8. Cấu trúc luận văn
2.3.2.4. Các bước thực hiện
Sau đây sẽ là từng bước thiết kế Bài 4: Điều khiển hai băng tải có đếm sản phẩmtrên phầnmềm WinCC.
Bước 1: Xác định yêu cầu công nghệ
Nhấn nút RUN hệ thống được đặt ở trạng thái làm việc. Nếu cảm biến 1 phát hiện có sản phẩm trên băng tải 1 và cảm biến 3 phát hiện có hộp đựng sản phẩm trên băng tải 2 thì băng tải 1 làm việc để chuyền sản phẩm về cuối băng tải. Khi sản phẩm qua vị trí của cảm biến 2 thì PLC sẽ đếm số sản phẩm. Khi số lượng sản phẩm qua là 5 thì băng tải 1 dừng, đồng thời băng tải 2 làm việc di chuyển hộp đựng đủ sản phẩm ra khỏi vị trí khác và đưa hộp đựng không có sản phẩm vào vị trí cảm biến 3. Chu trình được lặp lại như trên. Hệ thống dừng khi nhấn nút STOP
Bước 2: Thực hiện xây dựng mô hình băng tải có đếm sản phẩm trên WinCC.
* Mở chương trình WinCC và tạo một dự án mới.
Khởi động chương trình WINCC 6.0 bằng cách: Trên thanh Taskbar,chọn
Start > SIMATIC > WinCC > Windows Control Center 6.0. Hoặc click vào biểu tượngSimatic WinCC Explorer trên màn hình Desktop.
Hộp thoại WinCC xuất hiện, để tạo dự án mới ta có thể chọn một trong ba đó là:
“Single-User Project”, “Multi-User Project”, hoặc “Client Project”. Để mở một dự án có sẵn thì chọn “Open an Existing Project”. Vì dự án này được thực hiện trên máy đơn không có nối mạng nên ta chọn Single-User Project rồi nhấp OK
73
Hình 2.36.Giao diện WinCC Explorer
Hộp thoại Create a new project xuất hiện. Đặt tên cho dự án trong thư mục Project Namelà BANGTAI,chọn đường dẫn lưu dự án, nhấp Create tạodự án mới.
74
Giao diện làm việc chính của Wincc Explorer xuất hiện dạng như sau
Hình 2.38. Giao diện làm việc chính của Wincc Explorer
Để kết nối Wincc với PLC qua cáp MPI, trong giao diện làm việc của WinccExplorer nhấp phải chuột vào biểu tượng Tag Management trên cửa sổ WinCC Explorer. Từ trình đơn xổ xuống chọn Add New Driver tạo chương trình điều khiển. Hộp thoại Add New Driverxuấthiện cho phép chọn mạng kết nối giữa WinCC và PLC, chọn mạngSIMATIC S7 Protocol Suite.chn và nhấp nút Open
mở file.
Hình 2.39.Tạo Driver mới
Tiếp theo nhấp phải chuột vào biểu tượng MPI chọn New Driver Connection…hộp thoại Connection properties xuất hiện, trong ô Name gõ vào
75
tên cần kết nối rồi nhấp nút properties. Hộp thoại Connection Parameter – MPI
xuất hiện, thiết lập các thông số cần thiết khi kết nối PLC, mục Station Address: 2
và mục Slot Number: 2. Sau đó nhấp OK để tiếp tục. Trở lại hộp thoại Connection properties, nhấp OK để tiếp tục.
Để tạo nhóm Tag(biến liên kết thiết bị điều khiển),nhấp phải chuột vào kết nối vừa tạo và chọn New Group.Hộp thoại Properties of tag group xuất hiện, đặt tên cho nhóm Tag, nhấp OK chấp nhận. Để tạo Tag bên trong nhóm, nhấp phải chuột vào nhóm Tag rồi chọn New Tag…
Hình 2.40.Tạo tag mới
Hộp thoại Tag properties xuất hiện, đặt tên mục Name là START, Data là Binary Tag.Sau đó nhấp nút Select để khai báo địa chỉ. Hộp thoại Address properties xuất hiện, chọn kiểu dữ liệu cho Tag là Input (nếu là ngõ ra thì chọn Outputhoặc Bit
76
memory)trong ô Data, đặt địa chỉ cho Tag là I0.0(nếu là ngõ ra thì chọn là Q0.0 hoặc M0.0), nhấp OK chấp nhận được thể hiện ở hình dưới đây.
Hình 2.41. Tạo Tag bên trong nhóm
Tương tựnhư đã trình bày ở trên ta tạo tiếp các Tag khác: STOP, CAMBIEN1, CAMBIEN2, CAMBIEN3, OL1, OL2, OL3, BANGTAI1, TANGTAI2, DONGCO1, DONGCO2, HOPDUNGSP với địa chỉ lần lượt là: I0.1, I0.2, I0.3, I0.4, I0.5, I0.6, I0.7, I1.0, I1.1, I1.2, I1.3, Q0.0, Q0.1.
* Tạo ảnh trong thư viện
Từ giao diện WinccExplorer kích phải chuột vào Graphics Designertrình đơn xổ xuống chọn Newpicturenhư hình dưới đây.
77
Mở một cửa sổ tạo ảnh mới nháy đúp chuột trái vào file có đuôi Pdl, màn hình làm việc WinccExplorer xuất hiện như sau.
Hình 2.43.Giao diện WinccExplorer
Để tạo nút START, nhấp vào biểu tượng Windows Objects trong cửa sổ
Object Palettenhấp vào biểu tượng Button. Đưa con trỏ đến vị trí cần đặt nút, kéo tạo nút nhấn khi thấy kích thước thích hợp thì thả chuột.
Hộp thoại Button Configuration xuất hiện, đặt tên trong khung Text là START,
chọn màu và font chữ tuỳ ý sau đó nhấp OK.Tương tự tạo thêm nút STOP.
Để tạo băng tải, hộp đựng sản phẩm, động cơ, sản phẩm, cảm biến,… ta nhấp chuột vào View → Library, hộp thoại Library xuất hiện nhấp đúp chuột trái vào Global Library → Siemens HMI Symbol Library 1.4.1, sau đó nhấp chọn vào các phần tương ứng để lấy các băng tải, hộp đựng sản phẩm, động cơ, sản phẩm, cảm biến,… ra màn hình giao diện.
78
* Tạo các thuộc tính cho các phần tử trong giao diện
Muốn tạo thuộc tính cho DONGCO1 ta nhấp phải chuột vào DONGCO1 chọn
Properties.Hộp thoại Object Properties xuất hiện, khung bên trái nhấp mục
Flashing, chọn mục Flashing Backgroud Activ, ở cột Static chọn YES, nhấp phải chuột vào cột Dynamic chọn Tag…
Hộp thoại Tag – Project:…xuất hiện, chọn đường dẫn sau đó nhấp chọn DONGCO1trong khung bên phải và chọn OK
Hình 2.45. Tạo thuộc tính cho DONGCO1
Có thể thay đổi thời gian cập nhật bằng cách nhấp đúp vào giá trị 2s ở mục Display,
79
Thực hiện tương tự với các phần tử: DONGCO2, BANGTAI1, BANGTAI2, SP, HOPDUNGSP.
Muốn tạo thuộc tính cho các nút nhấn và các phần tử đầu vào khác của PLC ta nhấp phải chuột vào nút START và chọn Properties. Hộp thoại Object Properties xuất hiện, chọn tab Events, khung bên phải chọn Press left và nhấp phải chuột vào mũi tên chọn C-Action.
Hộp thoại Edit Action xuất hiện, khung bên trái chọn đường dẫn Internal function > Tag > set nhấp đúp mục SetTagBit.
80
Hộp thoại Assigning Parameters xuất hiện, ở hàng value thiết lập giá trị 1, trong mục Tag – Name nhấp biểu tượng, xuất hiện menu chọn Tag selection.Hộp thoại Tag – Project xuất hiện, khung bên phải chọn đường dẫn, khung bên trái chọn START rồi nhấp OK. Hộp thoại Assigning Parameters xuất hiện, thiết đặt ở cột Value là STARTvà 1, rồi nhấp OK để xác định việc kết nối. Hộp thoại Edit Action xuất hiện trở lại, nhấp OK.
Sau đó một thông báo hiển thị cho biết nguồn gốc đã bị thay đổi, chọn
YES.Hộp thoại Object Properties xuất hiện trở lại, biểu tượng ở mục Press Left
hiển thị màu xanh.
Thực hiện tương tự với nút nhấn START, STOP, CAMBIEN1, CAMBIEN2, CAMBIEN3, OL1, OL2.Sau cùng Save lưu ảnh vừa mới tạo được.
Bước 3: Thực hiện soạn thảo chương trình điều khiển hai băng tải trên phầm mềm Simatic manager.
Từ thanh Taskbar chọn Start > Simatic > SIMATIC Manager, hoặc click đúp vào biểu tượng Simatic managerntrên màn hình. Sau khi khai báo tất cả các thông số để tạo một dự án mới thì giao diện dự án xuất hiện như sau:
81
Nhấp đúp vào khối OB1lúc này phần mềm soạn thảo trong khối OB1 xuất hiện. Ta sẽ thực hiện soạn thảo chương trình trên phần mềm này.
* Lập bảng địa chỉ vào, ra cho PLC
Bảng 2.1. Bảng địa chỉ vào, ra PLC
82
Bước 4: Download chương trình và điều khiển mô hình
* Mở phần mềm PLCSIM và Download chương trình xuống phần mềm PLCSIM
83
* Mở phần mềm WinCC Explorer và điều khiển hệ thống.
Nhấp chuột trái vào Runtime màn hình WinCC Runtime xuất hiện, ở phầm mềm PLCSIM nhấp chọn RUN và tiến hành điều khiển hệ thống hoạt động.
Hình 2.49. Chạy mô phỏng hệ thống điều khiển hai băng tải.
- Nhấn START băngtải 2 hoạt động khi hộp đựng sản phẩm gặp cảm biến 3 thì băng tải 2 dừng. Nếu ở thùng chứa sản phẩm có sản phẩm thì cảm biến 1 báo lập tức băng tải 1 hoạt động vận chuyển sản phẩm xuống hộp đựng sản phẩm. Khi sản phẩm qua cảm biến 2 thì bộ đếm trong chương trình đếm lên 1 và cứ tiếp tục như vậy đến sản phẩm thứ 5 thì hộp chứa sản phẩm đầy. Lúc này băng tải 1 dừng và băng tải 2 hoạt động động trở lại vận chuyển hộp đựng sản phẩm đến vị trí khác. Nếu trong băng tải 2 có hộp đựng sản phẩm tiếp theo đến gặp cảm biến 3 thì quá trình lại lặp lại như ban đầu.
- Nhấn nút STOP hoặc có sự cố quá tải của động cơ kéo băng tải thì hệ thống ngừng hoạt động.
84
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Phân tích module PLC là module chuyên môn quan trọng trong chuyên ngành Điện công nghiệp, nó trang bị cho sinh viên những kiến thức từ cơ bản đến nâng cao trong lĩnh vực điều khiển, tự động hóa xí nghiệp công nghiệp. Tuy nhiên, trong phạm vi dành cho đối tượng SV là cao đẳng nghề, những kiến thức này vẫn còn khá đơn giản so với thực tế.
WinCC là một phần mềm lập trình hướng đối tượng, giúp thiết kế các hệ thống giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu một cách dễ dàng, có khả năng đặt cấu hình nhanh, là hệ thống hiện đại có thể mở rộng đến nhiều Slaver và Master. WinCC có giao diện thân thiện với người sử dụng, khả năng đáp ứng chính xác những công việc từ đơn giản đến phức tạp.Công nghệ phần mềm tiên tiến: WINCC sử dụng công nghệ phần mềm mới nhất, nhờ sự cộng tác chặt chẽ giữa Siemen và Microsoft, người dùng yên tâm với sự phát triển của công nghệ phần mềm. Hệ thống khách chủ với chức năng SCADA: Ngay từ hệ thống WINCC cơ sở đã có thể cung cấp tất cả các chức năng để người dùng có thể khởi động các yêu cầu hiển thị phức tạp. Việc gọi những hình ảnh (Picture), các cảnh báo (Alarm), đồ thị trạng thái (Trend), các báo cáo (Report) có thể dễ dàng được xác lập.
Trong chương này trình bày về hai phần mềm WinCC và Simatic S7-300, các bước thiết kế, thiết lập, tạo và chạy chương trình giao tiếp giữa người và máy.
Điều kiện để sử dụng hiệu quả BGĐT mô đun PLC tại trường CĐN CN Thanh Hóa
85
CHƯƠNG III
KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ CỦA ĐỀ TÀI 3.1. Mục đích, đối tượng thực nghiệm
3.1.1. Mục đích thực nghiệm
Mục đích của thực nghiệm nhằm kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học: Nếu thực hiện ứng dụng WinCC để xây dựng bài giảng điện tử module PLC trong trường CĐNCN Thanh Hóa thì sẽ góp phần nâng cao chất lượng đào tạo cho sinh viên Trường CĐN CN Thanh Hóa, cụ thể là:
Đánh giá tính cần thiết, tính hiệu quả và tính khả thi của vấn đề ứng dụng WinCC để xây dựng bài giảng điện tử module PLC trong trường CĐNCN Thanh Hóa.Đối chiếu các kết quả điều tra, phân tích kết quả, đánh giá khả năng áp dụng vào thực tiễn của các đề xuất.
3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm
Để đạt được các mục đích trên, thực nghiệm có các nhiệm vụ sau:
- Tiến hành giảng dạy cho sinh viên chuyên ngành Điện công nghiệp - Trường Cao đẳng nghề công nghiệp Thanh Hóacác bài giảng sử dụng WinCC và không sử dụng WinCC.
- So sánh, đối chiếu kết quả học tập của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng để sơ bộ đánh giá hiệu quả của việc sử dụng các bài giảng cho sinh viên chuyên ngành Điện công nghiệp - Trường Cao đẳng nghề công nghiệp Thanh Hóa.
- Xử lý phân tích kết quả thực nghiệm, đối chiếu, so sánh, đánh giá các kết quả để qua đó có những điều chỉnh, bổ sung và hoàn thiện hơn.
3.1.3. Đối tượng thực nghiệm
Thực nghiệm được tiến hành tại Khoa Điện, trường Cao đẳng nghề công nghiệp Thanh Hóa. Cụ thể như sau:
- Lớp đối chứng: Lớp C7 –Đ1 có 25 sinh viên - Lớp thực nghiệm: Lớp C7 –Đ2 có 30 sinh viên
3.2. Nội dung và tiến trình thực nghiệm
86
Trong quá trình thực nghiệm tác giả đã sử dụng WinCC để thiết kế bài giảng điện tử mô đun PLC đểdạy 02 bài:
Bài 3: Điều khiển các động cơ khởi động và dừng theo trình tự Bài 4: Điều khiển hai băng tải có đếm sản phẩm
Tại lớp đối chứng: tác giả tiến hành giảng dạy bình thường theo giáo án cũ với phương pháp giảng dạy truyền thống.
Tại lớp thực nghiệm: tác giả tiến hành giảng dạy theo phương án Sử dụng bài giảng điện tử có sử dụng WinCC để thiết kế bài giảngđiện tửcho mô đun PLC.
Để đảm bảo thu được kết quả chính xác, các bài giảng thực nghiệm và đối chứng đều được tiến hành giảng dạy theo các quy tắc cũng như quy trình đã được nêu ra. Nội dung bài học được trình bày đầy đủ, cặn kẽ, giáo viên dùng phương pháp thuyết trình, đàm thoại, nêu vấn đề, thao tác mẫu. Các bài thực nghiệm được kết hợp với máy tính, máy chiếu, phần mềm WinCC, PLC S7-300.
3.2.2. Chuẩn bị thực nghiệm
Trên cơ sở những bài giảng môn PLC nâng cao, tác giả đã chuẩn bị bài giảng điện tử (đã được thiết kế theo quy trình thực hiện và nội dung đã được trình bày trong chương 2).
Chuẩn bị giáo án và các điều kiện: phòng dạy, các dụng cụ, vật tư, thiết bị, máy chiếu... để giảng dạy cho lớp thực nghiệm.
3.2.3. Tiến trình thực nghiệm
Việc thực nghiệm được tiến hành theo trình tự như sau:
- Khảo sát các điều kiện thực nghiệm như: Tìm hiểu mức độ hứng thú học tập, trình độ hiểu biết về trang thiết bị phục vụ cho việc học mônPLC nâng cao.
- Khi tiến hành thực nghiệm chúng tôi tiến hành: Dạy song song lớp thực nghiệm và lớp đối chứng trong một khoảng thời gian, cùng một nội dung, cùng một bài kiểm tra. Lớp thực nghiệm dạy theo chương trình đã được thiết kế, nhóm đối chứng dạy bình thường.
- Sau mỗi bài dạy đều gặp gỡ, trao đổi với sinh viên để rút kinh nghiệm về việc thực hiện ý đồ kiểm nghiệm và rút kinh nghiệm cho tiết học sau. Qua đó sơ bộ đánh giá định tính kết quả kiểm nghiệm.
87
3.3. Đánh giá, xử lý kết quả thực nghiệm
3.3.1. Đánh giáđịnh tính
Qua theo dõi tiến trình giảng dạy và ý kiến của các giáo viên dự giờ nơi tác giả tiến hành kiểm nghiệm sư phạm đồng thời qua trao đổi với sinh viên tác giả có những nhận xét như sau:
+ Ở các lớp đối chứng:
- Sinh viên học khó khăn, lý thuyết còn mơ hồ, chưa phát huy được tính độc lập, sáng tạo trong học tập của mình.
- Một số sinh viên không tập trung học tập, tâm lý quá sức nên giờ học căng thẳng, gò bó, thiếu tự tin khi giải quyết nhiệm vụ học tập.
- Do sự tưởng tượng, hình dung sự hoạt động theo yêu cầu không tốt nên khi thực hiện phải mất khá nhiều thời gian để nhắc lại nội dung lý thuyết cho sinh viên nên thời gian giành cho rèn luyện kĩ năng không còn nhiều.
+ Ở các lớp thực nghiệm:
- Do nội dung bài giảng được xây dựng kỹ lưỡng và được thiết kế trên phần mềm WinCC. Kết quả là sinh viên nhanh chóng nắm vững nội dung kiến thức của bài học. Sinh viêncó sự liên hệ một cách tổng quát nội dung kiến thức đã học.
- Sinh viên chăm chú học tập, giờ học sôi nổi, sinh viên tự tin và hứng thú với các nhiệm vụ học tập mới được đặt ra, tránh được sự nhàm chán, mệt mỏi, căng thẳng trong giờ học.
Qua theo dõi quá trình học tập của sinh viên khi dạy thực nghiệm nhận thấy đa số sinh viên đều hiểu, hứng thú với bài giảng này. Trong quá trình học tập các em đã hăng hái tham gia xây dựng bài tạo ra không khí sôi nổi trong lớp học. Trong khi thực hành học sinh đã khai thác triệt để các thiết bị dụng cụ cũng như các học cụ cần cho bài học mà giáo viên đã chuẩn bị trước.
3.3.2. Đánh giá định lượng
3.3.2.1. Đánh giá định lượng bằng phiếu lấy ý kiến
Để thực hiện đánh giá sự tiếp thu kiến thức của sinh viên ở lớp thực nghiệm tác giả đã phát phiếu lấy ý kiến của sinh viên sau khi kết thúc các nội dung họctập. Với số phiếu phát ra là 2sau khi thu về kết quả nhận được như sau: