DO AN TRANG BI DIEN ( CHINH THUC)

LỜI NÓI ĐẨU Trong thời buổi công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước như hiện nay, cùng với sự phát triển của các hệ thống tự động mọi thứ đều từng bước được tự động hóa, riêng về lĩnh vực

UBND TP.HỒ CHÍ MINHTRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ



ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG

Người thực hiện: Nguyễn Thành Công Trần Văn Phúc Doãn Bá Hiếu

TP HỒ CHÍ MINH

2013

LỜI NÓI ĐẨU

Trong thời buổi công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước như hiện nay, cùng với sự phát triển của các hệ thống tự động mọi thứ đều từng bước được tự động hóa, riêng về lĩnh vực tưới tiêu vẫn còn thủ công Trước đây để tưới một thửa ruộng hoặc một vườn hoa người công nhân cần rất nhiều công sức để có thể tưới hết được nhưng nếu muốn tưới đều người công nhân ấy cần có một lượng kinh nghiệm nhất định Để giải quyết vấn đề này nhóm chúng em quyết định thiết kế “ hệ thống tưới nước tự động” nhằm tăng năng suất lao động cũng như giảm lượng khối lượng công việc của việc tưới cây

Trước tiên nhóm chúng em muốn dành gởi tình cảm chân thành của nhóm đến Thầy cô giáo khoa điện công nghiệp và cô Bùi Thị Cửu tận tình hướng dẫn và giúp đỡ cho chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này Do kiến thức còn hạn hẹp nên trong quá trình thực hiện đồ án chúng em không thể tránh khỏi những sai sót, kính mong quý thầy cô trong hội đồng chỉ dẫn và giúp đỡ.

Vì là lần biên soạn đầu tiên nên chắc chắn không chánh khỏi những sai sót,vì vậy rất cần đến những đóng góp quý báu về mặt kiến thức và kinh nghiệm của các bạn và thầy cô,cũng như tất cả những ai quan tâm đến đồ án này.

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

TP.HCM, Ngày Tháng Năm 2013

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thành Công

Trần Văn Phúc Doãn Bá Hiếu

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Ngày ,Tháng ,2013

Giáo viên hướng dẫn

MỤC LỤC

Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5

1.1 Vai trò của tự động hóa trong quá trình sản xuất 5

1.2 Ứng dụng của tự động hóa trong quá trình sản xuất 5

1.3 Thành tựu của tự động hóa 6

1.4 Kết luận chương 1 6

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG……… 7

2.1 Đặt vấn đề……… ….7

2.2 Các phương thức đã được sử dụng trước đó……….7

2.3 Nhiệm vụ của đồ án……… 7

2.4 Giới thiệu tổng quan về hệ thống điều khiển………7

2.4.1 Sơ đồ khối của hệ thống………7

2.4.2 Mô tả hoạt động của hệ thống……… 8

Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỔ ĐIỂN……….8

3.1 Thiết kế hệ thống điều khiển bằng tay……….8

1.Thiết kế mạch điều khiển………8

2.Chức năng và nguyên lý hoạt động của linh kiện trong mạch………8

3.Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển……….9

4.Hư hỏng……….10

3.2 Thiết kế hệ thống điều khiển bằng công tắc thời gian thực ( micro timer switch)……….10

1 Chức năng, nguyên lý hoạt động và cách sử dụng công tắc thời gian thực, relay trung gian……… 10

2 Thiết kế mạch điều khiển……….15

3.Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển……… 16

4 Hư hỏng………17

Chương 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HIỆN ĐẠI……… 18

4.1 Cơ bản và các khối cần sử dụng trong PLC LOGO……… 18

4.2 Thiết kế hệ thống điều khiển bằng PLC LOGO……….20

4.3 Nguyên lý hoạt động (Lưu đồ giải thuật)……… 24

4.4 Hư hỏng……… 25

Chương 5: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH PHẦN CỨNG……….26

5.1 Cấu trúc phần cứng……….26

5.2 Sơ đồ sắp xếp linh kiện……… 27

5.3 Hình ảnh thực tế của mô hình……….28

5.4 Sơ đồ mạch……….28

Chương 6: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI…………29

6.1.Nhận xét chung………29

6.2.Hướng phát triển đề tài……… 29

6.3 Danh sách tài liệu tham khảo……… 29

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ Lí THUYẾT

1.1 vai trò của tự động hoá trong quá trình sản xuất

Lịch sử hoàn thiện của công cụ và phương tiện sản xuất trong xã hội văn minh phát triển trên cơ sở cơ giới hoá, điện khí hoá Khi có những đột phá mới trong lĩnh vực công nghệ vật liệu và tiếp theo là điện tử và tin học thì công nghệ tự động có cơ hội phát triển mạnh mẽ, đem lại muôn vàn lợi ích thiết thực cho xã hội Đó là mấu chốt của năng suất, chất lượng và giá thành Trong thực tiễn khi áp dụng tự động hoá vào sản xuất sẽ mang lại những hiệu quả không nhỏ: cho phép giảm giá thành sản phẩm và nâng cao năng suất lao động, cải thiện điều kiện sản xuất ,ổn định về giờ giấc, chất lượng gia công … , đáp ứng cường độ cao của sản xuất hiện đại, thực hiện chuyên môn hoá và hoán đổi sản xuất Từ đó sẽ tăng cao khả năng cạnh tranh, đáp ứng yêu cầu sản xuất, tăng thị phần và khả năng bán hàng cho nhà sản xuất Trong một tương lai rất gần tự động hoá sẽ đóng một vai trò vô cùng quan trọng và không thể thiếu, bởi vì nó không chỉ ứng dụng trong sản xuất mà nó còn được ứng dụng để phục

vụ đời sống con người Trong sản xuất no sẽ thay thế con người trong những công việc cơ bắp nặng nhọc, những công việc nguy hiểm, độc hại hay cả những công việc tinh vi hiện đại…, còn trong đời sống con người những công nghệ này sẽ được ứng dụng để phục vụ cho nhu cầu sống, nó sẽ là những phương tiện không thể thiếu trong

đời sống của chúng ta

1.2 ứng dụng của tự động hoá trong quá trình sản xuất

Tự động hoá có mặt trong hầu hết tất cả các lĩnh vực của sản xuất và đời sống Mỗi ứng dụng cú một đặc điểm và tầm quan trọng riêng, sau đây chúng tôi xin giới thiệu ứng dụng của nó trong một số lĩnh vực chính: Tự động hoá sản xuất ( factory

automation ), trong quá trình sản xuất của các ngành gang thép, dầu mỏ, hoá chất, nông nghiệp, ngư nghiệp, chăn nuôi, thường dùng các loại đồng hồ tự động hoá và các thiết bị tự động hoá để điều khiển các thông số sản xuất, thực hiện tự động hoá quá trình sản xuất và thiết bị sản xuất Trong những nước kinh tế phát triển, tự động hoá sản xuất đã đạt đến trình độ rất cao, trong quá trình sản xuất họ đã sử dụng rộng rãi kỹ thuật điều khiển tự động Từ những năm 1960 đến nay tự động hoá sản xuất đã phát triển nhanh chóng ở những mặt: Người máy công nghiệp, hệ thống sản xuất linh hoạt,

hệ thống quản lý thông tin, kỹ thuật nhóm, tự động hoá kho tàng, nhà máy tự động hoá không cần công nhân, lắp ráp tự động và phụ trợ máy tính Tự động hoá quá trình ( process automation ), lĩnh vực này dùng trong các hệ thống phức tạp hơn, đo lường

và khống chế các đại lượng biến đổi liên tục lưu lượng, áp suất, nhiệt độ, tốc độ, dòng điện, điện áp Nó có mặt trong các ngành công nghiệp nặng và các công đoạn quan trọng của dây truyền công nghiệp nhẹ Quản lý cao ốc, Khách sạn, Trung tâm thương mại ( building control, building management), trong các toà nhà cao ốc, người

ta bố trí dày đặc khắp nơi cáp điện thông tin và do các thiết bị điều khiển điện tử tiến hành quản lý tự động hoá đối với hệ thống điều hoà nhiệt độ của mỗi phòng, hệ thống

chiếu sáng và hệ thống phòng hoả, chống trộm, tự động điều khiển các thiết bị liên quan, chế tạo nước lạnh cần dùng cho thiết bị khởi động điều hoà nhiệt độ Trình độ tự

động húa của toà nhà rất cao, có thể hút nước thải, dùng gió nóng sấy khô các vật ẩm…

khỏi lao động công việc gia đình phiền toái, xuất hiện một cách sống mới mẻ có tính sáng tạo, gia đình càng thêm an ninh, cuộc sống càng thêm thuận tiện dễ chịu và đầy hứng thú

1.3 Thành tựu của tự động hoá trong quá trình sản xuất

Thế giới đang ngày càng phát triển, cuộc sống con người ngày cáng thay đổi, hàng loạt các máy móc tự động đã và đang xuất hiện, robot được chế tạo ra thay thế con người ở nhiều mặt…., đó là những thành tựu của ngành tự động hoá mang lại Trong

40 băm qua nó đã mang lại những thành quả to lớn: Dẫn hướng và điều khiển thiết bị trong không gian, bao gồm máy bay dân dụng, tên lửa, máy bay chiến đấu, tàu vận tải,

vệ tinh.Hệ thống điều khiển này đã đảm bảo được tính ổn định và chính xác dưới tác

động của nhiễu môi trường và của chính hệ thống Hệ thống điều khiển trong sản xuất công nghiệp, từ máy tự động đến mạch tích hợp.Những thiết bị điều khiển bằng máy tính đã có độ chính xác định vị và lắp ráp rất cao để tạo ra nhiều sản phẩm có chất lượng tốt Hệ thống điều khiển quá trình công nghiệp, ví dụ trong quá trình sản xuất hydrocacbon và nhiều chất hoá học khác Hệ điều khiển này đã xử lý hàng ngàn thông tin lấy từ cảm biến để điều khiển hang trăm cơ cấu chấp hành : van, cấp nhiệt, bơm…,

để cho ra sản phẩm với yêu cầu khắt khe về tính năng kỹ thuật

1.4 kết luận chương 1

Ngày nay, trong mọi lĩnh vực, mọi công nghệ sản xuất cụ thể đều có sự góp mặt của tự động hoá Người ta nói tự động hoá gắn với năng xuất, chất lượng sản phẩm, công nghệ tự động hoá đã góp phần lớn vào quá trình phát triển của xã hội, cải thiện

đời sống con người Từ đó mà chúng ta nên đề cao vai trò của nó để tiếp tục học tập và nghiên cứu để ứng dụng chúng một cách hiệu quả hơn và hữu ích hơn Đối với nước

ta, theo chủ chương chính sách của Đảng và Nhà Nước,

đẩy mạnh công nghiệp hoá hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn để đến 2010 đưa nước ta thành một nước công nghiệp hoá, hiện đại hoá Thì công nghệ tự động hoá càng trở nên quan trọng đối với chúng ta, và cần có nhiều công trình hơn nữa nghiên cứu về tự động hoá để có thể vào thực tế một cách đơn giản và hiệu quả nhất Từ

những phân tích trong chương I này cho thấy một triển vọng to lớn của hệ thống trồng rau thủy canh, trong phương pháp này việc ứng dụng hệ thống tưới tự động là rất hợp

lý và kinh tế Vì phương pháp thủy canh, giảm bớt công lao động, năng suất cao, hiệu quả kinh tế lớn, có thể áp dụng sản xuất đại trà Đây sẽ là mũi nhọn của ngành nông nghiệp hiện đại

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

2.1 Đặt vấn đề.

-Cùng với cuộc công nghiẹp hóa hiện đại hóa đất nước,lĩnh vực tự động hóa

có những bước phát triển vượt bật và trở thành yếu tố quang trọng không thể thiếu của nền công nghiệp hiện đại Khi nói dến tự động hóa là nói đến sự thay thế dần dần đến hoàn toàn các hoạt động chân tay bằng máy móc trong các dây chuyền sản xuất

-Trong nền công nghiệp hóa hiện đại hóa thì vấn đến thời gian là rất quan trong , trong việc chăm sóc tưới tiêu cho cây trồng với quy mô lớn và tiếp kiệm thời gian chi phí trong sản xuất nên việc tự động hóa trong vấn đề này càng được quan tâm nhiều hơn.Đây chính là ý tưởng cho đề tài này

2.2 Các phương thức đã được sử dụng trước đó

Trước đây có nhiều loại thiết bị được sử dụng nhưng chu yếu điều khiển bằng cơ khí,ta có thể điều chỉnh giờ đóng ngắt bằng cách quay số vòng trên thiết bị.chính vì điều này làm cho thiết bị dể bị hao mòn phần cứng dẩn đến hư hỏng

nhanh 2.3 Nhiệm vụ của đồ án

Để điều khiển đóng ngắt một thiết bị nào đó mà ta mong muốn.trước đây thì

công việc này ta phải tự làm bằng tay,nhưng ở đây thi chúng được điều khiển hoàn toàn tự động ,để làm được điều này chúng ta cần phải tìm hiểu về cách sử dụng MTS (Microcomputer Timer Switch), đồng thời để hoàn thiện hơn chúng ta sẽ tìm hiểu cả

về lập trình PLC cụ thể là lập trình LOGO

2.4 Giới thiệu tổng quan về hệ thống điều khiển

2.4.1 Sơ đồ khối của hệ thống

Khối điều khiển bằng PLC Logo

Khối động lực

2.4.2 Mô tả hoạt động của hệ thống

Để hoạt động đầu tiên ta phải tác động vào khối “điều khiển bằng tay và chọn chế độ tự động” nếu để ở chế độ hoạt động bằng tay ta có 2 nút để điều khiển máy bơm bơm nước lên đó là nút On để quay động cơ và Off để dừng động cơ

Để khối “ điều khiển bằng công tắc thời gian thực” hoạt động ta phải xoay công tắc 3 vị trí sang chế độ tự động bằng MTS, khi đó mạch MTS sẽ hoạt động và điều khiển động cơ bơm nước theo như cài đặt trước đó

Để khối “ điều khiển bằng PLC Logo” hoạt động ta phải tác động công tắc 3

vị trí thứ 2 để chuyển từ tự động bằng MTS sang tự động bằng PLC, khi đó Logo sẽ điều khiển động cơ bơm nước theo lập trình được lập trình trên Logo

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỔ ĐIỂN

3.1 Thiết kế hệ thống điều khiển bằng tay

1.Thiết kế mạch điều khiển

2.Chức năng và nguyên lý hoạt động của linh kiện trong mạch

- Nút nhấn:

Là thiết bị dùng để đóng ngắt mạch điện khi được nhấn 1 lực đủ mạchHoạt động theo nguyên tắc dẫn điện của kim loại, khi các tiếp điểm được tiếp xúc thì sẽ dẫn điện qua nút nhấn.

- Công tắc:

Là thiết bị dùng để đóng ngắt mạch điện khi được tác động

Hoạt động theo nguyên tắc dẫn điện của kim loại, khi các tiếp điểm được tiếp xúc thì sẽ dẫn điện qua công tắc

3.Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển

Gạt qua chế độ bằng tay

Nhấn nút ON (5,7)

Tiếp điểm (5,7) tiếp xúc

Có điện chạy qua cuộn dây contactor K1 (P,1,3,5,7,K1,2,N)

-Tiếp điểm K( 5,7) đóng lại duy trì cho cuộn K

-Tiếp điểm

K bên động lực đóng

Động cơ được cấp điện và quay

Ta đo R(7,2) = 0Ω

Cuộn dây contactor bị chạm

Thay cuộn dây contactor

Ω Ta đo R(7,2) = ∞

Cuộn dây contactor K1(7,2) bị đứt

Thay contactor mới

Nhấn ON đo R(5,7) = ∞ contactor đo Nhấn

R(5,7) = 0Ω

Tiếp điểm nút nhấn không tiếp xúc

Thay nút nhấn mới

3.2 Thiết kế hệ thống điều khiển bằng công tắc thời gian thực ( micro timer switch)

1 Chức năng, nguyên lý hoạt động và cách sử dụng công tắc thời gian thực, relay trung gian

- Relay trung gian

Là thiết bị dùng để đóng ngắt dòng điện khi nó được cấp điệnHoạt động dựa trên hoạt động của nam châm điện, các cặp tiếp điểm được gắn với mạch từ của nam châm điện, khi được cấp điện nam châm điện hút mạch từ và đồng thời các tiếp điểm của relay đi theo, do vậy các cặp tiếp điểm thay đổi trạng thái tức là nếu tiếp điểm đó là thường hở thì trở thành thường đóng và ngược lại

Các thông số của relay trung gian được lựa chọn dựa trên yêu cầu của mạch điều khiển, cụ thể với mạch tự động dùng MTS thì ta chọn như sau:+ Điện áp hoạt động: 220v/50Hz

+ Dòng điện định mức: 10A

Chức năng chính của Relay trung gian trong mạch này là để cách ly MTS ra khỏi mạch điều khiển tức là không cho MTS trực tiếp tác động đến mạch điều khiển

- Công tắc thời gian thực (MTS)

Là thiết bị đóng ngắt mạch điện theo thời gian thực được cài đặt trước

Hoạt động theo thời gian thực được cài đặt trước, khi được cấp điện thiết bị này sẽ so sánh thời gian đồng hồ thực đã được cài đặt với thời gian được chọn để ON hoặc OFF:

- Nếu thời gian đồng hồ bằng với thời gian ON được cài đặt thì Relay bên trong MTS sẽ đóng lại, nếu không thì relay này sẽ không đóng

- Nếu thời gian đồng hồ bằng với thời gian OFF và khi đó relay bên trong MTS đang đóng thì relay sẽ mở ra

Thiết bị có thông số định mức như sau:

- Điện áp hoạt động: 220V/50Hz

- Dãy điện áp cho phép: 160V-240V

- Dòng điện tiêu thụ: <1W

- Có pin sạc bên trong để nuôi đồng hồ thực

- Dãy thời gian điều khiển: 1’-168h (7 ngay)

C Cài đặt thời gian cần điều khiển

- Để vào phần cài đặt ON ta nhấn phím TIMER sao cho màn hình hiện lên như hình:

Tức là ta đang ở chế chọn thời gian đóng cho lần 1

Sau khi đả vào được phần cài đặt ON ta nhấn phím RESET/RECALL để xóa giá trị cũ của MTS nhớ sau khi xóa ta sẽ được như sau:

Sau khi xóa ta cài đặt mới bằng cách nhấn phím HOUR, MINUTES, WEEK để cài đặt

Ví dụ: ta muốn cài đặt thời gian cho ON 1 là 16h47’ và vào thứ năm ta sẽ bấm phím HOUR cho đến khi

Bấm phím WEEK cho đến khi xuất hiện TH (Thusday: thứ năm)

Ta đang ở chế độ cài đặt

MỞ cho lần 1

Tức là ta đang ở chế chọn thời gian đóng cho lần 1

Sau khi đả vào được phần cài đặt OFF ta nhấn phím RESET/RECALL để xóa giá trị cũ của MTS nhớ sau khi xóa ta sẽ được như sau:

Sau khi xóa ta cài đặt mới bằng cách nhấn phím HOUR, MINUTES, WEEK để cài đặt

Ví dụ: ta muốn cài đặt thời gian cho OFF 1 là 13h49’ và vào thứ hai, ba, tư

ta sẽ bấm phím HOUR cho đến khi

Mổi ngày trong tuần ta có thể cài đặt 10 lần tắt, mở và để cài đặt tắt mở lần

2, 3, 4…10 ta củng làm tương tự như lần 1 Đây cũng chính là nhược điểm của phương pháp sử dụng công tắc thời gian thực để giải quyết nhược điểm của phương pháp này ta sẽ phát triển thêm ở chương tiếp theo Nhưng phương pháp này cũng có ưu điểm là dể sử dụng thiết bị giá thành thấp

bấm phím HOUR cho

đến khi xuất hiện số 13

Bấm phím MINUTES cho đến khi xuất hiện số 49

Bấm phím WEEK cho đến khi xuất hiện MO TU WE ( thứ hai, ba, tư)