Ứng dụng plc s7 1200 và cp 1242 7 v2 điều khiển và giám sát hệ thống nhà kính trong nông nghiệp sử dụng mạng truyền thông 3g

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN


KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG PLC S7-1200 VÀ CP 1242-7 V2
ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG
NHÀ KÍNH TRONG NƠNG NGHIỆP SỬ
DỤNG MẠNG TRUYỀN THƠNG 3G

SINH VIÊN

: HUỲNH MINH HỒNG

MSSV

: 14068381

LỚP

: DHDKTD10A

GVHD

: THS.NGUYỄN ANH TUẤN

TP.HCM, 2018


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP


Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài
(1): Huỳnh Minh Hoàng, MSSV: 14068381



Tên đề tài
ỨNG DỤNG PLC S71200 VÀ CP 1242-7 GPRS GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU
KHIỂN HỆ THỐNG NHÀ KÍNH TRONG NƠNG NGHIỆP SỬ DỤNG
MẠNG TRUYỀN THƠNG 3G





Nội dung
-

Làm mơ hình nhà kính.

-

Thiết kế lắp đặt tủ điện điều khiển.

-

Lập trình điều khiển Manual và Auto.

-

Điều khiển hệ thống bằng tin nhắn.

-

Điều khiển giám sát hệ thống thông qua mạng DSL.

-

Thiết kế giao diện wincc.

Kết quả
Trình bày tóm tắt kết quả đạt được.
Giảng viên hướng dẫn

Tp.HCM, ngày 26 tháng 05 năm 2018
Sinh viên

i


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ii


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

MỤC LỤC
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ....................................................i
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ........................................................ ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ ................................................................................... viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG ...........................................................................................xi
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU ....................................................................................................1
1.1.

Lý do chọn đề tài .............................................................................1

1.2.

Nội dung nghiên cứu .......................................................................1

1.3.

Phương pháp nghiên cứu .................................................................1

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ..............................................................................2
2.1.

Tổng quan về thiết kế một hệ thống tưới ........................................2

2.2.

Thiết kế hệ thống tưới .....................................................................3

2.2.1. Xác định lần tưới, nhu cầu tưới và khả năng cung cấp nước ..........3
2.2.2. Phân chia khu tưới ...........................................................................3
CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU VỀ PLC ................................................................................4
3.1.

Lịch sử ra đời và phát triển của PLC ...............................................4

3.2.

Đặc điểm bộ điều khiển lập trình ....................................................4

3.3.

Giới thiệu về PLC S7-1200 ............................................................. 5

3.3.1. Giới thiệu chung ..............................................................................5
3.3.2. Cấu tạo PLC S7-1200 ......................................................................6
3.3.3. Các Module tín hiệu ........................................................................9
3.3.4. Các Module truyền thông ................................................................ 9
3.4.

Ưu điểm PLC S7-1200 so với những dòng PLC trước.....................10

3.4.1. Về phần cứng .................................................................................10

3.4.2. Về kết nối, phần mềm....................................................................11
CHƯƠNG 4 Tổng quan CP 1242-7 GPRS V2 ............................................................. 12
iii


Khóa luận tốt nghiệp

4.1.

SV: Huỳnh Minh Hồng

Giới thiệu chung về CP 1242-7 GPRS V2 ....................................12

4.1.1. Tổng quan về Module truyền thơng GPRS CP1242-7 ..................12
4.1.2. Ứng dụng Telecontrol ...................................................................12
4.1.3. Cấu hình và chế độ làm việc .........................................................14
4.1.3.1. Các loại cấu hình .......................................................................14
4.1.3.2. Các chế độ .................................................................................15
4.2.

Đèn Led và kết nối của CP 1242-7 GPRS V2............................... 16

4.2.1. Tổng quan thiết bị ..........................................................................16
4.2.2. Đèn Led .........................................................................................16
4.2.2.1. Đèn Led của Module .................................................................16
4.2.3. Kết nối điện ...................................................................................18
4.2.3.1. Giao diện không dây ..................................................................18
4.3.

Ứng dụng và chức năng .................................................................18

4.3.1. Kết nối s7-1200 với mạng GSM ...................................................18
4.3.2. Các dịch vụ truyền thông............................................................... 19
4.4.

Lắp đặt và kết nối ..........................................................................19

4.4.1. Các lưu ý quan trọng khi sử dụng thiết bị .....................................19
4.4.2. Cài đặt cấu hình Module CP1242-7 GPRS V2 ............................. 19
4.5.

Cấu hình và Cài đặt của CP 1242-7 GPRS V2 ............................. 21

CHƯƠNG 5 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM TIA PORTAL VÀ WINCC RUNTIME
ADVANCED V13 .........................................................................................................26
5.1.

Phần Mềm Tia Portal .....................................................................26

5.1.1. Tổng quan ......................................................................................26
5.1.2. Cách tạo project .............................................................................27
5.1.3. TAG của PLC / TAG local ............................................................ 29
5.1.4. Tạo tag Data Points .......................................................................30
5.1.5. Làm việc với một trạm PLC .......................................................... 31
iv


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

5.1.5.1. Quy định địa chỉ IP cho Module CPU .......................................31
5.1.6. Kỹ Thuật Lập Trình .......................................................................31
5.1.6.1. Vịng qt chương trình ............................................................. 31
5.1.6.2. Khối Tổ Chức Ob – Oganization Blocks...................................33
5.1.6.3. Hàm chức năng – FUNCTION ..................................................34
5.2.

Giao Diện Win CC ........................................................................34

5.2.1. Giới thiệu về Wincc runtime Advanced ........................................34
5.2.1.1. Tạo một dự án mới và tạo kết nối ..............................................34
5.2.1.2. Kiểm tra lỗi và tải lên cấu hình của CPU ..................................36
5.2.1.3. Tạo một màn hình mới và thiết kế .............................................38
5.2.1.4. Các đặc tính điều khiển ............................................................. 40
5.2.1.5. Chức năng Animations: ............................................................. 40
5.2.1.6. Kết nối và mô phỏng .................................................................41
5.2.1.7. Tagname ....................................................................................44
5.2.1.8. Một số sự kiện cơ bản của đối tượng. .......................................47
5.2.2. Ứng dụng Wincc thiết kế giao diện HMI điều khiển hệ thống tưới
tiêu tự động ................................................................................................ 50
5.2.2.1. Screen Start: Đăng nhập và phân quyền người dùng ................50
5.2.2.2. Main: màn hình chính ................................................................ 53
5.2.2.3. Screen Scale ...............................................................................56
5.2.2.4. Screen RealTime........................................................................58
5.2.2.5. Screen Sms ................................................................................58
5.2.2.6. Screen Help................................................................................59
CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ MƠ HÌNH, LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH ....................................60
6.1.

Thiết kế mơ hình ............................................................................60

6.1.1. Danh sách linh kiện .......................................................................60
6.1.1.1. Tổng quan về angten ANT794 – 4MR ......................................60
v


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

6.1.1.2. Quạt DP200A P/N 2123SHSL ..................................................62
6.1.1.3. Bơm phun sương .......................................................................63
6.1.1.4. Khởi Động Từ LS GMC-9 ........................................................63
6.1.1.5. Đèn tuýp ....................................................................................64
6.1.1.6. Cảm biến nhiệt độ DS18B20 .....................................................64
6.2.

Lắp đặt mơ hình .............................................................................67

6.2.1. Sơ đồ đấu dây ................................................................................68
6.2.2. Chế độ AUTO................................................................................71
6.2.3. Chế độ MANUAL .........................................................................72
6.2.4. Chế độ REALTIME ......................................................................73
6.3.

Chương trình PLC .........................................................................74

6.3.1. Hướng dẫn tạo một khối dữ liệu ....................................................74
6.3.1.1. Khai báo biến .............................................................................74

6.3.1.2. Các bước tạo một khối dữ liệu ..................................................74
6.3.2. Chương trình con ...........................................................................74
6.3.3. Chương trình chính ........................................................................75
CHƯƠNG 7 CẤU HÌNH TRUYỀN THƠNG QUA MẠNG ADSL............................ 75
7.1.

Nguyên lý tạo kết nối ....................................................................75

7.1.1. Cấu hình mở port cho module Viettel ...........................................75
7.1.2. Cấu hình TCSB và trạng thái kết nối ............................................78
7.1.2.1. Cấu hình TCSB..........................................................................78
7.1.2.2. Trạng thái kết nối Status ............................................................ 80
7.1.3. Cấu hình OPC Scout V10 .............................................................. 81
7.1.4. Cấu hình Ipv4 ................................................................................83
7.2.

Cấu hình máy tính mở service .......................................................85

7.2.1. Windows Services là gì ? .............................................................. 85
7.2.2. Mở services TCSB và OPC Scout .................................................85
vi


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

7.2.2.1. Start các services cần thiết .........................................................85
7.3.

Nạp chương trình từ xa ..................................................................88

CHƯƠNG 8 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ...............................................91
8.1.

Kết luận .........................................................................................91

8.1.1. Những nhiệm vụ mà đề tài đã thực hiện........................................91
8.1.2. Những thuận lợi và khó khăn khi thực hiện đề tài ........................92
8.2.

Hướng phát triển đề tài ..................................................................92

TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 93
PHỤ LỤC ......................................................................................................................94
LỜI CẢM ƠN

vii


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
Hình 3.1 Cấu tạo PLC .....................................................................................................6
Hình 3.2 Vị trí đèn nối và domino PLC ..........................................................................9
Hình 3.3 Đèn báo module ................................................................................................ 9
Hình 3.4 Led trạng thái CP 1242-7 ...............................................................................10
Hình 3.5 Module mở rộng ............................................................................................. 10

Hình 3.6 Tín hiệu CP 1242-7 ........................................................................................11
Hình 4.1 Module truyền thơng GPRS CP1242-7 .......................................................... 12
Hình 4.2 Sending sms từ S7-1200 .................................................................................12
Hình 4.3 Giao tiếp giữa s7-1200 và điều khiển trung tâm ............................................13
Hình 4.4 Truyền thơng giữa các trạm S7-1200 ............................................................. 14
Hình 4.5 TeleService bằng GPRS .................................................................................14
Hình 4.6 Cách mở Module CP 1242-7 GPRS V2 .........................................................16
Hình 4.7 Kích thước thiết bị .......................................................................................... 20
Hình 5.1 Kết cấu làm việc với TIA ...............................................................................26
Hình 5.2 Sơ đồ chương trình chính và Chương trình con .............................................32
Hình 5.3 Tạo khối mã trong TIA Portal ........................................................................32
Hình 5.4 Tạo khối OB1 .................................................................................................33
Hình 5.5 Tạo phần cứng HMI .......................................................................................35
Hình 5.6 Dự án phần cứng mơ hình ..............................................................................35
Hình 5.7 Tạo kiểu kết nối OPC .....................................................................................36
Hình 5.8 Cấu hình IP tĩnh cho PLC ...............................................................................36
Hình 5.9 Kiểu tra lỗi bằng cách Compile ......................................................................37
Hình 5.10 Giao diện thơng báo khơng lỗi .....................................................................37
Hình 5.11 Giao diện thơng báo phát hiện lỗi ................................................................ 37
Hình 5.12 Add new screen ............................................................................................ 38
Hình 5.13 Tạo giao diện diều khiển Wincc ...................................................................38
Hình 5.14 Chỉnh viền đối tượng Wincc ........................................................................39
Hình 5.15 Tạo hiệu ứng cho đối tượng..........................................................................40
Hình 5.16 Activate .........................................................................................................41
Hình 5.17 Gửi dữ liệu truyền thơng biến Tag ............................................................... 41
viii


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

Hình 5.18 Kết nối các biến tag trong chương trình với Datapoint ................................ 42
Hình 5.19 Các biến tag datapoin được gửi đến TCSB ..................................................42
Hình 5.20 Nơi lưu trữ [OPC.SimaticNET.TCSB].........................................................42
Hình 5.21 Tag wincc .....................................................................................................43
Hình 5.22 Thời gian tác động biến Tag .........................................................................43
Hình 5.23 Tạo tag name HMI........................................................................................44
Hình 5.24 Tag OPC.Simatic.TCSB ...............................................................................44
Hình 5.25 Kết nối ..........................................................................................................45
Hình 5.26 Gán trạng thái cho biến tag ...........................................................................45
Hình 5.27 Phần mềm đi kèm phần cứng PLC S7 1200 VÀ CP 1242-7 ........................46
Hình 5.28 Tag HMI .......................................................................................................47
Hình 5.29 Tạo trạng thái tác động cho nút nhấn ........................................................... 47
Hình 5.30 Add new animation.......................................................................................48
Hình 5.31 Cấu hình Appearance ...................................................................................48
Hình 5.32 Cấu hình Visbility.........................................................................................49
Hình 5.33 Gắn tag tác động trên Visible ........................................................................49
Hình 5.34 Xác nhận password quyền đăng nhập .......................................................... 50
Hình 5.35 Tạo tài khoản phân quyền Wincc .................................................................51
Hình 5.36 Giao diện đăng nhập người dùng .................................................................51
Hình 5.37 Cấp phép đăng nhập cho các tài khoản ........................................................52
Hình 5.38 Cài đặt trạng thái của nút nhấn đăng nhập ...................................................52
Hình 5.39 Giao diện điều khiển Main ...........................................................................53
Hình 5.40 Giao diện điều khiển thời gian thực ............................................................. 57
Hình 5.41 Giao diện thời gian thực ...............................................................................58
Hình 5.42 Giao diện điều khiển tin nhắn .......................................................................59
Hình 5.43 Giao diện Hướng dẫn người dung ................................................................ 59
Hình 6.1 Angten ANT794 ............................................................................................. 60
Hình 6.2 Mặt cắt bên trong Ăng-ten ANT794-4MR .....................................................62

Hình 6.3 Quạt thơng gió ................................................................................................ 62
Hình 6.4 Bơm phun sương ............................................................................................ 63
Hình 6.5 Khởi động từ ...................................................................................................63
Hình 6.6 Đèn tuýp .........................................................................................................64
ix


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

Hình 6.7 Đầu dị cảm biến nhiệt độ DS18B20 .............................................................. 64
Hình 6.8 Sơ đồ đấu dây cảm biến nhiệt độ ....................................................................65
Hình 6.9 Sơ đồ cảm biến nhiệt độ .................................................................................66
Hình 6.10 Module giải mã digital to analog .................................................................66
Hình 6.11 Sơ đồ đấu dây động lực 1 .............................................................................68
Hình 6.12 Sơ đồ đấu dây động lực 2 .............................................................................68
Hình 6.13 sơ đồ đấu dây điều khiển ..............................................................................70
Hình 6.14 Tạo khối chương trình con ...........................................................................74
Hình 7.1 Cửa sổ Run .....................................................................................................86
Hình 7.2 Cửa sổ Start ....................................................................................................86
Hình 7.3 Cửa sổ Control ................................................................................................ 86
Hình 7.4 Cửa sổ Service ................................................................................................ 87
Hình 7.5 Mở TCS Basic DatabaseService.....................................................................87
Hình 7.6 Cấu hình kiểu kết nối ......................................................................................89
Hình 7.7 Nhập tài khoản người dùng kết nối ................................................................ 90
Hình 7.8 Start search .....................................................................................................90
Hình 7.9 Nạp chương trình lên PLC..............................................................................91

x

Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 3.1 Danh sách Module hỗ trợ PLC.........................................................................7
Bảng 3.2 Thông số Module hỗ trợ PLC ..........................................................................8
Bảng 4.1 Led trên bảng điều khiển phía trước .............................................................. 17
Bảng 4.4 Các bước lắp thẻ sim ......................................................................................19
Bảng 4.5 Kích thước lắp đặt CP 1242-7 GPRS V2 (mm) .............................................21
Bảng 4.6 Cấu hình và cài đặt CP 1242-7 GPRS V2......................................................21
Bảng 6.2 chú thích sơ đồ đấu dây động lực...................................................................69
Bảng 6.3 Chú thích sơ đồ đấu dây điều khiển ............................................................... 70

xi


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU
1.1.

Lý do chọn đề tài
Xây dựng nhà kính để trồng rau sạch là một trong những mơ hình hiệu quả

trong sản xuất nông nghiệp theo hướng công nghệ cao. Sử dụng nhà kính để trồng rau

đang ngày càng phổ biến ở nước ta. Không chỉ giúp hạn chế những ảnh hưởng của các
yếu tố từ môi trường như là thời tiết hoặc sâu bệnh gây hại. Đồng thời làm tăng năng
suất gấp 3 đến 4 lần so với trồng ở ngoài trời theo phương thức truyền thống. Đồng
thời với sự bùng nổ của cuộc cách mạng lần thứ tư. Giúp cho con người có thể truyền
thơng qua internet, 3G hoặc 4G.
Thấy được những ưu điểm đó, em đã chọn đề tài ứng dụng PLC S7-1200 giám
sát và điều khiển hệ thống nhà kính trong nơng nghiệp sử dụng CP 1242-7 V2 qua
mạng ADSL, giúp con người có thể làm chủ được thời gian, giảm nhân công và tăng
năng suất lao động. Đó cũng là lý do mà em chọn đề tài này.
Ngày nay khắp nơi trên thế giới đã có rất nhiều phương pháp ứng dụng công
nghệ hiện đại vào canh tác và 1 trong số đó là mơ hình điều khiển và giám sát qua
mạng Internet không dây mà em đang nghiên cứu và phát triển. Em mong sự hướng
dẫn và góp ý chân thành từ Thầy Cơ.
1.2.

Nội dung nghiên cứu
Tìm hiểu về PLC Simatic S7-1200: Nghiên cứu cấu trúc phần cứng, cấu trúc bộ

nhớ của PLC S7-1200.
Tìm hiểu cách sử dụng phần mềm TIA Portal dùng để lập trình cho họ PLC
Simatic S7-1200.
Tìm hiểu thiết kế giao diện thơng qua phần mềm Win CC, điều khiển thiết bị
bằng tin nhắn SMS.
Tìm hiểu truyền thơng điều khiển và giám sát hệ thống từ xa thông qua mạng
ADSL. Thiết kế giao diện WinCC RT Advanced theo giao thức OPC.
1.3.

Phương pháp nghiên cứu

 Vận dụng, kế thừa tài liệu tham khảo, khóa luận của các khóa trước.

 Tham khảo các ý kiến góp ý giáo viên hướng dẫn và cộng đồng mạng.
 Tìm hiểu, thu thập và phân tích tài liệu.
1


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

 Tổng hợp, đúc kết tài liệu, ý kiến và đưa ra ý tưởng thực hiện.
 Áp dụng kết quả nghiên cứu, tổng hợp đưa vào thực nghiệm.
 Sửa đổi, đánh giá đưa ra kết quả hoàn thiện.

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
2.1.

Tổng quan về thiết kế một hệ thống tưới
Ngoài phương pháp tưới thủ cơng, các phương pháp tưới cịn lại đều cần

được thiết kế, tính tốn các thơng số cho phù hợp. Nhìn chung, các phương pháp
tưới có dùng ống đều có cùng ngun lý tính tốn trên cơ sở mơn học cấp thốt
nước và thủy lực đường ống, đó là: xác định diện tích tưới, nguồn nước, nhu cầu
nước tưới phù hợp với từng loại cây trồng, diện tích, địa hình vùng tưới.Từ các
thơng số này, ta sẽ tính tốn đường kính ống chính, ống phụ, ống nhánh, vận tốc
nước chảy trong ống, áp lực nước trong ống; tính tốn chiều dài của các loại ống,
các chi tiết nối (co, van, vv…), số lượng các bét phun,ống dẫn đến gốc vv..và cuối
cùng là lập bảng tổng hợp số lượng các loại vật tư, tính tốn chí phí mua vật tư, tiền
cơng xử lý vv..
Để thiết kế hệ thống tưới nước cho đồng ruộng, cần quan tâm đến các vấn đề
sau:

+

Hình dạng vùng tưới như thế nào?

+

Diện tích vùng tưới lớn nhỏ ra sao ?

+

Số cây cần cung cấp nước tưới trên đồng?

+

Nhu cầu nước của loại cây trồng/đơn vị thời gian (lít/ngày).

+

Địa hình khu tưới như thế nào?
Để xác định hình dáng, diện tích vùng tưới, khơng có cách nào khác hơn là

phải đo đạc. Nếu có điều kiện thì dùng máy kinh vĩ quang cơ để đo đạc địa chính, địa
hình tồn khu đất. Trong trường hợp diện tích nhỏ (một, vài ha); có thể dùng máy
định vị cầm tay (hiện nay rất phổ biến).
Khi đã có “cái nền” là hình dáng, diện tích khu đất, ta bắt đầu phát họa sơ đồ bố
trí cây trồng.

2

Khóa luận tốt nghiệp

2.2.

SV: Huỳnh Minh Hồng

Thiết kế hệ thống tưới

2.2.1. Xác định lần tưới, nhu cầu tưới và khả năng cung cấp nước
Tùy thuộc loại cây trồng, ta xác định lần tưới và nhu cầu nước cho mỗi lần
tưới.
Số lần tưới phụ thuộc vào đặc tính của lồi cây trồng và khả năng giữ ẩm của
đất. Cùng là trồng cây, nhưng trồng trên đất sét, số lần tưới/tháng sẽ ít hơn xồi trồng
trên đất cát do đất sét có khả năng giữ nước tốt hơn đất cát.
Ta chỉ cần tính tốn gần đúng thơng số về lần tưới dùng để tính tốn nguồn
nước. Trong sản xuất, sẽ dựa vào thực tế đất đai, thời tiết để điều chỉnh số lần tưới
cho phù hợp.
Ta chỉ cần tính tốn gần đúng thơng số về lần tưới dùng để tính tốn nguồn
nước. Trong sản xuất, sẽ dựa vào thực tế đất đai, thời tiết để điều chỉnh số lần tưới
cho phù hợp..
Từ xác định được nhu cầu nước của cây cho mỗi lần tưới, số lần tưới/tháng, số
tháng cần tưới, ta xác định được nhu cầu nguồn nước tưới.
2.2.2. Phân chia khu tưới
Nếu bạn chỉ tưới cho 1 ha trở lại thì chỉ là 1 khu tưới; nhưng nếu diện tích tưới
lớn hơn phải phân chia vùng tưới thành nhiều khu tưới. Theo kinh nghiệm, một khu
tưới có diện tích khoảng 1 ha trở lại là phù hợp. Nếu chia khu tưới quá lớn, hoặc có
tham vọng tưới 1 lần cả hàng chục, hàng trăm ha, khi đó, cơng suất máy bơm và
đường kính ống dẫn nước chính sẽ tăng lên rất lớn -> khơng có hiệu quả kinh tế.
Cách tốt nhất là tưới lần lượt từng khu tưới, mỗi khu tưới rộng khoảng 1 ha, thời gian
tưới mỗi khu khoảng 1-2 giờ là tốt nhất.

Khi phân chia khu tưới, bạn phải lên bản vẽ thể hiện rõ hình dáng, diện tích
từng khu tưới, kích thước các cạnh của khu tưới, vẽ các hàng cây và chiều dài mỗi
hàng cây, từ đây ta sẽ tính được số lượng cây trồng trong mỗi khu tưới; tính ra đường
kính, chiều dài của đường ống chính.
Ví dụ: vùng tưới trên 3 ha, được chia thành 3 khu tưới.Loài cây trồng là cây
chuối được trồng hàng cách hàng 2,5 m, cây cách cây 2 m, mật độ trồng 2.000 cây/ha.

3


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU VỀ PLC
3.1.

Lịch sử ra đời và phát triển của PLC
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kĩ thuật sự đa dạng của các linh kiện

điện tử số, các thiết bị điều khiển tự động. Các công nghệ cũ đang dần dần được
thay thế bằng các công nghệ hiện đại. Các thiết bị công nghệ tiên tiến với hệ
thống điều khiển lập trình vi điều khiển, vi xử lý, PLC… các thiết bị điều khiển
từ xa. Đang được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, các dây chuyền sản xuất
ngành tự động đã phát triễn đến trình độ cao nhờ những tiến bộ của lý thuyết
điều khiển tự động. Nhiều hệ thống điều khiển đã ra đời, nhưng phát triển mạnh
nhất và có khả năng phục vụ rộng rãi là bộ điều khiển PLC. Các họ PLC phát
triển từ loại độc lập, chỉ với 20 ngõ vào/ra và dung lượng bộ nhớ chương trình
khoảng 500 bước, đến các họ PLC có cấu trúc Module mở rộng để dễ thêm chức
năng chuyên dùng như:

+ Xử lý tín hiệu liên tục
+ Điều khiển động cơ servo, động cơ bước
+ Truyền thông
+ Bộ nhớ mở rộng
Với cấu trúc Module cho phép mở rộng hay nâng cấp một hệ thống điều khiển
PLC với chi phí và cơng suất thấp nhất.
3.2.

Đặc điểm bộ điều khiển lập trình
Nhu cầu về một bộ điều khiển dễ sử dụng, linh hoạt và có giá thành thấp đã

thúc đẩy sự phát triển những hệ thống điều khiển lập trình được (programmable
control systems), hệ thống sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy móc hay q
trình hoạt động. Trong bối cảnh đó, bộ điểu khiển lập trình (PLC – Programmable
Logic Controller) được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển truyền thống
dùng rơ- le và thiết bị rời cồng kềnh và nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dễ
dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản. Ngồi ra, PLC cịn
có thể thực hiện những tác vụ khác như định thời, đếm….làm tăng khả năng điều
khiển cho những hoạt động phức tạp, ngay cả với loại PLC nhỏ nhất.
Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả các trạng thái tín hiệu ngõ vào được đưa về
từ quá trình điều khiển, thực hiện các thao tác logic được lập trong chương trình và
4


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

đưa ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị tương ứng, với các mạch giao tiếp chuẩn ở khối
vào và khối ra của PLC cho phép nó kết nối trực tiếp đến những cơ cấu tác động có

cơng suất nhỏ ở ngõ ra và những mạch chuyển đổi tín hiệu ở ngõ vào, mà khơng cần
có các mạch giao tiếp hay rơ-le trình gian. Tuy nhiên, khi dùng PLC điều khiển những
thiết bị có cơng suất lớn, cần phải có mạch điện tử cơng suất trình gian gắn thêm vào.
Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống điều khiển mà khơng
cần có sự thay đổi nào về mặt kết nối dây, sự thay đổi chỉ là thay đổi chương trình điều
khiển trong bộ nhớ thơng qua thiết bị lập trình chun dùng. Hơn nữa, chúng ta cịn có
ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động nhanh hơn so với những hệ thống
truyền thống mà đòi hỏi cần phải thực hiện việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời.
Về phần cứng, PLC tương tự như máy tính “truyền thơng”, và chúng có các đặc
điểm thích hợp cho mục đích điều khiển trong công nghiệp.
Khả năng kháng nhiễu tốt.
Cấu trúc dạng Module cho phép dễ dàng thay thế, tăng khả năng (nối thêm
Module mở rộng vào/ ra) và thêm chức năng (nối thêm Module chuyên dùng).
Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngõ vào và ngõ ra được chuẩn hố.
Ngơn ngữ lập trình chuyên dùng Ladder, Instruction và Funtion Chart, dễ hiểu
và dễ sử dụng.
Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng.
Những đặc điểm trên làm cho PLC được sử dụng rộng rãi trong việc điểu khiển
các máy móc cơng nghiệp và trong điền khiển quá trình (Process – control).
3.3.

Giới thiệu về PLC S7-1200

3.3.1. Giới thiệu chung
Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7200. So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:
S7-1200 là một dịng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm sốt
nhiều ứng dụng tự động hóa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh làm
cho chúng ta có những giải pháp hồn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200,
bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra
(DI/DO).

Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương
trình điều khiển:
5


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

+

Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào PLC

+

Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình S71200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP. Ngồi
ra bạn có thể dùng các Module truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc
RS232.
Phần mềm dung để lập trình cho S7-1200 hỗ trợ ba ngơn ngữ lập trình là FBD,

LAD và SCL.Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal 13 của Siemens.
Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal V13 phần mềm này
đã bao gồm cả mơi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI.
3.3.2. Cấu tạo PLC S7-1200

Hình 3.1 Cấu tạo PLC

(1) Bộ phận kết nối nguồn.
(2) Các bộ phận kết nối nối dây có thể tháo được và khe cắm thẻ nhớ
nằm dưới nắp phía trên.

(3) Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp.
(4) Bộ phận kết nối PROFINET (phía trên của CPU).
Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp
cho chúng ta tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau.

6


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng
Bảng 3.1 Danh sách Module hỗ trợ PLC

Chức năng

CPU 1211C

CPU 1212C

Kích thước vật lý (mm)

90 x 100 x 75

CPU 1214C
110 x 100 x 75

Bộ nhớ làm việc

25 kB

50 kB

Bộ nhớ nạp

1 MB

2 MB

Bộ nhớ giữ lại
I/O tích hợp cục bộ

2 kB

2 kB

6 ngõ vào / 4

8 ngõ vào / 6

14 ngõ vào /10

Kiểu số

ngõ ra

ngõ ra

ngõ ra

2 ngõ ra

2 ngõ ra

Kiểu tương tự
Kích thước ảnh tiến trình

1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q)

Bộ nhớ bit (M)
Độ mở rộng các Module
tín hiệu

2 ngõ ra

4096 byte
Không

8192 byte
2

Bảng tín hiệu

8
1

Các Module truyền thông

3 (mở rộng về bên trái)

Các bộ đếm tốc độ cao

3

4

Đơn pha

3 tại 100 kHz

3 tại 100 kHz

3 tại 100 kHz

Vuông pha

3 tại 80 kHz

1 tại 30 kHz

3 tại 30 kHz

3 tại 80 kHz

3 tại 80 kHz

1 tại 20 kHz

3 tại 20 kHz

Các ngõ ra xung

2

Thẻ nhớ
Thời gian lưu giữ đồng hồ
thời gian thực

6

Thẻ nhớ SIMATIC (tùy chọn)
Thông thường 10 ngày / ít nhất 6 ngày tại 400C
1 cổng truyền thông Ethernet

PROFINET
Tốc độ thực thi tính toán thực

18 μs/lệnh

Tốc độ thực thi Boolean

0,1 μs/lệnh

7


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các Module tín hiệu và bảng tín hiệu để

mở rộng dung lượng của CPU. Có thể lắp đặt thêm các Module truyền thông để hỗ trợ
các giao thức truyền thông khác.
Bảng 3.2 Thông số Module hỗ trợ PLC

Module

Chỉ ngõ vào

Chỉ ngõ ra

Kết hợp In/Out

8 x DC Out

8 x DC In

8 x DC In / 8 x DC Out

8 x Relay Out 8 x DC In / 8 x Relay Out
16 x DC Out

Kiểu số 16 x DC In
Module tín hiệu
(SM)

16 x Relay Out
Kiểu

4

x

2

16 x DC In / 16 x DC Out
16 x DC In / 16 x Relay

Out
x 4 x Analog In / 2 x Analog

tương tự Analog In 8 x Analog In 4 x
Bảng tín hiệu
(SB)

Kiểu số

Analog In_

Kiểu
tương tự

_

Analog In_

Out
2 x DC In / 2 x DC Out

1 x Analog In

_

Module truyền thông (CM) RS485 và RS232

Một bảng tín hiệu (SB) cho phép chúng ta thêm vào I/O cho CPU. Chúng ta có
thể thêm một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự. SB kết nối vào phía trước của
CPU.
SB với 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC)
SB với 1 ngõ ra kiểu tương tự.
(1) Các LED trạng thái trên SB.
(2) Bộ phận kết nối nối dây có thể tháo ra.

8


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

Hình 3.2 Vị trí đèn nối và domino PLC

3.3.3. Các Module tín hiệu
Chúng ta có thể sử dụng các Module tín hiệu để thêm vào CPU các chức năng.
Các Module tín hiệu kết nối vào phía bên phải của CPU.

Hình 3.3 Đèn báo module

(1) Các LED trạng thái dành cho I/O của Module tín hiệu.
(2) Bộ phận kết nối đường dẫn.
(3) Bộ phận kết nối nối dây có thể tháo ra.

3.3.4. Các Module truyền thông
Họ S7-1200 cung cấp các Module truyền thông (CM) dành cho các tính năng bổ
sung vào hệ thống. Có 2 Module truyền thông: RS232 và RS485.
CPU hỗ trợ tối đa 3 Module truyền thông.

9


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một CM
khác).

Hình 3.4 Led trạng thái CP 1242-7

(1) Các LED trạng thái dành cho Module truyền thông.
(2) Bộ phận kết nối truyền thông.
3.4.

Ưu điểm PLC S7-1200 so với những dịng PLC trước

3.4.1. Về phần cứng
Khả năng mở rộng:

Hình 3.5 Module mở rộng

Tín hiệu I/O và tín hiệu trên PLC:

10


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

Hình 3.6 Tín hiệu CP 1242-7

Về cấu hình phần cứng:
+

Đối với PLC S7 – 200 không thể thay đổi được vùng địa chỉ I/O mà nó tự động
nhận.

+

Đối với PLC S7 – 1200 có thể thay đổi được vùng địa chỉ I/O tùy theo người sử
dụng.

3.4.2. Về kết nối, phần mềm
SIMATIC S7-1200 thích hợp với nhiều ứng dụng tự động hóa khác nhau, cấp
độ từ nhỏ đến trình bình.
Đặc điểm nổi bật là S7-1200 được tích hợp sẵn cổng truyền thơng Profinet
(Ethernet), sử dụng chung một phần mềm Simatic Step 7 Basic cho việc lập trình PLC
và các màn hình HMI. Điều này giúp cho việc thiết kế, lập trình, thi cơng hệ thống
điều khiển được nhanh chóng, đơn giản. Bên cạnh CPU S7-1200 và phần mềm lập
trình mới, một dải sản phẩm các màn hình HMI mới dùng cho PLC S7-1200 cũng
được giới thiệu. Tất cả cùng tạo ra một giải pháp tích hợp, thống nhất cho thị trường tự
động hóa cỡ nhỏ.

S7-1200 bao gồm các họ CPU 1211C, 1212C, 1214C. Mỗi loại CPU có đặc
điểm và tính năng khác nhau, thích hợp cho từng ứng dụng. Bên cạnh tuyền thơng
ethernet được tích hợp sẵn, CPU s7-1200 có thể mở rộng được 3 moulde truyền thông
khác nhau, giúp cho việc kết nối được linh hoạt.

11


Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

CHƯƠNG 4 Tổng quan CP 1242-7 GPRS V2
4.1.

Giới thiệu chung về CP 1242-7 GPRS V2

4.1.1. Tổng quan về Module truyền thơng GPRS CP1242-7

Hình 4.1 Module truyền thông GPRS CP1242-7

4.1.2. Ứng dụng Telecontrol
Gửi tin nhắn bằng SMS : Thông qua CP 1242-7, PLC của Trạm từ xa có thể
nhận hay gửi tin nhắn thơng qua mạng GSM.

Hình 4.2 Sending sms từ S7-1200

12

Khóa luận tốt nghiệp

SV: Huỳnh Minh Hồng

Truyền thơng với trung tâm điều khiển: CP 1242-7 được cài đặt ở chế độ Telecontrol.
Trạm từ xa truyền thông thông qua mạng GSM hoặc mạng Internet đến máy chủ.
Ngồi ra nó cũng có thể giao tiếp với các hệ thống phức tạp hơn nhờ vào hệ thống
OPC.

Hình 4.3 Giao tiếp giữa s7-1200 và điều khiển trung tâm

Truyền thông giữa các trạm S7-1200 thông qua mạng GSM
Dựa vào các dịch vụ GSM và chế độ của CP, truyền thông giữa các trạm được
thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:
+

Truyền thông giữa các trạm thông qua 1 trạm chủ
Truyền thông trực tiếp giữa các trạm với nhau TeleService bằng GPRS:

13