Đề tài tốt nghiệp GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ, ẨM ĐỘ TRONG NHÀ KÍNH ỨNG DỤNG MATLAB VÀ WINCC Tác giả Nguyễn Nhật Minh Nguyễn Minh Tuấn Khóa luận đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư ngành Cơ điện tử Giáo viên hướng dẫn: Ths.Trần Thị Kim Ngà Ts.Nguyễn Văn Hùng i Đề tài tốt nghiệp Cảm tạ Trước hết, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo TS.Nguyễn Văn Hùng cô Ths.Trần Thị Kim Ngà, người giúp đỡ nhiều định hướng nghiên cứu, thiết bị thí nghiệm phục vụ cho đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo giảng dạy chúng em, đặc biệt thầy cô giáo Bộ môn Cơ điện tử Chúng em xin chân thành cảm ơn anh kỹ sư Thanh Thương công ty TNHH Âu Việt cho em mượn thiết bị làm đề tài Xin chân thành cảm ơn bạn diễn đàn siemens tận tình giải đáp thắc chúng em ,đặc biệt Romulus Umencho Và cuối cùng, chúng em xin dành tất lòng biết ơn kính trọng sâu sắc tới bố mẹ chúng em, người sinh thành, nuôi dưỡng chúng em nên người, lo lắng, bảo từ việc nhỏ nhất, tạo điều kiện cho chúng em sống học tập cách tốt để vươn tới ước mơ hoài bão Mặc dù nỗ lực cố gắng để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, song chắn khơng thể tránh khỏi sai sót Vì vậy, chúng em mong nhận bảo thầy giáo để đề tài hồn thiện ii TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “giám sát điều khiển nhiệt độ, ẩm độ nhà kính ứng dụng matlab WinCC” tiến hành trường Đại Học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng năm 2010 đến 30 tháng năm 2010 Kết đạt điều khiển nhiệt độ ẩm độ yêu cầu Giám sát nhiệt độ ẩm độ đối tượng điều khiển Mô đánh giá hệ thống matlab Giao diện WinCC có hai chế độ lựa chọn tự động điều khiển tay, việc điều khiển tay thực cách nhấn vào nút giao diện, nhấn nút đối tượng điều khiển hoạt động thả chuột ngưng hoạt động việc lập trình WinCC Khi chọn chế độ tự động cho phép PLC thực thi chương trình cài đặt cho PLC Trên giao diện ta giám sát động cảm biến Giao diện giám sát với matlab dùng để hiển thị giá trị nhiệt độ, ẩm độ nhà kính mơ giá trị đo từ cảm biến đồ thị lập trình GUI matlab Việc mơ đồ thị đóng vai trò quan trọng việc đánh giá hệ thống điều khiển nhà kính có đạt u cầu hay khơng Giao diện thiết kế thân thiện dễ sử dụng người Đề tài tốt nghiệp MỤC LỤC Trang tựa i Cảm tạ ii Tóm tắt iii Mục lục iv Danh sách chữ viết tắt .vi Danh sách hình vii Danh sách bảng .ix CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 Cấu trúc nhà kính 2.2 Yêu cầu tiểu khí hậu nhà lưới nhà kính 2.3 Giải pháp tối ưa hóa tiểu khí hậu nhà kính 2.4 Tổng quan PLC S7-200 2.5 Tổng quan modun analog EM 235 2.6 Cảm biến 11 2.7 Tổng quan phầm mềm giám sát điều khiển WinCC .12 2.8 Truyền liệu nối tiếp vi điều khiển máy tính 13 2.9 Tìm hiểu ADC 18 CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .21 3.1 Nội dung nghiên cứu 21 3.2 Phương pháp nghiên cứu 21 3.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 23 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25 4.1 Kết chế tạo phận giám sát với matlab 25 4.2 Kết thiết kế phận điều khiển PLC .34 4.3 Kết thiết kế giao diện điều khiển giám sát WinCC .37 4.4 Nhận xét chung 41 iv Đề tài tốt nghiệp CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 PHỤ LỤC 44 v Đề tài tốt nghiệp Danh sách chữ viết tắt PLC :Programmable logic controller WinCC: Windows Control Center VDK: Vi điều khiển vi Đề tài tốt nghiệp Danh sách hình Hình 2.1: Các yếu tố tiểu khí hậu tronh nhà kính Error! Bookmark not defined Hình 2.2: Lưới cắt nắng Aluminet Error! Bookmark not defined Hình 2.3: Lưới cắt nắng aluminet Error! Bookmark not defined Hình 2.4: Vòi phun sương làm mát nhà kính Error! Bookmark not defined Hình 2.5: a Thơng thoáng tự nhiên Error! Bookmark not defined Hình 2.6: Phân bố gió cưỡng nhờ bố trí quạt nhà kính.Error! Bookmark not defined Hình 2.7: Sơ đồ chân cổng truyền thông Error! Bookmark not defined Hình 2.8: Sơ đồ kết nối PLC S7-200 máy tính Error! Bookmark not defined Hình 2.9 Bộ nhớ S7-200 Error! Bookmark not defined Hình 2.10:cảm biến ẩm độ Error! Bookmark not defined Hình 2.11Thành phần WinCC (Nguồn :WinCC information system) Error! Bookmark not defined Hình 2.12 Cổng COM máy tính loại chân loại 25 chânError! Bookmark not defined Hình 2.13 Sơ đồ chân MAX232 Error! Bookmark not defined Hình 2.14: Sơ đồ chân ADC0809 19 Hình 3.1: Sơ đồ khối mạch giám sát 21 Hình 3.2 cáp kết nối WinCC PLC 23 Hình 3.3 Vị trí đặt lớp cảm biến đo mơ hình 23 Hình 3.4: Vị trí đặt cảm biến đo mơ hình 24 Hình 4.1 : Sơ đồ khối mạch thu thập hiển thị liệu 25 Hình 4.2: Sơ đồ mạch nguồn 26 Hình 4.3: Sơ đồ mạch chuyển đổi ADC .26 Hình 4.4: Sơ đồ mạch hiển thị giá trị cảm biến bên .27 Hình 4.5: Sơ đồ mạch điều khiển 28 Hình 4.6: sơ đồ mạch giao tiếp máy tính 29 Hình 4.7: mô cảm biến nhiệt độ LM35 thông qua ADC0809 31 Hình 4.8: Mơ nhiệt độ nhà kính đồ thị theo màu 32 vii Đề tài tốt nghiệp Hình 4.9: Mơ nhiệt độ nhà kính nội suy hàm spline bậc .32 Hình 4.10: Mơ ẩm độ nhà kính nội suy hàm spline bậc .33 Hình 4.11: Mơ ẩm độ nhà kính vị trí tầng nội suy hàm spline bậc 34 Hình 4.12 : Sơ đồ khối điều khiển PLC giám sát WinCC 35 Hình 4.13: Mạch điều khiển yếu tố nhà kính .36 viii Đề tài tốt nghiệp Danh sách bảng Bảng 2.1: Chọn giới hạn đầu vào độ phân giải cách chỉnh switch (Nguồn từ manual EM 235) 10 Bảng 2.2: Các chế độ cổng nối tiếp .14 Bảng 2.3: Thanh ghi điều khiển cổng nối tiếp .14 Bảng 2.4: Sự bố trí chân phích cắm RS232 16 Bảng 4.1: mã ASCII số tự nhiên từ đến 30 ix Đề tài tốt nghiệp Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Với xu hướng cơng nghiệp hố, đại hố vào Nơng nghiệp Một hướng cơng nghiệp hố nơng nghiệp áp dụng hình thức sản xuất kiểu cơng nghiệp tức thực thâm canh hiệu cao bền vững phương thức sản xuất nông nghiệp đại, sản xuất quanh năm không phụ thuộc vào điều kiện khí hậu mơi trường Để đáp ứng mục tiêu thiết trồng phải trồng nhà kính, hệ thống thiết bị điểu khiển tiểu khí hậu nhà kính nhằm tạo mơi trường tốt cho trồng phát triển yếu tố định Ứng dụng kỹ thuật trồng nhà lưới, nhà kính mang lại hiệu thiết thực cho người sản xuất nâng cao suất chất lượng sản phẩm nơng nghiệp Do góp phần nâng cao công nghệ với mong muốn áp dụng kiến thức học vào thực tiễn chúng em đề xuất thực đề tài “giám sát điều khiển nhiệt độ ẩm độ nhà kính ứng dụng Matlab WinCC” 1.2 Mục đích Giám sát điều khiển nhiệt độ ẩm độ nhà kính ứng dụng Matlab WinCC nhằm góp phần nâng cao mức độ tự động hóa, thuận tiện cho người sử dụng nâng cao chất lượng hệ thống Kết đề tài khơng hữa ích hệ thống thực mà dùng làm học cụ cho ngành liên quan Đề tài tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Nguyễn Văn Hùng , 2008 Giáo Trình Phương pháp số Matlab ứng dụng ĐH Nông Lâm TP.HCM 150 trang Nguyễn Văn Hùng , 2008 Bài giảng Cơ điện tử Ứng Dụng ĐH Nông Lâm TP.HCM 110 trang Kiều Xuân Thực, Vũ Thị Thu Hương, Vũ Trung Kiên,2008 Vi điều khiển cấu trúc, lập trình ứng dụng 200 trang Nguyên Vũ Anh Duy,2000 Ứng dụng KIT 8051 dùng để chuyển đổi A/D & D/A 85 trang Trần Thu Hà, Phạm Quang Huy,2008 Lập trình với S7 & WINCC Nhà xuất Hồng Đức 342 trang Nguyễn Văn Hiếu, 2009 Đề cương nghiên cứu thạc sĩ khoa học kỹ thuật 34 trang Tiếng Anh: Siemens system manual-Industrial communication with PG/PC Volum1-Basic, pp 83-142 Siemens system manual - SIMATIC HMI WinCC V7.0 SP1 MDM - WinCC: Scripting (VBS, ANSI-C, VBA), pp 13-763 Siemens system manual- WinCC V7.0 SP1 - WinCC: Working with WinCC 43 Đề tài tốt nghiệp PHỤ LỤC A Các chương trình WinCC A.1 Chương trình thiết lập nhiệt độ ;Chương trình cho nút Sub OnClick(ByVal Item) Dim number_1 Dim lgnumber_1 Set number_1= HMIRuntime.Tags("goi_han_nhiet_do_tren") lgnumber_1=number_1.Read number_1.Write lgnumber_1*10 + End Sub Sub OnClick(Byval Item) Dim objTag1 Dim objTag2 Dim a ; Chương trình nhập giá trị Set objTag1=HMIRuntime.Tags("goi_han_nhiet_do_tren") objTag1.Read Set objTag2=HMIRuntime.Tags("high_limit_temperature") Set a=HMIRuntime.Tags("gioi_han_nhiet_do_duoi") a.Read If objTag1.Value< 20 Then MsgBox "Xin vui long nhap gia tri tu 20 den 40 C" Elseif objTag1.Value>40 Then MsgBox "Xin vui long nhap gia tri tu 20 den 40 C" Elseif objtag1.Value =20 And objTag1.Value