Hoạt động của hệ thống * Hệ thống bình tưới: Gồm 3 bình nhỏ đựng dung dịch gốc, dung dịch này dược pha trộn với tỷ lệ đặc biệt các chất dinh dưỡng nuôi cây, dung dịch trong 3 binh này đ
Trang 12.1.2 Hoạt động của hệ thống
* Hệ thống bình tưới:
Gồm 3 bình nhỏ đựng dung dịch gốc, dung dịch này dược pha trộn với
tỷ lệ đặc biệt các chất dinh dưỡng nuôi cây, dung dịch trong 3 binh này được trộn bằng tay và được đo rất chính xác trước khi đổ vào bình trộn Bình trộn lớn gồm hai bình, một bình dùng để trộn dung dịch, một bình để chứa hỗn hợp
đã trộn để tưới Bình trộn được trộn bằng bơm tuần hoàn
* Quy trình tưới:
Các dung dịch gốc được trộn bằng tay trong các bình nhỏ, sau đó được
đổ vào bình chính, ở đây dung dịch gốc sẽ được trộn với nước với tỷ lệ phù hợp với từng loại cây trồng, dung dịch trong bình trộn được trộn nhờ một máy bơm MB1, máy bơm này được nhân viện trực cho chạy để bơm tuần hoàn dung dịch trong bình trộn, thời gian chạy của MB1 phụ thuộc vào lượng dung dịch trong bình Sau khi dung dịch được trộn đều, nó sẽ được chuyển sang Bình tưới, dung dịch được dự trữ ở đây và được tưới cho cây nhờ máy bơm MB2 và Hệ thống ống tưới MB2 được nối với bộ Timer được lập trình chạy theo thời gian tưới 2 phút nghỉ 15 phút, thời gian này có thể được thay đổi tùy thuộc vào từng loại cầy, từng thời kỳ sinh trưởng của cây Các van điện cũng
được nối với bộ Timer lập trình, hệ thống tự động hóa này sẽ tự động tưới nước cho cây theo thời gian đã định Lưu lượng dung dịch cung cấp cho cây
được điều chỉnh chủ yếu ở Bộ điều áp, bộ điều áp sẽ quyết định áp suất ở đầu
ra của MB2, tạo ra dòng chảy nhỏ dẫn đến các gốc cây, với hệ thống đường
Trang 2Trường dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 34
0.8lít dung dịch, sau 15 phút nghỉ lại cung cấp dung dịch cho cây trong 1 phút
2.2 Thuật toán điều khiển mô hình
2.2.1 Giới hạn của mô hình
* Việc cung cấp dung dịch từ các bình dung dịch gốc sang bình trộn sẽ
được thực hiện bằng các máy bơm MB1, MB2, MB3, các máy bơm này được
điều khiển bằng PLC S7 – 200
* Do quy mô của đề tài nên chúng tôi chỉ thiết kế một bình chính thực hiện cả hai chức năng: trộn và làm bình chứa, và trong mô hình chưa trang bị
được bộ điều áp, mô hình còn mới chỉ trang bị được 3 van điện, con một số van khác dùng van thường, mô hình cũng không trang bị được nhiều máy bơm nên chúng tôi sử dụng một máy bơm MB4 thực hiện cả hai chức năng bơm trộn và bơm tưới
2.2.2 Sơ đồ công nghệ của mô hình
Trang 4Trường dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 36
động ( nếu có tín hiệu báo mức cao MC1, MC2, MC3 trong 3 bình chứa dung dịch gốc) Các máy bơm này chuyển dung dịch gốc từ 3 bình vào bình trộn với
tỷ lệ sẽ được quyết định bằng cách đặt thời gian hoạt động cho máy bơm
Khi trong bình trộn đã có dung dịch mức thấp trong bình sẽ tắt, khi đó máy bơm B4 sẽ hoạt động cùng với các van V1, V2 mở, các van
V3,V4,V5,V6 đóng, dung dịch sẽ được bơm tuần hoàn và trộn đều, sau một thời gian trộn B4 ngừng hoạt động, chương trình kết thúc
* Tưới
Việc điều khiển tưới dùng S7 – 200 với bộ xử lý CPU 224 sẽ trở nên vô cùng đơn giản, việc điều khiển không chỉ là vài ống tưới mà có thể điều khiển cùng lúc nhiều hệ thống khác nhau
Trong đề tài này chúng tôi tượng chưng 3 ống tưới là 3 hệ thống tưới khác nhau được cúng điều khiển trên một hệ thống Do đó chúng tôi xây dựng
2 thuật toán gồm: cả 3 hệ thống tưới cùng lúc và 3 hệ thống tưới riêng rẽ
- Ba hệ thống cùng tưới: Khi người điều khiển bấm nút Start, chương trình sẽ mở các van V1, V3,V4,V5,V6, sau đó máy bơm tưới B4 hoạt động đưa dung dịch ra tưới, B4 sẽ tưới theo chu kỳ là tưới 2 phút nghỉ 15 phút ( thời gian này hoàn toàn có thể thay đổi dễ dàng trong chương trình điêu khiển) Khi mức thấp bình trộn MT4 báo thì máy bơm B4 dừng và chương trình kết thúc
- Ba hệ thống tưới riêng rẽ: Khi người điều khiển bấm nút Start các van V1,V3, V4 mở, các van V2, V5, V6 đóng, sau đó máy bơm B4 hoạt động tưới dung dịch với chu kỳ tưới 2 phút nghỉ 15 phút ( thời gian này hoàn toàn có thể thay đổi dễ dàng trong chương trình điêu khiển) Sau khi van V4 tưới 1 thời gian thì V5 mở tưới sau đó V6 lại
mở tưới ( thời gian tưới của các hệ thống là tuỳ thuộc và yêu cầu công nghệ, thời gian này có thể đặt dễ dàng trong chương trình lập trình Khi mức thấp bình trộn MT4 báo thì máy bơm B4 dừng và chương trình kết thúc
Trang 5T5
T4 MC1 MC2 MC3
MC2 T2 T3
10s
2.2.4 Sơ đồ thuật toán của mô hình * Trộn
Start
MB1 hoạt
động
B4 hoạt
động
B3 hoạt
động
V1,V2 mở
Stop
B4 dừng
B2 hoạt
động
Trang 6Trường dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 38
MT4
T2 T1
10s
T3
MT4
T1 10s
T2
T3
T4
* Tưới 2
B4 hoạt
động
Stop
B4 dừng
V1,V3,V4, V5,V6 Mở
Start
B4 hoạt
động
Stop
B4 dừng
V1,V3,V4,
Mở
V6 Mở V5 Mở
Trang 72.3 Kết luận chương II
Thông qua nghiên cứu tình hình sản xuất thực tế và lý thuyết chúng tôi thấy cần thiết phải phát triển công nghệ tự động hóa nhằm xây dựng một nền nông nghiệp vững mạnh chuẩn bị xu thế hội nhập khu vực
Trên cơ sở đó đề tài đã xây dựng một hệ thống tưới nhỏ giọt hoàn toàn
tự động, con người chỉ còn nhiệm vụ theo dõi và kiểm tra hệ thống
ở chương II này chúng tôi đã xây dựng được thuật toán điều khiển của mô hình là cơ sở quan trọng cho khâu tiếp theo là lập trình điều khiển hệ thống
Tuy nhiên, do còn nhiều hạn chế nên mô hình chưa hoàn toàn như thực
tế, nhưng đây sẽ là phần không thể thiếu để có thể xây dựng được hệ thống tưới nhỏ giọt trong thực tế
Trang 8
Trường dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 40
3.1 Chọn thiết bị điều khiển
3.1.1 Phần mềm Simatic S7 - 200
3.1.1.1 Vòng quét
PLC thực hiện chương trình theo một chu trình lặp mỗi vòng lặp là một vòng quét (scan cycle) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn đọc dữ liệu từ các cổng vào vùng bộ đếm ảo, tiếp đến là giai đoạn thực hiện chương trình sau đó là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi, kết thúc vòng quét là giai đoạn chuyển nội dung của bộ đệm ảo tới các cổng.trong từng vòng quét chương trình được thực hiện bằng lệnh đầu tiên và lệnh kết thúc tại lệnh kết thúc (MEND)
Thời gian quét phụ thuộc độ dài của chương trình, không phải vòng quét nào thời gian quét cũng bằng nhau mà nó phụ thuộc các lệnh thoả mãn trong chương trình Trong thời gian thực hiện vòng quét nếu có tín hiệu báo ngắt chương trình sẽ dừng lại để thực hiện xử lý ngắt, tín hiệu báo ngắt có thể thực hiện ở bất kỳ giai đoạn nào
Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra Thông thường các lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào ra mà chỉ thông qua các bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong giai
đoạn đầu và cuối do CPU đảm đương
Trang 9Hình 5: Vòng quét
3.1.1.2 Phương pháp lập trình
S7-200 là ngôn ngữ lập trình Thông qua S7-200 mà người sử dụng thông tin được với bộ diều khiển PLC bên ngoài S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình
- Cách lập trình cho S7 -200 nói riêng và cho bộ PLC của siemen nói chung dựa trên hai phương pháp cơ bản
- Phương pháp hình thang: (lader logic viết tắt là LAD) đây là phương pháp đồ hoạ thích hợp đối với những người quen thiết kế mạch điều khiển logic, những kỹ sư ngành điện
- Phương pháp liệt kê: STL(Statement list) đây là dạng ngôn ngữ lập trình thông thường của máy tính Bao gồm các câu lệnh được ghép lại theo một thuật toán nhất định để tạo một chương trình Phương pháp này phù hợp với các kỹ sư lập trình
Một chương trình được viết theo phương pháp LAD có thể được chuyển
2 Thực hiện chương trình
1 Nhập dữ liệu
từ ngoại vi vào
bộ đệm ảo
3 Truyền thông
và tự kiểm tra lỗi
4 Truyền dữ liệu
từ bộ đệm ảo ra
ngoại vi
Trang 10Trường dhnni – hà nội điện 45a – khoa cơ điện 42
điều khiển bằng rơle Trong chương trình LAD các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic sau
+Tiếp điểm: là biểu tượng (symbol) mô tả các tiếp điểm của rơle Các tiếp điểm đó có thể là thường mở hoặc thường đóng
+Cuộn dây (Coil): Là biểu tượng mô tả rơle được mắc theo chiều dòng
điện cung cấp cho rơle
+Hộp(Box): Là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp Những dạng hàm thường biểu diễn bằng hộp là các
bộ thời gian (Timer), bộ đếm (Counter) và các hàm toán học.Cuộn dây và các hộp phải mắc theo đúng chiều dòng điện
Chiều dòng điện trong mạng LAD đi từ đường nguồn bên trái sang
đường nguồn bên phải Đường nguồn bên trái là đay nóng đường nguồn bên phải là đây trung hoà hay là đường trở về của nguồn cung cấp (Khi sử dụng chương trình tiện dùng Step 7 Micro / Dos hoặc Step 7 Micro / Win thì đường nguồn bên phải không được thực hiện ) Dòng điện chạy từ trái qua các tiếp
điểm đóng đến các cuộn dây hoặc các hộp trở về nguồn bên phải
- Định nghĩa về STL: Phương háp liệt kê lệnh là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh Mỗi câu lệnh trong chương trình
kể cả các lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC
Để tạo ra chương trình STL, người lập trình cần phải hiểu rõ phương thức sử dụng 9 bit ngăn xếp logic của S7-200 Ngăn xếp logic là một khối gồm 9 bit chồng lên nhau Tất cả các thuật toán liên quan đến ngăn xếp đều làm việc với bit đầu tiên hoặc với bit đầu và bit thứ hai của ngăn xếp Giá trị logic mới đều có thể được gửi ( hoặc được nối thêm) vào ngăn xếp Khi phối
