bctntlvn (59).pdf

Luận văn tốt nghiệp

Đề tài: Thiết kế hệ thống tưới nhỏ giọt tự động phục vụ sản xuất rau

an toàn

®å ¸n tèt nghiÖp sv. L−¬ng v¨n kiªn

Tr−êng dhnni – hµ néi ®iÖn 45a – khoa c¬ ®iÖn

1

Më ®Çu

1. ®Æt vÊn ®Ò

Tõ xa x−a con ng−êi chØ sinh sèng víi dông cô rÊt th« s¬ nh− r×u, bóa

b»ng ®¸, dïng çc dông cô tù nhiªn, nh−ng khi ®ã lµ d©n sè con ng−êi cßn

thÊp, tµi nguyªn thiªn nhiªn cßn dåi dµo. Nh−ng khi x· héi ph¸t triÓn th× nhu

cÇu sèng cña con ng−êi ngµy cµng t¨ng, nh−ng tµi nguyªn thiªn nhiªn th× ngµy

cµng c¹n kiÖt, chÝnh ®iÒu ®ã thóc ®Èy con ng−êi ph¶i lao ®éng ®Ó t¹o ra cña

c¶i vËt chÊt phôc vô ®êi sèng. ThÕ nh−ng ngµy nay thÕ giíi ®· b−íc vµo thÕ kû

XXI tµi nguyªn thiªn nhiªn ®ang dÇn c¹n kiÖt m«i tr−êng « nhiÔm kh¾p n¬i,

nh−ng nhu cÇu sèng vµ h−ëng thô cña con ng−êi l¹i ngµy cµng cao, d©n sè thÕ

giíi vÉn t¨ng vät, lµm cho thÕ giíi sÏ kh«ng ®ñ çc s¶n phÈm ®Ó cung cÊp cho

mäi ng−êi nÕu ho¹t ®éng lao ®éng chØ lµ thñ c«ng. §Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò ®ã chØ

cã con ®−êng duy nhÊt lµ øng dông tù ®éng ho¸ vµo s¶n xuÊt .

Çc n−íc trªn thÕ giíi ®· sím nhËn biÕt ®iÒu nµy vµ ®· øng dông tù

®éng ho¸ vµo s¶n xuÊt tõ rÊt sím, kÕt qu¶ lµ hä sím cã mét nÒn s¶n suÊt ®¹i

c«ng nghiÖp ®−a ra thÞ tr−êng hµng lo¹t s¶n phÈm sè l−îng lín, chÊt l−îng cao

t¨ng thu nhËp cho quèc gia, nh− Anh, Ph¸p, Mü…. chÝnh c«ng nghÖ tù ®éng

ho¸ cao øng dông vµo s¶n xuÊt ®· ®−a çc quèc gia nµy trë thµnh çc c−êng

quèc giµu m¹nh cã vÞ thÕ cao trªn tr−êng quèc tÕ.

N−íc ta thuéc nhãm çc n−íc ®ang ph¸t triÓn víi mét nÒn kinh tÕ n«ng

nghiÖp truyÒn thèng, qua nhiÒu thËp niªn trë l¹i ®©y nÒn n«ng nghiÖp cña viÖt

nam ngµy cµng ph¸t triÓn v÷ng m¹nh, vµ ®Õn nay nÒn kinh tÕ thÕ giíi ®ang

chuyÓn m¹nh sang çc ngµnh c«ng nghiÖp vµ dÞch vô ®Æc biÖt lµ c«ng nghÖ

th«ng tin, víi viÖt Nam n«ng nghiÖp vÉn lµ mét ngµnh cã ®ãng gãp ®¸ng kÓ

vµo tæng thu nhËp quèc d©n. ChÝnh v× vËy mµ nÒn n«ng nghiÖp n−íc ta lu«n

®−îc sù quan t©m cña ®¶ng vµ cña nhµ n−íc , nhê ®ã mµ ngµnh n«ng nghiÖp

®· cã nhiÒu b−íc ph¸t triÓn v−ît bËc, s¶n l−îng thu ho¹ch ®−îc tõ çc lo¹i

n«ng s¶n qua çc mïa vô ngµy cµng ®−îc n©ng cao.



2

Tuy nhiªn ngµy nay nhu cÇu vÒ s¶n phÈm n«ng nghiÖp kh«ng chØ ®¬n

gi¶n lµ sè l−îng mµ ph¶i ®¶m b¶o c¶ vÒ sè l−îng vµ chÊt l−îng, nhÊt lµ khi

m«i tr−êng « nhiÔm trÇm träng, viÖc sö dông thuèc b¶o vÖ thùc vËt bõa b·i

lµm « nhiÔm vµo c¸c lo¹i s¶n phÈm n«ng nghiÖp, ®©y lµ vÊn ®Ò bøc xóc cña

toµn thÓ x· héi. §Ó gi¶ quyÕt vÊn trªn con ®−êng lùa chän t«i −u lµ øng dông

c«ng nghÖ cao vµo s¶n xuÊt n«ng nghiÖp trong ®ã tù ®éng ho¸ ®ãng vai trß v«

cïng quan träng vÒ mÆt kü thuËt phôc vô s¶n xuÊt n«ng nghiÖp chÊt l−îng

cao, t−íi tiªu, thu ho¹ch vµ b¶o qu¶n ….NhÊt lµ hiÖn nay §¶ng vµ nhµ n−íc ta

®ang ®Èy nhanh c«ng cuéc c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn ®¹i ho¸ n«ng nghiÖp n«ng

th«n. Do ®ã chóng t«i tiÕn hµnh nghiªn cøu ®Ò tµi "ThiÕt kÕ hÖ thèng t−íi

nhá giät tù ®éng phôc vô s¶n xuÊt rau an toµn"

Trong qu¶ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi chóng t«i ®· tiÕn hµnh kh¶o s¸t m«

h×nh thùc tÕ, nghiªn cøu mét sè phÇn mÒm trªn c¬ së lý thuyÕt råi tõ ®ã x©y

dùng m« h×nh thùc nghiÖm víi phÇn mÒm ®iÒu khiÓn simatic S7-200. Qua

nhiÒu lÇn thÝ nghiÖm vµ trªn c¬ së tÝnh to¸n lý thuyÕt chïng t«i kh¼ng ®Þnh m«

h×nh chóng t«i x©y dùng ®¶m b¶o tinh thùc tÕ vµ cã thÓ øng dông trong s¶n

xuÊt n«ng nghiÖp c«ng nghÖ cao ngµy nay.

2. môc ®Ých cña ®Ò tµi

- Nghiªn cøu m« h×nh t−íi n−íc tù ®éng s¶n xuÊt rau an toµn trong thùc

tiÔn tõ ®ã thiÕt kÕ m« h×nh thùc nghiÖm trªn c¬ së sö dông c¸c thiÕt bÞ cã s½n

ë trong n−íc.

- Nghiªn cøu c¬ së lý thuyÕt ®Ó x©y dùng m« h×nh dùa trªn phÇn mÒm

lËp tr×nh simatic S7-200

- øng dông phÇn mÒm simatic S7-200 ®Ó x©y dùng ch−¬ng tr×nh ®iÒu

khiÓn hÖ thèng.



3

3. Néi dung ®Ò tµi.

- Tæng quan ®Ò tµi.

- X©y dùng thuËt to¸n ®iÒu khiÓn m« h×nh.

- Chän thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn, thiÕt bÞ nhËp xuÊt. X©y dùng m« h×nh thùc

nghiÖm vµ lËp tr×nh ®iÒu khiÓn hÖ thèng t−íi tù ®éng phôc vô s¶n xuÊt rau an toµn.

4. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu

§Ó thùc hiÖn ®−îc néi dung ®Ò tµi nghiªn cøu, chóng t«i tiÕn hµnh ph−¬ng

ph¸p nghiªn cøu sau:

* Çc kÕt qu¶ nghiªn cøu kÕ thõa:

- KÕ thõa çc c«ng tr×nh nghiªn cøu cña thÕ hÖ tr−íc vÒ c¬ së lý thuyÕt

cña çc phÇn mÒm lËp tr×nh, cô thÓ lµ phÇn mÒm lËp tr×nh simatic S7-200.

- KÕ thõa çc m« h×nh s¶n xuÊt ®· cã trong thùc tiÔn.

* §Þnh h−íng nghiªn cøu.

- Nghiªn cøu phÇn mÒm lËp tr×nh trªn m¸y tÝnh.

- Thay ®æi ph−¬ng ph¸p lËp tr×nh ®Ó t×m ra ph−¬ng ph¸p ®¬n gi¶n, dÔ sö

dông vµ hiÖu qu¶ nhÊt.

- X©y dùng ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn.

* Ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖp kiÓm chøng:

- Ch¹y thö m« h×nh nhiÒu lÇn, kiÓm tra ph¸t hiÖn lçi cña m« h×nh vµ lçi

cña ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn, råi tõ ®ã hoµn thiÖn hÖ thèng.

* ThiÕt bÞ thÝ nghiÖm:

- M¸y tÝnh PC

- Bé ®iÒu khiÓn S7 - 200 cpu

- Bé m« pháng, hÖ thèng çp, d©y nèi…



4

PhÇn I

Tæng quan

1.1.Thùc tr¹ng vÒ s¶n xuÊt rau ë ViÖt Nam

1.1.1. Thùc tr¹ng

N«ng nghiÖp n−íc ta chiÕm mét vÞ trÝ quan träng trong nÒn kinh tÕ

Quèc d©n vµ ®· ®¹t ®−îc nh÷ng thµnh tùu v« cïng to lín, tõ chç thiÕu l−¬ng

thùc tíi nay ®· trë thµnh mét trong nh÷ng n−íc xuÊt khÈu g¹o ®øng hµng ®Êu

thÕ giíi. Hµng lo¹t çc c©y trång míi cã n¨ng suÊt cao, ng¾n ngµy ®· thay thÕ

nh÷ng gièng cæ truyÒn, n¨ng suÊt thÊp. Çc vïng chuyªn canh rau vµ c©y c«ng

nghiÖp ng¾n ngµy ®· ®−îc h×nh thµnh thay thÕ cho c«ng thøc ®a canh, xen

canh. TÊt c¶ çc thay ®æi ®ã t¹o ®iÒu kiÖn cho nhiÒu lo¹i s©u, bÖnh ph¸t triÓn

vµ cã thÓ bïng ph¸t thµnh dÞch.

§Ó ®Ò phßng s©u h¹i, n©ng cao n¨ng suÊt, chÊt l−îng s¶n phÈm, con

ng−êi ®· nghiªn cøu vµ ®−a vµo øng dông nhiÒu c«ng thøc trång c©y mµ ®Æc

biÖt lµ c«ng nghÖ s¶n suÊt rau an toµn kh«ng dïng ®Êt trong nhµ l−íi.Víi sù

ph¸t triÕn cña nÒn kinh tÕ n−íc ta ®êi sèng nh©n d©n ngµy cµng ®−îc c¶i thiÖn

nhu c©u dinh d−ìng ngµy cµng cao, trong çc b÷a ¨n h»ng ngµy rau chiÕm mét

vÞ trÝ quan träng v× trong rau cã chøa çc hîp chÊt nh−: protein, lipit, axit h÷u

c¬, chÊt kho¸ng, vitamin..Con ng−êi yªu cÇu vÒ rau ngµy cµng cao th× chñng

lo¹i rau ngµy cµng phong phó, ®a d¹ng, ®ñ vÒ sè l−îng, tèt vÒ chÊt l−îng vµ

nhÊt lµ ph¶i an toµn vÖ sinh thùc phÈm.

Trong (§Ò ¸n ph¸t triÓn rau, qu¶ vµ hoa c©y c¶nh thêi kú 1999 - 2010)

cña Bé n«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n ®−îc thñ t−íng chÝnh phñ phª

duyÖt ngµy 03/09/1999. Cã x¸c ®Þnh môc tiªu cho ngµnh s¶n xuÊt rau hoa qu¶

lµ:’’§¸p øng nhu cÇu rau cã chÊt l−îng cao cho nhu cÇu tiªu dïng trong n−íc,

nhÊt lµ çc khu d©n c− tËp chung(®« thÞ, khu c«ng nghiÖp) vµ suÊt khÈu. PhÊn



5

®Êu ®Õn n¨m 2010 ®¹t møc tiªu thô b×nh qu©n ®Çu ng−êi 85kg rau/n¨m, gi¸ trÞ

kim ng¹ch suÊt khÈu ®¹t 690 triÖu USD”.

Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y s¶n suÊt n«ng nghiÖp ®−îc §¶ng vµ nhµ

n−íc quan t©m nªn ®· gi¶i quyÕt ®−îc vÇn ®Ò an ninh l−¬ng thùc, thùc phÈm.

Trong sù ph¸t triÓn chung cña ngµnh N«ng nghiÖp, ngµnh s¶n xuÊt rau còng

®−îc quan t©m vµ ph¸t triÓn m¹nh, theo thèng kª diÖn tÝch trång rau n¨m 2000

lµ 450.000 ha t¨ng 70% so víi n¨m 1990. Trong ®ã çc tØnh phÝa B¾c cã

249.000 ha, chiÕm 56% diÖn tÝch c¶ n−íc, çc tØnh phÝa Nam cã 196.000 ha

chiÕm 44% diÖn tÝch canh t¸c. S¶n l−îng rau trªn ®Êt n«ng nghiÖp ®−îc h×nh

thµnh tõ hai vïng s¶n xuÊt chÝnh.

Vïng s¶n xuÊt rau chuyªn canh ven thµnh phè vµ khu c«ng nghiÖp

chiÕm 38 - 40% diÖn tÝch vµ 45 - 50% s¶n l−îng. T¹i ®©y phôc vô cho tiªu

dïng cña d©n c− tËp trung lµ chñ yÕu, chñng lo¹i rau vïng nµy rÊt ®a d¹ng

phong phó vµ n¨ng suÊt cao.

Vïng s¶n xuÊt lu©n canh víi c©y trång kh¸c chñ yÕu trong vô §«ng -

xu©n t¹i çc tØnh phÝa B¾c, miÒn §«ng Nam Bé. §©y lµ vïng s¶n xuÊt rau lín

cung cÊp nguyªn liÖu cho c«ng nghiÖp chÕ biÕn vµ xuÊt khÈu.

* HiÖn nay rau ®ang bÞ « nhiÔm nghiªm träng do nhiÒu nguyªn nh©n

kh¸c nhau trong ®ã cã:

- ¤ nhiÔm do ho¸ chÊt b¶o vÖ thùc vËt. Theo ViÖn B¶o VÖ Thùc VËt

(1998) hiÖn nay ë ViÖt Nam ®· vµ ®ang sö dông 270 lo¹i thuèc trõ bÖnh, 160

lo¹i thuèc trõ cá, 12 lo¹i thuèc diÖt chuét, 26 lo¹i thuèc kÝch thÝch sinh tr−ëng

víi sè l−îng ngµy cµng t¨ng. Tuy chñng lo¹i nhiÒu song do thãi quen hoÆc sî

rñi do cïng víi Ýt hiÓu biÕt møc ®é ®éc h¹i cña ho¸ chÊt b¶o vÖ thùc vËt nªn ®a

sè hé n«ng d©n hay dïng mét sè lo¹i thuèc quen cã ®éc tè cao, thËm chÝ bÞ

cÊm nh−: monitor, wofatox, DDT.DÉn tíi ngµy cµng lµm cho s¶n phÈm rau

ngµy cµng « nhiÔm nÆng.



6

- Hµm l−îng (NO3-) trong rau qu¸ cao. Theo fao/who th× hµm l−îng

(NO3-) ë liÒu l−îng 4g/ngµy g©y ngé ®éc cßn 8g/ngµy th× cã thÓ g©y chÕt

ng−êi. ë n−íc ta viÖc sö dông ph©n ho¸ häc kh«ng cao so víi çc n−íc trong

khu vùc nh−ng ¶nh h−ëng cña ph©n ho¸ häc tíi sù tÝch luü (NO3-) trong rau lµ

nguyªn nh©n lµm rau kh«ng s¹ch. N−íc ta quy ®Þnh hµm l−îng (NO3-) trong

rau nh− sau: c¶i b¾p 500mg/kg, cµ chua 150mg/kg, d−a chuét 150mg/kg.

- Tån d− kim lo¹i nÆng trong s¶n phÈm rau. Do sù l¹m dông ho¸ chÊt

b¶o vÖ thùc vËt cïng víi ph©n bãn çc lo¹i ®· lµm mét l−îng N, P, K, vµ ho¸

chÊt b¶o vÖ thùc vËt röa tr«i x©m nhËp vµo m¹ch n−íc lµm « nhiÔm m¹ch n−íc

ngÇm. Theo Ph¹m B×nh Qu©n (1994) th× hµm l−îng kim lo¹i nÆng, ®Æc biÖt lµ

asen (as) ë Mai DÞch trong çc m−¬ng t−íi cao h¬n h¼n so víi ruéng lóa n−íc

çc kim lo¹i nÆng tiÒm Èn trong ®Êt hoÆc tõ çc nguån n−íc « nhiÔm qua n−íc

t−íi ®−îc rau hÊp thô.

- Vi sinh vËt g©y h¹i trong rau do sö dông n−íc t−íi cã vi sinh vËt g©y

h¹i ( ecoli, salmonella, trøng giun.) tuy ch−a ®−îc thèng kª, song t¸c h¹i cña

nã lµ rÊt lín.

- Do rau lµ nguån thùc phÈm quan träng ®èi víi ®êi sèng con ng−êi nªn gi¶i

ph¸p duy nhÊt ®èi víi ngµnh trång rau lµ nhanh chãng ®−a tiÕn bé vµo s¶n suÊt.

§Æc ®iÓm chung cña çc c©y rau lµ yªu cÇu ®é Èm rÊt cao th−êng tõ 85-

95%, nÕu thiÕu n−íc c©y rau sÏ kh«ng sinh tr−ëng vµ ph¸t triÓn ®−îc vµ chóng

cÇn mét nhiÖt ®é æn ®Þnh, do vËy ®−a c©y rau vµo s¶n xuÊt thuû canh kh«ng

dïng ®Êt lµ rÊt phï hîp. Ph−¬ng ph¸p nµy sÏ n©ng cao mét çch ®¸ng kÓ vÒ

n¨ng xuÊt vµ c¶i thiÖn t−¬ng ®èi vÒ mÆt « nhiÔm.

§Ó thùc hiÖn ®−îc ph−¬ng ph¸p thuû canh nµy th× kh©u quan träng lµ

cung cÊp dung dÞch cho c©y, nªn viÖc ¸p dông tù ®éng ho¸, cô thÓ lµ hÖ thèng

t−íi tù ®éng sÏ t¹o mét b−íc ®ét ph¸ míi cho ngµnh s¶n xuÊt rau an toan ë

n−íc ta hiÖn nay.



7

1.1.2. Trång c©y kh«ng dïng ®Êt ë ViÖt Nam vµ trªn thÕ giíi – ph−¬ng

ph¸p thñy canh.

* LÞch sö trång kh«ng dïng ®Êt.

Thuû canh (Hydroponics) lµ h×nh thøc canh t¸c kh«ng dïng ®Êt. C©y

®−îc trång trong dung dÞch dinh d−ìng hoÆc trªn çc gi¸ thÓ tr¬ (çt sái, than

bïn...) ®−îc t−íi dinh d−ìng cÇn thiÕt.

Van Helmont (1577-1644), lµ ng−êi ®Çu tiªn tiªn tiÕn hµnh thÝ nghiÖm vÒ

dinh d−ìng thùc vËt. ¤ng c©n cµnh liÔu vµ ®Êt ®Ó trång cµnh liÔu ®ã tr−íc thÝ

nghiÖm, sau thÝ nghiÖm «ng c©n l¹i vµ thÊy khèi l−îng ®Êt hÇu nh− kh«ng ®æi,

«ng kÕt luËn: thùc vËt lín lªn nhê n−íc. N¨m 1699 John Woodward trång c©y

trong n−íc cã ®é tinh khiÕt kh¸c nhau, kÕt qu¶ lµ c©y trång trong dung dÞch

®Êt tèt nhÊt, thø ®Õn lµ n−íc tù nhiªn vµ cuèi cïng lµ n−íc cÊt, «ng kÕt luËn:

c©y lín lªn nhê lÊy çc chÊt trong ®Êt .

N¨m 1804, Desaussure ®Ò xuÊt r»ng: c©y hÊp thô çc nguyªn tè ho¸ häc

tõ ®Êt, n−íc vµ kh«ng khÝ. Sau ®ã Boussin gault (1851) ®· lµm thay ®æi nhËn

®Þnh trªn b»ng çc thÝ nghiÖm trång trªn çt, th¹ch anh, than cñi ®−îc t−íi

dinh d−ìng ®· biÕt. ¤ng kÕt luËn: n−íc lµ yÕu tè cÇn thiÕt cho sinh tr−ëng vµ

cung cÊp hy®ro. C©y sö dông hy®ro, oxy, nit¬ cña kh«ng khÝ vµ mét sè

nguyªn tè kho¸ng kh¸c .

Nh÷ng n¨m 60 cña thÕ kû XIX, hai nhµ khoa häc §øc lµ Shachs (1860)

vµ Knop (1861) ®· ®Ò xuÊt ph−¬ng ph¸p trång c©y trong dung dÞch vµ Knop

®· s¶n xuÊt ra dung dÞch nu«i c©y ®Çu tiªn .

§Çu n¨m 1930, WF Georicke ë tr−êng ®¹i häc Canifornia (Mü) trång c©y

trong dung dÞch cã thµnh phÇn vµ tû lÖ kho¸ng mµ c©y cÇn. ThuËt ng÷ "

Hy®roponic" ra ®êi tõ ®©y .

* Çc hÖ thèng trång c©y kh«ng dïng ®Êt trªn thÕ giíi.

- HÖ thèng Gricke: trång c©y trong n−íc s©u, rÔ c©y toµn phÇn hoÆc mét

phÇn ®−îc nhóng vµo dung dÞch dinh d−ìng.



8

- HÖ thèng thuû canh næi: c©y trång trªn çc bÌ vËt liÖu chÊt dÎo nhÑ n»m

trªn mÆt dinh d−ìng ch¶y tuÇn hoµn vµ ®−îc sôc khÝ.

-HÖ thèng trång c©y trong n−íc s©u tuÇn hoµn: rÔ c©y hoµn toµn ch×m s©u

trong dung dÞch dinh d−ìng l−u chuyÓn ®−îc th«ng khÝ liªn tôc.

- Kü thuËt mµng máng dinh d−ìng NFT: rÔ c©y t¹o thµnh líp nÖm máng

trªn ®¸y m¸ng vµ chØ dïng mét dßng dung dÞch rÊt n«ng ch¶y qua.

-Mµn s−¬ng dinh d−ìng: rÔ c©y ®−îc ®Æt trong m«i tr−êng b·o hoµ víi

çc giät dinh d−ìng liªn tôc hay gi¸n ®o¹n d−íi d¹ng s−¬ng mï.

-HÖ thèng thuû canh phæ biÕn: vËt ®ùng dung dÞch lµ hép xèp, chËu nhùa,

thïng gç... gi¸ thÓ lµ chÊu çt, than ®¸...

- HÖ thèng thuû canh cña AVRDC: vËt chøa dung dÞch lµ hép xèp, gi¸

thÓ chÊu hun ®−îc ®ùng trong çc rä nhùa.

* ¦u nh−îc ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p trång kh«ng dïng ®Êt.

- ¦u ®iÓm:

+ Kh«ng ph¶i lµm ®Êt, kh«ng cã cá d¹i.

+ Trång d−îc nhiÒu vô trong n¨m, cã thÓ trång tr¸i vô.

+ Kh«ng ph¶i sö dông thuèc trõ s©u bÖnh, thuèc trõ cá.

+ N¨ng suÊt cao h¬n tõ 25-50%.

+ S¶n phÈm hoµn toµn s¹ch vµ ®ång nhÊt.

+ Ng−êi giµ yÕu, trÎ em cã thÓ tham gia cã hiÖu qu¶.

+ Kh«ng tÝch luü chÊt ®éc, kh«ng g©y « nhiÔm m«i tr−êng.

- Nh−îc ®iÓm:

+ §Çu t− ban ®Çu lín.

+Yªu cÇu kü thuËt phøc t¹p.

* øng dông thuû canh trªn ThÕ giíi.

Kü thuËt trång kh«ng dïng ®Êt ®· vµ ®ang ®−îc ¸p dông trªn thÕ giíi ®Æc

biÖt lµ çc n−íc ph¸t triÓn.



9

Sau chiÕn tranh ThÕ giíi thø II, qu©n ®éi Mü ®· øng dông kü thuËt thuû

canh trång 22ha Chofu ( NhËt B¶n). Trong 10 n¨m ®· s¶n xuÊt ®−îc 31800 tÊn

rau qu¶ .

ë Ph¸p, tõ 1975 ®Õn nay trång kh«ng dïng ®Êt ®−îc ph¸t triÓn m¹nh.

HiÖn nay diÖn tÝch trång kh«ng dïng ®Êt tèi thiÓu lµ 300 ha .

T¹i NhËt B¶n, kü thuËt thuû canh chñ yÕu ®Ó trång rau. Cµ chua ®¹t 130-

140 tÊn/ha/n¨m, d−a leo 250 tÊn/ha/n¨m .

T¹i Anh, x©y dùng hÖ thèng NFT sö dông nhiÖt thõa cña nhµ m¸y ®iÖn

®Ó trång cµ chua víi diÖn tÝch 8,1 ha .

T¹i §µi Loan, sö dông hÖ thèng thuû canh kh«ng tuÇn hoµn cña AVRDC

®Ó trång rau vµ c¸c lo¹i d−a .

T¹i Singapore, øng dông kü thuËt mµn s−¬ng dinh d−ìng ®Ó trång mét sè

lo¹i rau «n ®íi mµ tr−íc ®©y s¶n xuÊt khã kh¨n nh−: rau diÕp, b¾p c¶i, cµ

chua, su hµo....

Theo Lª §×nh L−¬ng: Hµ Lan cã tíi 3000 ha, Nam Phi cã 400 ha, Ph¸p,

Anh, ý, §µi Loan, mçi n−íc cã hµng tr¨m ha c©y trång trong dung dÞch .

ë Nam Phi, trªn mçi khoang trång 18m2 thu ho¹ch ®−îc 450 kg cµ chua (

t−¬ng ®−¬ng víi 250 tÊn/ha), 378 kg khoai t©y (øng víi 210 tÊn/ha) .

ë Ch©u ¢u, kü thuËt nµy còng ®ang ®−îc ¸p dông m¹nh, riªng B¾c ¢u ®·

cã tíi 400 ha .

C¸c quèc gia kh¸c còng ®ang sö dông hÖ thèng thuû canh nh−: Australia,

Newzealand, Bahamasisland, Trung vµ §«ng Phi, Kuwait, Brazil, Ba Lan,

Malaysia, Iran .

* øng dông thuû canh ë ViÖt Nam.

ë ViÖt Nam kü thuËt nµy cßn míi mÎ, ®ang ë giai ®o¹n nghiªn cøu

thö nghiÖm.

§Çu n¨m 1993, «ng Grahan Warburtop- gi¸m ®èc R and D Hång K«ng



10

lµm viÖc víi l·nh ®¹o ®¹i héi quèc gia Hµ Néi ®· ®Ò xuÊt viÖc nghiªn cøu

chuyÓn giao kü thuËt thuû canh vµo n−íc ta .

Th¸ng 6-1995, kü thuËt trång c©y trong dung dÞch b¾t ®Çu ®−îc triÓn khai

ë ViÖt Nam vµ c¬ quan ®−îc giao tiÕn hµnh thö nghiÖm lµ §¹i häc N«ng

nghiÖp I- Hµ Néi. §Õn nay n−íc ta ®· hoµn thµnh mét m¹ng l−íi ®ång bé çc

c¬ së nghiªn cøu vµ triÓn khai réng.

Trong vµi n¨m gÇn ®©y, t¹i trung t©m sinh häc vµ Bé m«n Sinh lý thùc

vËt cña t−ëng §¹i häc N«ng nghiÖp I- Hµ Néi ®ang trång thö nghiÖm mét sè

lo¹i rau ¨n l¸ vµ ¨n qu¶ b»ng çc dung dÞch dinh d−ìng tù pha chÕ thay thÕ

dÇn cho nguyªn liÖu pha chÕ dung dÞch nhËp tõ §µi Loan .

Theo çc t¸c gi¶ Vò Quang S¸ng, NguyÔn ThÞ Lý Anh, NguyÔn Xu©n

Tr−êng th× cã thÓ hoµn toµn chñ ®éng pha chÕ dung dÞch ®Ó trång mµ kh«ng

ph¶i ®iÒu chØnh pH vµ bæ sung dinh d−ìng mµ n¨ng suÊt rau vÉn ®¹t 70-90%

so víi cïng lo¹i rau trång b»ng dung dÞch nhËp néi cña AVRDC, chÊt l−îng

rau t−¬ng ®−¬ng, hµm l−¬ng kim lo¹i nÆng vµ Nitrat d−íi ng−ìng cho phÐp,

gi¸ dung dÞch l¹i rÎ h¬n nhiÒu so víi dung dÞch cña AVRDC .

HiÖn nay, xÝ nghiÖp dinh d−ìng c©y tr«ng Th¨ng Long-Tõ Liªm, Hµ Néi

®ang thùc hiÖn " Ch−¬ng tr×nh rau s¹ch- Thuû canh", ®−a vµo s¶n xuÊt phôc vô

®êi sèng.

Tõ n¨m 2003 ®Õn nay t¹i tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp I- Hµ Néi, nhãm

çc nhµ khoa häc cña tr−êng ®ang nghiªn cøu vµ thö nghiÖm ph−¬ng ph¸p

trång kh«ng dïng ®Êt trªn ®èi t−îng cµ chua, d−a chuét, xµ l¸ch, sup l¬ xanh

víi dung dÞch dinh d−ìng do çc nhµ khoa häc tù pha chÕ. C«ng tr×nh nghiªn

cøu nµy ®· vµ ®ang ®−îc nhiÒu tÇng líp x· h«i h−ëng øng.

Trång kh«ng dïng ®Êt lµ kü thuËt rÊt cã triÓn väng ë ViÖt Nam. V× vËy

cÇn ®Èy m¹nh nghiªn cøu vµ øng dông ra s¶n xuÊt phôc vô ®êi sèng.

1.2. Çc ph−¬ng ph¸p t−íi



11

Ph−¬ng ph¸p vµ kü thuËt t−íi lµ mét trong nh÷ng biÖn ph¸p chñ yÕu ®Ó

sö dông n−íc hîp lý, thÝch hîp víi tõng lo¹i ®Êt ®ai, theo nhu cÇu sinh lý vÒ

n−íc cña çc lo¹i c©y trång, nh»m t¨ng n¨ng suÊt lao ®éng vµ t¨ng n¨ng suÊt

c©y trång.

HiÖn nay ë n−íc ta vµ trªn thÕ giíi, ®ang ¸p dông çc ph−¬ng ph¸p chñ

yÕu: t−íi ngËp, t−íi r·nh, t−íi d¶i vµ t−íi phun m−a. Ngoµi ra ph−¬ng ph¸p t−íi

nhá giät vµ t−íi ngÇm còng ®ang ®−îc nghiªn cøu øng dông ë mét sè n−íc.

1.2.1. Ph−¬ng ph¸p t−íi ngËp n−íc

T−íi ngËp lµ ph−¬ng ph¸p t−íi l©u ®êi nhÊt, chñ yÕu dïng ®Ó t−íi cho

lóa n−íc trong suèt thêi kú sinh tr−ëng. Còng cã thÓ t−íi ngËp cho mét sè c©y

trång kh¸c trong tõng giai ®o¹n nhÊt ®Þnh ng«, cãi ®ay vµ mét sè c©y thøc ¨n

ch¨n nu«i. còng cã thÓ dïng t−íi ngËp ®Ó c¶i t¹o ®Êt nh− thau chua röa mÆn,

hoÆc gi÷ Èm cho ®Êt trong thêi kú kh« h¹n ch−a canh t¸c. Ph−¬ng ph¸p nµy cã

nh÷ng −u ®iÓm nh−:

T−íi ngËp thÝch hîp khi mÆt ruéng b»ng ph¼ng ®é dèc kh«ng lín h¬n

0,001, tÝnh thÊm n−íc cña ®Êt yÕu vµ møc t−íi lín. V× vËy n¨ng suÊt lao ®éng

cña ng−êi t−íi cao ; mét ng−êi cã thÓ t−íi cho 30-40 ha.

HÖ sè sö dông ruéng ®Êt cao, v× cã thÓ x©y dùng hÖ th«ng t−íi tiªu cho

nh÷ng thöa cã diÖn tÝch lín.

Líp n−íc trªn ruéng t¹o ®iÒu kiÖn cho bé rÔ cña lóa ph¸t triÓn tèt, hÊp

thô çc lo¹i ph©n bãn ®−îc thuËn lîi, h¹n chÕ ®−îc nhiÒu lo¹i cá d¹i.

Líp n−íc trªn ruéng, con lµm chÕ ®é nhiÖt cña ruéng lóa tèt h¬n, nhÊt

lµ ë nh÷ng vïng cã ®é chªnh nhiÖt ®é gi÷a ban ngµy vµ ban ®ªm lín.

Tuy nhiªn, t−íi ngËp cã nh−îc ®iÓm vµ h¹n chÕ sau: t−íi ngËp kh«ng

øng dông ®−îc ®Ó t−íi cho çc lo¹i c©y trång c¹n, nhu cÇu vÒ n−íc Ýt, hoÆc ë

çc ®Êt cã ®é dèc lín. T−íi ngËp lµm cho ®é tho¸ng khÝ trong ®Êt kÐm qu¸

tr×nh ph©n gi¶i çc chÊt h÷u c¬ bÞ h¹n chª. NÕu chÕ ®é t−íi kh«ng thÝch hîp,



12

viÖc tæ chøc qu¶n lý t−íi kÐm sÏ lµm ¶nh h−ëng sÊu ®Õn ph¸t triÓn cña c©y

trång, g©y l·ng phÝ n−íc, lµm xãi mßn ®Êt vµ röa tr«i ph©n bãn.

V× vËy khi ¸p dông ph−¬ng ph¸p t−íi ngËp cÇn ®¶m b¶o çc kh©u kü

thuËt sau:

Qui ho¹ch x©y dùng ®ång ruéng, x¸c ®Þnh hÖ thèng kªnh t−íi tiªu. §©y

lµ kh©u ®Çu tiªn vµ ¶nh h−ëng ®Õn toµn bé qu¸ tr×nh s¶n xuÊt lóa.

Cã hai ph−¬ng ph¸p t−íi tiªu riªng biÖt vµ t−íi tiªu kÕt hîp:

T−íi tiªu riªng biÖt lµ ë m«i kho¶nh ruéng cã kªnh t−íi vµ kªnh tiªu

riªng. Mçi kªnh t−íi bªn hoÆc hai bªn, tïy h×nh, vµ çch bè trÝ kªnh tiªu còng

cã thÓ tiªu mét bªn hoÆc hai bªn.

Dïng ph−¬ng ph¸p t−íi tiªu riªng biÖt, ta chu ®éng t−íi tiªu, ¸p dông

®−îc t−íi tiªu khoa häc, ®¸p øng ®óng yªu cÇu sinh lý cña lóa vµ cã thÓ dïng

biÖn ph¸p t−íi tiªu ®Ó c¶i t¹o ®Êt nhÊt lµ ë nh÷ng vïng chua mÆn, t¨ng ®−îc

n¨ng suÊt c©y trång vµ t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho c¬ khÝ hãa çc kh©u canh

t¸c. Nh−îc ®iÓm lµ tèn nhiÒu ®Êt vµ nhiÒu c«ng tr×nh, hÖ sè sö dông ®Êt thÊp.

Ph−¬ng ph¸p t−íi tiªu kÕt hîp lµ cã mét hÖ thèng kªnh võa lµm nhiÖm

vô t−íi n−íc võa tiªu n−íc. ¦u ®iÓm lµ diÖn tÝch chiÕm ®Êt cña hÖ thèng kªnh

Ýt vµ khèi l−îng c«ng tr×nh nhá. Nh−îc ®iÓm lµ kh«ng chñ ®éng t−íi tiªu cho

tõng kho¶nh tõng thöa ®−îc, ®Ó thùc hiÖn çc biÖn ph¸p c¶i t¹o ®Êt, th©m canh

t¨ng n¨ng suÊt c©y trång.

1.2.2. Ph−¬ng ph¸p t−íi r·nh

Ph−¬ng ph¸p t−íi r·nh ®−îc phæ biÕn nhÊt ®Ó t−íi cho hÇu hÕt çc lo¹i

c©y trång nh− b«ng, nho, mÝa, çc lo¹i c©y cã cñ, qu¶ nh− khoai s¾n, cñ ®Ëu,

cµ chua vµ çc lo¹i rau, nh− b¾p c¶i, su hµo…

Khi t−íi r·nh n−íc kh«ng ch¶y vµo kh¾p mÆt ruéng mµ chØ vµo trong r·nh

t−íi gi÷a çc hµng c©y trång. Yªu cÇu cña t−íi r·nh lµ x¸c ®Þnh ®óng ®¾n çc yÕu

tè kü thuËt t−íi chñ yÕu, nh− l−u l−îng n−íc trong r·nh t−íi, chiÒu dµi r·nh t−íi



13

vµ thêi gian t−íi ®Ó ®¶m b¶o tiªu chuÈn t−íi ®Þnh tr−íc theo yªu cÇu sinh lý cña

c©y trång, phï hîp víi c¸c ®iÒu kiÖn ®Êt ®ai, ®Þa h×nh vµ thêi tiÕt khÝ hËu.

Tïy theo c¸ch t−íi n−íc vµo r·nh vµ cho thÊm vµo ®Êt mµ chia ra hai

lo¹i r·nh t−íi: r·nh tho¸t vµ r·nh ngËp.

R·nh tho¸t lµ lo¹i r·nh, n−íc võa tõ kªnh t−íi ch¶y vµo r·nh, võa thÊm

hai bªn r·nh lµm Èm ®Êt. Tïy theo ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh, ®Êt ®ai mµ l−u l−îng

n−íc ch¶y trong r·nh tõ 0,05-2 l/s vµ chiÒu dµi r·nh tõ 50-500m, thêi gian t−íi

tõ 1-2 giê ®Õn 2-3 ngµy.

Khi t−íi r·nh tho¸t, n−íc võa ch¶y trong r·nh võa ngÊm hai bªn r·nh,

lµm Èm ®Êt, nªn th−íng cã l−îng n−íc ch¶y ®i ë cuèi r·nh kho¶ng tõ 20-60%

l−îng n−íc t−íi. §Ó gi¶m l−îng n−íc ch¶y ®i ®ã, th× khi n−íc ®· ch¶y ®Õn

cuèi r·nh ng−êi ta gi¶m l−u l−îng n−íc vµo r·nh tõ 1,5-3 lÇn. Nh− thÕ, vËn tèc

n−íc ch¶y trong r·nh ®· thÊm −ít ®−îc gi¶m xuèng, kh«ng lµm xãi mßn r·nh,

®Êt vÉn ®−îc lµm Èm ®Òu, mµ Ýt cã n−íc thõa ch¶y ®i ë cuèi r·nh.

R·nh ngËp lµ lo¹i r·nh t−íi lµm Èm ®Êt hai bªn r·nh chñ yÕu b»ng

l−îng n−íc tr÷ trong r·nh sau khi th«i dÉn n−íc vµo r·nh. Lo¹i r·nh ngËp

®−îc øng dông chñ yÕu trªn ruéng ph¼ng hay cã ®é dèc rÊt nhá (nhá h¬n

0,002). R·nh ngËp s©u 20-25cm chiÒu réng trªn mÆt 50-60cm vµ chiÒu dµi

r·nh 40-80m.

§Ó lµm Èm ®Êt ®Òu, chiÒu dµi r·nh lµm sao ®Ó khi ë ®Çu r·nh n−íc ngËp

1/3 ®é s©u r·nh th× ë cuèi r·nh n−íc kh«ng ngËp qu¸ ¾ r·nh.

¦u ®iÓm cña t−íi r·nh lµ x©y dùng ®ång ruéng dÔ dµng thÝch øng víi

tõng ®iÒu kiÖn cô thÓ vÒ ®Êt ®ai, khÝ hËu vµ c©y trång. §¶m b¶o ®Êt ®−îc t¬i

xèp, kh«ng ph¸ vì líp kÕt cÊu trªn mÆt ruéng, vÉn gi÷ ®−îc tho¸ng khÝ lµm

cho c©y trång ph¸t triÓn thuËn lîi. §¶m b¶o ®óng l−îng n−íc theo nhu cÇu cña

c©y trång. TiÕt kiÖm n−íc, Ýt hao phÝ do bèc h¬i vµ ngÊm xuèng s©u.

1.2.3. Ph−¬ng ph¸p t−íi d¶i



14

T−íi d¶i dïng ®Ó t−íi cho çc lo¹i c©y trång gieo dÇy hoÆc hµng hÑp

nh− ®ay, võng, l¹c, ®ç, çc thøc ¨n cho ch¨n nu«i. Còng dïng ®Ó t−íi cho ng«

vµ çc v−ên c©y. ë vïng kh« h¹n, cã thÓ t−íi lµm Èm ®Êt tr−íc khi gieo.

Nh÷ng yÕu tè kü thuËt t−íi d¶i lµ chiÒu dµi vµ chiÒu réng d¶i, l−u l−îng

riªng cña n−íc ch¶y ë ®Çu d¶i tÝnh b»ng lit/s/m, thêi gian t−íi vµ chiÒu cao

giíi h¹n cña bê d¶i.

Nh÷ng yÕu tè kü thuËt cña t−íi d¶i còng phô thuéc vµo nh÷ng ®iÒu kiÖn

nh− t−íi r·nh nh−ng chñ yÕu vµo ®é dèc ngang cña mÆt ruéng.

T−íi d¶i thÝch hîp nhÊt víi ®é dèc mÆt ruéng tõ 0,002-0,008. NÕu ®é

dèc lín h¬n 0,02 th× kh«ng t−íi d¶i ®−îc v× tèc ®é ch¶y trªn mÆt ruéng lín,

n−íc kh«ng kÞp ngÊm lµm Èm ®Êt l−îng n−íc ch¶y ®i sÏ nhiÒu, l·ng phÝ n−íc

vµ g©y bµo mßn líp ®Êt trªn mÆt ruéng.

Cã hai çch t−íi d¶i: t−íi tõ ®Çu d¶i vµ t−íi tõ bªn c¹nh d¶i.

NÕu t−íi tõ ®Çu d¶i th× chia ruéng ra tõng d¶i theo h−íng dèc nhÊt. NÕu

hÖ thèng kªnh t−íi bè trÝ theo s¬ ®å däc th× ph¶i ®µo çc m−¬ng dÉn n−íc theo

chiÒu ngang d¶i. NÕu hÖ thèng kªnh t−íi bè trÝ theo s¬ ®å ngang th× lÊy n−íc

trùc tiÕp tõ kªnh t−íi t¹m thêi.

T−íi tõ bªn c¹nh d¶i ®−îc ¸p dông trong çc tr−êng hîp ®Þa h×nh trªn

ruéng phøc t¹p gå ghÒ vµ dèc theo h−íng ngang d¶i.

Kh¸c víi t−íi ®Çu d¶i lµ ë gi÷a çc d¶i kh«ng cã bê gi÷ n−íc, mµ çc

r·nh t−íi s©u tõ 25-30cm. ChiÒu réng d¶i khi t−íi bªn th−êng lµ 8-12m tïy

theo chiÒu réng lµm viÖc cña çc lo¹i m¸y gieo vµ m¸y thu ho¹ch.

N−íc tõ kªnh t−íi ch¶y vµo r·nh t−íi. ë r·nh t−íi kho¶ng 10-15m cã

mét chç lÊy n−íc vµo d¶i. Nªn chän chç lÊy n−íc ë vÞ trÝ cao cña d¶i. n−íc tõ

r·nh t−íi chay vµo mét d¶i (t−íi mét bªn) hay t−íi cho c¶ hai d¶i bªn r·nh

t−íi (t−íi hai bªn) tuy theo ®Þa h×nh vµ çch bè trÝ r·nh.

Nh−îc ®iÓm cña ph−¬ng t−íi nay lµ lµm Èm ®Êt kh«ng ®Òu vµ tèn n−íc



15

do ngÊm s©u xuèng r·nh t−íi.

MÆc dï vËy tïy thuéc vµo ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh, ph−¬ng ph¸p canh t¸c vµ

c©y trång ng−êi ta vÊn dïng ph−¬ng ph¸p t−íi nµy.

1.2.4. Ph−¬ng ph¸p t−íi phun m−a

Ph−¬ng ph¸p t−íi phun m−a lµ ph−¬ng ph¸p t−íi míi ®−îc ph¸t triÓn

réng r·i trong vßng 40 n¨m nay. Nguyªn t¾c chÝnh cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ

dïng hÖ thèng m¸y b¬m, èng dÉn n−íc vµ vßi phun ®Ó t¹o thµnh m−a t−íi

n−íc cho çc lo¹i c©y trång.

¦u ®iÓm næi bËt cña ph−¬ng ph¸p t−íi phun m−a lµ cã thÓ t−íi trong

nh÷ng ®iÒu kiÖn sau:

- Khi tiªu chuÈn t−íi nhá, cã thÓ ®iÒu chØnh trong ph¹m vi lín (30-

900m3/ha).

- T−íi trªn ®Êt xèp nh− ®Êt çt vµ çt pha, cã ®é thÊm n−íc lín.

- T−íi trªn mäi ®Þa h×nh phøc t¹p: nh− dèc kh«ng, kh«ng b»ng ph¼ng…

vµ tiÕt kiÖm n−íc t−íi (®èi víi vïng nguån n−íc t−íi h¹n chÕ).

T−íi phun m−a lµ n©ng cao hÖ sè sö dông h÷u Ých cña hÖ thèng t−íi vµ

sö dông n−íc trªn ®ång ruéng. ë Mü hÖ sè sö dông h÷u Ých khi t−íi phun m−a

lµ 0,67, cßn ph−¬ng ph¸p t−íi kh¸c lµ 0,56; ë NhËt lµ 0,75-0,80 cßn çc

ph−¬ng ph¸p t−íi kh¸c lµ 0,65-0,7.

T−íi phun m−a thuËn tiÖn cho viÖc phßng trõ s©u bÖnh vµ chèng cá d¹i.

Cã thÓ hßa lÉn çc lo¹i thuèc cïng víi n−íc t−íi cho c©y trång.

T−íi phun m−a cßn lµm t¨ng n¨ng suÊt çc lo¹i s¶n phÈm çc lo¹i c©y

trång. ë Italia khi t−íi phun m−a cho nho, ng−êi ta ®· nhËn thÊy chÊt l−îng

nho tèt h¬n, hµm l−îng ®−êng trong nho t¨ng 2%. ë ViÖt Nam, qua thÝ nghiÖm

t−íi phun m−a t¹i ®åi chÌ 66- Hîp t¸c x· Tiªn Phó- Phï Ninh- VÜnh Phóc cho

thÊy n¨ng suÊt chÌ t¨ng ®−îc 50% so víi ®èi chøng kh«ng t−íi.

Tuy nhiªn, t−íi phun m−a kh«ng thÝch hîp ë vïng cã giã m¹nh. ViÖc



16

phôc vô kü thuËt vµ tæ chøc phôc vô çc hÖ thèng m¸y phun m−a phøc t¹p, c©n

cã ®éi ngò c«ng nh©n cã tr×nh ®é kü thuËt. Çc thiÕt bÞ phun m−a do c«ng

nghiÖp chÕ t¹o hiÖn nay cã n¨ng suÊt ch−a cao, ch−a ®¸p øng ®Çy ®ñ çc yªu

cÇu trong s¶n xuÊt, ch−a phï hîp víi ®iÒu kiÖn sinh lý trong tõng giai ®o¹n

ph¸t triÓn cña c©y trång vµ thÝch øng víi çc lo¹i ®Êt ®ai ®Þa h×nh kh¸c nhau.

Nh×n chung gi¸ thµnh t−íi trªn mét ®¬n vÞ s¶n phÈm cßn cao.

Tuy cã nh÷ng nh−îc ®iÓm trªn, nh− do nh÷ng −u ®iÓm cña t−íi phun

m−a nªn ph−¬ng ph¸p t−íi nµy ®ang ®−îc ¸p dông réng r·i ë nhiÒu n−íc vµ

ph¸t triÓn víi tèc ®é cao.

Theo tµi liÖu cña Tritrexèp n¨m 1970 ë TiÖp Kh¾c 97% t−íi b»ng ph−¬ng

ph¸p phun m−a; ë §øc 79%; ë itsaren 90%; Anh 80%; Hungari 72%...

ë ViÖt Nam hiÖn nay ®ang ®−îc ¸p dông rÊt phæ biÕn ph−¬ng ph¸p t−íi

phun m−a cho çc vïng chuyªn canh rau ë Hµ Néi, H¶i Phßng, §µ l¹t… çc

vïng trång c©y c«ng nghiÖp nh− Cµ phª, chÌ, cao su… ë T©y Nguyªn, L©m

§ång… ®· mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ ®¸ng khÝch lÖ.

1.2.5. T−íi nhá giät

T−íi nhá giät lµ mét ph−¬ng ph¸p míi ®ang ®−îc øng dông nhiÒu ë

Itsaren, Mü, óc vµ mét sè n−íc kh¸c cã khÝ hËu kh« c»n, nguån n−íc Ýt, dïng

®Ó t−íi cho çc lo¹i c©y ¨n qu¶, rau….

Nguyªn t¾c cña t−íi nhá giät lµ dïng mét hÖ thèng èng dÉn b»ng cao su

hoÆc chÊt dÎo cã ®−êng kÝnh tõ 1,5 – 2cm, ®Ó dÉn n−íc tõ ®−êng èng cã ¸p,

do tr¹m b¬m cung cÊp ch¹y däc theo çc hµng c©y. ë çc gèc c©y cã l¾p çc

vßi cã thÓ ®iÒu chØnh ®−îc l−îng n−íc ch¶y ra. N−íc do cÊu t¹o cña vßi sÏ

nhá giät xuèng gèc c©y lµm Èm ®Êt.

−u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ tiÕt kiÓm ®−îc nhiÒu n−íc t−íi so víi t−íi

r·nh vµ t−íi phun m−a v× Ýt tiªu hao l−îng n−íc do bèc h¬i vµ thÊm xuèng s©u.

HiÖu suÊt sö dông n−íc t−íi ®−îc t¨ng lªn vµ ®¶m b¶o ®óng chÕ ®é



17

n−íc cña ®Êt theo nhu cÇu cña tõng c©y trång.

Ph¹m vi t−íi n−íc trªn mÆt ®Êt nhá nªn trªn mÆt ®Êt phÇn lín vÉn gi÷

®−îc kh«, çc lo¹i cá d¹i kh«ng ®ñ ®é Èm ®Ó ph¸t triÓn vµ vÉn gi÷ ®−îc

tho¸ng khÝ.

1.2.6. T−íi ngÇm

Ph−¬ng ph¸p t−íi nµy ®−îc nghiªn cøu øng dông ë Liªn X« cò tõ n¨m

1935. Nguyªn t¾c lµ dïng hÖ thèng ®−êng èng ®Én n−íc trong ®Êt vµ n−íc sÏ

thÊm lµm Èm ®Êt.

−u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ ®¶m b¶o ®é Èm cÇn thiÕt trong suèt

thêi gian sinh tr−ëng cña c©y trång, lµm t¨ng n¨ng suÊt c©y trång so víi çc

ph−¬ng ph¸p t−íi kh¸c.

Líp ®Êt trªn mÆt vÉn gi÷ ®−îc kh« hoÆc Èm Ýt do ®ã gi÷ ®−îc tho¸ng

lµm cho vi sinh vËt ho¹t ®éng tèt, lµm t¨ng ®é ph× cña ®Êt.

Cho phÐp dông ph©n hãa häc hßa lÉn víi n−íc t−íi, trùc tiÕp bãn vµo hÖ

thèng rÔ c©y trång, lµm t¨ng thªm hiÖu qu¶ cña ph©n bãn.

HÖ thèng t−íi kh«ng lµm trë ng¹i çc kh©u s¶n xuÊt b¨ng c¬ khÝ trªn

®ång ruéng, thuËn tiÖn cho viÖc tù ®éng hãa viÖc t−íi n−íc vµ t¨ng n¨ng suÊt

lao ®éng t−íi.

Tuy nhiªn, viÖc më réng t−íi ngÇm trong s¶n xuÊt cßn h¹n chÕ, ch−a

ph¸t triÓn réng r·i v× x©y dùng hÖ thèng t−íi phøc t¹p, gi¸ thµnh ®Çu t− trang

thiÕt bÞ vµ x©y dùng c¬ b¶n cao.

1.3. øng dông tù ®éng ho¸ vµo thiÕt kÕ hÖ thèng t−íi nhá giät

1.3.1. Kh¸i qu¸t vÒ lÞch sö ph¸t triÓn cña ngµnh tù ®éng ho¸

Kh«ng chØ ngµy nay con ng−êi míi ph¸t minh ra çc lo¹i m¸y mãc tù

®éng s¶n xuÊt lµm viÖc thay thÕ con ng−êi mµ ngay tõ khi x· héi cßn ch−a

ph¸t triÓn, c«ng cô lao ®éng cßn th« s¬ con ng−êi ®· mong muèn ®iÒu ®ã nªn

ngay tõ tr−íc c«ng nguyªn çc m¸y tù ®éng c¬ häc vµ ®ång hå n−íc cã phao



18

®iÒu chØnh ®· xuÊt hiÖn ë Ai cËp cæ ®¹i vµ Hy l¹p. B−íc sang thêi kú trung cæ

albert ®· chÕ t¹o ra m¸y tù ®éng c¬ khÝ thùc hiÖn chøc n¨ng cña ng−êi g¸c

cæng. Tuy nhiªn çc lo¹i m¸y mãc thêi kú nµy kh«ng cã ¶nh h−ëng g× ®Õn çc

qu¸ tr×nh s¶n xuÊt thêi ®ã.

Tù ®éng ho¸ chØ thùc sù ®−îc øng dông vµo s¶n xuÊt khi mét thî c¬ khÝ

martop ng−êi Nga ®· chÕ t¹o thµnh c«ng m¸y tiÖn chÐp h×nh ®Ó tiÖn çc chi

tiÕt ®Þnh h×nh vµo n¨m 1712 vµ ®Õn n¨m 1765, p«nzul«p ng−êi Nga ®· chÕ t¹o

®−îc hÖ diÒu chØnh møc ®Çu tiªn, nã ®−îc øng dông ®Ó gi÷ cè ®Þnh møc n−íc

trong nåi h¬i kh«ng phô thuéc vµo l−îng tiªu hao h¬i n−íc.

N¨m 1784, james watt ng−êi Anh ®· sö dông bé ®iÒu tèc ly t©m trong

m¸y h¬i n−íc, dïng ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é cña m¸y h¬i n−íc. Tõ ®ã, tù ®éng

ho¸ ®· trë thµnh mét lÜnh vùc quan träng trong qu¸ tr×nh nghiªn cøu ph¸t triÓn

s¶n xuÊt.

B−íc sang ®Çu thÕ kû XIX nhiÒu c«ng tr×nh cã môc ®Ých hoµn thiÖn çc c¬

cÊu ®iÒu chØnh tù ®éng cña m¸y h¬i n−íc ®· ®−îc thùc hiÖn. Cho ®Õn cuèi thÕ kû

nµy ®· xuÊt hiÖn thªm çc c¬ cÊu ®iÒu chØnh tù ®éng cho tuabin h¬i n−íc.

N¨m 1873, Spender ®· chÕ t¹o ®−îc m¸y tiÖn tù ®éng cã æ cÊp ph«i

mang çc cam.

N¨m 1880 nhiÒu h·ng trªn thÕ giíi nh− Pittler Luding Lower cña §øc,

h·ng RSK cña Anh… ®· chÕ t¹o ®−îc m¸y tiÖn dïng ph«i thÐp thanh.

N¨m 1887, §.G St«le«p ®· chÕ t¹o ®−îc phÇn tö c¶m quang ®Çu tiªn,

mét trong nh÷ng phÇn tö hiÖn ®¹i quan trong nhÊt trong kü thuËt tù ®éng ho¸.

Còng trong thêi gian nµy çc c¬ së lý thuyÕt ®iÒu khiÓn vµ ®iÒu chØnh tù ®éng

b¾t ®Çu ®−îc nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn m¹nh mÏ.

N¨m 1876 - 1877, I.A V−snhegratxki ®· cho ®¨ng t¶i çc c«ng tr×nh "

lý thuyÕt c¬ së cña çc c¬ cÊu ®iÒu chØnh" vµ "Çc c¬ cÊu ®iÒu chØnh t¸c ®éng

trùc tiÕp". Çc ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ æn ®Þnh vµ chÊt l−îng cña qu¸ tr×nh qu¸

®é do «ng ®Ò xuÊt vÉn ®−îc dïng cho ®Õn ngµy nay.



19

Çc thµnh tùu ®¹t ®−îc trong lÜnh vùc tù ®éng ho¸ ®· cho phÐp trong

nh÷ng thËp kû ®Çu cña thÕ kû XX xuÊt hiÖn nhiÒu lo¹i m¸y tù ®éng hiÖn ®¹i.

còng trong thêi gian nµy sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña çc hÖ thèng truyÒn tin ®·

gãp phÇn ®Èy m¹nh sù ph¸t triÓn vµ øng dông cña tù ®éng ho¸ vµo çc qu¸

tr×nh s¶n xuÊt.

Vµo kho¶ng gi÷a thÕ kû XX, tù ®éng ho¸ kh«ng chØ ¸p dông trong s¶n

xuÊt mµ cßn ®−îc ®−a vµo çc cuéc chiÕn tranh v× môc ®Ých ç nh©n, nhiÒu

n−íc ®· ¸p dông thµnh tùu cña tù ®éng ho¸ vµo chiÕn tranh ®Ó m−u lîi riªng

do vËy mµ tù ®éng ho¸ cµng ®−îc hä thóc ®Èy ph¸t triÓn, tõ yªu cÇu n©ng cao

tØ lÖ b¾n tróng cña ph¸o phßng kh«ng, nguyªn lý ®iÒu khiÓn ph¶n håi ®· ®−îc

®Ò xuÊt ®−a kü thuËt tù ®éng ho¸ b−íc sang mét trang ph¸t triÓn míi.

Cuèi thÕ kû XX, do nhu cÇu vÒ l−¬ng thùc cña thÕ giíi mµ çc n−íc

ph¸t triÓn ®· cho ra ®êi çc m¸y tù ®éng s¶n xuÊt trong n«ng nghiÖp. §Çu

nh÷ng n¨m 80 ë Nga ®· xuÊt hiÖn çc m¸y sÊy ®Ó b¶o qu¶n n«ng s¶n, ë NhËt

cho ra ®êi çc m¸y tù ®éng nu«i ç….

Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, çc n−íc cã nÒn c«ng nghiÖp ph¸t triÓn tiÕn

hµnh r«ng r·i tù ®éng ho¸ trong s¶n xuÊt lo¹i nhá. §iÒu nµy ph¶n ¸nh xu thÕ

chung cña nÒn kinh tÕ thÕ giíi tõ s¶n xuÊt lo¹i lín vµ hµng khèi sang s¶n xuÊt

lo¹i nhá vµ hµng khèi thay ®æi. Nhê çc thµnh tùu to lín cña c«ng nghÖ th«ng

tin vµ çc lÜnh vùc khoa häc kh¸c, ngµnh c«ng nghiÖp gia c«ng c¬ cña thÕ giíi

trong nh÷ng n¨m cuèi cua thÕ kû XX ®· cã sù thay ®æi s©u s¾c. Sù xuÊt hiÖn

cña mét lo¹t çc c«ng nghÖ mòi nhän nh− kü thuËt linh ho¹t( Agile

Engineening) hÖ ®iÒu hµnh s¶n xuÊt qua mµn h×nh( Visual Manufacturing

System) kü thuËt t¹o mÉu nhanh ( Rapid Prototyping) c«ng nghÖ Nan« ®· cho

phÐp tù ®éng ho¸ toµn phÇn kh«ng chØ trong s¶n xuÊt hµng khèi mµ cßn trong

san xuÊt lo¹i nhá vµ ®¬n chiÕc. ChÝnh sù thay ®æi nhanh cña s¶n xuÊt ®· liªn

kÕt chÆt chÏ c«ng nghÖ th«ng tin víi c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y, lµm xuÊt hiÖn

mét lo¹t çc thiÕt bÞ vµ hÖ thèng tù ®éng ho¸ hoµn toµn míi nh− çc lo¹i m¸y



20

mãc ®iÒu khiÓn sè, çc trung t©m gia c«ng, çc hÖ tèng ®iÒu khiÓn theo

ch−¬ng tr×nh l«gic PLC ( Programmable Logic Control), çc hÖ thèng s¶n xuÊt

linh ho¹t FMS( Flexble Manufacturing Systems), çc hÖ thèng s¶n xuÊt tÝch

hîp CIM( Computer Integadted Manufacturing) cho phÐp chuyÓn ®æi nhanh

s¶n phÈm gia c«ng víi thêi gian chuÈn bÞ s¶n xuÊt Ýt, rót ng¾n chu kú s¶n

phÈm, ®¸p øng tèt tÝnh thay ®æi nhanh cua s¶n phÈm hiÖn ®¹i.

VÒ mÆt kü thuËt, lý thuyÕt ®iÒu khiÓn tù ®éng ho¸ ph¸t triÓn qua 3 giai ®o¹n:

Giai ®o¹n 1: Cho ®Õn nh÷ng n¨m 1940. Trong giai ®o¹n nµy c¬ së lý

thuyÕt ®iÒu khiÓn tù ®«ng ®−îc h×nh thµnh. Khi ®ã çc ph−¬ng ph¸p kh¶o s¸t

hÖ “mét ®Çu vµo, mét ®Çu ra – Siso” nh−: Hµm truyÒn vµ biÓu ®å Bode ®Ó

kh¶o s¸t ®¸p øng tÇn sè vµ æn ®Þnh; biÓu ®å Nyquist vµ dù tr÷ ®é lîi/pha ®Ó

ph©n tÝch tÝnh æn ®Þnh cña hÖ kÝn. Vµo cuèi nh÷ng n¨m 1940 vµ ®Çu nh÷ng

n¨m 1950 ph−¬ng ph¸p ®å thÞ thùc nghiÖm cña Evans ®· ®−îc hoµn thiÖn.

Giai ®o¹n nµy ®−îc coi lµ “®iÒu khiÓn cæ ®iÓn”.

Giai ®o¹n 2: Xung quanh nh÷ng n¨m 1960, lµ giai ®o¹n ph¸t triÓn cña kü

thuËt ®iÒu khiÓn ®−îc gäi lµ “®iÒu khiÓn hiÖn ®¹i” (Modern control). HÖ kü thuËt

ngµy cµng trë lªn phøc t¹p, cã “nhiÒu ®Çu vµo,nhiÒu ®Çu ra-MIMO”. §Ó m« h×nh

ho¸ thuéc d¹ng nµy ph¶i cÇn ®Õn mét tËp çc ph−¬ng tr×nh m« t¶ mèi liªn quan

gi÷a çc tr¹ng th¸i cña hÖ. Vµ ph−¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn b»ng biÕn tr¹ng th¸i ®−îc

h×nh thµnh. Còng trong thêi gian nµy, lý thuyÕt ®iÒu khiÓn tèi −u cã nh÷ng b−íc

ph¸t triÓn lín dùa trªn nÒn t¶ng nguyªn lý cùc ®¹i cña POLTRYAGIN vµ lËp

tr×nh ®éng lùc häc cña Bellman. §ång thêi, häc thuyÕt Kalman ®−îc hoµn thiÖn

vµ nhanh chãng trë thµnh c«ng cô chuÈn, ®−îc sö dông trong nhiÒu lÜnh vùc ®Ó

−íc l−îng trang th¸i bªn trong cña hÖ tõ tËp nhá tÝn hiÖu ®ã ®−îc.

Giai ®o¹n 3: Giai ®o¹n “®iÒu khiÓn bÒn v÷ng” ®−îc b¾t ®Çu tõ nh÷ng

n¨m 1980. øng dông nh÷ng thµnh tùu cña toµn häc, çc nghiªn cøu vÒ ®iÒu

khiÓn ®· ®−a ra ®−îc çc ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn ®Ó mét hÖ kü

thuËt vÉn ®¶m b¶o ®−îc kü n¨ng sö dông khi cã t¸c ®éng cña nhiÔu vµ sai sè.



21

Trong hai thËp kû cuèi, nhiÒu nh¸nh míi vÒ ®iÒu khiÓn còng ®· h×nh thµnh, ®ã

lµ: ThÝch nghi, phi tuyÕn, h«n hîp, mê, neural.

1.3.2. Vai trß cña C«ng nghÖ th«ng tin trong tù ®éng ho¸

mÆc dï çc nguyªn lý vµ m¸y mãc ®iÒu khiÓn tù ®éng xuÊt hiÖn tr−íc

m¸y tÝnh ®iÖn tö rÊt l©u nh−ng sù ra ®êi cña m¸y tÝnh ®iÖn tö nhÊt lµ sù ph¸t

triÓn cña kü thuËt vi xö lý ®· ®−a tù ®éng ho¸ c«ng nghiÖp ®Õn viÖc ¸p dông tù

®éng ho¸ trong mäi mÆt cña x· héi loµi ng−êi.

C«ng nghÖ th«ng tin hiÓu n«m na lµ c«ng nghÖ phÇn cøng vµ c«ng nghÖ

phÇn mÒm cña m¸y tÝnh vµ m¹ng m¸y tÝnh ®iÖn tö.

Çc hÖ thèng tù ®éng ho¸ ®· ®−îc chÕ t¹o trªn nhiÒu c«ng nghÖ kh¸c

nhau. Ta cã thÓ thÊy çc thiÕt bÞ m¸y mãc tù ®éng b»ng çc cam chèt c¬ khÝ,

çc hÖ thèng tù ®éng ho¹t ®éng b»ng nguyªn lý khÝ nÐn, thuû lùc, r¬le c¬

®iÖn, m¹ch ®iÖn tö t−¬ng tù, m¹ch ®iÖn tö sè…..

Çc thiÕt bÞ hÖ thèng nµy cã chøc n¨ng xö lý vµ møc tù ®éng thÊp so

víi çc hÖ thèng tù ®éng hiÖn ®¹i ®−îc x©y d−ng trªn nÒn t¶ng cña c«ng

nghÖ th«ng tin.

Trong khi çc hÖ thèng tin häc sö dông m¸y tÝnh ®Ó hç trî vµ tù ®éng

ho¸ qu¸ tr×nh qu¶n lý, th× çc hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng dïng m¸y tÝnh ®Ó

®iÒu khiÓn vµ tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ. ChÝnh v× vËy çc thµnh tùu cña

c«ng nghÖ phÇn cøng vµ c«ng nghÖ phÇn mÒm cña m¸y tÝnh ®iÖn tö ®−îc ¸p

dông vµ ph¸t triÓn cã chän läc vµ hiÖu qu¶ cho çc hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù

®éng. Vµ sù ph¸t triÓn nh− vò b·o cña c«ng nghÖ th«ng tin kÐo theo sù ph¸t

triÓn kh«ng ngõng cña lÜnh vùc tù ®éng ho¸.

Ta cã thÓ thÊy qu¸ tr×nh c«ng nghÖ th«ng tin th©m nhËp vµo tõng phÇn

tö, thiÕt bÞ thuéc lÜnh vùc tù ®éng ho¸ nh− ®Çu ®o, c¬ cÊu chÊp hµnh, thiÕt bÞ

giao diÖn víi ng−êi vËn hµnh thËm chÝ vµo c¶ çc r¬le, contacto, nót bÊm mµ

tr−íc kia hoµn toµn lµm b»ng c¬ khÝ.

Tr−íc kia ®Çu ®o gåm phÇn tö biÕn ®æi tõ th©m sè ®o sang tÝn hiÖu ®iÖn,

m¹ch khuyÕch ®¹i, m¹ch läc vµ m¹ch biÕn ®æi sang chuÈn 4-20mA ®Ó truyÒn



22

tÝn hiÖu ®o vÒ trung t©m xö lý. HiÖn nay ®Çu ®o ®· tÝch hîp c¶ chip vi xö lý,

biÕn ®æi adc, bé truyÒn d÷ liÖu sè víi phÇn mÒn ®o ®¹c, läc sè, tÝnh to¸n va

truyÒn kÕt qu¶ trªn m¹ng sè vÒ th¼ng m¸y tÝnh trung t©m. Nh− vËy ®Çu ®o ®·

®−îc sè ho¸ vµ ngµy cµng th«ng minh do çc chøc n¨ng xö lý tõ m¸y tÝnh

trung t©m tr−íc kia nay ®· chuyÓn xuèng xö lý t¹i chç b»ng ch−¬ng tr×nh

nhóng trong ®Çu ®o.

T−¬ng tù nh− vËy víi c¬ cÊu chÊp hµnh nh− m«-t¬ ®· ®−îc chÕ t¹o g¾n

kÕt h÷u c¬ víi c¶ bé servo víi çc thuËt to¸n ®iÒu chØnh pid t¹i chç vµ kh¶

n¨ng nèi m¹ng sè tíi m¸y tÝnh chñ.

Çc tñ r¬le ®iÒu khiÓn chiÕm diÖn tÝch lín trong çc phßng ®iÒu khiÓn

nay ®−îc co gän trong çc PLC (programable logic Controller).

Çc bµn ®iÒu khiÓn víi hµng lo¹i çc ®ång hå chØ b¸o, çc phÝm, çc

nóm ®iÒu khiÓn, çc bé tù ghi trªn giÊy cång kÒnh nay ®−îc thay thÕ b»ng mét

vµi PC ( Personal Computer ).

HÖ thèng çp truyÒn tÝn hiÖu analog 4-20mA, 10V tõ çc ®Çu ®o, c¬ cÊu

chÊp hµnh vÒ trung t©m ®iÒu khiÓn nh»ng nhÞt tr−íc ®©y ®· ®−îc thay thÕ b»ng

vµi çp ®ång trôc hoÆc çp quang truyÒn d÷ liÖu sè.

Cã thÓ nãi c«ng nghÖ th«ng tin ®· "chiÕm phÇn ngµy cµng nhiÒu'' vµo

çc phÇn tö, hÖ thèng tù ®éng ho¸ .

®å thÞ d−íi ®©y cho ta thÊy chøc n¨ng xö lý ë çc hÖ thèng tù ®éng ho¸ trong

70 n¨m qua ph¸t triÓn nh− nµo.



23

R¬leB¸n dÉn

PLC

HÖ §K ph©n cÊp

HÖ §K ph©n tÇn HÖ tù tæ chøc

1930 40 50 60 70 80 90 2000100

102

104

106

108

1010

H×nh 1:§å thÞ biÓu diÔn chøc n¨ng xö lý

ë çc hÖ thèng T§H trong 70 n¨m qua

Vµo nh÷ng n¨m 30 çc hÖ thèng tù ®éng b»ng cam chèt c¬ khÝ th−êng

ho¹t ®éng ®¬n lÎ víi mét chøc n¨ng xö lý. Çc hÖ thèng tù ®éng dïng r¬le

®iÖn tõ xuÊt hiÖn vµo nh÷ng n¨m 40 cã møc xö lý kho¶ng 10n chøc n¨ng. Çc

hÖ thèng tù ®éng dïng b¸n dÉn ho¹t ®éng theo nguyªn lý t−¬ng tù (Analog)

cña thËp kû 60 cã møc xö lý kho¶ng 30 chøc n¨ng. Vµo nh÷ng n¨m 70 çc

thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn kh¶ tr×nh PLC ra ®êi víi møc ®é xö lý lªn hang tr¨m vµ vµo

nh÷ng n¨m 80 víi sù tham gia cña çc may tÝnh ®iÖn tö main frame mini ®·

h×nh thµnh çc hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n cÊp víi sè chøc n¨ng xö lý lªn tíi

105. Sang thËp kû 90 víi sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ phÇn cøng còng nh−

phÇn mÒm, çc hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n ra ®êi cho møc xö lý lªn tíi 107.

Vµ sang thÕ kû 21, nh÷ng hÖ thèng tù ®éng cã tÝnh tæ chøc, cã t− duy hîp t¸c

sÏ cã møc xö lý lªn tíi 109. Tuy nhiªn ®Ó ®¹t ®−îc ®é th«ng minh nh− nh−ng

sinh vËt sèng cßn cÇn nhiÒu thêi gian h¬n n÷a vµ çc hÖ thèng tù ®éng ho¸

cßn cÇn tÝch hîp trong nã nhiÒu c«ng nghÖ cao kh¸c nh− c«ng nghÖ c¶m biÕn,

c«ng nghÖ vËt liÖu míi, c«ng nghÖ quan vµ laser… §©y lµ xu thÕ ph¸t triÓn

cña çc hÖ thèng tù ®éng lµ ngµy cµng sö dung nhiÒu c«ng nghÖ míi h¬n

trong cÊu tróc vµ ho¹t ®éng cña m×nh.



24

Tr−íc kia çc hÖ thèng tù ®éng ho¸ thiÕt kÕ cad th−êng lµ çc hÖ thèng

sö dông m¸y tÝnh lín rÊt ®¾t tiÒn nªn chØ ë mét sè lÜnh vùc quan träng míi ®−îc

¸p dông. Ngµy nay víi chøc n¨ng sö lý ®å ho¹ ngµy cµng nhanh vµ m¹nh cña

PC, thªm vµo ®ã gi¸ thµnh cña çc hÖ thèng cad trªn PC ngµy cµng rÎ nªn cad

®· ®i s©u len lái vµo tÊt c¶ çc ngµnh nghÒ vµ tíi mäi ngãc ng¸ch cña cuéc sèng

tõ çc bµi tËp thiÕt kÕ cña sinh viªn ®Õn thiÕt kÕ çc c«ng tr×nh x©y dùng lín…..

Trong ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh c«ng nghÖ, viÖc ¸p dông c«ng nghÖ th«ng

tin ®· t¹o ra kh¶ n¨ng tù ®éng ho¸ toµn bé d©y truyÒn s¶n xuÊt. KiÕn tróc

hÖ thèng ®iÒu khiÓn tr−íc kia tËp trung xö lý t¹i mét m¸y tÝnh th× nay çc

®Çu ®o, c¬ cÊu chÊp hµnh, giao diÖn víi ng−êi vËn hµnh ®Òu ®−îc th«ng

minh ho¸ cã nhiÒu chøc n¨ng xö lý t¹i çc ®Çu ®o, c¬ cÊu chÊp hµnh, giao

diÖn víi ng−êi vËn hµnh ®Òu ®−îc th«ng minh ho¸ cã nhiÒu chøc n¨ng xö lý

t¹i chç vµ kh¶ n¨ng nèi m¹ng nhanh t¹o thµnh hÖ thèng m¹ng m¸y ®iÒu

khiÓn ho¹t ®éng theo chÕ ®é thêi gian thùc. Ngoµi çc chøc n¨ng ®iÒu khiÓn

vµ gi¸m s¸t d©y chuyÒn s¶n xuÊt hÖ thèng cßn cã nhiÒu c¬ së d÷ liÖu, kh¶

n¨ng tù x¸c ®Þnh vµ kh¾c phôc háng hãc, kh¶ n¨ng thèng kª, b¸o ço vµ kÕt

hîp víi m¹ng m¸y tÝnh qu¶n lý, lËp kÕ ho¹ch, thiÕt kÕ vµ kinh doanh t¹o

thµnh hÖ thèng tù ®éng ho¸ s¶n xuÊt toang côc.

Trong lÜnh vùc robot, víi sù ¸p dông çc thµnh tùu cña c«ng nghÖ th«ng

tin robot ®· cã thÞ gi¸c vµ xóc gi¸c. ViÖc ¸p dông trÝ kh«n nh©n t¹o vµo robot

®· ®−a robot tõ øng dông chñ yÕu trong c«ng nghiÖp sang çc lÜnh vùc dÞch vô

vµ y tÕ. KÕt hîp víi çc thµnh tùu cña c¬ ®iÖn tö, robot ngµy cµng uyÓn

chuyÓn vµ th«ng minh h¬n. Trong t−¬ng lai robot kh«ng chØ thay thÕ ho¹t

®éng c¬ b¾p cña con ng−êi mµ cßn thay thÕ çc c«ng viÖc ®ßi hái ho¹t ®éng

trÝ n·o cña con ng−êi. Lóc nµy hÖ thèng ®iÒu khiÓn cña robot kh«ng chØ lµ çc

vi xö lý m¹ch mµ con cã sù hç trî cña m¸y tÝnh m¹ng n¬ron nh©n t¹o, xö lý

song song nhóng trong robot.



25

1.3.3. vai trß cña tù ®éng ho¸ trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt

LÞch sö hoµn thiÖn cña c«ng cô vµ ph−¬ng tiÖn s¶n xuÊt trong x· héi

v¨n minh ph¸t triÓn trªn c¬ së c¬ giíi ho¸, ®iÖn khÝ ho¸. Khi cã nh÷ng ®ét ph¸

míi trong lÜnh vùc c«ng nghÖ vËt liÖu vµ tiÕp theo lµ ®iÖn tö vµ tin häc th×

c«ng nghÖ tù ®éng cã c¬ héi ph¸t triÓn m¹nh mÏ, ®em l¹i mu«n vµn lîi Ých

thiÕt thùc cho x· héi. §ã lµ mÊu chèt cña n¨ng suÊt, chÊt l−îng vµ gi¸ thµnh.

Trong thùc tiÔn khi ¸p dông tù ®éng ho¸ vµo s¶n xuÊt sÏ mang l¹i nh÷ng

hiÖu qu¶ kh«ng nhá: cho phÐp gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm vµ n©ng cao n¨ng suÊt

lao ®éng, c¶i thiÖn ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt nh− æn ®Þnh vÒ giê giÊc, chÊt l−îng gia

c«ng ….., ®¸p øng c−êng ®é cao cña s¶n xuÊt hiÖn ®¹i, thùc hiÖn chuyªn m«n

ho¸ vµ ho¸n ®æi s¶n xuÊt. Tõ ®ã sÏ t¨ng cao kh¶ n¨ng c¹nh tranh, ®¸p øng yªu

cÇu s¶n xuÊt, t¨ng thÞ phÇn vµ kh¶ n¨ng b¸n hµng cho nhµ s¶n xuÊt.

Trong mét t−¬ng lai rÊt gÇn tù ®éng ho¸ sÏ ®ãng mét vai trß v« cïng

quan träng vµ kh«ng thÓ thiÕu, bëi v× nã kh«ng chØ øng dông trong s¶n xuÊt mµ

nã cßn ®−îc øng dông ®Ó phôc vô ®êi sèng con ng−êi. Trong s¶n xuÊt no sÏ

thay thÕ con ng−êi trong nh−ng c«ng viÖc c¬ b¾p nÆng nhäc, nh÷ng c«ng viÖc

nguy hiÓm, ®éc h¹i hay c¶ nh÷ng c«ng viÖc tinh vi hiÖn ®¹i…, cßn trong ®êi

sèng con ng−êi nh÷ng c«ng nghÖ nµy sÏ ®−îc øng dông ®Ó phôc vô cho nhu cÇu

sèng, nã sÏ lµ nh−ng ph−¬ng tiÖn kh«ng thÓ thiÕu trong ®êi sèng cña chóng ta.

1.3.4. øng dông cña tù ®éng ho¸ trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt

Tù ®éng ho¸ cã mÆt trong hÇu hÕt tÊt c¶ çc lÜnh vùc cña s¶n xuÊt vµ

®êi sèng. Mçi øng dông co mét ®Æc ®iÓm vµ tÇm quan träng riªng, sau ®©y

chóng t«i xin giíi thiÖu øng dông cña nã trong mét sè lÜnh vùc chÝnh:

Tù ®éng ho¸ s¶n xuÊt ( factory automation ), trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt cña çc

ngµnh gang thÐp, dÇu má, ho¸ chÊt, n«ng nghiÖp, ng− nghiÖp, ch¨n nu«i,

th−êng dïng çc lo¹i ®ång hå tù ®éng ho¸ vµ çc thiÕt bÞ tù ®éng ho¸ ®Ó ®iÒu

khiÓn çc th«ng sè s¶n xuÊt, thùc hiÖn tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt vµ thiÕt bÞ

s¶n xuÊt. Trong nh÷ng n−íc kinh tÕ ph¸t triÓn, tù ®éng ho¸ s¶n xuÊt ®· ®¹t ®Õn



26

tr×nh ®é rÊt cao, trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt hä ®· sö dông réng r·i kü thuËt ®iÒu

khiÓn tù ®éng. Tõ nh÷ng n¨m 1960 ®Õn nay tù ®éng ho¸ s¶n xuÊt ®· ph¸t triÓn

nhanh chãng ë nh÷ng mÆt: Ng−êi m¸y c«ng nghiÖp, hÖ thèng s¶n xuÊt linh

ho¹t, hÖ thèng qu¶n lý th«ng tin, kü thuËt nhãm, tù ®éng ho¸ kho tµng, nhµ m¸y

tù ®éng ho¸ kh«ng cÇn c«ng nh©n, l¾p r¸p tù ®éng vµ phô trî m¸y tÝnh.

Tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh ( process automation ), lÜnh vùc nµy dïng trong

çc hÖ thèng phøc t¹p h¬n, ®o l−êng vµ khèng chÕ çc ®¹i l−îng biÕn ®æi liªn

tôc nh− l−u l−îng, ¸p suÊt, nhiÖt ®é, tèc ®é, dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p. Nã cã mÆt

trong çc ngµnh c«ng nghiÖp nÆng vµ çc c«ng ®o¹n quan träng cña d©y

truyÒn c«ng nghiÖp nhÑ.

Qu¶n lý cao èc, Kh¸ch s¹n, Trung t©m th−¬ng m¹i ( building control,

building management), trong çc toµ nhµ cao èc, ng−êi ta bè trÝ dµy ®Æc kh¾p

n¬i çp ®iÖn th«ng tin vµ do çc thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ®iÖn tö tiÕn hµnh qu¶n lý

tù ®éng ho¸ ®èi víi hÖ thèng ®iÒu hoµ nhiÖt ®é cña mçi phßng, hÖ thèng chiÕu

s¸ng vµ hÖ thèng phßng ho¶, chèng trém, tù ®éng ®iÒu khiÓn çc thiÕt bÞ liªn

quan, chÕ t¹o n−íc l¹nh cÇn dïng cho thiÕt bÞ khëi ®éng ®iÒu hoµ nhiÖt ®é.

Tr×nh ®é tù ®éng hoa cña toµ nhµ rÊt cao, cã thÓ hót n−íc th¶i, dïng giã nãng

sÊy kh« çc vËt Èm….

Tù ®éng ho¸ çc khu vùc c«ng céng, nhµ ga, s©n bay ( public system

automation), t¹i çc nhµ ga, s©n bay, viÖc qu¶n lý b¸n vÐ vµ kiÓm tra hµnh lý

®Òu ®−îc tù ®éng ho¸ mÆt kh¸c t¹i çc n¬i nµy viÖc phßng ch¸y lµ cùc kú quan

träng, do ®ã hÖ thèng phßng ch¸y còng ®−îc tù ®éng ho¸ …..

Tù ®éng ho¸ v¨n phßng (office automation ), lîi dông çc thiÕt bÞ v¨n

phßng tù ®éng ho¸, tù ®éng hoµn thµnh çc viÖc khëi th¶o, söa ch÷a, hiÖu

®Ýnh, ph©n ph¸t, l−u tr÷…, thùc hiÖn tù ®éng ho¸ toµn diÖn v¨n phßng. Môc

tiªu chñ yÕu tù ®éng ho¸ v¨n phßng lµ tù ®éng ho¸ qu¶n lý xi nghiÖp.

Tù ®éng ho¸ gia ®×nh ( home automation), khi m¸y tÝnh tiÕn vµo çc gia

®×nh, cuéc sèng gia ®×nh sÏ thay ®æi toµn diÖn, con ng−êi sÏ ®−îc gi¶i phãng



27

khái lao ®éng c«ng viÖc gia ®×nh phiÒn to¸i, xuÊt hiÖn mét çch sèng míi mÎ

cã tÝnh s¸ng t¹o, gia ®×nh cµng thªm an ninh, cuéc sèng cµng thªm thuËn tiÖn

dÔ chÞu vµ ®Çy høng thó.D−íi sù ®iÒu khiÓn cña m¸y tÝnh sÏ cã thÓ tù ®éng

khëi ®éng ®iÒu chØnh theo giê giÊc, çc viÖc gia ®×nh nh− ®un n−íc, nÊu

c¬m… sÏ cã thÓ ®iÒu khiÓn tõ sa ®Ó thùc hiÖn. Khi v¾ng nhµ, cã thÓ dïng ®iÖn

tho¹i th«ng b¸o cho hÖ thèng ®iÒu khiÓn trong nhµ lµm tr−íc çc viÖc chuÈn

bÞ. NÕu nh− liªn kÕt m¸y tÝnh gia ®×nh víi m¸y tÝnh cöa hµng, ngµnh giao

th«ng, ng©n hµng vµ bÖnh viÖn…, th× cã thÓ ngåi t¹i nhµ cã thÓ tham gia çc

ho¹t ®éng nh− b×nh th−êng.

* Trong n«ng nghiÖp:

C«ng tr−êng thùc vËt lµ c¨n cø ®Þa s¶n xuÊt n«ng nghiÖp cña c«ng

nghiÖp ho¸. NhiÖt ®é, ®é Èm cña c«ng tr−êng thùc vËt, thËm chÝ toµn bé qu¸

tr×nh −¬m gièng ®Òu cã thÓ sö dông ®iÒu khiÓn tù ®éng, ®Ó gi¶m bít søc ng−êi

n©ng cao s¶n l−îng. Do ®ã, trong n«ng nghiÖp tù ®éng ho¸ còng ®· ®−îc øng

dông tõ rÊt l©u.

§Çu nh÷ng n¨m 80 Liªn X« (cò) ®· chÕ t¹o ra mét lo¹i m¸y tù ®éng

øng dông trong n«ng nghiÖp. Khi lµm viÖc lo¹i m¸y nµy cã thÓ tù ®éng quan

s¸t ®é Èm cña thæ nh−ìng nhiÖt ®é kh«ng khÝ vµ søc giã…, nã cã thÓ x¸c ®Þnh

ph−¬ng ph¸p t−íi vµ tiÕn hµnh t−íi cho c©y trång, nhê mét lo¹i m¸y lµm m−a

nh©n t¹o kh¸c.

Còng cuèi nh÷ng n¨m 80 NhËt ®· ph¸t minh ra mét lo¹i m¸y tù ®éng

−¬m gièng khoai t©y vµ mét lo¹i m¸y sö dông m¸y tÝnh diÒu khiÓn øng dông

vµo viÖc nu«i ç n−íc ngät, lo¹i m¸y nµy sÏ tù ®éng kiÓm tra nhiÖt ®é n−íc,

hµm l−îng muèi trong n−íc vµ ®×nh ra ph−¬ng ph¸p cÊp thøc ¨n cho ç.

Trong ch¨n nu«i gia sóc, gia cÇm còng co nh÷ng lo¹i m¸y øng dông

trong c«ng viÖc nµy, nh− lo¹i m¸y tù ®éng ch¨n nu«i do Liªn X« ( cò) chÕ t¹o

lo¹i m¸y nµy cã thÓ chuÈn bÞ thøc ¨n gia sóc, ph©n ph¸t thøc ¨n gia sóc, v¾t

s÷a, ®ì ®Î cho lîn n¸i...



28

MÆc dï tù ®éng ho¸ trong n«ng nghiÖp ®· ®−îc øng dông tõ l©u, song

nã chØ ph¸t triÓn ë mét sè n−íc ph¸t triÓn, cßn ®èi víi çc n−íc chËm ph¸t

triÓn, tuy co nÒn n«ng nghiÖp chiÕm tû lÖ lín nh−ng viÖc øng dông tù ®éng

ho¸ vµo n«ng nghiÖp vÉn cßn rÊt chËm. HiÖn nay, ®−îc sù trî gióp cña n−íc

ngoµi çc n−íc ®ang ph¸t triÓn ®· ®−a dÇn tù ®éng ho¸ vµo s¶n xuÊt n«ng

nghiÖp, ®Æc biÖt lµ çc n−íc §«ng Nam ¸ trong ®ã cã ViÖt Nam.

1.3.5. thµnh tùu cña tù ®éng ho¸ trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt

ThÕ giíi ®ang ngµy cµng ph¸t triÓn, cuéc sèng con ng−êi ngµy çng

thay ®æi, hµng lo¹t çc m¸y mãc tù ®éng ®· vµ ®ang xuÊt hiÖn, robot ®−îc chÕ

t¹o ra thay thÕ con ng−êi ë nhiÒu mÆt…., ®ã lµ nh÷ng thµnh tùu cña ngµnh tù

®éng ho¸ mang l¹i. Trong 40 b¨m qua nã ®· mang l¹i nh−ng thµnh qu¶ to lín:

DÉn h−íng vµ ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ trong kh«ng gian, bao gåm m¸y bay

d©n dông, tªn löa, m¸y bay chiÕn ®Êu, tµu vËn t¶i, vÖ tinh.HÖ thèng ®iÒu khiÓn

nµy ®· ®¶m b¶o ®−îc tÝnh æn ®Þnh vµ chÝnh x¸c d−íi t¸c ®éng cña nhiÔu m«i

tr−êng vµ cña chÝnh hÖ thèng.

HÖ thèng ®iÒu khiÓn trong s¶n xuÊt c«ng nghiÖp, tõ m¸y tù ®éng ®Õn

m¹ch tÝch hîp.Nh÷ng thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn b»ng m¸y tÝnh ®· cã ®é chÝnh x¸c

®Þnh vÞ vµ l¾p r¸p rÊt cao ®Ó t¹o ra nhiÒu s¶n phÈm cã chÊt l−îng tèt.

HÖ thèng ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp, vÝ dô trong qu¸ tr×nh s¶n

xuÊt hydrocacbon vµ nhiÒu chÊt ho¸ häc kh¸c. HÖ ®iÒu khiÓn nµy ®· xö lý

hµng ngµn th«ng tin lÊy tõ c¶m biÕn ®Ó ®iÒu khiÓn hang tr¨m c¬ cÊu chÊp

hµnh : van, cÊp nhiÖt, b¬m…, ®Ó cho ra s¶n phÈm víi yªu cÇu kh¾t khe vÒ tÝnh

n¨ng kü thuËt.

§iÒu khiÓn hÖ thèng truyÒn th«ng bao gåm: hÖ thèng ®iÖn tho¹i vµ

internet. HÖ thèng ®iÒu khiÓn cã nhiÖm vô kiÓm so¸t møc n¨ng l−îng ë ®Çu

vµo, ®Çu ra vµ khi truyÒn dÉn, th«ng b¸o nh÷ng sù cè ®a d¹ng, phøc t¹p

th−êng x¶y ra trong truyÒn th«ng.



29

1.3.6. Môc ®Ých vµ ý nghÜa cña viÖc thiÕt kÕ m« h×nh t−íi nhá giät tù ®éng

Kü thuËt trång c©y kh«ng dïng ®Êt lµ kü thuËt trång c©y tiªn tiÕn vµ

hiÖn ®¹i. Trång rau b»ng ph−¬ng thøc kh«ng dïng ®Êt lµ gi¶i ph¸p cã hiÖu

qu¶ nhÊt hiÖn nay trong viÖc s¶n xuÊt rau an toµn mµ kh«ng g©y « nhiÔm

m«i tr−êng, tËn dông ®−îc mÆt b»ng kh«ng gian (ngay c¶ trªn ®Êt nghÌo

dinh d−ìng, nhiÔm ®éc, nhiÔm mÆn), tiÕt kiÖm ®−îc c«ng lao ®éng, gi¶i

phãng ®−îc søc lao ®éng nÆng nhäc khi trång c©y ngoµi ®Êt, trång ®−îc

nhiÒu vô trong n¨m, cã thÓ t¨ng sè vô gÊp 3-4 lÇn vµ n¨ng suÊt cã thÓ cao

gÊp 20 lÇn so víi trång trªn ®Êt.

ChÝnh v× nh÷ng lîi Ých to lín ®ã mµ vÊn ®Ò ¸p dông tù ®éng hãa vµo hÖ

thèng t−íi lµ v« cïng quan träng, nã sÏ lµ mÊu chèt ®−a nÒn n«ng nghiÖp n−íc

ta vèn l¹c hËu sang mét giai ®o¹n míi, giai ®o¹n cña nÒn n«ng nghiÖp tiªn

tiÕn, hiÖn ®¹i. gãp phÇn chung trong c«ng cuéc c«ng nghiÖp hãa hiÖn ®¹i hãa

n«ng nghiÖp n«ng th«n.

Nh− vËy chóng ta ®· thÊy râ vai trß quan träng cña tù ®éng hãa

trong ®êi sèng con ng−êi, trong c«ng nghiÖp, trong n«ng nghiÖp. Do ®ã

viÖc øng dông tù ®éng hãa vµo n«ng nghiÖp ë n−íc ta cung nh− cô thÓ vµo

hÖ thèng t−íi nhá giät nµy cµng trë nªn cÊp thiÕt cÇn ®−îc nghiªn cøu ®Ó

sím ®−a vµo thùc tiÔn.

1.4.kÕt luËn ch−¬ng i

Ngµy nay, trong mäi lÜnh vùc, mäi c«ng nghÖ s¶n xuÊt cô thÓ ®Òu cã sù

gãp mÆt cña tù ®éng ho¸. Ng−êi ta nãi tù ®éng ho¸ g¾n víi n¨ng xuÊt, chÊt

l−îng s¶n phÈm, c«ng nghÖ tù ®éng ho¸ ®· gãp phÇn lín vµo qu¸ tr×nh ph¸t

triÓn cña x· héi, c¶i thiÖn ®êi sèng con ng−êi. Tõ ®ã mµ chóng ta nªn ®Ò cao

vai trß cña nã ®Ó tiÕp tôc häc tËp vµ nghiªn cøu ®Ó øng dông chóng mét c¸ch

hiÖu qu¶ h¬n vµ h÷u Ých h¬n.

§èi víi n−íc ta, theo chñ ch−¬ng chÝnh s¸ch cña §¶ng vµ Nhµ N−íc,



30

®Èy m¹nh c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn ®¹i ho¸ n«ng nghiÖp n«ng th«n ®Ó ®Õn

2010 ®−a n−íc ta thµnh mét n−íc c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸. Th× c«ng

nghÖ tù ®éng ho¸ cµng trë nªn quan träng ®èi víi chóng ta, vµ cÇn cã nhiÒu

c«ng tr×nh h¬n n÷a nghiªn cøu vÒ tù ®éng ho¸ ®Ó cã thÓ vµo thùc tÕ mét

c¸ch ®¬n gi¶n vµ hiÖu qu¶ nhÊt.

Tõ nh÷ng ph©n tÝch trong ch−¬ng I nµy cho thÊy mét triÓn väng to lín

cña hÖ thèng trång rau thñy canh, trong ph−¬ng ph¸p nµy viÖc øng dông hÖ

thèng t−íi nhë giät lµ rÊt hîp lý vµ kinh tÕ. V× ph−¬ng ph¸p thñy canh, hÖ

thèng t−íi kh«ng chØ cung cÊp n−íc cho c©y mµ cßn kÌm theo c¶ chÊt dinh

d−ìng, sö dông ph−¬ng ph¸p t−íi nhá giät sÏ tiÕt kiÖm ®−îc dung dÞch, cung

cÊp cho c©y chÝnh x¸c kh«ng l·ng phÝ, h¬n n÷a theo ph−¬ng ph¸p nµy c©y sÏ

®−îc trång trong nhµ l−íi, kh«ng tiÕp xóc víi ®Êt sÏ tr¸nh ®−îc c¸c mÇm bÖnh

vµ kh«ng ph¶i dïng thuèc b¶o vÖ thùc vËt, n«ng s¶n sÏ ®−îc ®¶m b¶o an toµn,

m«i tr−êng kh«ng bÞ « nhiÔm, rót ng¾n mïa vô, gi¶m bít c«ng lao ®éng, n¨ng

suÊt cao, hiÖu qu¶ kinh tÕ lín, cã thÓ ¸p dông s¶n xuÊt ®¹i trµ. §©y sÏ lµ mòi

nhän cña ngµnh n«ng nghiÖp hiÖn ®¹i.



31

Ch−¬ng II

x©y dùng thuËt to¸n ®iÒu khiÓn

2.1. C«ng nghÖ s¶n xuÊt rau an toµn

Chóng t«i ®· nghiªn cøu mét hÖ thèng t−íi nhá giät cho rau an toµn

trong nhµ l−íi thùc tÕ, hÖ thèng nµy cßn ho¹t ®éng b¸n tù ®éng, mét sè kh©u

ch−a ®−îc tù ®éng hãa do yªu cÇu phøc t¹p vµ ®é chÝnh x¸c cña nã nªn con

ng−êi cßn ®ang ph¶i ®¶m nhiÖm. Sau ®©y lµ s¬ ®å vµ ho¹t ®éng cña hÖ thèng.

2.1.1. S¬ ®å c«ng nghÖ hÖ thèng



32



33

2.1.2. Ho¹t ®éng cña hÖ thèng

* HÖ thèng b×nh t−íi:

Gåm 3 b×nh nhá ®ùng dung dÞch gèc, dung dÞch nµy d−îc pha trén víi

tû lÖ ®Æc biÖt çc chÊt dinh d−ìng nu«i c©y, dung dÞch trong 3 binh nµy ®−îc

trén b»ng tay vµ ®−îc ®o rÊt chÝnh x¸c tr−íc khi ®æ vµo b×nh trén. B×nh trén

lín gåm hai b×nh, mét b×nh dïng ®Ó trén dung dÞch, mét b×nh ®Ó chøa hçn hîp

®· trén ®Ó t−íi. B×nh trén ®−îc trén b»ng b¬m tuÇn hoµn

* Quy tr×nh t−íi:

Çc dung dÞch gèc ®−îc trén b»ng tay trong çc b×nh nhá, sau ®ã ®−îc

®æ vµo b×nh chÝnh, ë ®©y dung dÞch gèc sÏ ®−îc trén víi n−íc víi tû lÖ phï

hîp víi tõng lo¹i c©y trång, dung dÞch trong b×nh trén ®−îc trén nhê mét m¸y

b¬m MB1, m¸y b¬m nµy ®−îc nh©n viÖn trùc cho ch¹y ®Ó b¬m tuÇn hoµn

dung dÞch trong b×nh trén, thêi gian ch¹y cña MB1 phô thuéc vµo l−îng dung

dÞch trong b×nh. Sau khi dung dÞch ®−îc trén ®Òu, nã sÏ ®−îc chuyÓn sang

B×nh t−íi, dung dÞch ®−îc dù tr÷ ë ®©y vµ ®−îc t−íi cho c©y nhê m¸y b¬m

MB2 vµ HÖ thèng èng t−íi. MB2 ®−îc nèi víi bé Timer ®−îc lËp tr×nh ch¹y

theo thêi gian t−íi 2 phót nghØ 15 phót, thêi gian nµy cã thÓ ®−îc thay ®æi tïy

thuéc vµo tõng lo¹i cÇy, tõng thêi kú sinh tr−ëng cña c©y. Çc van ®iÖn còng

®−îc nèi víi bé Timer lËp tr×nh, hÖ thèng tù ®éng hãa nµy sÏ tù ®éng t−íi

n−íc cho c©y theo thêi gian ®· ®Þnh. L−u l−îng dung dÞch cung cÊp cho c©y

®−îc ®iÒu chØnh chñ yÕu ë Bé ®iÒu ¸p, bé ®iÒu ¸p sÏ quyÕt ®Þnh ¸p suÊt ë ®Çu

ra cña MB2, t¹o ra dßng ch¶y nhá dÉn ®Õn çc gèc c©y, víi hÖ thèng ®−êng

èng dÉn ®−îc thiÕt kÕ nhá cïng víi sù ®iÒu chØnh cña bé ®iÒu ¸p th× dung dÞch

dÉn ®Õn nhá giät vµo çc gèc c©y.

2.1.3. Yªu cÇu c«ng nghÖ cña mét sè lo¹i rau: Cµ chua, D−a chuét, Sóp l¬

Yªu cÇu kü thuËt t−íi vµ n¨ng xuÊt cña mét sè c©y rau ®−îc trång theo

ph−¬ng ph¸p thuû canh kh«ng dïng ®Êt nh− sau:

- C©y cµ chua: yªu cÇu t−íi mét ngµy ph¶i cung cÊp cho mét c©y 3lÝt



34

dung dÞch, sau 15 phót nghØ l¹i cung cÊp dung dÞch cho c©y trong 2 phót.

- C©y d−a chuét: yªu cÇu t−íi mét ngµy ph¶i cung cÊp cho mét c©y 2lÝt

dung dÞch, sau 15 phót nghØ l¹i cung cÊp dung dÞch cho c©y trong 2 phót.

- C©y sóp l¬ xanh: yªu cÇu t−íi mét ngµy ph¶i cung cÊp cho mét c©y

0.8lÝt dung dÞch, sau 15 phót nghØ l¹i cung cÊp dung dÞch cho c©y trong 1 phót.

2.2. ThuËt to¸n ®iÒu khiÓn m« h×nh

2.2.1. Giíi h¹n cña m« h×nh

* ViÖc cung cÊp dung dÞch tõ çc b×nh dung dÞch gèc sang b×nh trén sÏ

®−îc thùc hiÖn b»ng çc m¸y b¬m MB1, MB2, MB3, çc m¸y b¬m nµy ®−îc

®iÒu khiÓn b»ng PLC S7 – 200.

* Do quy m« cña ®Ò tµi nªn chóng t«i chØ thiÕt kÕ mét b×nh chÝnh thùc

hiÖn c¶ hai chøc n¨ng: trén vµ lµm b×nh chøa, vµ trong m« h×nh ch−a trang bÞ

®−îc bé ®iÒu ¸p, m« h×nh cßn míi chØ trang bÞ ®−îc 3 van ®iÖn, con mét sè

van kh¸c dïng van th−êng, m« h×nh còng kh«ng trang bÞ ®−îc nhiÒu m¸y b¬m

nªn chóng t«i sö dông mét m¸y b¬m MB4 thùc hiÖn c¶ hai chøc n¨ng b¬m

trén vµ b¬m t−íi.

2.2.2. S¬ ®å c«ng nghÖ cña m« h×nh



35



36

2.2.3. Ho¹t ®éng cña m« h×nh

§Ó lµm s¸ng tá kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn cña PLC S7 – 200 chóng t«i ph©n ho¹t ®éng cña m« h×nh ra thµnh 3 thuËt to¸n riªng. * Trén dung dÞch. Khi ng−êi ®iÒu khiÓn bÊm nót Start, çc m¸y b¬m B1, B2, B3 sÏ ho¹t ®éng ( nÕu cã tÝn hiÖu b¸o møc cao MC1, MC2, MC3 trong 3 b×nh chøa dung dÞch gèc). Çc m¸y b¬m nµy chuyÓn dung dÞch gèc tõ 3 b×nh vµo b×nh trén víi tû lÖ sÏ ®−îc quyÕt ®Þnh b»ng çch ®Æt thêi gian ho¹t ®éng cho m¸y b¬m. Khi trong b×nh trén ®· cã dung dÞch møc thÊp trong b×nh sÏ t¾t, khi ®ã m¸y b¬m B4 sÏ ho¹t ®éng cïng víi çc van V1, V2 më, çc van V3,V4,V5,V6 ®ãng, dung dÞch sÏ ®−îc b¬m tuÇn hoµn vµ trén ®Òu, sau mét thêi gian trén B4 ngõng ho¹t ®éng, ch−¬ng tr×nh kÕt thóc. * T−íi. ViÖc ®iÒu khiÓn t−íi dïng S7 – 200 víi bé xö lý CPU 224 sÏ trë nªn v« cïng ®¬n gi¶n, viÖc ®iÒu khiÓn kh«ng chØ lµ vµi èng t−íi mµ cã thÓ ®iÒu khiÓn cïng lóc nhiÒu hÖ thèng kh¸c nhau. Trong ®Ò tµi nµy chóng t«i t−îng ch−ng 3 èng t−íi lµ 3 hÖ thèng t−íi kh¸c nhau ®−îc cóng ®iÒu khiÓn trªn mét hÖ thèng. Do ®ã chóng t«i x©y dùng 2 thuËt to¸n gåm: c¶ 3 hÖ thèng t−íi cïng lóc vµ 3 hÖ thèng t−íi riªng rÏ.

- Ba hÖ thèng cïng t−íi: Khi ng−êi ®iÒu khiÓn bÊm nót Start, ch−¬ng tr×nh sÏ më çc van V1, V3,V4,V5,V6, sau ®ã m¸y b¬m t−íi B4 ho¹t ®éng ®−a dung dÞch ra t−íi, B4 sÏ t−íi theo chu kú lµ t−íi 2 phót nghØ 15 phót ( thêi gian nµy hoµn toµn cã thÓ thay ®æi dÔ dµng trong ch−¬ng tr×nh ®iªu khiÓn). Khi møc thÊp b×nh trén MT4 b¸o th× m¸y b¬m B4 dõng vµ ch−¬ng tr×nh kÕt thóc.

- Ba hÖ thèng t−íi riªng rÏ: Khi ng−êi ®iÒu khiÓn bÊm nót Start çc van V1,V3, V4 më, çc van V2, V5, V6 ®ãng, sau ®ã m¸y b¬m B4 ho¹t ®éng t−íi dung dÞch víi chu kú t−íi 2 phót nghØ 15 phót ( thêi gian nµy hoµn toµn cã thÓ thay ®æi dÔ dµng trong ch−¬ng tr×nh ®iªu khiÓn). Sau khi van V4 t−íi 1 thêi gian th× V5 më t−íi sau ®ã V6 l¹i më t−íi ( thêi gian t−íi cña çc hÖ thèng lµ tuú thuéc vµ yªu cÇu c«ng nghÖ, thêi gian nµy cã thÓ ®Æt dÔ dµng trong ch−¬ng tr×nh lËp tr×nh. Khi møc thÊp b×nh trén MT4 b¸o th× m¸y b¬m B4 dõng vµ ch−¬ng tr×nh kÕt thóc.



37

T5

T4

MC1 MC2 MC3

MC2 T2 T3

10s

2.2.4. S¬ ®å thuËt to¸n cña m« h×nh

* Trén

Start

MB1 ho¹t ®éng

B4 ho¹t ®éng

B3 ho¹t ®éng

V1,V2 më

Stop

B4 dõng

B2 ho¹t ®éng



38

MT4

T2

T1

10s T3

MT4

T1 10s T2

T3

T4

* T−íi 1

* T−íi 2

Start

B4 ho¹t ®éng

Stop

B4 dõng

V1,V3,V4, V5,V6 Më

Start

B4 ho¹t ®éng

Stop

B4 dõng

V1,V3,V4, Më

V6 Më

V5 Më



39

2.3. KÕt luËn ch−¬ng II

Th«ng qua nghiªn cøu t×nh h×nh s¶n xuÊt thùc tÕ vµ lý thuyÕt chóng t«i

thÊy cÇn thiÕt ph¶i ph¸t triÓn c«ng nghÖ tù ®éng hãa nh»m x©y dùng mét nÒn

n«ng nghiÖp v÷ng m¹nh chuÈn bÞ xu thÕ héi nhËp khu vùc.

Trªn c¬ së ®ã ®Ò tµi ®· x©y dùng mét hÖ thèng t−íi nhá giät hoµn toµn

tù ®éng, con ng−êi chØ cßn nhiÖm vô theo dâi vµ kiÓm tra hÖ thèng.

ë ch−¬ng II nµy chóng t«i ®· x©y dùng ®−îc thuËt to¸n ®iÒu khiÓn cña

m« h×nh lµ c¬ së quan träng cho kh©u tiÕp theo lµ lËp tr×nh ®iÒu khiÓn hÖ thèng.

Tuy nhiªn, do cßn nhiÒu h¹n chÕ nªn m« h×nh ch−a hoµn toµn nh− thùc

tÕ, nh−ng ®©y sÏ lµ phÇn kh«ng thÓ thiÕu ®Ó cã thÓ x©y dùng ®−îc hÖ thèng

t−íi nhá giät trong thùc tÕ.



40

Ch−¬ng III

ThiÕt kÕ m« h×nh hÖ thèng

t−íi nhá giät tù ®éng

3.1. Chän thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn

3.1.1. PhÇn mÒm Simatic S7 - 200

3.1.1.1. Vßng quÐt

PLC thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh theo mét chu tr×nh lÆp mçi vßng lÆp lµ mét

vßng quÐt (scan cycle). Mçi vßng quÐt ®−îc b¾t ®Çu b»ng giai ®o¹n ®äc d÷

liÖu tõ çc cæng vµo vïng bé ®Õm ¶o, tiÕp ®Õn lµ giai ®o¹n thùc hiÖn ch−¬ng

tr×nh sau ®ã lµ giai ®o¹n truyÒn th«ng néi bé vµ kiÓm tra lçi, kÕt thóc vßng

quÐt lµ giai ®o¹n chuyÓn néi dung cña bé ®Öm ¶o tíi çc cæng.trong tõng vßng

quÐt ch−¬ng tr×nh ®−îc thùc hiÖn b»ng lÖnh ®Çu tiªn vµ lÖnh kÕt thóc t¹i lÖnh

kÕt thóc (MEND).

Thêi gian quÐt phô thuéc ®é dµi cña ch−¬ng tr×nh, kh«ng ph¶i vßng

quÐt nµo thêi gian quÐt còng b»ng nhau mµ nã phô thuéc çc lÖnh tho¶ m·n

trong ch−¬ng tr×nh. Trong thêi gian thùc hiÖn vßng quÐt nÕu cã tÝn hiÖu b¸o

ng¾t ch−¬ng tr×nh sÏ dõng l¹i ®Ó thùc hiÖn xö lý ng¾t, tÝn hiÖu b¸o ng¾t cã thÓ

thùc hiÖn ë bÊt kú giai ®o¹n nµo

T¹i thêi ®iÓm thùc hiÖn lÖnh vµo/ra. Th«ng th−êng çc lÖnh kh«ng lµm

viÖc trùc tiÕp víi cæng vµo ra mµ chØ th«ng qua çc bé ®Öm ¶o cña cæng trong

vïng nhí tham sè. ViÖc truyÒn th«ng gi÷a bé ®Öm ¶o víi ngo¹i vi trong giai

®o¹n ®Çu vµ cuèi do CPU ®¶m ®−¬ng.



41

H×nh 5: Vßng quÐt

3.1.1.2. Ph−¬ng ph¸p lËp tr×nh

S7-200 lµ ng«n ng÷ lËp tr×nh. Th«ng qua S7-200 mµ ng−êi sö dông

th«ng tin ®−îc víi bé diÒu khiÓn PLC bªn ngoµi. S7-200 biÓu diÔn mét m¹ch

logic cøng b»ng mét d·y çc lÖnh lËp tr×nh.

- Çch lËp tr×nh cho S7 -200 nãi riªng vµ cho bé PLC cña siemen nãi

chung dùa trªn hai ph−¬ng ph¸p c¬ b¶n .

- Ph−¬ng ph¸p h×nh thang: (lader logic viÕt t¾t lµ LAD) ®©y lµ ph−¬ng

ph¸p ®å ho¹ thÝch hîp ®èi víi nh÷ng ng−êi quen thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn

logic, nh÷ng kü s− ngµnh ®iÖn.

- Ph−¬ng ph¸p liÖt kª: STL(Statement list) ®©y lµ d¹ng ng«n ng÷ lËp

tr×nh th«ng th−êng cña m¸y tÝnh. Bao gåm çc c©u lÖnh ®−îc ghÐp l¹i theo

mét thuËt to¸n nhÊt ®Þnh ®Ó t¹o mét ch−¬ng tr×nh. Ph−¬ng ph¸p nµy phï hîp

víi çc kü s− lËp tr×nh.

Mét ch−¬ng tr×nh ®−îc viÕt theo ph−¬ng ph¸p LAD cã thÓ ®−îc chuyÓn

sang d¹ng STL tuy nhiªn kh«ng ph¶i ch−¬ng tr×nh nµo viÕt theo d¹ng STL

còng cã thÓ ®−îc chuyÓn sang d¹ng LAD.

Trong qu¸ tr×nh lËp tr×nh ®iÒu khiÓn chóng t«i viÕt theo ph−¬ng ph¸p LAD do

vËy khi chuyÓn sang STL th× bé lÖnh cña STL cã chøc n¨ng t−¬ng øng nh− çc

tiÕp ®iÓm, çc cuén d©y vµ çc hép d©y dïng trong LAD.

2. Thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh

1. NhËp d÷ liÖu tõ ngo¹i vi vµo bé ®Öm ¶o

3. TruyÒn th«ng vµ tù kiÓm tra lçi

4. TruyÒn d÷ liÖu tõ bé ®Öm ¶o ra ngo¹i vi



42

§Ó lµm quen vµ hiÓu biÕt çc thµnh phÇn c¬ b¶n trong LAD vµ STL ta

cÇn n¾m v÷ng çc ®Þnh nghÜa c¬ b¶n sau.

- §Þnh nghÜa vÒ LAD: LAD lµ mét ng«n ng÷ lËp tr×nh b»ng ®å ho¹.

Nh÷ng thµnh phÇn dïng trong LAD t−¬ng øng víi çc thµnh phÇn cña b¶ng

®iÒu khiÓn b»ng r¬le. Trong ch−¬ng tr×nh LAD çc phÇn tö c¬ b¶n dïng ®Ó

biÓu diÔn lÖnh logic sau.

+TiÕp ®iÓm: lµ biÓu t−îng (symbol) m« t¶ çc tiÕp ®iÓm cña r¬le. Çc

tiÕp ®iÓm ®ã cã thÓ lµ th−êng më hoÆc th−êng ®ãng.

+Cuén d©y (Coil): Lµ biÓu t−îng m« t¶ r¬le ®−îc m¾c theo chiÒu dßng

®iÖn cung cÊp cho r¬le.

+Hép(Box): Lµ biÓu t−îng m« t¶ çc hµm kh¸c nhau nã lµm viÖc khi cã

dßng ®iÖn ch¹y ®Õn hép. Nh÷ng d¹ng hµm th−êng biÓu diÔn b»ng hép lµ çc

bé thêi gian (Timer), bé ®Õm (Counter) vµ çc hµm to¸n häc.Cuén d©y vµ çc

hép ph¶i m¾c theo ®óng chiÒu dßng ®iÖn.

ChiÒu dßng ®iÖn trong m¹ng LAD ®i tõ ®−êng nguån bªn tr¸i sang

®−êng nguån bªn ph¶i. §−êng nguån bªn tr¸i lµ ®ay nãng ®−êng nguån bªn

ph¶i lµ ®©y trung hoµ hay lµ ®−êng trë vÒ cña nguån cung cÊp (Khi sö dông

ch−¬ng tr×nh tiÖn dïng Step 7 Micro / Dos hoÆc Step 7 Micro / Win th× ®−êng

nguån bªn ph¶i kh«ng ®−îc thùc hiÖn ). Dßng ®iÖn ch¹y tõ tr¸i qua çc tiÕp

®iÓm ®ãng ®Õn çc cuén d©y hoÆc çc hép trë vÒ nguån bªn ph¶i.

- §Þnh nghÜa vÒ STL: Ph−¬ng h¸p liÖt kª lÖnh lµ ph−¬ng ph¸p thÓ hiÖn

ch−¬ng tr×nh d−íi d¹ng tËp hîp çc c©u lÖnh. Mçi c©u lÖnh trong ch−¬ng tr×nh

kÓ c¶ çc lÖnh h×nh thøc biÓu diÔn mét chøc n¨ng cña PLC .

§Ó t¹o ra ch−¬ng tr×nh STL, ng−êi lËp tr×nh cÇn ph¶i hiÓu râ ph−¬ng

thøc sö dông 9 bit ng¨n xÕp logic cña S7-200. Ng¨n xÕp logic lµ mét khèi

gåm 9 bit chång lªn nhau. TÊt c¶ çc thuËt to¸n liªn quan ®Õn ng¨n xÕp ®Òu

lµm viÖc víi bit ®Çu tiªn hoÆc víi bit ®Çu vµ bit thø hai cña ng¨n xÕp. Gi¸ trÞ

logic míi ®Òu cã thÓ ®−îc göi ( hoÆc ®−îc nèi thªm) vµo ng¨n xÕp. Khi phèi



43

hîp hai bit ®Çu tiªn cña ng¨n xÕp, th× ng¨n xÕp sÏ ®−îc kÐo lªn mét bit. Ng¨n

xÕp vµ tõng bit cña ng¨n xÕp ®−îc biÓu diÔn nh− sau:

S0 Stack 0 - bit ®Çu tiªn cña ng¨n xÕp (bit trªn cïng)

S1 Stack 1- bit thø hai cña ng¨n xÕp

S2 Stack 2- bit thø ba cña ng¨n xÕp

S3 Stack 3- bit thø t− cña ng¨n xÕp

S4 Stack 4- bit thø n¨m cña ng¨n xÕp

S5 Stack 5- bit thø s¸u cña ng¨n xÕp

S6 Stack 6- bit thø b¶y cña ng¨n xÕp

S7 Stack 7- bit thø t¸m cña ng¨n xÕp

S8 Stack 8- bit thø chÝn cña ng¨n xÕp

3.1.1.3. So¹n th¶o ch−¬ng tr×nh lËp tr×nh trªn phÇn mÒm S7 – 200

PhÇn mÒm Step 7 - Micro/Win 32, ng−êi dïng t¹o ra çc ch−¬ng tr×nh

vµ cÊu h×nh d−íi d¹ng mµ hä thÝch: biÓu ®å thang (Ladder diagram), danh

s¸ch lÖnh (Statement list), biÓu ®å çc khèi chøc n¨ng (Function block

diagram). Mét hoÆc hai dù ¸n cã thÓ so¹n th¶o song song cïng mét lóc. ViÖc

lËp tr×nh ®−îc ®¬n gi¶n ho¸ mét çch ®¸ng kÓ nhê chøc n¨ng “kÐo vµ th¶”

(drag and drop), c¾t, d¸n nhê sö dông bµn phÝm hoÆc con chuét. Mét sè chøc

n¨ng míi cho phÐp viÖc t×m vµ thay thÕ tù ®éng, xem tr−íc b¶n in (print

preview), b¶ng th«ng tin vÒ çc biÓu t−îng cã çc ®Þa chØ, biÓu t−îng còng

nh− çc ®Þa chØ ®−îc hiÓn thÞ cho mçi phÇn tö trong qu¸ tr×nh lµm viÖc vµ

gi¸m s¸t t×nh tr¹ng lµm viÖc.

1. §Þnh cÊu h×nh lËp tr×nh

§©y lµ b−íc quan träng ®Çu tiªn cÇn thùc hiÖn gåm cã çc b−íc sau:

- Lùa chän trªn thanh thùc ®¬n Tools Options … nh− trªn h×nh ?



44

H×nh 6: Lùa chän cÊu h×nh lËp tr×nh

- Hép tho¹i Options xuÊt hiÖn cho phÐp ta lùa chän ph−¬ng thøc lËp tr×nh

thÝch hîp nh−: Lùa chän cöa sæ so¹n th¶o ch−¬ng tr×nh, ng«n ng÷ viÕt ch−¬ng

tr×nh…..

- §Ó kÕt thóc ta nhÊn nót ENTER hoÆc kÝch vµo nót “OK” ®Ó x¸c nhËn

nh÷ng sù lùa chän ®ã.

2. T¹o vµ l−u tr÷ mét Project

- Çc thµnh phÇn cña mét Project

Mét Project bao gåm nh÷ng thµnh phÇn sau:

+ Progam Block : Bao gåm çc m· hãa cã thÓ thùc hiÖn ®−îc vµ çc lêi

chó thÝch. M· hãa cã thÓ thùc hiÖn ®−îc bao gåm ch−¬ng tr×nh chÝnh hay çc

ng¾t vµ ch−¬ng tr×nh con. M· hãa ®−îc t¶i ®Õn PLC cßn çc chó thÝch ch−¬ng

tr×nh th× kh«ng.

+ Data Block: Khèi d÷ liÖu bao gåm çc d÷ liÖu ( nh÷ng gi¸ trÞ bé nhí



45

ban ®Çu, nh÷ng h»ng sè ) vµ çc lêi chó thÝch. D÷ liÖu ®−îc t¶i ®Õn PLC , çc

lêi chó thÝch th× kh«ng.

+ Symtem Block: Symtem Block chøa çc th«ng tin vÒ cÊu h×nh nh− lµ

çc th«ng sè truyÒn th«ng, çc d¶i d÷ liÖu l−u gi÷, çc bé läc ®Çu vµo sè vµ

t−¬ng tù vµ th«ng tin mËt khÈu. Çc th«ng tin nµy ®−îc t¶i ®Õn PLC.

+ Symbol Table: Symbol Table cho phÐp ch−¬ng tr×nh sö dông nh÷ng

®Þa chØ t−îng tr−ng. Nh÷ng ®Þa chØ nµy ®«i khi tiÖn Ých h¬n cho ng−êi lËp tr×nh

vµ lµm cho ch−¬ng tr×nh dÔ theo dâi h¬n . Ch−¬ng tr×nh biªn dÞch t¶i tíi PLC

sÏ chuyÓn çc ®Þa chØ t−îng tr−ng thµnh ®Þa chØ thùc. Th«ng tin trong Symbol

Table sÏ kh«ng ®−îc t¶i tíi PLC.

+ Status Chart : Status Chart cho phÐp theo dâi çch thøc xö lý d÷ liÖu

¶nh h−ëng tíi viÖc thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh . Status Chart kh«ng ®−îc t¶i ®Õn

PLC ,chóng ®¬n gi¶n lµ çch thøc qu¶n lý ho¹t ®éng cña PLC.

+ Cross Reference: Cöa sæ Cross Reference cho phÐp kiÓm tra nh÷ng

b¶ng chøa x¸c to¸n h¹ng sö dông trong ch−¬ng tr×nh vµ còng lµ vïng nhí ®·

®−îc g¸n (Bit Usage vµ Bye Usage) . Trong khi ch−¬ng tr×nh so¹n th¶o ë chÕ ®é

RUN, ta cã thÓ kiÓm tra nh÷ng sè (EU, ED) ®ang ®−îc sö dông trong ch−¬ng

tr×nh. Th«ng tin trong Cross Reference vµ Usage kh«ng ®−îc t¶i ®Õn PLC.

- Çch t¹o ra mét Project

§Ó t¹o mét Project míi ta chØ cÇn kÝch ho¹t vµo biÓu t−îng Step7 -

Micro/ Win32 th× mét Project míi sÏ ®−îc t¹o ra.

Ta cã thÓ t¹o mét Project míi sö dông thanh thùc ®¬n b»ng çch lùa

chän File New hoÆc Ên tæ hîp phÝm Ctr+N.

§Ó më mét Project cã s½n b»ng çch lùa chän File Open hoÆc Ên tæ

hîp phÝm Ctr+O vµ lùa chän tªn Project muèn më.

- L−u tr÷ mét Project

§Ó l−u tr÷ mét Project míi t¹o ra, ta lùa chän lÖnh trªn thanh thùc ®¬n

Project Save All hoÆc kÝch vµo biÓu tr−îng trªn thanh c«ng cô hoÆc

nhÊn tæ hîp phÝm Ctrl+S.



46

3. So¹n th¶o ch−¬ng tr×nh Step7 - Micro/Win32 cho phÐp t¹o mét ch−¬ng tr×nh mµ cã thÓ sö dông

mét trong 2 cöa sæ lµ: LAD hoÆc STL.

- So¹n th¶o ch−¬ng tr×nh trong LAD.

Cöa sæ ®Ó so¹n th¶o ch−¬ng tr×nh LAD cã d¹ng nh− sau:

§Ó so¹n th¶o ch−¬ng tr×nh, ta tiÕn hµnh theo nh÷ng b−íc sau:

+ NhËp tiªu ®Ò cho vïng so¹n th¶o b»ng çch kÝch ®óp vµo dßng ch÷

xanh çc Network.

+ §Ó so¹n th¶o çc phÇn tö thang, ta kÝch vµo biÓu t−îng t−¬ng øng trªn

thanh chØ dÉn hoÆc lùa chän trªn dang s¸ch chØ dÉn.

+ NhËp vµo ®Þa chØ hoÆc tham sè trong mçi vïng ch÷ vµ Ên ENTER.

H×nh 7: Cöa sæ so¹n th¶o ch−¬ng tr×nh LAD



47

H×nh 8: Cöa sæ so¹n th¶o ch−¬ng tr×nh STL

+ NhËp tªn, ®Þa chØ vµ gi¶i thÝch cho tõng ®Þa chØ b»ng çch vµo

View symbol Table.

- So¹n th¶o ch−¬ng tr×nh trong STL.

Th«ng th−êng qu¸ tr×nh so¹n th¶o ®−îc viÕt b»ng ch−¬ng tr×nh LAD, sau

®ã chuyÓn sang d¹ng STL, cöa sæ giao diÖn cña STL ®−îc minh häa nh− sau:

Çc b−íc ®Ó so¹n th¶o mét ch−¬ng tr×nh trong STL

- Tr−íc hÕt chia çc ®o¹n ch−¬ng tr×nh nµy thµnh tõng m¶ng, vµ mçi

m¶ng ph¶i cã tõ khãa NETWORK.

- Tr−íc mçi lêi chó thÝch ph¶i cã mét ®−êng song ®«i (//). Khi thªm

mçi dßng chó thÝch còng ph¶i b¾t ®Çu bëi ®−êng song ®«i.

- Çc lÖnh, to¸n h¹ng ®Þa chØ cña lÖnh vµ lêi chó thÝch ph¶i ®−îc ng¨n

çch bëi mét kho¶ng trèng hoÆc mét Tab.



48

H×nh 9: Cµi ®Æt truyÒn th«ng gi÷a m¸y tÝnh vµ CPU

Cµi ®Æt truyÒn th«ng

Chän çp truyÒn th«ng

- Gi÷a çc to¸n h¹ng vµ ®Þa chØ kh«ng ®−îc cã kho¶ng çch.

- Mçi to¸n h¹ng riªng biÖt ®−îc t¸ch rêi bëi mét dÊu phÈy, mét kho¶ng

trèng hoÆc mét Tab.

- Sö dông çc lêi trÝch dÉn ®Ó thay cho viÖc so¹n th¶o tªn ký hiÖu.

4. Ch¹y ch−¬ng tr×nh

Sau khi viÕt ch−¬ng tr×nh vµ l−u tr÷ vµo bé nhí ta tiÕn hµnh kÕt nèi vµ

ch¹y ch−¬ng tr×nh theo çc b−íc nh− sau:

- Cµi ®Æt truyÒn th«ng.

Qu¸ tr×nh cµi ®Æt truyÒn th«ng ®Ó chän çp, cÊu h×nh CPU, çc ®Þa chØ

truyÒn th«ng. Ta tiÕn hµnh nh− sau:

+ Tõ thanh thùc ®¬n View Communications nh− h×nh vÏ.

+ Sau khi hép tho¹i Communications Setup xuÊt hiÖn nh¸y ®óp vµo biÓu

t−îng trªn cïng bªn ph¶i. Hép tho¹i Setting the PG/PC xuÊt hiÖn. Trong hép tho¹i

cã nhiÒu øng dông kh¸c nhau nh− lµ STEP 7 vµ Win CC, v× thÕ ta cÇn ph¶i lùa

chän øng dông cÇn ®Æt tham sè. Khi ®· lùa chän “Micro/WIN” vµ ®· cµi ®Æt



49

H×nh10: Hép tho¹i Set PG/PC Interface

trong phÇn cøng, ta cÇn ®Æt thuéc tÝnh thùc sù cña viÖc kÕt nèi phÇn cøng. §Çu tiªn

cÇn ph¶i x¸c ®Þnh giao thøc ®Þnh sö dông trong m¹ng. Nªn sö dông lo¹i PPI. Sau

khi ®· lùa chän giao thøc sö dông ph¶i lùa chän tham sè giao diÖn chÝnh x¸c trong

hép tho¹i. Trong ®ã chøa s½n çc giao diÖn ®¨ cµi ®Æt cïng víi lo¹i giao thøc trong

ngoÆc ®¬n. Ch¼ng h¹n chän “PC/PPI cable(PPI)”. Sau ®ã ta ph¶i lùa chän çc

tham sè liªn quan víi cÊu h×nh hiÖn cã. KÝch vµo nót “Properties....” trong hép

tho¹i ®Ó lùa chän.

- N¹p ch−¬ng tr×nh vµo CPU.

Sau khi cµi ®Æt truyÒn th«ng ta n¹p ch−¬ng tr×nh vµo CPU b»ng viÖc

Download ch−¬ng tr×nh.

5. Çch Download mét ch−¬ng tr×nh

NÕu ®· thiÕt lËp thµnh c«ng liªn kÕt gi÷a PC vµ PLC ta cã thÓ Download

ch−¬ng tr×nh tíi PLC ®ã.

* Chó ý: Khi Download ch−¬ng tr×nh tíi PLC néi dung cña nã sÏ ®−îc

ghi ®Ì lªn néi dung hiÖn thêi cña PLC .V× vËy ph¶i ch¾c ch¾n lµ muèn ghi ®Ì

lªn tr−íc khi b¾t ®Çu Download .



50

Çc b−íc tiÕn hµnh:

+ Tr−íc khi Download ta ph¶i ch¾c ch¾n PLC ë chÕ ®é STOP . KiÓm tra

®Ìn b¸o hiÖu cña PLC, nÕu ch−a ë tr¹ng th¸i ®ã ph¶i kÝch nut “STOP” trªn

thanh c«ng cô hoÆc chän PLC STOP .

+ KÝch nót trªn thanh c«ng cô hay chän PLC Download

+ Theo mÆc ®Þnh, hép kiÓm “Program Code Block”, “Data Block”,

“CPU conguartion” ®· ®−îc ®¸nh dÊu . NÕu kh«ng muèn Download khèi nµo

cã thÓ xo¸ bá ®¸nh dÊu.

- KÝch vµo “OK” ®Ó b¾t ®Çu.

- NÕu Download thµnh c«ng hép tho¹i “Download Successful” xuÊt hiÖn.

- ChuyÓn tr¹ng th¸i cña PLC tõ STOP sang RUN tr−íc khi ch¹y ch−¬ng

tr×nh trªn PLC.

- NÕu Download kh«ng thµnh c«ng ta ph¶i thiÕt lËp l¹i truyÒn th«ng

gi÷a PLC vµ PC vµ thùc hiÖn l¹i çc b−íc nh− trªn.

3.1.2. PhÇn cøng PLC Simatic S7 - 200

3.1.2.1. Chän hÖ thèng c¶m biÕn

Trong m« h×nh cã sö dông hÖ thèng c¶m biÕn møc lµ çc phao, hÖ

thèng çc phao nµy cã t¸c dông b¸o møc dung dÞch trong b×nh vÒ bé ®iÒu

khiÓn trung t©m.

Do kh«ng cã thiÕt bÞ chuyªn dông nªn hÖ thèng c¶m biÕn møc ®−îc

chóng t«i thiÕt kÕ: tõ çc c«ng t¾c hµnh tr×nh vµ çc phao næi, çc phao ®−îc

nèi cøng víi çc cÇn g¹t cña c«ng t¾c hµnh tr×nh, khi cã dung dÞch phao sÏ næi

vµ ®ãng tiÕp ®iÓm l¹i ®−a tÝn hiÖu digital vÒ bé ®iÒu khiÓn PLC S7 – 200, t¹i

®©y PLC sÏ xö lý tÝn hiÖu vµ ®−a ra lÖnh ®iÒu chØnh c¬ cÊu chÊp hµnh.

3.1.2.2. Kh¸i qu¸t chung vÒ PLC

ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic lËp tr×nh ®−îc (PLC) hiÖn nay cã øng dông rÊt

réng r·i. Chøc n¨ng ®iÒu khiÓn cña PLC cã thÓ thay thÕ c¶ mét m¶ng r¬le, h¬n



51

thÕ n÷a, PLC gièng nh− mét m¸y tÝnh nªn cã thÓ lËp tr×nh ®−îc. Ch−¬ng tr×nh

cña PLC cã thÓ thay thÕ rÊt dÔ dµng, çc ch−¬ng tr×nh con còng cã thÓ ®−îc

söa ®æi nhanh chãng. V× vËy kh«ng chØ cã çc chuyªn gia phÇn mÒm mµ ngay

c¶ çc kü thuËt viªn hay ng−êi vËn hµnh còng cã thÓ lËp tr×nh ®−îc cho PLC.

Trong c¹nh tranh c«ng nghiÖp th× hiÖu qu¶ cña nÒn s¶n xuÊt nãi chung

lµ ch×a kho¸ cña thµnh c«ng. HiÖu qu¶ cña nÒn s¶n xuÊt bao trïm nh÷ng lÜnh

vùc nh−:

- Tèc ®é s¶n xuÊt ra mét s¶n phÈm cña thiÕt bÞ vµ cña d©y chuyÒn ph¶i

nhanh.

- Gi¸ nh©n c«ng vµ vËt liÖu lµm ra s¶n phÈm ph¶i h¹.

- ChÊt l−îng cao vµ Ýt phÕ phÈm.

- Thêi gian chÕt cña m¸y mãc lµ tèi thiÓu.

- M¸y s¶n xuÊt cã gi¸ rÎ.

Çc bé ®iÒu khiÓn ch−¬ng tr×nh ®¸p øng ®−îc hÇu hÕt çc yªu cÇu trªn

vµ nh− lµ yÕu tè chÝnh trong viÖc n©ng cao h¬n n÷a hiÖu qu¶ s¶n xuÊt trong

c«ng nghiÖp. Tr−íc ®©y th× viÖc tù ®éng ho¸ chØ ®−îc ¸p dông trong s¶n xuÊt

hµng lo¹t n¨ng suÊt cao. HiÖn nay cÇn thiÕt ph¶i tù ®éng ho¸ c¶ trong s¶n xuÊt

nhiÒu lo¹i kh¸c nhau víi sè l−îng kh«ng lín, ®Ó n©ng cao n¨ng suÊt, chÊt

l−îng vµ nh»m cùc tiÓu ho¸ vèn ®Çu t− cho xÝ nghiÖp. Çc thÕ hÖ PLC míi,

çc hÖ thèng s¶n xuÊt linh ho¹t (FMS) bao gåm çc thiÕt bÞ nh− m¸y ®iÒu

khiÓn sè, robot c«ng nghiÖp, d©y truyÒn tù ®éng, m¸y tÝnh ho¸ c«ng nghiÖp ®·

®¸p øng rÊt tèt çc yªu cÇu nµy.

3.1.2.3. Sù ph¸t triÓn cña PLC.

Trong qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt, tr−íc ®©y ng−êi ta chØ

ph©n biÖt hai ph¹m trï kü thuËt ®iÒu khiÓn b»ng c¬ khÝ vµ ®iÒu khiÓn b»ng

®iÖn tö.

Tõ cuèi thÕ kû XX ng−êi ta ®· dïng nhiÒu chØ tiªu chi tiÕt ®Ó ph©n biÖt

çc lo¹i kü thuËt ®iÒu khiÓn, v× trong thùc tÕ s¶n xuÊt cßn ®ßi hái tæng thÓ

nh÷ng hÖ thèng m¸y chø kh«ng chØ ®iÒu khiÓn tõng m¸y ®¬n lÎ.



52

ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic kh¶ tr×nh PLC ®−îc s¸ng t¹o tõ nh÷ng ý t−ëng

ban ®Çu cña mét nhãm kü s− thuéc h·ng general motors vµo nh÷ng n¨m 1968-

1970. Nã ph¸t triÓn trªn c¬ së m¸y tÝnh vµ ®· tõng b−íc ph¸t triÓn tiÕp cËn

theo çc nhu cÇu cña c«ng nghÖ. Quy tr×nh lËp tr×nh lóc ban ®Çu ®−îc chuÈn

bÞ ®Ó sö dông trong çc xÝ nghiÖp ®iÖn tö mµ r¬le ®iÖn tõ ë ®ã kh«ng ®¸p øng

®−îc nh÷ng yªu cÇu ®iÒu khiÓn cao.

Ngµy nay, do yªu cÇu cña nÒn s¶n xuÊt lµ cÇn ph¶i mét lóc cã thÓ ®iÒu

khiÓn ®−îc nhiÒu quy tr×nh c«ng nghÖ. Do ®ã PLC ®· ph¸t triÓn rÊt m¹nh vÒ

sè l−îng ®Çu vµo/ra vµ çc bé nhí ch−¬ng tr×nh cña nã.

Lo¹i PLC cì võa m· hiÖu CQM1H cã tèi ®a 512 ®Çu vµo/ra, bé nhí

ch−¬ng tr×nh 15,2 kword, lín h¬n nhiÒu so víi çc bé ®iÒu khiÓn PLC tr−íc

kia chØ cã vµi chôc ®Çu vµo/ra vµ bé nhí ch−¬ng tr×nh chØ tèi ®a lµ 1kword

®Õn 2 kword.

§Ó cho phÐp ng−êi sö dông trao ®æi th«ng tin gi÷a çc m«i tr−êng lµm

viÖc, ng−êi ta con trang bÞ thªm cho PLC hÖ thèng th«ng tin, çc bé ®iÒu

khiÓn kh¶ tr×nh lo¹i nhá PLC S7-200 cña siemens hiÖn ®−îc thiÕt lËp çc chøc

n¨ng c«ng nghÖ th«ng tin. Çc chøc n¨ng nµy ®−îc cung cÊp bëi bé xö lý

truyÒn th«ng c«ng nghiÖp m¹ng ethernet. Çc chøc n¨ng th«ng tin ®Æc biÖt sÏ

rÊt h÷u Ých trong çc øng dông nh−: tù ®éng ho¸ trong toµ nhµ, çc tr¹m thuû

®iÖn, çc tr¹m ph¸t ®iÖn nhê søc giã hay çc hÖ thèng giao th«ng vËn t¶i.

Ngoµi ra PLC hiÖn ®¹i cßn ®−îc trang bÞ h¹i lo¹i CS1 vµ CJ1 héi tô

nh÷ng tiÕn bé cña ngµnh c«ng nghÖ tù ®éng ho¸. CJ1 chØ cã kÝch th−íc rÊt

khiªm tèn ch−a cao b»ng chiÕc card visit nh−ng cã thÓ qu¶n lý tíi 2560 ®Çu

vµo/ra. Khi sè ®Çu vµo ra t¨ng lªn, ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn còng sÏ dµi ra vµ

phøc t¹p h¬n, v× vËy dÉn tíi thêi gian quÐt thùc thi ch−¬ng tr×nh sÏ chËm ®i.

CJ1 cã thÓ xö lý nhanh h¬n tíi 30 lÇn so víi thÕ hÖ PLC tr−íc, nã cã thÓ thùc

thi 30.000 lÖnh chØ trong thêi gian 1ms.

Lo¹i PLC míi nµy mang l¹i nh÷ng lîi Ých ®ã lµ tÝnh n¨ng hç trî nhiÒu



53

ng−êi lËp tr×nh, thËm trÝ lµ cïng mét lóc. Nh÷ng øng dông ®ßi hái thêi gian ®¸p

øng cao còng th−êng lµ nh÷ng øng dông phøc t¹p, yªu cÇu nhiÒu c«ng søc.

TÝnh hiÖu qu¶ cña PLC nµy cßn ®−îc thÓ hiÖn kh¶ n¨ng ph©n t¸n çc

®Çu vµo ra trªn nhiÒu khu vùc kh¸c nhau nh−ng vÉn ®−îc qu¶n lý tËp trung.

Ngoµi kh¶ n¨ng gi¶m ®¸ng kÓ d©y dÉn kÕt nèi, t¨ng ®é tin cËy vµ gi¶m thêi

gian söa lçi, PLC cßn cã tÝnh n¨ng vµo ra th«ng minh. VÝ dô: mét ®Çu ra r¬le

cã thÓ tù ghi l¹i sè lÇn ®ãng më tiÕp ®iÓm. cpu cña PLC chÝnh cã thÓ ®äc

th«ng tin nµy vµ th«ng b¸o cho nh©n viªn b¶o d−ìng cÇn kiÓm tra hay thay thÕ

tiÕp ®iÓm khi tuæi thä lµm viÖc ®Õn h¹n.

Lo¹i CS1D lµ mét lo¹i PLC míi cã tÝnh n¨ng dù phßng ë nhiÒu cÊp ®é.

- Dù phßng nguån: Trªn rack cña CS1d cã thÓ l¾p 2 bé nguån, mçi khi

mét trong hai bé bÞ háng , lËp tøc sÏ cã bé dù phßng thay thÕ vµo, ®¶m b¶o hÖ

thèng kh«ng bÞ ¶nh h−ëng.

- Dù phßng cpu: CS1D hç trî 2 cpu ch¹y song song víi c¬ chÕ ®ång bé

d÷ liÖu vµ tr¹ng th¸i víi nhau. Khi module gi¸m s¸t cã sù cè ë mét trong hai

cpu nµy th× cpu cßn l¹i sÏ trë thµnh cpu chÝnh tÝch cùc.

- Dù phßng bus: Th«ng tin gi÷a çc PLC sÏ ®−îc ®¶m b¶o th«ng suèt c¶

khi mét ®−êng çp bÞ háng th«ng qua c¬ chÕ ®−êng vßng.

Khi bÊt kú mét thµnh phÇn nµo cña hÖ thèng cã dù phßng bÞ sù cè, ng−êi

vËn hµnh cã thÓ thay thÕ nã b»ng mét module míi mµ kh«ng cÇn t¾t nguån.

Sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ ®· gióp PLC ngµy mét m¹nh h¬n, th«ng

minh h¬n, nhá h¬n, trong khi ®ã sù c¹nh tranh cña thÞ tr−êng lai lµm cho gi¸

thµnh cña nã ngay cµng gi¶m ®i dÉn ®Õn kh¶ n¨ng øng dông cña nã ngµy cµng

cao vµ mang l¹i mu«n vµn lîi Ých cho nh©n lo¹i.

3.1.2.4 Vai trß cña PLC.

Trong mét hÖ thèng thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn tù ®éng, bé ®iÒu khiÓn PLC

®−îc coi nh− bé n·o cã kh¶ n¨ng ®iÒu hµnh toµn bé hÖ thèng. Víi mét ch−¬ng

th×nh øng dông ®iÒu khiÓn ( l−u gi÷ trong bé nhí PLC ) trong kh©u chÊp hµnh,



54

PLC gi¸m s¸t chÆt chÏ, æn ®Þnh chÝnh x¸c tr¹ng th¸i cña hÖ thèng th«ng qua

tÝn hiÖu cña çc thiÕt bÞ ®Çu vµo. Sau ®ã nã sÏ c¨n cø trªn ch−¬ng tr×nh logic

®Ó x¸c ®Þnh tiÕn tr×nh ho¹t ®éng ®ång thêi truyÒn tÝn hiÖu tíi thiÕt bÞ ®Çu ra.

PLC cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó ®iÒu khiÓn nh÷ng thao t¸c øng dông ®¬n

gi¶n, lÆp ®i lÆp l¹i hoÆc mét vµi thiÕt bÞ trong sè chóng cã thÓ ®−îc nèi m¹ng

cïng víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn trung t©m hoÆc nh÷ng m¸y tÝnh trung t©m th«ng

qua mét phÇn cña m¹ng truyÒn dÉn, Víi môc ®Ých ®Ó tæ hîp viÖc ®iÒu khiÓn

mét qu¸ tr×nh xö lý phøc t¹p.

Tr−íc kia bé PLC gi¸ rÊt ®¾t, kh¶ n¨ng ho¹t ®éng bÞ h¹n chÕ vµ quy

tr×nh lËp tr×nh rÊt phøc t¹p. V× nh÷ng lý do ®ã mµ nã chØ ®−îc dïng cho nh÷ng

m¸y vµ thiÕt bÞ ®Æc biÖt cã sù thay ®æi thiÕt kÕ cÇn ph¶i tiÕn hµnh ngay c¶

trong giai ®o¹n lËp b¶ng nhiÖm vô vµ lËp luËn chøng.

Ngµy nay, víi nh÷ng tiÕn bé nhanh chãng trong c«ng nghÖ siªu nhá

®em l¹i hiÖu n¨ng cao vµ tèi thiÓu ho¸ kÝch th−íc, chóng ®· më ra thÞ tr−êng

míi cho PLC. Çc phÇn cøng ®iÒu khiÓn hoÆc çc ®iÒu khiÓn dùa trªn m¸y

tÝnh PC ( Personal Computer ) ®−îc më réng víi çc tÝnh n¨ng thùc, nay ®· cã

thÓ ®iÒu khiÓn çc qu¸ tr×nh tù ®éng ho¸ phøc t¹p.

NhiÒu lo¹i PLC kh¸c nhau bao trïm nhiÒu chøc n¨ng, tõ çc m¸y tÝnh

m¹ng nhá vµ çc khèi ph©n t¸n cho tíi çc PLC hiÖu n¨ng cao, Ýt lçi, cã tÝnh

modul. Chóng kh¸c nhau vÒ tèc ®é xö lý, kh¶ n¨ng nèi m¹ng hoÆc çc modul

vµo ra. Çc PC hiÖn ®¹i ®· cho phÐp ph¸t triÓn c«ng cô lËp tr×nh PLC nhanh

chãng trong vßng 10 n¨m qua. Çc ph−¬ng ph¸p lËp tr×nh PLC truyÒn thèng nh−

danh s¸ch lÖnh, logic b−íc hoÆc s¬ ®å hµm hÖ thèng ®iÒu khiÓn, cho tíi nay ®ang

®−îc ¸p dông m¹nh mÏ vµ ®ang trªn con ®−êng ®¹t tíi ®Ønh cao cña nã.

3.1.2.5. ¦u ®iÓm cña PLC.

Víi kh¶ n¨ng lËp tr×nh ®¬n gi¶n, cïng víi sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ

m¸y tÝnh. §Õn nay bé ®iÒu khiÓn PLC ®¹t ®−îc nh÷ng −u thÕ c¬ b¶n trong viÖc

øng dông ®iÒu khiÓn çc d©y truyÒn c«ng nghÖ:



55

* ChuÈn bÞ vµo t¸c ®éng nhanh:

ThiÕt kÕ modul cho phÐp thÝch nghi ®¬n gi¶n víi bÊt kú mäi chøc n¨ng

®iÒu khiÓn. Khi bé ®iÒu khiÓn vµ çc bé phô kiÖn ®· ®−îc l¾p ghÐp th× bé PLC

vµo t− thÕ s½n sµng lµm viÖc ngay.

* §é tin cËy cao vµ ngµy cµng t¨ng:

Çc thµnh phÇn ®iÖn tö cã tuæi thä dµi h¬n so víi çc thiÕt bÞ c¬. §é tin

cËy cña PLC ngµy cµng cao vµ tuæi thä ngµy cµng t¨ng. ViÖc b¶o d−ìng ®Þnh

kú th−êng lµ cÇn thiÕt ®èi víi ®iÒu khiÓn R¬le nh−ng víi PLC viÖc nµy ®−îc

lo¹i bá.

* DÔ dµng thay ®æi hoÆc so¹n th¶o ch−¬ng tr×nh:

Nh÷ng thay ®æi cÇn thiÕt c¶ khi b¾t ®Çu khëi ®éng hoÆc nh÷ng lóc tiÕp

theo ®Òu cã thÓ thùc hiÖn dÔ dµng mµ kh«ng cÇn bÊt cø mét thao t¸c nao ë

phÇn cøng. MÆt kh¸c cã thÓ thay ®æi mµ kh«ng tæn thÊt g× vÒ mÆt kinh tÕ.

* Sù ®¸nh gi¸ çc nhu cÇu la ®¬n gi¶n:

NÕu biÕt chÝnh x¸c sè ®Çu vµo vµ ®Çu ra cÇn thiÕt th× cã thÓ ®¸nh gi¸

kÝch cì yªu cÇu cña bé nhí ( ®é dµi cña ch−¬ng tr×nh) tèi ®a lµ bao nhiªu. Do

®ã cã thÓ dÔ dµng, nhanh chãng lùa chon lo¹i PLC phï hîp víi yªu cÇu ®Ò ra.

* Xö lý t− liÖu tù ®éng:

Trong nhiÒu bé ®iÒu khiÓn PLC viÖc xö lý t− liÖu ®−îc tiÕn hµnh tù

®éng lµm cho viÖc thiÕt kÕ tù ®éng trë nªn ®¬n gi¶n.

* Kh¶ n¨ng t¸i t¹o:

Ng−êi ta −a dung çc bé PLC h¬n çc bé ®iÒu khiÓn kh¸c kh«ng chØ v×

nã cã thÓ sö dông thuËn lîi cho çc m¸y ®· lµm viÖc æn ®Þnh mµ cßn v× nã cã

thÓ ®¸p øng nhu cÇu cña çc thiÕt bÞ mÉu ®Çu tiªn mµ ng−êi ta cã thÓ thay ®æi

c¶i tiÕn trong qu¸ tr×nh vËn hµnh.

* TiÕt kiÖm kh«ng gian:

PLC ®ßi hái Ýt kh«ng gian h¬n so víi ®iÒu khiÓn b»ng r¬le t−¬ng øng.

Trong nhiÒu tr−êng hîp kh«ng gian ®−îc thu hÑp v× cã nhiÒu bé phËn ®−îc

gi¶m bít.



56

Sù c¶i biÕn thuËn tiÖn: Nh÷ng bé ®iÒu khiÓn nÕu chØ muèn c¶i biÕn mét

bé phËn nhá trong d·y chøc n¨ng, cã thÓ c¶i t¹o mét çch ®¬n gi¶n b»ng çch

sao chÐp, c¶i biÕn hoÆc thªm vµo phÇn míi. So víi kü thuËt ®iÒu khiÓn b»ng

r¬le ë ®©y cã thÓ gi¶m phÇn lín tæng thêi gian l¾p r¸p, do cã thÓ lËp tr×nh çc

chøc n¨ng ®iÒu khiÓn tr−íc hoÆc trong khi l¾p r¸p b¼ng ®iÒu khiÓn.

* So víi bé ®iÒu khiÓn b»ng R¬le th× viÖc l¾p ®Æt bé PLC ®¬n gi¶n h¬n

nhiÒu so víi viÖc l¾p ®Æt mét bé ®iÒu khiÓn b»ng R¬le.

* ThÝch øng trong m«i tr−êng kh¾c nghiÖt:

Çc PLC cã thÓ lµm viÖc trong m«i tr−êng nhiÖt ®é cao, ®é Èm cho

phÐp, sù dao ®éng cña ®iÖn ¸p lín…

* Cã thÓ tÝnh to¸n ®−îc gi¸ thµnh:

Khi ®iÒu khiÓn mét hÖ thèng nµo ®ã ta lËp ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn vµ

chon thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn. Nh− vËy víi yªu cÇu cña c«ng nghÖ ta cã thÓ lùa

chän ®−îc thiÕt bÞ vµ tÝnh to¸n ®−îc chi phÝ cña mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn.

* So s¸nh víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn logic th«ng th−êng (d¹ng kinh ®iÓn)

th× hÖ thèng ®iÒu khiÓn dung PLC cã nh÷ng chØ tiªu −u viÖt h¬n h¼n:

ChØ tiªu §iÒu khiÓn Logic

kinh ®iÓn §iÒu khiÓn Logic

kh¶ tr×nh

PhÇn tö ®iÒu khiÓn (PhÇn cøng) Môc ®Ých ®Æc biÖt Môc ®Ých chung

Ph¹m vi ®iÒu khiÓn Nhá vµ trung b×nh Trung b×nh vµ lín

Thay ®æi hoÆc thªm bít Khã DÔ

B¶o tr× b¶o d−ìng Khã thùc hiÖn DÔ thùc hiÖn

§é tin cËy Phô thuéc vµo thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o

Cao

HiÖu qu¶ kinh tÕ ¦u ®iÓm ë vïng ho¹t ®éng c«ng suÊt nhá

¦u ®iÓm víi mäi vïngho¹t ®éng



57

* øng dông ®iÒu khiÓn trong ph¹m vi réng:

Ngµy nay, víi nhiÒu chøc n¨ng, PLC cho phÐp ta øng dông chóng vµo

rÊt nhiÒu hÖ thèng ®iÒu khiÓn.

3.1.2.6 HiÖu qu¶ kinh tÕ cña PLC.

Khi sö dông mét ph−¬ng ¸n nµo trong ®iÒu khiÓn tù ®éng th× ngoµi yÕu

tè kü thuËt chóng ta còng ph¶i xÐt ®Õn tÝnh kinh tÕ cña ph−¬ng ¸n ®ã ®Ó xem

ph−¬ng ¸n cã thÓ kh¶ thi hay kh«ng?. NÕu ph−¬ng ¸n ®ã kh¶ thi th× c¶ hai yÕu

tè kinh tÕ kü thuËt ®Òu ph¶i ®¶m b¶o.

Do PLC ra ®êi thay thÕ cho hÖ r¬le nªn viÖc so s¸nh PLC vµ hÖ r¬le ®·

®−îc c¸c nhµ ®Çu t− tÝnh to¸n vµ ®−a ra kÕt qu¶ d−íi ®©y:

Tõ h×nh 2.1 cã thÓ thÊy r»ng: VÒ mÆt kinh tÕ, viÖc sö dông PLC kinh tÕ

h¬n hÖ R¬le rÊt nhiÒu ë quy m« s¶n xuÊt lín, v× tæng chi phÝ cña mét hÖ PLC

thÊp h¬n so víi tæng chi phÝ cho mét hÖ R¬le.

VÒ mÆt kü thuËt, th× viÖc sö dông bé PLC cã mét h¹n chÕ lµ ph¶i dïng

®éi ngò nh©n viªn kü thuËt tr×nh ®é cao th× míi cã thÓ thiÕt kÕ lËp tr×nh vµ

Gi ̧tiÒn

Sè luîng ®Çu vµo/ra

So s¸nh gi÷a hÖ kinh tÕ R¬le vµ PLC

LËp tr×nh PLC

Tæng gi ̧trÞ cña R¬le

Tæng gi ̧trÞ cña PLC

Logic m¹ch cøng hÖ R¬le

PhÇn cøng PLC

PhÇn cøng hÖ R¬le - cuén tõ

H×nh 11: So sµnh kinh tÕ R¬le vµ PLC



58

thao t¸c bé PLC. Tuy nhiªn víi tÝnh n¨ng h¬n h¼n hÖ r¬le, ng−êi ta ®· sö dông

PLC thay thÕ cho hÖ r¬le. D−íi ®©y chóng t«i ®−a ra mét sè −u, nh−îc ®iÓm vÒ

mÆt kü thuËt cña hai hÖ ®iÒu khiÓn nµy:

§iÒu khiÓn b»ng R¬le §iÒu khiÓn b»ng PLC

¦u ®iÓm

* N¾m biÕt ®−îc vµ ®é tin cËy trong

mét thêi gian dµi.

* N¾m biÕt ®−¬c ®é tin cËy.

* NhiÒu bé phËn ®· tiªu chuÈn ho¸.

* RÊt Ýt nh¹y c¶m víi nhiÔu.

* Kinh tÕ nhÊt ®èi víi hÖ thèng nhá.

¦u ®iÓm

* §é tin cËy cao nhê sö dông c¸c phÇn

tö tiÕp xóc.

* Thay ®æi dÔ dµng qua c«ng nghÖ

phÝch c¾m.

* L¾p ®Æt ®¬n gi¶n.

* Thay ®æi nhanh quy tr×nh ®iÒu khiÓn

mµ kh«ng cÇn thay ®æi phÇn cøng.

* KÝch th−íc nhá.

* Cã thÓ nèi víi m¹ng m¸y tÝnh.

Nh−îc ®iÓm

* Thêi gian l¾p ®Æt l©u ( nèi d©y,

nèi m¹ch).

* Thay ®æi quy trinh rÊt khã kh¨n

do ph¶i ®æi l¹i phÇn cøng cña hÖ

thèng.

* Khã theo dâi vµ kiÓm tra c¸c hÖ

thèng lín, phøc t¹p.

* Cã h− hao trong sö dông, do ®ã

cÇn b¶o d−ìng th−êng xuyªn.

* KÝch th−íc lín.

Nh−îc ®iÓm

* Gi¸ thµnh t¹o dùng cao.

* Ng«n ng÷ lËp tr×nh lµ ng«n ng÷

"®ãng", mçi h·ng s¶n xuÊt cã mét

ng«n ng÷ riªng, dÉn ®Õn khã kh¨n cho

viÖc trao ®æi ng«n ng÷ lËp tr×nh.



59

Nh÷ng −u ®iÓm trªn ®©y cña bé ®iÒu khiÓn PLC so víi bé ®iÒu khiÓn

b»ng r¬le ®· cho phÐp nã cã mÆt hÇu hÕt trong qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn tõng m¸y,

thiÕt bÞ s¶n xuÊt ®éc lËp hoÆc c¶ mét d©y chuyÒn s¶n xuÊt lín. Vµ ®Æc biÖt bé

®iÒu khiÓn PLC ®· thay thÕ hoµn toµn bé ®iÒu khiÓn b»ng r¬le trong nh÷ng

qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn quan träng cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt.

3.1.2.7. øng dông cña PLC

§èi víi mçi hÖ thèng ®iÒu khiÓn, PLC ®Òu cã nh÷ng chøc n¨ng kh¸c

nhau ®Ó øng dông vµo hÖ thèng ®ã. D−íi ®©y chóng t«i xin tr×nh bµy chøc

n¨ng cña PLC ®èi víi tõng kiÓu ®iÒu khiÓn.

KiÓu ®iÒu khiÓn Chøc n¨ng

§iÒu khiÓn chuyªn gia gi¸m s¸t

* Thay cho ®iÒu khiÓn r¬le

* Thêi gian ®Õm

* Thay cho çc panel ®iÒu khiÓn m¹ch in

* §iÒu khiÓn tù ®éng, b¸n tù ®éng, b»ng

tay çc m¸y vµ çc qu¸ tr×nh.

§iÒu khiÓn d·y

* Thùc hiÖn çc phÐp to¸n sè häc

* Cung cÊp th«ng tin

* §iÒu khiÓn liªn tôc (NhiÖt ®é ¸p xuÊt)

* §iÒu khiÓn ®éng c¬ chÊp hµnh

* §iÒu khiÓn ®éng c¬ b−íc

§iÒu khiÓn mÒm dÎo

* §iÒu hµnh qu¸ tr×nh vµ b¸o ®éng

* Ph¸t hiÖn lçi vµ ®iÒu hµnh

* GhÐp nèi víi m¸y tÝnh (RS232/RS242)

* GhÐp nèi víi m¸y in

* M¹ch tù ®éng ho¸ xÝ nghiÖp



60

Trong viÖc ®iÒu khiÓn, chøc n¨ng cña PLC cßn ®−îc thÓ hiÖn ë chç:

- thu nhËn çc tÝn hiÖu ®Çu vµo, tÝn hiÖu ph¶n håi (Tõ çc c¶m biÕn)

- Liªn kÕt ghÐp nèi vµ ®ãng më m¹ch phï hîp víi ch−¬ng tr×nh

- TÝnh to¸n vµ so¹n th¶o çc lÖnh ®iÒu khiÓn trªn c¬ së so s¸nh çc

th«ng tin thu ®−îc

- Ph¸t triÓn çc lÖnh ®iÒu khiÓn ®ã ®Õn çc ®Þa chØ thÝch hîp.

Trong s¶n xuÊt, bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh PLC ®−îc øng dông rÊt phæ

biÕn. D−íi ®©y chóng t«i ®−a ra mét sè øng dông cña nã.

* HÖ thèng b¬m cÊp n−íc: trong s¶n xuÊt, trong sinh ho¹t hay trong lÜnh

vùc ch¨m sãc c©y trång trong nhµ kÝnh, cã nh÷ng yªu cÇu tù ®éng b¬m n−íc

víi nh÷ng ch−¬ng tr×nh kh¸c nhau:

+ HÖ thèng b¬m n−íc cung cÊp cho s¶n xuÊt vµ sinh ho¹t: trong çc xÝ

nghiÖp c«ng nghiÖp hay çc khu nhµ ë cao tÇng, th−êng ®−îc thiÕt kÕ cã hå

chøa n−íc phôc vô cho s¶n suÊt vµ sinh ho¹t. §éng c¬ b¬m n−íc cña hå chøa

theo nguyªn t¾c:

- Khi møc n−íc trong hå gi¶m xuèng d−íi møc thÊp th× ®éng c¬ ®−îc

cÊp ®iÖn ®Ó b¬m n−íc tõ giÕng hay tõ hÖ thèng n−íc thuû côc vµo hå chøa

- Khi mùc n−íc trong hå t¨ng lªn ®Õn møc cao th× ®éng c¬ bÞ ng¾t ®iÖn

vµ ngõng b¬m.

- §éng c¬ b¬m cã thÓ ho¹t ®éng ë chÕ ®é tù ®éng hay chÕ ®é ®iÒu

khiÓn b»ng tay.

+ HÖ thèng b¬m n−íc th¶i c«ng nghiÖp: Trong c«ng nghiÖp, mét sè nhµ

m¸y, xÝ nghiÖp trong n−íc th¶i cã mang theo ho¸ chÊt ®éc h¹i nªn kh«ng trùc

tiÕp th¶i ra m«i tr−êng mµ ph¶i cho vµo mét hå chøa. Sau khi sö lý çc lo¹i

ho¸ chÊt ®éc h¹i míi ®−îc b¬m n−íc ®· xö lý ra m«i tr−êng bªn ngoµi.

§èi víi hÖ thèng lo¹i nµy, khi mùc n−íc trong hå lªn ®Õn møc cao th×

®iÒu khiÓn ®éng c¬ b¬m n−íc ph¶i th¶i ®i, khi mùc n−íc xuèng møc thÊp th×

®iÓu khiÓn ®éng c¬ ngõng l¹i.



61

+ HÖ thèng b¬m n−íc, phun s−¬ng cho nhµ kÝnh, ho¹t ®éng theo giê

tong ngµy vµ ngµy trong tuÇn: Mét sè lo¹i c©y trång ®−îc t−íi n−íc trong mçi

ngµy hai lÇn vµo buæi s¸ng vµ buæi tèi, mçi lÇn t−íi trong thêi gian 5 phót.

Mét sè lo¹i c©y kh¸c cã yªu cÇu t−íi n−íc çch ngµy, hai ngµy t−íi mét lÇn

vµo buæi tèi, thêi gian t−íi 5 phót.

PLC hoµn toµn cã thÓ ®¸p øng çc yªu cÇu tù ®éng ®iÒu khiÓn trªn rÊt

®¬n gi¶n vµ Ýt hao tèn thiÕt bÞ ®iÖn h¬n so víi s¬ ®å ®iÓu khiÓn cã tiÕp ®iÓm

dïng khÝ cô ®iÖn tõ.

* HÖ thèng tù ®éng ®ãng më cöa: trong çc xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp, çc

nhµ hµng kh¸ch s¹n cao cÊp, hay trong çc ho¹t ®éng phôc vô cho ®êi sèng,

cho sinh ho¹t kh¸c, ng−êi ta cÇn mét hÖ thèng cöa tù ®éng më khi cã ng−êi

hay xe vµo ra vµ tù ®ãng l¹i khi ng−êi hay xe ®· qua khái cöa.

§èi víi çc hÖ thèng ®ãng më cöa tù ®éng nh− ®· nªu trªn, th−êng ®−îc

thiÕt kÕ cã hai bé c¶m biÕn lµ lo¹i thu ph¸t hång ngo¹i ®−îc ®Æt ë bªn ngoµi vµ

bªn trong cöa. Khi cã ng−êi hay xe ®Õn tr−íc cöa th× tia hång ngo¹i tõ bé ph¸t sÏ

ph¶n chiÕu vÒ bé thu vµ cho ra tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®ãng hay më cöa.

Th«ng th−êng, ng−êi ta ®Æt tiÕp ®iÓm hµnh tr×nh ®Ó giíi h¹n chu tr×nh

më hay ®ãng cöa. Khi më hÕt cöa th× tiÕp ®iÓm hµnh tr×nh sÏ t¸c ®éng ng¾t

m¹ch, ®ãng hÕt cöa th× tiÕp ®iÓm hµnh tr×nh còng sÏ t¸c ®éng ®Ó ng¾t m¹ch.

HÖ thèng tù ®éng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ : trong lÜnh vùc trang thiÕt bÞ diÖn

cho çc nhµ m¸y c«ng nghÖ hay çc m¸y c«ng cô hoÆc phô trî cho s¶n xuÊt,

çc nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn tù déng ®iÒu khiÓn th−êng gÆp nh−:

- §iÒu khiÓn ®éng c¬ ch¹y tuÇn tù hay dõng tuÇn tù.

- §éng c¬ khëi ®éng kiÓu sao - tam gi¸c ®Ó giíi h¹n dßng

- §éng c¬ ®Êu kiÓu tam gi¸c-sao ®Ó ®æi tèc ®é

- §iÒu khiÓn ®éng c¬ m¸y nÐn khÝ.

- §iÒu khiÓn tù ®éng hÖ thèng l¹nh c«ng nghiÖp

Víi bé PLC, viÖc thùc hiÖn çc nguyªn t¾c tù ®éng ®iÒu khiÓn trªn sÏ

trë thµnh rÊt ®¬n gi¶n.



62

- Nhµ s¶n xuÊt Thôy sÜ mikron chän PLC cña Siemens sö dùng trong x−ëng

chÕ t¹o cña hä. PLC ®èi tho¹i qua hÖ thèng m¸y tÝnh c«ng nghiÖp ch¹y phÇn mÒm

HMI lµ ch×a kho¸ ®Ó lµm cho hÖ thèng lín nµy ®Ï thiÕt lËp vµ sö dông.

- Nhµ s¶n xuÊt ¤t« Jaguar (Anh) sö dông çc PLC vµ bé truyÒn ®éng ®Ó

®¶m b¶o ho¹t ®éng cña d©y chuyÒn s¶n xuÊt víi çc tÝnh n¨ng mosbus

Ethernet TCP/IP vµ Web cho phÐp çc kü s− kiÓm tra t×nh tr¹ng thiÕt bÞ tõ mäi

vÞ trÝ trong nhµ m¸y.

Chóng t«i cã thÓ liÖt kª mét sè øng dung th«ng dông cña PLC:

* HÖ thèng cÊp nhiªn liÖu

* HÖ thèng ®iÒu khiÓn b¨ng truyÒn

* §iÒu khiÓn d©y truyÒn ®ãng gãi

* §iÒu khiÓn chuyÓn ®éng cña Robot

* C«ng nghÖ giÊy

* ChÕ t¹o kÝnh

* S¶n xuÊt xi m¨ng

* C«ng nghÖ in

* Xö lý thùc phÈm

* Çc m¸y c«ng cô

* S¶n xuÊt thuèc l¸

* C«ng nghiÖp giÊy vµ nghiÒn

* §iÒu khiÓn qu¸ tr×nh th¸o rãt

* ThiÕt bÞ xö lý ho¸ chÊt

* §iÒu khiÓn thiÕt bÞ ®iÒu hoµ kh«ng khÝ

* §iÒu khiÓn thiÕt bÞ xö lý gi¸m s¸t

* D©y truyÒn chÕ t¹o linh kiÖn ®iÖn - ®iÖn tö

* Nhµ m¸y ho¸ dÇu

* HÖ thèng ®iÒu khiÓn ®Ìn giao th«ng



63

* HÖ thèng ®iÒu khiÓn ga xe löa

* Nhµ m¸y chÕ t¹o ¤t«

* HÖ thèng ®iÒu khiÓn an toµn

* HÖ thèng ®iÒu khiÓn thang m¸y

* HÖ thèng ®iÒu khiÓn nhµ m¸y ®iÖn

* LuyÖn ph«i chÕ t¹o thÐp

* Tù ®éng ho¸ trong x©y dùng

* §iÒu khiÓn m¸y khoan….

* Tù ®éng ho¸ trong n«ng nghiÖp….

3.1.2.8. CÊu tróc c¬ b¶n cña PLC.

* CÊu tróc c¬ b¶n cña PLC nãi chung.

ThiÕt bÞ lËp tr×nh

Bé nhí

Bé xö lÝ Giao diÖn xuÊt

Giao diÖn nhËp

Nguån c«ng suÊt

HÖ thèng PLC

H×nh 12: So sµnh kinh tÕ R¬le vµ PLC



64

*Bé sö lý trung t©m (CPU) : §−îc x©y dùng tõ çc vi sö lý (8 bit, 12

bit hoÆc 32 bit) cã çc bé nhí ch−¬ng tr×nh RAM, ROM. Th«ng th−êng nã cã

2 cæng giao diÖn víi thiÕt bÞ ngo¹i vi lµ m¸y tÝnh (PC) vµ bé lËp tr×nh.

Bé xö lý trung t©m ghÐp nèi vµo - ra qua 3 BUS : BUS d÷ liÖu, BUS ®iÒu

khiÓn vµ BUS ®Þa chØ.

Chøc n¨ng cña bé vi sö lý trung t©m trong PLC lµ : ®iÒu khiÓn vµ kiÓm so¸t

çc ch−¬ng tr×nh ®−îc l−u d÷ trong bé nhí mét çch tuÇn tù. Nã liªn kÕt çc

tÝn hiÖu l¹i víi nhau theo quy ®Þnh vµ tõ ®ã ®−a ra çc lÖnh cho ®Çu ra. Sù thao

t¸c tuÇn tù cña ch−¬ng tr×nh dÉn ®Õn 1 thêi gian trÔ, khi ®ã bé ®Õm cña

ch−¬ng tr×nh quÐt qua 1 ch−¬ng tr×nh ®Çy ®ñ råi sau ®ã l¹i lÆp l¹i. Thêi gian

cña chu k× nµy ®−îc gäi lµ "thêi gian quÐt" vµ phô thuéc vµo dung l−îng cña

bé nhí.

*Bé nhí ch−¬ng tr×nh : th−êng lµ çc bé phËn l−u tr÷ ®iÖn tö nh− :

RAM, PROM, hoÆc EPROM. Ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn khi t¶i xuèng tõ thiÕt

bÞ lËp tr×nh, chóng sÏ ®−îc gi÷ l¹i trong çc bé nhí nµy.

§Ó duy tr× ch−¬ng tr×nh trong tr−êng hîp mÊt ®iÖn nguån ®ét ngét, ta

ph¶i cung çp 1 nguån dù phßng cho çc bé nhí nµy.

Trong thiÕt kÕ ng−êi ta th−êng chia bé nhí thµnh tõng modul ®Ó cho

phÐp ®iÒu khiÓn çc ch−¬ng tr×nh cã kÝch th−êng kh¸c nhau. Khi cÇn më réng

bé nhí chØ cÇn c¾m thªm çc thÎ nhí ®iÖn tö vµo çc panel cña PLC.

*modul ®Çu vµo : chøa çc bé läc vµ bé thÝch øng n¨ng l−îng. Nã cã

chøc n¨ng chuÈn bÞ çc tÝn hiÖu cña phÇn tö ®Çu vµo d−íi d¹ng tÝn hiÖu t−¬ng

tù hoÆc sè, sau ®ã chuyÓn vµ CPU ®Ó xö lý.

§Ó thuËn tiÖn trong viÖc ®iÒu khiÓn, çc modul ®Çu vµo ®−îc thiÕt kÕ ®Ó

cã thÓ nhËn nhiÒu ®Çu vµo vµ mçi ®Çu vµo th−êng ®−îc trang bÞ 1 ®ièt ph¸t

quang ®Ó kiÓm tra h− háng.

*modul ®Çu ra : ®−îc cÊu t¹o nh− modul ®Çu vµo. Nã cã chøc n¨ng

truyÒn çc th«ng tin ®Õn çc phÇn tö kÝch ho¹t cho çc thiÕt bÞ lµm viÖc. V×



65

vËy modul ®Çu ra ®−îc thiÕt kÕ ®Ó thÝch hîp víi nhiÒu m¹ch phèi ghÐp kh¸c

nhau.

ViÖc kiÓm tra, quan s¸t trùc quan ®−îc thÓ hiÖn qua c¸c ®iot ph¸t quang

ë mçi ®Çu ra.

*Bé nguån cung cÊp : th«ng th−êng nguån cung cÊp cho PLC ®−îc cÊp

tõ nguån 220V ~ hoÆc 110V~ (tÇn sè 50 ÷ 60 Hz) hoÆc 24V 1 chiÒu. Bé

nguån sÏ cho ra c¸c ngån æn ®Þnh cao, cÊp cho CPU, hoÆc cho modul ®Çu vµo

vµ modul ®Çu ra.

3.1.2.9. CÊu tróc c¬ b¶n cña PLC S7 - 200 víi khèi xö lý CPU224.

* KÕt nèi víi m¸y tÝnh:

§Ó cã thÓ lËp tr×nh ®iÒu khiÓn hÖ thèng vµ n¹p S7-200 cÇn ph¶i kÕt nèi

nã víi m¸y tÝnh theo s¬ ®å nh− sau

Modul më réng

RS-232

RS-485

I0.0 ÷ I0.7

Q0.0 ÷ Q2.7

Module më réng

H×nh13: S¬ ®å kÕt nèi tæng thÓ



66

* CÊu h×nh cøng CPU 224:

S7-200 lµ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic kh¶ lËp tr×nh cña h·ng Siemens

(CHLB §øc), cã cÊu tróc theo kiÓu modul vµ cã çc modul më réng. Çc

modul nµy sö dông cho nhiÒu môc ®Ých sö dông kh¸c nhau. HiÖn nay ®· xuÊt

hiÖn trªn thÞ tr−êng víi rÊt nhiÒu lo¹i S7-200 víi tÝnh n¨ng ngµy cµng ®−îc c¶i

tiÕn: tõ CPU 212, CPU 214… ®Õn CPU 224, CPU 226...

ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn chóng t«i sö dông trong ®Ò tµi lµ CPU 224, v× vËy

chóng t«i chØ tr×nh bµy cÊu tróc cña CPU 224.

CPU 224 cã ®Çy ®ñ tÝnh n¨ng cña çc CPU phiªn b¶n tr−íc cïng víi

nh÷ng c¶i tiÕn ®¸ng kÓ vÒ kü thuËt.

* §Æc ®iÓm kü thuËt cña CPU 224:

- Bé nhí ch−¬ng tr×nh : 8KB

- Bé nhí d÷ liÖu: 5 KB

- Ng«n ng÷ ch−¬ng tr×nh : LAD, FBD, STL

- B¶o vÖ ch−¬ng tr×nh : 3 møc password b¶o vÖ

- 256 bé ®Õm: 6 bé ®Õm tèc ®é cao(30 kHz), bé ®Õm A/B(tèi ®a 20

kHz), cã thÓ sö dông ®Õm tiÕn, ®Õm lïi hoÆc c¶ ®Õm tiÕn vµ lïi.

H×nh14: M« h×nh phÇn cøng CPU224

§Ìn b¸o

Cæng truyÒn th«ng

§Çu ra

§Çu vµo

Nèi Modul më réng Nguån vµo

Hép c«ng t¾c



67

- 128 bé Timer chia lµm 3 lo¹i cã ®é ph©n gi¶i kh¸c nhau: 4 bé Timer

1ms, 16 bé Timer 10 ms, 236 Timer 100 ms.

- Sè ®Çu vµo ra: cã 14 ®Çu vµo sè, 10 ®Çu ra sè

- Cã tèi ®a 94 ®Çu vµo sè, 74 ®Çu ra sè, 28 ®Çu vµo t−¬ng tù, 7 ®Çu ra

t−¬ng tù víi 7 modul më réng t−¬ng tù vµ sè.

- 2 bé ®iÒu chØnh t−¬ng tù

- 2 ®Çu ph¸t xung tèc ®é cao, tÇn sè 20 kHz cho d·y xung kiÓu PTO

hoÆc PWM. ViÖc kÕt hîp ®Çu ra sè tèc ®é cao vµ bé ®Õm tèc ®é cao cã thÓ sö

dông cho çc øng dông cÇn ®iÒu khiÓn cã ph¶n håi tèc ®é.

- Tèc ®é xö lý logic 0.37 μs

- Çc chÕ ®é ng¾t vµ xö lý ng¾t: ng¾t truyÒn th«ng, ng¾t theo s−ên lªn

hoÆc s−ên xuèng cña xung, ng¾t cña bé ®Õm tèc ®é cao, vµ ng¾t truyÒn xung.

* M« t¶ çc ®Ìn b¸o trªn CPU :

- SP(®Ìn ®á ): §Ìn ®á b¸o hiÖu hÖ thèng bÞ háng.

- RUN(®Ìn xanh): §Ìn xanh chØ ®Þnh PLC lµm viÖc vµ ch−¬ng tr×nh

®−îc n¹p vµo m¸y.

- STOP:(®Ìn vµng): §Ìn vµng STOP chØ ®Þnh PLC ®ang ë chÕ ®é dõng,

dõng ch−¬ng tr×nh ®ang thùc hiÖn l¹i.

- Ix.x(®Ìn xanh): ®Ìn xanh ë cæng vµo chØ tr¹ng th¸i tøc thêi cña cæng

vµo Ix.x. §Ìn nµy b¸o tÝn hiÖu tr¹ng th¸i cña tÝn hiÖu theo gi¸ trÞ logic cña

cæng.

- Qx.x(®Ìn xanh):§Ìn nµy b¸o hiÖu tr¹ng th¸i tøc thêi cña cæng ra

Qx.x,tr¹ng th¸i tÝn hiÖu ®Çu ra theo gi¸ trÞ logic cña cæng.

* Cæng truyÒn th«ng:

S7 200 sö dông cæng RS485 víi phÝch nèi 9 ch©n ®Ó phôc vô cho viÖc

ghÐp nèi víi thiÕt bÞ lËp tr×nh hoÆc víi tr¹m PLC kh¸c.Tèc ®é truyÒn cho m¸y

lËp tr×nh (kiÓu PPI) lµ 9600 baud. Tèc ®é cung cÊp cña PLC theo kiÓu tù do lµ



68

tõ 300 ®Õn 38400 baud.

S7 200 khi ghÐp nèi víi m¸y lËp tr×nh PG702 hoÆc çc m¸y lËp tr×nh

thuéc hä PG7xx cã thÓ sö dông çp nèi th¼ng qua MPI .Çp ®ã kÌm theo m¸y

lËp tr×nh.

GhÐp nèi m¸y tÝnh PC qua cæng RS 232 cÇn cã çp nèi PC/PPI víi bé

chuyÓn ®æi RS232 /RS 485.

* C«ng t¾c chän chÕ ®é lµm viÖc cho CPU 224

C«ng t¾c chän chÕ ®é lµm viÖc cã ba vÞ trÝ cho phÐp lùa chän çc chÕ ®é

lµm viÖc kh¸c nhau cho CPU 224

- RUN cho phÐp PLC thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh.PLC S7 200 sÏ rêi khái chÕ

®é RUN vµ chuyÓn sang chÕ ®é STOP nÕu trong m¸y cã sù cè hoÆc trong

ch−¬ng tr×nh gÆp lÖnh STOP ,thËm chÝ ngay c¶ khi c«ng t¾c ë chÕ ®é RUN .

Nªn quan tr¹ng th¸i thùc t¹i cña PLC theo ®Ìn b¸o.

- STOP c−ìng bøc PLC dõng c«ng viÖc thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh ®ang ch¹y

vµ chuyÓn sang chÕ ®é STOP. ë chÕ ®é STOP PLC cho phÐp hiÖu chØnh l¹i

ch−¬ng tr×nh hoÆc n¹p l¹i ch−¬ng tr×nh míi.

- TERM cho phÐp m¸y lËp tr×nh quyÕt ®Þnh mét trong chÕ ®é lµm viÖc

hoÆc ë RUN hoÆc ë STOP.

* CÊu tróc bé nhí cña CPU 224

Bé nhí cña PLC S7 200 ®−îc chia lµm 4 vïng víi mét tô cã nhiÖm vô

duy tr× d÷ liÖu trong kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh khi mÊt nguån.Bé nhí cña S7

200 cã tÝnh n¨ng ®éng cao ,®äc vµ ghi trong toµn vïng, lo¹i trõ çc bit nhí ®Æc

biÖt chØ cã thÓ truy cËp ®Ó ®äc.

- Vïng ch−¬ng tr×nh: Lµ miÒn bé nhí ®−îc sö dông ®Ó l−u tr÷ çc lÖnh

ch−¬ng tr×nh. Vïng nµy thuéc kiÓu non- volatile ®äc ghi ®−îc.

- Vïng tham sè: Lµ miÒn l−u gi÷ çc tham sè nh− : tõ khãa, ®Þa chØ

tr¹m....Còng gièng nh− vïng ch−¬ng tr×nh ,vïng tham sè ®äc /ghi ®−îc.



69

- Vïng d÷ liÖu: §−îc sö dông ®Ó cÊt çc d÷ liÖu cña ch−¬ng tr×nh bao

gåm çc kÕt qu¶ çc phÐp tÝnh, h»ng sè ®−îc ®Þnh nghÜa trong ch−¬ng tr×nh,bé

®Öm truyÒn th«ng.

- Vïng ®èi t−îng: Bao gåm Timer, bé ®Õm tèc ®é cao vµ çc ®Çu ra t−¬ng

tù. Vïng nµy kh«ng thuéc kiÓu non- volatile nh−ng ®äc /ghi ®−îc.

- Vïng d÷ liÖu: Vïng d÷ liÖu lµ vïng cã ý nghÜa quan träng trong viÖc

thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh . Nã lµ miÒn nhí ®éng, cã thÓ truy cËp theo tõng bit,

tõng byte, tõ ®¬n hoÆc tõ kÐp.

Vïng d÷ liÖu l¹i chia thµnh nhiÒu miÒn nhí nhá víi çc c«ng dông kh¸c

nhau. Çc vïng ®ã gåm:

V - Variable memory (MiÒn nhí).

I - Input image register (Bé ®Öm cæng vµo).

O - Output image register (Bé ®Öm cæng ra).

M - Internal memory bits (Vïng nhí néi).

SM - Special memory bits (Vïng nhí ®Æc biÖt).

* KÕt nèi PLC

- KÕt nèi d©y cung cÊp cho CPU vµ çc ®Çu vµo ra cña CPU.

ViÖc kÕt nèi d©y nguån cung cÊp cho CPU vµ nèi çc ®Çu vµo/ra cña

CPU ®−îc m« t¶ nh− trªn h×nh vÏ:

H×nh15: S¬ ®å nèi I/O ®èi víi CPU 224 AC/DC/Relay



70

Qua s¬ ®å kÕt nèi chóng ta thÊy r»ng nguån cung cÊp cho çc ®Çu vµo,

®Çu ra cña CPU lµ 24VDC

TÊt c¶ çc ®Çu cuèi cña S7-200 ®−îc nèi ®Êt ®Ó ®¶m b¶o an toµn vµ ®Ó

khö nhiÔu cho tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn.

Nguån cung cÊp cho c¶m biÕn còng lµ 24VCD còng lµ mét chiÒu cã thÓ

sö dông cho çc ®Çu vµo c¬ së, çc modul më réng vµ çc cuén d©y r¬ le më

réng.

3.1.3. Tr×nh tù thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn sö dông PLC.

ViÖc lËp tr×nh cho PLC ®· ngµy cµng trë nªn phæ biÕn ë ViÖt Nam hiÖn

nay nhê sù phæ cËp PLC cho rÊt nhiÒu øng dông. Ng−êi lËp tr×nh cã thÓ lËp

tr×nh trªn m¸y tÝnh vµ viÕt ra çc ch−¬ng tr×nh theo yªu cÇu cô thÓ råi n¹p vµo

PLC ®Ó ®iÒu khiÓn 1 hÖ thèng nµo ®ã. Quy tr×nh thùc hiÖn lµ :

- Nghiªn cøu yªu cÇu ®iÒu khiÓn.

- Ph©n ®Þnh ®Çu vµo vµ ®Çu ra.

- ViÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn.

- N¹p ch−¬ng tr×nh vµo bé nhí PLC.

- Cho PLC ch¹y thö ®Ó ®iÒu khiÓn ®èi t−îng.

* Nghiªn cøu yªu cÇu ®iÒu khiÓn cña thiÕt bÞ.

®iÒu ®Çu tiªn chóng ta ph¶i quyÕt ®Þnh thiÕt bÞ hoÆc hÖ thèng nµo mµ chóng

tao muèn ®iÒu khiÓn. Môc ®Ých chñ yÕu cña bé ®iÒu khiÓn ®−îc lËp tr×nh ho¸

lµ ®Ó ®iÒu khiÓn 1 hÖ thèng bªn ngoµi. HÖ thèng ®−îc ®iÒu khiÓn nµy cã thÓ lµ



71

1 thiÕt bÞ, m¸y mãc, hoÆc qu¸ tr×nh sö lý vµ th−êng ®−îc gäi lµ hÖ thèng ®iÒu

khiÓn.

* Ph©n ®Þnh nh÷ng ®Çu vµo vµ nh÷ng ®Çu ra.

TÊt c¶ çc thiÕt bÞ ®Çu vµo vµ ®Çu ra bªn ngoµi ®−îc nèi víi nh÷ng bé

®iÒu khiÓn PLC ph¶i ®−îc x¸c ®Þnh. Nh÷ng thiÕt bÞ ®Çu vµo lµ nh÷ng chñng

lo¹i chuyÓn m¹ch, thiÕt bÞ c¶m øng… nh÷ng thiÕt bÞ ®Çu ra lµ nh÷ng thiÕt bÞ tõ

tÝnh, nh÷ng van ®iÖn tõ, ®éng c¬ vµ ®Ìn chØ b¸o…

Sau viÖc nhËn d¹ng nh÷ng chñng lo¹i thiÕt bÞ ®Çu vµo vµ ®Çu ra ®ã, ph©n c«ng

nh÷ng sè l−îng phï hîp víi sè ®Çu vµo (input) vµ ®Çu ra (output) nèi d©y thùc

tÕ sÏ kÕ tiÕp theo sè l−îng cña bé ®iÒu khiªn PLC. Sù ph©n ®Þnh sè l−îng

nh÷ng ®Çu vµo vµ nh÷ng ®Çu ra ph¶i ®−îc ®−a ra ngoµi tr−íc viÖc nèi ®Çu d©y

theo s¬ ®å ladder bëi v× sè lÖnh lµ gi¸ trÞ chÝnh x¸c cña nh÷ng tiÕp ®iÓm trong

s¬ ®å ladder.

* ViÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn.

TiÕp theo, viÕt ch−¬ng tr×nh d−íi d¹ng s¬ ®å ladder th«ng qua thø tù

thao t¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn nh− ®· x¸c ®Þnh, theo tõng b−íc 1. Tõ s¬ ®å

ladder cã thÓ dÞch sang çc d¹ng kh¸c ®Ó tiªn theo dâi ch−¬ng tr×nh.

* N¹p ch−¬ng tr×nh vµo bé nhí.

Tõ ch−¬ng tr×nh ®· viÕt vµ çc ®Çu vµo/ra x¸c ®Þnh. Ta truy nhËp

ch−¬ng tr×nh trong bé nhí hoÆc bµn phÝm lËp tr×nh hoÆc b»ng m¸y vi tÝnh víi

sù trî gióp cña c«ng cô phÇn mÒm lËp tr×nh. Sau khi hoµn chØnh phÇn lËp

tr×nh, ta kiÓm tra bÊt k× lçi m· ho¸ nµo b»ng c«ng cô lµ chøc n¨ng chuÈn ®o¸n

mµ nÕu cã thÓ ®−îc th× m« pháng toµn bé thao t¸c ®Ó thÊy r»ng nã ®−îc nh−

mong muèn.

*Ch¹y thö çc ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn.

§Ó ®¶m b¶o cÊu tróc ch−¬ng tr×nh vµ çc tham sè ®· cµi ®Æt lµ chÝnh

x¸c tr−íc khi ®−a vµo hÖ ®iÒu khiÓn, ta cÇn ch¹y thö ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn.



72

NÕu cã lçi hoÆc ch−a hîp lý th× söa khi ch¹y ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn, tèt nhÊt

ta nªn ghÐp nèi víi ®èi t−îng vµ hoµn chØnh ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn.



73

Nèi tÊt c¶ thiÕt bÞ vµo / ra víi PLC

KiÓm tra tÊt c¶ çc d©y nèi

Ch¹y thö ch−¬ng tr×nh

Söa l¹i phÇn mÒm

Ch−¬ng tr×nh ®óng

L−u ch−¬ng tr×nh vµo EPROM

S¾p xÕp cã hÖ thèngtÊt c¶ çc b¶n vÏ

KÕt thóc

T×m hiÓu çc yªu cÇu cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn

Dùng mét l−u ®å chung cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn

Liªn kÕt çc ®Çu vµo / rat−¬ng øng vìc çc ®Çu

I/O cña PLC

Phiªn dÞch l−u ®å sang gi¶n ®å thang

LËp tr×nh gi¶n ®å thang vµo PLC

Thay ®æi ch−¬ng tr×nh

M« pháng ch−¬ng tr×nhvµ kiÓm tra phÇn mÒm

Ch−¬ng tr×nh ®óng

H×nh 16: Tr×nh tù thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn dïng PLC



74

3.1.4. ThiÕt kÕ hÖ thèng t−íi

3.1.4.1. TÝnh to¸n thñy lùc ®−êng èng

Chän ®−êng èng OEF lµ ®−êng èng c¬ b¶n

Qv = 5* q = 5 * 0.295 * 10-6 = 1.475 * 10-6 m3/s

Hv = Ho = hwO – F + hF + ZF

TÝnh to¸n: ( c¸c sè liÖu ®−îc tra trong c¸c b¶ng phô lôc trong gi¸o

tr×nh : Thñy lùc vµ CÊp tho¸t n−íc trong n«ng nghiÖp, cña t¸c gi¶ Hoµng

§øc Liªn – NguyÔn Thanh Nam )

* Tæn thÊt trªn ®o¹n EF

lef 8

hwEF = [ ∑ξ + λ ] QEF2 = 1.096 * 10-6 m

dEF π2 dEF4 g

Trong ®ã: Q2 W2

ξ = 2.3 tra b¶ng PL1-3 víi = 1 ; = 1

Q1 W1

λ = 2.1 tra phô lôc 4

o a b c d e

f ghij

k

Qv

H×nh 17: §o¹n ®−êng èng c¬ b¶n



75

lEF = 0.05 m

dEF = 21 mm

QEF = q = 0.6 * 10-6 m3/s

* Tæn thÊt trªn ®o¹n DE

lDE 8

hwDE = [ ∑ξ + λ ] QDE2 = 0.675 * 10-6 m

dDE π2 dDE4 g

Trong ®ã: Q2

ξ = 1 tra b¶ng PL1-2 víi = 1

Q1


lEF = 0.35 m

dEF = 21 mm

QEF = q = 0.6 * 10-6 m3/s

* Tæn thÊt trªn ®o¹n CD

lCD 8

hwCD = [ ∑ξ + λ ] QCD2 = 2.433 * 10-6 m

dCD π2 dCD4 g

Trong ®ã: Q3

ξ = 0.55 tra b¶ng PL1-4 víi = 0.5

Q1




76

lEF = 0.35 m

dEF = 21 mm

QEF = 2q = 1.2 * 10-6 m3/s

* Tæn thÊt trªn ®o¹n BC

lBC 8

hwBC = [ ∑ξ + λ ] QBC2 = 5.406 * 10-6 m

dBC π2 dBC4 g

Trong ®ã: Q3

ξ = 0.5 tra b¶ng PL1-4 víi = 0.5

Q1


lBC = 0.35 m

dBC = 21 mm

QBC = 3q = 1.8 * 10-6 m3/s

* Tæn thÊt trªn ®o¹n AB

lAB 8

hwAB = [ ∑ξ + λ ] QAB2 = 9.66 * 10-6 m

dAB π2 dAB4 g

Trong ®ã: Q2

ξ = 0.52 tra b¶ng PL1-4 víi = 3/4

Q1




77

lAB = 0.35 m

dAB = 21 mm

QAB = 4q = 2.4 * 10-6 m3/s

* Tæn thÊt trªn ®o¹n OA

lOA 8

hwOA = [ ∑ξ + λ ] QOA2 = 15.206 * 10-6 m

dOA π2 dOA4 g

Trong ®ã: Q3

ξ = 0.55 tra b¶ng PL1-4 víi = 4/5

Q1


lOA = 0.35 m

dOA = 21 mm

QOA = 5q = 3 * 10-6 m3/s

Tæng tæn thÊt:

HW = hWOA + hWAB + hWBC + hWCD + hWDE + hWEF = 34.476 * 10-6 m

Víi cét ¸p ra: hr = 0.5 m , Zr = 0.35 m

Theo kÕt qu¶ tÝnh to¸n l−îng hao tæn rÊt nhá cã thÓ bá qua ®−îc, c«ng

suÊt cña m¸y b¬m ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

γ QV HV

N = = 3 * 10-5 kW = 0.03 W

1000 η

Trong ®ã:

γ = 10000 N/m3



78

QV = 3 * 10-6 m3/s

HV ≈ hr + Zr = 0.85 m

η = 85%

* TÝnh ¸p suÊt

Chon m¹t ngang OE lµ mÆt chuÈn

- ViÕt ph−¬ng tr×nh Becnuli cho mÆt c¾t t¹i K vµ t¹i E. Do ®o¹n èng ng¾n nªn

bá qua hao tæn vµ coi gÇn ®óng vËn tèc tai K vµ t¹i E lµ nh− nhau.

ZK + γPk

+ g

Vk2

2 = Ze +

γPe

+ g

Ve2

2

Trong ®ã: PK = Pa = 105 N/m2

ZE = O

ZK = 35 cm

γ = 10.000 N/m3

PE = γZK + PK = 103500 N/m2

- ViÕt ph−¬ng tr×nh Becnuli cho mÆt c¾t t¹i O vµ t¹i E.

ZO + γPo

+ g

Vo2

2 = Ze +

γPe

+ g

Ve2

2 + HW

Trong ®ã:

Ze = ZO = O

VE = Wq

VO = W5q

= 5 VE

W = Π R2 víi R = 11.5 mm

q = 0.295 10-6 m3/s



79

HW = 34.476 * 10-6 m

PO = PE + HW – 12 VE2 γ = 103500.345 N/m2

¸p suÊt ®Çu èng trªn ®©y lµ c¨n cø ®Ó ®iÒu chØnh bé ®iÒu ¸p ®Ó ®¶m b¶o

tèc ®é ch¶y còng nh− l−îng dung dÞch t−íi cho c©y phï hîp nhÊt.

Trªn ®©y chóng t«i míi tÝnh thÝ nghiÖm mét ®o¹n èng, còng víi ph−¬ng

ph¸p nµy chóng ta hoµn toµn cã thÓ tÝnh ®−îc c«ng suÊt cho hÖ thèng trong

thùc tÕ.

Trong m« h×nh do h¹n chÕ nªn chóng t«i sö dông m¸y b¬m t−íi MB4

c«ng suÊt 300 W, ®Ó cã thÓ gi¶m l−u l−îng ®−a ra èng t−íi chóng t«i cho m¸y

b¬m MB4 ch¹y thiÕu ®iÖn ¸p, vµ khãa nhá van cung cÊp.

3.2. S¬ ®å tæng thÓ ®iÒu khiÓn hÖ thèng

¶nh m« h×nh

H×nh 18: S¬ ®å tæng thÓ



80

3.3. LËp tr×nh ®iÒu khiÓn hÖ thèng

3.3.1. Ph©n c«ng tÝn hiÖu Vµo/Ra

3.3.2. L©p tr×nh trén dung dÞch

3.3.2.1. LËp tr×nh d¹ng LAD



81

3.3.2.2. LËp tr×nh d¹ng STL

NETWORK 1 //NETWORK TITLE (single line) // //NETWORK COMMENTS // LD SM0.0 A Start



82

A MC1 O B1 AN Stop LPS AN T37 = B1 LPP TON T37, W#+50 NETWORK 2 LD MC2 O B2 LPS AN T38 = B2 LPP TON T38, W#+50 NETWORK 3 LD MC3 O B3 LPS AN T39 = B3 LPP TON T39, W#+50 NETWORK 4 LDN MT4 LPS AN T40 = B4 LPP TON T40, W#+50

3.3.3. LËp tr×nh ®iÒu khiÓn t−íi




83




84

NETWORK 1 //NETWORK TITLE (single line)

//

//NETWORK COMMENTS

//

LD SM0.0

A Start

AN Stop

AN MT4

= V4

= V5

= V6

TON T37, W#+50

NETWORK 2

LD T37

LPS

AN T38

= B4

LPP

TON T38, W#+50

NETWORK 3

LD T38

TON T39, W#+50

NETWORK 4

LD T39



85

R T38, B#1

3.3.4. LËp tr×nh t−íi 2




86



87


NETWORK 1 //NETWORK TITLE (single line) // //NETWORK COMMENTS // LD SM0.0 A Start AN Stop AN MT4 = V4 TON T39, W#+80 NETWORK 2 LD V4 LPS AN T37 = B4 LPP TON T37, W#+50 NETWORK 3 LD T37 TON T38, W#+50 NETWORK 4 LD T38 R T37, B#1 NETWORK 5 LD T39 = V5 TON T40, W#+80 NETWORK 6 LD T40 = V6



88

3.4. KÕt luËn ch−¬ng III

Víi c¬ së lý thuyÕt ®· nghiªn cøu chóng t«i ®· x©y dùng s¬ ®å thuËt

to¸n ë ch−¬ng II, trong ch−¬ng III nµy chóng t«i ®· x©y dùng ®−îc mét hÖ

thèng t−íi tù ®éng phôc vô s¶n xuÊt rau an toµn nhê viÖc nghiªn cøu s¬ ®å

c«ng nghÖ cã trong thùc tiÔn.

HÖ thèng t−íi tù ®éng nµy ®−îc chóng t«i thiÕt kÕ bao gåm c¶ phÇn trén

dung dÞch, víi ph−¬ng ph¸p trén b»ng çch b¬m tuÇn hoµn dung dÞch trong

b×nh trén chÝnh, dung dÞch sÏ ®−îc trén ®Òu tr−íc khi ®−îc b¬m t−íi cho c©y.

Víi bé ®iÒu khiÓn kh¶ tr×nh PLC S7-200 víi khèi xö lý CPU224, vµ çc

thiÕt bÞ th«ng dông cã s½n trong n−íc chóng t«i ®· thiÕt kÕ ®−îc hÖ thèng t−íi

hoµn toµn tin c©y vµ dÔ dµng sö dông ®ång thêi øng dung rÊt tiÖn lîi ë n−íc ta,

do nã hoµn toµn ®¶m nhiÖm ®−îc nhiÖm vô t−íi vµ l¹i cßn cã mét gi¸ thanh

rÊt h¹ so víi çc thiÕt bÞ cïng lo¹i ®−îc ngo¹i nhËp.

Chóng t«i hy väng hÖ thèng nµy sÏ ®−îc tiÕp tôc nghiªn cøu ®Ó d−a ra

thùc tiÔn s¶n xuÊt gãp phÇn thùc hiÖn sím c«ng cuéc c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn

®¹i ho¸ ®Êt n−íc.



89

KÕt luËn vµ ®Ò nghÞ

1. KÕt luËn

Sau mét thêi gian nghiªn cøu ®Ò tµi, mÆc dï gÆp nhiÒu khã kh¨n nh−ng

víi nç lùc cña b¶n th©n cïng víi sù h−íng dÉn tËn t×nh cña thÇy gi¸o ThS.

Ng« TrÝ D−¬ng ®Õn nay ®Ò tµi tèt nghiÖp cña t«i ®· c¬ b¶n hoµn thµnh. Tõ kÕt

qu¶ nghiªn cøu d−îc trong ®Ò tµi "ThiÕt kÕ hÖ thèng t−íi tù ®éng phôc vô

s¶n xuÊt rau an toµn". Chóng t«i ®−a ra mét sè kÕt luËn vµ ®Ò nghÞ sau:

MÆt tÝch cùc

- §Ò tµi ®· nªu ®−îc qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña ngµnh tù ®éng ho¸ qu¸

tr×nh s¶n xuÊt trong n−íc cung nh− trªn thÕ giíi, ph©n tÝch vai trß, ý nghÜa øng

dông còng nh− h¹n chÕ cña nã trong s¶n xuÊt.

- Nghiªn cøu vÒ thiÕt bÞ phÇn cøng cña PLC S7-200, cô thÓ bé ®iÒu

khiÓn logic kh¶ tr×nh CPU224

- Nghiªn cøu phÇn mÒm S7-200. Tõ ®ã lËp tr×nh ®iÒu khiÓn hÖ thèng víi

s¬ ®å c«ng nghÖ thùc tiÔn.

- M« pháng hÖ thèng dïng phÇn mÒm matlab

- X©y dùng m« h×nh thùc, ch¹y thö kiÓm nghiÖm l¹i lý thuyÕt.

MÆt h¹n chÕ

- Do cßn rÊt nhiÒu h¹n chÕ vÒ mÆt tµi chÝnh nªn. Çc c¶m biÕn møc sö

dông trong m« h×nh lµ tù chÕ t¹o nªn chØ dïng ®−îc trong m« h×nh mµ kh«ng

dïng çc c¶m biÕn nµy trong hÖ thèng s¶n xuÊt thùc tÕ ®−îc. Mét sè thiÕt bÞ

quan träng nh− bé ®iÒu ¸p ch−a ®−a vµo ®−îc m« h×nh thùc nghiÖm.

MÆt nhËn thøc

- Qua qu¸ tr×nh nghiªn cøu, t×m hiÓu çc tµi liÖu ®Ó thùc hiÖn ®Ò tµi

ngoµi nh÷ng hiÓu biÕt v« cung quan träng vÒ sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ tù

®éng ho¸, viÖc øng dông cña tù ®éng ho¸ vµo s¶n xuÊt… §Ò tµi con gióp t«i



90

tiÕp cËn víi nh÷ng kiÕn thøc vÒ ®iÒu khiÓn logic vµ çc phÇn mÒm lËp tr×nh

®ang ®−îc øng dông r«ng r·i trong çc hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng hiÖn nay

nh−: simatic, matlab….

- H¬n thÕ n÷a ®Ò tµi cßn gióp t«i cã thªm kiÕn thøc thùc tÕ vÒ ¸p dông

tù ®éng ho¸ trong n«ng nghiÖp mét lÜnh vùc v« cïng quan träng vµ còng lµ

nhiÖm vô cña mét kü s− tù ®éng ho¸ n«ng nghiÖp.

2. §Ò nghÞ.

Trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ m« h×nh ®iÒu khiÓn do thêi gian vµ nhËn thøc cßn

h¹n chÕ nªn viÖc t×m hiÓu x©y dùng m« h×nh, viÕt ch−¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ch−a

®óng víi d©y chuyÒn s¶n xuÊt thùc tÕ. Mét sè kh©u trong ®ã ®−îc m« h×nh ho¸ vµ

c¶i biÕn mét çch thuËn tiÖn. KÝnh mong bé m«n cïng khoa C¬ §iÖn t¹o ®iÒu kiÖn

t«t h¬n n÷a vÒ thêi gian còng nh− thiÕt bÞ ®Ó ®Ò tµi cã thÓ hoµn thµnh tèt h¬n vµ cã

tÝnh øng dông thùc tÕ cao.



91

Tµi liÖu tham kh¶o

[1] Çc tµi liÖu vÒ Rau an toµn

[2] T¹p chÝ tù ®éng ho¸

[3] Tù ®éng ®iÒu khiÓn çc qu¸ tr×nh c«ng nghÖ

“TrÇn Do·n TiÕn” Nxb khoa häc kü thuËt, Hµ Néi - 2000

[4] Bé ®iÒu khiÓn lËp tr×nh vËn hµnh vµ øng dông

“Lª Hoµi Quèc vµ Chung TÊn L©m” Nxb TPHCM

[5] §iÒu khiÓn Logic lËp tr×nh PLC

“T¨ng V¨n Mïi vµ T.S . NguyÔn TiÕn Dòng” Nxb khoa häc vµ kü thuËt

[6] H−íng dÉn lËp tr×nh S7 - 200

[7] S7 - 200 Specifications - Simens

[8] ThÕ giíi c¶m biÕn trong ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn

“Lª V¨n Doanh vµ §µo V¨n T©n”

[9] http://.www.Automation.vn.org

http://.www.Omron.com

[10] Çc bé c¶m biÕn trong kü thuËt ®o l−êng

“Lª V¨n Doanh vµ Ph¹m Th−îng Hµn”

[11] Tham kh¶o tµi liÖu Th.s. NguyÔn V¨n §−êng - §HNN I - Hµ Néi

[12] “Thuû lùc vµ CÊp tho¸t n−íc trong n«ng nghiÖp” NXB Gi¸o dôc

TS. Hoµng §øc Liªn ( chñ biªn) – TS. NguyÔn Thanh Nam

bctntlvn (59).pdf

Documents