8. Cấu trúc luận văn
2.3.1.6. Thể hiện bài dạy thành chươngtrình
Đây chính là bước chuyển đổi từ bài giảng trên giấy thành BGĐT. Điều cần chú ý là phải xác định các hoạt động chủ yếu trong tiến trình bài học hay chính là xác định hoạt động của thầy và của trò cũng như sự phối hợp giữa các hoạt động đó cho từng nội dung bài học. Việc xác định hoạt động của thầy và trò liên quan chặt chẽ tới việclựa chọn phương pháp và phương tiện dạy học.Với phong trào dạy học
65
hiện nay, khi lựa chọn các phương pháp dạy học cần phải chú ý đến phương pháp dạy học tích cực.
2.3.1.7. Chạy thử, sửa chữa và hoàn chỉnh bài dạy
Tóm lại, các bước thiết kế BGĐT module PLC được thểhiện bằng sơ đồ sau:
Hình 2.27. Các bước thiết kế bài giảng điện tử Xác định mục tiêu của bài học
Lựa chọn kiến thức cơ bản và trọng tâm của bài học
Hình thành ý tưởng
Sử dụng các chương trình và công cụ để thiết kế
Lưu đồ tiến trình bài học
Thiết kế hoạt động dạy học
66
2.3.1.8. Một số mô hình được thiết kế trên WinCC
Hình 2.28. Mô hình điều khiển tuần tự động cơ
67
Hình 2.30. Mô hình điều khiển máy trộn
68
Hình 2.32. Mô hình điều khiển gara xe
69
70
71
2.3.2.Ví dụ minh họa
Sau đây tác giả xây dựng BGĐT chobài4: Điều khiển hai băng tải có đếm sản
phẩm.
2.3.2.1. Điều kiện tiên quyết
- Điều kiện tiên quyết: Trước khi học modulenày, SV cần hoàn thành các modulecơ sở, đặc biệt các mô đun Tin học cơ bản, Trang bị điện, Kỹ thuật cảm biến, truyền động điện, điều khiển điện khí nén, điều khiển lập trình cỡ nhỏvà PLC cơ bản. - Dành cho SV năm thứ ba hệ cao đẳng nghề Điện công nghiệp;
- Phân bố thời gian + Lý thuyết: 30 giờ;
+ Thực hành: 90 giờ.
- Nhiệm vụ của sinh viên
+ Tham gia đầy đủ các giờ học theo thời khóa biểu; + Kiểm tra theo đúng quy chế;
+ Tham gia thực hành đủ 90 giờ.
2.3.2.2. Mục tiêu của bài
Sau khi học xong bàihọc này, người học có khả năng
- Kiến thức: Trình bầy được yêu cầu công nghệ, giải thích và khai báo các lệnh liên quan đến bài toán. Trình bầy được các bước thực hiện điều khiển hai băng tải có đếm sản phẩm.
- Kỹ năng: Soạn thảo và sử dụng thành thạo phần mềm Step7 V5.5, sử dụng được phần mềm WinCC để thiết kế mô hình điều khiển hai băng tải có đếm sản phẩm. Điều khiển được mô hình đáp ứng theo yêu cầu công nghệ.
- Thái độ: Rèn luyện đức tính tích cực, chủ động, sáng tạo trong quá trình học. Đảm bảo an toàn trong quá trình học tập.
2.3.2.3. Ý tưởng khi thiết kế BGĐT:
Để thể hiện được mục tiêu “Lấy học sinh làm trung tâm” thì phương pháp dạy học hiệu quả nhất đó chính là “ Tấn công não”.Giáo viên đưa ra một tình huống có vấn đề sau đó cùng người học tháo gỡ và giải quyết vấn đề đó.
72
Khi chúng ta thiết kế một mô hình đầy đủ để thể hiện được toàn hệ thống băng tải thì sẽ rất tốn kém và mất nhiều thời gian. Chính vì lý do đó mà tác giả đã chọn giải pháp là dùng phần mềm WinCC để thiết kế và mô phỏng toàn bộ hệ thống băng tải để cho sinh viên quan sát, suy nghĩ, tư duy được những công việc mà mình sẽ phải làm để đạt được yêu cầu của hệ thống điều khiển hai băng tải đó. Muốn viết được chương trình cho hệ thống điều khiển hai băng tải có đếm sản phẩm, sinh viên có rất nhiều cách để hoàn thành yêu cầu của bài toán. Chính vì vậy cho nên “ Nêu vấn đề” là một phương pháp mà cả người dạy lẫn người học đều rất hứng thú.
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