Thiết kế, chế tạo mô hình nhà xe gia đình tự động hai tầng phục vụ dạy học modul lập trình PLC cơ bản
Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ .2 1.Tên đề tài: .2 2.Lý chọn đề tài: 2.1 Yêu cầu nâng cao hiệu học tập mơn học thuộc lĩnh vực tự động hóa nhà trường .2 2.2 Tiếp tục hồn thiện mơ hình phục vụ dạy học modun PLC Viện Sư phạm kỹ thuật 3.Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu: 3.1 Mục tiêu đề tài 3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu Nội dung đề tài chia thành chương: CHƯƠNG NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG .4 1.1.Khái niệm hệ thống đỗ xe ô tô tự động nhiều tầng 1.2.Một số loại bãi đỗ xe tự động 1.2.1 Bãi đỗ xe tự động dùng thang máy .4 1.2.2 Bãi đỗ xe tự động dạng xếp hình 1.2.3 Bãi đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng đứng .5 1.2.4 Đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng ngang 1.2.5 Đỗ xe tự động hệ thống tháp xe (Sky parking System) .6 1.2.6 Đỗ xe tự động hệ thống tầng di chuyển .7 1.3.Lựa chọn giải pháp cho toán thiết kế .8 1.3.1 Bộ phận truyền động .8 1.3.2 Bộ phận điều khiển CHƯƠNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH NHÀ XE GIA ĐÌNH TỰ ĐỘNG HAI TẦNG 2.1 Bài toán thiết kế 2.1.1 Yêu cầu thiết kế 2.1.2 Thống kê thiết bị sử dụng mơ hình 10 2.1.3 Giới thiệu điều khiển PLC S7-200 Siemens 10 2.2 Thiết kế mơ hình .13 2.2.1 Phần khí 13 2.2.2 Phần điện 13 2.2.3 Lập trình phần mềm 15 CHƯƠNG BIÊN SOẠN TÀI LIỆU DẠY HỌC MODUN LÂP TRÌNH PLC CƠ BẢN TRÊN MƠ HÌNH NHÀ XE GIA ĐÌNH TỰ ĐỘNG HAI TẦNG 18 3.1 Những vấn đề chung đào tạo nghề theo modun lực thực 18 3.1.1 Khái niệm chung modun .18 3.1.2 Đào tạo nghề theo mô đun lực thực 22 3.1.3 Yêu cầu giáo viên đào tạo nghề theo lực thực 23 3.2 Biên soạn tài liệu dạy học mơ đun PLC mơ hình thiết kế 24 3.2.1 Giới thiệu mơ đun « Đào tạo PLC » .24 3.2.2 Biên soạn tài liệu hỗ trợ giáo viên đào tạo PLC 24 KẾT LUẬN 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 Phụ lục 28 Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo mơ hình nhà xe gia đình tự động hai tầng phục vụ dạy học modul “Lập trình PLC bản” 2.Lý chọn đề tài: 2.1 Yêu cầu nâng cao hiệu học tập môn học thuộc lĩnh vực tự động hóa nhà trường Tự động hóa ngày ứng dụng rộng rãi trình sản xuất đời sống người, góp phần to lớn giải phóng sức lao động người, tăng suất lao động, nhân tố quan trọng giúp cho giới loài người ngày phát triển Mà phần lớn hệ thống dây chuyền sản xuất tự động hóa điều khiển điều khiển logic lập trình (PLC) Chính vậy, hầu hết trường kỹ thuật trường nghề người học trang bị kiến thức PLC Tuy nhiên việc học nhà trường cịn nặng tính lý thuyết, sinh viên thực hành, phịng thực hành thiếu thốn trang thiết bị nên hiệu việc dạy học môn thuộc lĩnh vực hạn chế Một phương pháp để nâng cao hiệu việc dạy học môn thuộc lĩnh vực bổ xung mơ hình thực hành gắn với toán thực tế tăng thời lượng thực hành để nâng cao tay nghề sinh viên, đồng thời giúp sinh viên tiếp cận với ứng dụng thực tế để làm việc tốt nghiệp mà đào tạo lại 2.2 Tiếp tục hồn thiện mơ hình phục vụ dạy học modun PLC Viện Sư phạm kỹ thuật Trong vài năm gần đây, phương thức đào tạo hệ thống nghề nghiệp chuyển sang phương thức đào tạo theo modul lực thực Một điều kiện quan trọng để tiến hành tổ chức dạy học theo modul lực thực đội ngũ giáo viên Theo thống kê số giáo viên sở dạy nghề đáp ứng đủ điều kiện dạy học theo modul lực thực chiếm 40% Là đơn vị đào tạo giáo viên cho hệ thống dạy nghề, làm để sinh viên tốt nghiệp trường tiếp cận với phương thức đào tạo theo modul lực thực nhiệm Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 vụ cấp thiết đặt Viện Sư phạm kỹ thuật, trường ĐHKH Hà Nội Một giải pháp đặt cho sinh viên tiếp cận với phương thức đào tạo thông qua việc học tập Viện Modun Lập trình PLC lựa chọn để giúp sinh viên làm quen với dạy học theo modun Các mơ hình thực hành gắn với toán thực tế sinh viên năm cuối vài khóa gần thiết kế chế tạo làm đồ án tốt nghiệp Xuất phát từ nhu cầu thực tế nhà xe gia đình tự động hai tầng, với kiến thức học nhà trường thiết bị điều khiển logic lập trình PLC, chúng em định chọn đề tài: Thiết kế, chế tạo mơ hình nhà xe gia đình tự động hai tầng phục vụ day học modun “lập trình PLC bản” 3.Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu: 3.1 Mục tiêu đề tài - Thiết kế, chế tạo mơ hình nhà xe gia đình tự động hai tầng - Xây dựng tài liệu dạy học modun PLC cho giáo viên sinh viên mơ hình nhà xe gia đình tự động hai tầng 3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu thực tế bãi đỗ xe tự động lựa chọn giải pháp cho toán thiết kế nhà xe gia đình tự động hai tầng sử dụng điều khiển PLC - Tìm hiểu PLC S7-200 Siemens - Thiết kế, chế tạo mơ hình nhà xe gia đình tự động hai tầng sử dụng điều khiển PLC - Tìm hiểu modun dạy học theo modun - Biên soạn tài liệu dạy học modun PLC mơ hình nhà xe gia đình tự động hai tầng Nội dung đề tài chia thành chương: Chương 1: Những vấn đề chung bãi đỗ xe tự động Chương Thiết kế mơ hình nhà xe gia đình tự động hai tầng Chương Biên soạn tài liệu dạy học modun “Lập trình PLC bản” Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 CHƯƠNG NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG 1.1 Khái niệm hệ thống đỗ xe ô tô tự động nhiều tầng Hệ thống đỗ xe ô tô tự động nhiều tầng hình thành để giải hạn chế bãi đỗ xe truyền thống như: dễ bị cắp phụ tùng xe vị trí đỗ xe khơng lắp camera an ninh, người lái xe khơng có kinh nghiệm phải nhiều thời gian để đưa xe vào vị trí đỗ xe chật hẹp (đơi gây ùn tắc cục bộ), khó kiểm sốt khí thải tiếng ồn xe di chuyển khu vực đỗ xe, người lái xe nhiều thời gian để tìm chỗ đỗ tìm xe lấy xe, tốn diện tích… Hệ thống đỗ xe ô tô tự đông nhiều tầng loại kết cấu có trang bị hệ thống nâng để di chuyển xe ô tô từ mặt đất lên điểm đỗ xe cao (đối với loại hệ thống nổi) chuyển xe xuống điểm đỗ ô tô lòng đất (đối với loại hệ thống ngầm) cách hồn tồn tự động, khơng cần người lái Sau đưa xe vào phòng xe, phận điều khiển tự động đưa xe vào vị trí đỗ, người lái xe không cần thao tác động tác việc bấm nút số xe (hoặc nhận thẻ từ hệ thống) Khi cần lấy xe ra, hệ thống điều khiển nhận thông tin từ người gửi để định thích hợp để đưa xe đến điểm trả xe cố định, lái xe cần lấy xe từ điểm cố định 1.2 Một số loại bãi đỗ xe tự động 1.2.1 Bãi đỗ xe tự động dùng thang máy ` Hình 1.1 Bãi đỗ xe tự động dùng thang máy Với hệ thống đỗ xe tự động dùng thang máy, lái xe đưa xe vào buồng thang máy, thang nâng xe đến tầng đỗ xe, lái xe đưa xe khỏi thang máy lái xe vào vị trí đỗ xe Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 Đặc điểm bãi đỗ xe tự động dùng thang máy: - Tiết kiệm diện tích đường di chuyển nội xe lên xuống tầng bên bãi đỗ xe, nhiên tốn diện tích di chuyển cho xe tầng - Tốc độ nâng hạ chậm có xe người Với hệ thống thang máy thời gian lấy xe vào lâu 1.2.2 Bãi đỗ xe tự động dạng xếp hình Đặc điểm Số lượng xe nhỏ (10 – 30 xe), động lấy xe nhanh chóng, dễ dàng Lắp thơng dụng cho cơng trình qui mơ nhỏ (1 tầng hầm đỗ xe) để tăng số lượng đỗ xe trí đỗ xe Thời gian lấy xe lâu (bình quân 2.5 phút) cho hệ thống 30 xe Luôn phải thiết kế chừa cột trống để xếp hình (tức vị trí trống cho tầng) Hình 1.2 Bãi đỗ xe tự động kiểu xếp hình 1.2.3 Bãi đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng đứng Đặc điểm : Rất động, tiết kiệm diện tích (30 m2) Hệ thống đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng đứng xoay thuận chiều ngược chiều kim đồng hồ (hoặc chiều) Dễ tháo lắp Hình 1.3 Bãi đỗ xe tự động kiểu xoay vòng đứng Chỉ thích hợp với loại xe nhỏ 1.2.4 Bãi đỗ xe tự động hệ thống Cycle Parking Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 Hệ thống đỗ xe tự động lắp ngầm mặt đất, phù hợp cho mặt nhỏ hẹp, Tốc độ thang nâng 20-40m/p, tốc độ di chuyển ngang 20-30m/p Số lượng xe tối ưu hệ thống: 6-38 xe Điều khiển đơn giản với hình cảm ứng (Touch screen) Hệ thống đỗ xe tự động phù hợp cho cơng trình tịa nhà có qui mơ đỗ xe nhỏ Hình dạng khu đất thường hình chữ nhật với cạnh ngắn cạnh dài Hình 1.4 Hệ thống Cycle Parking 1.2.4 Đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng ngang Hệ thống đỗ xe tự động xoay vịng ngang phù hợp cho cơng trình tịa nhà có qui mơ đỗ xe nhỏ Hình dạng khu đất thường hình gần vng với hai cạnh gần 1.2.5 Đỗ xe tự động hệ thống tháp xe (Sky parking System) Hình 1.5 Hệ thống xoay vịng ngang Là hệ thống đỗ xe tự động dạng tháp nhiều tầng Có thể tháp độc lập nằm bên tịa nhà, 70 xe đổ diện tích 7.3 m x 6.4 m = 46.7 m2, chiều cao tháp tương ứng 75m, 35 tầng (hoặc xếp dọc 3,6 m x 17 m = 61.2 m2) Tốc độ tiêu chuẩn 90 m/ph, tối đa đạt 140m/p, vận hành êm an toàn Điều khiển đơn giản với hình cảm ứng (Touch screen) Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 Hệ thống đỗ xe tự động sky parking truyền thống có cột xe đối xứng, tùy theo diện tích đất, để tăng số lượng xe có 3- – – cột xe Nhưng thời gian lấy xe trung bình tăng lên theo số lượng xe Số lượng xe tối ưu 70 xe Đặc điểm: - Loại tháp đỗ bên thang xe loại hệ thống lấy xe cực nhanh kể số lượng xe nhiều (thời gian lấy xe tối đa cho hệ thống 60 xe 1.5 phút, bình quân phút / xe) - Hệ thống đỗ xe tự động sky parking tiết kiệm diện tích đất hẹp, phía sau bên hơng nhà cao tầng - Giá thành cao loại khác vận hành êm, gây tiếng ồn - Lắp đặt nhanh chóng tháo dỡ di chuyển cần Hình 1.6 Hệ thống tháp xe 1.2.6 Đỗ xe tự động hệ thống tầng di chuyển Đặc điểm: - Sử dụng pallet robot - Bảo dưỡng dễ dàng (do tầng có trolley hoạt động riêng biệt) - Do tầng có trolley nên giảm thiểu thời gian nhận trả xe - Thời gian nhận trả xe giảm tùy theo số lượng thang nâng lắp đặt Hình 1.7 Hệ thống tầng di chuyển Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 1.3 Lựa chọn giải pháp cho tốn thiết kế Với quy mơ hộ gia đình sử dụng hai xe hệ thống đỗ xe tự động dùng thang máy giải pháp phù hợp Hệ thống gồm hai phận chính: 1.3.1 Bộ phận truyền động Dùng nâng/hạ buồng thang Có hai cách để nâng/hạ buồng thang: Dùng kích thủy lực động kéo Để phục vụ dạy học modun Lâp trình PLC nên mơ hình sử dụng động kéo 1.3.2 Bộ phận điều khiển Điều khiển hệ thống hoạt động theo yêu cầu cho trước Có phương pháp điều khiển: - Điều khiển nối cứng: Sự hoạt động thiết bị xác định mạch nối phần tử khác Thay đổi hoạt động dẫn tới thay đổi mạch nối - Điều khiển mềm: Sự hoạt động thiết bị xác định chương trình xử lý hoạt động theo chu kỳ Thay đổi hoạt động dẫn đến thay đổi chương trình Điều khiển mền thực PLC, vi điều khiển (μC-Micro Controller) hay máy tính (PC-Personal Computer) Trong với μC PC người lập trình đưa vào tất thiết kế cơng nghệ đáp ứng yêu cầu người thiết kế, không sẵn sàng đáp ứng mơi trường cơng nghiệp cịn PLC chế tạo chuyên biệt cho tác vụ điều khiển mơi trường cơng nghiệp Trong mơ hình sử dụng điều khiển PLC S7-200 Siemens Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 CHƯƠNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH NHÀ XE GIA ĐÌNH TỰ ĐỘNG HAI TẦNG 2.1 Bài toán thiết kế 2.1.1 Yêu cầu thiết kế Thiết kế mơ hình nhà xe gia đình tự động hai tầng hoạt động theo nguyên lý sau: - Thiết bị bắt đầu nâng thỏa mãn điều kiện: + Ở khay khơng có xe cảm biến phát có xe cửa trước thiết bị +Khay mặt đất người dùng ấn nút nâng - Khi thiết bị nâng đủ chiều cao cho phép (bánh xe motor quay đủ quãng đường xác định x vòng) động dừng nâng Trạng thái treo(Dừng nâng) - Thiết bị bắt đầu hạ thỏa mãn điều kiện: + Sau 5s kể từ cảm biến xác nhận người dùng lấy xe khỏi khay + Khay mặt đất người dùng ấn nút hạ Khi ấn nút hạ khay có xe thiết bị ghi nhớ trạng thái - Khi thiết bị hạ đủ chiều cao cho phép (bánh xe motor quay đủ qng đường xác định x vịng) động dừng hạ Trạng thái nghỉ (Dừng hạ) Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 2.1.2 Thống kê thiết bị sử dụng mô hình Bảng 2.1 Bảng thống kê thiết bị sử dụng mơ hình STT Loại thiết bị Cảm biến quang Nút nhấn thường mở Động kéo 24V, 3A Encoder PLC S7-200, CPU 224 Rơle 24V Lỗ cắm Số lượng 1 10 Mục đích sử dụng Phát có xe Chọn chế độ nâng/hạ buồng thang Nâng/hạ buồng thang Đếm số vòng quay động Điều khiển hoạt động mơ hình Rơle trung gian cấp nguồn cho động quay thuận/nghịch Kết nối với mơ hình khác 2.1.3 Giới thiệu điều khiển PLC S7-200 Siemens PLC S7-200 thiết bị điều khiển khả trình hãng Simens, đời từ năm 70 thể kỷ trước để thay cho điều khiển kiểu Rơle Ngay từ đời nhanh chóng thể ưu vượt trội ứng dụng rộng rãi hệ thống tự động hoá sản xuất Được nhập vào thị trường Việt Nam từ năm 1996, hệ sản xuất USA Thành phần S7 – 200 khối vi xử lý Về hình thức bên ngồi khác biệt loại CPU nhận biết nhờ số đầu vào/ra PLC S7-200 có cấu trúc kiểu modul bao gồm: • Module nguồn (PS): có nhiệm vụ tạo điện áp chiều 24V ổn định cung cấp cho CPU Module mở rộng hoạt động Điện áp cung cấp cho nguồn điện áp lưới xoay chiều 220V, 50Hz • Module CPU: với vi xử lý, Module CPU có chức thực thuật toán điều khiển, liên kết hoạt động module thực truyền thơng đơn giản • Module mở rộng gồm có: Module vào số (DI/DO), Module vào tương tự (AI/AO) Module giao diện truyền thông (IM) Module chức (FM) khác: - Module vào số (DI/DO): có nhiệm vụ thu nhận đưa tín hiệu số với điện áp 24 VDC để giao tiếp với thiết bị ngoại vi 10 Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 Đặc điểm mô đun: - Mô đun có kích cỡ xác định: kích cỡ mơ đun tính theo số lên lớp theo tuần, thời gian đào tạo theo tháng, học kỳ , năm học Kích cỡ mơ đun xác định cấp trình độ đào tạo - Trật tự mơ đun: mơ đun thực đồng thời - Mỗi mô đun xác nhận trình độ: Mơ đun đơn vị đào tạo khép kín, có tính độc lập tương đối Vì nội dung khơng kiểm tra, đánh giá xác nhận trình độ cách độc lập mà truyền thụ cách độc lập - Khả tích hợp: mơ đun đơn lẻ tích luỹ dần thành Mơ đun trình độ - Tính liên thơng: mơ đun phối hợp với theo chiều dọc chiều ngang Một mô đun đơn lẻ ghép nối vào cấu trúc mơ đun trình độ khác hình thức đào tạo khác 3.1.1.2 Mô đun kỹ hành nghề (MKH) Mô đun kỹ hành nghề theo tiÕng Anh Module of Employsble Skills (MES) xác định phần nội dung đào tạo nghề hồn chỉnh, cấu trúc theo mơ đun tích hợp lý thuyết với thực hành, sau học xong, học sinh ứng dụng để hành nghề xã hội Đây khái niệm linh hoạt, lẽ phạm vi hành nghề nghề đa dạng: diện nghề diện rộng, hẹp; trình độ nghề cao thấp khác nhau, tuỳ theo yêu cầu người sử dụng lao động Nói cách khác mơ đun kỹ hành nghề linh hoạt phụ thuộc vào tổ chức quy trình cơng nghệ (lao động) phân cơng lao động giám đốc xí nghiệp cho người lao động Để thuận lợi cho trình cho trình giảng dạy học tập dùng chung số kiến thức, kỹ cho nhiều nghề khác nhau, MKH chia thành nhiều mô đun (Modular units-Mo) Mối mô đun tương ứng với công việc hợp thành MKH Cũng có MKH đơn giản khơng cần chia nhỏ, nghĩa thân có mơ đun Như định nghĩa: Mô đun phận MKH, phân chia cách logíc theo cơng việc hợp thành nghề đó, có mở đầu kết thúc rõ ràng, nguyên tắc công việc chia nhỏ Kết công việc sản phẩm dịch vụ Cấu trúc mô đun: 19 Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 Nội dung đào tạo mô đun chia thành phân tố gọi đơn nguyên học tập Mỗi đơn nguyên học tập trình bày vấn đề chuyên biệt kiến thức kỹ công việc dùng cho người dạy lẫn người học Mỗi đơn nguyên học tập thường cấu trúc phần sau đây: - Mục tiêu cho người học - Danh mục phương tiện, thiết bị, vật liệu….cần cho việc học tập - Danh mục đơn nguyên học tập có liên quan - Tài liệu học tập đơn nguyên - Các câu hỏi, kiểm tra để đánh giá kết học tập Đơn ngun học tập gồm có loại sau: - Loại hình hoạt động - Loại thơng tin kỹ thuật, thiết bị, công cụ - Loại thông tin vật liệu, phương pháp - Loại thông tin biểu đồ sơ đồ - Loại lý thuyết - Loại an tồn lao động 3.1.1.3 Mơ đun lực thực (NLTH) Môđun lực thực đơn vị học tập, người học cần lĩnh hội, tương ứng với hoạt động xác định nghề Trong bao gồm kiến thức lý thuyết, kỹ thực hành, phẩm chất đạo đức công việc cần phải có Mơ đun NLTH xây dựng sở việc phân tích hoạt động lao động, xác định yêu cầu nghề lực thực Trong phân tích yêu cầu xây dựng Mơ đun NLTH có đại diện phía sử dụng nguồn lực Mô đun NLTH hướng tới phát triển củng cố khả thực công việc Qua nâng cao hội việc làm người tốt nghiệp Các thành phần Mô đun lực thực gồm: • Tên Mơ đun: nhấn mạnh mơ đun nhằm hình thành phát triển hoạt động nghề nghiệp • Mã mơ đun: Giúp phân biệt rõ ràng Mơ đun • Chức ý nghĩa Mô đun: Là mô tả ngắn gọn, tổng qt vai trị mà Mơ đun cụ thể giúp cho việc nâng cao trình độ người thợ 20 Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 • Thời gian thực Mơ đun: cho biết thời gian dạy học thời khoá biểu Thời gian mô đun kết cân nhắc sư phạm Ở có lưu ý tới việc truyền đạt tất lực nghề cần thiết Tổng thời gian mô đun gồm thời gian cho lý thuyết thực hành nhằm giúp người học có khả luyện tập đầy đủ theo mục tiêu Mô đun lực thực hiện, điểm trọng tâm thực hành Lý thuyết trình bày khái quát cần thiết cho việc luyện tập hoạt động nghề thích hợp với chuẩn nghề • Mục tiêu học tập Mô đun: mô tả kết học tập dự kiến mô đun Nếu người học muốn thực tất mục tiêu mô đun, họ phải sẵn sàng luyện tập hoàn thiện hoạt động nghề Mô đun theo tiêu chuẩn nghề chuẩn lực Việc mô tả mục tiêu học tập cần dựa vào điểm chuẩn quan trọng tiêu chuẩn nghề • Nội dung : nội dung học tập, với nội dung để truyền đạt lực nghề phù hợp với mục tiêu học tập Nội dung không đựa vào lý thuyết truyền đạt mà kỹ thực hành phẩm chất đạo đức cơng việc • Điều kiện đầu vào: lực, kinh nghiệm yêu cầu tâm sinh lý bắt buộc người tham gia học tập mô đun Việc xác định điều kiện đầu vào giới hạn điều kiện bắt buộc người học, giúp họ tham gia vào học tập mô đun thành công Cần tránh việc mô tả điều kiện đầu vào cách hình thức để khơng làm hạn chế hội người học học mô đun lực Người học cần biết kỹ kinh nghiệm nghề nghiệp điều kiện bắt buộc, khơng phụ thuộc vào việc người học đâu • Nguồn lực cần thiết để thực Mơ đun: Việc mô tả nguồn lực cho biết cách tổng quát đIều kiện thực mô đun Tiêu chí tạo điều kiện cho phát triển lực người học để thực hoạt động nghề nghiệp mô đun Trọng tâm việc mô tả điều kiện nguồn lực điều kiện gắn liền với phát triển kỹ thực hành khả luyện tập, học tập gắn liền với q trình lao động Trong ý tới vấn đề dạy nhằm tổ chức trình học Như khơng thống hồn tồn với nguồn lực phục vụ cho việc luyện tập hoàn thiện lực hoạt động trình lao động • Kiểm tra đánh giá Mô đun: cho biết thông tin phát triển học tập trạng thái người học Ngồi cịn phục vụ cho việc đánh giá thành 21 Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 tích học tập người học Nó phận q trình học mơ đun lực thực hiện, tiến hành kết thúc mô đun • Hướng dẫn thực Mô đun: gồm dẫn khuyến nghị phương pháp định hướng lực thực hiện, lấy người học làm trung tâm để phát triển lực hoạt động nghề, phù hợp với địi hỏi q trình lao động 3.1.2 Đào tạo nghề theo mô đun lực thực Khoảng nửa kỉ trước đây, thuật ngữ ®ào tạo theo lực thực (tiếng Anh “Competency Based Training”) sử dụng để mô tả phương thức đào tạo dựa chủ yếu vào tiêu chuẩn quy định cho nghề đào tạo theo tiêu chuẩn khơng dựa vào thời gian đào tạo truyền thống Khái niệm trung tâm phương thức đào tạo “mới” lực thực (NLTH), sử dụng làm sở để lập kế hoạch, thực đánh giá trình kết học tập Đào tạo nghÒ theo NLTH thể chỗ gắn chặt chẽ với yêu cầu chỗ làm việc, người sử dụng lao động, ngành kinh tế (gọi chung công nghiệp) Sơ đồ cho thấy điều thơng qua mối quan hệ thành phần hệ thống GDKT&DN theo NLTH mà nhiều nước khu vực giới tổ chức thực CÔNG NGHIỆP XD TIÊU CHUẨN KN NGHỀ ĐÀO TẠO Phát triển chương trình đào tạo Kiểm định chương trình đào tạo Thực chương trình đào tạo ĐÁNH GIÁ NGƯỜI HỌC, NGƯỜI DỰ THI Đánh giá NLTH người tốt nghiệp theo TCKNNđào tạo CẤP VB CHỨNG CHỈ CHO NGƯỜI ĐẠT Sơ đồ 3.1: Quy trình đào tạo nghề theo lực thực 22 Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 Đào tạo nghề theo NLTH đặt trọng tâm vào việc giải vấn đề, vào việc hình thành NLTH cho người học tập trung vào giải nội dung chương trình.Việc đánh giá kết học tập người học dựa vào tiêu chí thực (Performance Criteria) Các tiêu chí thực xác định chủ yếu từ tiêu chuẩn nghề công nghiệp; người học ”đạt” tất tiêu chí đặt cơng nhận học xong chương trình đào tạo Ưu điểm bật hệ thống đào tạo theo NLTH, bên cạnh ưu điểm khác thể đặc trưng nó, hệ thống đào tạo theo NLTH đáp ứng nhu cầu người học lẫn người sử dụng lao động qua đào tạo: Người tốt nghiệp chương trình đào tạo theo NLTH người mặt đạt thành thạo công việc theo tiêu chuẩn quy định, tức đáp ứng yêu cầu sử dụng, đồng thời, mặt khác lại dễ dàng tham gia khố đào tạo nâng cao cập nhật NLTH để di chuyển vị trí làm việc Mặt hạn chế hệ thống đào tạo theo NLTH nội dung chương trình cấu trúc thành mơ đun “tích hợp” dẫn tới, người học khơng trang bị cách bản, tồn diện có hệ thống kiến thức theo lơ gíc khoa học, khơng có đủ hội hiểu sâu sắc chất lý thuyết vật, tượng “truyền thống” lâu học theo mơn học lý thuyết, hạn chế phần lực sáng tạo hành nghề thực tế người học 3.1.3 Yêu cầu giáo viên đào tạo nghề theo lực thực Đào tạo nghề theo lực thực với phương thức dạy học tích hợp địi hỏi giáo viên day nghề có trình độ chun mơn sâu rộng, có kỹ thực hành, lực sư phạm: mặt nắm vững phương pháp khoa học môn học, mặt khác khả sử dụng phương pháp dạy học thích ứng với mục tiêu nội dung có gắn kết lý thuyết với thực hành, cạnh cịn địi hỏi giáo viên có khả tổ chức để tổ chức trình dạy học, tổ chức hoạt động học tập theo logic nhận thức kiến thức, kỹ theo cấu trúc hoạt động Không giáo viên dạy nghề cần có tri thức kỹ để tổ chức trình đào tạo trình dạy học theo phương thức này; Bởi dạy học định hướng hành động đào tạo nghề theo mô đun lực thực địi hỏi giáo viên có khả mơ tả nghề, phân tích chương trình, nắm bắt mô đun, bài, xây dựng điều kiện để thực mô đun vấn đề kiểm tra đánh giá lực thực 23 Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 Trang bị cho giáo viên dạy nghề tri thức, cách thức hoạt động phương pháp tổ chức dạy học đào tạo nghề theo lực thực giúp giáo viên tổ chức thành công dạy học mô đun lực thực 3.2 Biên soạn tài liệu dạy học mô đun PLC mơ hình thiết kế 3.2.1 Giới thiệu mơ đun « Đào tạo PLC » Mơ đun đào tạo PLC mô đun nên học cuối chương trình đào tạo cao đẳng nghề điện công nghiệp Thời gian dành cho việc học tập mơ đun 155h, 45h lý thuyết 110h thực hành Sau kết thúc mô đun, người học có lực: - Trình bày ngun lý hệ điều khiển lập trình PLC; So sánh ưu nhược điểm với điều khiển có tiếp điểm lập trình cở nhỏ khác - Phân tích cấu tạo phần cứng nguyên tắc hoạt động phần mềm hệ điều khiển lập trình PLC - Phương pháp kết nối dây PC - CPU thiết bị ngoại vi - Thực số tốn ứng dụng đơn giản cơng nghiệp - Phân tích luận lý số chương trình đơn giản - Kết nối thành thạo phần cứng PLC - PC với thiết bị ngoại vi - Viết chương trình, nạp trình để thực số tốn ứng dụng đơn giản cơng nghiệp - Phân tích luận lý số chương trình đơn giản, phát sai lỗi sửa chữa khắc phục Chi tiết mô đun đào tạo PLC trình bày phụ lục 3.2.2 Biên soạn tài liệu hỗ trợ giáo viên đào tạo PLC Sau phân tích kỹ nội dung mơ đun đào tạo PLC xác định rõ lực mà người học cần phải đạt Chúng em tiến hành biên soạn tài liệu hỗ trợ giáo viên giảng dạy mô đun mô hình nhà xe gia đình tự động hai tầng thiết kế Hệ thống giảng thiết kế bao gồm: - Giới thiệu PLC,cấu trúc lập trình - Các lệnh lập trình - Các lệnh ĐK thời gian - Các lệnh ĐK đếm 24 Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 - MS: SPKT.10 Các lệnh ĐK ghi dịch Lệnh CHOT,vi phân,mov, so sánh 25 Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu làm việc thực tế, cơng trình nghiên cứu khoa học chúng em hoàn thành với kết thu sau: - Tìm hiểu giải pháp bãi đỗ xe tự động lựa chọn giải pháp thích hợp cho mơ hình thiết kế - Tìm hiểu tổng quan điều khiển logic lập trình PLC vai trị, truyền thơng, cấu trúc chung PLC tìm hiểu ngơn ngữ lập trình - Nghiên cứu, tìm hiểu họ CPU module tập lệnh thiết bị điều khiển logic khả trình PLC S7-200 Siemens - Thiết kế, chế tạo mơ hình nhà xe gia đình tự động hai tầng - Tìm hiểu đào tạo nghề theo mô đun lực thực - Biên soạn tài liệu hỗ trợ giáo viên giảng dạy mô đun mơ hình thiết kế Mặc dù cố gắng nhiều, cơng trình nghiên cứu khoa học chúng em nhiều hạn chế đáp ứng lập trình với đầu vào/ra số mà chưa làm việc với đầu vào/ra tương tự, hướng nghiên cứu tiếp theo, chúng em mở rộng tính mơ hình, hồn thiện tài liệu hỗ trợ giáo viên biên soạn tài liệu học tâp cho học viên để đáp ứng nhiều nội dung học tập mô đun Chúng em mong thầy bạn góp ý để cơng trình nghiên cứu khoa học chúng em hồn thiện ứng dụng vào thực tế có hiệu tốt Em xin chân thành cảm ơn! 26 Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Dỗn Phước, Phan Xn Minh Tự động hóa với SIMATIC S7-200 Nhà xuất nông nghiệp 1997 [2] SIEMENS Tài liệu PLC S7-200 [3] SIEMENS Phần mềm Microwin Ver.3.2 [4] SIEMENS Phần mềm mô Simulator S7-200 [5] Đinh Công Thuyến, Hồ Ngoc Vinh, Phạm Văn Nin Tài liệu hướng dẫn chuẩn bị giảng dạy theo mô đun Hưng Yên 2008 [6] Nguyễn Văn Tuấn, Võ Thị Xuân Phát triển chương trình đào tạo nghề Đại học SPKT Thành phố Hồ Chí Minh 2008 27 Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 Phụ lục CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN ĐÀO TẠO PLC CƠ BẢN Mã số mô đun: MĐ22 Thời gian mô đun: 155h; (Lý thuyết: 45h; Thực hành: 110h) I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠ ĐUN: Trước học mơ đun cần hồn thành môn học sở mô-đun chuyên mơn, mơ đun nên học cuối khóa học II MỤC TIÊU MƠ ĐUN: Sau hồn tất mơ đun này, học viên có lực: -Trình bày nguyên lý hệ điều khiển lập trình PLC; So sánh ưu nhược điểm với điều khiển có tiếp điểm lập trình cở nhỏ khác -Phân tích cấu tạo phần cứng nguyên tắc hoạt động phần mềm hệ điều khiển lập trình PLC -Phương pháp kết nối dây PC - CPU thiết bị ngoại vi -Thực số tốn ứng dụng đơn giản cơng nghiệp -Phân tích luận lý số chương trình đơn giản -Kết nối thành thạo phần cứng PLC - PC với thiết bị ngoại vi -Viết chương trình, nạp trình để thực số toán ứng dụng đơn giản cơng nghiệp -Phân tích luận lý số chương trình đơn giản, phát sai lỗi sửa chữa khắc phục III NỘI DUNG MÔ ĐUN: Nội dung tổng quát phân bố thời gian: Số Thời gian Tên mô đun TT Tổng Lý Thực Kiểm số thuyết hành tra* Đại cương điều khiển lập trình 17 8 Các phép toán nhị phân PLC 28 18 Các phép toán số PLC 28 18 Xử lý tín hiệu Analog 15 PLC hãng khác 10 Lắp đặt mơ hình điều khiển 57 10 44 PLC Cộng: 155 45 100 10 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra tích hợp lý thuyết với thực hành tính vào thực hành Nội dung chi tiết: Bài 1: Đại cương điều khiển lập trình Mục tiêu bài: 28 Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 - Trình bày ưu điểm điều khiển lập trình so với loại điều khiển khác ứng dụng chúng thực tế - Trình bày cấu trúc nhiệm vụ khối chức PLC - Thực kết nối PLC thiết bị ngoại vi - Lắp đặt thiết bị bảo vệ cho PLC theo yêu cầu kỹ thuật Nội dung bài: Thời gian: 17h (LT: 8h; TH: 9h) Tổng quát điều khiển lập trình Thời gian: 1h - Điều khiển nối cứng điều khiển lập trình - So sánh PLC với thiết bị điều khiển thông thường khác Cấu trúc PLC Thời gian:3h Thiết bị điều khiển lập trình S7-200 Thời gian: 1h - Địa ngõ vào/ - Phần chữ vị trí kích thước nhớ - Phần số địa byte bit miền nhớ xác định - Cấu trúc nhớ S7-200 Xử lý chương trình - Vịng qt chương trình - Cấu trúc chương trình S7-200 - Phương pháp lập trình Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi Thời gian: 5h - Giới thiệu CPU 214 cách kết nối với thiết bị ngoại vi - Ví dụ kết nối ngõ vào/ra PLC từ sơ đồ điều khiển có tiếp điểm Kiểm tra việc kết nối dây phần mềm Thời gian: 1h - Status Chart - Đọc thay đổi biến với Status Chart Cài đặt sử dụng phần mềm STEP - Micro/win 32 Thời gian: 5h - Những yêu cầu máy tính PC - Cài đặt phần mềm lập trình STEP 7-Micro/Win 32 Bài 2: Các phép toán nhị phân PLC Mục tiêu bài: - Trình bày chức RS, Timer, counter (bộ định thời, đếm) - ứng dụng linh hoạt chức RS, Timer, counter tốn thực tế: Lập trình, kết nối, chạy thử Nội dung bài: Thời gian: 28h (LT: 8h; TH: 20h) Các liên kết logic Thời gian: 3.5h - Các lệnh vào/ra lệnh tiếp điểm đặc biệt - Các lệnh liên kết logic - Liên kết cổng logic 29 Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 - Bài tập ứng dụng Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm - Mạch nhớ R - S - Lệnh SET (S) RESET (R) S7-200 - Các ví dụ ứng dụng dùng nhớ Timer - On - Delay Timer (TON) - Retentive On - Delay Timer (TONR) - Bài tập ứng dụng Timer Couter (Bộ đếm) - Bộ đếm lên (Counter up) - Bộ đếm lên/ xuống (Counter up - down) - Bài tập ứng dụng đếm Bài tập ứng dụng Lệnh nhảy lệnh gọi chương trình MS: SPKT.10 Thời gian: 3h Thời gian: 4.5h Thời gian: 4.5h Thời gian: 7.5h Thời gian: 3h Bài 3: Các phép toán số PLC Mục tiêu bài: - Trình bày phép toán so sánh, phép toán số - Ứng dụng chúng toán thực tế: Lập trình, kết nối, chạy thử Nội dung bài: Thời gian: 28h (LT: 8h; TH: 20h) Chức truyền dẫn Thời gian: 11h - Truyền Byte, Word, Doubleword - Truyền vùng nhớ liệu Chức so sánh Thời gian: 11h - Chức dịch chuyển - Chức chuyển đổi (Converter) - Chức toán học Đồng hồ thời gian thực Thời gian: 8h Bài 4: Xử lý tín hiệu analog Mục tiêu bài: - Trình bày chuyển đổi đo - ứng dụng chúng toán thực tế: Lập trình, kết nối, chạy thử Nội dung bài: Thời gian: 15h (LT: 6h; TH: 9h) Tín hiệu Analog Thời gian: 1h Biểu diễn giá trị Analog Thời gian: 3h Kết nối ngõ vào-ra Analog Thời gian: 4h 30 Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 Hiệu chỉnh tín hiệu Analog Thời gian: 3h Giới thiệu module analog PLC S7-200 Thời gian: 3h Bài 5: PLC hãng khác Mục tiêu bài: - Trình bày nguyên lý, cấu tạo họ PLC Omron, Mitsubishi - Thực lập trình họ PLC nói Nội dung bài: Thời gian: 10h (LT: 5h; TH: 5h) PLC hãng Omron Thời gian:2h PLC hãng Mitsubishi Thời gian: 2h PLC hãng Siemens (trung bình lớn) Thời gian: 2h PLC hãng Allenbradley Thời gian: 1.5h PLC hãng Telemecanique Thời gian: 1.5h Bài 6: Lắp đặt mơ hình điều khiển plc Mục tiêu bài: - Phân tích qui trình cơng nghệ số mạch máy sản xuất - Lập trình số mạch ứng dụng thường gặp thực tế - Nạp trình, vận hành kiểm tra mạch hoạt động theo yêu cầu kỹ thuật Nội dung bài: Thời gian: 57h (LT: 10h; TH: 47h) Giới thiệu Thời gian:1h Cách kết nối dây Thời gian: 6h Các mơ hình tập ứng dụng Thời gian: 47h - Mơ hình thang máy xây dựng - Mơ hình điều khiển động Y-∆ - Mơ hình xe chuyển nguyên liệu - Đo chiều dài xếp vật liệu - Thiết bị nâng hàng - Thiết bị vô nước chai - Thiết bị trộn hóa chất IV.ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN MÔ ĐUN: *Vật liệu: - Bàn, giá thực tập 31 Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 - Dây nối - Các mơ hình cần thiết - Dây dẫn điện đơn 12/10; 16/10; 20/10 - Cáp điều khiển nhiều lõi - Đầu cốt loại, vòng số thứ tự - ống luồn dây định dạng (ống ruột gà), dây nhựa buộc gút *Dụng cụ trang thiết bị: - Nguồn điện AC pha, pha - Nguồn điện DC điều chỉnh - PLC CPU214 - Compurter - Các thiết bị thực tập *Nguồn lực khác: - PC, phần mềm chuyên dùng - Projector, overhead - Máy chiếu vật thể ba chiều V PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ: Áp dụng hình thức kiểm tra tích hợp lý thuyết với thực hành Các nội dung trọng tâm cần kiểm tra là: - Giải thuật phù hợp đơn giản, ngắn gọn - Nạp trình thành thạo, kiểm tra sửa chữa lỗi nạp trình - Sử dụng khối chức năng, lệnh (các phép toán nhị phân phép tốn số PLC, xử lý tín hiệu analog) - Sử dụng, khai thác thành thạo phầm mềm mô Thực kết nối tốt với PC - Lắp ráp thành thạo mạch động lực đảm bảo kỹ thuật an tồn VI HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN MƠ ĐUN: Phạm vi áp dụng chương trình: Chương trình mơn học sử dụng để giảng dạy cho trình độ Trung cấp nghề Cao đẳng nghề Hướng dẫn số điểm phương pháp giảng dạy mô đun: - Trước giảng dạy, giáo viên cần vào nội dung học để chuẩn bị đầy đủ điều kiện cần thiết nhằm đảm bảo chất lượng giảng dạy - Nên áp dụng phương pháp đàm thoại để Học viên ghi nhớ kỹ - Khi giải tập, làm thực hành Giáo viên hướng dẫn, thao tác mẫu sửa sai chổ cho Học viên - Nên sử dụng mơ hình, học cụ mơ để minh họa tập ứng dụng Những trọng tâm cần ý: - Cấu trúc PLC, cấu trúc chương trình - Kết nối dây PLC thiết bị ngoại vi - Các phép toán nhị phân phép tốn số PLC, xử lý tín hiệu analog - Thao tác kết nối dây, sử dụng phần mềm viết chương trình, nạp trình vào PLC Tài liệu cần tham khảo: 32 Báo cáo NCKH sinh viên lần thứ 29 MS: SPKT.10 - Tài liệu thực hành PLC-S7 200 – Trung tâm Việt Đức – Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Hướng dẫn thiết kế mạch lập trình PLC – Trần Thế San (biên dịch) – NXB Đà Nẵng – 2005 - Điều khiển logic lập trình PLC – Tăng Văn Mùi (biên dịch) – NXB Thống kê – 2006 - Các tạp chí, tài liệu kỹ thuật có liên quan 33 ... Thiết kế, chế tạo mơ hình nhà xe gia đình tự động hai tầng phục vụ day học modun ? ?lập trình PLC bản? ?? 3.Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu: 3.1 Mục tiêu đề tài - Thiết kế, chế tạo mơ hình nhà xe gia đình. .. tài: Thiết kế, chế tạo mơ hình nhà xe gia đình tự động hai tầng phục vụ dạy học modul ? ?Lập trình PLC bản? ?? 2.Lý chọn đề tài: 2.1 Yêu cầu nâng cao hiệu học tập môn học thuộc lĩnh vực tự động hóa nhà. .. cho toán thiết kế nhà xe gia đình tự động hai tầng sử dụng điều khiển PLC - Tìm hiểu PLC S7-200 Siemens - Thiết kế, chế tạo mơ hình nhà xe gia đình tự động hai tầng sử dụng điều khiển PLC - Tìm