x.x=00÷1.5). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu
theo giá trị logic của cổng.
- Qy.y (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời
của cổng Qy.y (y.y=0.0÷1.1). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín
hiệu theo giá trị logic của cổng.

C ổng truyền thông:
24
- S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9
chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các
trạm PLC khác. Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600
baud. Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là
300÷38400.
Hình 2.3. Cổng truyền thông nối tiếp RS485.
Chân Giải thích Chân Giải thích
1 Đất 6
5 VDC [điện trở trong 100Ω]
2 24 VDC 7 24 VDC [120mA tối đa]
3 Truyền và nhận dữ liệu 8 Truyền và nhận dữ liệu
4 Không sử dụng 9 Không sử dụng
5 Đất
Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG702 hoặc với các loại máy lập
trình thuộc họ PG7xx có thể sử dụng một cáp nối thẳng MPI. Cáp đó đi kèm
theo máy lập trình.
Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối PC/
PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485.
C ông tắc chọn chế độ làm việc của PLC:
Công tắc chọn chế độ làm việc nằm phía trên, bên cạnh các cổng ra của
S7-200 có ba vị trí cho phép chọn các chế độ làm việc khác nhau cho PLC.
- RUN cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ. PLC
S7-200 sẽ rời khỏi chế độ RUN và chuyển sang chế độ STOP nếu
trong máy có sự cố hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP, thậm
chí ngay cả khi công tắc ở chế độ RUN. Nên quan sát trạng thái thực
tại của PLC theo đèn báo.
25