Đang tải... (xem toàn văn)
Những kiến thức và sự hỗ trợkhông ngừng từ thầy đã là động lực quan trọng, giúp chúng tơi vượt qua những tháchthức và hồn thành đồ án một cách thành công.Sau thời gian nghiên cứu và tìm
NG TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN UY ĐỨ ỄN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ C VĨ ĐỒ ÁN TỐ T NG HI ỆP NG ÀN NGUYỄN ĐỨC VĨ H ĐI ỆN TỰ ĐỘ NG MÔ HÌNH NHÀ KÍNH TỰ ĐỘNG HÓA TRONG M NĂ NGÀNH CÔNG NGHIỆP TRỒNG HOA CÚC 202 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG Đà Nẵng, tháng 12 năm 2023 ĐẠI HỌC DUY TÂN TRƯỜNG CÔNG NGHỆ KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔ HÌNH NHÀ KÍNH TỰ ĐỘNG HÓA TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP TRỒNG HOA CÚC CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG GVHD : TS TÔN THẤT ĐỒNG SVTH : NGUYỄN ĐỨC VĨ MSSV : 25211615467 Lớp : K25-EDT1 Đà Nẵng, tháng 12 năm 2023 LỜI CAM ĐOAN Sau hơn 2 tháng làm việc cuối cùng chúng em cũng hoàn thành xong đề tài được giao, 2 tháng là một khoảng thời gian cũng không dài vì trong lúc thực hiện đề tài cũng gặp nhiều vấn đề khó khăn, khó khăn về tìm vật liệu linh kiện để làm đồ án, khó khăn về thời gian vì mỗi người có những phát sinh trong cuộc sống nên cũng không dành hết trọn thời gian để làm Hơn nữa chúng em cũng đang đi làm nên thời gian càng quan trọng và cấp thiết hơn bao giờ hết Tuy nhiên với sự nỗ lực cùng với sự hướng dẫn tận tình của Thầy TS Tôn Thất Đồng đã giúp em hoàn thành đề tài này Mặc dù khó khăn là vậy nhưng em xin cam đoan rằng tất cả những gì em làm trong đề tài là hoàn toàn chính bản thân chúng em làm chứ không thuê, mướn bất cứ ai khác làm thay hộ Vì tụi em biết sự quan trọng của đồ án này Đây không đơn thuần là đồ án tốt nghiệp mà qua đó giúp chúng em có thêm cái nhìn về thực tế, về kinh nghiệm và kiến thức học được trong cả quá trình làm đề tài Em xin cam đoan sẽ chịu hoàn toàn trách nhiệm về đồ án tốt nghiệp này Em xin cảm ơn ! LỜI CẢM ƠN Trong hành trình nghiên cứu và thực hiện đồ án tốt nghiệp này, em muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người đã hỗ trợ và đóng góp cho sự thành công của dự án này Đầu tiên và trên hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy T.S Tôn Thất Đồng, người hướng dẫn tận tâm và giàu kinh nghiệm Những kiến thức và sự hỗ trợ không ngừng từ thầy đã là động lực quan trọng, giúp chúng tôi vượt qua những thách thức và hoàn thành đồ án một cách thành công Sau thời gian nghiên cứu và tìm tòi dưới sự chỉ dẫn tận tình của thầy T.S Tôn Thất Đồng em đã hoàn thành đề tài “ MÔ HÌNH NHÀ KÍNH TỰ ĐỘNG HÓA TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP TRỒNG HOA CÚC” Qua việc thực hiện đề tài này, chúng em đã có thêm nhiều kinh nghiệm cho các lần sau Đặc biệt là phương pháp trình bày ý tưởng của chính mình.Thời gian thực hiện đề tài cũng không đủ nhiều cũng như kiến thức còn hạn hẹp vì thế cho nên đề tài không thể tránh khỏi những thiếu xót Mong các thầy cô tiếp tục giúp đỡ để em hoàn thiện kỹ năng của bản thân Từ đó áp dụng vào các đề tài sau này Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn Thầy đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ đểchúng em hoàn thành đề tài này LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, Nhà nước ta đã và đang khuyến khích việc áp dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật vào trong sản xuất nhằm nâng cao chất lượng cũng như số lượng hàng hóa, đem lại hiệu quả kinh tế góp phần thúc đẩy sự phát triển của xã hội, nâng cao chất lượng cuộc sống người dân Những năm đầu thế kỷ 21 đã chứng kiến sự bùng nổ của ngành nông nghiệp công nghiệp, khi mà nhu cầu về các sản phẩm nông sản tăng đột ngột do sự phát triển của dân số và nhu cầu tiêu thụ ngày càng tăng Trong bối cảnh này, mô hình nhà kính đã nổi lên như một giải pháp hiệu quả để tối ưu hóa sản xuất và bảo vệ cây trồng khỏi các yếu tố thời tiết bất lợi Đồ án tốt nghiệp này tập trung vào nghiên cứu và phát triển một mô hình nhà kính tiên tiến trong ngành công nghiệp trồng hoa cúc Hoa cúc, với vẻ đẹp tinh khôi và ý nghĩa tâm linh sâu sắc, ngày càng trở thành một trong những cây trồng quan trọng trong ngành làm đẹp và ngành công nghiệp trang trí Mục tiêu của đề tài là xây dựng một mô hình nhà kính thông minh, tích hợp các công nghệ hiện đại như tự động hóa, cũng như sử dụng nguồn năng lượng tái tạo để tối ưu hóa điều kiện môi trường cho sự phát triển của hoa cúc Đồng thời, chúng tôi đặt ra mục tiêu nghiên cứu về quản lý thông tin và dữ liệu từ mô hình nhà kính để tối ưu hóa quy trình quản lý và giảm thiểu lãng phí tài nguyên Trong đề tài đồ án tốt nghiệp “ MÔ HÌNH NHÀ KÍNH TỰ ĐỘNG HÓA TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP TRỒNG HOA CÚC” chúng em xin được giới thiệu giải pháp dùng PLC để điều khiển và giám sát quá trình phát triển sinh trưởng của cây trồng trong nhà kính nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản lượng sản phẩm, giảm sức lao động và đưa những thành tựu của ngành tự động hóa vào phát triển nông nghiệp công nghệ cao MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv LỜI MỞ ĐẦU v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .viii CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2 Mục đích .1 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 2 1.5 Phương pháp nghiên cứu 2 1.6 Kết quả đạt được sau khi nghiên cứu 3 1.7 Cấu trúc đồ án .4 1.8 Nghiên cứu tổng quan 4 1.8.1 Giới thiệu mô hình nhà kính 4 1.8.2 Phương pháp trồng cây trong nhà kính 4 1.8.3 Ưu và nhược điểm 6 1.8.4 Cây trồng phù hợp với mô hình nhà kính .7 1.9 Tổng quan về loài hoa cúc 7 1.9.1 Đặc điểm thực vật học 7 1.9.2 Yêu cầu về điều kiện ngoại cảnh 8 1.9.3 Yêu cầu về dinh dưỡng 8 1.9.4 Rút ra kết luận 9 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 2.1 Tổng quan về PLC S71200 10 2.1.1 Giới thiệu về PLC 10 2.1.2 Cấu trúc của PLC 10 2.1.3 Nguyên lý hoạt động của PLC 11 2.1.4 Ứng dụng của hệ thống PLC 12 2.1.5 Giới thiệu về PLC S71200 12 2.1.6 Tính năng và dung lượng các loại CPU của PLC S7 1200 13 2.2 Phần mềm TIA Portal 16 2.2.1 Ưu nhược điểm của TIA PORTAL .17 2.2.2 Giới thiệu step 7 v16 .17 2.2.3 Các tập lệnh 18 2.2 Giới thiệu về WinCC 20 CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ.23 3.1 Mô hình tổng quan của hệ thống 23 3.2 Thiết kế mô hình 23 3.2.1 Lên ý tưởng thiết kế và phương án thi công 23 3.2.2 Cấu tạo và kích thước mô hình .23 3.3 Lựa chọn thiết bị cho hệ thống 25 3.3.1 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm 25 3.3.2 Cảm biến cường độ sáng .26 3.3.3 Cảm biến độ ẩm đất 28 3.3.4 Động cơ bơm 12V R385 31 3.3.5 Quạt thông gió, làm mát .32 3.3.6 Rơ le trung gian 32 3.3.7 Bộ nguồn 33 3.4 Bộ xử lý trung tâm 35 3.4.1 Khái niệm .35 3.4.2 Đặc điểm nổi bật của Arduino Uno 36 3.4.3 Chức năng các chân 37 CHƯƠNG 4 QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH 39 4.1 Giới thiệu về quy trình công nghệ 39 4.2 Thiết kế mô hình nhà kính 39 4.2.1 Yêu cầu công nghệ 39 4.2.2 Sơ đồ khối .40 4.2.3 Lưu đồ thuật toán chế độ auto .41 Chú thích .42 4.2.4 Lưu đồ thuật toán chế độ manual 43 4.3 Thiết kế phần cứng thực tế 44 4.3.1 Motor bơm nước,phun sương, tưới phân 44 4.3.2 Bình chứa 44 4.3.3 Cảm biến .45 4.3.4 Tủ điện 46 4.3.5 Sơ đồ đấu dây và kết nối PLC .47 4.4 Viết chương trình PLC cho mô hình thực tế .47 4.4.1 Khai báo biến 47 4.4.2 Các khối chương trình PLC 48 4.4.3 Viết chương trình 49 4.4.4 Điều khiển hệ thống 51 4.5 Thiết kế giao diện giám sát trên WinCC .56 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN .58 5.1 Đánh giá và chạy thử mô hình 58 5.2 Hạn chế của đề tài .59 5.3 Hướng phát triển đề tài .59 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Phương pháp mô hình hóa, nguồn internet 2 Hình 1.2 Mô hình nhà kính trồng hoa có hệ thống thông gió ở Đà Lạt .5 Hình 2.1 Cấu trúc bên trong PLC .11 Hình 2.2 Cấu tạo CPU-S7 1200 15 Hình 2.3 Sơ đồ nối dây 1214 DCDCDC 16 Hình 3.1 Hình chiếu nhìn từ trên xuống của mô hình 23 Hình 3.2 Hình chiếu cạnh của mô hình 24 Hình 3.3 Mô hình không gian của đề tài 24 Hình 3.4 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 25 Hình 3.5 Cảm biến đo cường độ ánh sáng BH1750 26 Hình 3.6 Cảm biến độ ẩm đất YL-69 28 Hình 3.7 Động cơ bơm 12V R385 .31 Hình 3.8 Quạt làm mát .32 Hình 3.9 Rơ le trung gian 33 Hình 3.10 Nguồn tổ ong 24V-5A .34 Hình 3.11 Nguồn tổ ong 12V-5A .34 Hình 3.12 Hình ảnh Arduino Uno 35 Hình 3.13 Sơ đồ Arduino Uno 37 Hình 4.1 Sơ đồ khối của hệ thống 40 Hình 4.2 Sơ đồ thuật toán chế độ auto .41 Hình 4.3 Sơ đồ thuật toán chế độ manu .43 Hình 4.4 Hình hệ thống bơm thực tế 44 Hình 4.5 Hình bình chứa nước thực tế .44 Hình 4.6 Hình cảm biến nhiệt độ và độ ẩm không khí thực tế 45 Hình 4.7 Hình que cảm biến độ ẩm đất thực tế 45 Hình 4.8 Hình cảm biến cường độ ánh sáng thực tế 46 Hình 4.9 Hình tủ điện thực tế .46 Hình 4.10 Sơ đồ đấu dây 47 Hình 4.11 Khai báo biến Input cho chương trình .47 Hình 4.12 Khai báo biến Output cho chương trình 48 Hình 4.13 Khai báo biến trung gian cho chương trình .48 Hình 4.14 Các khối chương trình PLC .48 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 1 CB Circuit Breaker : Thiết bị đóng ngắt dòng điện 2 PLC Programmable Logic Controller: Bộ điều khiển có khả năng lập trình đựơc 3 CPU Central Processing Unit: Bộ xử lý trung tâm 4 WinCC Windows Control Center: Giao diện điều khiển trung tâm 5 TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal): Phần mềm tích hợp tự động hoá 6 CPU ( Central Processing Unit): Bộ xử lí trung tâm