3.2.2 .Thiết kế mơ hình
3.2.2.6. Một số hình ảnh mơ hình đã thực hiện
Hình 22. Bảng giám sát
3.2.3. Ứng dụng của mơ hình trong cơng tác dạy và học.
3.2.3.1. Hướng dẫn sử dụng mơ hình:
-Cấp điện 220VAC, đóng Aptomat cấp nguồn cho hệ thống. Lúc này
đồng hồ đo điện áp, dòng điện và tần số của nguồn AC được cấp nguồn, hiển thị các giá trị đo; đồng hồ đo điện áp và dòng điện DC được cấp nguồn, hiển thị các giá trị đo.
-Để hệ thống bắt đầu làm việc ta nhấn START PLC xuất đầu ra Q0.0 cấp nguồn bật đèn hệ thống
PLC xuất đầu ra Q0.1 cấp nguồn khởi động động cơ băng tải và đèn băng tải, băng tải chạy và đèn sáng
(Khi nhấn START tất cả các bộ đếm đều được RESET về giá trị 0; riêng bộ đếm đếm tổng sản phẩm, để reset bộ đếm ta nhấn nút POUSE và RESET trực tiếp trên bộ đếm)
-Khi có sản phẩm vào băng tải, cảm biến quang sẽ phát hiện sản phẩm, đưa tín hiệu về PLC để xử lý
Sản phẩm sẽ đi qua cảm biến tổng S1, cảm biến sẽ xuất tín hiệu về PLC và bộ đếm tổng sản phẩm
Sản phẩm trên băng tải được đưa đến vị trí của cảm biến phát hiện sản phẩm cao S2.Nếu S2 phát hiện sản phẩm (sản phẩm là sản phẩm cao), S2 sẽ xuất tín hiệu về PLC, PLC xử lý xuất đầu ra Q0.2, cấp nguồn mở van V1, xi lanh XL1 được kích hoạt đẩy sản phẩm vào hộp chứa, đồng thời đưa tín hiệu đến bộ đếm sản phẩm cao. Mỗi lần S2 phát hiện sản phẩm thì bộ đếm sẽ tăng thêm 1 giá trị.
Nếu S2 không phát hiện sản phẩm, sản phẩm tiếp tục được đưa đến vị trí của cảm biến phát hiện vật trung bình S3. Nếu S3 phát hiện sản phẩm (sản phẩm có chiều caotrung bình), S3 sẽ xuất tín hiệu về PLC, PLC xử lý xuất đầu ra Q0.3, cấp nguồn mở van V2, xi lanh XL2 được kích hoạt đẩy sản phẩm vào hộp chứa sản phẩm trung bình, đồng thời đưa tín hiệu đến bộ đếm sản phẩm trung bình. Mỗi lần S3 phát hiện sản phẩm thì bộ đếm sẽ tăng thêm 1 giá trị.
Nếu S2 và S3 không phát hiện sản phẩm, sản phẩm tiếp tục được đưa đến vị trí cảm biến phát hiện sản phẩm thấp S4. Lúc này S4 được kích hoạt, đưa tín hiệu về PLC và bộ đếm sản phẩm thấp. Sản phẩm tới cuối băng tải rơi vào hộp chưa sản phẩm thấp. Mỗi lần S4 phát hiện sản phẩm thì bộ đếm sẽ tăng thêm 1 giá trị.
-Khi có đủ 10 sản phẩm trong 1 hộp chưa bất kỳ thì dừng băng tải, đồng thời PLC xuất tín hiệu bật đèn cịi báo cảnh báo đủ loại sản phẩm đó. Nhấn NEXT hệ thống trở lại hoạt động bình thường, đồng thời RESET giá trị bộ đếm của bộ đếm loại sản phẩm đó.
-Nhấn STOP dừng hệ thống, đèn hệ thống và đèn băng tải tắt. 3.2.3.2. Các bài thực hành ứng dụng trên mơ hình (Xem phụ lục- 02)
-Mô đun: PLC
-Mô đun: Hệ thống Scada và mạng truyền thông
-Mô đun: Kỹ thuật cảm biến
-Mơ đun: Điều khiển điện khí nén
-Mơ đun: Khí cụ điện
-Mơ đun: Máy điện
Và một số môn học/ mô đun khác. c. Hướng phát triển của đề tài
-Thiết kế, lắp đặt hệ thống cấp phôi đầu vào
-Thiết kế, lắp đặt hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc
Phần IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ4.1. Kết luận 4.1. Kết luận
Sau thời gian thực hiện đề tài “Nghiên cứu, thiết kế và lắp đặt mơ hình điều khiển băng tải đếm và phân loại sản phẩm theo chiều cao” là mơ hình học tập, nghiên cứu đối với giảng viên và HSSV, đến nay nhóm tác giả đã lắp đặt hồn chỉnh mơ hình của mình, mơ hình vận hành theo đúng u cầu bài tốn.
Trong q trình thực hiện, nhóm tác giả đã thực hiện một số nội dung như sau:
- Phần kiến thức:
+ Phân tích và lựa chọn phương án điều khiển băng tải
+ Tìm hiểu PLC S7-1200 và phần mềm Tia, màn hình HMI Simens + Tìm hiểu hệ thống băng tải
+ Tìm hiểu cảm biến quang, hệ thống khí nén …. - Phần thiết kế thi công:
+ Thiết kế sơ đồ hệ thống, thi cơng lắp đặt mơ hình + Viết chương trình điều khiển hệ thống
+ Thiết kế giao diện Scada, HMI + Vận hành mơ hình thực tế
Sản phẩm của đề tài tạo ra một hệ thống hoàn chỉnh bao gồm nhiều lĩnh vực như PLC, cảm biến, khí nén ….là cơ sở quan trọng để giảng viên có điều kiện giới thiệu một cách trực quan nhất cho HSSV, tìm hiểu về mơ hình dây truyền sản xuất trong thực tế. Bên cạnh đó mơ hình cũng đáp ứng được u cầu về đào tạo thực hành tại trường trong điều kiện thực tế chưa cho phép HSSV được đi thực tế nhiều tại các cơ sở sản xuất.
Đề tài góp phần hồn thiện danh mục thiết bị dạy nghề tối thiểu nghề Điện công nghiệp của khoa Điện.
Hướng phát triển của đề tài là thực hiện hoàn chỉnh các khâu đưa sản phẩm đầu vào và lấy sản phẩm đầu ra một cách tự động hóa, chun mơn hóa hơn, thực hiện việc phân loại sản phẩm theo màu sắc, kích thước ….
Trong q trình thực hiện đề tài vẫn khơng tránh khỏi những sai sót; mong rằng đề tài này sẽ tiết tục được nghiên cứu và khắc phục những mặt còn hạn chế của đề tài, để tạo ra một mơ hình học tập hữu ích phục vụ cho việc học tập, nghiên cứu của giảng viên và HSSV.
Báo cáo này đi kèm với mơ hình thực tế.
4.2. Kiến nghị
Kính mong nhà trường quan tâm hơn nữa đến sự phát triển của khoa Điện về đào tạo bồi dưỡng con người và đầu tư cơ sở vật chất. Đặc biệt trong công tác nghiên cứu khoa học, cải tiến thiết bị dạy học, đầu tư kịp thời, nhân rộng mơ hình khi đã được đánh giá cơng nhận về số lượng để bổ sung vào danh mục thiết bị tối thiểu dần được hoàn thiện hơn.
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Phạm Văn Chới, Giáo trình Khí cụ điện, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam; 2. Lê Thành Bắc, Giáo trình thiết bị điện, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật;
3. Vũ Quang Hồi, Giáo trình kỹ thuật cảm biến, dùng cho các trường đào tạo hệ cao đẳng nghề và trung cấp nghề, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam;
4. Trần Văn Hiếu, Tự động hóa PLC S7-1200 với Tia Portal, Nhà xuất bản
Khoa học và Kỹ thuật;
5. PGS.TS Nguyễn Tiến Ban – TS Thân Ngọc Hoàn (2007), Điều khiển tự động các hệ thống truyền động điện – NXB Khoa học kỹ thuật;
6. Luật giáo dục nghề nghiệp năm 2014;
7. Đề tài “Nghiên cứu thực trạng và đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng
đào tạo nghề Điện cơng nghiệp trình độ Cao đẳng”– Vũ Thị Thùy Linh, năm
PHỤ LỤC 01- HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH MƠ HÌNH
Để vận hành mơ hình, trước hết ta cấp điện 220VAC, đóng Aptomat cấp nguồn cho hệ thống. Lúc này đồng hồ đo điện áp, dòng điện và tần số của nguồn AC được cấp nguồn, hiển thị các giá trị đo; đồng hồ đo điện áp và dòng điện DC được cấp nguồn, hiển thị các giá trị đo.
- Để hệ thống bắt đầu làm việc ta nhấn START
PLC xuất đầu ra Q0.0 cấp nguồn bật đèn hệ thống
PLC xuất đầu ra Q0.1 cấp nguồn khởi động động cơ băng tải và đèn băng tải, băng tải chạy và đèn sáng
(Khi nhấn START tất cả các bộ đếm đều được RESET về giá trị 0; riêng bộ đếm đếm tổng sản phẩm, để reset bộ đếm ta nhấn nút POUSE và RESET trực tiếp trên bộ đếm)
- Khi có sản phẩm vào băng tải, cảm biến quang sẽ phát hiện sản phẩm, đưa tín hiệu về PLC để xử lý
Sản phẩm sẽ đi qua cảm biến tổng S1, cảm biến sẽ xuất tín hiệu về PLC và bộ đếm tổng sản phẩm
Sản phẩm trên băng tải được đưa đến vị trí của cảm biến phát hiện sản phẩm cao S2.Nếu S2 phát hiện sản phẩm (sản phẩm là sản phẩm cao), S2 sẽ xuất tín hiệu về PLC, PLC xử lý xuất đầu ra Q0.2, cấp nguồn mở van V1, xi lanh XL1 được kích hoạt đẩy sản phẩm vào hộp chứa, đồng thời đưa tín hiệu đến bộ đếm sản phẩm cao. Mỗi lần S2 phát hiện sản phẩm thì bộ đếm sẽ tăng thêm 1 giá trị.
Nếu S2 không phát hiện sản phẩm, sản phẩm tiếp tục được đưa đến vị trí của cảm biến phát hiện vật trung bình S3. Nếu S3 phát hiện sản phẩm (sản phẩm có chiều caotrung bình), S3 sẽ xuất tín hiệu về PLC, PLC xử lý xuất đầu ra Q0.3, cấp nguồn mở van V2, xi lanh XL2 được kích hoạt đẩy sản phẩm vào hộp chứa sản phẩm trung bình, đồng thời đưa tín hiệu đến bộ đếm sản phẩm trung bình. Mỗi lần S3 phát hiện sản phẩm thì bộ đếm sẽ tăng thêm 1 giá trị.
Nếu S2 và S3 không phát hiện sản phẩm, sản phẩm tiếp tục được đưa đến vị trí cảm biến phát hiện sản phẩm thấp S4. Lúc này S4 được kích
hoạt, đưa tín hiệu về PLC và bộ đếm sản phẩm thấp (relay 5 giây). Sản phẩm tới cuối băng tải rơi vào hộp chưa sản phẩm thấp. Mỗi lần S4 phát hiện sản
phẩm thì sau 5 giây bộ đếm sẽ tăng thêm 1 giá trị.
- Khi có đủ 10 sản phẩm trong 1 hộp chưa bất kỳ thì dừng băng tải, đồng thời PLC xuất tín hiệu bật đèn cịi báo cảnh báo đủ loại sản phẩm đó. Nhấn NEXT hệ thống trở lại hoạt động bình thường, đồng thời RESET giá trị bộ đếm của bộ đếm loại sản phẩm đó.
PHỤ LỤC 02- HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MƠ HÌNH TRONG CƠNG TÁC DẠY HỌC
(Áp dụng cho trình độ cao đẳng nghề điện cơng nghiệp; các trình độ và nghề khác được sử dụng tương tự)
1. Mô đun PLC và Mô đun Hệ thống Scada và mạng truyền thông
Khi giảng dạy 2 mô đun này, giảng viên căn cứ vào nội dung chương trình học đưa ra các ví dụ cụ thể, sau đó hướng dẫn người học thực hiện trên phần mềm tia và đấu nối trên mơ hình. Sau đây nhóm tác giả xin đưa ra một vài bài thực hành cụ thể.
Thực hành trực quan: Giảng viên giới thiệu cho người học hệ thống
điều khiển bằng PLC.
- Phân biệt, so sánh PLC S7-1200 với các loại PLC khác như PLC S7- 200, PLC LOGO 230RC ….
- Hệ thống các đầu vào PLC như cảm biến, nút nhấn …. - Hệ thống đầu ra PLC như động cơ, đèn ….
- Phương pháp kết nối các phần tử thành một hệ thống hoàn chỉnh. - Giảng viên giới thiệu cho người học những ứng dụng cụ thể của mơ hình như hệ thống cấp số lượng bao xi măng đầu ra tại nhà máy xi măng Điện Biên, hệ thống phân loại hoa quả theo kích thước …
Thực hành viết chương trình, đấu nối, thiết kế Scada
Giảng viên đưa ra những ví dụ cụ thể, hướng dẫn người học thực hiện các nội dung theo yêu cầu.
Ví dụ 1. Thực hành câu lệnh TIMER
Bài toán: Hệ thống điều khiển 2 bóng đèn sáng tuần tự dùng PLC S7- 1200 như sau:
- Nhấn Start: Đèn 1 sáng, sau 10 giây đèn 2 sáng.
- Nhấn Stop: Đèn 2 tắt, sau 5 giây đèn 1 tắt.
Hướng dẫn thực hiện:
Bước 1. Đặt biến
Bước 2. Viết chương trình
Bước 3. Vẽ sơ đồ đấu nối
Giảng viên hướng dẫn người học vẽ sơ đồ đấu nối, sau đó đưa ra sơ đồ đấu nối chuẩn
Giảng viên tháo các đầu đấu nối trên hệ thống có sẵn, hướng dẫn người học đấu nối đầu vào, đầu ra của hệ thống theo sơ đồ đấu nối đã vẽ. Bước 5. Thiết kế giao diện Scada, HMI
Giảng viên hướng dẫn người học thiết kế giao diện Scada, cách đặt tag cho các biến, hướng dẫn kết nối, chạy mô phỏng trên phần mềm
Bước 6. Chạy chương trình, vận hành hệ thống.
Giảng viên hướng dẫn người học quy trình vận hành hệ thống. Nhấn nút nhấn Start, quan sát các đèn trên mơ hình, quan sát các đèn và thời gian “time on” trên giao diện scada.
Nhấn nút nhấn Stop, quan sát các đèn trên mơ hình, quan sát các đèn và thời gian “time off” trên giao diện scada.
Ví dụ 2: Thực hành câu lệnh COUNTER
Bài tốn: Hãy viết chương trình PLC S7-1200, thiết kế scada điều khiển và giám sát hệ thống đếm sản phẩm theo yêu cầu sau:
- Nhấn Start khởi động động cơ băng tải. Cảm biến S1 nhận biết có sản phẩm đi qua. Khi có đủ 10 sản phẩm đi qua thì chng reo và băng tải tự động ngừng trong 5 giây sau đó tự động chạy trở lại.
- Nhấn Stop hệ thống ngưng hoạt động.
Hướng dẫn thực hiện:
Bước 1. Đặt biến
Giảng viên hướng dẫn người học đặt các biến cần thiết cho bài tốn
Bước 2. Viết chương trình
Bước 3. Vẽ sơ đồ đấu nối
Giảng viên hướng dẫn người học vẽ sơ đồ đấu nối, sau đó đưa ra sơ đồ đấu nối chuẩn
Bước 4. Đấu nối hệ thống
Giảng viên tháo các đầu đấu nối trên hệ thống có sẵn, hướng dẫn người học đấu nối đầu vào, đầu ra của hệ thống theo sơ đồ đấu nối đã vẽ. Bước 5. Thiết kế giao diện Scada, HMI
Giảng viên hướng dẫn người học thiết kế giao diện Scada, cách đặt tag cho các biến, hướng dẫn kết nối, chạy mô phỏng trên phần mềm
Bước 6. Chạy chương trình, vận hành hệ thống.
Giảng viên hướng dẫn người học quy trình vận hành hệ thống. Nhấn nút nhấn Start, băng tải trên mơ hình được khởi động và làm việc. Lần lượt đưa sản phẩm vào băng tải và quan sát số lượng sản phẩm trên bộ đếm sản phẩm.
Khi số lượng sản phẩm đủ 10 theo yêu cầu, băng tải sẽ dừng và
chuông reo
Tại thời điểm bất kỳ, ta nhấn Reset và quan sát giá trị bộ đếm, lúc này giá trị bộ đếm sẽ được reset về “0”.
Tương tư như vậy, giảng viên sẽ hướng dẫn người học thực hiện các bài thực hành theo chương trình mơ đun.
2. Mô đun: Kỹ thuật cảm biến
Bài 4 của mô đun kỹ thuật cảm biến học về cảm biến quang. Thực hành trực quan:
Mơ hình điều khiển băng tải đếm và phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng 04 cảm biến quang để phát hiện vật theo các kích thước khác nhau. Khi dạy và học mô đun Kỹ thuật cảm biến, giảng viên và người học được quan sát cảm biến thật, phân tích cấu tạo, nguyên lý làm việc, tham số kỹ thuật, phạm vi ứng dụng của các loại cảm biến quang.
Thực hành lắp đặt, thay thế cảm biến quang
Khi giảng dạy mô đun, giảng viên cho người học quan sát, nhận dạng cảm biến quang; phân biệt các cực dựa trên màu các dầu day, cách kết nối cảm biến với PLC... Giảng viên tháo các dầu dây cảm biến và người học sẽ đấu nối theo yêu cầu của giảng viên, thay thế các cảm biến quang loại 2 dây và 3 dây ….
3. Mơ đun: Điều khiển điện khí nén
Thực hành trực quan:
Với mơ đun điều khiển điện khí nén, mơ hình đưa ra cái nhìn trực quan về máy nén khí (bài 2), van khí nén và cảm biến (bài 3).
Thực hành lắp đặt, thay thế cảm biến quang
Khi giảng dạy mô đun, giảng viên tháo các đầu đấu nối đầu vào, đầu ra và cho người học đấu nối lại thành một hệ thống hồn chỉnh theo sơ đồ lắp đăt. Đó là nội dung của bài số 7: Lắp ráp và sửa chữa dây truyền phân loại