Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trước thực trạng đô thị hóa nhanh và nhu cầu về thực phẩm sạch ngày càng tăng, vấn đề an toàn vệ sinh thực phẩm đang đối mặt với nhiều thách thức lớn từ việc lạm dụng hóa chất, thuốc bảo vệ thực vật và các phương thức canh tác truyền thống thiếu kiểm soát. Phương pháp trồng trọt thủ công không chỉ tiêu tốn nhiều nhân công, thời gian và tài nguyên nước mà còn phụ thuộc nặng nề vào điều kiện thời tiết bất lợi, dẫn đến năng suất và chất lượng nông sản không ổn định.

Để giải quyết các bất cập trên, đề tài "Thiết kế chương trình điều khiển logic cho hệ thống vườn rau thông minh" được thực hiện tại Bộ môn Tự động hóa, Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng (năm 2021) dưới sự hướng dẫn của giảng viên Nguyễn Khánh Quang.

Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế của đồ án bao gồm:

  1. Nghiên cứu tổng quan quy trình hoạt động và các giải pháp công nghệ áp dụng cho hệ thống vườn rau thông minh.
  2. Tìm hiểu, lựa chọn các loại cảm biến đo lường môi trường và cơ cấu chấp hành phù hợp.
  3. Nghiên cứu phần cứng và phần mềm của dòng bộ điều khiển lập trình PLC Mitsubishi.
  4. Thiết kế chương trình điều khiển logic cho hệ thống sử dụng PLC Mitsubishi: xây dựng sơ đồ công nghệ, lưu đồ thuật toán điều khiển, lập trình điều khiển bằng ngôn ngữ Ladder (LAD) trên phần mềm GX Works 2 và thiết kế giao diện giám sát HMI trên phần mềm GT Designer 3.
  5. Mô phỏng, kiểm chứng sự hoạt động của chương trình và đánh giá kết quả thực hiện.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống tự động hóa nhà vườn dạng nhà lưới có mái che màng PE, tích hợp hệ thống tưới nhỏ giọt, hệ thống làm mát bằng quạt gió kết hợp phun sương, và hệ thống lưới che nắng tự động. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế cấu hình phần cứng và thuật toán điều khiển logic dựa trên thiết bị PLC Mitsubishi thuộc phòng thí nghiệm Tự động hóa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng dựa trên các nền tảng lý thuyết và công nghệ kỹ thuật sau:

  • Công nghệ nông nghiệp hiện đại: So sánh giữa kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng (Nutrient Film Technique - NFT) và công nghệ tưới nhỏ giọt. Tác giả lựa chọn công nghệ tưới nhỏ giọt nhằm tối ưu hóa việc phân phối nước và phân bón trực tiếp đến vùng rễ cây, giúp tiết kiệm tài nguyên và kiểm soát độ ẩm đồng đều.
  • Lý thuyết đo lường và chuyển đổi tín hiệu: Nguyên lý biến thiên điện trở theo nhiệt độ của cảm biến nhiệt điện trở RTD Pt100 (tốc độ thay đổi 0,3851 $\Omega$/°C, điện trở 100 $\Omega$ tại 0°C) kết hợp bộ chuyển đổi tín hiệu Seneca T120 sang tín hiệu chuẩn 4–20 mA; nguyên lý biến thiên điện trở của quang trở trong cảm biến đo cường độ ánh sáng chuyển đổi sang tín hiệu tương tự hoặc số.
  • Kỹ thuật điều khiển khả trình (PLC): Cấu trúc phần cứng, nguyên lý quét vòng lặp (scan cycle) và xử lý tín hiệu analog/digital của dòng điều khiển khả trình Mitsubishi FX Series (FX1N, FX3G, FX3U) cùng module chuyển đổi tương tự - số FX3U-4AD.
  • Khí cụ điện đóng cắt và bảo vệ: Nguyên lý hoạt động của rơle trung gian, khởi động từ (contactor), công tắc hành trình, nút nhấn và aptomat trong mạch động lực và mạch điều khiển.

Phương pháp nghiên cứu thực hiện qua các bước:

  • Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu kỹ thuật để lựa chọn cấu hình thiết bị tối ưu.
  • Phương pháp thiết kế hệ thống kỹ thuật: tính toán, phân kênh ngõ vào/ra (I/O Allocation), thiết kế sơ đồ mạch động lực, mạch điều khiển trung gian và sơ đồ đấu nối PLC.
  • Phương pháp lập trình và mô phỏng: xây dựng thuật toán điều khiển logic tuần tự theo trạng thái, viết chương trình Ladder trên GX Works 2 và thiết kế giao diện vận hành, giám sát trên màn hình cảm ứng HMI GT1275-VNBA bằng phần mềm GT Designer 3.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Kiến trúc phần cứng và thiết bị lựa chọn

Hệ thống vườn rau thông minh được cấu hình gồm các khối chức năng chính:

  • Bộ điều khiển trung tâm: PLC Mitsubishi FX3U-32MR/ES (16 ngõ vào số 24 VDC, 16 ngõ ra relay tải định mức 2 A/điểm, bộ nhớ chương trình 64.000 bước, thời gian xử lý lệnh logic 0,065 µs).
  • Module mở rộng Analog: FX3U-4AD (4 ngõ vào analog, độ phân giải 16-bit đối với điện áp và 15-bit đối với dòng điện 4–20 mA), kết nối và trao đổi dữ liệu với PLC qua tập lệnh FROM/TO.
  • Giao diện vận hành HMI: Màn hình cảm ứng Mitsubishi GT1275-VNBA (10,4 inch, 640x480 pixel, 256 màu, bộ nhớ 6 MB, nguồn cấp 24 VDC, hỗ trợ cổng giao tiếp RS232/RS422/RS485, USB và Ethernet).
  • Thiết bị cảm biến:
    • Cảm biến nhiệt độ Pt100 TS1PL3B8250GD-AB (loại 3 dây, vỏ Inox 304, dải đo -80 đến +600°C) kết nối qua bộ chuyển đổi Seneca T120 (ngõ ra 4–20 mA tương ứng dải đo -200 đến +650°C).
    • Cảm biến cường độ ánh sáng VELT-W-LUX-I4 (dải đo 0–65.535 Lux, ngõ ra 4–20 mA, nguồn 10–30 VDC).
  • Cơ cấu chấp hành và khí cụ điện:
    • Béc tưới nhỏ giọt bù áp End Line GF (lưu lượng 0–8 lít/giờ, áp suất làm việc 1,5 Bar).
    • Béc phun sương làm mát chữ T (béc số 1 và số 2, hỗ trợ hạ nhiệt 5–7°C).
    • Quạt giải nhiệt gồm quạt đối lưu ngang (HAF) và quạt hút thông gió.
    • Động cơ kéo lưới che nắng DC 24 V (model JMJ168/3.9-DC-(800Kg), công suất 380 W, tốc độ quay 3,9 vòng/phút).
    • Công tắc hành trình 24 VDC (PUSH - giới hạn kéo lưới tới, PULL - giới hạn thu lưới về).
    • Khí cụ đóng cắt: Rơle trung gian 24 VDC, Contactor hạ áp, Aptomat chống quá tải và ngắn mạch.

Bảng phân kênh I/O và vùng nhớ cài đặt

Địa chỉ PLC Ký hiệu Loại tín hiệu Mô tả chức năng
X000 S_TART Digital Input Nút nhấn khởi động hệ thống
X001 E_STOP Digital Input Nút nhấn dừng khẩn cấp toàn bộ hệ thống
X002 AUTO Digital Input Nút chọn chế độ điều khiển tự động
X003 MANUAL Digital Input Nút chọn chế độ điều khiển bằng tay
X004 STOP Digital Input Nút dừng chế độ vận hành hiện thời
X005 P_STOP Digital Input Nút dừng bơm tưới nước (chế độ Manual)
X006 F_STOP Digital Input Nút dừng quạt thông gió (chế độ Manual)
X007 N_STOP Digital Input Nút dừng mô tơ kéo lưới (chế độ Manual)
X010 PUMP Digital Input Nút khởi động bơm tưới nước (chế độ Manual)
X011 FAN Digital Input Nút khởi động quạt giải nhiệt (chế độ Manual)
X012 NET_F Digital Input Nút điều khiển kéo lưới che nắng ra
X013 NET_R Digital Input Nút điều khiển thu lưới che nắng vào
X014 PUSH Digital Input Tín hiệu công tắc hành trình báo kéo lưới tới vị trí
X015 PULL Digital Input Tín hiệu công tắc hành trình báo thu lưới về vị trí
X016 COOLPUMP Digital Input Nút khởi động bơm phun sương làm mát
X017 C_STOP Digital Input Nút dừng bơm phun sương làm mát
D7 TempFromADC Analog Input Giá trị số nhiệt độ môi trường từ FX3U-4AD
D8 LightFromADC Analog Input Giá trị số cường độ ánh sáng từ FX3U-4AD
Y000 L_START Digital Output Đèn báo trạng thái hệ thống đã khởi động
Y001 L_STOP Digital Output Đèn báo dừng chế độ hiện tại
Y002 L_ESTOP Digital Output Đèn báo kích hoạt trạng thái dừng khẩn cấp
Y003 L_ERR_F Digital Output Đèn báo lỗi quá trình làm mát không đạt yêu cầu
Y004 L_ERR_N Digital Output Đèn báo lỗi hành trình kéo/thu lưới che nắng
Y005 MCPUMP Digital Output Điều khiển rơle trung gian cấp nguồn Contactor bơm tưới
Y006 MCFAN Digital Output Điều khiển rơle trung gian cấp nguồn Contactor quạt gió
Y007 MCNET_F Digital Output Điều khiển rơle trung gian Contactor quay thuận motor kéo lưới
Y010 MCNET_R Digital Output Điều khiển rơle trung gian Contactor quay nghịch motor thu lưới
Y011 MCCOOL Digital Output Điều khiển rơle trung gian Contactor bơm phun sương
Thanh ghi Ký hiệu tham số Đơn vị / Định dạng Chức năng cài đặt trên giao diện HMI
D23 TIMERON_P Giây / Phút Cài đặt thời gian chạy của bơm tưới nhỏ giọt
D24 TIMEROFF_P Giây / Phút Cài đặt thời gian nghỉ của bơm tưới nhỏ giọt
D25 TIMER_F Giây / Phút Cài đặt thời gian giới hạn giám sát làm mát
D26 TIMER_N Giây / Phút Cài đặt thời gian giới hạn tối đa cho việc kéo/thu lưới
D27 NHIETDO °C Cài đặt ngưỡng nhiệt độ trần kích hoạt làm mát
D35 DOSANG Lux Cài đặt ngưỡng cường độ ánh sáng kích hoạt kéo lưới
D29, D40 Khoảng cấm Giờ thực (Real Time) Khung giờ khóa hoạt động bơm tưới và phun sương (10h00 – 13h00)

Thuật toán điều khiển hệ thống

Hệ thống hoạt động theo hai chế độ chính:

  • Chế độ Tự động (AUTO):
    • Quy trình tưới nước: Bơm tưới (Y005) hoạt động luân phiên theo chu kỳ chạy TIMERON_P (D23) và nghỉ TIMEROFF_P (D24). Hệ thống kiểm tra đồng hồ thời gian thực; bơm bị khóa không hoạt động trong khung giờ từ 10h00 đến 13h00 nhằm tránh sốc nhiệt cho cây trồng.
    • Quy trình kiểm soát nhiệt độ: Giá trị đo từ cảm biến Pt100 (D7) được so sánh liên tục với ngưỡng cài đặt NHIETDO (D27). Nếu $D7 > D27$, hệ thống kích hoạt quạt giải nhiệt (Y006) và bơm phun sương (Y011) (bơm phun sương cũng bị khóa trong khung giờ 10h00 – 13h00). Khi nhiệt độ giảm xuống dưới ngưỡng, thiết bị làm mát tự động ngắt. Nếu tổ hợp làm mát chạy liên tục vượt quá thời gian TIMER_F (D25) mà nhiệt độ không hạ, hệ thống kích hoạt ngõ ra cảnh báo lỗi L_ERR_F (Y003).
    • Quy trình kiểm soát cường độ ánh sáng: Khi giá trị cảm biến ánh sáng (D8) vượt ngưỡng DOSANG (D35), PLC kích hoạt ngõ ra MCNET_F (Y007) để motor kéo lưới che ra cho đến khi chạm công tắc hành trình PUSH (X014) thì ngắt. Khi cường độ sáng giảm dưới ngưỡng, ngõ ra MCNET_R (Y010) kích hoạt thu lưới về cho đến khi chạm công tắc hành trình PULL (X015). Nếu thời gian kéo hoặc thu lưới vượt quá giá trị đặt TIMER_N (D26) mà chưa nhận được tín hiệu từ công tắc hành trình (do kẹt cơ khí hoặc đứt cáp), motor sẽ lập tức dừng và đèn báo lỗi L_ERR_N (Y004) bật sáng.
  • Chế độ Bằng tay (MANUAL): Cho phép người vận hành trực tiếp điều khiển đóng/ngắt độc lập từng thiết bị (bơm tưới, bơm sương, quạt làm mát, kéo/thu lưới) thông qua các nút bấm trên tủ điện hoặc trên màn hình HMI.
  • Chế độ Dừng khẩn cấp (E_STOP): Khi nhấn nút E_STOP (X001), toàn bộ ngõ ra chấp hành lập tức bị ngắt, đèn cảnh báo L_ESTOP (Y002) bật sáng nhằm bảo vệ an toàn cho hệ thống.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về công nghệ vườn rau thông minh

Chương 1 trình bày bối cảnh thực tiễn và tính cấp thiết của việc tự động hóa sản xuất rau sạch tại các khu đô thị. Tác giả phân tích chuyên sâu hai công nghệ canh tác không dùng đất và tưới tiết kiệm phổ biến:

  • Kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng (NFT): Ưu điểm là cung cấp liên tục dinh dưỡng và oxy cho rễ, giảm chi phí nhân công, có khả năng tăng năng suất từ 25% đến 500% và kiểm soát hàm lượng nitrat ($\text{NO}_3^-$); tuy nhiên chi phí đầu tư ban đầu cao, đòi hỏi khắt khe về tiêu chuẩn nước và duy trì dòng chảy liên tục.
  • Công nghệ tưới nhỏ giọt: Phân phối nước từ từ và chính xác tại vùng gốc rễ, giúp tiết kiệm tới 50% lượng nước tưới và 80% thời gian lao động so với phương pháp thủ công, hạn chế cỏ dại phát triển; nhược điểm gồm nguy cơ tắc nghẽn béc tưới và tích tụ muối ở rìa vùng ẩm khi khô hạn.

Dựa trên phân tích kỹ thuật, tác giả lựa chọn giải pháp vườn rau dạng nhà lưới khung che màng PE kết hợp hệ thống tưới nhỏ giọt, hệ thống làm mát bằng quạt hút/phun sương và lưới che nắng tự động.

Chương 2: Cảm biến và cơ cấu chấp hành

Chương 2 mô tả chi tiết thông số kỹ thuật, cấu tạo và nguyên lý làm việc của toàn bộ thiết bị trường trong hệ thống:

  • Cảm biến nhiệt độ Pt100: Cấu tạo gồm đầu dò Platinum, chất làm đầy bột alumina chống rung, vỏ bảo vệ Inox 304 (dài 250 mm, đường kính 8 mm) và đầu củ hành cách điện. Sử dụng mạch chuyển đổi Seneca T120 ngõ ra dòng 4–20 mA kết nối ngõ vào tương tự PLC.
  • Cảm biến cường độ ánh sáng VELT-W-LUX-I4: Sử dụng tế bào quang điện chuyển đổi cường độ sáng thành tín hiệu chuẩn 4–20 mA, dải đo 0–65.535 Lux.
  • Cơ cấu chấp hành và khí cụ điều khiển: Béc tưới nhỏ giọt bù áp GF (0–8 lít/giờ, 1,5 Bar); béc phun sương chữ T số 1 và số 2; quạt gió ngang HAF và quạt hút thông gió; động cơ kéo lưới DC 24 V (380 W, 3,9 vòng/phút); công tắc hành trình 24 VDC; nút nhấn, đèn báo; rơle trung gian, contactor và aptomat bảo vệ đóng cắt mạch động lực.

Chương 3: Giới thiệu về PLC Mitsubishi

Chương 3 giới thiệu tổng quan về thiết bị điều khiển lập trình và phân tích so sánh các dòng PLC họ FX của Mitsubishi Electric:

  • PLC FX1N: Dòng cơ bản, hỗ trợ 14–60 I/O (mở rộng tối đa 128 I/O), bộ nhớ 8.000 bước.
  • PLC FX3G: Dòng nâng cấp, tốc độ xử lý nhanh hơn, bộ nhớ 32.000 bước, tích hợp cổng lập trình USB và RS422.
  • PLC FX3U: Thế hệ điều khiển cao cấp trong dòng FX, bộ nhớ chương trình 64.000 bước, tốc độ xử lý 0,065 µs/lệnh logic, hỗ trợ mở rộng lên đến 384 I/O qua mạng CC-Link, tích hợp tập lệnh điều khiển chuyên sâu. Tác giả chọn CPU FX3U-32MR/ES làm bộ điều khiển trung tâm.

Chương này cũng phân tích phần mềm lập trình GX Works 2, ngôn ngữ lập trình Ladder (LAD), module mở rộng Analog FX3U-4AD, màn hình cảm ứng HMI Mitsubishi GT1275-VNBA (phần mềm thiết kế GT Designer 3), cùng sơ đồ thiết kế mạch động lực và mạch điều khiển trung gian.

Chương 4: Thiết kế chương trình điều khiển hệ thống vườn rau thông minh dùng PLC Mitsubishi

Chương 4 là nội dung trọng tâm của đồ án, trình bày toàn bộ quá trình thiết kế thuật toán và phần mềm điều khiển:

  • Thiết lập bảng phân kênh ngõ vào/ra số, ngõ vào tương tự và các vùng nhớ giao tiếp HMI.
  • Xây dựng lưu đồ thuật toán tổng quan hệ thống, lưu đồ thuật toán chi tiết cho chế độ tự động (AUTO) và chế độ điều khiển bằng tay (MANUAL).
  • Xây dựng cấu trúc chương trình Ladder trên GX Works 2, xử lý ghép nối truyền thông và đọc dữ liệu từ module Analog FX3U-4AD qua lệnh FROM/TO, xử lý logic định thời luân phiên cho bơm tưới, so sánh ngưỡng analog cho hệ thống phun sương - quạt gió và điều khiển đảo chiều động cơ DC kéo/thu lưới.
  • Thiết kế các khối thuật toán bảo vệ và phát hiện sự cố: ngắt bơm và phun sương trong khung giờ trưa (10h00 – 13h00), giám sát thời gian giới hạn quá trình làm mát (TIMER_F) và thời gian hành trình kéo lưới (TIMER_N).

Chương 5: Kết quả và tài liệu tham khảo

Chương 5 trình bày kết quả thiết kế giao diện vận hành và kiểm chứng mô phỏng:

  • Xây dựng hệ thống các màn hình giao diện HMI trên GT Designer 3 gồm: màn hình chính (HOME), màn hình cài đặt thông số hệ thống (SETTING), màn hình vận hành tự động (AUTO) và màn hình điều khiển thủ công (MANUAL).
  • Đánh giá hoạt động của chương trình thông qua mô phỏng liên kết giữa GX Works 2 và GT Designer 3, xác nhận hệ thống đáp ứng đúng yêu cầu công nghệ đặt ra.
  • Liệt kê các tài liệu tham khảo được sử dụng trong quá trình thực hiện đồ án.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành các mục tiêu kỹ thuật cụ thể theo yêu cầu ban đầu:

  • Kết quả thiết kế kỹ thuật: Xây dựng hoàn chỉnh sơ đồ công nghệ, sơ đồ mạch động lực, mạch điều khiển trung gian và bảng phân kênh chi tiết cho 16 ngõ vào số, 2 ngõ vào tương tự và 10 ngõ ra số trên PLC FX3U-32MR/ES.
  • Kết quả phần mềm và thuật toán: Thiết kế thành công chương trình điều khiển dạng Ladder trên phần mềm GX Works 2, tích hợp đầy đủ hai chế độ AUTO/MANUAL, các hàm xử lý dữ liệu analog từ module FX3U-4AD và các khối logic bảo vệ an toàn hệ thống (giới hạn thời gian hành trình, khóa thời gian thực 10h00–13h00).
  • Giao diện giám sát: Thiết kế bộ giao diện đồ họa HMI đồng bộ trên phần mềm GT Designer 3 cho dòng màn hình GT1275-VNBA, cho phép người dùng trực tiếp theo dõi thông số nhiệt độ, ánh sáng và hiệu chỉnh linh hoạt các ngưỡng cài đặt thời gian, nhiệt độ, độ sáng.
  • Giá trị công nghệ nông nghiệp: Tích hợp thành công mô hình tưới nhỏ giọt kết hợp kiểm soát vi khí hậu (nhiệt độ, bức xạ mặt trời), hỗ trợ tiết kiệm tới 50% lượng nước tiêu thụ và 80% thời gian chăm sóc so với phương thức tưới truyền thống.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên phạm vi và nội dung được trình bày trong văn bản:

  • Hạn chế:
    • Đồ án mới dừng lại ở mức độ thiết kế sơ đồ, lập trình phần mềm điều khiển trên máy tính và kiểm chứng chức năng thông qua mô phỏng liên kết HMI trên phần mềm GX Works 2 và GT Designer 3; chưa tiến hành lắp ráp và vận hành thực nghiệm trên mô hình nhà vườn thực tế ngoài môi trường tự nhiên.
    • Hệ thống chỉ mới tập trung kiểm soát các thông số cơ bản gồm nhiệt độ môi trường, cường độ ánh sáng và chu kỳ tưới nước; chưa tích hợp các vòng điều khiển tự động giám sát độ ẩm đất, nồng độ dinh dưỡng (EC) và độ chua/kiềm (pH) của đất trồng hoặc dung dịch tưới.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Triển khai thi công phần cứng, đấu nối tủ điện thực tế và thử nghiệm hoạt động trên mô hình nhà màng vật lý để kiểm tra độ tin cậy của các cảm biến và cơ cấu chấp hành trong điều kiện thời tiết thực tế.
    • Tích hợp thêm các module cảm biến độ ẩm đất, cảm biến pH và hệ thống châm phân bón tự động để hoàn thiện quy trình chăm sóc dinh dưỡng cho cây trồng.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên các ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Điện - Điện tử, Nông nghiệp Công nghệ cao cũng như các kỹ sư quan tâm đến tự động hóa nông nghiệp:

  • Cung cấp phương pháp phân kênh, thiết kế sơ đồ mạch điện động lực và mạch điều khiển trung gian liên kết giữa PLC với các thiết bị công nghiệp hạ áp.
  • Hướng dẫn cấu hình phần cứng và lập trình xử lý tín hiệu tương tự (Analog) sử dụng PLC Mitsubishi dòng FX3U kết hợp module FX3U-4AD thông qua tập lệnh FROM/TO.
  • Cung cấp giải pháp mẫu về cấu trúc chương trình điều khiển Ladder phân chia hai chế độ AUTO/MANUAL kết hợp thiết kế giao diện HMI giám sát trên phần mềm chuyên dụng GX Works 2 và GT Designer 3.

Câu hỏi thường gặp

1. Đồ án lựa chọn dòng PLC và module analog cụ thể nào để điều khiển hệ thống? Đồ án sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC Mitsubishi FX3U-32MR/ES (16 ngõ vào 24 VDC, 16 ngõ ra relay) kết hợp với khối mở rộng 4 ngõ vào tương tự Module Analog FX3U-4AD.

2. Cảm biến nhiệt độ và cảm biến ánh sáng trong hệ thống sử dụng loại nào và truyền tín hiệu về PLC ra sao? Hệ thống sử dụng cảm biến nhiệt điện trở Pt100 (TS1PL3B8250GD-AB, loại 3 dây) kết nối qua bộ chuyển đổi Seneca T120 để xuất tín hiệu dòng 4–20 mA về module FX3U-4AD; cảm biến đo cường độ ánh sáng sử dụng model VELT-W-LUX-I4 (dải đo 0–65.535 Lux) xuất trực tiếp tín hiệu chuẩn 4–20 mA về kênh analog của module FX3U-4AD.

3. Cơ chế bảo vệ chống kẹt hoặc sự cố kéo/thu lưới che nắng được lập trình xử lý như thế nào? Khi động cơ DC kéo hoặc thu lưới hoạt động, nếu quá thời gian cài đặt TIMER_N (thanh ghi D26) mà PLC vẫn chưa nhận được tín hiệu phản hồi từ công tắc hành trình tương ứng (PUSH - X014 hoặc PULL - X015), hệ thống sẽ tự động ngắt nguồn motor và bật đèn cảnh báo lỗi hành trình L_ERR_N (Y004).

4. Tại sao hệ thống lại khóa chức năng tưới nước và phun sương trong khung giờ 10h00 đến 13h00? Hệ thống sử dụng hàm so sánh thời gian thực để ngăn bơm tưới và bơm phun sương hoạt động trong khoảng 10h00–13h00 vì đây là thời điểm nhiệt độ môi trường ngoài trời rất cao, việc tưới nước hoặc phun sương trong khung giờ này có thể gây sốc nhiệt và tác động tiêu cực đến sự phát triển của cây trồng.

5. Hệ thống giám sát lỗi làm mát trong nhà vườn dựa trên nguyên tắc nào? Nếu nhiệt độ đo được vượt ngưỡng NHIETDO (D27), hệ thống sẽ bật đồng thời quạt hút và bơm phun sương. Nếu tổ hợp làm mát này chạy liên tục vượt quá khoảng thời gian TIMER_F (D25) mà nhiệt độ phòng vẫn không hạ xuống dưới mức cho phép, PLC sẽ kích hoạt đèn báo lỗi làm mát L_ERR_F (Y003).

Kết luận

Đồ án "Thiết kế chương trình điều khiển logic cho hệ thống vườn rau thông minh" đã hoàn thành việc nghiên cứu, tính toán lựa chọn thiết bị và xây dựng giải pháp tự động hóa toàn diện cho mô hình nhà vườn dựa trên nền tảng PLC Mitsubishi FX3U và màn hình cảm ứng HMI GT1275-VNBA. Hệ thống đã giải quyết hiệu quả bài toán giám sát vi khí hậu (nhiệt độ, ánh sáng) và quy trình tưới nhỏ giọt tiết kiệm tài nguyên thông qua hai chế độ vận hành tự động và thủ công linh hoạt. Toàn bộ sơ đồ công nghệ, mạch đấu nối khí cụ điện, lưu đồ thuật toán và chương trình Ladder trong đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị ứng dụng cao cho các nghiên cứu và triển khai tự động hóa nông nghiệp công nghệ cao.