Thiết Kế và Thi Công Hệ Thống Giám Sát Trang Trại Chăn Nuôi Heo Bằng PLC S7-1200

Chuyên khảo phân tích Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển và giám sát trang trại chăn nuôi heo bằng plc s7 1200, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu

2024

94
6
1

Phí lưu trữ

35 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CAM KẾT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1. Mục tiêu đề tài

1.2. Đối tượng nghiên cứu

1.3. Giới hạn đề tài

1.4. Nội dung nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT

2.1. Tổng quan

2.2. Kỹ thuật chăn nuôi heo

2.3. Vai trò

2.4. Mục đích của việc chăn nuôi heo thịt

2.5. Yêu cầu chăn nuôi heo thịt

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.1. Thiết kế phần cứng của hệ thống

3.2. Yêu cầu thiết kế

3.3. Thiết kế khung mô hình trên phần mềm Solidworks

3.4. Sơ đồ khối và chức năng của từng khối

3.5. Chọn thiết bị, sơ đồ đấu dây

3.6. Lựa chọn chế độ vận hành hệ thống

3.7. Kết nối giữa WinCC Unified Local và WinCC Unified Client

4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG

4.1. Lắp ráp mô hình

4.2. Lắp ráp tủ điện

4.3. Lập trình trương trình điều khiển và giám sát PLC S7-1214C DC/DC/DC trên phần mềm TIA PORTAL

4.4. Thiết lập cấu hình cho PLC S7-1214C DC/DC/DC trên phần mềm TIA PORTAL

4.5. Lập trình PLC S7-1214C DC/DC/DC trên phần mềm TIA PORTAL

4.6. Cài đặt biến tần

4.7. Kết nối PLC S7-1214C DC/DC/DC với WinCC Unified

4.8. Tạo dự án WinCC Unified mới ở trong phần mềm TIA portal

4.9. Kết nối PLC S7-1200 với PC-System

4.10. Thiết kế giao diện SCADA

4.11. Đưa dữ liệu Wincc Unified lên web

4.12. Mở cổng (Nat port) router wifi

4.13. Cài chứng chỉ (Certificate) cho máy tính

4.14. Cài đặt chứng chỉ cho Runtime

4.15. Đặt lại địa chỉ IP cho PC-System

4.16. Hướng thiết kế ở trang trại thực tế với diện tích 1000m²

4.17. Lập kế hoạch tổng thể

4.18. Chọn thiết bị và vật liệu

4.19. Lắp đặt phần cứng

4.20. Lập trình PLC

4.21. Kiểm tra và vận hành hệ thống

4.22. Đào tạo và bảo trì

5. CHƯƠNG 5: NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

5.1. Kết quả đạt được

5.2. Vận hành hệ thống

6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

6.1. Hướng phát triển

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Hệ Thống Giám Sát Trang Trại Chăn Nuôi Heo Bằng PLC S7 1200

Hệ thống giám sát trang trại chăn nuôi heo bằng PLC S7-1200 là một giải pháp hiện đại giúp nâng cao hiệu quả quản lý và sản xuất trong ngành chăn nuôi. Hệ thống này sử dụng công nghệ tự động hóa để theo dõi và điều khiển các yếu tố môi trường, từ đó đảm bảo sức khỏe và năng suất của đàn heo. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu chi phí nhân công.

1.1. Lợi ích của việc sử dụng PLC S7 1200 trong chăn nuôi

PLC S7-1200 mang lại nhiều lợi ích cho trang trại chăn nuôi như khả năng điều khiển chính xác, giám sát liên tục và khả năng kết nối với các thiết bị IoT. Điều này giúp người quản lý dễ dàng theo dõi tình trạng sức khỏe của heo và điều chỉnh các yếu tố môi trường kịp thời.

1.2. Các thành phần chính của hệ thống giám sát

Hệ thống giám sát bao gồm các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, hệ thống cấp nước và thức ăn tự động. Những thành phần này phối hợp với nhau để tạo ra một môi trường sống lý tưởng cho heo, từ đó nâng cao năng suất chăn nuôi.

II. Vấn đề và Thách thức trong Chăn Nuôi Heo Hiện Nay

Ngành chăn nuôi heo đang phải đối mặt với nhiều thách thức như dịch bệnh, biến đổi khí hậu và quản lý chất thải. Những vấn đề này không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe của đàn heo mà còn tác động đến hiệu quả kinh tế của trang trại. Việc áp dụng công nghệ giám sát hiện đại là cần thiết để giải quyết những thách thức này.

2.1. Tác động của dịch bệnh đến ngành chăn nuôi

Dịch tả heo châu Phi và các bệnh khác đã gây thiệt hại lớn cho ngành chăn nuôi. Việc giám sát sức khỏe đàn heo thường xuyên giúp phát hiện sớm các triệu chứng bệnh, từ đó có biện pháp xử lý kịp thời.

2.2. Biến đổi khí hậu và ảnh hưởng đến môi trường sống

Biến đổi khí hậu làm thay đổi nhiệt độ và độ ẩm, ảnh hưởng đến sức khỏe của heo. Hệ thống giám sát giúp điều chỉnh các yếu tố này, đảm bảo môi trường sống ổn định cho đàn heo.

III. Phương Pháp Giải Quyết Vấn Đề Chăn Nuôi Heo Bằng Công Nghệ

Việc áp dụng công nghệ tự động hóa trong chăn nuôi heo là một giải pháp hiệu quả để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Hệ thống giám sát sử dụng PLC S7-1200 cho phép theo dõi và điều khiển các yếu tố môi trường một cách chính xác.

3.1. Ứng dụng IoT trong giám sát trang trại

Công nghệ IoT cho phép kết nối các thiết bị trong trang trại, giúp thu thập và phân tích dữ liệu một cách hiệu quả. Điều này giúp người quản lý có cái nhìn tổng quan về tình trạng sức khỏe của đàn heo.

3.2. Tối ưu hóa quy trình sản xuất chăn nuôi

Hệ thống tự động hóa giúp tối ưu hóa quy trình cho ăn, cấp nước và vệ sinh chuồng trại. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu

Nghiên cứu về hệ thống giám sát trang trại chăn nuôi heo bằng PLC S7-1200 đã cho thấy những kết quả khả quan. Hệ thống này không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm chăn nuôi.

4.1. Kết quả đạt được từ việc áp dụng công nghệ

Sau khi triển khai hệ thống, năng suất chăn nuôi đã tăng lên đáng kể. Các chỉ số về sức khỏe của heo cũng được cải thiện, giảm thiểu tỷ lệ bệnh tật.

4.2. Phản hồi từ người chăn nuôi

Người chăn nuôi đã nhận thấy sự khác biệt rõ rệt trong quy trình làm việc. Họ cảm thấy yên tâm hơn khi có hệ thống giám sát hỗ trợ.

V. Kết Luận và Hướng Phát Triển Tương Lai

Hệ thống giám sát trang trại chăn nuôi heo bằng PLC S7-1200 là một bước tiến quan trọng trong ngành chăn nuôi hiện đại. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn đảm bảo sức khỏe cho đàn heo.

5.1. Hướng phát triển công nghệ trong chăn nuôi

Trong tương lai, công nghệ sẽ tiếp tục phát triển, mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành chăn nuôi. Việc tích hợp thêm các công nghệ mới như AI và Big Data sẽ giúp tối ưu hóa hơn nữa quy trình sản xuất.

5.2. Tầm quan trọng của việc đầu tư vào công nghệ

Đầu tư vào công nghệ giám sát và tự động hóa là cần thiết để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm chăn nuôi. Điều này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

10/07/2025
Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển và giám sát trang trại chăn nuôi heo bằng plc s7 1200

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan đề tài Báo cáo đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2. Tổng quan Môi trường sống là vô cùng quan trọng với từng loại vật nuôi, việc giám sát nhiệt độ - độ ẩm, cung cấp thức ăn nước uống và vệ sinh chuồng trại có thể thực hiện bởi con người nhưng như vậy đối với một trang trại lớn thì sẽ tốn nhiều nhân công và việc quản lí các số liệu về nhiệt độ - độ ẩm cho môi trường sống của heo cũng trở nên khó khăn hơn. Trang trại heo tự động mà nhóm thực hiện nghiên cứu là một hệ thống trang trại áp dụng tự động hóa sử dụng PLC s7-1200 để điều khiển và giám sát. Với nhiều chức năng điển hình như thời gian thực, điều khiển ngõ vào/ra tín hiệu số, tương tự,… giúp việc tự động hóa cho trang trại trở nên dễ dàng hơn, tiết kiệm nhân công, chi phí, công sức.

Máy tính giao tiếp với PLC qua Ethernet, đồng bộ dữ liệu và có thể giám sát được ở mọi nơi, mọi lúc. Kỹ thuật chăn nuôi heo Vai trò của việc chăn nuôi heo thịt trong quá trình chăn nuôi heo: 2. Vai trò Nuôi heo thịt là một giai đoạn quan trọng trong quá trình chăn nuôi heo. Nó bao gồm việc nuôi dưỡng và chăm sóc heo để phát triển đến độ tuổi và trọng lượng lý tưởng cho việc thu hoạch thịt.

Giai đoạn này thường bắt đầu sau giai đoạn nuôi heo con và kéo dài đến khi heo đạt đến tuổi và trọng lượng cần thiết cho việc thu hoạch thịt.[9] Đàn heo thịt thường chiếm tỷ lệ cao trong tổng đàn heo, thường từ 65 – 80% (khoảng 2/3 tổng đàn), do vậy sự thành công của chăn nuôi heo thịt chính là thành công của nghề chăn nuôi heo. Mục đích của việc chăn nuôi heo thịt Tạo thu nhập: Chăn nuôi heo thịt là nguồn thu nhập quan trọng cho các nhà chăn nuôi và các gia đình nông dân, đặc biệt là ở các khu vực nông thôn. Việc bán thịt heo và các sản phẩm từ heo có thể tạo ra thu nhập ổn định và đóng góp vào sự phát triển kinh tế địa phương. Đa dạng hóa trong nông nghiệp: Chăn nuôi heo thịt cung cấp một phương tiện để đa dạng hóa hoạt động nông nghiệp, giúp giảm thiểu rủi ro và tăng cường sự bền vững của hệ thống nông nghiệp.[9] 4 Chương 2: Cơ sở lí thuyết Báo cáo đồ án tốt nghiệp Tạo ra việc làm: Ngành chăn nuôi heo thịt tạo ra nhiều cơ hội việc làm cho người lao động, bao gồm nhân viên chăm sóc heo, nhà sản xuất thức ăn, chuyên gia y tế thú y và nhiều vị trí khác.

[9] Đóng góp vào ngành công nghiệp thực phẩm: Chăn nuôi heo thịt cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, bao gồm các sản phẩm từ thịt heo như xúc xích, giăm bông, chả lụa và nhiều sản phẩm khác. [9] Quản lý đất đai và tài nguyên: Quản lý chăn nuôi heo thịt có thể được tích hợp vào hệ thống nông nghiệp hữu cơ hoặc quản lý tài nguyên bền vững, giúp duy trì và bảo vệ môi trường và đất đai. Yêu cầu chăn nuôi heo thịt Nuôi heo thịt phải đạt được những yêu cầu sau đây: heo thịt phải có tốc độ sinh trưởng phát triển tốt, tiêu tốn thức ăn thấp, tốn ít công chăm sóc nuôi dưỡng, phẩm chất thịt tốt. 1 Cân nặng heo tăng theo tháng tuổi[12] Thời gian nuôi Heo lai trong nước Heo ngoại nhập 2 – 4 tháng 8 – 12 kg/tháng 8 – 14 kg/tháng 4 – 6 tháng 14 – 16 kg/tháng 14 – 18 kg/tháng 6 – 8 tháng 18 – 22 kg/tháng 18 – 24 kg/tháng Trung bình 500 – 550 g/ngày 600 – 700 g/ngày Tốc độ lớn và phát triển của heo thịt được coi là chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật quan trọng trong quá trình theo dõi và đánh giá thành công hay chưa thành công của chăn nuôi heo thịt.[12]  Thức ăn heo tiêu tốn cho 1 kg tăng trọng của heo: Thức ăn chiếm từ 67 – 70% giá thành của sản phẩm thịt heo, do vậy muốn giảm giá thành tăng hiệu quả chăn nuôi heo, trước hết phải giảm chi phí thức ăn.

Trong điều kiện chăn nuôi của nước ta, tiêu tốn thức ăn thường từ 3 – 3,5 kg thức ăn cho l kg tăng trọng, với mức năng lượng (1kg = 2.000 kcal) ở khu vực chăn nuôi nông hộ. Tuy nhiên, nhiều nông hộ có thể giảm chi phí thức ăn xuống thấp hơn, đặc biệt các doanh nghiệp chăn nuôi heo công nghiệp, chi phí thức ăn đã giảm xuống rất đáng kể.[9]  Đánh giá chất lượng thịt: Heo thịt phải có tỷ lệ nạc > 40%, càng cao nạc càng tốt. Do nhu cầu của thị trường về thịt heo có chất lượng cao, đặc biệt ở vùng đô thị tỷ lệ nạc phải đạt từ 52% trở lên. Do vậy, 5 Chương 2: Cơ sở lí thuyết Báo cáo đồ án tốt nghiệp việc nâng cao tỷ lệ nạc trong thân thịt góp phần nâng cao hiệu quả chăn nuôi heo thịt.

Tuy nhiên, trong khu vực chăn theo nuôi nông hộ ở nƣớc ta, heo thịt vẫn có tỷ lệ nạc thấp, điều đó cần tiếp tục cải thiện chất lượng thịt tốt hơn nữa. Bên cạnh tỷ lệ nạc cao, người chăn nuôi nên theo dõi nhu cầu của thị trường để sản xuất thịt heo có mùi vị thơm ngon, màu sắc thịt đẹp và hấp dẫn cho người tiêu dùng. Ngoài ra, thịt heo nạc cần có tỷ lệ mỡ dắt thích hợp để nâng cao mùi vị, độ mềm và thành phần axit béo của mỡ heo. Để nâng cao phẩm chất thịt heo, ngoài các biện pháp kỹ thuật chăn nuôi, cần phải thường xuyên kiểm tra, đánh giá chất lượng thịt thông qua việc yêu cầu của thị trường và thị hiếu của từng địa phương.

Xây dựng hệ thống chuồng trại nuôi heo thịt 2. Yêu cầu chung của việc thiết kế xây dựng chuồng trại chăn nuôi heo Chuồng trại phải ấm về mùa đông, mát về mùa hè, chống được những cơn bão giông có thể hất nước vào chuồng. Đặc biệt là phải phù hợp với đặc điểm sinh lý của heo. Chuồng trại phải thuận tiện cho việc phân phối thức ăn và nước uống cho heo, không làm lãng phí thức ăn và công chăm sóc nuôi dưỡng.

Khi xây dựng chuồng trại phải tính toán hiệu quả kinh tế (vừa đảm bảo đủ nhu cầu của chuồng nuôi nhưng lại tiết kiệm được sức lao động và nguyên vật liệu). Kết hợp được các kiểu chuồng nuôi hiện đại và truyền thống để có những kiểu chuồng nuôi phù hợp với điều kiện ở Việt Nam, đồng thời có khả năng tận dụng được nguồn nguyên liệu sẵn có của gia đình và địa phương. Đảm bảo vệ sinh và an toàn dịch bệnh cho đàn heo và sức khỏe cho con người. Kiểu chuồng nuôi heo thịt: Heo thịt thường được nuôi trong các ô rộng và nuôi thành từng nhóm, heo thịt nhỏ từ 16 – 20 con/ô, heo thịt lợn từ 8 – 10 con/ô, mỗi ô từ 7 – 10 m2.

Chuồng nuôi lợn thịt có thể thiết kế đa dạng các kiểu, có nền có độ dốc tốt và dễ thoát nước. Có đầy đủ các hệ thống cho ăn, nước uống, làm mát, chiếu sáng, sưởi, tắm – dọn dẹp.[11] 6 Chương 2: Cơ sở lí thuyết Báo cáo đồ án tốt nghiệp Hình 2. 1 Chuồng nuôi heo thịt 2. Hệ thống cung cấp thức ăn cho heo Đối với heo thịt, việc cung cấp đủ thức ăn là rất quan trọng cho việc tăng trọng của heo: - Trọng lượng heo 20 kg – 30 kg: cho ăn 1,2 – 1,5 kg/con/ngày.

- Trọng lượng heo 31kg – 60 kg: cho ăn 1,5 – 2,3 kg/con/ngày. - Trọng lượng heo 61 kg – 100 kg: cho ăn 2,3- 3 kg/con/ngày. Hệ thống phân phối thức ăn và máng ăn tự động hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong chăn nuôi, nhất là các trang trại quy mô lớn. Với các ưu điểm như: tiết kiệm thời gian, giảm chi phí thuê người lao động, tăng năng suất nuôi heo,.

Một hệ thống phân phối thức ăn tự động sẽ bao gồm: - Silo chứa cám: là một bồn chứa rất lớn, có sức chứa từ 3 tấn đến 30 tấn. Silo cám được làm từ nhựa composite hoặc tôn mạ kẽm, sẽ được thiết kế để đặt bên ngoài trang trại. Cám sẽ được bơm trực tiếp từ xe bồn vào trong Silo và được truyền đến từng máng bên trong trang trại. 2 Silo cám 7 Chương 2: Cơ sở lí thuyết Báo cáo đồ án tốt nghiệp  Khi lắp đặt và sử dụng Silo, cám sẽ được bơm thẳng từ xe chở cám vào trong Silo, giảm được 1 phần chi phí và diện tích xây dựng.

 Chính vì cám được bơm thẳng vào trong Silo, nên cũng sẽ giảm được nhân công, nhân lực bê vác, xé bao, giảm thời gian lao động, tối ưu chi phí điều hành quản lý.  Mặt khác, cám chứa trong Silo sẽ được bảo quản tốt hơn, tươi hơn, không rơi vãi ẩm mốc, không lo chuột bọ thất thoát. Giúp thức ăn cho heo luôn tươi mới, thơm ngon.  Khi sử dụng bồn Silo cám và hệ thống truyền cám tự động sẽ giúp tự động hóa công việc cho heo ăn, kiểm soát chính xác được lượng thức ăn tiêu thụ mỗi ngày.

 Tự động hóa hệ thống cho heo ăn khi sử dụng Silo chứa cám cũng giúp phòng chống dịch bệnh một cách tốt nhất. Hạn chế người lạ, xe lạ ra vào sâu trong trại, hạn chế các bệnh lây qua chuột bọ, hạn chế tần xuất nhân viên, công nhân ra vào chuồng.  Hệ thống truyền tải cám: khi đến giờ cho ăn cám sẽ được bơm hút – thổi truyền từ Silo đến các trại, rồi lại tới các máng ăn đã được sắp xếp sẵn bên trong chuồng. 3 Hệ thống truyền tải cám  Tùy vào quy mô trang trại và số lượng heo để chọn thiết bị phù hợp.

8 Chương 2: Cơ sở lí thuyết Báo cáo đồ án tốt nghiệp Hình 2. 4 Máng ăn tự động - Hệ thống cân, định lượng: khi lắp đặt Silo thì không thể thiếu hệ thống cân điện tử được lắp ở dưới các chân đỡ của Silo cám. Cân điện tử sẽ giúp chủ trại kiểm soát chính xác lượng cám còn lại, lượng cám được bơm vào và số cám ăn hết trong ngày. Quản lý thức ăn chính xác, có kế hoạch nhập cám kịp thời.

- Cảm biến khối lượng: đo giá trị khối lượng tại máng ăn tự động cuối. Khi giá trị khối lượng của máng ăn thay đổi bằng thể tích chứa của máng, động cơ hút sẽ tắt. 5 Cảm biến khối lượng - Vận hành hệ thống: thức ăn được lưu trữ trong silo để đảm bảo sự cung cấp liên tục.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu "Hệ Thống Giám Sát Trang Trại Chăn Nuôi Heo Bằng PLC S7-1200" trình bày một giải pháp công nghệ tiên tiến nhằm tối ưu hóa quy trình chăn nuôi heo thông qua việc sử dụng bộ điều khiển PLC S7-1200. Hệ thống này không chỉ giúp giám sát các thông số quan trọng như nhiệt độ, độ ẩm và chế độ ăn uống của heo mà còn tự động hóa nhiều quy trình, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu rủi ro trong chăn nuôi.

Độc giả sẽ tìm thấy nhiều lợi ích từ tài liệu này, bao gồm việc hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của hệ thống PLC trong nông nghiệp, cũng như cách mà công nghệ có thể cải thiện năng suất và chất lượng sản phẩm. Để mở rộng kiến thức về các ứng dụng công nghệ tương tự, bạn có thể tham khảo thêm tài liệu Đồ án hcmute điều khiển và giám sát thông số của mô hình trồng rau thủy canh bằng plc, nơi mà công nghệ PLC cũng được áp dụng trong lĩnh vực nông nghiệp.

Ngoài ra, tài liệu Trồng cây tự động bằng plcs71200 sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn sâu sắc về việc tự động hóa trong trồng trọt, tương tự như trong chăn nuôi heo. Cuối cùng, bạn cũng có thể tìm hiểu về Nghiên ứu thiết kế hệ thống điều khiển máy khấu than dùng bộ điều khiển plc, một ứng dụng khác của PLC trong ngành công nghiệp, giúp bạn thấy được tính đa dạng của công nghệ này.