Đồ án Thiết kế hệ thống tưới cây tự động PLC S1200 TIA portal V15 ( có sẵn file và giải thích mô phỏng phia dưới )

ĐẠI HỌC SPKT HỒ CHÍ MINH
Bộ mơn Điều khiển và Tự động hóa
----------

ĐỒ ÁN MƠN HỌC
Thiết kế hệ thống điều khiển và tự động

Giáo viên hướng dẫn: Thái Hữu Nguyên
Sinh viên thực hiện :
Lớp:

: DHTDHCK13B

HCM, 6/2021


CHƯƠNG I : TÌM HIỂU U CẦU CƠNG NGHỆ
1.5 Các phương pháp tưới và lựa chọn phương pháp tưới
1.5.1 Các phương pháp tưới

Các phương pháp tưới.


a.Tưới mặt
Tưới mặt được xem là một trong các phương pháp tưới cổ điển đã được áp dụng từ lâu
đời và tại nhiều quốc gia. Tưới mặt là biện pháp kỹ thuật dùng các đường dẫn tự nhiên
(sông, rạch) hay nhân tạo (kênh, mương, rãnh) để đưa nước vào ruộng và ngấm vào đất cung
cấp cho cây trồng.
Tưới mặt đất có thể chia thành 3 phương thức tưới là tưới ngập, tưới dải và tưới rãnh.
Tưới mặt có các ưu và nhược điểm sau:
+ Ưu điểm:Gần như không cần phải bơm nếu có hệ thống dẫn nước tự chảy theo trọng

lực. Nhờ nước tràn trên mặt nên nước được ngấm sâu xuống đất một cách đồng đều. Kỹ
thuật tưới này có thể giúp ích nhiều cho việc rửa mặn hoặc giảm phèn trong đất. Tưới ngập
có thể hạn chế một phần cỏ dại nếu mặt ruộng được nước ngập trân mặt một thời gian dài.
+ Nhược điểm: Đây là kiểu tưới sử dụng khá nhiều nước. Khi áp dụng tưới mặt, ruộng
phải được chuẩn bị san phẳng kỹ theo một độ dốc nhất định, bờ bao phải tốt để kiểm sốt
nước. Do vậy, khi áp dụng tưới mặt, cơng sức đầu tư ban đầu
b. Tưới ngập
Tưới ngập (Flooding irrigation) là phương thức cung cấp nước cho một vùng đất có bờ
bao chung quanh nhằm duy trì một lớp nước trên mặt đất trong một thời gian nhất định cho
một mảnh ruộng hoặc vườn có các bờ bao xung quanh và duy trì lớp nước này trong một
thời kỳ sinh trưởng nào đó của cây trồng.
+ Ưu điểm: Tưới ngập, nếu thực hiện tốt, có thể giúp hạn chế cỏ dại trong ruộng, làm
giảm nồng độ các độc chất trong đất và góp phần làm điều hịa vi khí hậu khu vực. Kỹ thuật
tưới ngập thích hợp cho những loại cây trồng sống trong điều kiện ngập nước như lúa, một
số loại cỏ, cây ăn trái,…
+ Nhược điểm: phù thuộc vào địa hình đất.
c. Tưới dải
Tưới dải (border irrigation) cịn gọi là tưới bang, là hình thức tưới tràn trên tồn bộ mặt
ruộng
+ Ưu điểm: sử dụng một lượng nước lớn khá an tồn, giảm thiểu cơng lao động và thời
gian, chi phí quản lý thấp và cung cấp nước đồng đều và hiệu quả sử dụng nước cao.


+ Nhược điểm: phải có ruộng thật bằng phẳng, do vậy chi phí đầu tư trang bằng mặt
ruộng lúc đầu cao và phải có nguồn nước dồi dào.
d. Tưới rãnh
Tưsới rãnh (Furrow irrigation) thường áp dụng tưới cho câytrồng cạn hoặc cây ăn trái.
Rãnh là các đường trũng hẹp, đào xen kẽvới các liếp và chạy song song với nhau. Thông
thường, người ra đào các rãnh hẹp này và lấp đất đắp hai bên thành liếp. Nước được cho vào
các rãnh và thấm dần 2 bên cho cây trồng. Phương pháp này còn gọi là tưới thấm,khác với

kiểu tưới ngập tự do, chỉ có một phần ba hoặc một nửa diện tích bị ngập nước, do vậy sự bốc
hơi tự do bị giảm đi đáng kể. Kênh dẫn nước vào ruộng trong phương pháp này cao hơn mặt
ruộng.
+ Ưu điểm của phương pháp tưới rãnh là tiết kiệm nước hơn tưới ngập và tưới dải,
giảm được lượng tổn thất nước do bốc hơi nên cho hiệu quả tưới cao hơn. Phương pháp này
có thể áp dụng cho nhiều loại đất khác nhau, khơng gây xói mịn đất và khơng làm chèn chặt
đất. Nước đi vào cây qua hệ thống rễ, khơng làm ướt lá nên có thể tránh được một số bệnh
cho cây.
+ Nhược điểm của tưới rãnh là phải tốn nhân lực để chuẩn bị đất làm rãnh. Người quản
lý nước phải biết kiểm soát mực nước vừa phải.
e. Tưới nhỏ giọt
Tưới nhỏ giọt (drip irrigation) là hình thức tưới qua đường ống đặt sát mặt đất hoặc
chôn ngầm tưới nhỏ giọt dưới đất (subsurface drip irrigation - SDI), có gắn các vịi nhỏ giọt
(emitter). Nước nhiểu ra từng giọt hoặc với một tia rất nhỏ đều đặn với lưu lượng có kiểm
sốt (vàilít/giờ) để cung cấp cho bộ rễ cây trồng. Nước cung cấp cho hệ thống nhỏ giọt phải
được lọc kỹ để tránh các hạt cặn lơ lửng làm tắt nghẽn đầu thoát nước. Đây là phương pháp
tưới rất hiệu quả và tiên tiến thường được áp dụng cho những vùng khô hạn hoặc bán khô
hạn, nguồn nước hạn chế và có gió mạnh. Phương pháp này có thể phối hợp với biện pháp
bón phân và kiểm soát một phần cỏ dại.
+ Ưu điểm: tiết kiệm nước, hiệu suất tưới có thể trên 90%. Diện tích sử dụng để lắp đặt
hệ thống rất nhỏ so với diện tích tưới. Phương pháp này có thể khống chế tối đa độ sâu tạo
ẩm. Nhờ tưới vừa phải và dưới đất nên sâu bệnh và cỏ dại bị hạn chế phát triển. Nước tưới


có thể hịa tan them phân bón và thuốc bảo vệ thực vật. Áp dụng phương pháp này có thể
giảm lao động tưới nhờ khả năng tự động của hệ thống cao.
+ Nhược điểm: các đầu tạo giọt thường dễ bị nghẽn do việc xử lý cặn trong nước
khơng hồn tồn tốt. Nhiều nơi khó áp dụng phương pháp này do b ịchuột và một số loài
gặm nhấm khác phá hoại. Phải tốn nhiều công sức và thời gian để kiểm tra và bảo trì hệ
thống tưới. Chi phí đầu tư cho hệ thống kiểu này cũng khá cao.

f. Tưới phun
Tưới phun mưa (sprinkler irrigation) là hình thức đưa nước tưới lên cao khỏi mặt đất
và để nước rơi tự do xuống kiểu mưa rơi. Hình thức tưới này có thể áp dụng cho hầu hết các
loại đất khác nhau hoặc các địa hình từ bằng phẳng đến thay đổi phức tạp nơi mà các hình
thức tưới mặt đất khác khó áp dụng hoặc áp dụng khơng hiệu quả. Tưới phun thường được
áp dụng cho tưới hoa màu, cây cảnh, cây công nghiệp, đồng cỏ, vườn ươm cây lâm nghiệp,
…
+ Tưới phun mưa có ưu điểm chính là tiết kiệm được nhiều lượng nước tưới, các tổn
thất do thấm sâu và chảy tràn được giảm thiểu khá nhiều. Do vậy, hiệu quả sử dụng nước
tưới là cao. Phương pháp tưới này có thể áp dụng cho hầu hết mọi dạng địa hình cao thấp
khác nhau, khơng cần phải làm phẳng mặt ruộng. Tưới phun cịn giảm thiểu chi phí xây
dựng kênh mương nội đồng, do vậy có thể gia tăng diện tích canh tác. Cách tưới này có thể
kết hợp với việc bón phân và phịng trừ sâu bệnh bằng cách hoà tan các chất này vào nước.
Tưới phun mưa cịn tạo cảnh quan đẹp, góp phần gia tăng độ ẩm và giảm nhiệt độ khơng khí
khu vực. Năng suất cây trồng trong phạm vi tưới thường cao.
+ Tuy nhiên, nhược điểm của tưới phun mưa là chi phí lắp đặt thiết bị tưới ban đầu
thường lớn. Người vận hành hệ thống tưới phải có kỹ thuật điều khiển hoạt động. Hệ thống
phải thường xuyên được theo dõi, điều chỉnh tốc độ phun hoặc di chuyển theo hướng gió.
Gió mạnh gây khó khăn trong điều chỉnh lưu lượng phun mưa. Các đầu phun thường hay bị
nghẽn nếu nguồn nước có nhiều chất bùn cặn. Ngồi ra, việc bố trí đường ống có thể làm
hạn chế cơ giới hóa và một số hoạt động canh tác khác.
1.5.2 Phương pháp tưới


Phương pháp tưới phun có nhiều ưu điểm có thể áp dụng ở nhiều dạng địa hình nên ta lựa
chọn phương pháp tưới phun.
Tính năng nổi bật:
- Kỹ thuật tưới chủ động theo: ngày, mùa vụ, tháng, năm, nhiệt độ, độ ẩm đất trồng.
- Số lần tưới (0÷4) lần/1buổi (sáng và chiều), thời gian mỗi lần tưới (5 ÷ 15) phút.
- Nhiệt độ mơi trường khơng khí của nhà trồng duy trì nhỏ hơn (27 ÷ 29)0C

- Độ ẩm của đất trồng ln duy trì nhỏ hơn 85%.
- Tự động hóa trong cơng tác tưới 100%.
- Tiết kiệm nước tưới (89 ÷ 92)% so với tưới bơm phun bằng vịi thủ công.
- Giảm rửa trôi chất dinh dưỡng, hạn chế xói mịn đất. Hạn chế hiện tượng đơng kết,
đóng lớp đất trồng; giữ độ rỗng, không gian trống trong đất, lớn hơn so với phương pháp
tưới rãnh, tưới một lần ngập nước, tưới phun mưa
- Giảm sức lao động và ngày công lao động.
- Rút ngắn thời gian tưới.
Các loại đầu phun:
Hiện nay có nhiều loại đầu phun quay trong thị trường. Có 2 kiểu vịi phun chính là:
vịi phun khuếch tán và vòi phun tia. Nhà sản xuất đầu phun thường cho bảng tra các thông
số kỹ thuật của từng loại vòi phun để lựa chọn. Tùy theo loại cây trồng và kỹ thuật tưới mà
ta có thể chọn đầu phun qua các thông số như áp suất hoạt động, lưu lượng phun và tầm
phun mưa.
1.6 Một số hệ thống tưới tự động trong nước
Ở nước ta đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng hệ thống tự động vào trong cuộc sống.
Người dân đã sáng tạo ra các hệ thống bán tự động giúp tiết kiệm sức lao động, hiệu quả
mang lại cao hơn so với tưới thủ cơng. Tuy nhiên hệ thống này cịn nhiều nhược điểm cần
khắc phục để mang lại hiệu quả cao nhất có thể. Ở các trường đại học chuyên ngành kĩ thuật
đã có nhiều đề tài về hệ thống tưới nước tự động do sinh viên thực hiện. Tuy nhiên vẫn còn
nhiều mặt hạn chế cần khắc phục. Hệ thống tưới phun tự động đa năng- một cơng trình khoa
học của 2 giảng viên trường Cao đẳng Công nghiệp (CĐCN) Huế: tiến sĩ Lê Văn Luận và
thạc sĩ Lê Đình Hiếu. Các thiết bị chính của hệ thống tưới phun đa năng này gồm có 1 cảm


biến đo nhiệt độ và 1 cảm biến đo độ ẩm của đất được cài đặt tại nhà màng trồng hoa, hệ
điều khiển được lập trình trên PLC-S7- 1200. Khi các cảm biến cho thông số độ ẩm của đất
hoặc nhiệt độ khơng khí tại nhà màng báo hiệu cần nước, tín hiệu này sẽ đưa đến hộp điều
khiển PLC. Tại đây các chức năng sẽ được điều khiển tự động để nhận nước và đưa tưới tự
động tưới phun theo các vòi phun lắp đặt, và sẽ tự ngừng trong đúng 6 phút, khi cảm biến

báo độ ẩm hoặc nhiệt độ đã đạt yêu cầu. Hệ thống tưới phun tự động đa năng là sản phẩm
khoa học có ý tưởng hay, tính ứng thiết thực và đã được thử nghiệm có hiệu quả thực tế. Ngồi ra cịn có một số hệ thống tưới tự động được áp dụng cho tưới cây hoa màu tại Vịnh
Bắc Bộ.
1.7 Yêu cầu công nghệ của hệ thống tưới cây tự động
Khi độ ẩm của đất cao (>90%) thì hệ thống gửi cảnh báo bằng đèn nháy và bơm sẽ
ngừng hoạt động và ngược lại độ ẩm của đất thấp(<90%) thì bơm hoạt động như sau:
+ Bơm nước hoạt động theo chu kỳ bơm 10 phút nghỉ 2h và lặp lại tuần tự.
+ Hệ thống tạm ngừng hoạt động từ 9h sáng đến 16h hằng ngày.
CHƯƠNG II : THIẾT KẾ MẠCH LỰC
2.1 Sơ đồ cấu trúc



THĐ

BĐK

BBĐ

CB

Vườn


Sơ đồ cấu trúc hệ thống tưới tự động.
- THĐ: Tín hiệu đặt.
- BĐK: Bộ điều khiển.
- BBĐ: Bộ biến đổi.
- ĐC: Động cơ.
- CB: Các cảm biến.

+ Nguyên lý hoạt động:
Tín hiệu đặt là việc cài đặt do người lập trình đặt ra các điều kiện điều khiển cho hệ
thống. Các giá trị thay đổi về thời tiết, nhiệt độ, độ ẩm được nhận biết qua các cảm biến. Các
giá trị của cảm biến đó sẽ đưa về bộ điều khiển so sánh với các giá trị cài đặt qua bộ điều
khiển. Bộ điều khiển xử lý đưa ra các tín hiệu điều khiển chuyển sang bộ biến đổi để thực
hiện việc điều khiển động cơ hoạt động hợp lý. Động cơ hoạt động sẽ đưa nước tới các téc
phun tưới cây đảm bảo việc chăm sóc các cây trồng phát triển tốt. Hệ thống làm việc liên tục
khoa học tránh các thao tác thừa khi điều khiển động cơ.
2.2 Sơ đồ mạch lực


ĐC

Sơ đồ mạch lực.
CHƯƠNG III : MẠCH ĐIỀU KHIỂN
3.1 Giới thiệu PLC
3.1.1 Khái niệm PLC

PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình được.
Cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập


trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện.Các sự kiện
này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt
động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm. Một khi sự kiện được kích hoạt
thật sự,nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý.Một bộ
điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong chương trình đó “người sử dụng lập ra chờ tín
hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình.
Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiển bằng
Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thoả mãn những u cầu sau:

• Lập trình dễ dàng,ngơn ngự lập trình dễ học.
• Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa.
• Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được nhựng chương trình phức tạp.
• Hồn tồn tin cậy trong mơi trường cơng nghiệp.
• Giao tiếp được với các thiết bị thơng minh khác như:máy tính,nối mạng,các Modul
mở rộng.
Giá cả có thể cạnh tranh được.
Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay, dây nối và các logic
thời gian. Tuy nhiên, bên cạnh đó việc địi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dễ dàng
cho PLC mà vẫn đảm bảo tốc độ xử lý cũng như giá cả... Chính điều này đã gây ra sự quan
tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong cơng nghiệp. Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các
lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch … Sau đó là các chức năng
làm tốn trên các máy lớn … Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC
Có dung lượng lớn, số lượng I/O nhiều.
Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển
hoặc xử lý hệ thống.Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một
chương trình. Chương trình được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC,PLC sẽ thực hiện việc điều
khiển dựa vào chương trình này.Như vậy muốn thay đổi chức năng của quy trình cơng nghệ,
ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC. Việc thay đổi hay mở rộng chức
năng sẽ được thực hiện một cách dễ dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với
các bộ dây nối hay các Relay.


3.1.2 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của PLC
a. Cấu trúc
Tất cả các PLC đều có thành phần là:
Một bộ nhớ chương 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 kết nối PLC.
Các Modul vào/ra.

Bên cạnh đó, một bộ PLC hồn chỉnh cịn đi kèm theo 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
chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung. Nếu đơn vị lập trình là xách tay, RAM
thường là loại CMOS có pin dự phịng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẵn
sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC. Đồi với PLC lớn thường được lập trình
máy tính nhằm hỗ trợ cho việc viết đọc và kiểm tr chương trình.Các đơn vị lập trình nối với
PLC qua cổng RS232, RS422, RS458 …
b. Nguyên lý hoạt động của PLC
+ Đơn vị xử lý trung tâm
CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương
trình được chứa trong bộ nhớ,sau đó sẽ thực hiện từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay
ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi. Và
toàn bộ các bộ phận thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong
bộ nhớ.
+ Hệ thống bus
Hệ thống bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song
song:
Address Bus: bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ tới các Modul khác nhau.
Data Bus: bus dùng để truyền dữ liệu.
Control Bus: bus điều khiển dùng để truyền các các tín hiệu định thì và điều khiển
đồng bộ trong PLC.


Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các Modul vào ra thông qua
Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bít
của 1 byte một cách đồng thời hoặc song song.
Nếu một Modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, Modul đầu ra
tương ứng sẽ nhận được địa dữ liệu từ địa chỉ Data Bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu
vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC.
Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các bus tương 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 được cấp một xung Clock có tần số từ 1 -:- 8 MHZ. Xung này quyết định tốc độ
hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống.
+ Bộ nhớ
PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp:
Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O.
Làm bộ đệm trạng thái trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay.
Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả các vị trí trong bộ
nhớ đều được đánh số, nhựng số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ.
Địa chỉ của tường ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử
lý. Bộ vi xử lý sẽ có giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo. Với một
địa chỉ mới, nội dung của địa chỉ ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đầu ra, quá trình này được
gọi là quá trình đọc.
Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bởi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng
chứa từ 2000-:-16000 dịng lệnh, tuỳ theo loại vi mạch. Trong PLC các bộ nhớ RAM,
EPROM đều được sử dụng.
RAM(Random Access Memory) có thể nạp chương trình thay đổi hay xố bỏ nội dung
bất kỳ lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn ni bị mất. Để tránh những tình
trạng này các PLC được trang bị một pin khơ, có khả năng cung cấp ngăng lượng dự trữ cho
RAM từ vài tháng đến vài năm. Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra
chương trình. Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi
thọ lớn.


EPROM(Electricall Programmble Read Only Memory) bộ nhớ mà người sử dụng bình
thường chỉ có thể đọc chứ khơng ghi nội dung vào được. Nội dung của EPROM không bị
mất khi mất nguồn ni, nó được gắn sắn trong máy, đã được nhà sản xuất nạp và chữa hệ
điều hành sắn. Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM
gắn bên trong PLC. Trên PG(progammer) có sắn chố ghi và xố EPROM.
Mơi trường ghi dữ liệu thứ ba là đĩa cứng hoặc đĩa mềm được sử dụng trong máy lập

trình. Đĩa cứng hoặc địa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng để lưu trữ những
chương trình lớn trong một thời gian dài.
+ Kích thước bộ nhớ:
• Các PLC loại nhỏ có thể chứa 300-:-1000 dịng lệnh tuỳ vào cơng nghệ chế tạo.
• Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K-:-16K, có khả năng chứa từ 2000-:-16000
dịng lệnh.
Ngồi ra cịn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM, EPROM.
+ Các ngỏ vào ra I/O
Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các Modul (các đầu vào của PLC)các
cơ cấu chấp hành được nối với các Modul ra (các đầu ra của PLC).
Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu xử lý là 12/24DVC
hoặc 100/240VAC.
Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/O được
cung cấp bởi các đèn LED trên PLC điều náy làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở
nên dệ dàng và đơn giản.
Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện đóng hay ngắt
ở mạch đầu ra.
3.2 Khái niệm chung về PLC S7-1200
PLC S7-1200 là một dòng sản phẩm của Siemens được sản xuất năm 2009, ra đời với
mục đích thay thế cho thế hệ trước là PLC S7-200.
S7- 1200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ
các yêu cầu về điều khiển tự động. sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập


lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo cho việc điều khiển
ứng dụng đa dạng khác nhau.

Các thành phần của PLC S7-1200:

•

3 bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau giống như

•

điều khiển AC hoặc DC phạm vi rộng.
2 mạch tương tự và số mở rộng điều khiển modum trực tiếp trên CPU làm giảm chi

•
•
•
•

phí sản phẩm.
13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau.
2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP.
Bổ sung 4 cổng Ethernet.
Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC và điện áp 24VD.

3.3. Kết nối điều khiển hệ thống tưới cây tự động
3.3.1 Sơ đồ kết nối S7-1200


3.4 Lưu đồ thuật toán

3.5 Giới thiệu phần mềm TIA
Siemens tạo ra 1 phần mềm dùng để điều khiển và lập trình cho PLC S7-1200 là TIA
Portal (Totally Intergrated Automation Portal ). Đây là phần mềm cơ sở tích hợp tất cả các
phần mềm lập trình cho các hệ thống tự động hóa và truyền động điện. Phần mềm tích hợp

các sản phẩm SIMATIC khác nhau trong một phần mềm ứng dụng ví dụ Simatic Step 7 V13
để lập trình các bộ điều khiển Simatic. Simatic WinCC V13 để cấu hình các màn hình HMI
và chạy Scada trên máy tính, giúp tăng năng suất và hiệu quả làm việc.
Chương này cũng hướng dẫn cách lập trình mơ phỏng PLC S7 – 1200 với TIA portal
và cách làm việc với 1 chạm PLC.
Tất cả các bộ đều khiển PLC, màn hình HMI, các bộ truyền động của Siemens đều được
lập trình, cấu hình trên TIA portal. Việc này giúp giảm thời gian, công sức trong việc thiết
lập truyền thông giữa các thiết bị này. Ví dụ người sử dụng có thể sử dụng tính năng “kéo và
thả’ một biến của trong chương trình điều khiển PLC vào một màn hình của chương trình
HMI. Biến này sẽ được gán vào chương trình HMI và sự kết nối giữa PLC – HMI đã được
tự động thiết lập, không cần bất cứ sự cấu hình nào thêm.
Phần mềm mới Simatic Step 7 V11, tích hợp trên TIA Portal, để lập trình cho S7-1200, S7300, S7-400 và hệ thống tự động PC-based Simatic WinAC. Simatic Step 7 V15 được chia
thành các module khác nhau, tùy theo nhu cầu của người sử dụng. Simatic Step 7 V11 cũng
hỗ trợ tính năng chuyển đổi chương trình PLC, HMI đang sử dụng sang chương trình mới
trên TIA Portal.
Phần mềm mới Simatic WinCC V11, cũng được tích hợp trên TIA Portal, dùng để cấu
hình cho các màn hình TP và MP hiện tại, màn hình mới Comfort, cũng như để giám sát điều
khiển hệ thống trên máy tính (SCADA).
3.6 Chương trình điều khiển
* Bộ thời gian thực và khởi động hệ thống


*Chi tiết về hệ thống và chu kỳ
Khi thời gian hơn 9h => TG set khiến cho tiếp điểm thường kín TG khơng có điện dẫn đến
hệ thống bơm dừng
Khi thời gian hơn 15h => Tiếp điểm trunggian set khiến cho tiếp điểm thường kín(trunggian)
trên khơng hoạt động và bơm hoạt động bình thường

Thời gian = 0 có nghĩa bắt đầu ngày mới thì hoạt động lại
Bộ thời gian đếm 10s => máy bơm hoạt động
Sau khi đếm xong TG2 sẽ Set để bộ thời gian đếm nghỉ 10s và reset
( Vì để tiện cho việc mô phỏng nên em đã cho thời gian nghỉ xuống 10s )


* Cảnh báo độ ẩm và dừng lại khi độ ẩm >=90 và nhấn nút sử lý để reset chu kỳ và mô
phỏng độ ẩm


* Mô phỏng mức ẩm
1) 2 hàm Norm và Scale là để quy đổi thang đo từ 0->27648 sang 0-> 100
2) Chạy máy bơm time là 500ms cứ 250ms thì lấy xung đó cộng 200 vào biến anlog_input



CHƯƠNG IV : MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
4.1 Giới thiệu phần mềm Wincc :
WinCC (Windows Control Center) là phần mềm của hãng Siemens dùng để giám sát,
điều khiển và thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất. Nói rỏ hơn, WinCC là chương trình
dùng để thiết kế các giao diện Người và Máy – HMI (Human Machine Interface) trong hệ
thống Scada (Supervisory Control And Data Acquisition), với chức năng chính là thu thập số
liệu, giám sát và điều khiển quá trình sản xuất. Với WinCC, người dùng có thể trao đổi dữ
liệu với PLC của nhiều hãng khác nhau như: Siemens, Mitsubishi, Allen braddly, Omron,..
thông qua cổng COM với chuẩn RS232 của PC và chuẩn RS485 của PLC.
Với WinCC, ta có thể tận dụng nhiều giải pháp khác nhau cho để giải quyết công việc,
từ thiết kế cho hệ thống có quy mơ nhỏ đến quy mơ lớn, hệ thống thực hiện sản xuất – MES
(Manufacturing Excution System). WinCC có thể mơ phỏng bằng hình ảnh các sự kiện xảy
ra trong quá trình điều khiển dưới dạng chuổi sự kiện. Để đáp ứng yêu cầu công nghệ ngày
càng phát triển, WinCC cung cấp nhiều hàm chức năng cho mục đích hiển thị, thơng báo, ghi

báo cáo, xử lý thông tin đo lường, các tham số công thức,.. và là một trong những chương
trình thiết kế giao diện Người và Máy – HMI được tin dùng nhất hiện nay.
4.2 Thiết kế giao diện trên Wincc


4.3 Kết quả mơ phỏng :
Vì bộ realtime được đồng bộ theo thời gian máy tính thì để có được kết quả tốt nhất thì phải
phụ thuộc vào thời gian khi mô phỏng.
* Hiện tại 12h đêm => hệ thống hoạt động tưới 10s

* Nghỉ 10s