Luận Văn Thiết Kế Hệ Thống Giám Sát Nuôi Trồng Hoa Lan dùng PLC và phần mền WinCC

LỜI MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây nghề trồng hoa lan đã có những bước phát triển
đáng kể, và thâm nhập vào ngành nông nghiệp một cách mạnh mẽ, hoa lan đã
trở thành một mặt hàng có giá trị trong kinh doanh, xuất khẩu trên thế giới.
Hiện nay, nghề trồng hoa lan khá phát triển ở khắp cả nước, không ít nông
dân đã khấm khá nhờ trồng lan. Thuận lợi của trồng lan là không cần diện tích
đất lớn, nếu chăm sóc tốt thu nhập mang lại khá cao. Tuy nhiên, lan là loại
cây trồng đòi hỏi cao về kỹ thuật, vì vậy người trồng phải tuân thủ kỹ các biện
pháp trồng và chăm sóc.
Trước sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật, kéo theo sự phát
triển của tất cả các ngành, nghề và đòi hỏi tất cả các ngành các lĩnh vực phải
hỗ trợ lẫn nhau cùng phát triển. Các ngành tự động hóa, kỹ thuật điện tử,
công nghệ thông tin cũng có những bước phát triển nhảy vọt theo, các ứng
dụng của các ngành này vào các ngành khác ngày càng nhiều và việc ứng
dụng vào nuôi trồng hoa cũng không còn xa lạ. Nó đã góp phần tích cực vào
nâng cao năng suất lao động cho con người, đặt biệt là trong lĩnh vực xuất
khẩu, nó giúp đáp ứng được các tiêu chuẩn về chất lượng của quốc tế.
Trong các hệ thống sản xuất, hệ thống điều khiển đóng vai trò điều phối
toàn bộ các hoạt động của máy móc thiết bị. Các hệ thống máy móc và thiết bị
sản xuất thường rất phức tạp, có rất nhiều đại lượng vật lý phải điều khiển để
có thể hoạt động đồng bộ hoặc theo một trình tự công nghệ nhất định nhằm
tạo ra một sản phẩm mong muốn. Từng đại lượng vật lý đơn lẻ có thể được
điều khiển bằng một mạch điều khiển cơ sở dạng tương tự hay gián đoạn.
Điều khiển nhiều đại lượng vật lý đồng thời chúng ta không thể dùng các
mạch điều khiển tương tự mà phải sử dụng hệ thống điều khiển lô gíc. Trước
đây các hệ thống điều khiển lô gíc được sự dụng là hệ thống lô gíc rơ le. Nhờ
sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử, các thiết bị điều khiển lô gíc
khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller) đã xuất hiện vào năm
1969 đã dần thay thế các hệ thống điều khiển rơ le.
Đồng thời, với sự phát triển chưa từng thấy của công nghệ tin học, đã cho
ra đời các phần mền kết hợp với các phần cứ vật lý như PLC tạo ra các hệ
thống hoàn hảo cho sinh hoạt cũng như trong sản xuất. Phần mền WinCC là
một ứng dụng cụ thế.
Chính vì thế mà hiện nay sự kết hợp giữa PLC và WinCC được nhiều
chuyên gia, kỹ sư thiết kế, kỹ thuật viên,chuyên viên, công nhân bậc cao
tham gia nghiên cứu để ứng dụng vào thực tế.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế cũng như muốn làm quen với việc điều khiển
hệ thống nuôi trồng hoa lan bằng PLC kết hợp với tạo giao diện giao tiếp
dùng WinCC, em thực hiện đề tài Thiết Kế Hệ Thống Giám Sát Nuôi Trồng
Hoa Lan dùng PLC và phần mền WinCC để nghiên cứu cho đề tài tốt nghiệp,
nhằm lĩnh hội những tri thức cần thiết và cơ bản về PLC và thiết kế giao tiếp
tren máy tính trong việc tự động hoá hệ thống nuôi trồng hoa lan.
Nhiệm vụ đề tài
 Nghiên cứu các ứng dụng của PLC Siemens vào điều khiển chu trình
chăm sóc nuôi trồng hoa lan
 Thiết kế giao diện người dùng trên WInCC cho hệ thống giám sát nuôi
trồng chăm sóc hoa lan đồng thời tìm hiểu giao thức kết nối giữa WinCC
và PLC
 Xây dựng mô hình thực tế dùng PLC Siemens điều khiển hệ thống và
WinCC làm giao diện giao tiếp
Đặc điểm, yêu cầu điều khiển hệ thống nuôi trồng chăm sóc hoa
lan
Hệ thống gồm có 4 máy bơm ,1 hệ thống đèn sưởi ấm, 1 hệ thống quạt
làm mát, làm khô không khí, 2 điện trở mô phỏng nhiệt độ và độ ẩm. Ngoài ra
hệ trống còn có ống dẫn, van, mô hình nhà kính.
Hệ thống sẽ điều khiển 4 role cho 4 máy bơm và 2 hệ thống đèn sưởi ấm
và quạt làm mát, làm khô. Đồng thời nhận tín hiệu từ 2 điện trở nhằm tính xử
lý tưới nước, sưởi ấm hay làm mát, làm khô.
Hệ thống sẽ hoạt động theo hai chế độ: thời gian thực [ tự dộng ] hoặc chế
độ điều khiển riêng biệt.
Mục tiêu nghiên cứu
Điều khiển lập trình PLC và thiết kế giao diện trên WinCC mang tính
mềm dẻo và linh hoạt, điều khiển dựa vào chương trình và thực hiện lệnh
logic. Em hy vọng sau khi nghiên cứu đề tài này sẽ lĩnh hội nhiều hơn về các
vấn đề liên quan đến PLC và phần mền WinCC như: cấu hình phần cứng, tập
lệnh của PLC, WinCC, xây dựng lưu đồ và viết chương trình điều khiển hệ
thống cũng như các giao thức kết nối giữa chúng.
Để đảm bảo cho chương trình viết ra có khả năng hoạt động ổn định
nhóm thực hiện đề tài đã chọn PLC S7200 để điều khiển, phần mền Step7
Micro Win V4.0 để viết chương trình nạp, phần mền WinCC V7.0 để thiết kế
giao diện người dùng và phần mền PC Access để có thể kết nối PLC với
WinCC
Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống nuôi trồng chăm sóc hoa lan, nguyên lý
hoạt động của PLC, phần mền WinCC, ngôn ngữ lập trình hình thang (LAD),
cách truyền dữ liệu giữa chúng. Từ đó xây dựng chương trình điều khiển hệ
thống bằng PLC Siemens và phần mền WinCC
Nội dung nghiên cứu
Siemens là một tập đoàn Điện và điện tử lớn, chuyên sản xuất các thiết bị
tự động hoá. Khi thực hiện đề tài đã tiến hành nghiên cứu sơ lược các nội
dung cơ bản của PLC S7 – 200 và phần mền WinCC, cụ thể gồm các nội
dung sau:
 Giới thiệu tổng quát về PLC và Kỹ thuật lập trình cho PLC S7-200.
 Giới thiệu và làm việc với phần mềm Step7 Micro Win v4.0.
 Viết chương trình ứng dụng điều khiển hệ thống nuôi trồng chăm sóc hoa
lan.
 Thiết kế giao diên giao tiếp người dùng trên WinCC.
 Xây dựng mô hình thực tế .
 Hướng phát triển của hệ thống.