Ứng dụng PLC FX5U điều khiển thiết bị hệ thống tưới qua mạng internet

ỨNG DỤNG PLC FX5U ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ HỆ THỐNG TƯỚI
QUA MẠNG INTERNET
Ngơ Đình Gia Huy, Hồng Nhật Cường, Khưu Minh Tấn*
*Viện Kỹ thuật HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh
GVHD: ThS. Nguyễn Vạn Quốc

TĨM TẮT
Bài báo nghiên cứu và ứng dụng PLC FX5U để điều khiển thiết bị hệ thống tưới qua mạng internet phục vụ
cho đời sống. Hệ thống được tự động hóa dựa trên lập trình PLC và điều khiển thơng qua điện thoại thơng minh
khi có mạng internet nhằm giúp cho việc tưới tiêu cho cây trồng một cách hiện đại, nâng cao hiệu suất. Hệ
thống tưới được tính tốn, thiết kế, chế tạo đã được lắp ráp và hoạt động tốt.
Từ khóa: PLC, điện thoại thông minh, mạng internet, hệ thống tưới, điều khiển.
1. GIỚI THIỆU
Hiện nay, các hệ thống tưới nước tự động cho vườn rau ở quy mô sản xuất hay quy mơ hộ gia đình ngày càng
phổ biến. Việc tưới nước cho rau là một trong những yếu tố quan trọng giúp trang trại rau phát triển tốt, nâng
cao chất lượng rau. Vì vậy, người chăm sóc trang trại rau cần đảm bảo được các yếu tố như thời điểm tưới nước
trong ngày, thời gian tưới nước, số lần tưới nước. Chính vì thế, một hệ thống tưới rau tự động giúp cho chủ sản
xuất trang trại rau giảm bớt gánh nặng về thời gian và công sức tưới tiêu mỗi ngày. Hệ thống tưới nước tự động
là một hình thức tưới nước hợp lý, tiết kiệm sức lao động và chi phí phân cơng. Vốn đã rất phổ biến từ nhiểu
nước trên thế giới. Tuy nhiên ở Việt Nam chỉ vài ba năm trở lại đây việc vận dụng hệ thống này mới trở thành
xu hứng. Hệ thống tưới nước tự động cũng trở nên phổ biến hơn với người nơng dân ở nơng thơn cùng với q
trình hiện đại hóa nơng nghiệp nơng thơn nhưng khơng phải người dân nào cũng mạnh dạn đưa vào xử dụng vì
chi phí đầu tư cao.
Do có kỹ thuật điện tử phát triển nên các thiết bị tiên tiến có khả năng đo đạc và điều khiển các thông số của
các yếu tố như nhiệt độ môi trường, độ ẩm đất, độ ẩm khơng khí, giai đoạn phát triển của rau mà người vận
hành sẽ quyết định thời điểm bơm hoạt động cấp nước tưới trong ngày, số lượng van tưới, thời gian mở cấp
nước tưới của mỗi van. Và để tối ưu được quá trình kết hợp thì cần
Hệ thống bơm và van cấp nước và tưới sẽ được kích hoạt tự động theo thời gian thực hẹn giờ tưới cho hệ thống,
đồng thời hệ thống hoạt động chính xác dựa trên số lượng, thứ tự van tưới, thời gian tưới của mỗi van đã cài
đặt cho hệ thống.

219


2. THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
Hệ thống được phát triển để hỗ trợ cho các doanh nghiệp hay hộ gia đình dễ dàng điều khiển để quản lý và tưới
tiêu có hiệu quả và tiết kiệm được nguồn lực lao động.
Nguyên lý hoạt động: Kết nối PLC FX5U với các thiết bị cảm biến của hệ thống phun tưới gồm các van đường
ống đã được lắp đặt cố định, lập trình PLC và màn hình HMI, màn hình HMI sẽ hiển thị nhiệt độ, phân vùng
điều khiển và thời gian hoạt động của các van phun nước. Sau đó kết nối PLC FX5U, màn hình HMI với Router
và truyền tín hiệu lên Sever Internet, tín hiệu sẽ được thiết bị VPN Sever ở một nơi cách xa trạm trung tâm đọc
và truyền tín hiệu qua mạng LAN hoặc Wifi.

Hình 1a: sơ đồ hệ thống thiết bị phun tưới

Hình 1b: Sơ đồ kết nối hệ thống điều khiển
3. KẾT QUẢ THI CƠNG
Cấu hình cho moden wifi tại vị trí điều khiển: Dasan modem.
Chuyển đổi sang chế độ cầu (Bridge mode config), để chia sẻ kết nối internet với Router VPN, đồng thời thay
đổi IP cho Router để tránh trùng lặp.

220


Hình 2: Giao diện cấu hình Moden Wifi tại nơi điều khiển
Cấu hình Router VPN: Draytek Router.
Kết nối Router với máy tính qua dây mạng Lan để cấu hình.

221

Hình 3: Giao diện cấu hình Router VPN Sever
Cấu hình Router 3G/4G ở trụ sở chính: Internet cable RJ45.
Kết nối Router với sever để gửi thông tin và điều khiển hoạt động của hệ thống.

Hình 4: Giao diện cấu hình VPN Client
Đăng nhập vào sever từ xa và điều khiển qua giao diện thiết kế.

222


Hình 5: giao diện điều khiển
4. KẾT LUẬN
Đề tài nghiên cứu này thực hiện việc lập trình, thiết kế và lắp đặt các thiết bị tạo thành một sản phẩm thống
nhất là hệ thống tưới tự động. Sản phẩm hoạt động dựa trên lập trình PLC và điều khiển chủ yếu thơng qua
mạng internet. Việc điều khiển hồn tồn phù hợp với nhu cầu quản lý phun tưới từ xa, tự dộng để tiết kiệm
thời gian và nguồn lực lao động.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tổng quan về PLC FX5U “ />2. User manual Dasan modem “ />3. Joaquín Gutiérrez, Juan Francisco Villa-Medina, Alejandra Nieto-Garibay, and Miguel Ángel PortaGándara, Automated Irrigation System Using a Wireless Sensor Network and GPRS Module, IEEE Trans.
Instrum. Meas., vol. 63 (1), pp. 166 - 176, (2014).
4. Leive M. Mortensen, Effects of air humidity on growth, fl owering, keeping quality and water
relations of four short-day greenhouse species, Elsevier - Scientia Horticuturae, 86, pp. 299 - 310, (2000).
5. RCAE 2019: Proceedings of the 2019 The 2nd International Conference on Robotics, Control and
Automation Engineering November 2019 Pages 60-64
/>6. L. M. Mortensen and H. R. Gislerød, Effect of Air Humidity on Growth, Keeping Quality, Water
Relations, and Nutrient Content of Cut Roses, Gartenbauwissenschaft, 65 (1), pp. 40 - 44, (2000).
7. Zhang S,Wang M,Shi W, et al. Construction of Intelligent Water Saving Irrigation Control System
Based on Water Balance. Ifac Papersonline, 2018, 51(17).

223