Thiết Kế và Thi Công 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… 94 trang · Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh · 2024.

• Tác giả: Lê Chí Hải Đương
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Tấn Đời
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa
• Đề tài: Thiết Kế Và Thi Công Hệ Thống Giám Sát Trang Trại Chăn Nuôi Heo Bằng PLC S7-1200
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

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.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành chăn nuôi giữ vai trò thiết yếu trong nền nông nghiệp Việt Nam, cung cấp nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng và nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến, đồng thời tạo việc làm và thu nhập cho người dân nông thôn. Trong bối cảnh phát triển kinh tế hiện nay, ngành chăn nuôi gia súc nói chung và chăn nuôi heo nói riêng đang đối mặt với nhiều thách thức như biến đổi khí hậu, dịch bệnh bùng phát (đặc biệt là dịch tả heo châu Phi), vấn đề xử lý chất thải và áp lực cạnh tranh. Mô hình chăn nuôi truyền thống bộc lộ nhiều hạn chế do việc theo dõi các yếu tố môi trường (nhiệt độ, độ ẩm), phân phối thức ăn, cấp nước và vệ sinh chuồng trại chủ yếu dựa vào lao động thủ công, dẫn đến chi phí nhân công cao và khó kiểm soát chất lượng đồng đều.

Xuất phát từ thực tiễn sản xuất công nghiệp và nhu cầu ứng dụng kỹ thuật điều khiển tự động vào nông nghiệp công nghệ cao, đề tài "Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển và giám sát trang trại chăn nuôi heo bằng PLC S7-1200" được thực hiện nhằm xây dựng một hệ thống chuồng trại tự động hóa, hỗ trợ giám sát và điều khiển tập trung môi trường sống của vật nuôi.

Mục tiêu nghiên cứu được xác định cụ thể trong văn bản:

1. Xây dựng và thi công mô hình trại nuôi heo thịt.
2. Lập trình PLC để điều khiển toàn bộ hệ thống.
3. Lập trình giao diện SCADA để điều khiển và giám sát hệ thống.
4. Thông qua kết quả đề tài, tạo tiền đề ứng dụng vào thực tế trang trại chăn nuôi heo.

Nhiệm vụ nghiên cứu bao gồm:

1. Xây dựng mô hình vật lý của hệ thống trại heo tự động.
2. Lập trình PLC và thiết kế giao diện SCADA điều khiển, giám sát.
3. Thiết kế giao diện web để giám sát hệ thống từ xa qua mạng.
4. Kiểm tra, vận hành thử nghiệm và đánh giá kết quả.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Các phân hệ kỹ thuật trong trại heo tự động (hệ thống cho ăn, hệ thống cấp nước uống, hệ thống làm mát, hệ thống chiếu sáng, hệ thống tắm và xịt rửa chuồng, hệ thống xử lý nước thải); các thiết bị chấp hành, thiết bị cảm biến và bộ điều khiển lập trình PLC Siemens S7-1200.
• Phạm vi không gian và quy mô: Nghiên cứu thiết kế và thi công trên mô hình thực nghiệm 2 chuồng nuôi heo thịt (mô phỏng quy mô đàn 10–15 con), định hướng ứng dụng cho các trang trại quy mô vừa và nhỏ diện tích khoảng 100 m² và mở rộng trang trại thực tế 1000 m².
• Thời gian thực hiện: Đề tài được triển khai từ ngày 26/01/2024 đến ngày 25/06/2024 tại Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đề tài được xây dựng trên sự kết hợp giữa kỹ thuật chăn nuôi heo thịt và kỹ thuật điều khiển tự động hóa công nghiệp:

• Cơ sở sinh học và quy chuẩn chăn nuôi heo thịt:
  • Tăng trọng và tiêu tốn thức ăn: Giai đoạn heo từ 2–4 tháng tuổi tăng trọng 8–12 kg/tháng (heo lai) hoặc 8–14 kg/tháng (heo ngoại); giai đoạn 4–6 tháng tuổi tăng 14–16 kg/tháng (heo lai) hoặc 14–18 kg/tháng (heo ngoại); giai đoạn 6–8 tháng tuổi tăng 18–22 kg/tháng (heo lai) hoặc 18–24 kg/tháng (heo ngoại). Tăng trọng trung bình đạt 500–550 g/ngày (heo lai) và 600–700 g/ngày (heo ngoại). Mức tiêu tốn thức ăn từ 3–3,5 kg thức ăn cho 1 kg tăng trọng.
  • Khẩu phần thức ăn theo khối lượng: Heo 20–30 kg cần 1,2–1,5 kg/con/ngày; heo 31–60 kg cần 1,5–2,3 kg/con/ngày; heo 61–100 kg cần 2,3–3 kg/con/ngày.
  • Quy chuẩn nhiệt độ chuồng nuôi: Heo 10–20 kg thích hợp nhiệt độ 23–28 °C; heo 20–40 kg thích hợp 20–23 °C; heo 40–60 kg thích hợp 18–23 °C; heo từ 60 kg trở lên thích hợp 17–22 °C.
  • Quy chuẩn chiếu sáng: Áp dụng theo tiêu chuẩn chiếu sáng châu Âu với cường độ tối thiểu 40 lux, chu kỳ quang (thời gian bật đèn) duy trì tối thiểu 8 giờ/ngày.
• Nền tảng kỹ thuật tự động hóa:
  • Bộ điều khiển khả trình PLC Siemens SIMATIC S7-1200 (CPU 1214C DC/DC/DC) hoạt động theo nguyên lý quét vòng lặp (đọc ngõ vào, thực thi logic, cập nhật ngõ ra), hỗ trợ giao tiếp truyền thông Ethernet Profinet, xử lý tín hiệu tương tự (Analog Input) và thời gian thực (Real-time clock).
  • Nền tảng phần mềm TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) và hệ thống WinCC Unified phục vụ thiết kế giao diện HMI/SCADA dựa trên công nghệ web HTML5, hỗ trợ giám sát đa nền tảng (PC Runtime, WebUX).
  • Biến tần Mitsubishi FR-D720-0.2K dùng để điều khiển tốc độ động cơ quạt làm mát thông qua biến đổi tần số nguồn cấp 3 pha.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được tác giả áp dụng:

• Phương pháp mô hình hóa và thiết kế 3D: Sử dụng phần mềm Solidworks để dựng bản vẽ chi tiết các vách ngăn, khung mô hình, bố trí không gian chuồng trại và cách sắp xếp thiết bị bên trong tủ điện điều khiển.
• Phương pháp thiết kế và thi công phần cứng: Lựa chọn linh kiện cảm biến, rơ-le, biến tần, động cơ; thiết kế sơ đồ đấu dây mạch điều khiển PLC, mạch động lực và tiến hành lắp ráp tủ điện công nghiệp.
• Phương pháp lập trình điều khiển: Lập trình giải thuật điều khiển tự động trên TIA Portal, sử dụng các hàm chuyển đổi tín hiệu analog (Norm_X, Scale_X) và hàm trích xuất thời gian thực (RD_LOC_T).
• Phương pháp mạng và truyền thông công nghiệp: Thiết lập cấu hình mạng Profinet giữa PLC và máy tính giám sát; cấu hình chứng chỉ bảo mật WinCC Unified Certificate và mở cổng mạng (NAT port 443) trên router Wifi để phát hành giao diện giám sát SCADA lên môi trường Web.

Nguồn dữ liệu của nghiên cứu gồm các tài liệu kỹ thuật chăn nuôi gia súc, tài liệu hướng dẫn sử dụng thiết bị của hãng Siemens, Mitsubishi Electric, Oriental Motor và các dữ liệu đo đạc thực nghiệm từ hệ thống cảm biến trên mô hình.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc phân tầng tự động hóa gồm khối nguồn, khối ngõ vào (cảm biến), khối xử lý trung tâm (PLC), khối chấp hành và khối giám sát giao diện người - máy.

Hạng mục	Thiết bị / Module	Thông số kỹ thuật chính	Vai trò trong hệ thống
Bộ điều khiển	Siemens S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC	Nguồn 24VDC, 14 DI 24VDC, 10 DO Transistor, 2 AI 0–10V, cổng Ethernet Profinet	Trung tâm xử lý logic điều khiển và truyền thông
Biến tần	Mitsubishi FR-D720-0.2K	Công suất 0,2 kW, vào/ra 3 pha 200–240V, tần số 50/60 Hz, cấp bảo vệ IP20	Điều chỉnh tốc độ động cơ quạt làm mát
Quạt làm mát	Oriental Motor 2IK6GN-SW	Công suất 6W, tốc độ 1500 rpm, điện áp 3 pha 200/220VAC, trục bánh răng	Thông gió và hạ nhiệt độ chuồng trại
Động cơ bơm	Bơm nước mini 12V	Nguồn 12VDC, kích thước 160 x 100 x 61 mm	Cấp nước uống và cấp nước tắm, xịt chuồng
Băng tải cám	Băng tải mini kèm động cơ giảm tốc	Động cơ giảm tốc 12VDC, kích thước 8 x 800 x 10 mm	Vận chuyển thức ăn từ phễu chứa vào máng
Đèn chiếu sáng	Đèn LED Bulb tròn	Điện áp định mức 220VAC, tuổi thọ 15.000 giờ	Cung cấp ánh sáng theo chu kỳ quang học
Cảm biến nhiệt	Cảm biến nhiệt độ PT100	Dải đo 0–400 °C, đầu dò Ø5mm, ren Ø8mm, dài 50mm	Thu thập nhiệt độ chuồng nuôi
Bộ chuyển đổi	Bộ chuyển đổi tín hiệu PT100 sang 0–10V	Nguồn cấp 24VDC, cách ly 1500VAC, ngõ ra 0–10V tương ứng 0–400 °C, cấp bảo vệ IP20	Chuẩn hóa tín hiệu nhiệt độ đưa vào ngõ vào AI của PLC
Cảm biến mực nước	Cảm biến XKC-Y25-V	Nguồn 5–24VDC, dòng 200mA, nhận diện phi kim dày 0–20mm	Báo mức nước trong bồn chứa không tiếp xúc
Cảm biến tiệm cận	Cảm biến hồng ngoại E3F-DS30C4	Nguồn 6–36VDC, dải phát hiện 5–30 cm, ngõ ra NPN cực thu hở	Nhận diện cám đầy máng ăn tự động
Cảm biến mức	Công tắc phao điện từ	Điện áp tối đa 100VDC, dòng cực đại 300mA, tuổi thọ 100 triệu lần đóng/ngắt	Giám sát mức nước hồ chứa tấm làm mát

Quy trình vận hành và giải thuật điều khiển của hệ thống:

1. Xử lý tín hiệu nhiệt độ và điều khiển quạt: Tín hiệu nhiệt trở từ cảm biến PT100 được bộ chuyển đổi chuyển thành điện áp 0–10V đưa vào kênh AI của CPU 1214C. Chương trình sử dụng hàm Norm_X để chuẩn hóa giá trị nguyên (0–27648) thành giá trị thực trong khoảng 0.0–1.0, sau đó dùng hàm Scale_X để tính ra giá trị nhiệt độ thực tế (°C). Căn cứ vào ngưỡng nhiệt độ cài đặt theo thể trọng heo, PLC xuất lệnh điều khiển biến tần thay đổi tốc độ quạt hoặc bật bơm màng nước làm mát để giải nhiệt chuồng.
2. Hệ thống cho ăn tự động: PLC sử dụng khối hàm RD_LOC_T để đọc thời gian thực từ CPU. Khi đến khung giờ quy định cho ăn, động cơ băng tải cám được kích hoạt để chuyển thức ăn vào máng. Khi cám trong máng dâng lên chạm ngưỡng phát hiện của cảm biến quang hồng ngoại E3F-DS30C4, PLC tự động ngắt động cơ băng tải để tránh tràn thức ăn.
3. Hệ thống cấp nước uống và tắm chuồng: Mực nước trong bồn chứa được giám sát liên tục bằng cảm biến không tiếp xúc XKC-Y25-V; khi cạn nước, bơm cấp tự động kích hoạt bơm nước từ nguồn qua bộ lọc thô lên bồn chứa. Hệ thống tắm và xịt rửa chuồng tự động vận hành 2 lần mỗi ngày (buổi sáng và buổi chiều) dựa theo đồng hồ thời gian thực.
4. Hệ thống chiếu sáng: Đèn LED được điều khiển tự động bật/tắt theo lịch trình thời gian thực, bảo đảm chu kỳ chiếu sáng đạt tối thiểu 8 giờ mỗi ngày nhằm kích thích sinh trưởng cho đàn heo.
5. Giao diện giám sát SCADA và đưa dữ liệu lên Web: Dự án SCADA được thiết kế trên WinCC Unified trong TIA Portal, kết nối với PLC qua địa chỉ IP tĩnh. Để cho phép giám sát qua mạng Internet, nhóm tác giả tiến hành cài đặt chứng chỉ WinCC Unified Certificate cho hệ thống Runtime, cấu hình NAT port (chuyển tiếp cổng 443) trên router Wifi, cho phép người quản lý truy cập và điều khiển các thiết bị trên trình duyệt web của máy tính hoặc điện thoại thông minh từ bất kỳ đâu.

Mô hình thực tế diện tích 1000 m² được nhóm tác giả định hướng bao gồm: bố trí 4 cảm biến nhiệt độ PT100 để lấy giá trị trung bình chuồng 180 m², hệ thống quạt thông gió công nghiệp công suất 1,1 kW (lưu lượng gió 44.000 m³/h, kích thước 1380 x 1380 x 590 mm), bạt trần nhôm cách nhiệt, tấm làm mát cooling pad, cùng bồn chứa cám Silo dung tích 3–30 tấn đặt ngoài trời tích hợp cân định lượng điện tử.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan đề tài

Chương 1 trình bày bối cảnh kinh tế - xã hội của ngành chăn nuôi heo tại Việt Nam, phân tích các khó khăn do dịch bệnh và quy trình chăn nuôi truyền thống gây ra. Tác giả nêu rõ tính cấp thiết của việc áp dụng điều khiển tự động hóa bằng PLC S7-1200 nhằm nâng cao năng suất, cắt giảm chi phí nhân công và giám sát môi trường sống của đàn heo. Chương này xác định rõ 4 mục tiêu cụ thể, đối tượng nghiên cứu (hệ thống cho ăn, cấp nước, tắm - xịt chuồng, làm mát, chiếu sáng, xử lý nước thải), giới hạn phạm vi áp dụng cho trang trại vừa và nhỏ (diện tích khoảng 100 m², mô hình 2 chuồng từ 10–15 con) và tóm tắt cấu trúc báo cáo gồm 6 chương.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 cung cấp cơ sở khoa học về kỹ thuật chăn nuôi heo thịt và các công nghệ tự động hóa cốt lõi:

• Phân tích vai trò, mục đích nuôi heo thịt và các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật như bảng cân nặng tăng trưởng theo tháng tuổi, mức tiêu tốn thức ăn (3–3,5 kg thức ăn/kg tăng trọng, thức ăn chiếm 67–70% giá thành), yêu cầu tỷ lệ nạc (> 40%, đô thị > 52%).
• Trình bày yêu cầu kỹ thuật xây dựng chuồng trại, nguyên lý hoạt động của hệ thống cho ăn tự động sử dụng Silo chứa cám (3–30 tấn) kết hợp đường ống bơm hút cám và cảm biến khối lượng; hệ thống lọc nước và bồn chứa kín; hệ thống làm mát kết hợp quạt hút gió công nghiệp (kích thước 1380 x 1380 x 590 mm, công suất 1,1 kW), tấm làm mát và bạt trần cách nhiệt; yêu cầu chiếu sáng tối thiểu 40 lux trong ít nhất 8 giờ/ngày theo chuẩn châu Âu; hệ thống mương rãnh thoát nước và lịch tắm chuồng 2 lần/ngày.
• Giới thiệu phần cứng PLC S7-1200: Cấu tạo, 5 dòng CPU chính (CPU 1211C: 50KB, CPU 1212C: 75KB, CPU 1214C: 100KB, CPU 1215C: 125KB, CPU 1217C: 150KB), các module mở rộng tín hiệu SM/SB, module truyền thông RS232/RS485, Profinet, giao thức TCP/IP và ISO-on-TCP.
• Giới thiệu tổng quan hệ thống SCADA WinCC Unified: Các thành phần chính (Comfort Panels, PC Runtime, WebUX), ưu điểm công nghệ web HTML5, khả năng mở rộng và tính năng bảo mật.

Chương 3: Thiết kế hệ thống

Chương 3 tập trung vào khâu thiết kế cơ khí và thiết kế hệ thống điện - điều khiển:

• Thiết kế phần cứng khung mô hình bằng vật liệu mica, bát vuông và ốc tán với kích thước tổng thể được mô phỏng chi tiết trên phần mềm Solidworks; mô hình gồm 2 ô chuồng kích thước 526 x 400 mm.
• Xây dựng sơ đồ bố trí thiết bị bên trong tủ điện điều khiển và sơ đồ khối toàn hệ thống (Khối nguồn, Khối ngõ vào, Khối điều khiển trung tâm PLC S7-1200, Khối chấp hành, Khối giám sát máy tính).
• Lựa chọn thiết bị phần cứng cụ thể: PLC S7-1214C DC/DC/DC, quạt làm mát Oriental Motor 2IK6GN-SW (6W, 1500 rpm), biến tần Mitsubishi FR-D720-0.2K (0,2 kW), máy bơm nước mini 12V, băng tải cám mini (8 x 800 x 10 mm, động cơ 12V), đèn LED bulb 220V, cảm biến nhiệt độ PT100 kèm bộ chuyển đổi tín hiệu sang 0–10V (0–400 °C), cảm biến mực nước không tiếp xúc XKC-Y25-V, cảm biến tiệm cận quang hồng ngoại E3F-DS30C4 và công tắc phao điện từ.
• Trình bày chi tiết sơ đồ đấu dây ngõ vào/ngõ ra của PLC S7-1200 và sơ đồ đấu nối mạch động lực biến tần - động cơ.

Chương 4: Thi công hệ thống

Chương 4 mô tả toàn bộ quy trình gia công, lắp đặt và lập trình hệ thống:

• Thi công lắp ráp mô hình vật lý và đấu nối hoàn thiện tủ điện điều khiển công nghiệp.
• Cấu hình phần cứng PLC S7-1214C DC/DC/DC trên phần mềm TIA Portal: Thiết lập địa chỉ IP, khởi tạo các khối chương trình (OB, FC, FB), khai báo bảng biến ngõ vào (DI, AI) và ngõ ra (DO).
• Lập trình giải thuật điều khiển: Sử dụng hàm Norm_X và Scale_X xử lý tín hiệu analog nhiệt độ; dùng hàm RD_LOC_T lấy thời gian thực từ CPU để kích hoạt các chu kỳ cho ăn, bật đèn và tắm heo; cấu hình các thông số vận hành cho biến tần Mitsubishi D700.
• Thiết kế giao diện SCADA trên WinCC Unified: Tạo project mới kết nối PLC với PC-System, vẽ giao diện điều khiển trung tâm hiển thị trạng thái các thiết bị, nút ấn chuyển chế độ Auto/Manual và giám sát thông số thời gian thực.
• Quy trình đưa dữ liệu lên Web: Mở cổng mạng (Nat port 443) trên router Wifi, khởi tạo và cài đặt chứng chỉ bảo mật WinCC Unified Certificate cho máy tính và Runtime, đặt IP tĩnh cho PC-System.
• Đề xuất phương án thiết kế và triển khai trang trại chăn nuôi thực tế với diện tích 1000 m² (lập kế hoạch tổng thể, lựa chọn vật tư, quy trình lắp đặt, kiểm tra vận hành và bảo trì).

Chương 5: Nhận xét và đánh giá kết quả

Chương 5 tổng kết các kết quả thực nghiệm đạt được sau quá trình thi công và chạy thử mô hình:

• Tủ điện điều khiển và mô hình chuồng trại 2 ngăn hoàn thiện hoạt động ổn định, bảo đảm an toàn điện và độ chắc chắn cơ khí.
• Hệ thống điều khiển tự động phản hồi chính xác theo thời gian thực và tín hiệu cảm biến: Băng tải cám tự dừng khi đầy máng, quạt hút gió tự động tăng tốc qua biến tần khi nhiệt độ môi trường vượt ngưỡng, bồn nước tự động kích hoạt bơm khi cạn, hệ thống đèn và vòi tắm hoạt động đúng khung giờ.
• Giao diện SCADA trên WinCC Unified hoạt động mượt mà trên máy tính kết nối trực tiếp với PLC và hiển thị đầy đủ, đồng bộ dữ liệu trên các thiết bị khác (laptop, điện thoại) thông qua trình duyệt web khi truy cập từ xa.

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Chương 6 tóm tắt lại các mục tiêu đã hoàn thành của đề tài, đánh giá mức độ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và đề xuất các định hướng mở rộng hệ thống trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Kết quả thực nghiệm chính của đề tài bao gồm:

• Sản phẩm phần cứng: Chế tạo hoàn chỉnh mô hình chuồng trại 2 ngăn bằng vật liệu mica theo bản vẽ thiết kế Solidworks; lắp ráp hoàn thiện tủ điện điều khiển công nghiệp tích hợp bộ điều khiển PLC S7-1214C DC/DC/DC, biến tần Mitsubishi FR-D720-0.2K, bộ nguồn 24VDC/12VDC, rơ-le trung gian và các cơ cấu chấp hành (quạt 6W, bơm 12V, băng tải 12V, đèn chiếu sáng 220V).
• Sản phẩm phần mềm và giải thuật: Xây dựng hoàn chỉnh chương trình điều khiển trên TIA Portal, xử lý trơn tru các khối hàm Norm_X, Scale_X để chuyển đổi tín hiệu cảm biến nhiệt độ PT100 (0–10V tương ứng 0–400 °C) và khối RD_LOC_T để đồng bộ thời gian thực cho lịch trình cấp thức ăn, chiếu sáng (chu kỳ 8 giờ/ngày) và tắm rửa (2 lần/ngày).
• Giao diện SCADA và Web Server: Thiết kế thành công giao diện SCADA trên nền tảng WinCC Unified, cho phép điều khiển linh hoạt giữa chế độ thủ công (Manual) và tự động (Auto); cấu hình thành công chứng chỉ bảo mật WinCC Unified Certificate và NAT port 443 trên Router Wifi, cho phép người dùng giám sát và điều khiển trang trại qua trình duyệt web trên thiết bị di động từ xa.
• Đóng góp so với các nghiên cứu trước: Tác giả tự nêu đề tài đã tạo ra một mô hình tích hợp toàn diện từ thiết kế cơ khí 3D, thi công mạch điện công nghiệp đến ứng dụng công nghệ SCADA nền tảng web thế hệ mới (WinCC Unified) trên dòng PLC S7-1200; cung cấp bộ tài liệu kỹ thuật chi tiết làm cơ sở nghiên cứu để các nhóm phát triển sau có thể mở rộng kết hợp với hệ thống xử lý chất thải tự động cho các trang trại thông minh.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

• Đề tài mới dừng lại ở quy mô mô hình thí nghiệm với cơ cấu chấp hành công suất nhỏ (động cơ quạt 6W, bơm nước mini 12V), chưa vận hành trực tiếp trên tải công nghiệp thực tế của trang trại quy mô lớn.
• Hệ thống xử lý chất thải và dọn chuồng mới chỉ dừng ở mức độ xịt rửa nước định kỳ, chưa tích hợp hệ thống thu gom phân tự động và hầm xử lý sinh học (Biogas).
• Cơ chế giám sát qua Web bằng NAT port phụ thuộc vào cấu hình mạng tĩnh của router tại địa điểm đặt trạm điều khiển.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được tác giả đề xuất:

• Mở rộng kết hợp ý tưởng của đề tài với hệ thống làm sạch chuồng trại, dây chuyền thu gom, phân loại và xử lý chất thải tự động nhằm hình thành hệ sinh thái trang trại thông minh hoàn chỉnh.
• Ứng dụng quy trình thiết kế đã đề xuất vào thi công thực tế cho trang trại có diện tích 1000 m² với các thiết bị công nghiệp (Silo 3–30 tấn, quạt thông gió 1,1 kW công suất 44.000 m³/h, bạt cách nhiệt và tấm cooling pad).
• Tích hợp thêm các thuật toán điều khiển thông minh và nâng cấp hạ tầng Cloud Server để giám sát tập trung nhiều trang trại cùng lúc.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao cho các đối tượng:

• Sinh viên, học viên chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử, Kỹ thuật Điện - Điện tử và Nông nghiệp Công nghệ cao đang thực hiện các đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp về hệ thống SCADA và IoT công nghiệp.
• Kỹ sư và nhà phát triển hệ thống: Những người đang tìm hiểu giải pháp chuyển đổi số, thiết kế tủ điện tự động hóa chuồng trại chăn nuôi gia súc quy mô trang trại vừa và nhỏ.

Các nội dung có giá trị tham khảo kỹ thuật nổi bật:

• Quy trình lập trình xử lý tín hiệu analog từ cảm biến nhiệt độ PT100 qua bộ chuyển đổi 0–10V bằng hai hàm Norm_X và Scale_X trên TIA Portal.
• Phương pháp kết nối và đồng bộ thời gian thực từ CPU PLC qua khối hàm RD_LOC_T để quản lý các tác vụ định thời.
• Quy trình từng bước cấu hình WinCC Unified PC Runtime, tạo chứng chỉ số bảo mật (Certificate) và cấu hình mở cổng NAT port trên Router Wifi để đưa giao diện SCADA lên môi trường Web.
• Sơ đồ nguyên lý đấu dây chi tiết giữa PLC S7-1200 với biến tần Mitsubishi FR-D720 và các cảm biến công nghiệp (cảm biến tiệm cận NPN, cảm biến mức không tiếp xúc, công tắc phao).

Câu hỏi thường gặp

1. Bộ điều khiển trung tâm được sử dụng trong hệ thống là dòng nào và có cấu hình phần cứng ra sao? Hệ thống sử dụng bộ điều khiển PLC Siemens SIMATIC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC. Cấu hình phần cứng tích hợp sẵn nguồn cấp 24VDC, 14 ngõ vào số (DI) 24VDC, 10 ngõ ra số (DO) dạng Transistor, 2 ngõ vào tương tự (AI) dải 0–10V, bộ nhớ làm việc 100KB (work memory) và tích hợp sẵn cổng truyền thông Ethernet Profinet hỗ trợ các giao thức TCP/IP và ISO-on-TCP.

2. Hệ thống thu thập và xử lý tín hiệu nhiệt độ chuồng trại bằng những thiết bị và giải thuật nào? Hệ thống sử dụng cảm biến nhiệt độ PT100 (dải đo 0–400 °C) kết nối qua bộ chuyển đổi tín hiệu PT100 sang điện áp 0–10VDC (cách ly 1500VAC). Tín hiệu 0–10V được đưa vào kênh ngõ vào tương tự AI của PLC S7-1214C. Trong phần mềm TIA Portal, giải thuật sử dụng hàm Norm_X để chuẩn hóa giá trị đọc từ bộ chuyển đổi (0–27648) sang dải 0.0–1.0, sau đó dùng hàm Scale_X để ánh xạ sang giá trị nhiệt độ thực tế (°C) hiển thị trên SCADA và điều khiển tốc độ quạt làm mát qua biến tần Mitsubishi.

3. Nguyên lý vận hành của hệ thống cho ăn tự động trong mô hình được thiết kế như thế nào? Hệ thống cho ăn hoạt động dựa trên sự phối hợp giữa khối thời gian thực RD_LOC_T và cảm biến tiệm cận hồng ngoại E3F-DS30C4. Khi đến khung giờ ăn được cài đặt trước, PLC xuất lệnh điều khiển động cơ băng tải mini 12V vận chuyển cám từ phễu vào máng ăn. Khi lượng cám trong máng dâng lên chạm tầm phát hiện của cảm biến hồng ngoại đặt tại máng, cảm biến xuất tín hiệu về ngõ vào số của PLC để tự động ngắt động cơ băng tải, ngăn ngừa hiện tượng tràn thức ăn.

4. Làm thế nào để người quản lý có thể truy cập và giám sát giao diện SCADA từ xa qua Internet? Nhóm tác giả sử dụng tính năng WebUX của nền tảng WinCC Unified trên TIA Portal. Sau khi thiết kế xong giao diện SCADA, tác giả tiến hành tạo chứng chỉ bảo mật WinCC Unified Certificate cho máy tính PC Runtime, gán địa chỉ IP tĩnh cho máy chủ PC-System và tiến hành mở cổng mạng (NAT port/Port forwarding cổng 443) trên router Wifi. Nhờ đó, người quản lý có thể sử dụng bất kỳ thiết bị nào (máy tính, điện thoại, máy tính bảng) có trình duyệt web để đăng nhập vào địa chỉ IP/tên miền của router và giám sát, điều khiển hệ thống theo thời gian thực mà không cần cài đặt thêm phần mềm chuyên dụng.

5. Đồ án đưa ra định hướng thiết kế hệ thống thông gió và làm mát cho trang trại thực tế diện tích 1000 m² như thế nào? Đối với chuồng trại thực tế, tác giả đề xuất giải pháp làm mát áp suất âm kết hợp giữa 4 cảm biến nhiệt độ PT100 phân bố đều trong chuồng 180 m² để lấy giá trị nhiệt độ trung bình, hệ thống quạt thông gió công nghiệp công suất 1,1 kW (nguồn 380V/50Hz, lưu lượng gió 44.000 m³/h, kích thước 1380 x 1380 x 590 mm) lắp ở đầu hồi chuồng, kết hợp với tấm làm mát cooling pad có bơm nước tuần hoàn và hệ thống bạt trần nhôm cách nhiệt để giảm nhiệt độ không khí từ 5–10 °C trước khi đưa vào chuồng nuôi.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển và giám sát trang trại chăn nuôi heo bằng PLC S7-1200" của sinh viên Lê Chí Hải Đương và Nguyễn Bá Hiển (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM) đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu nghiên cứu từ khâu thiết kế cơ khí 3D trên Solidworks, thi công tủ điện điều khiển công nghiệp đến lập trình logic PLC S7-1214C và xây dựng giao diện SCADA trên WinCC Unified. Hệ thống vận hành tự động ổn định các phân hệ cho ăn, cấp nước, chiếu sáng, làm mát và xịt chuồng theo thời gian thực và tín hiệu cảm biến, đồng thời hỗ trợ giám sát từ xa hiệu quả qua giao diện web. Kết quả của đề tài là tài liệu thực nghiệm có giá trị tham khảo kỹ thuật rõ ràng, mở ra hướng ứng dụng tự động hóa thiết thực cho các mô hình trang trại chăn nuôi nông nghiệp công nghệ cao.

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.