Luận văn tốt nghiệp Đề tài: Thiết kế hệ thống tưới nhỏ
giọt tự động phục vụ sản xuất rau
an toàn
đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

1
Mở đầu

1. đặt vấn đề
Từ xa xa con ngời chỉ sinh sống với dụng cụ rất thô sơ nh rìu, búa
bằng đá, dùng các dụng cụ tự nhiên, nhng khi đó là dân số con ngời còn
thấp, tài nguyên thiên nhiên còn dồi dào. Nhng khi xã hội phát triển thì nhu
cầu sống của con ngời ngày càng tăng, nhng tài nguyên thiên nhiên thì ngày
càng cạn kiệt, chính điều đó thúc đẩy con ngời phải lao động để tạo ra của

toàn thể xã hội. Để giả quyết vấn trên con đờng lựa chọn tôi u là ứng dụng
công nghệ cao vào sản xuất nông nghiệp trong đó tự động hoá đóng vai trò vô
cùng quan trọng về mặt kỹ thuật phục vụ sản xuất nông nghiệp chất lợng
cao, tới tiêu, thu hoạch và bảo quản .Nhất là hiện nay Đảng và nhà nớc ta
đang đẩy nhanh công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá nông nghiệp nông
thôn. Do đó chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài "Thiết kế hệ thống tới
nhỏ giọt tự động phục vụ sản xuất rau an toàn"
Trong quả trình thực hiện đề tài chúng tôi đã tiến hành khảo sát mô
hình thực tế, nghiên cứu một số phần mềm trên cơ sở lý thuyết rồi từ đó xây
dựng mô hình thực nghiệm với phần mềm điều khiển simatic S7-200. Qua
nhiều lần thí nghiệm và trên cơ sở tính toán lý thuyết chùng tôi khẳng định mô
hình chúng tôi xây dựng đảm bảo tinh thực tế và có thể ứng dụng trong sản
xuất nông nghiệp công nghệ cao ngày nay.

2. mục đích của đề tài
- Nghiên cứu mô hình tới nớc tự động sản xuất rau an toàn trong thực
tiễn từ đó thiết kế mô hình thực nghiệm trên cơ sở sử dụng các thiết bị có sẵn
ở trong nớc.
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết để xây dựng mô hình dựa trên phần mềm
lập trình simatic S7-200
- ứng dụng phần mềm simatic S7-200 để xây dựng chơng trình điều
khiển hệ thống.

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

3
3. Nội dung đề tài.
- Tổng quan đề tài.
- Xây dựng thuật toán điều khiển mô hình.

1.1.Thực trạng về sản xuất rau ở Việt Nam
1.1.1. Thực trạng
Nông nghiệp nớc ta chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế
Quốc dân và đã đạt đợc những thành tựu vô cùng to lớn, từ chỗ thiếu lơng
thực tới nay đã trở thành một trong những nớc xuất khẩu gạo đứng hàng đấu
thế giới. Hàng loạt các cây trồng mới có năng suất cao, ngắn ngày đã thay thế
những giống cổ truyền, năng suất thấp. Các vùng chuyên canh rau và cây công
nghiệp ngắn ngày đã đợc hình thành thay thế cho công thức đa canh, xen
canh. Tất cả các thay đổi đó tạo điều kiện cho nhiều loại sâu, bệnh phát triển
và có thể bùng phát thành dịch.
Để đề phòng sâu hại, nâng cao năng suất, chất lợng sản phẩm, con
ngời đã nghiên cứu và đa vào ứng dụng nhiều công thức trồng cây mà đặc
biệt là công nghệ sản suất rau an toàn không dùng đất trong nhà lới.Với sự
phát triến của nền kinh tế nớc ta đời sống nhân dân ngày càng đợc cải thiện
nhu câu dinh dỡng ngày càng cao, trong các bữa ăn hằng ngày rau chiếm một
vị trí quan trọng vì trong rau có chứa các hợp chất nh: protein, lipit, axit hữu
cơ, chất khoáng, vitamin Con ngời yêu cầu về rau ngày càng cao thì chủng
loại rau ngày càng phong phú, đa dạng, đủ về số lợng, tốt về chất lợng và
nhất là phải an toàn vệ sinh thực phẩm.
Trong (Đề án phát triển rau, quả và hoa cây cảnh thời kỳ 1999 - 2010)
của Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn đợc thủ tớng chính phủ phê
duyệt ngày 03/09/1999. Có xác định mục tiêu cho ngành sản xuất rau hoa quả
là:Đáp ứng nhu cầu rau có chất lợng cao cho nhu cầu tiêu dùng trong nớc,
nhất là các khu dân c tập chung(đô thị, khu công nghiệp) và suất khẩu. Phấn

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

5
đấu đến năm 2010 đạt mức tiêu thụ bình quân đầu ngời 85kg rau/năm, giá trị

6
- Hàm lợng (NO
3
-
) trong rau quá cao. Theo fao/who thì hàm lợng
(NO
3
-
) ở liều lợng 4g/ngày gây ngộ độc còn 8g/ngày thì có thể gây chết
ngời. ở nớc ta việc sử dụng phân hoá học không cao so với các nớc trong
khu vực nhng ảnh hởng của phân hoá học tới sự tích luỹ (NO
3
-
) trong rau là
nguyên nhân làm rau không sạch. Nớc ta quy định hàm lợng (NO
3
-
) trong
rau nh sau: cải bắp 500mg/kg, cà chua 150mg/kg, da chuột 150mg/kg.
- Tồn d kim loại nặng trong sản phẩm rau. Do sự lạm dụng hoá chất
bảo vệ thực vật cùng với phân bón các loại đã làm một lợng N, P, K, và hoá
chất bảo vệ thực vật rửa trôi xâm nhập vào mạch nớc làm ô nhiễm mạch nớc
ngầm. Theo Phạm Bình Quân (1994) thì hàm lợng kim loại nặng, đặc biệt là
asen (as) ở Mai Dịch trong các mơng tới cao hơn hẳn so với ruộng lúa nớc
các kim loại nặng tiềm ẩn trong đất hoặc từ các nguồn nớc ô nhiễm qua nớc
tới đợc rau hấp thụ.
- Vi sinh vật gây hại trong rau do sử dụng nớc tới có vi sinh vật gây
hại ( ecoli, salmonella, trứng giun.) tuy cha đợc thống kê, song tác hại của
nó là rất lớn.
- Do rau là nguồn thực phẩm quan trọng đối với đời sống con ngời nên giải

định trên bằng các thí nghiệm trồng trên cát, thạch anh, than củi đợc tới
dinh dỡng đã biết. Ông kết luận: nớc là yếu tố cần thiết cho sinh trởng và
cung cấp hyđro. Cây sử dụng hyđro, oxy, nitơ của không khí và một số
nguyên tố khoáng khác .
Những năm 60 của thế kỷ XIX, hai nhà khoa học Đức là Shachs (1860)
và Knop (1861) đã đề xuất phơng pháp trồng cây trong dung dịch và Knop
đã sản xuất ra dung dịch nuôi cây đầu tiên .
Đầu năm 1930, WF Georicke ở trờng đại học Canifornia (Mỹ) trồng cây
trong dung dịch có thành phần và tỷ lệ khoáng mà cây cần. Thuật ngữ "
Hyđroponic" ra đời từ đây .
* Các hệ thống trồng cây không dùng đất trên thế giới.
- Hệ thống Gricke: trồng cây trong nớc sâu, rễ cây toàn phần hoặc một
phần đợc nhúng vào dung dịch dinh dỡng.

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

8
- Hệ thống thuỷ canh nổi: cây trồng trên các bè vật liệu chất dẻo nhẹ nằm
trên mặt dinh dỡng chảy tuần hoàn và đợc sục khí.
-Hệ thống trồng cây trong nớc sâu tuần hoàn: rễ cây hoàn toàn chìm sâu
trong dung dịch dinh dỡng lu chuyển đợc thông khí liên tục.
- Kỹ thuật màng mỏng dinh dỡng NFT: rễ cây tạo thành lớp nệm mỏng
trên đáy máng và chỉ dùng một dòng dung dịch rất nông chảy qua.
-Màn sơng dinh dỡng: rễ cây đợc đặt trong môi trờng bão hoà với
các giọt dinh dỡng liên tục hay gián đoạn dới dạng sơng mù.
-Hệ thống thuỷ canh phổ biến: vật đựng dung dịch là hộp xốp, chậu nhựa,
thùng gỗ giá thể là chấu cát, than đá
- Hệ thống thuỷ canh của AVRDC: vật chứa dung dịch là hộp xốp, giá
thể chấu hun đợc đựng trong các rọ nhựa.

để trồng rau và các loại da .
Tại Singapore, ứng dụng kỹ thuật màn sơng dinh dỡng để trồng một số
loại rau ôn đới mà trớc đây sản xuất khó khăn nh: rau diếp, bắp cải, cà
chua, su hào
Theo Lê Đình Lơng: Hà Lan có tới 3000 ha, Nam Phi có 400 ha, Pháp,
Anh, ý, Đài Loan, mỗi nớc có hàng trăm ha cây trồng trong dung dịch .
ở Nam Phi, trên mỗi khoang trồng 18m
2
thu hoạch đợc 450 kg cà chua (
tơng đơng với 250 tấn/ha), 378 kg khoai tây (ứng với 210 tấn/ha) .
ở Châu Âu, kỹ thuật này cũng đang đợc áp dụng mạnh, riêng Bắc Âu đã
có tới 400 ha .
Các quốc gia khác cũng đang sử dụng hệ thống thuỷ canh nh: Australia,
Newzealand, Bahamasisland, Trung và Đông Phi, Kuwait, Brazil, Ba Lan,
Malaysia, Iran .
* ứng dụng thuỷ canh ở Việt Nam.
ở Việt Nam kỹ thuật này còn mới mẻ, đang ở giai đoạn nghiên cứu
thử nghiệm.
Đầu năm 1993, ông Grahan Warburtop- giám đốc R and D Hồng Kông

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

10
làm việc với lãnh đạo đại hội quốc gia Hà Nội đã đề xuất việc nghiên cứu
chuyển giao kỹ thuật thuỷ canh vào nớc ta .
Tháng 6-1995, kỹ thuật trồng cây trong dung dịch bắt đầu đợc triển khai
ở Việt Nam và cơ quan đợc giao tiến hành thử nghiệm là Đại học Nông
nghiệp I- Hà Nội. Đến nay nớc ta đã hoàn thành một mạng lới đồng bộ các
cơ sở nghiên cứu và triển khai rộng.

cây trồng.
Hiện nay ở nớc ta và trên thế giới, đang áp dụng các phơng pháp chủ
yếu: tới ngập, tới rãnh, tới dải và tới phun ma. Ngoài ra phơng pháp tới
nhỏ giọt và tới ngầm cũng đang đợc nghiên cứu ứng dụng ở một số nớc.
1.2.1. Phơng pháp tới ngập nớc
Tới ngập là phơng pháp tới lâu đời nhất, chủ yếu dùng để tới cho
lúa nớc trong suốt thời kỳ sinh trởng. Cũng có thể tới ngập cho một số cây
trồng khác trong từng giai đoạn nhất định ngô, cói đay và một số cây thức ăn
chăn nuôi. cũng có thể dùng tới ngập để cải tạo đất nh thau chua rửa mặn,
hoặc giữ ẩm cho đất trong thời kỳ khô hạn cha canh tác. Phơng pháp này có
những u điểm nh:
Tới ngập thích hợp khi mặt ruộng bằng phẳng độ dốc không lớn hơn
0,001, tính thấm nớc của đất yếu và mức tới lớn. Vì vậy năng suất lao động
của ngời tới cao ; một ngời có thể t
ới cho 30-40 ha.
Hệ số sử dụng ruộng đất cao, vì có thể xây dựng hệ thông tới tiêu cho
những thửa có diện tích lớn.
Lớp nớc trên ruộng tạo điều kiện cho bộ rễ của lúa phát triển tốt, hấp
thụ các loại phân bón đợc thuận lợi, hạn chế đợc nhiều loại cỏ dại.
Lớp nớc trên ruộng, con làm chế độ nhiệt của ruộng lúa tốt hơn, nhất
là ở những vùng có độ chênh nhiệt độ giữa ban ngày và ban đêm lớn.
Tuy nhiên, tới ngập có nhợc điểm và hạn chế sau: tới ngập không
ứng dụng đợc để tới cho các loại cây trồng cạn, nhu cầu về nớc ít, hoặc ở
các đất có độ dốc lớn. Tới ngập làm cho độ thoáng khí trong đất kém quá
trình phân giải các chất hữu cơ bị hạn chê. Nếu chế độ tới không thích hợp,

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

12

Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

13
và thời gian tới để đảm bảo tiêu chuẩn tới định trớc theo yêu cầu sinh lý của
cây trồng, phù hợp với các điều kiện đất đai, địa hình và thời tiết khí hậu.
Tùy theo cách tới nớc vào rãnh và cho thấm vào đất mà chia ra hai
loại rãnh tới: rãnh thoát và rãnh ngập.
Rãnh thoát là loại rãnh, nớc vừa từ kênh tới chảy vào rãnh, vừa thấm
hai bên rãnh làm ẩm đất. Tùy theo điều kiện địa hình, đất đai mà lu lợng
nớc chảy trong rãnh từ 0,05-2 l/s và chiều dài rãnh từ 50-500m, thời gian tới
từ 1-2 giờ đến 2-3 ngày.
Khi tới rãnh thoát, nớc vừa chảy trong rãnh vừa ngấm hai bên rãnh,
làm ẩm đất, nên thớng có lợng nớc chảy đi ở cuối rãnh khoảng từ 20-60%
lợng nớc tới. Để giảm lợng nớc chảy đi đó, thì khi nớc đã chảy đến
cuối rãnh ngời ta giảm lu lợng nớc vào rãnh từ 1,5-3 lần. Nh thế, vận tốc
nớc chảy trong rãnh đã thấm ớt đợc giảm xuống, không làm xói mòn rãnh,
đất vẫn đợc làm ẩm đều, mà ít có nớc thừa chảy đi ở cuối rãnh.
Rãnh ngập là loại rãnh tới làm ẩm đất hai bên rãnh chủ yếu bằng
lợng nớc trữ trong rãnh sau khi thôi dẫn nớc vào rãnh. Loại rãnh ngập
đ
ợc ứng dụng chủ yếu trên ruộng phẳng hay có độ dốc rất nhỏ (nhỏ hơn
0,002). Rãnh ngập sâu 20-25cm chiều rộng trên mặt 50-60cm và chiều dài
rãnh 40-80m.
Để làm ẩm đất đều, chiều dài rãnh làm sao để khi ở đầu rãnh nớc ngập
1/3 độ sâu rãnh thì ở cuối rãnh nớc không ngập quá ắ rãnh.
Ưu điểm của tới rãnh là xây dựng đồng ruộng dễ dàng thích ứng với
từng điều kiện cụ thể về đất đai, khí hậu và cây trồng. Đảm bảo đất đợc tơi
xốp, không phá vỡ lớp kết cấu trên mặt ruộng, vẫn giữ đợc thoáng khí làm
cho cây trồng phát triển thuận lợi. Đảm bảo đúng lợng nớc theo nhu cầu của
cây trồng. Tiết kiệm nớc, ít hao phí do bốc hơi và ngấm xuống sâu.

rãnh tới chay vào một dải (tới một bên) hay tới cho cả hai dải bên rãnh
tới (tới hai bên) tuy theo địa hình và cách bố trí rãnh.
Nhợc điểm của phơng tới nay là làm ẩm đất không đều và tốn nớc

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

15
do ngấm sâu xuống rãnh tới.
Mặc dù vậy tùy thuộc vào điều kiện địa hình, phơng pháp canh tác và
cây trồng ngời ta vấn dùng phơng pháp tới này.
1.2.4. Phơng pháp tới phun ma
Phơng pháp tới phun ma là phơng pháp tới mới đợc phát triển
rộng rãi trong vòng 40 năm nay. Nguyên tắc chính của phơng pháp này là
dùng hệ thống máy bơm, ống dẫn nớc và vòi phun để tạo thành ma tới
nớc cho các loại cây trồng.
Ưu điểm nổi bật của phơng pháp tới phun ma là có thể tới trong
những điều kiện sau:
- Khi tiêu chuẩn tới nhỏ, có thể điều chỉnh trong phạm vi lớn (30-
900m
3
/ha).
- Tới trên đất xốp nh đất cát và cát pha, có độ thấm nớc lớn.
- Tới trên mọi địa hình phức tạp: nh dốc không, không bằng phẳng
và tiết kiệm nớc tới (đối với vùng nguồn nớc tới hạn chế).
Tới phun ma là nâng cao hệ số sử dụng hữu ích của hệ thống tới và
sử dụng nớc trên đồng ruộng. ở Mỹ hệ số sử dụng hữu ích khi tới phun ma
là 0,67, còn phơng pháp tới khác là 0,56; ở Nhật là 0,75-0,80 còn các
phơng pháp tới khác là 0,65-0,7.
Tới phun ma thuận tiện cho việc phòng trừ sâu bệnh và chống cỏ dại.

để tới cho các loại cây ăn quả, rau.
Nguyên tắc của tới nhỏ giọt là dùng một hệ thống ống dẫn bằng cao su
hoặc chất dẻo có đờng kính từ 1,5 2cm, để dẫn nớc từ đ
ờng ống có áp,
do trạm bơm cung cấp chạy dọc theo các hàng cây. ở các gốc cây có lắp các
vòi có thể điều chỉnh đợc lợng nớc chảy ra. Nớc do cấu tạo của vòi sẽ
nhỏ giọt xuống gốc cây làm ẩm đất.
u điểm của phơng pháp này là tiết kiểm đợc nhiều nớc tới so với tới
rãnh và tới phun ma vì ít tiêu hao lợng nớc do bốc hơi và thấm xuống sâu.
Hiệu suất sử dụng nớc tới đợc tăng lên và đảm bảo đúng chế độ

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

17
nớc của đất theo nhu cầu của từng cây trồng.
Phạm vi tới nớc trên mặt đất nhỏ nên trên mặt đất phần lớn vẫn giữ
đợc khô, các loại cỏ dại không đủ độ ẩm để phát triển và vẫn giữ đợc
thoáng khí.
1.2.6. Tới ngầm
Phơng pháp tới này đợc nghiên cứu ứng dụng ở Liên Xô cũ từ năm
1935. Nguyên tắc là dùng hệ thống đờng ống đẫn nớc trong đất và nớc sẽ
thấm làm ẩm đất.
u điểm của phơng pháp này là đảm bảo độ ẩm cần thiết trong suốt
thời gian sinh trởng của cây trồng, làm tăng năng suất cây trồng so với các
phơng pháp tới khác.
Lớp đất trên mặt vẫn giữ đợc khô hoặc ẩm ít do đó giữ đợc thoáng
làm cho vi sinh vật hoạt động tốt, làm tăng độ phì của đất.
Cho phép dụng phân hóa học hòa lẫn với nớc tới, trực tiếp bón vào hệ
thống rễ cây trồng, làm tăng thêm hiệu quả của phân bón.

sản xuất.
Bớc sang đầu thế kỷ XIX nhiều công trình có mục đích hoàn thiện các cơ
cấu điều chỉnh tự động của máy hơi nớc đã đợc thực hiện. Cho đến cuối thế kỷ
này đã xuất hiện thêm các cơ cấu điều chỉnh tự động cho tuabin hơi nớc.
Năm 1873, Spender đã chế tạo đợc máy tiện tự động có ổ cấp phôi
mang các cam.
Năm 1880 nhiều hãng trên thế giới nh Pittler Luding Lower của Đức,
hãng RSK của Anh đã chế tạo đợc máy tiện dùng phôi thép thanh.
Năm 1887, Đ.G Stôleôp đã chế tạo đợc phần tử cảm quang đầu tiên,
một trong những phần tử hiện đại quan trong nhất trong kỹ thuật tự động hoá.
Cũng trong thời gian này các cơ sở lý thuyết điều khiển và điều chỉnh tự động
bắt đầu đợc nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ.
Năm 1876 - 1877, I.A Vsnhegratxki đã cho đăng tải các công trình "
lý thuyết cơ sở của các cơ cấu điều chỉnh" và "Các cơ cấu điều chỉnh tác động
trực tiếp". Các phơng pháp đánh giá ổn định và chất lợng của quá trình quá
độ do ông đề xuất vẫn đợc dùng cho đến ngày nay.

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

19
Các thành tựu đạt đợc trong lĩnh vực tự động hoá đã cho phép trong
những thập kỷ đầu của thế kỷ XX xuất hiện nhiều loại máy tự động hiện đại.
cũng trong thời gian này sự phát triển mạnh mẽ của các hệ thống truyền tin đã
góp phần đẩy mạnh sự phát triển và ứng dụng của tự động hoá vào các quá
trình sản xuất.
Vào khoảng giữa thế kỷ XX, tự động hoá không chỉ áp dụng trong sản
xuất mà còn đợc đa vào các cuộc chiến tranh vì mục đích cá nhân, nhiều
nớc đã áp dụng thành tựu của tự động hoá vào chiến tranh để mu lợi riêng
do vậy mà tự động hoá càng đợc họ thúc đẩy phát triển, từ yêu cầu nâng cao

Về mặt kỹ thuật, lý thuyết điều khiển tự động hoá phát triển qua 3 giai đoạn:
Giai đoạn 1:
Cho đến những năm 1940. Trong giai đoạn này cơ sở lý
thuyết điều khiển tự đông đợc hình thành. Khi đó các phơng pháp khảo sát
hệ một đầu vào, một đầu ra Siso nh: Hàm truyền và biểu đồ Bode để
khảo sát đáp ứng tần số và ổn định; biểu đồ Nyquist và dự trữ độ lợi/pha để
phân tích tính ổn định của hệ kín. Vào cuối những năm 1940 và đầu những
năm 1950 phơng pháp đồ thị thực nghiệm của Evans đã đợc hoàn thiện.
Giai đoạn này đợc coi là điều khiển cổ điển.
Giai đoạn 2:
Xung quanh những năm 1960, là giai đoạn phát triển của kỹ
thuật điều khiển đợc gọi là điều khiển hiện đại (Modern control). Hệ kỹ thuật
ngày càng trở lên phức tạp, có nhiều đầu vào,nhiều đầu ra-MIMO. Để mô hình
hoá thuộc dạng này phải cần đến một tập các phơng trình mô tả mối liên quan
giữa các trạng thái của hệ. Và phơng pháp điều khiển bằng biến trạng thái đợc
hình thành. Cũng trong thời gian này, lý thuyết điều khiển tối u có những bớc
phát triển lớn dựa trên nền tảng nguyên lý cực đại của POLTRYAGIN và lập
trình động lực học của Bellman. Đồng thời, học thuyết Kalman đợc hoàn thiện
và nhanh chóng trở thành công cụ chuẩn, đợc sử dụng trong nhiều lĩnh vực để
ớc lợng trang thái bên trong của hệ từ tập nhỏ tín hiệu đó đợc.
Giai đoạn 3:
Giai đoạn điều khiển bền vững đợc bắt đầu từ những
năm 1980. ứng dụng những thành tựu của toàn học, các nghiên cứu về điều
khiển đã đa ra đợc các phơng pháp thiết kế bộ điều khiển để một hệ kỹ
thuật vẫn đảm bảo đợc kỹ năng sử dụng khi có tác động của nhiễu và sai số.

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

21

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

22
tín hiệu đo về trung tâm xử lý. Hiện nay đầu đo đã tích hợp cả chip vi xử lý,
biến đổi adc, bộ truyền dữ liệu số với phần mền đo đạc, lọc số, tính toán va
truyền kết quả trên mạng số về thẳng máy tính trung tâm. Nh vậy đầu đo đã
đợc số hoá và ngày càng thông minh do các chức năng xử lý từ máy tính
trung tâm trớc kia nay đã chuyển xuống xử lý tại chỗ bằng chơng trình
nhúng trong đầu đo.
Tơng tự nh vậy với cơ cấu chấp hành nh mô-tơ đã đợc chế tạo gắn
kết hữu cơ với cả bộ servo với các thuật toán điều chỉnh pid tại chỗ và khả
năng nối mạng số tới máy tính chủ.
Các tủ rơle điều khiển chiếm diện tích lớn trong các phòng điều khiển
nay đợc co gọn trong các PLC (programable logic Controller).
Các bàn điều khiển với hàng loại các đồng hồ chỉ báo, các phím, các
núm điều khiển, các bộ tự ghi trên giấy cồng kềnh nay đợc thay thế bằng một
vài PC ( Personal Computer ).
Hệ thống cáp truyền tín hiệu analog 4-20mA, 10V từ các đầu đo, cơ cấu
chấp hành về trung tâm điều khiển nhằng nhịt trớc đây đã đợc thay thế bằng
vài cáp đồng trục hoặc cáp quang truyền dữ liệu số.
Có thể nói công nghệ thông tin đã "chiếm phần ngày càng nhiều'' vào
các phần tử, hệ thống tự động hoá .
đồ thị dới đây cho ta thấy chức năng xử lý ở các hệ thống tự động hoá trong
70 năm qua phát triển nh nào.

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

23Vào những năm 30 các hệ thống tự động bằng cam chốt cơ khí thờng
hoạt động đơn lẻ với một chức năng xử lý. Các hệ thống tự động dùng rơle
điện từ xuất hiện vào những năm 40 có mức xử lý khoảng 10n chức năng. Các
hệ thống tự động dùng bán dẫn hoạt động theo nguyên lý tơng tự (Analog)
của thập kỷ 60 có mức xử lý khoảng 30 chức năng. Vào những năm 70 các
thiết bị điều khiển khả trình PLC ra đời với mức độ xử lý lên hang trăm và vào
những năm 80 với sự tham gia của các may tính điện tử main frame mini đã
hình thành các hệ thống điều khiển phân cấp với số chức năng xử lý lên tới
105. Sang thập kỷ 90 với sự phát triển của công nghệ phần cứng cũng nh
phần mềm, các hệ thống điều khiển phân tán ra đời cho mức xử lý lên tới 107.
Và sang thế kỷ 21, những hệ thống tự động có tính tổ chức, có t duy hợp tác
sẽ có mức xử lý lên tới 109. Tuy nhiên để đạt đợc độ thông minh nh nhng
sinh vật sống còn cần nhiều thời gian hơn nữa và các hệ thống tự động hoá
còn cần tích hợp trong nó nhiều công nghệ cao khác nh công nghệ cảm biến,
công nghệ vật liệu mới, công nghệ quan và laser Đây là xu thế phát triển
của các hệ thống tự động là ngày càng sử dung nhiều công nghệ mới hơn
trong cấu trúc và hoạt động của mình.

đồ án tốt nghiệp sv. Lơng văn kiên
Trờng dhnni hà nội điện 45a khoa cơ điện

24
Trớc kia các hệ thống tự động hoá thiết kế cad thờng là các hệ thống
sử dụng máy tính lớn rất đắt tiền nên chỉ ở một số lĩnh vực quan trọng mới đợc
áp dụng. Ngày nay với chức năng sử lý đồ hoạ ngày càng nhanh và mạnh của
PC, thêm vào đó giá thành của các hệ thống cad trên PC ngày càng rẻ nên cad