Ứng dụng mạng CC-Link PLC dòng Q Mitsubishi điều khiển tự động cho nhà kính ươm trồng cây giống thông minh

ỨNG DỤNG MẠNG CC – LINK PLC DÒNG Q MITSUBISHI ĐIỀU
KHIỂN TỰ ĐỘNG CHO NHÀ KÍNH ƯƠM TRỒNG CÂY GIỐNG
THƠNG MINH.
Thái Việt Đức, Phạm Anh Quân, Nguyễn Văn Cảm, Huỳnh Minh Hiếu*
*Viện Kỹ thuật HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP.Hồ Chí Minh
GVHD: ThS. Nguyễn Vạn Quốc

TĨM TẮT
Bài báo nghiên cứu chế tạo mơ hình nhà kính ươm trồng cây giống bằng PLC Mitsubishi với các chức năng
của một nhà kính thơng minh ngồi thực tế. Thực phẩm sạch ln là thứ mà mọi người quan tâm hàng đầu cùng
với sự gia tăng ơ nhiễm đất, nước, khơng khí thì dù khơng sử dụng phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật, rau
xanh vẫn có nguy cơ nhiễm độc rất cao. Chưa kể các yếu tố nấm, sâu bệnh trong điều kiện mơi trường bình
thường cũng có thể gây hại cho rau và gián tiếp tác động xấu đến sức khỏe người tiêu dùng. Để giải quyết vấn
đề này thì trồng cây trong mơ hình nhà màng thơng minh là một trong những giải pháp tối ưu đáp ứng được
các yêu cầu tất yếu của người đầu tư và nhu cầu của người tiêu dùng.
Từ khóa: PLC, nhà kính thơng minh, mạng internet, CC-Link, điều khiển.
1. GIỚI THIỆU
Nhà kính là cơng trình thường có tường và mái làm bằng kính (hoặc vật liệu tương tự) dùng để trồng rau quả
để tránh tác động nhất thời của thời tiết như mưa to gió mạnh. Vì nhà màng có mái và tường bằng kính hoặc
nhựa nên chúng có khả năng tự nóng lên do bức xạ nhìn thấy được của mặt trời khi đi qua lớp kính trong suốt
bị hấp thụ bởi thực vật, đất đai và những thứ khác bên trong nhà kính.
Nhà kính hay nhà màng (ni trồng) 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. Cụ thể, ở đây vật liệu bao phủ là kính,
mica hoặc tấm nhựa.
Nhà màng được sử dụng cho nhiều mô hình canh tác khác nhau giúp mang lại mơi trường sống và sinh trường
tốt cho cây trồng từ đó nâng cao năng suất, chất lượng của sản phẩm thu hoạch. Các mơ hình canh tác nơng
nghiệp thường sử dụng nhà màng trồng cây như:

231

− Trồng các loại rau sạch, các loại rau màu được sử dụng hằng ngày.Do được bảo vệ tốt nên các loại rau xanh
này sẽ không cần sử dụng đến các loại thuốc trừ sâu, từ đó sẽ an tồn cho người sử dụng và mang lại giá trị
kinh tế lớn hơn do nhu cầu sử dụng các loại rau sạch ngày càng nâng cao.
− Trồng các loại hoa có giá trị cao như hoa phong lan, hoa hồng, hoa cúc, ... Các loại hoa này địi hỏi mơi
trường chăm sóc tốt và các điều kiện phù hợp để cho ra các sản phẩm hoa đẹp, có giá trị thẩm mỹ cao. Môi
trường bên trong nhà màng sẽ là môi trường lý tưởng để trồng các loại hoa này.
− Trồng các loại cây ăn quả có giá thành cao trên thị trường như dâu tây, dưa lưới, nho, ... Để đạt được những
sản phẩm đạt năng suất và chất lượng cao thì ngồi việc đảm bảo dinh dưỡng cần phải có mơi trường tốt với
sự kiểm sốt nhiệt độ và các yếu tố khơng khí, độ ẩm. Các điều kiện này sẽ được đảm bảo nếu như cây được
trồng bên trong nhà màng.
− Làm mơ hình trồng thủy sinh: đây là mơ hình canh tác nơng nghiệp hiện đại, đang được phát triển nhiều tại
các địa phương hiện nay. Phương pháp này sử dụng các loại chất dinh dưỡng dưới dạng chất lỏng thông qua
các đường ống để cung cấp cho cây hấp thụ. Mơ hình trồng cây thủy sinh này thường kết hợp với nhà kính
nơng nghiệp để trồng các loại rau, hoa, quả.
Việc trồng cây nông nghiệp trong nhà màng sẽ tạo ra một môi trường sống thuận lợi cho cây trồng, mang lại
nhiều lợi ích khơng chỉ cho người trồng mà còn cả người tiêu dùng, những người trực tiếp sử dụng các sản
phẩm nông nghiệp trồng trong nhà màng.
− Cây trồng được bảo vệ, chăm sóc tốt.
− Tránh được nhiều tác nhân gây hại.
− Tạo ra các sản phẩm sạch, an toàn.
− Mang lại sản lượng và chất lượng tốt.
2. THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG:
❖

Sơ đồ khối chung cho hê thống: Các tính hiệu cảm biến sẽ truyền tín hiệu Analog vào mô đun

analog cc-link, mô đun analog normal. Analog chuyển sang Digital và đưa về mô đun CPU tùy theo điều kiện
các chức năng để lập trình mà mơ đun CPU sẽ truyền tín hiệu cho biến tần, I/O cc-link., I/O normal

232


❖

Sơ đồ cho bơm tưới và PID: khi độ ẩm trong đất không đạt được độ ẩm yêu cầu cảm biến độ ẩm đất

sẽ trả tín hiệu vào mơ đun analog cc-link và đưa tín hiệu vào mơ đun CPU từ đó mơ đun CPU sẽ phát tín hiệu
để mở van điện từ và biến tần đề bơm nước. Vì khi bơm sẽ xuất hiện áp suất nước nên cảm biến áp suất sẽ
giám sát và gửi tín hiệu về PLC và PID trong PLC kiểm soát cho áp suất trong đường ống luôn ổn định.

❖

Sơ đồ khối cho quạt đối lưu: Khi nhiệt độ của môi trường trong nhà kính khơng thỏa điều kiện của

cây, cảm biến nhiệt độ sẽ gửi tín hiệu về mơ đun analog cc-link và từ dó sẽ gửi vào mơ đun CPU và từ mơ đun
CPU sẽ kích hoạt biến tần làm cho quạt hoạt động để lưa thơng lng khí mát từ ngồi vào nhà kính và luồng
khí nóng trong nhà kính đi ra ngoài tảo sự ổn định về điều kiện nhiệt độ cho cây trồng
233


❖

Sơ đồ khối phun sương làm mát: Khi độ ẩm trong nhà kính khơng đạt u cầu cảu cây cảm biến độ

ẩm sẽ gửi tín hiệu về mơ đun analog và đưa về mơ đun CPU từ đó mơ đun CPU sẽ gửi tín hiệu kích hoạt bơm
phun sương giúp cho nhà kính trở nên mát mẻ và khơng bị quá khô để giúp cây phát triển

❖

Sơ đồ khối rèm cắt nắng và đèn hộ trợ chiếu sáng và sưởi ấm: Khi ánh nắng chiếu vào quá mạnh

ánh hưởng tới cây trồng (buổi trưa) hoặc vào buổi tối ánh sáng bị thiếu và cần hộ trợ quang hợp vào ban đêm.
Cảm biến ánh sáng sẽ gữi tín hiệu cho mơ đun analog normal và đưa về mô đun CPU và từ đó mơ đun CPU sẽ
kích hoạt hệ thống rèm để cắt nắng mặt trời để bảo vệ cây và đèn chiếu sáng ban đêm để hộ trợ quang hợp và
sưởi ấm khi nhiệt độ buổi tối hạ xuống

234


❖

Lưu ý cho tất cả các chức năng: mô hình nhà kính đều có thể điều khiển và giám sát từ xa bằng

Smart Phone nhờ việc kết nối WIFI, ngoài ra cịn có thể giám sát điều khiển trên HMI

3. KẾT QUẢ TH CÔNG SẢN PHẨM TAY MÁY ROBOT: GIA CƠNG, LẮP RÁP, LẬP TRÌNH:

4. KẾT LUẬN:
Đề tài này thực hiện việc tính tốn, thiết kế hệ thống mơ hình trồng cây nông nghiệp trong nhà màng.Hệ thống
thu thập dữ liệu SCADA và phần mềm GT Designer 3. Áp dụng nó để thiết kế giám sát để điều khiển và giám
sát hệ thống. Cụ thể cài đặt và giám sát thơng số độ ẩm, nhiệt độ khơng khí, đất trong nhà màng.Thiết kế được

235


mơ hình nhà màng kiểm sốt và điều khiển được các thơng số qua PLC một cách khá hồn chỉnh và sát với
thực tế nhằm đáp ứng yêu cầu của đề tài đưa ra.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Thầy Nguyễn Vạn Quốc, Lập trình PLC, ĐH Cơng Nghệ. TP.HCM, 2021

[2] CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.03/06-10, TP. HCM, 2010
[3]

/>
[4] />[5] />[6] GOT Mobile function GOT Solutions Human-Machine Interfaces(HMIs)-GOT| MITSUBISHI ELECTRIC
FA
[7]

/>
[8] />[9] />[10] />[11] FR-E700 INSTRUCTION MANUAL (Applied) (mitsubishielectric.com)

236