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

Tên đề tài:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘ ẨM TRONG NHÀ TRỒNG​
Mở đầu


Hiện nay trên thế giới, việc sản xuất rau và một số cây đã phát triển theo kiểu công nghiệp, an toàn để đảm bảo chất lượng, năng suất nhằm nâng caô giá trị sản phẩm. Yêu cầu của sản xuất là không phụ thuộc vào thời tiết, chủ động về môi trường, sản xuất liên tục, chăm sóc tích cực làm cho cây trông được sinh trưởng trong điều kiện tốt nhất. Điều này chỉ có thể thực hiện được trên cơ sở hệ thông thiết bị và công cụ thích hợp cho từng khâu theo yêu cầu của từng loại công nghệ, cơ bản hệ thống thiết bị bao gồm: nhà trồng, hệ thống thiết bị chăm sóc trong nhà trồng, hệ thống thiết bị phụ trợ.


Trong giai đoạn hiện nay ở nước ta tốc độ khai thác và sử dụng tài nguyên đất, nước cho các mục tiêu đo thị hoá, xây dựng khu công nghiệp, khu chế biến đang diễn ra với tốc độ nhanh chóng. Vì vậy quỹ đất phục vụ cho sản xuất nông nghiệp đang ngày càng bị thu hẹp. Mặt khác nhu cầu về các loại sản phẩm nông sản của người dân ngày cang cao không những về số lượng mà còn cả về chất lượng. Tuy nhiên hệ thống cơ sở hạ tầng và các dịch vụ sản xuất nông nghiệp ở nước ta được đánh giá là còn yếu, chưa đáp ứng được yêu cầu công về sản xuất nông nghiệp so với các nước trên thế giới nói chung cũng như các nước trong khu vực nói riêng.


Việc áp dụng công nghệ sản xuất cây thực phẩm, cây ăn quả, cây hoa trong nhà trồng (nhà kính, nhà lưới) và áp dụng các phương pháp tưới tự động nhằm nâng cao năng xuất, sản lượng, chất lượng cũng như sản xuất chuyên canh từng loại cây trồng trong từng khu vực đối với từng vùng, đặc biệt ở nước ta với điều kiện khí hậu tương đối khắc nghiệt đang được coi là vấn đề cấp thiết. Trước những vấn đề đó việc nghiên cứu, khảo sát, đánh giá thực trạng tình hình sử dụng nhà trồng trong nước cũng như tham khảo các mô hình nhà trồng trên thế giới làm cơ sở để định hướng, lựa chọn, cải tiến cấu trúc nhà trồng, thiết bị phụ trợ cho nhà trồng phục vụ sản xuất nông nghiệp trong nước góp phần nâng cao đời sống, cũng như giảm bớt sức lao động cho người nông dân hiện nay là cần thiết.


Mục lục

Mở đầu 4
Chương 1: Cấu trúc và yêu cầu công nghệ của nhà trồng thực vật 6
1.1.1. Cấu trúc của nhà trồng thực vật ngoài nước. 7
1.1.2. Cấu trúc của nhà trồng thực vật trong nước. 8
1.2. Yêu cầu công nghệ của nhà trồng thực vật. 11
1.3. tính toán cân bằng ẩm trong nhà trồng. 14
1.3.1. Tỏa hơi nước do người. 14
1.3.2. Tỏa hơi nước do bốc hơi từ bể chứa. 15
1.3.3. Tỏa hơi nước từ nền ẩm. 15
1.3.4. Tỏa hơi nước từ bán thành phẩm. 15


Chương 2: Cấu trúc và lập trình PLC S7-200 17
2.1. Giới thiệu thiết bị điều khiển logic lập trình được PLC. 17
2.1.1. Cấu trúc chung của PLC. 19
2.1.2. Nguyên lý hoạt động cuả PLC: 20
2.1.3. Bộ nhớ của PLC. 20
2.1.4. Kích thước bộ nhớ PLC. 22
2.1.5. Các đầu vào ra của PLC. 22
2.1.6. Các hoạt động xử lý bên trong PLC. 22
2.2. Giới thiệu thiết bị điều khiển logic lập trình được PLC S7-200. 23
2.2.2. Cấu trúc bộ nhớ của S7-200 CPU214. 26
2.2.2.1. Phân chia bộ nhớ. 26
2.2.2.2. Vùng dữ liệu. 27
2.2.2.3. Vùng đối tượng. 29
2.2.2.4. Mở rộng cổng vào ra. 31
2.2.3. Thực hiện chương trình của S7-200 CPU214. 32
2.2.4. Cấu trúc chương trình của S7-200 CPU214. 33
2.3. Ngôn ngữ lập trình của S7-200. 34
2.3.1. Phương pháp lập trình. 34
2.3.1.1. Định nghĩa về LAD 35
2.3.1.2. Định nghĩa về ngăn xếp logic (logic stack). 36
2.3.2. Tập lệnh của S7-200. 36
2.3.2.1. Lệnh vào ra. 36
2.3.2.2. Toán hạng và giới hạn cho phép. 37
2.3.2.3. Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm. 38
2.3.2.4. Các lệnh logic đại số Boolean. 38
2.3.2.5. Các lệnh tiếp điểm đặc biệt. 38
2.3.2.6. Các lệnh so sánh. 38
2.3.2.7. Lệnh nhảy và lệnh gọi chương trình con. 39
2.3.2.8. Các lệnh can thiệp vào thời gian vòng quét. 39
2.3.2.9. Các lệnh can thiệp vào thời gian vòng quét. 40
2.3.2.10. Các lệnh điều khiển Counter. 40
2.3.2.11. Các lệnh số học. 41
2.3.2.12. Lệnh tăng, giảm một đơn vị và lệnh đảo giá trị thanh ghi. 43
2.3.2.13. Lệnh chuyển dịch nội dung ô nhớ. 43
2.3.2.14. Các lệnh làm việc với mảng. 44
2.3.2.15. Các lệnh dịch chuyển thanh ghi. 44
2.3.2.16. Các lệnh đổi kiểu dữ liệu. 44
2.3.2.17. Xây dựng cấu trúc vòng lặp. 44
2.3.2.18. Đồng hồ thời gian thực. 45
2.3.2.19. Ngắt và xử lý ngắt. 45
2.4. Giới thiệu về màn hình OP3 và phần mềm Protool. 46
2.4.1. Giới thiệu về màn hình OP3. 46
2.4.1.1. Cấu hình và các giai đoạn điều khiển tiến trình. 46
2.4.1.2. Cấu hình của OP3. 46
2.4.1.3. Truyền thông OP3 với PLC. 48
2.4.1.4. Kết nối tới PPI của S7-200. 49
2.4.2. Giới thiệu về ProTool. 49
2.4.2.1. Các kỹ thuật thiết lập cấu hình. 50
2.4.2.2. Các giá trị nhập vào. 50
2.4.2.3. Các bộ định thời và bộ đếm. 50
2.4.2.4. Tạo và sửa đổi các dự án. 50


Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển độ ẩm cho nhà trồng 54
3.1. Lựa chọn thiết bị cho hệ thống điều khiển. 54
3.1.1. Lựa chọn thiết bị đầu vào. 55
3.1.1.1. Lựa chọn thiết bị đo độ ẩm. 55
3.1.1.2. Lựa chọn thiết bị đo gió. 55
3.1.1.3. Lựa chọn cảm biến đo cường độ ánh sáng. 56
3.1.1.4. Lựa chọn cảm biến báo mưa. 57
3.1.2. Tính toán thiết kế lựa chọn cơ cấu chấp hành. 58
3.1.2.1. Tính toán lựa chọn hệ thống giảm ẩm cho nhà trồng. 58
3.1.2.2. Tính toán lựa chọn thiết bị tăng ẩm. 62
3.1.2.3. Hệ thống phụ trợ cho nhà trồng. 63
3.1.3. Lựa chọn thiết kế hệ thống cung cấp điện. 66
3.1.3.1. Xác định phụ tải tính toán toàn nhà. 66
3.1.3.2. Lựa chọn các phần tử trên sơ đồ cấp điện. 67
3.2. Xây dựng chương trình điều khiển 69
3.2.1. Đặc điểm công nghệ. 69
3.2.2. Các thiết bị vào ra của PLC. 71
3.2.3. Chương trình điều khiển. 77
Kết luận 78


Tài liệu tham khảo 79
Phụ lục 80
1. Chương trình điều khiển hệ thống điều khiển độ ẩm. 80
2. Chương trình điều khiển trên OP3. 94