tc123

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Mục lục
Trang
1.1.1. Cấu trúc của nhà trồng thực vật ngoài nớc....................................................................................5
1.1.2. Cấu trúc của nhà trồng thực vật trong nớc.....................................................................................7
1.2. YêU CầU CôNG NGHệ CẹA NH TRNG THC VậT...............................................................................10
1.3. TíNH TOáN CâN BằNG ẩM TRONG NH TRNG....................................................................................13
1.3.1. Tỏa hơi nớc do ngời.......................................................................................................................13
1.3.2. Tỏa hơi nớc do bốc hơi từ bể chứa...............................................................................................14
1.3.3. Tỏa hơi nớc từ nền ẩm.................................................................................................................14
1.3.4. Tỏa hơi nớc từ bán thành phẩm.....................................................................................................14
CHơNG 2...........................................................................................................16
CấU TRểC V LậP TRìNH PLC S7-200 .....................................................16
2.1. GII THIệU THIếT Bị đIềU KHIểN LOGIC LậP TRìNH đẻC 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 thớc 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. GII THIệU THIếT Bị đIềU KHIểN LOGIC LậP TRìNH đẻC 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 tợng.............................................................................................................................................29
2.2.2.4. Mở rộng cổng vào ra.................................................................................................................................30
2.2.3. Thực hiện chơng trình của S7-200 CPU214..............................................................................31
2.2.4. Cấu trúc chơng trình của S7-200 CPU214.................................................................................32
2.3. NGôN NGữ LậP TRìNH CẹA S7-200......................................................................................................33
2.3.1. Phơng pháp lập trình..................................................................................................................33
2.3.1.1. Định nghĩa về LAD................................................................................................................................34

2.3.1.2. Định nghĩa về ngăn xếp logic (logic stack)...........................................................................................35
2.3.2. Tập lệnh của S7-200....................................................................................................................35
2.3.2.1. Lệnh vào ra..............................................................................................................................................35
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...............................................................................................................37
2.3.2.6. Các lệnh so sánh........................................................................................................................................37
2.3.2.7. Lệnh nhảy và lệnh gọi chơng 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...............................................................................................................39
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................................................................42
2.3.2.13. Lệnh chuyển dịch nội dung ô nhớ.........................................................................................................42
2.3.2.14. Các lệnh làm việc với mảng...................................................................................................................43
2.3.2.15. Các lệnh dịch chuyển thanh ghi...........................................................................................................43
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..............................................................................................................................44
2.3.2.19. Ngắt và xử lý ngắt................................................................................................................................45
2.4. GII THIệU Về MN HìNH OP3 V PHầN MềM PROTOOL...................................................................45
1
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
2.4.1. Giới thiệu về màn hình OP3.......................................................................................................45
2.4.1.1. Cấu hình và các giai đoạn điều khiển tiến trình................................................................................45
2.4.1.2. Cấu hình của OP3....................................................................................................................................46
2.4.1.3. Truyền thông OP3 với PLC.......................................................................................................................47
2.4.1.4. Kết nối tới PPI của S7-200........................................................................................................................48
2.4.2. Giới thiệu về ProTool..................................................................................................................49

2.4.2.1. Các kỹ thuật thiết lập cấu hình..............................................................................................................49
2.4.2.2. Các giá trị nhập vào.................................................................................................................................50
2.4.2.3. Các bộ định thời và bộ đếm...................................................................................................................50
2.4.2.4. Tạo và sửa đổi các dự án...........................................................................................................................50
3.1. LA CHN THIếT Bị CHO Hệ THẩNG đIềU KHIểN....................54
3.1.1. Lựa chọn thiết bị đầu vào.........................................................................................................56
3.1.1.1. Lựa chọn thiết bị đo độ ẩm...................................................................................................................56
3.1.1.2. Lựa chọn thiết bị đo gió.........................................................................................................................56
3.1.1.3. Lựa chọn cảm biến đo cờng độ ánh sáng.................................................................................................57
3.1.1.4. Lựa chọn cảm biến báo ma.......................................................................................................................58
3.1.2. Tính toán thiết kế lựa chọn cơ cấu chấp hành...........................................................................59
3.1.2.1. Tính toán lựa chọn hệ thống giảm ẩm cho nhà trồng.............................................................................59
3.1.2.2. Tính toán lựa chọn thiết bị tăng ẩm.......................................................................................................64
3.1.2.3. Hệ thống phụ trợ cho nhà trồng................................................................................................................65
c. Hệ thống cắt nắng cho nhà trồng....................................................................................................................67
3.1.3. Lựa chọn thiết kế hệ thống cung cấp điện................................................................................68
3.1.3.1. Xác định phụ tải tính toán toàn nhà......................................................................................................68
3.1.3.2. Lựa chọn các phần tử trên sơ đồ cấp điện..............................................................................................68
c. Chọn thiết bị điện cho quạt đối lu..................................................................................................................69
d. Chọn thiết bị điện cho động cơ quấn rèm.....................................................................................................69
e. Chọn thiết bị điện cho động cơ thông mái.....................................................................................................69
f. Chọn thiết bị điện cho động cơ cắt nắng.....................................................................................................70
g. Chọn thiết bị điện cho bơm phun sơng..........................................................................................................70
3.2. XâY DNG CHơNG TRìNH đIềU KHIểN...............................................................................................71
3.2.1. Đặc điểm công nghệ..................................................................................................................71
3.2.2. Các thiết bị vào ra của PLC........................................................................................................73
3.2.3. Chơng trình điều khiển............................................................................................................78
Mở đầu
Hiện nay trên thế giới, việc sản xuất rau và một số cây đã phát triển theo
kiểu công nghiệp, an toàn để đảm bảo chất lợng, năng suất nhằm nâng caô giá

trị sản phẩm. Yêu cầu của sản xuất là không phụ thuộc vào thời tiết, chủ động
về môi trờng, sản xuất liên tục, chăm sóc tích cực làm cho cây trông đợc sinh tr-
ởng trong điều kiện tốt nhất. Điều này chỉ có thể thực hiện đợc trên cơ sở hệ
thông thiết bị và công cụ thích hợp cho từng khâu theo yêu cầu của từng loại
công nghệ, cơ bản hệ thống thiết bị bao gồm: nhà trồng, hệ thống thiết bị chăm
sóc trong nhà trồng, hệ thống thiết bị phụ trợ.
Trong giai đoạn hiện nay ở nớc ta tốc độ khai thác và sử dụng tài nguyên
đất, nớc cho các mục tiêu đo thị hoá, xây dựng khu công nghiệp, khu chế
2
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
biến đang diễn ra với tốc độ nhanh chóng. Vì vậy quỹ đất phục vụ cho sản
xuất nông nghiệp đang ngày càng bị thu hẹp. Mặt khác nhu cầu về các loại sản
phẩm nông sản của ngời dân ngày cang cao không những về số lợng mà còn cả
về chất lợng. Tuy nhiên hệ thống cơ sở hạ tầng và các dịch vụ sản xuất nông
nghiệp ở nớc ta đợc đánh giá là còn yếu, cha đáp ứng đợc yêu cầu công về sản
xuất nông nghiệp so với các nớc trên thế giới nói chung cũng nh các nớc 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 lới) và áp dụng các phơng pháp tới tự động nhằm
nâng cao năng xuất, sản lợng, chất lợng cũng nh sản xuất chuyên canh từng loại
cây trồng trong từng khu vực đối với từng vùng, đặc biệt ở nớc ta với điều kiện
khí hậu tơng đối khắc nghiệt đang đợc coi là vấn đề cấp thiết. Trớc những vấn
đề đó việc nghiên cứu, khảo sát, đánh giá thực trạng tình hình sử dụng nhà
trồng trong nớc cũng nh tham khảo các mô hình nhà trồng trên thế giới làm cơ
sở để định hớng, lựa chọn, cải tiến cấu trúc nhà trồng, thiết bị phụ trợ cho nhà
trồng phục vụ sản xuất nông nghiệp trong nớc góp phần nâng cao đời sống,
cũng nh giảm bớt sức lao động cho ngời nông dân hiện nay là cần thiết.
Hiện nay trên thị trờng 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 l-
ợng sản phẩm, hạ giá thành và giảm số ngời lao động thủ công trong sản xuất.

Một trong các thiết bị điều khiển đang đợc ứng dụng rộng rãi là thiết bị điều
khiển lập trình đợc PLC (Programable Logic Controller). PLC đợc 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 đợc PLC, cụ thể là họ S7-
200 của Siemens từ đó thiết kế hệ thống.
3
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Đồ án tập trung nghiên cứu các nội dung sau:
- Chơng 1: Cấu trúc và yêu cầu công nghệ của nhà trồng thực vật.
- Chơng 2: Cấu trúc và lập trình PLC S7-200.
- Chơng 3: Thiết kế hệ thống điều khiển độ ẩm trong nhà trồng thực vật.
Với kiến thức tích luỹ đợc 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
Chơng 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 hớng 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.

4
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Trong nhiều năm qua các cơ quan chuyên môn, nhiều nhà khoa học đã và đang
tập trung nghiên cứu, đa ra đợc nhiều loại quy trình trồng rau an toàn và hoa chất lợng
cao ở ngoài đồng ruộng, trong nhà kính, nhà lới; đang từng bớc đa một số giống mới
có năng suất, chất lợng cao vào sản xuất, loại bỏ những giống cũ có năng suất và chất
lợng kém. Tuy các vùng sản xuất rau và hoa trong nhà kính, nhà lới với sự hỗ trợ của
các hệ thống thiết bị phục vụ công nghệ nh hệ thống tới, hệ thống hoà trộn dung dịch
đặc biệt là hệ thống thiết bị điều khiển môi trờng nhà trồng nhằm tạo ra đợc môi trờng
tốt nhất cho cây trồng phát triển, đang ngày càng đợc mở rộng, song thực tế các hệ
thống thiết bị này cha đợc nghiên cứu một cách hệ thống, chủ yếu là nhập và sao chép
mẫu, đầu t tự phát không có đủ luận cứ khoa học. Đấy là cha tính đến giá thành các
thiết bị nhập ngoại đòi hỏi chi phí rất lớn, dẫn đến cha phát huy đợc hiệu quả nên cha
phát triển rộng rãi.
Việc đi tắt đón đầu, nghiên cứu xác định đợc một số thiết bị phụ trợ trong nhà
trồng nhằm tạo đợc môi trờng tốt, phù hợp để có thể sản xuất quanh năm rau, hoa
theo hớng công nghiệp, giảm lao động nặng nhọc, bảo vệ môi trờng để bắt kịp trình
độ sản xuất nông nghiệp các nớc trong khu vực nhằm nâng cao năng suất, sản lợng,
chất lợng cũng nh sản xuất chuyên canh từng loại cây trồng trong từng khu vực đối
với từng vùng, đặc biệt ở nớc ta với điều kiện khí hậu tơng đối khắc nghiệt đang đợc
coi là vấn đề cấp thiết.
1.1.1. Cấu trúc của nhà trồng thực vật ngoài nớc.
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 nớc phát triển khác đã đa
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 nh kiểu cách để phù hợp với từng
vùng khí hậu của từng nớc đồng thời cũng đẩy mạnh xuất khẩu sang các nớc
chậm phát triển. Do khoa học ngày càng phát triển nên việc ứng dụng công
5

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
nghệ thông tin cũng nh tự động hóa vào điều khiển khí hậu trong nhà trồng
cũng đạt đến trình độ cao và đã sản xuất hàng loạt các 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 nh giá thành của ngời sử dụng. Chính vì vậy việc sản xuất thâm canh
tăng vụ ngày càng trở nên rõ rệt, môi trờng trong nhà trồng luôn luôn ở mức
nhiệt độ, độ ẩm mà yêu cầu của cây sử dụng, cây trồng không phân biệt đợc các
mùa trong năm bởi vậy sản phẩm có quanh năm đáp ứng đợc nhu cầu của ngời
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 nớc 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 nh 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 nớc, 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 ngời ngồi
trong nhà có thể quan sát điều khiển từ xa các thông số nh nhiệt độ, độ ẩm, ánh
sáng
Hiện nay trên thế giới cũng đa ra một loạt các kiểu dáng nhà có kèm theo
thiết bị điều khiển tiểu khí hậu trong đó có hai dạng chính nh sau:
Nhà trồng đơn giản: Mục tiêu đảm bảo đợc một số yêu cầu phục vụ
công nghệ chống đợc ma, một số loại côn trùng và một số thiết bị điều
chỉnh bằng tay hoặc bằng cơ khí nh:
- Hệ thống thiết bị thông gió tự nhiên.
- Hệ thống làm mát, cấp nhiệt đơn giản.
- Hệ thống lới chống côn trùng.
6
Website: Email : Tel (: 0918.775.368

- Hệ thống chống ma, sơng.
Nhà trồng hiện đại: Đáp ứng thỏa mãn mọi yêu cầu của công nghệ, nó
cho phép tạo ra môi trờng khí hậu riêng biệt phía trong nhà trồng 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, ma để đ a lệnh điều khiển tới các hệ
thống:
- Hệ thống thông gió cỡng bức (quạt đối lu, quạt hút ).
- Hệ thống làm mát, cấp nhiệt tự động (điều hòa, bốc hơi nớc ).
- Hệ thống kiểm soát và điều khiển cờng độ ánh sáng (lới cắt nắng,
hệ thống chiếu sáng ).
- Hệ thống cung cấp nồng độ khí CO
2

Thực tế cho thấy toàn bộ các thiết bị đợc thiết kế đồng bộ cho nhà trồng
ở các nớc trên đều đem lại hiệu quả kinh tế nhng giá thành tơng đối cao chỉ phù
hợp với một số nớc có nền kinh tế phát triển. Do vậy thiết bị đồng bộ này không
phù hợp với điều kiện kinh tế ở nớc ta.
1.1.2. Cấu trúc của nhà trồng thực vật trong nớc.
ở nớc ta nông nghiệp nhà kính đã bớc đầu có đợc sự chú trọng trong sản
xuất, nhng so với các nớc phát triển vẫn còn một khoảng cách rất lớn về quy mô
cũng nh về trình độ. Hiện nay có một số địa phơng cũng đang tích cực áp dụng
công nghệ nhà trồng vào sản xuất rau an toàn và hoa chất lợng cao, nhng do
trình độ cũng nh 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 nớc ngoài vào sản xuất rau an toàn và hoa chất lợng cao vẫn không
đem lại hiệu quả kinh tế do một phần không hiểu rõ đợc công nghệ nhà trồng,
một phần kinh phí hạn hẹp nên không đồng bộ hóa đợc thiết bị điều khiển cũng
7
Website: Email : Tel (: 0918.775.368

nh thiết bị phụ trợ điều khiển khí hậu vì vậy gây lãng phí cũng nh làm mất tác
dụng của các thiết bị.
Do đặc điểm về địa lý cũng nh 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 toàn gặp
khó khăn. Nh thành phố Huế đã có tới 2100 ha diện tích nhà trồng với mỗi mô
đun có diện tích 1000m
2
nhng không đem lại hiệu quả nên mô hình này dần dần
mất đi. ở một số tỉnh khác nh Đà Nẵng, Khánh Hòa, Lâm Đồng cũng đang
trình các cơ quan cấp tỉnh để xin dự án xây dựng mô hình nhà lới với quy mô
khá lớn nhng gặp một số khó khăn do kinh phí cũng nh các luận cứ khoa học về
việc điều khiển khí hậu trong nhà trồng cha đợc kiểm chứng. Chính vì vậy việc
thiết kế đợc 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.
Nh vậy thực trạng việc sản xuất trong môi trờng trong nhà trồng của nớc
ta vẫn còn manh mún, tự phát với quy mô nhỏ cũng nh cha có cơ sở đầy đủ để
đánh giá. Nh ta đã biết việc ứng dụng khoa học kỹ thuật trồng cây trong nhà
trồng mang lại hiệu quả thiết thực cho ngời sản xuất cũng nh nâng cao chất l-
ợng, năng suất sản phẩm nông nghiệp. Tuy nhiên do cơ sở còn kém, khởi đầu
chậm, chịu ảnh hởng của thực lực kinh tế, tuy đã tiến hành nghiên cứu phát
triển và cũng nh tạo ra đợc một số kỹ thuật thích hợp điều kiện trong nớc, nhng
nghiên cứu ứng dụng tổng hợp còn cha 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
cha hiệu quả, cha đem lại những công năng nh mong muốn còn cần tiếp tục
hoàn thiện và nâng cao.
Từ cách tiếp cận công nghệ nhà trồng trên thế giới cũng nh qua quá trình
điều tra khảo sát thực nghiệm trong nớc các nhà nghiên cứu cũng đã đa ra đợc
một số mô hình nhà trồng phù hợp với điều kiện khí hậu cũng nh kinh tế ở nớc
ta.
8

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Kích thớc và quy mô các dạng nhà: có rất nhiều loại kích thớc khác nhau
hiện đang ứng dụng trong nhà trồng, tuy nhiên có thể tổng kết lại nh sau. Với H
là chiều cao, B là chiều rộng của nhà.
- Nhà cao: H/B = 0,6ữ0,8.
- Nhà trung bình: H/B = 0,3ữ0,5.
- Nhà thấp: H/B = 0,15ữ0,25.
Nhà trồng dạng cao có chiều cao hữu ích thờng từ 4ữ4,5m, chiều cao
đỉnh mái là 5,5ữ6m, khẩu độ thờng là 8ữ9m. 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 trờng trong nhà trồng, có thể ứng dụng rộng rãi
vào các lĩnh vực trồng rau, ơm cây, sản xuất hoa, và phục vụ cho công tác thí
nghiệm
Nhà trồng trung bình có chiều cao hữu ích là 2,5ữ3,2m, chiều cao đỉnh
mái 3,7ữ4,2m. khẩu độ trong nhà thờng 6ữ7m. Đặc điểm nhà này chỉ áp dụng
cho một số loại cây trồng có chiều cao vừa phải nh một số loại cây da chuột, bí,
cà chua
Nhà trồng thấp có chiều cao hữu ích 1,7ữ2m, chiều cao đỉnh mái 2,5m.
Đặc điểm thông thoáng kém, với chiều cao thấp khó bố trí đợc thiết bị làm mát
hoặc tăng nhiệt nh quạt đèn chiếu sáng chỉ phù hợp cho sản xuất cây giống và
một số cây thấp nh 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 nh 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 thờng một mô hình nhà trồng thờng có
diện tích 400ữ1000m
2
. Vì vậy đề tài chọn mô hình nhà trồng có chiều rộng 8m
và chiều dài 25m và đợc nối ghép 2 mô đun lại thành tổng diện tích nhà trồng là
400m

2
(16m x 25m).
9
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Động cơ
Thanh
quấn
Của thông gió
Động cơ
mô hình nhà kính trồng thực vật diện tích 400m (16 x 25m)
2
Động cơ Động cơ Động cơ
Của thông gió
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 trờng trong nhà đúng theo
công nghệ mà các chuyên gia cây trồng yêu cầu cho từng đối tợng cây trồng,
theo từng thời kỳ sinh trởng. Chính vì vậy, đa ra đợc 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 nh sau:
Nhiệt độ: là một trong những yếu tố quan trọng quyết định sự sinh trởng,
phát triển, nở hoa và chất lợng của cây trồng. Đa số các loại cây trồng
cũng nh các giống cây đều a khí hậu mát mẻ, nhiệt độ dao động 17ữ19
0
C
mùa đông, và 24ữ26
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 trởng và phát triển của cây. ánh
sáng cung cấp năng lợng 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 nh cờng độ chiếu sáng. Thông thờng thì cờng độ ánh sáng
cho phép dao động từ 20.000ữ30.000Lux.
10
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Độ ẩm: luôn luôn là yêu tố cần thiết cung cấp nớc cho cây và giữ cân
bằng nớc giữa môi trờng và cơ thể, chống lại sự héo rũ và hiện tợng 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 đợc mức bão hòa và thích hợp nhất là 74ữ76% đối với mùa
đông và 84ữ86% 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 trờng trong nhà
trồng luôn luôn trong sạch. Tốc độ gió cho phép có ích cho nhà trồng
khoảng 0,15 m/s.
Nh vậy mô hình nhà trồng với diện tích 400m
2
(16x25m) vật liệu phủ mái
bằng vật liệu Polyethylen phải thỏa mãn đợc các điều kiện sau:
- Thông gió tối đa, cải thiện các điều kiện trồng trọt ngăn côn trùng xâm
nhập nhà trồng.

- Thải đợc nhiệt và ẩm d thừa trong nhà.
- Khả năng đối lu 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 đợc ma to gió lớn.
Từ các yêu cầu công nghệ nh trên đề tài đa ra đợc 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
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Động cơ
H ộp cảm b iến độ ẩmH ộp cảm b iến độ ẩm
Má y h út ẩm
Bóng đèn
Động cơ
Pul y
Đ ộng cơ
Thanh
quấn
NilôngNilông
Cuờng độ ánh sáng
Tốc độ g ió
H
Ư
ớng gi ó
M
Ư
a (có/khôn g)
Vòi phun suơngVòi phun suơngVòi phun suơng

Rèm quây
L uới cắt nắng
Của thô ng gió
H ộp cảm b iến độ ẩm
Đ ộng cơ
N ilông
Má y h út ẩm
Q uạt đối luu Q uạt đối luu Q uạt đối luu
Đ ộng cơ Đ ộng cơ Đ ộng cơ
Của thô ng gió
Nilông
Q uạt đối luu
Vòi phun suơng Vòi phun suơng
Q uạt đối luuQ uạt đối luu
Vòi phun suơng
Hình 1.2. Sơ đồ bố trí thiết bị cho nhà trồng
12
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
1.3. tính toán cân bằng ẩm trong nhà trồng.
Nh ta đã biết quá trình xử lý không khí là quá trình làm thay đổi trạng
thái không khí môi trờng đến trạng thái định sẵn. Việc xử lý độ ẩm không khí
bao gồm các nội dung sau:
- Tăng ẩm (tăng dung ẩm d).
- Giảm ẩm (giảm d hay còn gọi là làm khô không khí).
Với mục tiêu của đề tài là nghiên cứu một số loại thiết bị cân bằng độ ẩm
trong nhà trồng. Vì vậy quá trình xử lý không khí ở đây chúng ta cần thực hiện
quá trình tăng ẩm hoặc giảm ẩm. Để đáp ứng đợc mục tiêu trên thì ta thấy các
vấn đề cần phải nghiên cứu cần phải là tính toán cân bằng ẩm trong nhà:
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
Hình 1.3. Sơ đồ thu, toả ẩm trong nhà trồng.
1.3.1. Tỏa hơi nớc do ngời.
Trong quá trình hoạt động, làm việc con ngời tỏa một lợng hơi nớc vào
phòng nhằm duy trì cân bằng nhiệt của cơ thể. Lợng hơi nớc (hay lợng ẩm) tỏa
do ngời W
ng
[g/h] phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc môi trờng không khí
xung quanh và trạng thái lao động mà con ngời tiến hành đợc xác định theo
công thức:
13
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
gnW
ng
.
=
, [g/h] (1.1)
Trong đó:
g: Lợng ẩm do một ngời tỏa [g/h.ngời] theo bảng 3.7 [1].
n: Số ngời có trong phòng [ngời].
1.3.2. Tỏa hơi nớc do bốc hơi từ bể chứa.
Lợng hơi nớc 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 nớc [
0
C], theo bảng 3.13 [1].
v: Vận tốc của không khí chuyển động trên mặt nớc [m/s].
B: áp suất khí quyển [kPa].
p
bh
: áp suất không khí ở nhiệt độ mặt nớc [kPa].
p
0
: áp suất không khí trong phòng [kPa].
F: diện tích bề mặt bốc hơi [m
2
].
1.3.3. Tỏa hơi nớc từ nền ẩm.
Lợng hơi nớc bốc hơi đoạn nhiệt từ sàn ớt W [g/h] đợc xác định theo
công thức:
W
n
=6,1.F.(t

T
-t), [g/h] (1.3)
Trong đó:
t
T
: Nhiệt độ không khí trong phòng [
0
C].
t: Nhiệt độ không khí ớt [
0
C].
F: Diện tích của nền [m
2
].
1.3.4. Tỏa hơi nớc từ bán thành phẩm.
14
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Các bán thành phẩm đa vào phòng có thể thay đổi lợng hơi nớc chứa
trong chúng. Lợng hơi nớc bốc hơi từ bán thành phẩm W [g/h] đợc xác định
theo công thức:
W
tp
=(y
1
-y
2
).G, [g/h] (1.4)
Trong đó:
y
1

: Lợng hơi nớc trong bán thành phẩm vào phòng (g/kg bán thành
phẩm).
Y
2
: Lợng hơi nớc trong bán thành phẩm ra phòng (g/kg bán thành
phẩm).
G: Khối lợng bán thành phẩm đa vào phòng trong 1 giờ [kg/h].
Dựa vào các công thức tính toán từ công thức (1.1)ữ(1.4), tính toán cụ thể
cho mô hình với các thông số đã biết, các thông số nhiệt độ, cờng độ bức xạ,
các hệ số trong công thức lấy theo phụ lục 1ữ16 [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

N
Cờng độ bức xạ lớn nhất hớng đông
[W/m
2
]
8 giờ 9 giờ
I
SĐ
414 191
Cờng độ bức xạ lớn nhất hớng tây
[W/m

2
]
16 giờ 15 giờ
I
ST
514 191
Cờng độ bức xạ lớn nhất hớng nam
[W/m
2
]
10 giờ 11 giờ
I
SN
108 23,5
Cờng độ bức xạ lớn nhất hớng bắc
[W/m
2
]
17 giờ 14 giờ
I
SB
104 20,5
Cờng độ bức xạ lớn nhất trên mái
[W/m
2
]
12 giờ 12 giờ
I
SM
632 268

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

N
15
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Chơng 2
Cấu trúc và lập trình PLC S7-200
2.1. Giới thiệu thiết bị điều khiển logic lập trình đợc PLC.
Trong công nghiệp sản xuất, để điều khiển một dây truyền, một thiết bị
máy móc công nghiệp ng ời 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 dỡng do đó giá thành cao, khó khăn nhất là khi cần thay đổi một hoạt
động nào đó.
Một hệ thống điều khiển u việt mà chúng ta phải chọn đợc 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 lợng làm việc ổn định, linh hoạt Từ đó hệ thống điều
khiển có thể lập trình đợc PLC (Programble Logic Controller) ra đời đã giải
quyết đợc vấn đề trên.
Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên đã đợc 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, ngời sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ
thống. Vì vậy các nhà thiết kế từng bớc cải tiến hệ thống đơn giản gọn nhẹ, dễ

vận hành, nhng 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 đợc 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 bớc tạo ra đợc một tiêu chuẩn mới cho hệ thống,
tiêu chuẩn đó là: dạng lập trình dùng giản đồ hình thang. Trong những năm đầu
16
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
thập niên 1970, những hệ thống PLC còn thêm khả năng vận 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 ngời 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 đợc cải thiện, chu
kỳ quét (Scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử lý tốt với những chức năng
phức tạp, số lợng cổng ra/vào lớn.
Một PLC có đầy đủ các chức năng nh: 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 chơng 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 chơng trình điều khiển bằng máy tính lập trình hoặc
máy tính cá nhân.
- Độ tin cậy cao, kích thớc nhỏ.

- Bảo trì dễ dàng.
Do các đặc điểm trên, PLC cho phép ngời điều hành không mất nhiều
thời gian nối dây phức tạp khi cần thay đổi chơng trình điều khiển, chỉ cần lập
chơng trình mới thay cho chơng 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 đa ra hàng loạt các
dạng PLC với nhiều mức độ thực hiện đủ để các đáp ứng các yêu cầu khác nhau
của ngời sử dụng.
17
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Để đánh giá một bộ PLC ngời ta dựa vào 2 tiêu chuẩn chính: dung lợng
bộ nhớ và số tiếp điểm vào/ra của nó. Bên cạnh đó cũng cần chú ý đến các chức
năng nh: 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 chơng 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 chơng trình dới dạng hoàn thiện hay bổ sung. Nếu đơn vị lập trình là đơn
vị xách tay, RAM thờng là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chơng trình
đã đợc kiểm tra và sẵn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC. Đối
với các PLC thờng lập trình trên máy tính nhằm hỗ trợ cho việc viết, đọc và
kiểm tra chơng trình. Các đơn vị lập trình PLC qua cổng RS232, RS422, RS485,

18
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
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 ch-
ơng trình đợc chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chơng
trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái đầu ra ấy đợc phát tới các thiết bị
liên kết đợc thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chơng
trình điều khiển đợc giữ trong bộ nhớ.
Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đờng 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
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Trong PLC các số liệu đợc trao đổi giữa bộ vi xử lý và các module vào thông
qua Data Bus, Address Bus và Data Bus gồm 8 đờng 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 tơng ứng sẽ nhận đợc dữ liệu từ Data bus.
Control Bus sẽ đợc chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động
của PLC. Các địa chỉ và số liệu đợc chuyển lên các Bus tơng 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 đợc 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 thờng yêu cầu bộ nhớ trong các trờng hợp: làm bộ định thời cho các
kênh trạng thái I/O, làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC nh định
thời, đếm, ghi các Relay.
Mỗi lệnh của chơng trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị

trí trong bộ nhớ đều đợc đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ.
Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ đợc 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 trớc khi xử lý lệnh tiếp
theo. Với một địa chỉ mới, nội dung của ô nhớ tơng ứng sẽ xuất hiện ở đầu ra,
quá trình này đợc gọi là quá trình đọc.
Bộ nhớ bên trong PLC đợc tạo bởi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch
này có khả năng chứa 200ữ16000 dòng lệnh, tùy theo loại vi mạch. Trong
PLC các bộ nhớ RAM, EPROM đều đợc sử dụng:
RAM [Random Access Memory] có thể nạp chơng trình, thay đổi hay
xoá bỏ nội dung bất kỳ lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện
nuôi bị mất. Để tránh tình trạng này các PLC đều đợc trang bị một pin khô, có
20
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
khả năng cung cấp năng lợng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm. Trong
thực tế RAM đợc dùng để khởi tạo và kiểm tra chơng trình. Khuynh hớng hiện
nay dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn.
EPROM [Electrocally Programmable Real Only Memory] là bộ nhớ mà
ngời sử dụng bình thờng chỉ có thể đọc nhng không ghi nội dung vào đợc. Nội
dung của EPROM không bị mất đi nguồn nuôi, nó đợc gắn sẵn trong máy, đã
đợc nhà sản xuất nạp và chứa trong hệ điều hành sẵn. Nếu ngời 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 đợc xoá và lập trình bằng điện, tuy nhiên số lần là có giới han.
Môi trờng ghi dữ liệu thứ tự là đĩa cứng hoặc đĩa mềm, đợc sử dụng
trong máy lập trình. Đĩa cứng hoặc đĩa mềm có dung lợng lớn thờng đợc dùng
để lu những chơng trình lớn trong thời gian dài.
2.1.4. Kích thớc bộ nhớ PLC.
- Các PLC loại nhỏ có thể chứa 300ữ1000 dòng lệnh tuỳ thuộc vào

công nghệ chế tạo.
- Các PLC loại lớn có kích thớc từ 1Kữ16K, có khả năng chứa từ
2000ữ16000 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.
Các đờng tín hiệu từ bộ cảm biến đợc nối vào các module (các đầu vào
của PLC), các cơ cấu chấp hành đợc 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
21
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
trạng thái của các kênh I/O đợc 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 chơng trình đã đợc nạp vào bộ nhớ của PLC, các lệnh sẽ đợc 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 chơng trình ở bên trong bộ nhớ sẽ đợc vi xử lý thực hiện một cách tuần
tự từng lệnh một, từ đầu cho đến cuối chơng trình. Mỗi lần thực hiện chơng trình từ
đầu đến cuối đợc 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 chơng 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 chơng trình
phục vụ công việc này có sẵn trong PLC và đợc gọi là hệ điều hành.
- Tiếp theo, bộ xử lý sẽ đọc và xử lý tuần tự một lệnh trong chơng 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 đợc 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 đợc PLC S7-200.
PLC viết tắt của Programmable Logic Controller là thiết bị điều khiển
logic lập trình đợc, 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
22
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
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 đợc nhờ số đầu vào/ra và nguồn cung cấp.
- CPU 212 có 8 cổng vào, 6 cổng ra và có khả năng đợc mở rộng thêm
bằng 2 module mở rộng.
- CPU 214 có 14 cổng vào, 10 cổng ra và có khả năng đợc mở rộng
thêm bằng 7 module mở rộng.
CPU 214 bao gồm:
- 2048 từ đơn (4K byte) thuộc miền nhớ đọc/ghi non-volatile để lu ch-
ơng trình (vùng nhớ có giao diện với EEPROM).
- 2048 từ đơn (4Kbyte) kiểu đọc/ghi để lu 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.
- Các chế độ ngắt xử lý bao gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sờn 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 tơng tự.
- Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190
giờ khi PLC bị mất nguồn nuôi.
23
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
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 chơng 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=00ữ1.5). 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=0.0ữ1.1). Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu
theo giá trị logic của cổng.
Cổng truyền thông:
- 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 300ữ38400.
24
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Hình 2.3. Cổng truyền thông nối tiếp RS485.
Chân Giải thích Chân Giải thích
1 Đất 6
5 VDC [điện trở trong 100]
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.
Công 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 chơng 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 chơng 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.
- STOP cỡng bức PLC dừng thực hiện chơng trình đang chạy và chuyển
sang chế độ STOP. ở chế độ STOP PLC cho phép hiệu chỉnh lại ch-
ơng trình hoặc nạp một chơng trình mới.
- TERM cho phép máy lập trình tự quyết định một trong các chế độ
làm việc cho PLC hoặc ở chế độ RUN hoặc ở chế độ STOP.
25