Đề án Thiết kế hệ thống điều khiển độ ẩm trong nhà trồng

kết thúc không điều kiện. Lệnh STOP kết thúc chương trình, nó chuyển điều khiển chương trình đến chế độ STOP. Nếu như gặp lệnh STOP trong chương trình chính 2.3.2.9. Các lệnh can thiệp vào thời gian vòng quét. Timer là bộ tạo thời gian trễ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra nên trong điều khiển vẫn thường gọi là khâu trễ. Nếu ký hiệu tín hiệu vào là x(t) và thời gian trễ được tạo ra bằng Timer là t thì tín hiệu đầu ra của Timer đó là x(t-t). S7-200 có 64 Timer đối với CPU212 và 128 đối với CPU214 được chia làm hai loại khác nhau: Timer tạo thời gian trễ không nhớ (TON). Timer tạo thời gian trễ có nhớ (TONR). Các loại Timer của S7-200 (đối với CPU 214) chia theo TON, TONR và độ phân giải bao gồm: Bảng 2.2. Độ phân giải của các Timer Lệnh Độ phân giải Giá trị cực đại CPU212 CPU214 TON 1ms 32,767 T32 T32, T96 10ms 327,67 T33áT36 T33áT36, T97áT100 100ms 3276,7 T37áT63 T37áT63, T101áT127 TONR 1ms 32,767 T0 T0, T62 10ms 327,67 T1áT4 T1áT4, T65áT68 100ms 3276,7 T5áT31 T5áT31, T69áT95 2.3.2.10. Các lệnh điều khiển Counter. Counter là bộ đếm hiện chức năng đếm sườn xung trong S7-2000. Các bộ đếm của S7-2000 được chia ra làm 2 loại: bộ đếm tiến (CTU) và bộ đếm tiến/lùi (CTUD). Bộ đếm tiến CTU đếm số sườn lên của tín hiệu logic đầu vào, tức là đếm số lần thay đổi trạng thái logic từ 0 lên 1 của tín hiệu. Số sườn xung đếm được, được ghi vào thanh ghi 2 byte của bộ đếm, gọi là thanh ghi C-word. Bộ đếm tiến/lùi CTUD đếm tiến khi gặp sườn lên của xung vào cổng đếm, ký hiệu là CU trong LAD hoặc bit thứ 3 của ngăn xếp trong STL, và đếm lùi khi gặp sườn của xung vào cổng đếm lùi, được ký hiệu là CD trong LAD hoặc bit thứ 2 của ngăn xếp trong STL. Giống như bộ đếm CTU, bộ đếm CTUD cũng được đưa về trạng thái khởi phát ban đầu bằng 2 cách: Khi đầu vào logic của chân xóa, ký hiệu bằng R trong LAD hoặc bit thứ nhất của ngăn xếp trong STL, có giá trị logic là 1 hoặc. Bằng lệnh R (reset) với C-bit của bộ đếm. 2.3.2.11. Các lệnh số học. Các lệnh số học dùng để thực hiện các phép tính số học trong chương trình. Các phép tính số học với số thực hoặc với số thực dấu phảy động, và phép biến đổi giữa số thực và số nguyên kiểu từ kép và phép lấy căn. a. Lệnh cộng (ADD). ADD_I (LAD), +I (STL): Lệnh thực hiện phép cộng các số nguyên 16-bit IN1 và IN2. Trong LAD kết quả là một số nguyên 16-bit được ghi vào OUT, tức là: IN1 + IN2 = OUT. Còn trong STL, kết quả cũng là một giá trị 16-bit nhưng được ghi vào IN2, tức là: IN1 + IN2 = IN2. ADD_DI (LAD), -D (STL): Lệnh thực hiện phép cộng các số nguyên 32-bit IN1 và IN2. Trong LAD, kết quả là một số nguyên 32-bit được ghi vào OUT, tức là: IN1 + IN2 = OUT. Còn trong STL, kết quả cũng là một giá trị 32-bit nhưng được ghi vào IN2, tức là: IN1 + IN2 = IN2. ADD_DI (LAD), -R (STL): Lệnh thực hiện phép cộng các số thực 32-bit IN1 và IN2. Trong LAD, kết quả là một số thực 32-bit được ghi vào OUT, tức là: IN1 + IN2 = OUT. Còn trong STL, kết quả cũng là một giá trị thực 32-bit nhưng được ghi vào IN2, tức là: IN1 + IN2 = IN2. b. Lệnh trừ (SUB). SUB_I (LAD), -I (STL): Lệnh thực hiện phép trừ các số nguyên 16-bit IN1 và IN2. Trong LAD kết quả là một số nguyên 16-bit và được ghi vào OUT, tức là: IN1 - IN2 = OUT. Còn trong STL, kết quả là một giá trị 16-bit nhưng được ghi lại vào IN2, tức là: IN1- IN2 = IN2. SUB_DI (LAD), -DI (STL): Lệnh thực hiện phép trừ các số nguyên 32-bit IN1 và IN2. Trong LAD kết quả là một số nguyên 32-bit và được ghi vào OUT, tức là: IN1 - IN2 = OUT. Còn trong STL, kết quả là một giá trị 32-bit nhưng được ghi lại vào IN2, tức là: IN1- IN2 = IN2. SUB_R (LAD), -R (STL): Lệnh thực hiện phép trừ các số thực 32-bit IN1 và IN2. Trong LAD kết quả là một số thực 32-bit được ghi vào OUT, tức là: IN1 - IN2 = OUT. Trong STL, kết quả là một giá trị 32-bit nhưng được ghi lại vào IN2, tức là IN1- IN2 = IN2. c. Lệnh nhân (MUL). Trong LAD: Lệnh thực hiện phép nhân 2 số nguyên 16-bit IN1 và IN2 và cho ra kết quả 32-bit chứa trong từ kép OUT (4 byte). Trong STL: Lệnh thực hiện phép nhân giữa 2 số nguyên 16-bit n1 và số nguyên chứa trong từ thấp (từ 0 đến bit 15) của toán hạng 32-bit n2 (4 byte). Kết quả 32-bit được ghi vào n2. MUL_R (LAD), +R (STL): Trong LAD: lệnh thực hiện phép nhân hai số thực 32-bit IN1 và IN2 và cho ra kết quả 32-bit chứa trong từ kép OUT (4 byte). Trong STL: Lệnh thực hiện phép nhân giữa số thực 32-bit IN1 và IN2 kết quả 32 bit được ghi vào IN2. d. Lệnh chia [DIV]. Trong LAD: Lệnh thực hiện phép chia số nguyên 16-bit IN1 cho số nguyên 16-bit IN2. Kết quả 32-bit chứa trong từ kép OUT gồm thương số ghi trong mảng 16-bit từ bit 0 đến bit 15 (từ thấp) và phần dư cũng 16-bit ghi trong mảng từ bit-16 đến bit-31 (từ cao). Trong STL: Lệnh thực hiện phép chia số nguyên 16-bit N1 cho số nguyên, số nguyên 16-bit nằm trong từ thấp từ bit 0 đến bit 15 của toán hạng 32-bit N2. Kết quả 32-bit được ghi lại vào N2 bao gồm thương số ghi trong mảng 16-bit từ bit 0 đến bit 15 (từ thấp) và phần dư ghi trong mảng 16-bit từ bit-16 đến bit-31 (từ cao). DIV_R (LAD), /R (STL): Trong LAD: lệnh thực hiện phép chia số thực 32-bit IN1 cho số thực 32-bit IN2 và cho ra kết quả 32-bit chứa trong từ kép OUT. Trong STL, lệnh thực hiện phép chia số thực 32-bit IN1 cho số thực 32-bit IN2, kết quả 32-bit được ghi lại vào IN2. e. Lệnh lấy căn bậc hai (SQRT). Là một lệnh thực hiện lấy căn bậc hai của số thực 32-bit IN. Kết quả cũng là một số 32-bit được ghi vào từ kép OUT. 2.3.2.12. Lệnh tăng, giảm một đơn vị và lệnh đảo giá trị thanh ghi. Những lệnh này làm đơn giản hoá các vòng điều khiển bên trong chương trình [hoặc là các quá trình lặp]. Trong LAD hoặc STL các lệnh tăng, giảm đều làm việc với toán hạng có kiểu từ đơn (word) hoặc từ kép (double word) theo nguyên tắc cộng hoặc trừ nội dung của toán hạng với số nguyên 1. Lệnh đảo thực hiện phép logic bù hoặc một phép lấy giá trị logic nghịch đảo của các bit trong một từ đơn hoặc từ kép. Trong LAD có thể tiết kiệm được ô nhớ bằng cách sử dụng đầu vào đồng thời cũng là đầu ra. 2.3.2.13. Lệnh chuyển dịch nội dung ô nhớ. Các lệnh dịch chuyển thực hiện việc di chuyển, sao chép số liệu từ vùng này sang vùng khác trong bộ nhớ. Trong LAD và trong STL lệnh dịch chuyển thực hiện việc di chuyển hay sao chép nội dung một byte, một từ đơn, một từ kép, hoặc một giá trị thực từ vùng này sang vùng khác trong bộ nhớ. Lệnh trao đổi nội dung của hai byte trong một từ đơn thực hiện việc chuyển nội dung của byte thấp sang byte cao và ngược lại nội dung của byte cao sang byte thấp của từ đó. MOV_B (LAD) hoặc MOVB (STL): Lệnh sao chép nội dung của byte IN sang byte OUT. MOV_W (LAD) hoặc MOVW (STL): Lệnh sao chép nội dung của từ đơn IN sang byte OUT. MOV_DW (LAD) hoặc MOVD (STL): Lệnh sao chép nội dung của từ kép IN sang byte OUT. MOV_RW (LAD) hoặc MOVR (STL): Lệnh sao chép một số thực IN (4 byte) sang byte OUT (4 byte). SWAP: Lệnh trao đổi nội dung của byte thấp và byte cao trong từ đơn IN. 2.3.2.14. Các lệnh làm việc với mảng. Các lệnh làm việc với mảng dùng để điều hành mảng lớn dữ liệu. LAD và STL sử dụng lệnh chuyển dịch khối (Block move) để di chuyển một mảng dữ liệu từ một nơi này đến một nơi khác trong bộ nhớ. Lệnh nạp dữ liệu (Fill) ghi giá trị của một từ đơn vào các từ trong một mảng của bộ nhớ. 2.3.2.15. Các lệnh dịch chuyển thanh ghi. Các lệnh dịch chuyển thanh ghi được chia làm hai nhóm: Nhóm các lệnh làm việc với thanh ghi có độ dài bằng một từ đơn (16-bit) hay một từ kép (32-bit). Nhóm các lệnh làm việc với thanh ghi có độ dài tùy ý mà được định nghĩa trong lệnh. 2.3.2.16. Các lệnh đổi kiểu dữ liệu. Các hàm kiểu dữ liệu cho phép thực hiện việc biến đổi dữ liệu từ kiểu này sang kiểu khác. Khi lập trình bằng LAD có thể tiết kiệm được ô nhớ bằng cách sử dụng đầu vào được chỉ định đồng thời cũng là đầu ra OUT cho lệnh BSD_I và I_BCD, trong trường hợp này lập trình bằng LAD thuận lợi hơn lập trình bằng STL. 2.3.2.17. Xây dựng cấu trúc vòng lặp. Để xây dựng cấu trúc vòng lặp nhằm thực hiện lặp một khối lệnh riêng biệt trong chương trình. CPU214 cung cấp lệnh điều khiển FOR … NEXT. Lệnh này chỉ có riêng ở trong CPU214. LAD và STL sử dụng lệnh vòng lặp FOR … NEXT để thiết kế vòng lặp với số lần lặp được chỉ định trong lệnh bằnh hai toán hạng ITL kiểu từ đơn chỉ điểm khởi phát và FNL cũng kiểu từ đơn chỉ kiểu từ đơn chỉ điểm kết thúc. Ngoài ra cũng sử dụng một từ đơn IDX để lưu chỉ số vòng lặp tức thời. Mỗi một câu lệnh FOR đòi hỏi phải có một câu lệnh NEXT tại vị trí cuối khối lệnh được lặp. Các vòng lặp FOR … NEXT có thể được lồng vào nhau, song số lệnh FOR … NEXT lồng vào nhau không được quá 8. Tại thời điểm bắt đầu thực hiện lệnh vòng lặp FOR, từ đơn IDX nhận giá trị của ITL. Sau đó, mỗi khi kết thúc một vòng lặp, tức là khi gặp lệnh NEXT, nội dung của IDX được tăng lên 1 và được so sánh với nội dung của FNL. Nếu nội dung của IDX chưa lớn hơn FNL, chương trình sẽ thực hiện lại vòng lặp, ngược lại khi nội dung của IDX đã lớn hơn FNL, chương trình kết thúc lệnh FOR … NEXT bằng cách thực hiện tiếp lệnh nằm ngay sau câu lệnh NEXT. 2.3.2.18. Đồng hồ thời gian thực. Đồng hồ thời gian thực chỉ có với CPU214. Để có thể làm việc với đồng hồ thời gian thực CPU214 cung cấp 2 lệnh đọc và ghi giá trị cho đồng hồ. Những giá trị đọc được hoặc ghi được với đồng hồ thời gian thực là các giá trị về ngày, tháng, năm và các giá trị về giờ, phút, giây. Các sữ liệu đọc, ghi với đồng hồ thời gian thực trong LAD và trong STL có độ dài một byte và phải được mã hoá theo kiểu số nhị phân BCD. READ_RTC (LAD), TODR (STL): Lệnh đọc nội dung của đồng hồ thời gian thực vào bộ đếm 8 byte được chỉ thị bằng toán hạng T. SET_RTC (LAD), TODW (STL): Lệnh ghi nội dung của bộ đếm 8 byte được chỉ thị trong lệnh băng toán hạng T vào đồng hồ thời gian thực. 2.3.2.19. Ngắt và xử lý ngắt. Các chế độ ngắt và xử lý ngắt cho phép thực hiện các quá trình tốc độ cao, phản ứng kịp thời với các sự kiện ở bên trong và bên ngoài. Nguyên tắc cơ bản của một chế độ ngắt cũng giống như việc thực hiện lệnh gọi một chương trình con, sự khác nhau ở đây là chương trình con được gọi chủ động bằng lệnh CALL, còn chương trình xử lý ngắt được gọi bị động bằng một tín hiệu báo ngắt. Khi có một tín hiệu báo ngắt, hệ thống sẽ tổ chức gọi và thực hiện chương trình con tương ứng. 2.4. Giới thiệu về màn hình OP3 và phần mềm Protool. 2.4.1. Giới thiệu về màn hình OP3. Thiết bị SIMATIC HIM OP3 cho phép hình dung các trạng thái hoạt động và các giá trị tiến trình của kết nối SIMATIC S7 PLC . Thêm các đầu vào có thể được thực hiện ở trên OP3 và giá trị sẽ được ghi vào PLC. Các chức năng kết nối tới máy tính phân tích có thể được thực hiện ở trên OP3. 2.4.1.1. Cấu hình và các giai đoạn điều khiển tiến trình. Tạo các vùng dữ liệu: Để OP3 có thể hoạt động thì nó cần phải được chuẩn bị vùng dữ liệu liên kết từ PLC. Vùng dữ liệu này cần phải được cấu hình và nó được tạo ra ở trong bộ nhớ của PLC. Cấu hình với ProTool: Trên máy tính có thể sử dụng phần mềm ProTool để định cấu hình cho OP3. Khi cấu hình trên OP3 liên lạc với PLC thông qua kết nối và phản ứng lại các chương trình hoạt động trên PLC thông qua các thủ tục định cấu hình. 2.4.1.2. Cấu hình của OP3. Cấu hình của hệ thống như hình vẽ: Hình 2..5. Cấu hình của OP3. Màn hình, bàn phím và cấc kết nối của OP3: Bàn phím và phần hiển thị được gắn trên vỏ của OP3, ở bên phải có thể thấy các kết nối MPI, RS232 và nguồn 24V. Bảng 2.3. Các chức năng của OP3 Chức năng của OP3 Hiển thị Các thông báo sự kiện: Số thông báo lớn nhất có thể. Chiều dài lớn nhất có thể của một thông báo. Cuộn qua các thông báo đợi. 499 40 50 Giá trị đầu vào trên các màn hình: Các số và văn bản. Các biểu tượng có sẵn. Hiển thị các giá trị hiện thời [số hoặc ký tự] Giá trị giới hạn được kiểm tra bởi người điều khiển Mật khẩu bảo vệ: Các mức mật khẩu. Số lượng mật khẩu. 0á9 20 Các màn hình: Số lượng màn hình lớn nhất có thể. Màn hình liên kết tới màn hình khác. Số lượng lớn nhất các trường có thể trên mỗi màn hình. Số lượng lớn nhất các trường có thể trên mỗi màn hình nhập. Hiển thị. Các màn hình mặc định 40 20 300 8 Chức năng phân tích (STATUS/FORCE VAR) GE,EN,FR,IT, SP Các ngôn ngữ trong chế độ làm việc 3 Kết nối sử dụng SIMATIC S7: PPI. MPI. Kết nối giữa OP3 với SIMATIC S7: Số PLC có thể kết nối tới OP3. Số OP3 có thể kết nối tới S7-200. Số OP3 có thể kết nối tới S7-300. 2 1 3 Bảng 2.4. Cấu trúc của OP3 Màn hình LCD Hiển thị 2 hàng, 1 hàng 20 ký tự, mỗi ký tự cao 5mm. Bàn phím hệ thống 8 phím cho các chức năng mặc định. Phím số 10 phím dùng để nhập số. Các phím tắt F1áF5 được định cấu hình các phím tắt. Các giao diện kết nối Có giao diện MPI và RS 232. 2.4.1.3. Truyền thông OP3 với PLC. Các kiểu của kết nối: Thiết bị OP3 có thể được kết nối tới hệ thống tự động SIMATIC S7 bằng hai đường khác nhau của cấu hình mạng. Cấu hình mạng phụ thuộc vào loại CPU được sử dụng và thường thì có hai kiểu kết nối sau được sử dụng: SIMATIC S7-200 thì kết nối với OP3 theo kiểu PPI. SIMATIC S7-300 thì kết nối với OP3 theo kiểu MPI. Các vùng dữ liệu của người sử dụng: Cả OP3 và SIMATIC S7 đều nối tới và vùng dữ liệu của người sử dụng ở trong hệ thống tự động. Hoàn toàn có thể tạo ra các vùng dữ liệu dành cho người sử dụng trên S7 và nó phụ thuộc vào cấu hình mà bạn lựa chọn. Các vùng dữ liệu và có thể tạo ra thì lại phụ thuộc vào các thành phần chứa trong cấu hình và dữ liệu được mở rộng. Đối với một số vùng dữ liệu người dùng, thì bạn cần phải tạo ra vùng giao diện để điều khiển đồng bộ cả OP3 và S7, nếu như các chức năng chứa trong vùng giao diện đó được yêu cầu sử dụng bởi S7. Đối với OP3 thì vùng dữ liệu có thể có là: Vùng thông báo sự kiện. Vùng giao diện cho kết nối ID, ngày và thời gian. Vùng lưu trữ số thứ tự màn hình. Vùng quy định bàn phím hệ thống. 2.4.1.4. Kết nối tới PPI của S7-200. Kết nối: Khi kết nối OP3 với S7-200 thì OP3 phải kết nối tới giao diện PPI của S7-200. Cùng một lúc thì hai CPU của S7-200 có thể kết nối tới OP3. Tương tự như vậy, có thể kết nối một vài OP3 tới S7-200. Trong các ứng dụng thông thường thì chỉ có một kết nối được phép hoạt động tại một thời điểm. Cấu hình mạng: Trong cấu hình mạng PPI thì OP3 và bộ lập trình luôn là thiết bị chủ, còn S7-200 luôn là thiết bị tớ. Tuy nhiên thì để mạng có thể truyền thông được thì trong mạng chỉ tồn tại một thiết bị làm thiết bị chủ. Các tham số: Các tham số sau được thiết đặt ở trong phần mềm cấu hình cho đường kết nối PPI. Địa chỉ của truyền thông ngang hàng (cùng cấp giao thức): địa chỉ PPI của module S7 mà OP3 kết nối tới, nó có giá trị mặc định. Địa chỉ OP: là địa chỉ PPI của OP3 ở trong cấu hình mạng, nó có giá trị mặc định là 1. Bất kỳ một địa chỉ nào được cấp, thì nó phải có ở trong cấu hình mạng và nó không thể xuất hiện nhiều hơn một lần. Giao diện: Giao diện ở trên OP3 mà thông qua OP3 kết nối tới mạng PPI. Giá trị mặc định là IF 1A. Tốc độ Baud: Tốc độ truyền thông được đặt ở trong cấu hình mạng. Quá trình truyền thông có thể thực hiện được tại tốc độ Baud: 9600 hoặc 19200 baud. Vùng giao diện: Nếu như các vùng dữ liệu người dùng được sử dụng mà các vùng dữ liệu này được đặt ở trong vùng giao diện thì cần phải tạo ra vùng giao diện. Hoàn toàn có thể cấu hình vùng giao diện riêng biệt cho mỗi S7 được kết nối. 2.4.2. Giới thiệu về ProTool. Các hiển thị dạng văn bản: ProToot/Lite là gói phần mền có tính chất đột phá cho các hiển thị dạng văn bản của họ các thiết bị SIMATIC HMI. Có thể sử dụng phần mềm với các cấu hình khác nhau trong toàn bộ họ SIMATIC. 2.4.2.1. Các kỹ thuật thiết lập cấu hình. Tạo các màn hình. Cấu hình các thành phần điều khiển và các thành phần hiển thị. Sử dụng các nhãn. Cấu hình cho các thông báo. Sử dụng cho các chức năng. Tạo các phương án hoạt động. Quy định quyền hạn điều khiển. 2.4.2.2. Các giá trị nhập vào. Thủ tục thông thường qua các trường đầu vào, các giá trị có thể được nhập ở trên OP3 và các giá trị đó được truyền sang PLC Truy cập đến màn hình nhập. Sử dụng các phím mũi tên để lựa chọn trường mà bạn mong muốn ở trên màn hình nhập. Sau khi đã lựa chọn trường dữ liệu thì nhập vào giá trị mà muốn thay đổi. Tuỳ theo việc định nghĩa của cấu hình mà các giá trị có thể nhập. Kết thúc quá trình nhập bằng việc ấn phím ENTER. 2.4.2.3. Các bộ định thời và bộ đếm. Bộ định thời: Hiển thị giá trị hiện thời của bộ định thời và chỉnh sửa giá trị đặt của bộ định thời thì giá trị đặt mới của bộ định thời sẽ được ghi vào đơn vị tính toán trên SIMATIC S7-200 để cho bộ định thời có thể gọi tới. Bộ đếm: Hiển thị và chỉnh sửa giá trị của bộ đếm, chỉnh sửa các giá trị đặt của bộ đếm. 2.4.2.4. Tạo và sửa đổi các dự án. Các thành phần của dự án: các đối tượng của Windows sẽ được mở ra khi mở hoặc tạo một dự án mới. Số lượng các đối tượng có thể chọn định cấu hình sẽ phụ thuộc vào kiểu của bộ hiển thị sử dụng. Các bước tạo một dự án: Tạo mới một dự án: (file>new hoặc file>open). Lựa chọn bộ hiển thị cho thiết bị PLC sử dụng. Lựa chọn thiết bị PLC sử dụng. Bảng 2.5. Danh sách các con trỏ vùng sử dụng và tạo ra trong ProTool. tt Các con trỏ vùng Chức năng 1 User version Dùng để nhận dạng phiên bản của dự án. Việc kiểm tra phiên bản được thực hiện ở trên PLC bởi con trỏ này. 2 Event messages Có thể cấu hình cho các thông báo sự kiện thông qua các bit ở trong vùng dữ liệu. Các bit được quy định theo số thứ tự của thông báo. Tương tự như PLC đặt bit lên mức cao 1 ở trong vùng dữ liệu bộ hiện thị sẽ chấp nhận các thông báo sự kiện được chuyển tới. Ngược lại, thì bộ hiển thị sẽ không chấp nhận thông báo nếu bit tương ứng bị xoá về không. 3 Screen number Trong vùng dữ liệu này bộ hiện thị lưu trữ thông tin màn hiển thị. Bạn có thể đánh thông tin này trong chương trình của PLC bằng cách gọi tới màn hình khác. 4 Data mailbox Hộp thoại dữ liệu này là vùng dữ liệu ở trên PLC. Nó được sử dụng để lưu trữ tức thì các bản ghi dữ liệu được lấy từ bộ hiển thị vào trong PLC. Hộp thoại sửa liệu chỉ chứa các giá trị của nhãn. Các địa chỉ không được truyền qua vùng này. 5 Function keyboard Bộ hiện thị truyền sự kiện ấn phím của các phím chức năng theo đường qua vùng dữ liệu này. Có thể đánh giá thông số này thông qua chương trình của PLC để xác định giá trị hoạt động tức thời. 6 Led assignment Thiết bị PLC có thể sử dụng vùng con trỏ này để điều khiển đèn ánh sáng ở trên các phím chức năng của bộ hiển thị. 7 OP Achknowledgement Bộ hiển thị sử dụng vũng dữ liệu này để báo cho PLC biết các thông báo thời gian đã được chấp nhận ở trên bộ hiển thị. Các con trỏ cho vùng sử dụng OP3: Vùng địa chỉ mà được định nghĩa ở trên PLC mà được dùng để trao đổi dữ liệu với các bộ hiển thị được định địa chỉ bởi các con trỏ vùng. Nói cách khác các con trỏ vùng là các con trỏ có nhiệm vụ định địa chỉ các vùng dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với các thiết bị khác của PLC. Có thể tạo ra các con trỏ vùng dữ liệu với các bộ hiển thị được định địa chỉ bởi các con trỏ vùng. Nói cách khác các con trỏ vùng là các con trỏ có nhiệm vụ định địa chỉ các vùng dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với các thiết bị khác của PLC. Các con trỏ vùng có sẵn: số lượng con trỏ vùng có sẵn phụ thuộc vào bộ hiển thị được lựa chọn. Bảng dưới là danh sách các con trỏ vùng có thể sử dụng và tạo trong ProTool. Chương 3 Thiết kế hệ thống điều khiển độ ẩm cho nhà trồng 3.1. Lựa chọn thiết bị cho hệ thống điều khiển. Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển như hình vẽ: Hình 3.1. Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển. 3.1.1. Lựa chọn thiết bị đầu vào. 3.1.1.1. Lựa chọn thiết bị đo độ ẩm. Chọn model 41382L có đầu dò là một cảm biến điện dung có độ chính xác cao. Thông số kỹ thuật của thiết bị đo độ ẩm: Bảng 3.1. Thông số kỹ thuật của thiết bị đo độ ẩm. Hạng mục Thông số kỹ thuật Nguồn cấp 40mA, 12á30 VDC Nhiệt độ làm việc -10á 600C (14á1400F) Dải đo 0á100%RH Kiểu sensor Vaisala Intercap Đầu ra điều khiển 0á20mA, 600W max. 3.1.1.2. Lựa chọn thiết bị đo gió. Chọn model 05103L của hãng Scientific có cấu trúc đơn giản và chống mài mòn phù hợp cho ứng dụng do gió ở dải rộng (hình 3.2) Cảm biến tốc độ gió là một cánh quạt gồm 4 cánh khi quay nó tạo ra một tín hiệu điện áp hình sin với tần số tỉ lệ thuận với tốc độ gió. Hình 3.2. Thiết bị đo gió. Cảm biến hướng gió là một cánh lái có trọng lượng nhẹ đảm bảo cho việc thu nhận gió đến theo hướng một cách chính xác, có các thông số kỹ thuật như bảng sau: Bảng 3.2. Thông số kỹ thuật của thiết bị đo gió. Hạng mục Thông số kỹ thuật Nguồn cấp 40mA, 12á30 VDC Dải đo 0á100 km/h Đầu ra điều khiển SPST-NO.5A-250VAC Từ công nghệ ta chọn hai bộ đo gió như trên với các dải để điều chỉnh dải đo khác nhau để đưa vào tín hiệu điều khiển hệ thống. Bộ thứ nhất có đo được đặt ngưỡng điều khiển tốc độ gió từ 0á45km/h và bộ thứ hai có thể đo được đặt ngưỡng điều khiển được 0á55km/h. 3.1.1.3. Lựa chọn cảm biến đo cường độ ánh sáng. Chọn thiết bị đo cường độ ánh sáng được lắp đặt bằng bo mạch điện tử có sơ đồ mạch như sau: Hình 3.3. Sơ đồ mạch thiết bị đo cường độ ánh sáng. Theo công nghệ, cường độ ánh sáng mà cây trồng phù hợp nằm trong dải 20.000 Luxá30.000 Lux. Do vậy ta chọn 1 bộ cảm biến cường độ ánh sáng đo ở dải từ 0á22000 Lux và 1 bộ cảm biến cường độ ánh sáng đo ở dải 0á30000 Lux. Các bộ đo cường độ ánh sáng có thể điều chỉnh nhờ biến trở RV để có thể đo được các giá trị mong muốn. Các thông số của mạch được cho ở dưới bảng sau: Bảng 3.3. Các thông số của bộ thu tín hiệu cường độ ánh sáng. TT Tên linh kiện Thông số 1 Điện trở quang ORP12 2 Biến trở RV 500W 3 Transistor 2N3053 or BFY51 4 Điện trở R 1KW 5 Rơ le 12VDC 6 Đầu vào bộ điều khiển I9 3.1.1.4. Lựa chọn cảm biến báo mưa. Từ công nghệ ta chọn mạch báo mưa như hình 3.4. Khi có mưa mạch cho tín hiệu đến bộ điều khiển trung tâm để điều khiển hệ thống. Các thông số của mạch được cho ở dưới bảng sau: Bảng 3.4. Các thông số của bộ thu tín hiệu mưa. TT Tên linh kiện Thông số 1 Điện trở R1 27 KW R3 1 KW R4 27 KW R5 1 KW 2 Biến trở R 1MW 3 Transistor 2N222 or BFY51 4 Bộ cảm nhận mưa Contac grid 5 Rơ le B 12VDC 6 IC 4011 Với yêu cầu công nghệ, chỉ cần một bộ báo mưa để làm tín hiệu điều khiển hệ thống. Khi có mưa mạch sẽ cho ra tín hiệu để đưa vào điều khiển. Chọn thiết bị báo mưa bằng bo mạch điện tử như hình vẽ: Hình 3.4. Sơ đồ mạch thiết bị báo mưa. 3.1.2. Tính toán thiết kế lựa chọn cơ cấu chấp hành. Từ các công thức tính toán trong mục 1.2 xác định được lượng ẩm thừa trong nhà có kết quả như sau: Bảng 3.5. Tổng lượng ẩm thừa trong nhà trồng. Tên nguồn ẩm Ký hiệu Mùa hè [kg/h] Mùa đông [kg/h] Tỏa hơi nước do người Wng 0,36 0,22 Tỏa hơi nước do bốc hơi từ bể chứa Whn 0,084 0,073 Tỏa hơi nước từ sàn Wn 12,2 -4,88 Tỏa hơi nước từ bán thành phẩm Wtp 0 0 Tổng WT 12,644 -4,587 Các hệ số được sử dụng trong các tài liệu [1], [2], [3]. 3.1.2.1. Tính toán lựa chọn hệ thống giảm ẩm cho nhà trồng. Để giảm ẩm trong nhà trồng có rất nhiều phương pháp thông gió khác nhau nhưng đều chung mục đích giảm được lượng ẩm thừa sinh ra trong nhà trồng. Với mô hình nhà trồng như trên đề tài sử dụng hệ thống hút ẩm. Lưu lượng không khí khử ẩm thừa được xác định theo công thức: , [kg/h] Trong đó: WT: Tổng lượng nhiệt thừa trong nhà [kg/h]. dR=19 [g/kg] ở độ ẩm 95% ở nhiệt độ 250C. dV=7,5 [g/kg] ở độ ẩm 65% ở nhiệt độ 180C. , [kg/h] Năng suất làm khô (nước ngưng tụ): , [kg/h] =9609,44:1,165, [m3/h] Trong đó: dT=19 [g/kg] ở độ ẩm 95% ở nhiệt độ 250C. dV=9,5 [g/kg] ở độ ẩm 75% ở nhiệt độ 180C. Như vậy với lưu lượng 8248,44 [m3/h] ta chọn được 2 máy hút ẩm loại Dry-100. Bảng 3.6. Thông số kỹ thuật của máy hút ẩm Dry-100. Kiểu Năng suất hút ẩm, [l/ngày] Lưu lượng gió, [m3/h] Thông số điện Sức chứa của thùng thoát nước, [l] Pha U [V] P [kw] CD-9002EH 49 6796 3 380 9 10 Từ các tính toán trên, bố trí hệ thống hút ẩm và phun ẩm như hình vẽ với 60 vòi phun, đề tài bố trí thành 2 hệ thống: hệ thống thứ nhất gồm 3 dãy, hệ thống thứ hai gồm 4 dãy được treo trên vì kèo cùng với hệ thống quạt đối lưu. Hệ thống hút ẩm được bố trí ở đầu hồi. Sơ đồ bố trí thiết bị tăng ẩm và giảm ẩm như hình vẽ 3.5. a) a) Bố trí thiết bị tăng ẩm. b) Bố trí thiết bị giảm ẩm Hình 3.5. Sơ đồ bố trí thiết bị tăng và giảm ẩm cho nhà trồng. 3.1.2.2. Tính toán lựa chọn thiết bị tăng ẩm. Để tăng độ ẩm của nhà trồng đề tài lựa chọn phương pháp phun nước lạnh vào không khí, mỗi giọt lạnh đóng vai trò như một bề mặt lạnh. Lượng nước được phun để làm mát nhà và làm tăng lượng ẩm cần thiết cho nhà có thể tính như sau: Lưu lượng nước cần phun để tăng ẩm là: , [kg/h] Trong đó: dR=19 [g/kg] ở độ ẩm 95% ở nhiệt độ 250C. dS=7,5 [g/kg] ở độ ẩm 65% ở nhiệt độ 180C. , [kg/h] Năng suất phun ẩm: , [kg/h] =2385,24, [l/h] Trong đó: dT=16 [g/kg] ở độ ẩm 85% ở nhiệt độ 250C. dV=9,5 [g/kg] ở độ ẩm 75% ở nhiệt độ 180C. Như vậy để tăng ẩm cho nhà trồng cần phun 2385,24 [l/h] thì có thể tăng độ ẩm từ 65% lên 85%. Với kết quả tính toán như trên ta có thể bố trí hệ thống phun sương tăng ẩm trong nhà thành 2 hệ thống mỗi hệ thống, hệ thống thứ nhất gồm 4 dãy mỗi dãy 9 chiếc vòi, hệ thống thứ hai gồm 3 dãy mỗi dãy 8 vòi phun được bố trí dọc theo cửa thông gió trên mái, đường ống được bố trí trên vì kèo của nhà, vòi phun cách đường ống 40cm và bán kính vòi phun tối đa là 1250cm. (hình 3.5.a ) Số lượng vòi phun và thông số kỹ thuật của hệ thống vòi phun được cho trong bảng 3.7. Bảng 3.7. Thông số kỹ thuật của vòi phun ẩm. Tên thiết bị Số lượng [chiếc] áp lực [at] Lưu lượng [l/h] Bán kính phun [m] Coolnet 60 4 40 1,25 Từ cách bố trí hệ thống phun trong nhà trồng (như hình 3.5) ta tính được cột áp và lưu lượng của bơm cho phù hợp và có các thông số như bảng sau: Bảng 3.8. Thông số kỹ thuật của máy bơm phun sương. Tên thiết bị Số lượng [chiếc] Cột áp [m] Lưu lượng [m3/h] Công suất [kW] Điện áp [V] JSWM3 2 47 1,2 0,75 220 Để lượng hơi nước phun đều trong nhà ta sử dụng hệ thống quạt đối lưu được bố trí trong nhà để tạo ra luồng gió đối lưu không khí trong nhà. Hệ thống quạt đối lưu được chọn theo lượng không khí vào để khử lượng ẩm thừa. Như vậy với lưu lượng không khí đưa vào nhà là 2385,24 [l/h] ta chọn 8 quạt đối lưu có thông số kỹ thuật như bảng sau: Bảng 3.9. Thông số kỹ thuật của quạt đối lưu. Ký hiệu Số lượng [chiếc] Lưu lượng [m3/h] Công suất [kW] Điện áp [V] Kích thước [mm] HL-1 8 400á500 0,5 220 350 x 350 3.1.2.3. Hệ thống phụ trợ cho nhà trồng. a. Hệ thống quấn rèm cho nhà trồng. Hệ thống quấn rèm cho nhà trồng hết sức quan trọng đối với khí hậu, nhiệt độ và vận tốc lưu thông gió trong nhà. Hệ thống quấn rèm được làm bằng vật liệu ni long quấn xung quanh trục quấn gắn với động cơ điện thông qua hộp số. Sở dĩ nó quan trọng vì nó giữ cho nhà trồng về mùa đông không bị mất nhiệt, mất ẩm và còn quan trọng hơn nó bảo vệ cây trồng cũng như cấu trúc nhà được an toàn trong mùa mưa bão. Hệ thống quấn rèm được tự động quấn khi nhiệt độ ngoài trời thấp hơn 120C, gió có vận tốc lớn 50 km/h và mưa to. Hệ thống quấn rèm quấn nhờ hộp giảm tốc gắn với động cơ. Trọng lượng của rèm quấn có khối lượng 700N, trục quấn chuyển động với vận tốc 0,15 m/s khi đó công suất động cơ xác định: , [kW] Trong đó: h1: Hiệu suất trên trục động của động cơ. h2: Hiệu suất trên trục quấn. p: khối lượng của lưới [N]. v: Vận tốc quấn [m/s]. Từ tính toán công suất của động cơ 0,103 kW ta chọn loại động cơ một chiều loại UPMDC-01K có gắn hộp số. Với hệ thống nhà gồm có hai hệ thống quấn rèm hướng đông và hướng tay nên ta mỗi bên dùng một động cơ có thông số như bảng sau: Bảng 3.10. Thông số kỹ thuật của động cơ cắt nắng Ungeared PMDC-01H. Ký hiệu Số lượng[chiếc] Tốc độ hộp giảm tốc [v/p] P[kW] U [V] UPMDC-01H 02 90 0,15 220 b. Hệ thống thông mái cho nhà trồng. Hệ thống thông mái là phần không thể thiếu đối với nhà trồng nó góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng ánh sáng tự nhiên cũng như trong việc lưu thông không khí cho nhà trồng. Hệ thống mái được tự động mở khi cường độ ánh sáng lớn nhỏ 22.000 Lux, gió có vận tốc nhỏ hơn 50 km/h và được quấn lại khi cường độ ánh sáng lớn hơn 28.000 Lux, gió to và mưa lớn. Hệ thống mái đóng mở nhờ hộp giảm tốc gắn với động cơ. Trọng lượng của mái có khối lượng 450N, trục quấn chuyển động với vận tốc 0,15 m/s khi đó công suất động cơ xác định: , [kW] Trong đó: h1: Hiệu suất trên trục động của động cơ. h2: Hiệu suất trên trục quấn. p: khối lượng của mái [N]. v: Vận tốc quấn [m/s]. Từ tính toán công suất của động cơ 0,07 kW ta chọn loại động cơ một chiều loại UPMDC-02H có gắn hộp số. Với hệ thống nhà gồm có hai hệ thống quấn rèm hướng đông và hướng tây nên ta mỗi bên chọn một động cơ có thông số như bảng sau: Bảng 3.11. Thông số kỹ thuật của động cơ cắt nắng Ungeared PMDC-02H. Ký hiệu Số lượng [chiếc] Tốc độ hộp giảm [v/p] P [kW] U[V] UPMDC-02H 02 90 0,15 220 c. Hệ thống cắt nắng cho nhà trồng. Hệ thống cắt nắng cho nhà trồng hết sức quan trọng nó đóng góp phần quan trọng không kém các hệ thống khác. Hệ thống cắt nắng được sử dụng vật liệu bằng lưới đen của Trung Quốc có thể cắt nắng được 40% do vậy góp phần đáng kể lượng bức xạ mặt trời vào nhà qua mái, qua vách vì thế giảm được nhiệt độ đáng kể là giữ độ ẩm cho nhà trồng tốt hơn. Hệ thống cắt nắng được tự động mở khi cường độ ánh sáng lớn hơn 25.000 Lux, gió có vận tốc nhỏ hơn 50 km/h và được quấn lại khi cường độ ánh sáng nhỏ hơn 25.000 Lux, gió to và mưa lớn. Hệ thống quấn rèm quấn nhờ hộp giảm tốc gắn với động cơ. Trọng lượng của lưới cắt nắng khối lượng 750N, trục quấn chuyển động với vận tốc 0,15 m/s khi đó công suất động cơ xác định: [kW] Trong đó: h1: Hiệu suất trên trục động của động cơ. h2: Hiệu suất trên trục quấn. p: khối lượng của lưới [N]. v: Vận tốc quấn [m/s]. Từ tính toán công suất của động cơ 0,129 kW ta chọn loại động cơ một chiều loại UPMDC-02H có gắn hộp số. Với hệ thống nhà gồm có hai hệ thống quấn rèm hướng đông và hướng tây nên ta mỗi bên chọn một động cơ có thông số như bảng sau: Bảng 3.12. Thông số kỹ thuật của động cơ cắt nắng Ungeared PMDC-02K. Ký hiệu Số lượng [chiếc] Tốc độ hộp giảm [v/p] P [kW] U [V] UPMDC-02K 02 90 0,2 220 3.1.3. Lựa chọn thiết kế hệ thống cung cấp điện. 3.1.3.1. Xác định phụ tải tính toán toàn nhà. Phụ tải tính toán toàn nhà được liệt kê ở dưới bảng sau: Bảng 3.13. Tổng phụ tải tính toán toàn nhà . TT Tên thiết bị Công suất [kW] Số lượng [chiếc] Tổng công suất [kW] 1 Máy hút ẩm 9 02 18 2 Quạt đối lưu 0,5 08 4 3 Hệ thống giảm ẩm 0,75 02 1,5 4 Động cơ quấn rèm 0,15 02 0,3 5 Động cơ cắt nắng 0,2 02 0,4 6 Động cơ thông mái 0,15 02 0,3 Tổng 24,5 3.1.3.2. Lựa chọn các phần tử trên sơ đồ cấp điện. a. Chọn áp to mát tổng. Tổng công suất của nhà là PT=24,5 [kW], điện áp nguồn U=220[V], hệ số cosj=0,9. Khi đó ta có: Chọn áp to mát ABE có Iđm= 150 A. b. Chọn thiết bị điện cho máy hút ẩm. Công suất của máy hút ẩm P= 9 [kW], điện áp nguồn U=380[V], hệ số cosj=0,9. Khi đó ta có: Với mỗi máy hút ẩm chọn khởi động từ có Iđm= 65 A, hai máy hút ẩm được bảo vệ bằng một aptomat 60A. c. Chọn thiết bị điện cho quạt đối lưu. Công suất của quạt đối lưu P=1,1 (kW), điện áp nguồn U=220V, hệ số cosj=0,9. Khi đó ta có: Với mỗi quạt đối lưu chọn rơ le trung gian có Iđm= 5 A và cầu chì bảo vệ 4A, 8 quạt hút được đóng cắt và bảo vệ bằng một aptomat 30A. d. Chọn thiết bị điện cho động cơ quấn rèm. Công suất của động cơ quấn rèm P=0,15 [kW], điện áp nguồn U=220V, hệ số cosj=0,9. Khi đó ta có: Với mỗi động cơ quấn rèm chọn rơ le trung gian có Iđm= 5 A và cầu chì bảo vệ 2A, 2 động cơ quấn rèm được đóng cắt và bảo vệ bằng một aptomat 10A. e. Chọn thiết bị điện cho động cơ thông mái. Công suất của động cơ quấn rèm P=0,15 [kW], điện áp nguồn U=220V, hệ số cosj=0,9. Khi đó ta có: Với mỗi động cơ thông mái chọn rơ le trung gian có Iđm= 5 A và cầu chì bảo vệ 2A, 4 động cơ thông mái được đóng cắt và bảo vệ bằng một aptomat 10A. f. Chọn thiết bị điện cho động cơ cắt nắng. Công suất của động cơ cắt nắng P=0,2 [kW], điện áp nguồn U=220V, hệ số cosj=0,9. Khi đó ta có: Với mỗi động cơ cắt nắng chọn rơ le trung gian có Iđm= 5 A và cầu chì bảo vệ 2A, 2 động cơ cắt nắng được đóng cắt và bảo vệ bằng một aptomat 10A. g. Chọn thiết bị điện cho bơm phun sương. Công suất của bơm phun sương P=0,75 [kW], điện áp nguồn U=220V, hệ số cosj=0,9. Khi đó ta có: Với mỗi bơm phun sương chọn rơ le trung gian có Iđm= 10A và cầu chì bảo vệ 6A, 2 bơm phun sương được đóng cắt và bảo vệ bằng một aptomat 15A. Các hệ thống chấp hành bao gồm hệ thống tăng ẩm, hệ thống hút ẩm, hệ thống quấn rèm, hệ thống cắt nắng, hệ thống thông gió mái, hệ thống quạt đối lưu được điều khiển bằng bộ điều khiển trung tâm do vậy ta phải chọn phần tử chấp hành cho các hệ thống như bảng sau: Bảng 3.14. Thông số kỹ thuật của thiết bị điều khiển. TT Tên thiết bị áp to mát 2 pha [A] Rơ le/khởi động từ Cầu chì 1 Quạt đối lưu 30A x 01 RL5A x 08 4A x 16 2 Động cơ quấn rèm 5A x 01 RL5A x 04 2A x 04 3 Động cơ cắt nắng 5A x 01 RL5A x 04 2A x 04 4 Động cơ thông mái 5A x 01 RL5A x 08 2A x 16 5 Hệ thống phun sương 15A x 01 RL10A x 02 6A x 04 6 Hệ thống hút ẩm 60A x 01 GMC-65A 0 Tổng ABE 202b-150A 1 0 3.2. Xây dựng chương trình điều khiển 3.2.1. Đặc điểm công nghệ. Yêu cầu công nghệ của nhà trồng luôn luôn ổn định độ ẩm trong khoảng 75á85% và nhiệt độ trong khoảng từ 18á280C là phù hợp với từng thời kỳ sinh trưởng của cây trồng thực vật. Trong đó các yếu tố cường độ ánh sáng, tốc độ gió và mưa cũng đóng góp vai trò quan trọng trong nhà trồng: *Cơ chế điều khiển hệ thống tự động theo độ ẩm : chọn độ ẩm cần ổn định là SV %RH và độ ẩm đo được là PV%RH Khi độ ẩm trong nhà trồng PV%RH Ê SV %RH -5 %RH thì 2 hệ thống tăng ẩm được đưa vào hoạt động và hệ thống quấn rèm quấn lại, hệ thống thông mái mở ra lưu thông không khí ẩm vào hai bên cạnh nhà. Khi độ ẩm trong nhà trồng SV %RH -5 %RH ÊPV %RH ÊSV %RH-1 thì 1 hệ thống tăng ẩm được đưa vào hoạt động và hệ thống quấn rèm quấn lại và thống mái mở ra không lưu thông không khí ẩm vào hai bên cạnh nhà. Khi độ ẩm trong nhà trồng SV %RH+1 ÊPV %RH ÊSV %RH +5 %RH thì 1 hệ thống giảm ẩm được đưa vào hoạt động, hệ thống cắt nắng thu lại để tăng lượng ánh sáng chiếu vào nhà, hệ thống quấn rèm mở ra và hệ thống thông mái đóng lại để che không khí ẩm vào qua hai bên cạnh nhà. Khi độ ẩm trong nhà trồng PV %RH ³SV %RH +5 %RH thì 2 hệ thống giảm ẩm được đưa vào hoạt động, hệ thống cắt nắng thu lại để tăng lượng ánh sáng chiếu vào nhà, hệ thống quấn rèm mở ra, hệ thống thông mái đóng lại để che không khí ẩm vào qua hai bên cạnh nhà. Cơ chế điều khiển hệ thống theo tốc độ gió: Khi tốc độ gió lớn hơn 15 m/s thì hệ thống quấn rèm mở ra che kín nhà tránh gió lọt vào nhà và và khi tốc độ gió nhỏ hơn 12,5 m/s thì hệ thống quấn rèm mở ra. Khi tốc độ gió lớn hơn 15 m/s thì hệ thống thông mái đóng lại che kín nhà tránh gió lọt vào nhà. Khi tốc độ gió lớn hơn 15 m/s thì hệ thống cắt nắng thu lại để tránh mưa gió. Cơ chế điều khiển hệ thống theo cường độ ánh sáng: Khi cường độ ánh sáng nhỏ hơn 22.000 Lux thì hệ thống cắt nắng thu lại để cho toàn bộ ánh sáng chiếu vào nhà. Khi cường độ ánh sáng nhỏ hơn 22.000 Lux thì hệ thống thông mái mở ra ánh sáng chiếu vào nhà. Khi cường độ ánh sáng lớn hơn 28.000 Lux thì hệ thống cắt nắng mở ra để che bớt lượng ánh sáng chiếu vào nhà. Cơ chế điều khiển hệ thống theo hệ thống báo mưa: Khi có tín hiệu báo mưa thì hệ thống quấn rèm mở ra che kín nhà tránh gió lọt vào nhà. Khi có tín hiệu báo mưa thì hệ thống cắt nắng thu lại để tránh mưa gió. * Chế độ chạy bằng tay: Khi cắt chế độ tự động chuyển sang chế độ bằng tay thì toàn bộ thiết bị sẽ được điều khiển bằng tay từ OP3 tới các thiết bị độc lập. Người vận hành có thể thay đổi độ ẩm từ 75á85%RH, thời gian tuỳ theo từng thời kỳ phát triển của cây trồng hệ thống điều khiển tự động điều chỉnh các cơ cấu chấp hành cho phù hợp với từng nhiệt độ yêu cầu. 3.2.2. Các thiết bị vào ra của PLC. Các đầu vào/ra của hệ thống được định nghĩa như bảng sau: Bảng 3.15. Các đầu vào ra của hệ thống. tt Ký hiệu Toán hạng Mô tả 1 BV1 I0.0 Bảo vệ 1 2 BV2 I0.1 Bảo vệ 2 3 DK I0.2 Dừng khẩn cấp khi có sự cố 4 SG1 I0.3 Thiết bị đo gió 1 5 SG2 I0.4 Thiết bị đo gió 2 6 SN1 I0.5 Thiết bị đo cường độ ánh sáng 1 7 SN2 I0.6 Thiết bị đo cường độ ánh sáng 2 8 SM I0.7 Thiết bị báo mưa 9 HTN 1 I1.0 Công tắc hành trình cắt nắng 1 (đầu) 10 HTN 1 I1.1 Công tắc hành trình cắt nắng 1 (cuối ) 11 HTN 2 I1.2 Công tắc hành trình cắt nắng 2 (đầu) 12 HTN 2 I1.3 Công tắc hành trình cắt nắng 2 (cuối ) 13 HTR 1 I1.4 Công tắc hành trình quấn rèm 1 (đầu) 14 HTR 1 I1.5 Công tắc hành trình quấn rèm 1 (cuối) 15 HTR 2 I2.0 Công tắc hành trình quấn rèm 2 (đầu) 16 HTR 2 I2.1 Công tắc hành trình quấn rèm 2 (cuối) 17 HTM 1 I2.2 Công tắc hành trình thông mái 1 (đầu) 18 HTM 1 I2.3 Công tắc hành trình thông mái 1 (cuối) 19 HTM 2 I2.4 Công tắc hành trình thông mái 2 (đầu) 20 HTM 2 I2.5 Công tắc hành trình thông mái 2 (cuối) 21 HTM 3 I2.6 Công tắc hành trình thông mái 3 (đầu) 22 HTM 3 I2.7 Công tắc hành trình thông mái 3 (cuối) 23 HTM 4 I3.0 Công tắc hành trình thông mái 4 (đầu) 24 HTM 4 I3.1 Công tắc hành trình thông mái 4 (cuối) 25 SA1 AIW0 Thiết bị đo độ ẩm 1 26 SA2 AIW2 Thiết bị đo độ ẩm 2 27 SA3 AIW4 Thiết bị đo độ ẩm 3 28 CN1T Q0.0 Hệ thống cắt nắng 1 chạy thuận 29 CN1N Q0.1 Hệ thống cắt nắng 1 chạy nghịch 30 CN2T Q0.2 Hệ thống cắt nắng 2 chạy thuận 31 CN2N Q0.3 Hệ thống cắt nắng 2 chạy nghịch 32 QR1T Q0.4 Hệ thống quấn rèm 1 chạy thuận 33 QR1N Q0.5 Hệ thống quấn rèm 1 chạy nghịch 34 QR1T Q0.6 Hệ thống quấn rèm 2 chạy thuận 35 QR1N Q0.7 Hệ thống quấn rèm 2 chạy nghịch 36 TM1T Q1.0 Hệ thống thông mái 1 chạy thuận 37 TM1N Q1.1 Hệ thống thông mái 1 chạy nghịch 38 TM2T Q2.0 Hệ thống thông mái 2 chạy thuận 39 TM2N Q2.1 Hệ thống thông mái 2 chạy nghịch 40 TM3T Q2.2 Hệ thống thông mái 3 chạy thuận 41 TM3N Q2.3 Hệ thống thông mái 3 chạy nghịch 42 TM4T Q2.4 Hệ thống thông mái 4 chạy thuận 43 TM4N Q2.5 Hệ thống thông mái 4 chạy nghịch 44 HA1 Q2.6 Máy hút ẩm 1 45 HA2 Q2.7 Máy hút ẩm 2 46 BP1 Q3.1 Hệ thống phun sương 1 47 BP2 Q3.2 Hệ thống phun sương 2 48 ĐL Q3.3 Hệ thống quạt đối lưu 49 BD Q3.4 Hệ thống báo động hệ thống Từ đó ta chọn thiết bộ điều khiển trung tâm là PLC S7-200 loại CPU 214: 6ES7 214-1BC01-0XB0 có thông số như bảng sau: Bảng 3.16. Thông số kỹ thuật của CPU214 tt Hạng mục Thông số 1 Tính năng kỹ thuật Kích thước (L x W x D): 179 x 80 x 62mm Trọng lượng: 0,5kg Công suất tiêu thụ: 9W Lưu giữ chương trình: EEROM (2Kword) Lưu giữ dữ liệu: RAM (2Kword) Thời gian lưu giữ: 120 ngày ở 400C Số đầu vào/ra:14 input/10 output Module mở rộng: 7 Số đầu vào/ra số: 64 input/64 output Số đầu vào ra tương tự: 16 input/16 output Vùng bit nhớ: 256 Bộ định thời:128 bộ Bộ đếm:128 bộ Bộ đếm tốc độ cao: 1 software (2KHz max) 2 software (7KHz max) 2 Đầu vào Dải trạng thái ON: 15á30V, 4mA min Dải trạng thái thường ON: 24VDC, 7mA Dải trạng thái OF: 5VDC, 1mA 3 Đầu ra Kiểu đầu ra: Relay, dry contact Dải điện áp: 5á30VDC/250VAC Dòng tải lớn nhất: 2A/piont Trở kháng cách ly: 100MW maximun Tuổi thọ:10.000.000 Mechanical, 1000.000 có tải Điện trở công tác: 200MW maximun Bảo vệ ngắn mạch: bên ngoài 4 Nguồn cung cấp Dải điện áp/ tần số: 85 to 264 VAC/47 to 63 Hz Dòng điện đầu vào: 4,5VA typocal, CPU only 50VA max 5 Nguồn DC cung cấp cho sensor Dải điện áp: 20,4 to 28,8 Dòng điện cho phép 280 mA Dòng điện ngắn mạch<600mA Sơ đồ kết nối: Hình 3.6. Sơ đồ kết nối CPU 214: 6ES7 214-1BC01-0XB0. Chọn modele mở rộng EM 223: 6ES7223-1BL00-0XA0 có thông số như bảng sau: Bảng 3.17. Thông số kỹ thuật của EM 223: 6ES7223-1BL00-0XA0. tt Hạng mục Thông số 1 Tính năng kỹ thuật Kích thước [L x W x D]: 160 x 80 x 62mm Trọng lượng: 0,4 kg Công suất tiêu thụ: 4,4W Số đầu vào/ ra số: 16 input/ 16 output 2 Đầu vào Kiểu đầu ra: Sink/Source, IEE 1131 Dải trạng thái ON: 15á30V, 4mA minimun 30VDC, 500ms Dải trạng thái thường ON: 24V, 7mA Dải điện áp: 5á30VDC/250VAC Dải trạng thái OF: 5V, 1mA Cách ly quang: 500VAC/ 1 min 3 Đầu ra Kiểu đầu ra: Sourcing MOSFET Dải điện áp 20,4 to 28,8 Dòng trên tải: 0 to 500C Đầu ra kết nối: 0,5A/ piont Dòng rò: 200mA Relay: 150ms ON, 400ms OF Trở kháng cách ly: 400MW maximun Bảo vệ ngắn mạch: 0,7 to 1,5A Cách ly quang: 500VAC/ 1 min Sơ đồ kết nối: Hình 3.7. Sơ đồ kết nốimodule EM223 6ES7 223-1BL00-0XA0 Với đầu vào thiết bị độ ẩm là tương tự lên ta chọn modele tượng tự EM 231: 6ES7231-0HC00-0XA0 có thông số kỹ thuật như bảng sau: Bảng 3.18. Thông số kỹ thuật của EM 231: 6ES7231-0HC00-0XA0. tt Hạng mục Thông số 1 Tính năng kỹ thuật Kích thước [L x W x D]: 90 x 80 x 62mm Trọng lượng: 0,2 kg Công suất tiêu thụ: 0,2W Số đầu vào: 3 analog 2 Đầu vào Kiểu đầu ra: Diffrential Trở kháng đầu vào: 10MW Điện áp đầu vào lớn nhất: 30V Dòng điện đầu vào lớn nhất: 32mA Bộ biến đổi A/D:12 bit Dải giá trị biến đổi: 0á32.000 Sơ đồ kết nối: Hình 3.8. Sơ đồ kết nối module EM 231: 6ES7231-0HC00-0XA0. 3.2.3. Chương trình điều khiển. Sau khi lựa chọn các phần tử điều khiển và phần tử chấp hành, tiến hành xây dựng chương trình điều khiển PLC và OP3 trên máy và phần mềm được trình bày trong mục lục 1 và 2. Kết luận Trong thời gian thực hiện với cố gắng và nỗ lực của bản thân cùng sự hướng dẫn tận tình của thầy PGS, TS Đào Hoa Việt, đồ án đã hoàn thành đúng thời gian quy định theo yêu cầu là “thiết kế hệ thống điều khiển độ ẩm trong nhà trồng thực vật”. Đồ án đã nghiên cứu, tìm hiểu về cấu trúc nhà trồng trong và ngoài nước, tính toán cân bằng ẩm cho nhà trồng thực vật và các thiết bị phụ trợ cho nhà trồng từ đó ra được mô hình điều khiển phù hợp với điều kiện kinh tế, giá thành và phù hợp với điều kiện khí hậu ở nước ta. Đồng thời đồ án cũng tìm hiểu các thiết bị đo lường và thiết bị điều khiển hiện đại có trên thị trường trong và ngoài nước, từ đó loại thiết bị điều khiển logic lập trình được PLC S7-200 của hãng SIMATIC phù hợp với công nghệ nhà trồng và đi sâu tìm hiểu cấu trúc, phương pháp lập trình, và cách thức ghép nối các module mở rộng họ PLC S7-200. Trên cơ sở nghiên cứu và tìm hiểu, đồ án đã hoàn thành thiết kế hệ thống điều khiển độ ẩm cho nhà trồng thực vật theo đúng yêu cầu công nghệ, có thể thay đổi điều chỉnh độ ẩm nhà trồng trong phạm vi cho phép từ 75á85%RH. Tuy nhiên đồ án mới chỉ dừng ở việc điều khiển độ ẩm cho nhà trồng, hy vọng rằng: khi được đưa ứng dụng vào sản xuất nông nghiệp tác giả sẽ có điều kiện phát huy lợi thế của mình tạo ra một hệ thống điều khiển trung tâm hoàn chỉnh bao gồm: độ ẩm, nhiệt độ, ánh sáng… để nâng cao chất lượng nhà trồng và hiệu quả kinh tế cao hơn, đem lại hiệu quả và kinh tế cho người nông dân. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo PGS, TS Đào Hoa Việt cùng các thầy cô giáo trong khoa KTĐK đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. Cảm ơn các thầy cô và các bạn đồng môn đã đóng góp những ý kiến quý báu để đồ án hoàn thành tốt đẹp. Em xin chân thành cảm ơn ! Tài liệu tham khảo Bùi Hải, Hà Mạnh Thư, Vũ Xuân Hùng. Hệ thống điều hoà không khí và thông gió. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội-2001. Bùi Hải. Tình toán thiết kế hệ thống điều hoà không khí theo phương pháp mới. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội-2005. Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội-2005. Hoàng Thị Hiền, Búi Sỹ Lý. Thông gió. Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội-2004. Ngô Hồng Quang. Thiết kế cấp điện. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội-1998. Nguyễn Hồng Phương. Báo cáo khoa học. Viện cơ điện nông nghiệp & công nghệ sau thu hoạch, Hà Nội-2004. Nguyễn Thái Hưng. Giáo trình PLC. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội-2005. Vũ Quang Hồi. Trang bị điện điện tử công nghiệp. Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội-2000. Phụ lục 1. Chương trình điều khiển hệ thống điều khiển độ ẩm. //PROGRAM COMMENTS //Press F1 for help and example program // NETWORK 1 //// He thong bao dong // LD I0.0 O I0.1 S Q3.4, 1 NETWORK 2 //// Che do chay tu dong // LD V0.0 S M0.0, 1 R M0.1, 1 R Q3.4, 1 NETWORK 3 //// Che do chay bang tay // LD V0.1 R M0.0, 1 S M0.1, 1 NETWORK 4 //// Dung khan cap // LD I0.2 R M0.0, 100 R Q0.0, 50 NETWORK 5 //// Doc do am tu 3 can am vao PLC (PV) // LD M0.0 MOVW AIW0, *VD0 MOVW AIW2, *VD20 MOVW AIW4, *VD40 NETWORK 6 //// Dua gia tri PV%RH len man hinh OP3 // LD M0.0 +D +2, VD140 MOVW *VD20, *VD140 -D +2, VD140 DIV +320, *VD140 MOVW *VD140, VW20 NETWORK 7 //// Gia tri dat tu OP3 dua ve (SV) // LD M0.0 +D +2, VD60 MOVW VW0, *VD60 -D +2, VD60 MUL +320, *VD60 MOVW *VD60, *VD100 +I +1600, *VD100 MOVW *VD60, *VD120 -I +1600, *VD120 MOVW *VD60, *VD180 +I +320, *VD180 MOVW *VD60, *VD200 -I +320, *VD200 NETWORK 8 //// So sanh PV<SV-5 // LD M0.0 LPS AR<= *VD0, *VD120 = M2.0 LRD AR<= *VD20, *VD120 = M2.1 LPP AR<= *VD40, *VD120 = M2.2 NETWORK 9 //// Lay 2 trong 3 dau vao de PV<SV-5 // LD M0.0 LD M2.0 A M2.1 LD M2.0 A M2.2 OLD LD M2.1 A M2.2 OLD ALD = M3.0 NETWORK 10 //// So sanh SV-5<PV<SV-1 // LD M0.0 LPS AR<= *VD120, *VD0 AR<= *VD0, *VD200 = M2.3 LRD AR<= *VD6, *VD20 AR<= *VD20, *VD200 = M2.4 LPP AR<= *VD6, *VD40 AR<= *VD2, *VD200 = M2.5 NETWORK 11 //// Lay 2 trong 3 dau vao de SV-5<PV<SV-1 // LD M0.0 LD M2.3 A M2.4 LD M2.3 A M2.5 OLD LD M2.4 A M2.5 OLD ALD = M3.1 NETWORK 12 //// So sanh SV+1<PV<SV+5 // LD M0.0 LPS AR<= *VD180, *VD0 AR<= *VD0, *VD100 = M4.1 LRD AR<= *VD180, *VD20 AR<= *VD20, *VD100 = M4.2 LPP AR<= *VD180, *VD40 AR<= *VD40, *VD100 = M4.3 NETWORK 13 //// Lay 2 trong 3 dau vao SV+1<PV<SV+5 // LD M0.0 LD M4.1 A M4.2 LD M4.2 A M4.3 OLD LD M4.3 A M4.1 OLD ALD = M3.2 NETWORK 14 //// So sanh PV>=SV+5 // LD M0.0 LPS AR<= *VD100, *VD0 = M2.6 LRD AR<= *VD100, *VD20 = M2.7 LPP AR<= *VD100, *VD40 = M4.0 NETWORK 15 //// Lay 2 trong 3 dau vao PV>=SV+5 // LD M0.0 LD M2.6 A M2.7 LD M2.6 A M4.0 OLD LD M2.7 A M4.0 OLD ALD = M3.3 NETWORK 16 //// Cam bien gio 2 > cam bien bao gio 1 > 55Km/h. // LD M0.0 A I0.3 A I0.4 = M4.4 NETWORK 17 //// Cam bien gio 1 < cam bien bao gio 2 < 45Km/h. // LD M0.0 AN I0.3 AN I0.4 = M4.5 NETWORK 18 //// Cam bien cuong do anh sang 2> cuong do anh sang 1 >28.000 LUX. // LD M0.0 A I0.5 A I0.6 = M4.6 NETWORK 19 //// Cam bien cuong do anh sang 1< cuong do anh sang 2 <22.000 LUX. // LD M0.0 AN I0.5 AN I0.6 = M4.7 NETWORK 20 //// Cam bien bao khi co mua // LD M0.0 A I0.7 = M6.0 NETWORK 21 //// Dong co cat nang 1 chay thuan mo luoi cat nang ra. // LD M4.6 O M3.2 O M3.3 AN M6.0 AN M4.4 LD M0.1 A V2.0 OLD AN I1.0 = Q0.0 NETWORK 22 //// Dong co cat nang 1 chay nghich thu luoi cat nang lai // LD M4.4 O M4.7 O M6.0 LD M0.1 AN V2.0 OLD AN I1.1 = Q0.1 NETWORK 23 //// Dong co cat nang 2 chay thuan mo luoi cat nang ra // LD M4.6 O M3.2 O M3.3 AN M6.0 AN M4.4 LD M0.1 A V2.1 OLD AN I1.2 = Q0.2 NETWORK 24 //// Dong co cat nang 2 chay nghich thu luoi cat nang lai. // LD M4.4 O M4.7 O M6.0 LD M0.1 AN V2.1 OLD AN I1.3 = Q0.3 NETWORK 25 //// Dong co quan rem 1 chay thuan mo rem ra de che hai ben nha. // LD M4.5 O M3.2 O M3.3 AN M6.0 AN M3.0 AN M3.1 LD M0.1 AN V2.2 OLD AN I1.5 = Q0.4 NETWORK 26 //// Dong co quan rem 1 chay nghich thu rem lai. // LD M4.4 O M6.0 O M3.0 O M3.1 LD M0.1 A V2.2 OLD AN I1.4 = Q0.5 NETWORK 27 //// Dong co quan rem 2 chay thuan mo rem de che hai ben nha. // LD M4.5 O M3.2 O M3.3 AN M6.0 AN M3.0 AN M3.1 LD M0.1 AN V2.3 OLD AN I2.1 = Q0.6 NETWORK 28 //// Dong co quan rem 2 chay nghich thu rem lai // LD M4.4 O M6.0 O M3.0 O M3.1 LD M0.1 A V2.3 OLD AN I2.0 = Q0.7 NETWORK 29 //// Dong co thong mai 1 chay thuan dong thong mai lai. // LD M4.5 O M4.7 O M3.2 O M3.3 AN M6.0 AN M4.4 AN M3.0 AN M3.1 LD M0.1 AN V2.4 OLD AN I2.3 = Q1.0 NETWORK 30 //// Dong co thong mai 1 chay nghich mo thong mai ra. // LD M4.4 O M6.0 O M3.0 O M3.1 LD M0.1 A V2.4 OLD AN I2.2 = Q1.1 NETWORK 31 //// Dong co thong mai 2 chay thuan dong thong mai lai. // LD M4.5 O M4.7 O M3.2 O M3.3 AN M6.0 AN M4.4 AN M3.0 AN M3.1 LD M0.1 AN V2.5 OLD AN I2.5 = Q2.0 NETWORK 32 //// Dong co thong mai 2 chay nghich mo thong mai ra. // LD M4.4 O M6.0 O M3.0 O M3.1 LD M0.1 A V2.5 OLD AN I2.4 = Q2.1 NETWORK 33 //// Dong co thong mai 3 chay thuan dong thong mai lai. // LD M4.5 O M4.7 O M3.2 O M3.3 AN M6.0 AN M4.4 AN M3.0 AN M3.1 LD M0.1 AN V2.6 OLD AN I2.7 = Q2.2 NETWORK 34 //// Dong co thong mai 3 chay nghich mo thong mai ra. // LD M4.4 O M6.0 O M3.0 O M3.1 LD M0.1 A V2.6 OLD AN I2.6 = Q2.3 NETWORK 35 //// Dong co thong mai 4 chay thuan dong thong mai lai. // LD M4.5 O M4.7 O M3.2 O M3.3 AN M6.0 AN M4.4 AN M3.0 AN M3.1 LD M0.1 AN V2.7 OLD AN I3.1 = Q2.4 NETWORK 36 //// Dong co thong mai 4 chay nghich mo thong mai ra // LD M4.4 O M6.0 O M3.0 O M3.1 LD M0.1 A V2.7 OLD AN I3.0 = Q2.5 NETWORK 37 //// He thong tang am 1 // LD M3.0 O M3.1 LD M0.1 A V3.0 OLD = Q2.6 NETWORK 38 //// He thong tang am 2 // LD M3.0 AN M3.1 LD M0.1 A V3.1 OLD = Q2.7 NETWORK 39 //// He thong hut am 1 // LD M3.2 O M3.3 LD M0.1 A V3.2 OLD = Q3.1 NETWORK 40 //// He thong hut am 2 // LD M3.3 AN M3.2 LD M0.1 A V3.3 OLD = Q3.2 NETWORK 41 //// He thong quat doi luu // LD M3.0 O M3.1 LD M0.1 A V3.4 OLD = Q3.3 2. Chương trình điều khiển trên OP3. Hình 3.9. Điều khiển độ ẩm nhà trồng và chọn chế độ màn hình điều khiển. Hình 3.10. Bật chế độ tự động và chọn độ ẩm điều khiển theo công nghệ Hình 3.11. Chế độ điều khiển bằng tay. Hình 3.12. Bảng khai báo giá trị trên OP3.