đồ án hệ thống tưới rau nhỏ giọt sử dụng plc s7 200

Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

MỤC LỤC
Lời mở đầu
CHƯƠNG 1 : Tổng Quan
1.1 Thực trạng về sản xuất rau ở việt nam
1.2 Các phương pháp tưới
1.3 Ứng dụng tự động hoá vào thiết kế hệ thống tưới nhỏ giọt

1.4.Kết luận chương 1
CHƯƠNG 2: Xây Dựng Thuật Toán Điều Khiển
2.1 Công nghệ sản xuất rau an toàn
2.2 Hoạt động của hệ thống
2.3.Yêu cầu công nghệ của một số loại rau
2.4 Thuật toán điều khiển mô hình
2.5 Sơ đồ thuật toán mô hình
2.6 Kết luận chương 2
CHƯƠNG 3: Thiết kế và mô phỏng hệ thống
3.1 Trình tự thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng PLC.
3.2 Cấu trúc cơ bản của PLC S7 -200 với khối xử lý CPU224.

3.3 Hướng dẫn lắp đặt mạng lưới đường ống trong hệ thống tưới nhỏ giọt
3.4 Lập trình điều khiển hệ thống
3.5 Kết luận chương 3
KẾT LUẬN CHUNG
Tài liệu tham khảo

GVHD:Ngô Thị Lê

Page 1


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

Lời Mở Đầu
1.Đặt vấn đề
Từ xa xưa con người chỉ sinh sống với dụng cụ rất thô sơ như rìu, búa bằng đá,
dung,các dụng cụ tự nhiên, nhưng khi đó là dân số con người còn thấp, tài nguyên
thiên nhiên còn dồi dào. nhưng khi xã hội phát triển thì nhu cầu sống của con người
ngàycàng tăng, nhưng tài nguyên thiên nhiên thì ngày càng cạn kiệt, chính điều đó
thúc đẩy con người phải lao động để tạo ra của cải vật chất phục vụ đời sống. thế
nhưng ngày nay thế giới đã bước vào thế kỷ XXI tài nguyên thiên nhiên đang dần
cạn kiệt môi trường ô nhiễm khắp nơi, nhưng nhu cầu sống và hưởng thụ của con
người lại ngày càng cao, dân số thế giới vẫn tăng vọt, làm cho thế giới sẽ không đủ
các sản phẩm để cung cấp cho mọi người nếu hoạt động lao động chỉ là thủ công, để
giải quyết vấn đề đó chỉ có con đường duy nhất là ứng dụng tự động hoá vào sản
xuất .
Nước ta thuộc nhóm các nước đang phát triển với một nền kinh tế nông nghiệp
truyền thống, qua nhiều thập niên trở lại đây nền nông nghiệp của việt nam ngày
càng phát triển vững mạnh, và đến nay nền kinh tế thế giới đang chuyển mạnh sang
các ngành công nghiệp và dịch vụ đặc biệt là công nghệ thông tin, với việt nam nông
nghiệp vẫn là một ngành có đóng góp đáng kể vào tổng thu nhập quốc dân. Chính vì
vậy mà nền nông nghiệp nước ta luôn được sự quan tâm của đảng và của nhà nước ,

nhờ đó mà ngành nông nghiệp đã có nhiều bước phát triển vượt bậc, sản lượng thu
hoạch được từ các loại nông sản qua các mùa vụ ngày càng được nâng cao.
. Do đótôi chọn và nghiên cứu đề tài "Thiết kế hệ thống tự động tưới phục vụ sản
xuất rau sạch " vì tính thực tế và cấp thiết của nó với xã hội hiện đại ngày nay .Nhờ
các kiến thức đã học cũng như tìm hiểu trên internet và sự giúp đỡ tận tình của cô
giáo Ngô Thị Lê đã giúp tôi thực hiện được đề tài này

GVHD:Ngô Thị Lê

Page 2


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

2. Mục đích của đề tài
- Nghiên cứu mô hình tưới nước tự động sản xuất rau an toàn trong thực tiễn từ đó
thiết kế mô hình thực nghiệm trên cơ sở sử dụng các thiết bị có sẵn ở trong nước.
-Nghiên cứu cơ sở lý thuyết để xây dựng mô hình dựa trên phần mềm lập trình
Simatic s7-200
-Ứng dụng phần mềm Simatic s7-200 để xây dựng chương trình điều khiển hệ thống.
3. Nội dung đề tài.
-Tổng quan đề tài.
-Xây dựng thuật toán điều khiển mô hình.
- Chọn thiết bị điều khiển, thiết bị nhập xuất. và lập trình điều khiển hệ
thống tưới tự động phục vụ sản xuất rau an toàn.

GVHD:Ngô Thị Lê

Page 3


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

CHƯƠNG 1
Tổng quan
1.1.Thực trạng về sản xuất rau ở việt nam
1.1.1. Thực trạng
Nông nghiệp nước ta chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân và đã
đạt được những thành tựu vô cùng to lớn, từ chỗ thiếu lương thực tới nay đã trởthành
một trong những nước xuất khẩu gạo đứng hàng đấu thế giới.Hàng loạt cáccây trồng
mới có năng suất cao, ngắn ngày đã thay thế những giống cổ truyền, năng suất
thấp.Các vùng chuyên canh rau và cây công nghiệp ngắn ngày đã được hình thành
thay thế cho công thức đa canh, xen canh.Tất cả các thay đổi đó tạo điều kiện cho
nhiều loại sâu, bệnh phát triển và có thể bùng phát thành dịch. Để đề phòng sâu hại,
nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm, con người đã nghiên cứu và đưa vào ứng
dụng nhiều công thức trồng cây mà đặc biệt là công nghệ sản suất rau an toàn không
dùng đất trong nhà lưới.với sự phát triến của nền kinh tế nước ta đời sống nhân dân
ngày càng được cải thiện nhu câu dinh dưỡng ngày càng cao, trong các bữa ăn hằng
ngày rau chiếm một vị trí quan trọng vì trong rau có chứa các hợp chất như: protein,
lipit, axit hữu cơ, chất khoáng, vitamin..Con người yêu cầu về rau ngày càng cao thì
chủng loại rau ngày càng phong phú, đa dạng, đủ về số lượng, tốt về chất lượng và
nhất là phải an toàn vệ sinh thực phẩm. Trong (Đề án phát triển rau, quả và hoa cây

cảnh thời kỳ 1999 -2010) của bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn được thủ tướng
chính phủ phê duyệt ngày 03/09/1999. Có xác định mục tiêu cho ngành sản xuất rau
hoa quả là:’’đáp ứng nhu cầu rau có chất lượng cao cho nhu cầu tiêu dùng trong
nước, nhất là các khu dân cư tập chung(đô thị, khu công nghiệp) và suất khẩu. Phấn
đấu đến năm 2010 đạt mức tiêu thụ bình quân đầu người 85kg rau/năm, giá trị kim
ngạch suất khẩu đạt 690 triệu USD”. Trong những năm gần đây sản suất nông nghiệp
được đảng và nhà nước quan tâm nên đã giải quyết được vần đề an ninh lương thực,
thực phẩm. Trong sự phát triển chung của ngành nông nghiệp, ngành sản xuất rau
cũng được quan tâm và phát triển mạnh, theo thống kê diện tích trồng rau năm 2000
là 450.000 ha tăng 70% so với năm 1990. Trong đó các tỉnh phía bắc có 249.000 ha,
GVHD:Ngô Thị Lê

Page 4


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

chiếm 56% diện tích cả nước, các tỉnh phía nam có 196.000 ha chiếm 44% diện tích
canh tác. Sản lượng rau trên đất nông nghiệp được hình thành từ hai vùng sản xuất
chính. Vùng sản xuất rau chuyên canh ven thành phố và khu công nghiệp chiếm 38
-40% diện tích và 45 - 50% sản lượng. Tại đây phục vụ cho tiêu dùng của dân cư tập
trung là chủ yếu, chủng loại rau vùng này rất đa dạng phong phú và năng suất cao.
Vùng sản xuất luân canh với cây trồng khác chủ yếu trong vụ đông ư xuân tại các
tỉnh phía bắc, miền đông nam bộ. đây là vùng sản xuất rau lớn cung cấp nguyên liệu
cho công nghiệp chế biến và xuất khẩu.
* Hiện nay rau đang bị ô nhiễm nghiêm trọng do nhiều nguyên nhân khác nhau trong

đó có:
- Ô nhiễm do hoá chất bảo vệ thực vật. Theo Viện Bảo Vệ Thực Vật (1998) hiện nay
ở Việt Nam đã và đang sử dụng 270 loại thuốc trừ bệnh, 160 loại thuốc trừ cỏ, 12
loại thuốc diệt chuột, 26 loại thuốc kích thích sinh trưởng với số lượng ngày càng
tăng. Tuy chủng loại nhiều song do thói quen hoặc sợ rủi do cùng với ít hiểu biết
mức độ độc hại của hoá chất bảo vệ thực vật nên đa số hộ nông dân hay dùng một số
loại thuốc quen có độc tố cao, thậm chí bị cấm như: monitor, wofatox,DDT.Dẫn tới
ngày càng làm cho sản phẩm rau ngày càng ô nhiễm nặng.
- Hàm lượng (N03 ) trong rau quá cao. theo fao/who thì hàm lượng (no3 ) ở liều
lượng 4g/ngày gây ngộ độc còn 8g/ngày thì có thể gây chết người. Ở nước ta việc sử
dụng phân hoá học không cao so với các nước trong khu vực nhưng ảnh hưởng của
phân hoá học tới sự tích luỹ (N03 ) trong rau là nguyên nhân làm rau không sạch.
Nước ta quy định hàm lượng (N03 ) trong rau như sau: cải bắp 500mg/kg, cà chua
150mg/kg, dưa chuột 150mg/kg.
- Tồn dư kim loại nặng trong sản phẩm rau. Do sự lạm dụng hoá chất bảo vệ thực vật
cùng với phân bón các loại đã làm một lượng N,P,K và hoá chất bảo vệ thực vật rửa
trôi xâm nhập vào mạch nước làm ô nhiễm mạch nước ngầm. Theo Phạm Bình Quân
(1994) thì hàm lượng kim loại nặng, đặc biệt là asen (as) ở mai dịch trong các
mương tưới cao hơn hẳn so với ruộng lúa nước các kim loại nặng tiềm ẩn trong đất
hoặc từ các nguồn nước ô nhiễm qua nước tưới được rau hấp thụ.

GVHD:Ngô Thị Lê

Page 5


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

- Vi sinh vật gây hại trong rau do sử dụng nước tưới có vi sinh vật gây hại ( ecoli,
salmonella, trứng giun.) Tuy chưa được thống kê, song tác hại của nó là rất lớn. ư do
rau là nguồn thực phẩm quan trọng đối với đời sống con người nên giải pháp duy
nhất đối với ngành trồng rau là nhanh chóng đưa tiến bộ vào sản suất. đặc điểm
chung của các cây rau là yêu cầu độ ẩm rất cao thường từ 85-95%, nếu thiếu nước
cây rau sẽ không sinh trưởng và phát triển được và chúng cần một nhiệt độ ổn định,
do vậy đưa cây rau vào sản xuất thuỷ canh không dùng đất là rất phù hợp. Phương
pháp này sẽ nâng cao một cách đáng kể về năng xuất và cải thiện tương đối về mặt ô
nhiễm. để thực hiện được phương pháp thuỷ canh này thì khâu quan trọng là cung
cấp dung dịch cho cây, nên việc áp dụng tự động hoá, cụ thể là hệ thống tưới tự động
sẽ tạo một bước đột phá mới cho ngành sản xuất rau an toan ở nước ta hiện nay.

GVHD:Ngô Thị Lê

Page 6


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

1.2. Các phương pháp tưới
Phương pháp và kỹ thuật tưới là một trong những biện pháp chủ yếu để sử dụng
nước hợp lý, thích hợp với từng loại đất đai, theo nhu cầu sinh lý về nước của các
loại cây trồng, nhằm tăng năng suất lao động và tăng năng suất cây trồng. hiện nay ở
nước ta và trên thế giới, đang áp dụng các phương pháp chủ yếu: tưới ngập, tưới

rãnh, tưới dải và tưới phun mưa. Ngoài ra phương pháp tưới nhỏ giọt và tưới ngầm
cũng đang được nghiên cứu ứng dụng ở một số nước.
1.2.1. phương pháp tưới ngập nước
Tưới ngập là phương pháp tưới lâu đời nhất, chủ yếu dùng để tưới cho lúa nước
trong suốt thời kỳ sinh trưởng. cũng có thể tưới ngập cho một số cây trồng khác
trong từng giai đoạn nhất định ngô, cói đay và một số cây thức ăn chăn nuôi. cũng có
thể dùng tưới ngập để cải tạo đất như thau chua rửa mặn, hoặc giữ ẩm cho đất trong
thời kỳ khô hạn chưa canh tác. phương pháp này có những ưu điểm như: tưới ngập
thích hợp khi mặt ruộng bằng phẳng độ dốc không lớn hơn 0,001, tính thấm nước
của đất yếu và mức tưới lớn. vì vậy năng suất lao động của người tưới cao ; một
người có thể tưới cho 30-40 ha. hệ số sử dụng ruộng đất cao, vì có thể xây dựng hệ
thông tưới tiêu cho những thửa có diện tích lớn. lớp nước trên ruộng tạo điều kiện
cho bộ rễ của lúa phát triển tốt, hấp thụ các loại phân bón được thuận lợi, hạn chế
được nhiều loại cỏ dại. lớp nước trên ruộng, con làm chế độ nhiệt của ruộng lúa tốt
hơn, nhất là ở những vùng có độ chênh nhiệt độ giữa ban ngày và ban đêm lớn. tuy
nhiên, tưới ngập có nhược điểm và hạn chế sau: tưới ngập không ứng dụng được để
tưới cho các loại cây trồng cạn, nhu cầu về nước ít, hoặc ở các đất có độ dốc lớn.
tưới ngập làm cho độ thoáng khí trong đất kém quá trình phân giải các chất hữu cơ bị
hạn chê. nếu chế độ tưới không thích hợp,việc tổ chức quản lý tưới kém sẽ làm ảnh
hưởng sấu đến phát triển của cây trồng, gây lãng phí nước, làm xói mòn đất và rửa
trôi phân bón. vì vậy khi áp dụng phương pháp tưới ngập cần đảm bảo các khâu kỹ
thuật sau:

GVHD:Ngô Thị Lê

Page 7


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

+ Quy hoạch xây dựng đồng ruộng
+ Xác định hệ thống kênh tưới tiêu.
Đây là khâu đầu tiên và ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình sản xuất lúa. Có hai
phương pháp tưới tiêu riêng biệt và tưới tiêu kết hợp:
- Tưới tiêu riêng biệt là ở môi khoảnh ruộng có kênh tưới và kênh tiêu riêng. Mỗi
kênh tưới bên hoặc hai bên, tùy hình, và cách bố trí kênh tiêu cũng có thể tiêu một
bên hoặc hai bên. dùng phương pháp tưới tiêu riêng biệt, ta chu động tưới tiêu, áp
dụng được tưới tiêu khoa học, đáp ứng đúng yêu cầu sinh lý của lúa và có thể dùng
biện pháp tưới tiêu để cải tạo đất nhất là ở những vùng chua mặn, tăng được năng
suất cây trồng và tạo điều kiện thuận lợi cho cơ khí hóa các khâu canh tác. Nhược
điểm là tốn nhiều đất và nhiều công trình, hệ số sử dụng đất thấp.
- Phương pháp tưới tiêu kết hợp là có một hệ thống kênh vừa làm nhiệm vụ tưới
nước vừa tiêu nước. Ưu điểm là diện tích chiếm đất của hệ thống kênh ít và khối
lượng công trình nhỏ. Nhược điểm là không chủ động tưới tiêu cho từng khoảnh
từng thửa được, để thực hiện các biện pháp cải tạo đất, thâm canh tăng năng suất cây
trồng.
1.2.2. phương pháp tưới rãnh
Phương pháp tưới rãnh được phổ biến nhất để tưới cho hầu hết các loại cây trồng
như bông, nho, mía, các loại cây có củ, quả như khoai sắn, củ đậu, cà chua và các
loại rau, như bắp cải, su hào… khi tưới rãnh nước không chảy vào khắp mặt ruộng
mà chỉ vào trong rãnh tưới giữa các hàng cây trồng. Yêu cầu của tưới rãnh là xác
định đúng đắn các yếu tố kỹ thuật tưới chủ yếu, như lưu lượng nước trong rãnh tưới,
chiều dài rãnh tưới và thời gian tưới để đảm bảo tiêu chuẩn tưới định trước theo yêu
cầu sinh lý của cây trồng, phù hợp với các điều kiện đất đai, địa hình và thời tiết khí
hậu. Tùy theo cách tưới nước vào rãnh và cho thấm vào đất mà chia ra hai loại rãnh
tưới: rãnh thoát và rãnh ngập.

- Rãnh thoát là loại rãnh, nước vừa từ kênh tưới chảy vào rãnh, vừa thấm hai bên
rãnh làm ẩm đất. Tùy theo điều kiện địa hình, đất đai mà lưu lượng nước chảy trong
rãnh từ 0,05-2 l/s và chiều dài rãnh từ 50-500m, thời gian tưới từ 1-2 giờ đến 2-3
GVHD:Ngô Thị Lê

Page 8


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

ngày. Khi tưới rãnh thoát, nước vừa chảy trong rãnh vừa ngấm hai bên rãnh, làm ẩm
đất, nên thướng có lượng nước chảy đi ở cuối rãnh khoảng từ 20-60% lượng nước
tưới. Để giảm lượng nước chảy đi đó, thì khi nước đã chảy đến cuối rãnh người ta
giảm lưu lượng nước vào rãnh từ 1,5- 3 lần. Như thế, vận tốc nước chảy trong rãnh
đã thấm ướt được giảm xuống, không làm xói mòn rãnh, đất vẫn được làm ẩm đều,
mà ít có nước thừa chảy đi ở cuối rãnh.
- Rãnh ngập là loại rãnh tưới làm ẩm đất hai bên rãnh chủ yếu bằng lượng nước trữ
trong rãnh sau khi thôi dẫn nước vào rãnh. Loại rãnh ngập được ứng dụng chủ yếu
trên ruộng phẳng hay có độ dốc rất nhỏ (nhỏ hơn 0,002). Rãnh ngập sâu 20-25cm
chiều rộng trên mặt 50-60cm và chiều dài rãnh 40-80m. Để làm ẩm đất đều, chiều
dài rãnh làm sao để khi ở đầu rãnh nước ngập 1/3 độ sâu rãnh thì ở cuối rãnh nước
không ngập quá rãnh. Ưu điểm của tưới rãnh là xây dựng đồng ruộng dễ dàng thích
ứng với từng điều kiện cụ thể về đất đai, khí hậu và cây trồng. Đảm bảo đất được tơi
xốp, không phá vỡ lớp kết cấu trên mặt ruộng, vẫn giữ được thoáng khí làm cho cây
trồng phát triển thuận lợi. Đảm bảo đúng lượng nước theo nhu cầu của cây trồng.
Tiết kiệm nước, ít hao phí do bốc hơi và ngấm xuống sâu.

1.2.3. phương pháp tưới dải
Tưới dải dùng để tưới cho các loại cây trồng gieo dầy hoặc hàng hẹp như đay, vừng,
lạc, đỗ, các thức ăn cho chăn nuôi. Cũng dùng để tưới cho ngô và các vườn cây. Ở
vùng khô hạn, có thể tưới làm ẩm đất trước khi gieo. Những yếu tố kỹ thuật tưới dải
là chiều dài và chiều rộng dải, lưu lượng riêng của nước chảy ở đầu dải tính bằng
lit/s/m, thời gian tưới và chiều cao giới hạn của bờ dải. Những yếu tố kỹ thuật của
tưới dải cũng phụ thuộc vào những điều kiện như tưới rãnh nhưng chủ yếu vào độ
dốc ngang của mặt ruộng. Tưới dải thích hợp nhất với độ dốc mặt ruộng từ
0,002ư0,008. Nếu độ dốc lớn hơn 0,02 thì không tưới dải được vì tốc độ chảy trên
mặt ruộng lớn, nước không kịp ngấm làm ẩm đất lượng nước chảy đi sẽ nhiều, lãng
phí nước và gây bào mòn lớp đất trên mặt ruộng. Có hai cách tưới dải: tưới từ đầu
dải và tưới từ bên cạnh dải.
- Nếu tưới từ đầu dải thì chia ruộng ra từng dải theo hướng dốc nhất. Nếu hệ thống
kênh tưới bố trí theo sơ đồ dọc thì phải đào các mương dẫn nước theo chiều ngang
GVHD:Ngô Thị Lê

Page 9


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

dải. Nếu hệ thống kênh tưới bố trí theo sơ đồ ngang thì lấy nước trực tiếp từ kênh
tưới tạm thời.
- Tưới từ bên cạnh dải được áp dụng trong các trường hợp địa hình trên ruộng phức
tạp gồ ghề và dốc theo hướng ngang dải. Khác với tưới đầu dải là ở giữa các dải
không có bờ giữ nước, mà các rãnh tưới sâu từ 25-30cm. Chiều rộng dải khi tưới bên

thường là 8-12m tùy theo chiều rộng làm việc của các loại máy gieo và máy thu
hoạch. Nước từ kênh tưới chảy vào rãnh tưới. Ở rãnh tưới khoảng 10ư15m có một
chỗ lấy nước vào dải. Nên chọn chỗ lấy nước ở vị trí cao của dải. Nước từ rãnh tưới
chay vào một dải (tưới một bên) hay tưới cho cả hai dải bên rãnh tưới (tưới hai bên)
tuy theo địa hình và cách bố trí rãnh. Nhược điểm của phương tưới nay là làm ẩm đất
không đều và tốn do ngấm sâu xuống rãnh tưới. Mặc dù vậy tùy thuộc vào điều kiện
địa hình, phương pháp canh tác và cây trồng người ta vấn dùng phương pháp tưới
này.
1.2.4. phương pháp tưới phun mưa
Phương pháp tưới phun mưa là phương pháp tưới mới được phát triển rộng rãi
trong vòng 40 năm nay. Nguyên tắc chính của phương pháp này là dùng hệ thống
máy bơm, ống dẫn nước và vòi phun để tạo thành mưa tưới nước cho các loại cây
trồng. ưu điểm nổi bật của phương pháp tưới phun mưa là có thể tưới trong những
điều kiện sau:
- Khi tiêu chuẩn tưới nhỏ, có thể điều chỉnh trong phạm vi lớn (30900m3 /ha).
- Tưới trên đất xốp như đất cát và cát pha, có độ thấm nước lớn.
- Tưới trên mọi địa hình phức tạp: như dốc không, không bằng phẳng… và
tiết kiệm nước tưới (đối với vùng nguồn nước tưới hạn chế).
Tưới phun mưa là nâng cao hệ số sử dụng hữu ích của hệ thống tưới và sử dụng nước
trên đồng ruộng. Ở Mỹ hệ số sử dụng hữu ích khi tưới phun mưa là 0,67, còn phương
pháp tưới khác là 0,56; ở Nhật là 0,75-0,80 còn các phương pháp tưới khác là 0,650,7. Tưới phun mưa thuận tiện cho việc phòng trừ sâu bệnh và chống cỏ dại. Có thể
hòa lẫn các loại thuốc cùng với nước tưới cho cây trồng.
Tưới phun mưa còn làm tăng năng suất các loại sản phẩm các loại cây trồng. Ở Italia
khi tưới phun mưa cho nho, người ta đã nhận thấy chất lượng nho tốt hơn, hàm lượng
GVHD:Ngô Thị Lê

Page 10


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

đường trong nho tăng 2%. Ở Việt Nam, qua thí nghiệm tưới phun mưa tại đồi chè 66
hợp tác xã tiên phú- phù ninh-vĩnh phúc cho thấy năng suất chè tăng được 50% so
với đối chứng không tưới. Tuy nhiên, tưới phun mưa không thích hợp ở vùng có gió
mạnh. Việc phục vụ kỹ thuật và tổ chức phục vụ các hệ thống máy phun mưa phức
tạp, cân có đội ngũ công nhân có trình độ kỹ thuật. Các thiết bị phun mưa do công
nghiệp chế tạo hiện nay có năng suất chưa cao, chưa đáp ứng đầy đủ các yêu cầu
trong sản xuất, chưa phù hợp với điều kiện sinh lý trong từng giai đoạn phát triển của
cây trồng và thích ứng với các loại đất đai địa hình khác nhau. Nhìn chung giá thành
tưới trên một đơn vị sản phẩm còn cao. Tuy có những nhược điểm trên, như do
những ưu điểm của tưới phun mưa nên phương pháp tưới này đang được áp dụng
rộng rãi ở nhiều nước và phát triển với tốc độ cao.
Theo tài liệu của tritrexốp năm 1970 ở tiệp khắc 97% tưới bằng phương pháp phun
mưa; ở đức 79%; ở Itsaren 90%; Anh 80%; Hungari 72%... ỞViệt Nam hiện nay
đang được áp dụng rất phổ biến phương pháp tưới phun mưa cho các vùng chuyên
canh rau ở Hà nội, Hải phòng, Đà lạt… các vùng trồng cây công nghiệp như cà phê,
chè, cao su… ở Tây nguyên, Lâm đồng… đã mang lại hiệu quả kinh tế đáng khích
lệ.
1.2.5. Tưới nhỏ giọt
Là một phương pháp mới đang được ứng dụng nhiều ở Itsaren, Mỹ, Úc và một số
nước khác có khí hậu khô cằn, nguồn nước ít, dùng để tưới cho các loại cây ăn quả,
rau…. Nguyên tắc của tưới nhỏ giọt là dùng một hệ thống ống dẫn bằng cao su hoặc
chất dẻo có đường kính từ 1,5 – 2cm, để dẫn nước từ đường ống có áp, do trạm bơm
cung cấp chạy dọc theo các hàng cây. Ở các gốc cây có lắp các vòi có thể điều chỉnh
được lượng nước chảy ra. Nước do cấu tạo của vòi sẽ nhỏ giọt xuống gốc cây làm
ẩm đất. Ưu điểm của phương pháp này là tiết kiểm được nhiều nước tưới so với tưới

rãnh và tưới phun mưa vì ít tiêu hao lượng nước do bốc hơi và thấm xuống sâu. Hiệu
suất sử dụng nước tưới được tăng lên và đảm bảo đúng chế độ nước của đất theo nhu
cầu của từng cây trồng. Phạm vi tưới nước trên mặt đất nhỏ nên trên mặt đất phần

GVHD:Ngô Thị Lê

Page 11


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

lớn vẫn giữ được khô, các loại cỏ dại không đủ độ ẩm để phát triển và vẫn giữ được
thoáng khí.
1.2.6. Tưới ngầm
Phương pháp tưới này được nghiên cứu ứng dụng ở liên xô cũ từ năm 1935. Nguyên
tắc là dùng hệ thống đường ống đẫn nước trong đất và nước sẽ thấm làm ẩm đất. Ưu
điểm của phương pháp này là đảm bảo độ ẩm cần thiết trong suốt thời gian sinh
trưởng của cây trồng, làm tăng năng suất cây trồng so với các phương pháp tưới
khác. Lớp đất trên mặt vẫn giữ được khô hoặc ẩm ít do đó giữ được thoáng làm cho
vi sinh vật hoạt động tốt, làm tăng độ phì của đất. Cho phép dụng phân hóa học hòa
lẫn với nước tưới, trực tiếp bón vào hệ thống rễ cây trồng, làm tăng thêm hiệu quả
của phân bón. Hệ thống tưới không làm trở ngại các khâu sản xuất băng cơ khí trên
đồng ruộng, thuận tiện cho việc tự động hóa việc tưới nước và tăng năng suất lao
động tưới. Tuy nhiên, việc mở rộng tưới ngầm trong sản xuất còn hạn chế, chưa phát
triển rộng rãi vì xây dựng hệ thống tưới phức tạp, giá thành đầu tư trang thiết bị và
xây dựng cơ bản cao.

1.3. Ứng dụng tự động hoá vào thiết kế hệ thống tưới nhỏ giọt
1.3.1. Khái quát về lịch sử phát triển của ngành tự động hoá
Không chỉ ngày nay con người mới phát minh ra các loại máy móc tự động sản
xuất làm việc thay thế con người mà ngay từ khi xã hội còn chưa phát triển, công cụ
lao động còn thô sơ con người đã mong muốn điều đó nên ngay từ trước công
nguyên các máy tự động cơ học và đồng hồ nước có phao điều chỉnh đã xuất hiện ở
ai cập cổ đại và hy lạp. Bước sang thời kỳ trung cổ albert đã chế tạo ra máy tự động
cơ khí thực hiện chức năng của người gác cổng. Tuy nhiên các loại máy móc thời kỳ
này không có ảnh hưởng gì đến các quá trình sản xuất thời đó. Tự động hoá chỉ thực
sự được ứng dụng vào sản xuất khi một thợ cơ khí martop người Nga đã chế tạo
thành công máy tiện chép hình để tiện các chi tiết định hình vào năm 1712 và đến
năm 1765, pônzulôp người nga đã chế tạo được hệ diều chỉnh mức đầu tiên, nó được
ứng dụng để giữ cố định mức nước trong nồi hơi không phụ thuộc vào lượng tiêu hao
hơi nước. Năm 1784, James watt người anh đã sử dụng bộ điều tốc ly tâm trong máy
hơi nước, dùng để điều chỉnh tốc độ của máy hơi nước. từ đó, tự động hoá đã trở
GVHD:Ngô Thị Lê

Page 12


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

thành một lĩnh vực quan trọng trong quá trình nghiên cứu phát triển sản xuất. bước
sang đầu thế kỷ XIX nhiều công trình có mục đích hoàn thiện các cơ cấu điều chỉnh
tự động của máy hơi nước đã được thực hiện. cho đến cuối thế kỷ này đã xuất hiện
thêm các cơ cấu điều chỉnh tự động cho tuabin hơi nước. Năm 1873, Spender đã chế

tạo được máy tiện tự động có ổ cấp phôi mang các cam. Năm 1880 nhiều hãng trên
thế giới như pittler luding lower của đức, hãng rsk của Anh… đã chế tạo được máy
tiện dùng phôi thép thanh. Năm 1887, đ.g stôleôp đã chế tạo được phần tử cảm
quang đầu tiên, một trong những phần tử hiện đại quan trong nhất trong kỹ thuật tự
động hoá. Cũng trong thời gian này các cơ sở lý thuyết điều khiển và điều chỉnh tự
động bắt đầu được nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ. Năm 1876 -1877, i.a
vưsnhegratxki đã cho đăng tải các công trình " lý thuyết cơ sở của các cơ cấu điều
chỉnh" và "các cơ cấu điều chỉnh tác động trực tiếp". Các phương pháp đánh giá ổn
định và chất lượng của quá trình quá độ do ông đề xuất vẫn được dùng cho đến ngày
nay. Các thành tựu đạt được trong lĩnh vực tự động hoá đã cho phép trong những
thập kỷ đầu của thế kỷ xx xuất hiện nhiều loại máy tự động hiện đại. cũng trong thời
gian này sự phát triển mạnh mẽ của các hệ thống truyền tin đã góp phần đẩy mạnh sự
phát triển và ứng dụng của tự động hoá vào các quá trình sản xuất. Vào khoảng giữa
thế kỷ XX, tự động hoá không chỉ áp dụng trong sản xuất mà còn được đưa vào các
cuộc chiến tranh vì mục đích cá nhân, nhiều nước đã áp dụng thành tựu của tự động
hoá vào chiến tranh để mưu lợi riêng do vậy mà tự động hoá càng được họ thúc đẩy
phát triển, từ yêu cầu nâng cao tỉ lệ bắn trúng của pháo phòng không, nguyên lý điều
khiển phản hồi đã được đề xuất đưa kỹ thuật tự động hoá bước sang một trang phát
triển mới. Cuối thế kỷ XX, do nhu cầu về lương thực của thế giới mà các nước phát
triển đã cho ra đời các máy tự động sản xuất trong nông nghiệp. Đầu những năm 80
ở nga đã xuất hiện các máy sấy để bảo quản nông sản, ở nhật cho ra đời các máy tự
động nuôi cá…. Trong những năm gần đây, các nước có nền công nghiệp phát triển
tiến hành rông rãi tự động hoá trong sản xuất loại nhỏ. Điều này phản ánh xu thế
chung của nền kinh tế thế giới từ sản xuất loại lớn và hàng khối sang sản xuất loại
GVHD:Ngô Thị Lê

Page 13


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

nhỏ và hàng khối thay đổi. Nhờ các thành tựu to lớn của công nghệ thông tin và các
lĩnh vực khoa học khác, ngành công nghiệp gia công cơ của thế giới trong những
năm cuối cua thế kỷ XX đã có sự thay đổi sâu sắc. Sự xuất hiện của một loạt các
công nghệ mũi nhọn như kỹ thuật linh hoạt( agile engineening) hệ điều hành sản xuất
qua màn hình( visual manufacturing system) kỹ thuật tạo mẫu nhanh ( rapid
prototyping) công nghệ nanô đã cho phép tự động hoá toàn phần không chỉ trong sản
xuất hàng khối mà còn trong san xuất loại nhỏ và đơn chiếc. chính sự thay đổi nhanh
của sản xuất đã liên kết chặt chẽ công nghệ thông tin với công nghệ chế tạo máy, làm
xuất hiện một loạt các thiết bị và hệ thống tự động hoá hoàn toàn mới như các loại
máy móc điều khiển số, các trung tâm gia công, các hệ tống điều khiển theo chương
trình lôgic PLC ( programmable logic control), các hệ thống sản xuất linh hoạt
fms( flexble manufacturing systems), các hệ thống sản xuất tích hợp CIM( computer
integadted manufacturing) cho phép chuyển đổi nhanh sản phẩm gia công với thời
gian chuẩn bị sản xuất ít, rút ngắn chu kỳ sản phẩm, đáp ứng tốt tính thay đổi nhanh
cua sản phẩm hiện đại. Về mặt kỹ thuật, lý thuyết điều khiển tự động hoá phát triển
qua 3 giai đoạn:
Giai đoạn 1: cho đến những năm 1940. Trong giai đoạn này cơ sở lý thuyết điều
khiển tự đông được hình thành. khi đó các phương pháp khảo sát hệ “một đầu vào,
một đầu ra – siso” như: hàm truyền và biểu đồ bode để khảo sát đáp ứng tần số và ổn
định; biểu đồ nyquist và dự trữ độ lợi/pha để phân tích tính ổn định của hệ kín. Vào
cuối những năm 1940 và đầu những năm 1950 phương pháp đồ thị thực nghiệm của
evans đã được hoàn thiện. Giai đoạn này được coi là “điều khiển cổ điển”.
Giai đoạn 2: xung quanh những năm 1960, là giai đoạn phát triển của kỹ thuật điều
khiển được gọi là “điều khiển hiện đại” (modern control). Hệ kỹ thuật ngày càng trở
lên phức tạp, có “nhiều đầu vào,nhiều đầu raưmimo”. Để mô hình hoá thuộc dạng

này phải cần đến một tập các phương trình mô tả mối liên quan giữa các trạng thái
của hệ. và phương pháp điều khiển bằng biến trạng thái được hình thành. Cũng trong
thời gian này, lý thuyết điều khiển tối ưu có những bước phát triển lớn dựa trên nền
tảng nguyên lý cực đại của poltryagin và lập trình động lực học của bellman. Đồng
GVHD:Ngô Thị Lê

Page 14


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

thời, học thuyết Kalman được hoàn thiện và nhanh chóng trở thành công cụ chuẩn,
được sử dụng trong nhiều lĩnh vực để ước lượng trang thái bên trong của hệ từ tập
nhỏ tín hiệu đó được.
Giai đoạn 3: giai đoạn “điều khiển bền vững” được bắt đầu từ những năm 1980.
ứng dụng những thành tựu của toàn học, các nghiên cứu về điều khiển đã đưa ra
được các phương pháp thiết kế bộ điều khiển để một hệ kỹ thuật vẫn đảm bảo được
kỹ năng sử dụng khi có tác động của nhiễu và sai sốtrong hai thập kỷ cuối, nhiều
nhánh mới về điều khiển cũng đã hình thành, đó là: thích nghi, phi tuyến, hôn hợp,
mờ, neural.
1.3.2. Thành tựu của tự động hoá trong quá trình sản xuất
Thế giới đang ngày càng phát triển, cuộc sống con người ngày càng thay đổi, hàng
loạt các máy móc tự động đã và đang xuất hiện, robot được chế tạo ra thay thế con
người ở nhiều mặt…., đó là những thành tựu của ngành tự động hoá mang lại. Trong
40 băm qua nó đã mang lại nhưng thành quả to lớn: dẫn hướng và điều khiển thiết bị
trong không gian, bao gồm máy bay dân dụng, tên lửa, máy bay chiến đấu, tàu vận

tải, vệ tinh.Hệ thống điều khiển này đã đảm bảo được tính ổn định và chính xác dưới
tác động của nhiễu môi trường và của chính hệ thống. Hệ thống điều khiển trong sản
xuất công nghiệp, từ máy tự động đến mạch tích hợp.những thiết bị điều khiển bằng
máy tính đã có độ chính xác định vị và lắp ráp rất cao để tạo ra nhiều sản phẩm có
chất lượng tốt. Hệ thống điều khiển quá trình công nghiệp, ví dụ trong quá trình sản
xuất Hydrocacbon và nhiều chất hoá học khác. Hệ điều khiển này đã xử lý hàng ngàn
thông tin lấy từ cảm biến để điều khiển hang trăm cơ cấu chấp hành : van, cấp nhiệt,
bơm…, để cho ra sản phẩm với yêu cầu khắt khe về tính năng kỹ thuật. Điều khiển
hệ thống truyền thông bao gồm: hệ thống điện thoại và internet. Hệ thống điều khiển
có nhiệm vụ kiểm soát mức năng lượng ở đầu vào, đầu ra và khi truyền dẫn, thông
báo những sự cố đa dạng, phức tạp thường xảy ra trong truyền thông.
1.3.3. Mục đích và ý nghĩa của việc thiết kế hệ thống tưới nhỏ giọt tự động
Kỹ thuật trồng cây không dùng đất là kỹ thuật trồng cây tiên tiến và hiện đại. Trồng
rau bằng phương thức không dùng đất là giải pháp có hiệu quả nhất hiện nay trong
việc sản xuất rau an toàn mà không gây ô nhiễm môi trường, tận dụng được mặt
GVHD:Ngô Thị Lê

Page 15


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

bằng không gian (ngay cả trên đất nghèo dinh dưỡng, nhiễm độc, nhiễm mặn), tiết
kiệm được công lao động, giải phóng được sức lao động nặng nhọc khi trồng cây
ngoài đất, trồng được nhiều vụ trong năm, có thể tăng số vụ gấp 3ư4 lần và năng suất
có thể cao gấp 20 lần so với trồng trên đất. Chính vì những lợi ích to lớn đó mà vấn

đề áp dụng tự động hóa vào hệ thống tưới là vô cùng quan trọng, nó sẽ là mấu chốt
đưa nền nông nghiệp nước ta vốn lạc hậu sang một giai đoạn mới, giai đoạn của nền
nông nghiệp tiên tiến, hiện đại. Góp phần chung trong công cuộc công nghiệp hóa
hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn.
Như vậy chúng ta đã thấy rõ vai trò quan trọng của tự động hóa trong đời sống con
người, trong công nghiệp, trong nông nghiệp. Do đó việc ứng dụng tự động hóa vào
nông nghiệp ở nước ta cung như cụ thể vào hệ thống tưới nhỏ giọt này càng trở nên
cấp thiết cần được nghiên cứu để sớm đưa vào thực tiễn.
1.4.Kết luận chương 1
Ngày nay, trong mọi lĩnh vực, mọi công nghệ sản xuất cụ thể đều có sự góp mặt của
tự động hoá. người ta nói tự động hoá gắn với năng xuất, chất lượng sản phẩm, công
nghệ tự động hoá đã góp phần lớn vào quá trình phát triển của xã hội, cải thiện đời
sống con người. Từ đó mà chúng ta nên đề cao vai trò của nó để tiếp tục học tập và
nghiên cứu để ứng dụng chúng một cách hiệu quả hơn và hữu ích hơn. Đối với nước
ta, theo chủ chương chính sách của đảng và nhà nước, đẩy mạnh công nghiệp hoá
hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn để đến 2010 đưa nước ta thành một nước công
nghiệp hoá, hiện đại hoá. Thì công nghệ tự động hoá càng trở nên quan trọng đối với
chúng ta, và cần có nhiều công trình hơn nữa nghiên cứu về tự động hoá để có thể
vào thực tế một cách đơn giản và hiệu quả nhất. Từ những phân tích trong chương 1
này cho thấy một triển vọng to lớn của hệ thống trồng rau thủy canh, trong phương
pháp này việc ứng dụng hệ thống tưới nhở giọt là rất hợp lý và kinh tế. Vì phương
pháp thủy canh, hệ thống tưới không chỉ cung cấp nước cho cây mà còn kèm theo cả
chất dinh dưỡng, sử dụng phương pháp tưới nhỏ giọt sẽ tiết kiệm được dung dịch,
cung cấp cho cây chính xác không lãng phí, hơn nữa theo phương pháp này cây sẽ
được trồng trong nhà lưới, không tiếp xúc với đất sẽ tránh được các mầm bệnh và
GVHD:Ngô Thị Lê

Page 16

Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

không phải dùng thuốc bảo vệ thực vật, nông sản sẽ được đảm bảo an toàn, môi
trường không bị ô nhiễm, rút ngắn mùa vụ, giảm bớt công lao động, năng suất cao,
hiệu quả kinh tế lớn, có thể áp dụng sản xuất đại trà. Đây sẽ là mũi nhọn của ngành
nông nghiệp hiện đại.

GVHD:Ngô Thị Lê

Page 17


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

CHƯƠNG 2
Xây Dựng Thuật Toán Điều Khiển
2.1. Công nghệ sản xuất rau an toàn
Hệ thống tưới nhỏ giọt cho rau an toàn trong nhà lưới . Sau đây là sơ đồ và
hoạt động của hệ thống.

GVHD:Ngô Thị Lê

Page 18


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

CHÚ THÍCH :B1 ,B2,B3,B4 :kí hiệu của bơm 1 ,bơm 2,bơm 3,bơm 4.
MT (mo tơ ) .BĐB : bơm dùng để bơm nước từ nguồn nước
E1: bình trộn dung dịch ,E2 : bình chứa dung dịch sau đã trộn
E3: khu vực trồng các loại rau

2.2 Hoạt động của hệ thống:
* Hệ thống bình tưới:
Gồm 3 bình nhỏ đựng dung dịch gốc, dung dịch này dược pha trộn với tỷ lệ đặc biệt các
chất dinh dưỡng nuôi cây,hỗn hợp 3 bình sẽ được đưa vào bình trộn . Bình trộn lớn gồm
hai bình, một bình dùng để trộn dung dịch, một bình để chứa hỗn hợp đã trộn để tưới.
Bình trộn được trộn bằng bơm tuần hoàn
* Quy trình tưới tự động hoàn toàn :
Các dung dịch gốc trong các bình nhỏ , sau đó được đổ vào các bình chính gồm bình 1 ,
2,3,. Ở đây các bơm B1 ,B2,B3 (được nối với bộ timer được lập trình chạy theo thời gian
khác nhau nhằm các chất khi đưa vào bình trộn với tỷ lệ chuẩn ) sẽ đảm nhận nhiệm vụ
đưa dung dịch đến bình trộn .Dung dịch khi đưa vào bình trộn sẽ được mô tơ khuấy
trộn ,Cùng thời gian đó nước sẽ được đưa từ nguồn nước vào trong bình trộn nhờ bơm
ĐB ( được nối với bộ timer) . Dung dịch sẽ được trộn với nước đúng tỷ lệ nhất định mà
không cần tác động bằng tay như cách bán tự động .Sau khi lượng dung dịch trong bình
trộn đã đủ ,dung dịch sẽ được đưa vào bình chứa dung dịch thành phẩm .Bơm 4 được nối
với bộ timer được lập trình chạy theo thời gian tưới nhất định ( hoặc thay đổi tuỳ theo

thời kì sinh trưởng của cây ,Ở đây ví dụ cho thời gian khi mới mọc mầm thời gian tưới là
3 phút sẽ nghỉ ) sẽ bơm dung dịch đến hệ thống tưới với hệ thống ống tưới. Lưu lượng
GVHD:Ngô Thị Lê

Page 19


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

dung dịch cung cấp cho cây được điều chỉnh chủ yếu ở Bộ điều áp, bộ điều áp sẽ quyết
định áp suất ở đầu ra của tạo ra dòng chảy nhỏ dẫn đến các gốc cây, với hệ thống đường
ống dẫn được thiết kế nhỏ cùng với sự điều chỉnh của bộ điều áp thì dung dịch dẫn đến
nhỏ giọt vào các gốc cây. Các van điện trong hệ thống cũng sẽ được nối với bộ timer lập
trình .Tất cả sẽ tạo nên hệ thống tưới tự động hoàn toàn trong quá trình tưới

GVHD:Ngô Thị Lê

Page 20


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

2.3 Yêu cầu công nghệ của một số loại rau:Cà chua, Dưa chuột, Súp lơ
 Yêu cầu kỹ thuật tưới và năng xuất của một số cây rau được trồng theo

phương pháp thuỷ canh không dùng đất như sau:
+ Cây cà chua: yêu cầu tưới một ngày phải cung cấp cho một cây 3lít
dung dịch, sau 15 phút nghỉ lại cung cấp dung dịch cho cây trong 2 phút.
+ Cây dưa chuột: yêu cầu tưới một ngày phải cung cấp cho một cây 2lít
dung dịch, sau 15 phút nghỉ lại cung cấp dung dịch cho cây trong 2 phút.
+Cây súp lơ xanh: yêu cầu tưới một ngày phải cung cấp cho một cây
0.8lít dung dịch, sau 15 phút nghỉ lại cung cấp dung dịch cho cây trong 1 phút.
2.4 Thuật toán điều khiển mô hình:

GVHD:Ngô Thị Lê

Page 21


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

Sơ đồ công nghệ của mô hình:

CHÚ THÍCH : B1 ,B2,B3,B4 :kí hiệu của bơm 1 ,bơm 2,bơm 3,bơm 4.
MT (mo tơ ) .BĐB : bơm dùng để bơm nước từ nguồn nước
E1: bình trộn dung dịch ,E2 : bình chứa dung dịch sau đã trộn
E3: khu vực trồng các loại rau .MTB2 mức thấp binh dung dịch sau trộn
V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7,V8: Kí hiệu của các van điện từ từ 1->8

GVHD:Ngô Thị Lê

Page 22


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

MC1,MC2,MC3 : mức cao bình 1,2,3.MC4,MT4 mức cao,thấp bình trộn

Để làm sáng tỏ khả năng điều khiển của PLC S7 – 200 tôi phân
hoạt động của mô hình ra thành 3 thuật toán riêng.
* Trộn dung dịch.
Ban đầu V1,V2,V3 sẽ đóng .Khi người điều khiển bấm nút Start, các máy bơm B1, B2,
B3 sẽ hoạt động ( nếu có tín hiệu báo mức cao MC1, MC2, MC3 trong 3 bình chứa dung
dịch gốc,đồng thời V1,V2,V3 sẽ được mở). Các máy bơm này chuyển dung dịch gốc từ 3
bình vào bình trộn với tỷ lệ sẽ được quyết định bằng cách đặt thời gian hoạt động khác
nhau cho máy bơm. Khi trong bình trộn đã có dung dịch mức thấp trong bình dung dịch
sẽ được Mo tơ MT khấy trộn sẽ hoạt động đồng thời V4 sẽ đóng đồng thời bơm ĐB bơm
nước từ nguồn nước sẽ được hoạt động trong thời gian nhất định . Sau một thời gian trộn
MT ngừng hoạt động, đồng thời van 4 (V4) sẽ mở ,dung dịch sẽ được chuyển xuống
bình chứ dung dịch sau thành phẩm quấy trộn .chương trình kết thúc.
* Tưới.
Việc điều khiển tưới dùng S7 – 200 với bộ xử lý CPU 224 sẽ trở nên vô cùng đơn giản,
việc điều khiển không chỉ là vài ống tưới mà có thể điều khiển cùng lúc nhiều hệ thống
khác nhau.
Trong đề tài này tôi tượng chưng 4 ống tưới là 4 hệ thống tưới khác nhau được điều

khiển trên một hệ thống. Do đó tôi xây dựng 2 thuật toán gồm: cả 4 hệ thống tưới cùng
lúc và 4 hệ thống tưới riêng rẽ.
+ Bốn hệ thống cùng tưới:sau khi người điều khiển bấm nút Start, sau khi dung dịch đã
được chuyển xuống bơm 4(B4) .Bơm 4 sẽ tưới theo chu kỳ là tưới 2 phút nghỉ 15 phút
( thời gian này hoàn toàn có thể thay đổi dễ dàng trong chương trình điêu khiển).Các van
GVHD:Ngô Thị Lê

Page 23


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-

5,6,7,8 sẽ được mở . Khi mức thấp bình chứa dung dịch MTB2 báo thì máy bơm B4
dừng và chương trình kết thúc. Trong quá trình tưới nước đầu ra bơm 4 sẽ được nuối với
van giảm áp nhằm giảm áp lực nước
+ Bốn hệ thống tưới riêng rẽ: sau khi người điều khiển bấm nút Start, sau khi dung dịch
đã được chuyển xuống bơm 4(B4) .Bơm 4 sẽ tưới theo chu kỳ là tưới 2 phút nghỉ 15
phút ( thời gian này hoàn toàn có thể thay đổi dễ dàng trong chương trình điêu khiển).
Van 5 tưới 1 thời gian thì V6 mở tưới sau đó V7 lạimở tưới,sau đó sẽ là van 8 mở ( thời
gian tưới của các hệ thống là tuỳ thuộc và yêu cầucông nghệ, thời gian này có thể đặt dễ
dàng trong chương trình lập trình). Khi mức thấp bình trộn MT4 báo thì máy bơm B4
dừng vàchương trình kết thúc. Trong quá trình tưới nước đầu ra bơm 4 sẽ được nuối với
van giảm áp nhằm giảm áp lực nước
+ Vấn đề gặp phải trong quá trình điều khiển về bốn hệ thống riêng rẽ : không giống như
trường hợp tưới cùng lúc ,trường hợp tưới riêng rẽ phải lập trình thời gian cho các van
điện từ mở trong khoảng thời gian khác nhau . Để tiết kiệm đầu vào của PLC mà không

cần dùng modun mở rộng khiến giá thành phải tăng lên tôi dùng luôn cảm biến mức cao
bình 3 áp dụng cho V5 ,V6 . van 7 V7 sẽ được mở bởi mức thấp trong bình chứa dung
dịch bình thứ 2 MTB2. Van 8 sẽ mở dựa theo mức cao trong bình 2

GVHD:Ngô Thị Lê

Page 24


Đồ án tự động hoá quá trình

TĐH

2.5 Sơ đồ thuật toán mô hình :
* Sơ đồ thuật toán trộn dung dịch.

Sơ đồ thuật toán tưới cùng lúc :

GVHD:Ngô Thị Lê

Page 25

SVTH:Nguyễn Minh Ti ến DHk10Z-