Nghiên cứu bài giảng điện tử cho môn học PLC s7 300 ứng dụng mô phỏng bằng WINCC và PLCSIM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ THANH TUYẾN VŨ THANH TUYẾN CHUYÊN NGÀNH: PHƯƠNG PHÁP & LÝ LUẬN GIẢNG DẠY “NGHIÊN CỨU BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CHO MÔN HỌC PLC S7300 ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG BẰNG S7 –PLCSIM TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CƠ ĐIỆN HÀ NỘI ” LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Lý luận phương pháp dạy học Chuyên sâu: Sư phạm kỹ thuật điện KHOÁ2008-2010 Hà Nội – Năm 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ THANH TUYẾN “NGHIÊN CỨU BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CHO MÔN HỌC PLC S7-300 ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG BẰNG S7 –PLCSIM TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CƠ ĐIỆN HÀ NỘI ” LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM KỸ THUẬT Chuyên ngành: Phương pháp lý luận giảng dạy Chuyên sâu : Sư phạm Kỹ thuật Điện NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS TS Phạm Văn Bình LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu, đến hoàn thành luận văn thạc sĩ chuyên ngành Phương pháp lý luận giảng dạy, chuyên sâu Sư phạm kĩ thuật điện với đề tài: “Nghiên cứu giảng điện tử cho môn học PLC S7-300 ứng dụng mô S7- PLCSIM, Trường Cao đẳng nghề điện Hà Nội” Tơi xin trân trọng bày tỏ lịng biết ơn đến thầy giáo, cô giáo đặc biệt thầy cô giáo khoa, người tận tình dạy bảo, giúp đỡ định hướng cho tơi trình h ọc tập nghiên cứu khoa học Tôi xin trân trọng cảm ơn ban giám hiệu thầy cô giáo Khoa Điện trường Cao đẳng nghề điện Hà Nội cung cấp số liệu cần thiết giúp đỡ thời gian nghiên cứu đề tài Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS.Phạm Văn Bình, người định hướng, bảo dìu dắt tơi q trình nghiên cứu đề tài Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn đến tập thể, cá nhân, bạn bè người thân bảo, giúp đỡ, động viên, khích lệ tơi suốt thời gian q trình học tập nghiên cứu khoa học Hà Nội, ngày 13 tháng 10 năm 2010 Tác giả luận văn Vũ Thanh Tuyến LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa sử dụng bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan rằng, giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày 13 tháng 10 năm 2010 Người viết cam đoan Vũ Thanh Tuyến DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Chữ viết tắt KHGD Khoa học giáo dục CNDH Công nghệ dạy học TT NCGD&BGGV Trung tâm nghiên cứu giáo dục & bồi dưỡng giáo viên ĐHSP Đại học sư phạm PTDH Phương tiện dạy học PTKT Phương tiện kĩ thuật CNTT & TT Công nghệ thơng tin truyền thơng MTĐT Máy tính điện tử SV Sinh viên 10 GV Giáo viên 11 QĐ Quyết định 12 BLĐ TBXH Bộ lao động thương binh xã hội 13 BGĐT Bài giảng điện tử 14 SGK Sách giáo khoa 15 CN Công nghiệp 16 GD&ĐT Giáo dục đào tạo 17 PTN Phịng thí nghiệm 18 CT Chương trình DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MINH HOẠ Hình 1.1 Bản chất cơng nghệ dạy học Hình 1.2 Các thành phần cơng nghệ dạy học Hình 1.3 Cấu trúc giảng điện tử Hình 1.4 Vị trí phương tiện dạy học dạy học kĩ thuật Hình 2.1 Mạch AND Hình 2.2 Hệ thống điều khiển sử dụng PLC Hình 2.3 Ngơn ngữ lập trình LAD Hình 2.4 Ngơn ngữ lập trình STL Hình 2.5 Ngơn ngữ lập trình FBD Hình 2.6 Ngơn ngữ lập trình GRAPH Hình 2.7 Ngơn ngữ lập trình High GRAPH Hình 2.8 Các khối module PLC S7-300 Hình 2.9 Cổng giao tiếp PLC Hình 2.10 Thanh rack Hình 2.11 Sơ đồ phân bố racks Hình 2.12 Giao diện phần mềm Ms-Powerpoint Hình 2.13 Giao diện phần mềm Microsoft Frontpage Hình 3.1 Các bước thiết kế giảng điện tử Hình 3.2 Giao diện trang Hình 3.3 Giao diện mục tiêu Hình 3.4 Giao diện nội dung mục tiêu Hình 3.5 Giao diện xuất tiêu đề Hình 3.6 Giao diện mục 1.1 Lệnh AND Hình 3.7 Giao diện lệnh OR Hình 3.8 Giao diện lệnh time Hình 3.9 Giao diện tập Hình 3.10 Giao diện sơ đồ nguyên lý Hình 3.11 Giao diện sơ đồ đấu dây Hình 3.12 Giao diện simatic manager – điều khiển băng tải Hình 3.13 Giao diện sử dụng ngơn ngữ LAD Hình 3.14 Giao diện S7-PLC sim Hình 3.15 Giao diện chạy phần mềm PLC S7-300 Hình 3.16 Giao diện chạy mơ S7-PLCSIM băng tải làm việc Hình 3.17 Giao diện mơ S7 – PLCsim ấn nút dừng, bắt đầu động D3 dừng trước MỤC LỤC o0o Trang MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Giả thuyết khoa học Phương pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỰNG BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ 1.1 Tổng quan 1.1.1 Vai trị cơng nghệ thơng tin giáo dục 1.1.2 Ứng dụng công nghệ thông tin giáo dục 1.2 Công nghệ dạy học đại 1.2.1 Công nghệ 1.2.2 Công nghệ dạy học 1.2.3 Bản chất đặc điểm công nghệ dạy học đại 1.2.4 Các thành phần công nghệ dạy học đại 10 1.2.5 Tác dụng công nghệ dạy học 11 1.2.6 Những điểm lưu ý công nghệ dạy học đại……………………… 13 1.2.7 Bài giảng theo công nghệ dạy học đại…………………………… 13 1.2.8 Một số xu dạy học đại…………………………………… 15 1.3 Bài giảng điện tử…………………………………………………………… 18 1.3.1 Khái niệm 18 1.3.2 Cấu trúc Bài giảng điện tử 19 1.3.3 Các yêu cầu thiết kế giảng điện tử 19 1.3.4 Các yêu cầu sử dụng giảng điện tử 20 1.3.5 Đặc điểm giảng điện tử 21 1.3.5.1 Ưu điểm 21 1.3.5.2 Hạn chế 22 1.4 Phương tiện dạy học 22 1.4.1 Phương tiện 23 1.4.2 Đa phương tiện (Multimedia) 23 1.4.3 Phương tiện dạy học 24 1.4.4 Vai trò phương tiện dạy học 25 1.4.5 Một số nguyên tắc sư phạm việc tạo sử dụng phương tiện dạy học 27 1.4.5.1 Nguyên tắc an toàn 28 1.4.5.2 Nguyên tắc vừa sức 29 1.4.5.3 Nguyên tắc hiệu 29 1.4.6 Khả dạy học máy tính điện tử 31 1.4.6.1 Các khả MTĐT 31 1.4.6.2 Các khả hỗ trợ máy tính điện tử dạy học 32 1.4.6.3 Những mặt hạn chế máy tính điện tử dạy học 36 1.5 Đặc điểm tâm lý sinh viên 37 1.5.1 Sự phát triển nhận thức, trí tuệ SV 37 1.5.2 Sự phát triển động học tập SV 38 1.5.3 Đời sống xúc cảm, tình cảm SV 39 1.5.4 Đặc điểm tự đánh giá, tự ý thức, tự giáo dục SV 40 1.5.5 Những nhược điểm sinh viên……………………………………… 41 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CHO MODULE PLC NÂNG CAO………………………………………………… 43 2.1 Tổng quan PLC………………………………………………………… 43 2.1.1 Giới thiệu PLC 43 2.1.2 Phân loại……………………………………………………………… 44 2.1.3 Các điều khiển phạm vi ứng dụng ……………………………… 45 2.1.3.1 Các điều khiển………………………………………………… 45 2.1.3.2 Phạm vi ứng dụng………………………………………………… 45 2.1.4 Các lĩnh vực ứng dụng PLC…………………………………………… 45 2.1.5 Các ưu điểm sử dụng hệ thống điều khiển với PLC……………… 46 2.1.6 Giới thiệu ngơn ngữ lập trình……………………………………… 46 2.2 Tổng qt PLC S7-300………………………………………………… 48 2.2.1 Giới thiệu tổng quan PLC S7-300…………………………………… 48 2.2.2 Các module PLC -300……………………………………………… 49 2.3 Phần mềm mô S7-PLCSIM………………………………………… 54 2.4 Phân tích chung mơdule PLC nâng cao………………………………… 55 2.4.1 Mục tiêu chung môn học ………………………………………… 55 2.4.2 Chương trình mơn học………………………………………………… 55 2.4.3 Đặc điểm nội dung mơn học…………………………………………… 56 2.4.3.1 Tính cụ thể trừu tượng………………………………………… 56 2.4.3.2 Tính tổng hợp tính tích hợp…………………………………… 56 2.4.3.3 Tính ứng dụng - thực tiễn………………………………………… 57 2.5 Lựa chọn phần mềm công cụ để xây dựng giảng điện tử cho modulle PLC nâng cao………………………………………………………… 57 2.5.1 Ms- Powerpoint………………………………………………………… 57 2.5.2 Microsoft Frontpage…………………………………………………… 59 2.6 Điều kiện để sử dụng hiệu giảng điện tử Modull PLC nâng cao Trường Cao đẳng nghề điện Hà Nội………………………………………… 62 2.6.1 Yêu cầu sở vật chất, trang thiết bị……………………………… 62 2.6.2 Yêu cầu giảng viên 62 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MINH HỌA BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CHO MODULE PLC NÂNG CAO CHO HỆ CAO ĐẲNG NGHỀ 63 cho Web Site, ta chọn màu theme có sẵn màu cố định Sau hoàn thiện việc thiết kế BGĐT ta tiến hành chạy thử sửa chữa Tóm lại, bước thiết kế BGĐT thể sơ đồ sau: Xác định mục tiêu học Lựa chọn kiến thức trọng tâm học Hình thành ý tưởng Sử dụng chương trình cơng cụ để thiết kế Lưu đồ tiến trình học Thể dạy thành chương trình Chạy thử, sửa chữa hồn chỉnh dạy Đ Hình 3.1: Các bước thiết kếkế BGĐT Hình 3.3: Các bước thiết giảng điện tử -68- S 3.2 Xây dựng BGĐT cho điều khiển động chạy 3.2.1 Thiết kế trang Muốn xem trang nay, ta vao thư mục giảng PLC nâng cao\ index Hình 3.2: Giao diện trang Trang gồm phần: Phần đầu: tên mơ đun, phần làm xuất ần nhờ quấn Phần tên bài: dùng để ghi tên bài, phần cho xuất mà GV muốn Phần giữa: Được chia làm hai cột Cột bên phải (nhỏ hơn) dùng để ghi tiêu đề bài, cột bên trái dùng đề ghi nội dung tiêu đề, nội dung GV dùng để giải thích, … cho SV Độ rộng hai cột thay đổi Phần cuối trang: phần dùng để ghi thích có 3.2.2 Thiết kế trang Để xem trang nay, việc kích chuột vào (khi có bàn tay xuất hiện), tiêu đề xuất cột bên phải Ngồi thiết kế tiêu đề xuất lúc tiêu đề -69- Hình 3.3: Giao diện mục tiêu Để xuất mục tiêu ta việc kích chuột trái vào chữ mục tiêu, xuất phần nội dung Phần ta thiết kế xuất lúc nội dung nhỏ Hình 3.4: Giao diện nội dung mục tiêu -70- Hình 3.5: Giao diện xuất tiêu đề Khi muốn dạy phần việc kích chuột phải vào phần Khi nội dung sang cột Hình 3.6 : Giao diện mục 1.1 Lệnh AND -71- Hình 3.7: Giao diện lệnh OR Hình 3.8: Giao diện lệnh time Khi nội dung dài sử dụng trượt để kéo phần nội dung bên lên -72- Hình 3.9: Giao diện tập -73- Hình 3.10: Giao diện sơ đồ nguyên lý Hình 3.11 :Giao diện sơ đồ đấu dây -74- 3.2.3 Thiết kế chạy phần mềm PLC S7-300 Hình 3.12: Giao diện simatic manager – điều khiển băng tải Hình 3.13: Giao diện sử dụng ngơn ngữ LAD -75- Sau viết xong chương chình để kiểm tra, tiến hành chảy thử phần mền mô S7-PLCSIM Khí đo quan sát đầu tác tác động tín hiệu đầu vào theo yêu cầu cơng nghệ Hình 3.14: Giao diện S7-PLC sim -76- Hình 3.15: Giao diện chạy phần mềm PLC S7-300 Hình 3.16: Giao diện chạy mô S7-PLCSIM băng tải làm việc Hình 3.17: Giao diện mô S7 – PLCsim ấn nút dừng, bắt đầu động D3 dừng trước -77- KẾT LUẬN VÀ MỘT SỐ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận văn với đề tài: “Nghiên cứu BGĐT cho môn học PLC S7-300 ứng dụng mô S7- PLCSIM, Trường Cao đẳng nghề điện Hà Nội” luận văn có tính thực tiễn cao có sở khoa học lẽ: - Luận văn đánh giá vai trị cơng nghệ dạy học đại BGĐT việc đổi PPDH từ thấy sử dụng BGĐT dạy học phát triển tất yếu, yêu cầu cấp bách nhằm thực mục tiêu nâng cao chất lượng đào tạo - Trên sở nghiên cứu lý luận thực tiễn tác giả đưa đặc điểm, yêu cầu bước thiết kế BGĐT - Thiết kế thành công BGĐT dạng Web 1: Điều khiển động khởi động dừng theo trình tự - Vì điều kiện thời gian có hạn nên giảng áp dụng dạy thử Trường Cao đẳng nghề Cơ điện Hà Nội, bước đầu khẳng định vận dụng BGĐT dạy học có tính khả thi, đáp ứng yêu cầu dạy học mang lại hiệu rõ rệt việc nâng cao hứng thú học tập, nhận thức khả hành động sáng tạo cho SV, từ nâng cao chất lượng dạy học Một số kiến nghị Qua nghiên cứu đề tài tác giả luận văn thấy cần phải giải tiếp vấn đề cụ thể sau: - Tăng cường sở vật chất - kỹ thuật cho việc dạy học môn - Tiếp tục xây dựng, hồn thiện BGĐT mơn học PLC S7-300để đưa vào giảng dạy giáp mặt dạy học từ xa - Xây dựng có hệ thống phần mềm dạy học tích hợp lý thuyết thực hành mơn học PLC S7-300 - Mở rộng đối tượng phạm vi ứng dụng đề tài cho module khác trường - Đi sâu nghiên cứu lý luận phương pháp dạy học kỹ thuật -78- -Nghiên cưu nội dung PLC S7-300, để ứng dụng PLC S7 dạy học hiểu - Nghiên cưu PLC S7-300 ứng dụng mơ WinCC -79- TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM KĨ THUẬT Đổi phương pháp dạy học luôn vấn đề ngành giáo dục Đây câu hỏi giáo viên thực giảng để môn học đến với sinh viên dễ dàng hiệu Môn học PLC (Programmable Logic Control) môn thiếu ngành tự động hố, mơn học bắt buộc SV học ngành điện công nghiệp Trong luận văn, tác giả tìm hiểu, nghiên cứu sở dạy học, phương pháp dạy học, phương tiện dạy học nội dung mơn học Từ lựa chọn phần mềm để xây dựng giảng điện tự phù hợp với môn học Tác giả xây dựng bước thiết kế giảng cho môn học PLC S7-300 xây dựng giảng điện tử cụ thể Trên sở xây dựng giảng điện tử cho mơn học khác Qua tác giả có kết luận kiến nghị cụ thể để nâng cao chất lượng giảng dạy nói chúng giảng dạy cho mơn học PLC S7-300 nói riêng Hơn phần đóng góp cho cơng đổi phương pháp dạy học -80- ABSTRACT OF TECHNICAL PEDAGOGIC MASTER THESIS Renewal of teaching methods are always a matter of education sectors This is also the question of teachers that their lectures to students easily and effectively PLC (Programmable Logic Control) is an indispensable subject in the automation industry, so this is a compulsory subject for electrical industry students In the essay, the author studied the primary teaching, teaching methods, teaching facilities and content subject So, he selected the software from which to build electronic lecture suited the subject The author of steps designed to build lectures for PLC S7-300 subject and construction of specific electronic lecture Besides on this basis we can build electronic lesson for other subjects After that, the author obtained the conclusions and specific recommendations to improve the quality of teaching in general and PLC S7-300 subject in particular Furthermore partly he contributes to the renewal of teaching methods -81- TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Xuân Công (2009), Bài tập hướng dẫn giải lập trình PLC, Trường Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên TS Nguyễn Tiến Dũng, Tăng Văn Mùi(2004), Điều khiển logic lập trình PLC, NXB Thống kê PGS.TS Nguyễn Quang Huỳnh , Một số vấn đề lý luận giáo dục chuyên nghiệp đổi phương pháp dạy học, NXB ĐHQG Hà Nội GS.TS Nguyễn Xuân Lạc, Bài giảng phương pháp luận nghiên cứu khoa học – công nghệ GS.TS Nguyễn Xuân Lạc, Bài giảng Lý luận công nghệ dạy học đại Trường Đại học Bách khoa Hà nội GS.TS Nguyễn Xuân Lạc, Bài giảng nhập môn công nghệ dạy học đại Trường Đại học Bách khoa Hà nội Đào Thái Lai(2006),Công nghệ thông tin dạy học TH (T1), NXBGD TS Lê Thanh Nhu(2004), Bài giảng lý luận dạy học chuyên ngành kỹ thuật Trường Đại học Bách khoa Hà nội Nguyễn Doãn Phước(2007), Tự động hóa với SIMATIC S7-300, NXBKHKT 10 TS Nguyễn Ngọc Phương, Trần Thế San(2005), Hướng dẫn thiết kế mạch & Lập trình PLC, NXB Đà Nẵng 11 KS.Hồng Anh Quang, Phạm Thành Đông(2006), Tự học FrontPage 2003 10 tiếng , NXB văn hóa thơng tin 12 http://www.giaovien.net/ 13 http://www.slideshare.net/ictem/cntt-trong-giao-duc 14 http://forum.vinamech.com 15 Siemens AG (1996) Simemtic STEP7 Program Design, proramming manual 16 Berger (2000), Automatic with simatic, MCD 17 Siemems AG (1995), S7-300 Hardware configuration and structure ... tài : ? ?Nghiên cứu BGĐT cho môn học PLC S7- 300 ứng dụng mô S7- PLCSIM Trường Cao đẳng nghề điện Hà Nội” Nghiên cứu BGĐT cho môn học PLC S7- 300: nghiên cứu BGĐT nội dung mơn học PLC S7- 300 Trên... dụng BGĐT - Phân tích nội dung, PPDH môn PLC nâng cao - Nghiên cứu PLC S7- 300 S7 PLCSIM - Xây dựng BGĐT cho môn học PLC nâng cao Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng sử dụng BGĐT cho môn PLC S7- 300. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ THANH TUYẾN “NGHIÊN CỨU BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CHO MÔN HỌC PLC S7- 300 ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG BẰNG S7 ? ?PLCSIM TẠI TRƯỜNG