Bổ sung nội dung PLC vào môđun trang bị điện 2 nhằm nâng cao chất lượng

LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu làm việc nghiêm túc, khẩn trƣơng với giúp đỡ hƣớng dẫn tận tình Tiến sỹ Trần Văn Thịnh với bảo thầy, cô Viện Sƣ Phạm Kỹ Thuật - Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn „„Bổ sung nội dung PLC vào mô đun trang bị điện nhằm nâng cao chất lượng đào tạo nghề Điện công nghiệp Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội ” hoàn thành Tôi xin chân thành cảm ơn TS Trần Văn Thịnh trực tiếp hƣớng dẫn hoàn thành luận văn Tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể thầy, cô giáo Viện Sƣ phạm Kỹ thuật, Viện Đào tạo Sau đại học - Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, thầy Ban Giám hiệu tập thể giảng viên khoa Điện - Điện tử Trƣờng Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội tạo điều kiện tốt cho nghiên cứu, thực để hoàn thành luận văn tiến độ, tập thể bạn bè đồng nghiệp tận tình giúp đỡ, tham gia đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho từ công việc suốt thời gian nghiên cứu, hoàn thành luận văn Tuy nỗ lực phấn đấu, nhƣng thời gian có hạn luận văn không tránh khỏi thiếu sót hạn chế Tôi mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp, bổ sung Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp bạn đọc để luận văn đƣợc hoàn thiện Tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 14 tháng 04 năm 2015 Tác giả Nguyễn Đăng Bách LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đƣợc viết luận văn tìm hiểu nghiên cứu thân Mọi kết nghiên cứu nhƣ ý tƣởng tác giả khác, có đƣợc trích dẫn từ nguồn gốc cụ thể Luận văn chƣa đƣợc bảo vệ Hội đồng bảo vệ luận văn Thạc sỹ chƣa đƣợc công bố phƣơng tiện thông tin Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm mà cam đoan Hà Nội, ngày 14 tháng 04 năm 2015 Tác giả Nguyễn Đăng Bách MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CỤM TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU PHẦN MỞ ĐẦU 10 Lý chọn đề tài 10 Các giả thuyết khoa học 11 Nhiệm vụ nghiên cứu 11 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 11 Phƣơng pháp nghiên cứu 12 Nội dung luận văn 12 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC ĐỔI MỚI NỘI DUNG CHẤT LƢỢNG DẠY VÀ HỌC 13 1.1 Khái niệm nội dung dạy học 13 1.1.1 Khái niệm 13 1.1.2 Các yếu tố nội dung dạy học 13 1.1.3 Các thành phành nội dung dạy học 14 1.1.3.1 Hệ thống tri thức tự nhiên, xã hội, tƣ duy, kỹ thuật cách thức hoạt động 14 1.1.3.2 Hệ thống kỹ năng, kỹ xảo hoạt động trí óc lao động chân tay 15 1.1.3.3 Hệ thống hoạt động kinh nghiệm sáng tạo 15 1.1.3.4 Kinh nghiệm thái độ giới, ngƣời 16 1.2 Các nguyên tắc đạo việc xây dựng nội dung dạy học phƣơng hƣớng hoàn thiện nội dung dạy học 16 1.2.1 Các nguyên tắc đạo việc xây dựng nội dung dạy học 16 1.2.2 Các phƣơng hƣớng hoàn thiện nội dung dạy học 17 1.2.2.1 Hiện đại hóa nội dung dạy học 18 1.2.2.2 Tăng cƣờng mối liên hệ dạy học với đời sống, với lao động sản xuất, với thực tiễn xây dựng chủ nghĩa xã hội bảo vệ Tổ quốc 19 1.2.2.3 Tăng cƣờng giáo dục tƣ tƣởng, trị, đạo đức cách mạng 20 1.2.2.4 Tăng cƣờng mối liên hệ môn học 21 1.3 Đổi nội dung dạy học 22 1.3.1 Về kế hoạch dạy học 22 1.3.2 Đổi chƣơng trình giáo dục dạy nghề 22 1.3.3 Đổi sách giáo khoa, giáo trình giảng dạy 26 1.4 Chất lƣợng dạy học (chất lƣợng đào tạo) 27 1.5 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng đào tạo 29 1.5.1 Nhóm yếu tố bên 29 1.5.1.1 Các yếu tố chế, sách Nhà nƣớc 29 1.5.1.2 Các yếu tố môi trƣờng 30 1.5.2 Nhóm yếu tố bên 30 1.5.2.1 Nhóm yếu tố điều kiện đảm bảo 30 1.5.2.2 Nhóm yếu tố trình đào tạo 31 KẾT LUẬN CHƢƠNG 32 CHƢƠNG THỰC TRẠNG ĐÀO TẠO NGHỀ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TẠI TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 33 2.1 Giới thiệu chung Trƣờng cao đẳng nghề công nghiệp Hà Nội 33 2.1.1 Giới thiệu nhà trƣờng 33 2.1.2 Đội ngũ giáo viên dạy nghề khoa Điện - Điện tử Trƣờng cao đẳng nghề công nghiệp Hà Nội 35 2.2 Thực trạng dạy học mô đun “Trang bị điện 2” nghề Điện công nghiệp Khoa Điện – Điện tử Trƣờng cao đẳng nghề công nghiệp Hà Nội 37 2.2.1 Giới thiệu nghề Điện công nghiệp 37 2.2.1.1 Mục tiêu đào tạo 37 2.2.1.2 Thời gian khóa học thời gian thực học tối thiểu 38 2.2.1.3 Danh mục môn học, mô đun đào tạo, thời gian phân bổ thời gian 39 2.2.2 Chƣơng trình mô đun Trang bị điện 40 2.2.2.1 Vị trí, tính chất mô đun 41 2.2.2.2 Mục tiêu mô đun 41 2.2.3 Thực trạng dạy môđun Trang bị điện Trƣờng CĐN Công nghiệp Hà Nội 43 KẾT LUẬN CHƢƠNG 44 CHƢƠNG CẤU TRÚC LẠI CHƢƠNG TRÌNH VÀ XÂY DỰNG BÀI GIẢNG BỔ SUNG NỘI DUNG PLC VÀO MÔ ĐUN TRANG BỊ ĐIỆN TẠI TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 45 3.1 Ứng dụng PLC điều khiển số máy công nghiệp 45 3.2 Tổng quan thiết bị điều khiển PLC 47 3.2.1 Giới thiệu chung PLC 47 3.2.2 Cấu tạo hệ thống PLC 49 3.2.3 Một số ví dụ đoạn mạch tƣơng đƣơng mạch tiếp điểm PLC 53 3.2.3.1 Mạch điện điều khiển động pha đảo chiều tự động 53 3.2.3.2 Mạch điện điều khiển hệ thống băng tải sử dụng động 54 3.3 Tái cấu trúc nội dung mô đun trang bị điện 56 3.4 Xây dựng số giảng bổ sung PLC vào mô đun Trang bị điện 59 3.4.1 Xây dựng giảng ứng dụng PLC điều khiển máy tiện T616 59 3.4.2 Xây dựng giảng ứng dụng PLC điều khiển thang máy tầng 70 3.5 Kết khảo sát ý kiến chuyên gia 82 KẾT LUẬN CHƢƠNG 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHỤ LỤC 88 PHỤ LỤC Chƣơng trình đào tạo môn học Trang bị điện 88 PHỤ LỤC Chƣơng trình điều khiển mô hình máy khoan cần 2A55 sử dụng PLC S7-200 93 PHỤ LỤC Chƣơng trình điều khiển mô hình máy doa ngang 2620 sử dụng PLC S7-200 97 PHỤ LỤC Phiếu khảo sát 102 DANH MỤC CỤM TỪ VIẾT TẮT TT NGHĨA ĐẦY ĐỦ NỘI DUNG VIẾT TẮT 01 BT (TH) Bài tập (Thực hành) 02 CĐ Cao đẳng 03 CĐN Cao đẳng nghề 04 CNH - HĐH Công nghiệp hóa – đại hóa 05 CPU Central Processing Unit 06 ĐCN Điện công nghiệp 07 ĐT Đào tạo 08 FBD Function Block Diagram 09 GD Giáo dục 10 GT Giáo trình 11 GV Giáo Viên 12 HS Học sinh 13 HMI Human Machine Interface 14 JICA The Japan International Cooperation Agency 15 KOICA The Korea International Cooperation Agency 16 KT Kiểm tra 17 KTĐG Kiểm tra đánh giá 18 LAD Ladder Logic 19 LĐTB&XH Lao động thƣơng binh xã hội 20 LT Lý thuyết 21 MĐ Mô đun 22 MH Môn học 23 NDDH Nội dung dạy học 24 ODA Official Development Assistance 25 PLC Programmable Logic Controller 26 PPDH Phƣơng pháp dạy học 27 QTDH Quá trình dạy học 28 STL Statement List 29 SV Sinh viên 30 TCCN Trung cấp chuyên nghiệp 31 UBND Ủy ban nhân dân DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ quan niệm chất lƣợng đào tạo 28 Hình 1.2 Sơ đồ mối quan hệ mục tiêu đào tạo chất lƣợng đào tạo 29 Hình 1.3 Nhóm yếu tố điều kiện đảm bảo 31 Hình 2.1 Cơ cấu tổ chức Trƣờng cao đẳng nghề công nghiệp Hà Nội 34 Hình 3.1 Máy khoan ngang đầu tự động sử dụng PLC 45 Hình 3.2 Máy chép hình tự động trục sử dụng PLC 46 Hình 3.3 Máy đánh bóng cà phê – điều khiển tự động PLC hình Touch Screen 46 Hình 3.4 Tủ điều khiển thang máy Mitsubishi 47 Hình 3.5 Cấu trúc hệ thống PLC 50 Hình 3.6 Cách ghép nối PLC với máy tính 51 Hình 3.7 Ngôn ngữ lập trình dạng LAD 52 Hình 3.8 Ngôn ngữ lập trình dạng FBD 52 Hình 3.9 Ngôn ngữ lập trình dạng STL 53 Hình 3.10 Mạch điện điều khiển động pha đảo chiều tự động 53 Hình 3.11 Mạch điện điều khiển hệ thống băng tải gồm động 54 Hình 3.12 Lƣu đồ thuật toán điều khiển máy tiện T616 60 Hình 3.13 Vị trí kết nối tín hiệu vào – PLC S7-200 CPU 224 65 Hình 3.14 Mô đun thực hành PLC S7-200 CPU 224 69 Hình 3.15 Mô kiểm tra phần mềm máy tính 69 Hình 3.16 Lƣu đồ thuật toán điều khiển thang máy tầng 71 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Trình độ nghiệp vụ sƣ phạm kỹ nghề giáo viên 36 Bảng 2.2 Nội dung tổng quát phân phối thời gian mô đun Trang bị điện 41 Bảng 3.1 Danh mục địa vào / PLC (giáo án số 01) 65 Bảng 3.2 Danh mục địa vào / PLC (giáo án số 06) 77 Bảng 3.3 Kết khảo sát ý kiến chuyên gia 83 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Chúng ta bƣớc vào kỷ 21, kỷ thời đại thông tin, kinh tế tri thức với thách thức hội nhập toàn cầu Đất nƣớc ta trình công nghiệp hoá, đại hoá đất nƣớc, vấn đề đào tạo đội ngũ nhân lực có chất lƣợng cao trở nên cấp bách Cùng với phát triển mạnh mẽ ứng dụng rộng rãi khoa học kỹ thuật, nguyên tắc học đôi với hành, lý thuyết gắn liền với thực tiễn, gắn liền với đời sống xã hội đặt cho giáo dục đào tạo nhiệm vụ lớn, đặc biệt đào tạo nghề phải phát triển đƣợc nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu xã hội Vấn đề đặt trƣớc tiên đội ngũ giáo viên phƣơng tiện dạy học phải tiếp cận đƣợc với khoa học kỹ thuật đại, đồng thời phải khắc phục đƣợc yếu tồn đọng năm trƣớc Đổi giáo dục diễn quy mô toàn cầu Bối cảnh tạo nên thay đổi sâu sắc giáo dục, từ quan niệm chất lƣợng giáo dục, xây dựng nhân cách ngƣời học đến cách tổ chức trình hệ thống giáo dục Nhà giáo thay truyền đạt tri thức chuyển sang cung cấp cho ngƣời học phƣơng pháp thu nhận thông tin cách có hệ thống, có tƣ phân tích tổng hợp Cùng với phát triển không ngừng thành tựu khoa học công nghệ, đặc biệt lĩnh vực điều khiển lập trình cho phép nhà chế tạo ứng dụng vào hệ thống điều khiển ngày tin cậy với tốc độ xử lý nhanh giá thành hạ Chất lƣợng sản phẩm, phạm vi ứng dụng suất sử dụng ngày đƣợc đƣợc xã hội quan tâm Chính vậy, trƣờng đào tạo từ trung cấp nghề, trung cấp chuyên nghiệp, cao đẳng, đại học đƣa chƣơng trình mô đun đào tạo PLC vào giảng dạy Việc sử dụng PLC hệ thống điều khiển giúp cho trình điều khiển cách xác, tối ƣu nhằm tăng hiệu trình sản xuất tăng suất sử dụng 10 Chƣơng 3: Trang bị điện máy cắt kim loại 30 18 12 18 12 12 6 Chƣơng 6: Trang bị điện lò điện 6 Cộng: 90 60 Chƣơng 4: Trang bị điện nhóm máy nâng vận chuyển Chƣơng 5: Trang bị điện máy nén, máy bơm, quạt gió 30 Nội dung chi tiết: Chƣơng 1: Khái quát chung hệ thống trang bị điện Thời gian: Mục tiêu: - Phân tích đƣợc đặc điểm hệ thống trang bị điện - Vận dụng yêu cầu hệ thống trang bị điện thiết kế, lắp đặt - Rèn luyện tính cẩn thận, nghiêm túc học tập thực công việc Nội dung: 1.1 Đặc điểm hệ thống trang bị điện 1.2 Yêu cầu hệ thống trang bị điện công nghiệp Chƣơng 2: Tự động khống chế truyền động điện Thời gian: 18 Mục tiêu: - Đọc, vẽ phân tích sơ đồ mạch điều khiển dùng rơle công tắc tơ dùng khống chế động pha, động chiều theo yêu cầu - Vận dụng nguyên tắc tự động khống chế phù hợp, linh hoạt, đảm bảo an toàn cho loại động qui trình máy sản xuất - Phát huy tính tích cực, chủ động tƣ sáng tạo Nội dung: 2.1 Khái niệm tự động khống chế (TĐKC) 2.2 Các yêu cầu TĐKC 2.3 Phƣơng pháp thể sơ đồ điện TĐKC 89 2.3.1 Phƣơng pháp thể mạch động lực 2.3.2 Phƣơng pháp thể mạch điều khiển 2.3.3 Bảng ký hiệu phần tử sơ đồ TĐKC 2.4 Các nguyên tắc điều khiển 2.4.1 Nguyên tắc điều khiển theo thời gian 2.4.2 Nguyên tắc điều khiển theo tốc độ 2.4.3 Nguyên tắc điều khiển theo dòng điện 2.4.4 Nguyên tắc điều khiển theo vị trí 2.5 Các sơ đồ điều khiển điển hình 2.5.1 Sơ đồ điều khiển động KĐB pha rô to lồng sóc 2.5.2 Sơ đồ điều khiển động KĐB pha rô to dây quấn 2.5.3 Sơ đồ điều khiển động chiều 2.6 Các khâu bảo vệ liên động TĐKC - TĐĐ 2.6.1 Bảo vệ dòng 2.6.2 Bảo vệ điện áp 2.6.3 Bảo vệ thiếu từ trƣờng 2.6.4 Liên động bảo vệ Chƣơng 3: Trang bị điện máy cắt kim loại Thời gian: 30 Mục tiêu : - Phân tích đƣợc sơ đồ điện máy cắt kim loại - Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, tƣ sáng tạo khoa học, đảm bảo an toàn, tiết kiệm vệ sinh công nghiệp Nội dung: 3.1 Khái niệm chung máy cắt gọt kim loại 3.1.1 Khái niệm, phân loại 3.1.2 Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện 3.2 Trang bị điện nhóm máy tiện 3.2.1 Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện 3.2.2 Trang bị điện máy tiện T616 90 3.3 Trang bị điện nhóm máy phay 3.3.1 Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện 3.3.2 Trang bị điện máy phay 6H82 3.4 Trang bị điện nhóm máy doa 3.4.1 Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện 3.4.2 Trang bị điện máy doa 2620 3.5 Trang bị điện nhóm máy khoan 3.4.1 Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện 3.4.2 Trang bị điện máy khoan cần 2A55 3.6 Trang bị điện máy mài 3.4.1 Đặc điểm, yêu cầu trang bị điện 3.4.2 Trang bị điện máy mài 3A12, 3A161 Chƣơng 4: Trang bị điện nhóm máy nâng vận chuyển Thời gian: 18 Mục tiêu: - Phân tích đƣợc đặc điểm truyền động trang bị điện nhóm máy - Tính chọn đƣợc phần tử điều khiển - Giải thích đƣợc nguyên lý làm việc sơ đồ mạch điện - Rèn luyện tính tỉ mỉ, cẩn thận công việc Nội dung : 4.1 Đặc điểm truyền động điện nhóm máy nâng vận chuyển 4.2 Yêu cầu trang bị điện nhóm máy nâng vận chuyển 4.3 Trang bị điện cầu trục 4.3.1 Đặc điểm truyền động trang bị điện cầu trục 4.3.2 Điều khiển cầu trục khống chế động lực: 4.3.3 Truyền động cấu cầu trục dùng hệ truyền động máy phát động 4.3.4 Hệ truyền động cấu cầu trục dùng biến đổi thyristo động điện chiều ( T-Đ) 4.4.Trang bị điện thang máy 91 4.4.1 Phân loại cách tính công suất động truyền động thang máy 4.4.2 Hệ thống tự động khống chế thang máy tốc độ trung bình 4.4.3 Hệ thống tự động khống chế thang máy cao tốc Chƣơng 5: Trang bị điện máy nén, máy bơm, quạt gió Thời gian: 12 Mục tiêu: - Trình bày đƣợc đặc điểm truyền động trang bị điện nhóm máy - Giải thích đƣợc nguyên lý làm việc sơ đồ mạch điện Nội dung: 5.1 Trang bị điện máy bơm 5.1.1 Đặc điểm truyền động trang bị điện máy bơm 5.1.2 Các sơ đồ khống chế máy bơm điển hình 5.2 Trang bị điện quạt gió 5.2.1 Đặc điểm phân loại trang bị điện quạt gió 5.2.2 Các sơ đồ khồng chế quạt gió điển hình 5.3 Trang bị điện máy nén khí Chƣơng 6: Trang bị điện lò điện Thời gian: Mục tiêu : - Trình bày đƣợc đặc điểm phân loại lò điện - Phân tích đƣợc sơ đồ lò điện Nội dung: 6.1 Lò điện trở 6.1.1 Khái niệm phân loại 6.1.2 Sơ đồ khống chế nhiệt đồ lò điện trở 6.2 Lò hồ quang 6.2.1 Khái niệm phân loại 6.2.2 Sơ đồ mạch điện động lực lò hồ quang 92 Phụ lục 2: Chƣơng trình điều khiển mô hình máy khoan cần 2A55 sử dụng PLC S7-200 93 94 95 96 Phụ lục 3: Chƣơng trình điều khiển mô hình máy doa ngang 2620 sử dụng PLC S7-200 97 98 99 100 101 Phụ lục 4: Phiếu khảo sát ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI Số phiếu :………………… TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Ngày khảo sát :… /……/20… PHIẾU KHẢO SÁT CÁN BỘ, GIÁO VIÊN VỀ HOẠT ĐỘNG ĐÀO TẠO Nhằm mục đích không ngừng nâng cao chất lượng giảng dạy, xin Anh/chị vui lòng trả lời câu hỏi Phiếu khảo sát với tinh thần trung thực, khách quan xây dựng Những thông tin mà Anh/chị cung cấp sở để điều chỉnh, bổ sung, nâng cao chất lượng dạy học I THÔNG TIN CÁ NHÂN Họ tên: …………………………… Chức vụ:………………… Đơn vị công tác:……………………… II PHẦN KHẢO SÁT Anh/chị cho biết ý kiến cách khoanh tròn ( ) vào mục mà Anh/chị đồng ý TT NỘI DUNG KHẢO SÁT Ý KIẾN BỔ SUNG NỘI DUNG PLC VÀO MÔ ĐUN TRANG BỊ ĐIỆN TẠI TRƢỜNG CĐN CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Đánh giá việc xây dựng giảng bổ sung PLC mô đun Trang bị điện trƣờng CĐN công nghiệp HN a Rất cần b Cần c Không cần d Ý kiến khác a Thể đƣợc tính logic Nhận xét việc xây dựng giảng bổ sung b Đảm bảo đƣợc yêu cầu PLC điều khiển mô hình máy công nghiệp trƣờng c Cần bổ sung điều chỉnh d Không đạt đƣợc yêu cầu đề 102 Nhận xét khả tổ chức áp dụng a Áp dụng đƣợc giảng bổ sung PLC điều khiển mô hình máy b Khó áp dụng công nghiệp trƣờng c Không áp dụng đƣợc a Điều kiện sở vật chất Nhận xét lý ảnh hƣởng đến việc triển khai đào tạo b Kinh phí cho việc biên soạn tài liệu dạy học c Đội ngũ giáo viên d Tất lý III Ý kiến khác: …………………………………………………………… …………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………… 103 ... luyện nâng cao kiến thức điều khiển lập trình Từ lý trên, Tôi lựa chọn đề tài: „ Bổ sung nội dung PLC vào môđun trang bị điện nhằm nâng cao chất lượng tạo nghề Điện công nghiệp Trường Cao đẳng... GIẢNG BỔ SUNG NỘI DUNG PLC VÀO MÔ ĐUN TRANG BỊ ĐIỆN TẠI TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI 45 3.1 Ứng dụng PLC điều khiển số máy công nghiệp 45 3 .2 Tổng quan thiết bị điều khiển PLC. .. 53 3 .2. 3 .2 Mạch điện điều khiển hệ thống băng tải sử dụng động 54 3.3 Tái cấu trúc nội dung mô đun trang bị điện 56 3.4 Xây dựng số giảng bổ sung PLC vào mô đun Trang bị điện 59