Thư viện tri thức trực tuyến
Kho tài liệu với 50,000+ tài liệu học thuật
© 2023 Siêu thị PDF - Kho tài liệu học thuật hàng đầu Việt Nam
Ứng dụng PLC S7 - 1200 điều khiển và giám sát nhà trồng thông minh qua Webserver và truyền thông RS - 485 :Khóa luận tốt nghiệp Đại học khoa Công nghệ Điện
Nội dung xem thử
Mô tả chi tiết
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐIỀU KHIỂN
GIÁM SÁT NHÀ TRỒNG THÔNG MINH
QUA WEBSERVER VÀ TRUYỀN THÔNG
RS485
SINH VIÊN :PHẠM HOÀNG ÂN 15030641
NGUYỄN QUỐC BẢO 15014001
VÕ ANH KHOA 14035891
LỚP : DHDI11BTT – DHDKTD10B
GVHD : THS.NGUYỄN ANH TUẤN
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019
Khóa luận tốt nghiệp Phạm Hoàng Ân Nguyễn Quốc Bảo Võ Anh Khoa
i
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài
Nhóm:
(1): PHẠM HOÀNG ÂN MSSV: 15030641
(2): NGUYỄN QUỐC BẢOMSSV: 15014001
(3): VÕ ANH KHOA MSSV: 14035891
Tên đề tài
ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT NHÀ TRỒNG THÔNG
MINH QUA WEBSERVER VÀ TRUYỀN THÔNG RS485
Nội dung
- Làm mô hình nhà kính.
- Thiết kế lắp đặt tủ điện điều khiển.
- Lập trình điều khiển Manual và Auto.
- Thông báo bằng tin nhắn.
- Sử dụng chức năng Modbus
- Thành lập webserver
- Nhận tín hiệu cảm biến với RS485
Kết quả
Trình bày tóm tắt kết quả đạt được.
Giảng viên hướng dẫn Tp.HCM, ngày tháng năm 2019
Sinh viên
Khóa luận tốt nghiệp Phạm Hoàng Ân Nguyễn Quốc Bảo Võ Anh Khoa
ii
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Khóa luận tốt nghiệp Phạm Hoàng Ân Nguyễn Quốc Bảo Võ Anh Khoa
iii
MỤC LỤC
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ....................................................i
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ........................................................ ii
MỤC LỤC..................................................................................................................... iii
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ .................................................................................... vii
DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................ viii
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU....................................................................................................1
1.1.Đặt vấn đề ......................................................................................................1
1.2.Lý do chọn đề tài............................................................................................1
1.3.Nội dung nghiên cứu......................................................................................2
1.4.Phương pháp nghiên cứu................................................................................2
1.5.Thời gian nghiên cứu .....................................................................................2
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI..............................................................................3
2.1.Tổng quan về thiết kế một hệ thống tưới .......................................................3
2.2.Cơ chế của nhà nước:.....................................................................................3
2.3.Thiết kế hệ thống tưới ..................................................................................10
2.3.1. Nhu cầu của hệ thống ............................................................................10
2.3.2. Phân chia khu tưới .................................................................................10
2.4.Thực trạng mô hình hiện nay .......................................................................11
CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT...............................................................................16
3.1.GIỚI THIỆU VỀ PLC..................................................................................16
3.1.1. Lịch sử ra đời và phát triển của PLC.....................................................16
3.1.2. Đặc điểm bộ điều khiển lập trình...........................................................16
3.1.3. Giới thiệu về PLC S7-1200 ...................................................................17
3.1.3.1. Giới thiệu chung ........................................................................17
3.1.3.2. Cấu tạo PLC S7-1200................................................................18
Khóa luận tốt nghiệp Phạm Hoàng Ân Nguyễn Quốc Bảo Võ Anh Khoa
iv
3.1.3.3. Các Module tín hiệu ..................................................................21
3.1.3.4. Các Module truyền thông ..........................................................21
3.1.4. Ưu điểm PLC S7-1200 so với những dòng PLC trước..............................22
3.1.4.1. Về phần cứng.............................................................................22
3.1.4.2. Về kết nối, phần mềm................................................................23
3.2.GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM TIA PORTAL V14 ...................................24
3.2.1. Phần Mềm Tia Portal .............................................................................24
3.2.1.1. Tổng quan ..................................................................................24
3.2.1.2. Cách tạo project.........................................................................25
3.2.1.3. TAG của PLC / TAG local........................................................27
3.2.1.4. Làm việc với một trạm PLC......................................................28
3.2.1.5. Quy định địa chỉ IP cho Module CPU.......................................28
3.2.2. Kỹ Thuật Lập Trình ...............................................................................28
3.2.2.1. Vòng quét chươngtrình .............................................................28
3.2.2.2. Khối Tổ Chức Ob – Oganization Blocks...................................30
3.2.2.3. Hàm chức năng – FUNCTION..................................................31
3.3.TỔNG QUAN CP 1242-7 V2......................................................................32
3.3.1. Giới thiệu chung về CP 1242-7 V2 .......................................................32
3.3.1.1. Tổng quan về Module truyền thông GPRS CP1242-7 ..............32
3.3.1.2. Ứng dụng SMS ..........................................................................33
3.3.1.3. Cấu hình và chế độ làm việc......................................................33
3.3.2. Đèn Led và kết nối của CP 1242-7 GPRS V2.......................................34
3.3.2.1. Tổng quan thiết bị......................................................................34
3.3.2.2. Đèn Led .....................................................................................35
3.3.2.3. Kết nối điện ...............................................................................36
3.3.3. Ứng dụng và chức năng.........................................................................37
Khóa luận tốt nghiệp Phạm Hoàng Ân Nguyễn Quốc Bảo Võ Anh Khoa
v
3.3.4. Lắp đặt và kết nối...................................................................................37
3.3.4.1. Các lưu ý quan trọng khi sử dụng thiết bị .................................37
3.3.4.2. Cài đặt cấu hình Module CP1242-7 GPRS V2 .........................37
3.3.4.3. Cấu hình và Cài đặt của CP 1242-7 GPRS V2..........................39
3.4.TỔNG QUAN CẤU HÌNH VÀ LẬP TRÌNH CHO MODULE RS485 .....46
3.4.1. Giới thiệu chung về RS485....................................................................46
3.4.1.1. Tổng quan về Module truyền thông RS485 ..............................46
3.4.1.2. Tính năng CB RS485.................................................................47
3.4.2. Liên kết RS485 với PLC S7-1200 .........................................................48
3.5.LÝ THUYẾT HỆ THỐNG WEB USER DEFINED VỚI PLC S7-1200....60
3.5.1. Sơ đồ kết nối ..........................................................................................60
3.5.1.1. Ý tưởng......................................................................................60
3.5.1.2. Thực tế .......................................................................................60
3.5.2. Tạo một Web cơ bản..............................................................................61
3.5.2.1. Những thuận lợi khi sử dụng Web User Defined:.....................61
3.5.2.2. Các công cụ ...............................................................................61
3.5.2.3. Các cú pháp web........................................................................62
3.5.2.4. Kích hoạt Web User Defined trên PLC.....................................63
3.5.2.5. Mở port , nat ip và tên miền cho plc..........................................81
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MÔ HÌNH, LẮP ĐẶT, LẬP TRÌNH....................................86
4.1.Thiết kế mô hình ..........................................................................................86
4.1.1. Danh sách linh kiện ...............................................................................86
4.1.1.1. Quạt DP200A P/N 2123SHSL ..................................................86
4.1.1.2. Bơm phun sương .......................................................................87
4.1.1.3. Khởi Động Từ LS GMC-9 ........................................................88
4.1.1.4. Đèn tuýp ....................................................................................88
Khóa luận tốt nghiệp Phạm Hoàng Ân Nguyễn Quốc Bảo Võ Anh Khoa
vi
4.1.1.5. Cảm biến nhiệt độ độ ẩm RS-WS-N01-8 Modbus cho module
RS845 ................................................................................................................89
4.2.Lắp đặt mô hình ...........................................................................................92
4.2.1. Chế độ AUTO........................................................................................94
4.2.2. Chế độ MANUAL .................................................................................95
4.3.Chương trình PLC........................................................................................95
4.3.1. Hướng dẫn tạo một khối dữ liệu............................................................95
4.3.1.1. Khai báo biến.............................................................................95
4.3.1.2. Các bước tạo một khối dữ liệu ..................................................96
4.3.2. Chương trình con ...................................................................................96
4.3.3. Chương trình chính ................................................................................96
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ...............................................97
5.1.Kết luận ........................................................................................................97
5.1.1. Những kết quả nhiệm vụ đã thực hiện...................................................97
5.1.2. Những thuận lợi và khó khăn khi thực hiện đề tài: ...............................97
5.2.Hướng phát triển đề tài ................................................................................97
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................98
PHỤ LỤC ......................................................................................................................99
LỜI CẢM ƠN..............................................................................................................120
Khóa luận tốt nghiệp Phạm Hoàng Ân Nguyễn Quốc Bảo Võ Anh Khoa
vii
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
Hình 1 Cấu tạo PLC ......................................................................................................18
Hình 2 Vị trí đèn nối và domino PLC ...........................................................................21
Hình 3 Đèn báo module.................................................................................................21
Hình 4 Led trạng thái CP 1242-7 ..................................................................................22
Hình 5 Module mở rộng ................................................................................................22
Hình 6 Tín hiệu CP 1242-7 ...........................................................................................23
Hình 7 Kết cấu làm việc với TIA ..................................................................................24
Hình 8 Sơ đồ chương trình chính và Chương trình con ................................................29
Hình 9 Tạo khối mã trong TIA Portal ...........................................................................30
Hình 10 Tạo khối OB1 ..................................................................................................31
Hình 11 Module truyền thông GPRS CP1242-7 ...........................................................32
Hình 12 Sending sms từ S7-1200..................................................................................33
Hình 13 Cách mở Module CP 1242-7 GPRS V2 ..........................................................35
Hình 14 Kích thước thiết bị...........................................................................................39
Hình 15 Module truyền thông RS485 ...........................................................................46
Hình 16 Module truyền thông lắp vào PLC ..................................................................48
Hình 17 Cơ chế truy cập Web Server qua internet........................................................60
Hình 18 Cấu trúc một web user defined........................................................................62
Hình 19 Quạt thông gió .................................................................................................86
Hình 20 Bơm phun sương .............................................................................................87
Hình 21 Khởi động từ....................................................................................................88
Hình 22 Đèn tuýp ..........................................................................................................88
Hình 23 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm................................................................................89
Hình 24 Kết nối cảm biến..............................................................................................91
Hình 25 Cảm biến hoạt động.........................................................................................91
Hình 26 Sơ đồ đấu dây cảm biến...................................................................................92
Hình 27 Sơ đồ đấu chân nhiều cảm biến.......................................................................92
Hình 28 Tạo khối chương trình con ..............................................................................96
Khóa luận tốt nghiệp Phạm Hoàng Ân Nguyễn Quốc Bảo Võ Anh Khoa
viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 1 Danh sách Module hỗ trợ PLC..........................................................................19
Bảng 2 Thông số Module hỗ trợ PLC ...........................................................................20
Bảng 3 Led trên bảng điều khiển phía trước .................................................................35
Bảng 4 Đèn led bên dưới nấp trên của nhà ở ................................................................36
Bảng 5 Ý nghĩa của các ký hiệu led ..............................................................................36
Bảng 6 Các bước lắp thẻ sim.........................................................................................38
Bảng 7 Kích thước lắp đặt CP 1242-7 GPRS V2 (mm)................................................39
Bảng 8 Cấu hình và cài đặt CP 1242-7 GPRS V2.........................................................40
Bảng 9 Tóm tắt thông số của RS485.............................................................................47
Bảng 10 Thông số cảm biến nhiệt độ, độ ẩm ................................................................90
Bảng 11 Hệ thống dây cảm biến....................................................................................90
Khóa luận tốt nghiệp Phạm Hoàng Ân Nguyễn Quốc Bảo Võ Anh Khoa
1
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam ngày càng phát triển với chất lượng và sản
lượng vượt bậc so với trước đây. Một trong những lý do chính đó là việc áp dụng mô
hình nhà kính thông minh vào sản xuất. Mô hình này hiện nay được sử dụng ngày càng
phổ biến. Với những ưu nhược điểm nổi bật, năng suất nông nghiệp từng bước được cải
thiện rõ rệt giúp tăng giá trị kinh tế
Với việc công nghệ đang bước vào thời kỳ 4.0 việc sử dụng các nguyên lý thiết
bị điều khiển tự động để áp dụng vào nhiều mục đích sử dụng đang ngày càng cấp bách.
Qua đó ứng dụng PLC S7-1200 giám sát nhà trồng thông minh qua Webserver và truyền
thông RS485 hiện nay rất cần thiết và nhận được sư quan tâm người tiêu dùng. Với
những ưu điểm nổi bật sẵn có, việc sử dụng để thúc sự lớn mạnh về tăng gia trồng trọt
nông nghiệp hay công nghiệp theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa sẽ phù hợp với
nhu cầu đất nước ta. Giúp nước ta tiếp cận được với những công nghệ tiên tiến trên thế
giới. Xây dựng được mô hình phát triển bền vững cho nền kinh tế.
Lý do chọn đề tài
Xây dựng nhà kính để trồng rau sạch là một trong những mô hình hiệu quả trong
sản xuất nông nghiệp theo hướng theo hướng công nghệ cao. Sử dụng nhà kính để trồng
rau đang ngày càng phổ biến ở nước ta. Không chỉ giúp hạn chế những ảnh hưởng của
các yếu tố từ môi trường như là thời tiết hoặc sâu bệnh gây hại. Đồng thời làm tăng năng
suất gấp 3 đến 4 lần so với trồng ở ngoài trời theo phương thức truyền thống. Đồng thời
với sự bùng nổ của cuộc cách mạng lần thứ tư. Giúp cho con người có thể truyền thông
qua internet, 3G hoặc 4G.
Thấy được những ưu điểm đó, chúng em đã chọn đề tài ứng dụng PLC S7-1200
giám sát nhà trồng thông minh qua Webserver và truyền thông RS485, giúp con người
có thể làm chủ được thời gian, giảm nhân công và tăng năng suất lao động. Đó cũng là
lý do mà chúng em chọn đề tài này.
Ngày nay khắp nơi trên thế giới đã có rất nhiều phương pháp ứng dụng công nghệ
hiện đại vào canh tác và 1 trong số đó là mô hình điều khiển và giám sát qua mạng
Internet không dây mà chúng em đang nghiên cứu và phát triển. Chúng em mong sự
hướng dẫn và góp ý chân thành từ Thầy Cô.
Khóa luận tốt nghiệp Phạm Hoàng Ân Nguyễn Quốc Bảo Võ Anh Khoa
2
Nội dung nghiên cứu
Tìm hiểu về PLC Simatic S7-1200: Nghiên cứu cấu trúc phần cứng, cấu trúc bộ
nhớ của PLC S7-1200.
Tìm hiểu cách sử dụng phần mềm TIA Portal dùng để lập trình cho họ PLC
Simatic S7-1200.
Tìm hiểu truyền thông điều khiển và giám sát hệ thống từ xa. Thiết kế giao diện
WEB
Phương pháp nghiên cứu
Vận dụng, kế thừa tài liệu tham khảo, khóa luận của các khóa trước.
Tham khảo các ý kiến góp ý giáo viên hướng dẫn và cộng đồng mạng.
Tìm hiểu, thu thập và phân tích tài liệu.
Tổng hợp, đúc kết tài liệu, ý kiến và đưa ra ý tưởng thực hiện.
Áp dụng kết quả nghiên cứu, tổng hợp đưa vào thực nghiệm.
Sửa đổi, đánh giá đưa ra kết quả hoàn thiện.
Thời gian nghiên cứu
Phần lớn thời gian dùng để tìm hiểu tư liệu và nghiên cứu. Thời gian đầu tiến
hành lắp đặt mô hình và cài đặt phầm mềm. Sau đó bắt đầu tiến hành cấu hình PLC, tìm
hiểu và cấu hình web user defined và lập trình PLC. Sau đó, lắp thêm cảm biến cảm
nhiệt độ và độ ẩm cho mô hình. Tiếp tục lập trình các chế độ sử dụng cho mô hình như
Auto hay Manual. Thời gian chuẩn bị hoàn tất thì test demo mô hình, thực hiện các giai
đoạn cuối như nat port và add tên miền. Giai đoạn thời gian hoàn thiện sẽ tiến hành sửa
đổi đánh giá kiểm tra kết quả chạy thực nghiệm mô hình.
Khóa luận tốt nghiệp Phạm Hoàng Ân Nguyễn Quốc Bảo Võ Anh Khoa
3
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
Tổng quan về thiết kế một hệ thống tưới
Ngoài phương pháp tưới thủ công, các phương pháp tưới còn lại đều cần
được thiết kế, tính toán các thông số cho phù hợp. Nhìn chung, các phương pháp
tưới có dùng ống đều có cùng nguyên lý tính toán trên cơ sở môn học cấp thoát
nước và thủy lực đường ống, đó là: xác định diện tích tưới, nguồn nước, nhu cầu
nước tưới phù hợp với từng loại cây trồng, diện tích, địa hình vùng tưới.Từ các
thông số này, ta sẽ tính toán đường kính ống chính, ống phụ, ống nhánh, vận tốc
nước chảy trong ống, áp lực nước trong ống; tính toán chiều dài của các loại ống,
các chi tiết nối (co, van, vv…), số lượng các bét phun,ống dẫn đến gốc vv..và cuối
cùng là lập bảng tổng hợp số lượng các loại vật tư, tính toán chi phí mua vật tư, tiền
công xử lý vv..
Để thiết kế hệ thống tưới nước cho đồng ruộng, cần quan tâm đến các vấn đề
sau:
+ Hình dạng vùng tưới như thế nào?
+ Diện tích vùng tưới lớn nhỏ ra sao ?
+ Số cây cần cung cấp nước tưới trên đơn vị diện tích ?
+ Nhu cầu nước của loại cây trồng/đơn vị thời gian (lít/ngày).
+ Địa hình khu tưới như thế nào?
Để xác định hình dáng, diện tích vùng tưới, không có cách nào khác hơn là
phải đo đạc. Nếu có điều kiện thì dùng máy kinh vĩ quang cơ để đo đạc địa chính, địa
hình toàn khu đất. Trong trường hợp diện tích nhỏ (một, vài ha); có thể dùng máy định
vị cầm tay (hiện nay rất phổ biến).
Khi đã có “cái nền” là hình dáng, diện tích khu đất, ta bắt đầu phát họa sơ đồ bố
trí cây trồng.
Cơ chế của nhà nước:
Việt Nam là một quốc gia nông nghiệp truyền thống, dấu ấn của nông nghiệp thể
hiện trên mọi mặt của đời sống xã hội. Trong cơ cấu nền kinh tế, nông nghiệp chỉ chiếm
khoảng 17%, nhưng do dân số đông, trên 90 triệu người, khoảng 65% sống ở nông thôn,
nên nông nghiệp có vị trí quan trọng trong xã hội. Do đó, Đảng và Nhà nước ta luôn