Đang tải... (xem toàn văn)
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động phối trộn dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng và áp cho cây dưa chuột trong nhà lưới. Để thiết kế được chúng ta cần thiết kế cơ khí và điều khiển được động cơ và hệ thống hoạt động tự động dựa vào lập trình và điều khiển của PLC. Ngoài ra còn có các vấn đề khác như là: vật liệu mô hình, nguồn cung cấp, tính toán thông số chi tiết... Các vấn đề cần được giải quyết đó là: Vấn đề cơ khí: phân tích tính toán và lựa chọn vật liệu, thông số kỹ thuật của các chi tiết sao cho thỏa mãn yêu cầu của đề tài: nhỏ, gọn, nhẹ, bền, có tính thẩm mỹ cao, dễ dàng lắp đặt và sửa chữa. Vấn đề điều khiển: điều khiển hoàn toàn tự động. Vấn đề an toàn: đảm bảo an toàn cho người sử dụng và sản phẩm phân loại không bị hỏng.
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CƠ ĐIỆN = = = = = = = = ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHỐI TRỘN DINH DƯỠNG CUNG CẤP CHO CÂY TRỒNG VÀ ÁP DỤNG CHO CÂY DƯA CHUỘT TRONG NHÀ LƯỚI Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực MSV Lớp Chun ngành : : : : : TS NGƠ TRÍ DƯƠNG LÊ XUÂN CHIẾN 612261 K61-TDH TỰ ĐỘNG HÓA Hà Nội – 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, kết nghiên cứu trình bày đồ án trung thực, khách quan chưa dùng để bảo vệ cho đồ án môn học Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực đồ án cám ơn, thơng tin trích dẫn đồ án rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Tác giả đồ án LÊ XUÂN CHIẾN i LỜI CẢM ƠN Đồng thời em gửi lời cảm ơn thầy giáo Học viện nơng nghiệp Việt Nam nói chung, thầy Bộ mơn Tự Động Hóa nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho chúng em kiến thức quý báu tạo điều kiện giúp đỡ suốt trình học tập năm học vừa qua, giúp chúng em có sở lý thuyết vững vàng Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo TS Ngơ Trí DươngTh.S Ngơ Quang Ước tận tình hướng dẫn bảo suốt thời gian làm đồ án tốt nghiệp Thầy tạo nhiều điều kiện cho lời khuyên quý báu giúp em hoàn thành tốt đồ án Trong trình làm đồ án tốt nghiệp, em nhận nhiều ủng hộ, giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, gia đình bạn bè Tuy nhiên kiến thức chun mơn cịn hạn chế thân thiếu nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên nội dung báo cáo khơng tránh khỏi thiếu xót, em mong nhận góp ý, bảo thêm q thầy tồn thể lãnh đạo để báo cáo hoàn thiện tốt Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Tác giả đồ án LÊ XUÂN CHIẾN ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC BẢNG .v DANH MỤC HÌNH .vi LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan hệ thống phối trộn dinh dưỡng nhà lưới 1.1.1 Khái niệm trồng rau nhà lưới 1.1.2 Đặc trưng sản xuất rau nhà lưới 1.1.3 Hệ thống phối trộn dinh dưỡng nhà lưới .5 1.2 Một số ứng dụng hệ thống phối trộn dinh dưỡng sản xuất 1.2.1 Hệ thống phối trộn thức ăn TMR chăn ni bị sữa theo thời gian 1.2.2 Hệ thống phối trộn phân hữu 1.2.3 Hệ thống phối trộn thuốc bảo vệ thực vật .9 CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 11 2.1 Tổng quan đối tượng 11 2.1.1 Tổng quan dưa chuột 11 2.1.2 Nghiên cứu nhu cầu dinh dưỡng dưa leo 12 2.1.3 Nghiên cứu biểu thiếu dinh dưỡng dưa chuột .13 2.1.4 Nghiên cứu mưc độ dinh dưỡng cần thiết cho trình phát triển dưa leo 21 2.1.5 Nghiên cứu mức độ dinh dưỡng cần thiết cho trạng thái dưa leo 25 2.2 Giới thiệu phần cứng 26 iii 2.2.1 PLC S7-1200 .26 2.2.2 Cảm biến PH .30 2.2.3 Cảm biến EC .31 2.2.4 Cảm biến TDS .32 2.2.5 Cảm biến siêu âm 32 2.2.6 Màn hình hiển thi thơng số I2C 33 2.3 Phương pháp nghiên cứu 33 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Sơ đồ tổng thể 35 3.2 Thiết kế phần cứng 36 3.2.1 Chọn khối xử lý trung tâm 36 3.2.2 Chọn khối cảm biến .39 3.2.3 Chọn khối cấu chấp hành .42 3.3 Thiết kế phần mềm 43 3.3.1 Phần mềm Arduino IDE 43 3.3.2 Phần mềm TIA V15 44 3.3.3 Lưu đồ thuật tốn chương trình điều khiển 47 3.4 Kết 49 3.4.1 Thi công hệ thống 49 3.4.2 Quá trình thực nghiệm 52 3.4.3 Kết 55 3.4.4 Đánh giá 64 3.4.5 Thảo luận .65 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO .67 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Tỉ lệ chất dinh dưỡng cần thiết cung cấp cho dưa chuột 13 Bảng 2.2 Mức độ dinh dưỡng cho dưa leo theo thời gian .25 Bảng 3.1 Thông số Adruino .38 Bảng 3.2 bảng phân cơng tín hiệu 47 Bảng 3.3 Bảng thông số EC đo phần trăm sai lệch (theo thời gian phát triển dưa leo) .62 Bảng 3.4 Bảng thông số EC đo phần trăm sai lệch (theo trạng thái phát triển dưa leo) .63 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Mơ hình trồng dưa chuột nhà lưới Hình 1.2 Hệ thống trộn dung dịch dinh dưỡng cho trồng nhà lưới (Khoa điện – Học Viên Nơng Nghiệp Việt Nam) .6 Hình 1.3 Hệ thống phối trộn thức ăn TMR chăn nuôi bị sữa Hình 1.4 Hệ thống phối trộn phân hữu Hình 1.5 Hệ thống phối trộn thuốc bảo vệ thực vật .10 Hình 2.1 Hình ảnh dưa chuột nhà lưới 11 Hình 2.2 Lá dưa chuột bị thiếu dinh dưỡng đạm (N) 14 Hình 2.3 Lá dưa chuột bị thiếu dinh dưỡng lân (P) 14 Hình 2.4 Lá dưa chuột bị thiếu dinh dưỡng kali (K) 15 Hình 2.5 Lá dưa chuột bị thiếu dinh dưỡng canxi (Ca) 16 Hình 2.6 dưa leo bị thiếu Magie(Mg) .16 Hình 2.7 Lá dưa chuột bị thiếu dinh dưỡng lưu huỳnh (S) 17 Hình 2.8 Lá dưa chuột bị thiếu dinh dưỡng đồng (Cu) 18 Hình 2.9 Lá dưa chuột bị thiếu dinh dưỡng bo (B) 18 Hình 2.10 Lá dưa chuột bị thiếu dinh dưỡng magan (Mn) 19 Hình 2.11 Lá dưa chuột bị thiếu dinh dưỡng molypden (Mo) .20 Hình 2.12 Lá dưa chuột bị thiếu dinh dưỡng sắt (Fe) 20 Hình 2.13 Lá dưa chuột bị thiếu dinh dưỡng kẽm (Zn) .21 Hình 2.14 Bộ điều khiển PLC-S7-1200 .27 Hình 2.15 Cấu tạo điều khiển Siemens CPU S7-1200 .28 Hình 2.16 Cấu hình giao tiếp PLC S7-1200 29 Hình 2.17 Ảnh cảm biến PH 30 Hình 2.18 Ảnh cảm biến EC 31 Hình 2.19 Ảnh cảm biến TDS 32 Hình 2.20 Ảnh cảm biến siêu âm 33 Hình 2.21 Ảnh hình hiển thị I2C 33 vi Hình 3.1 Sơ đồ khối tồn hệ thống .35 Hình 3.2 PLC S7-1200 khối module 36 Hình 3.3 Ảnh module Arduino UNO 37 Hình 3.4 Ảnh cổng vào module Arduino UNO 37 Hình 3.5 Hình ảnh khối cảm biến 40 Hình 3.6 Bơm chìm mini DC-3V 42 Hình 3.7 Bơm APM 3100 43 Hình 3.8 Ảnh bảng nhập lệnh module Arduino UNO 44 Hình 3.9 Hình ảnh giao diện phần mềm TIA-portal V15 45 Hình 3.10 Hình ảnh kết nối PLC S7-1200 TIA portal V15 46 Hình 3.11 Hình ảnh lập trình S7-1200 TIA portal V15 46 Hình 3.12 Lưu đồ thuật toán hệ thống 48 Hình 3.13 Kết nối tủ điều khiển PLC S7-1200 với mạch Arduino 50 Hình 3.14 Lắp đặt bơm cho bể trộn 51 Hình 3.15 Lắp đặt cảm biến bể đo dung dịch 51 Hình 3.16 Kết thực nghiệm lần 53 Hình 3.17 Kết thử nghiệm lần 53 Hình 3.18 Kết thử nghiệm lần 54 Hình 3.19 Kết thực nghiệm lần 54 Hình 3.20 Quá trình bơm nước bổ sung vào bể trộn 55 Hình 3.21 Quá trình trộn dung dịch .56 Hình 3.22 Quá trình xả bể đo .56 Hình 3.23 Quá trình rửa bể đo 57 Hình 3.24 Mơ hình hồn thành .57 Hình 3.25 Mức EC tuần 58 Hình 3.26 Mức EC tuần 58 Hình 3.27 Mức EC tuần 59 Hình 3.28 Mức EC tuần 59 vii Hình 3.29 Mức EC tuần 60 Hình 3.30 Giao diện thiếu nước 60 Hình 3.31 Hình ảnh giao diện cài đặt hệ thống hiển thị hoa 61 Hình 3.32 Hình ảnh giao diện cài đặt hệ thống hiển thị 61 Hình 3.33 Hình ảnh giao diện cài diện cài đặt hệ thống hiển thị hoa, .62 Hình 3.34 Giao diện chế độ bổ sung dinh dưỡng cho dưa leo theo trạng thái phát triển dưa leo 63 Hình 3.35 Giao diện chế độ bổ sung dinh dưỡng cho dưa leo theo thời gian phát triển dưa leo .64 viii LỜI MỞ ĐẦU Mục tiêu đề tài Mục tiêu đề tài nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động phối trộn dinh dưỡng cung cấp cho trồng áp cho dưa chuột nhà lưới Để thiết kế cần thiết kế khí điều khiển động hệ thống hoạt động tự động dựa vào lập trình điều khiển PLC Ngồi cịn có vấn đề khác là: vật liệu mơ hình, nguồn cung cấp, tính tốn thơng số chi tiết Các vấn đề cần giải là: - Vấn đề khí: phân tích tính tốn lựa chọn vật liệu, thơng số kỹ thuật chi tiết cho thỏa mãn yêu cầu đề tài: nhỏ, gọn, nhẹ, bền, có tính thẩm mỹ cao, dễ dàng lắp đặt sửa chữa - Vấn đề điều khiển: điều khiển hoàn toàn tự động - Vấn đề an toàn: đảm bảo an toàn cho người sử dụng sản phẩm phân loại không bị hỏng Đặt vấn đề Ngày với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện - điện tử điều khiển tự động đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học, quản lý, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin… Do phải nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào nghiệp phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng Với kỹ thuật tiên tiến vi xử lý, PLC, vi mạch số… ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, hệ thống điều khiển khí thơ sơ, với tốc độ xử lý chậm chạp xác thay hệ thống điều khiển tự động với lệnh chương trình thiết lập trước Trên sở tiềm chiến lược phát triển mà nhà nước đề ra, nông sản việt ngày khẳng định vị thị trường