CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ XÂY DỰNG BÀI GIẢNG CHO MÔĐUN DẠY HỌC
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MỘT SỐ BÀI GIẢNG CHO MÔ ĐUN PLC S7 -200 ỨNG DỤNG CHO ĐÀO TẠO NGHỀ
3.1. THỰC TRẠNG VỀ TRANG THIẾT BỊ PHỤC VỤ ĐÀO TẠO MÔ ĐUN PLC NGHỀ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TẠI TRƯỜNG TRUNG CẤP NGHỀ CƠ KHÍ XÂY DỰNG
3.1.1. Giới thiệu khái quát về Trường Trung cấp nghề Cơ khí Xây dựng.
Trường Trung cấp nghề Cơ khí Xây dựng thuộc Tổng Công Ty cơ khí xây dựng, được thành lập theo quyết định số 1532/QĐ-BXD ngày 07/11/2006 của Bộ trưởng Bộ Xây Dựng trên cơ sở nâng cấp từ Trường công nhân kỹ thuật cơ khí xây dựng, thành lập theo quyết định số 04/1999/QĐ-BXD ngày 18/1/1999 của Bộ trưởng Bộ Xây Dựng. Qua 13 năm xây dựng và trưởng thành, Nhà trường đã có những đóng góp to lớn vào công cuộc xây dựng đất nước. Đã đào tạo cung cấp nguồn nhân lực cho ngành và cho xã hội trên 8.000 công nhân và bồi dưỡng ngắn hạn trên 10.000 lượt người.
Cơ sở vật chất bảo đảm yêu cầu về số lượng, chất lượng phục vụ quy mô đào tạo hiện nay và quy mô phát triển.
Địa chỉ: Số 73 Đường Cổ Bi- Gia Lâm – Hà Nội Điện thoại: 043.8767.497
Fax: 043.8766.897
* Nhiệm vụ của nhà trường
Nhà trường có nhiệm vụ đào tạo những công nhân lành nghề trong lĩnh vực Cơ khí, Hàn, Điện, Điện tử , Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí và các nghề khác ở trình độ trung cấp nghề và sơ cấp nghề
* Mục tiêu đào tạo của nhà trường.
Đào tạo người lao động có kiến thức, kỹ năng thực hành, có đạo đức, có lương tâm nghề nghiệp, có ý thức tổ chức kỷ luật, có tác phong công nghiệp thích ứng với thị trường lao động.
* Về tổ chức và quản lý
+ Ban giỏm hiệu gồm: Hiệu trưởng và Cỏc Hiệu phú
+ Các phòng chức năng: Phòng Đào tạo, Phòng Tổ chức - Hành chính, Phòng Tài
Trường ĐH Bách khoa Hà Nội 54 chính – Kế toán, Phòng Công tác học sinh
+ Cỏc khoa đào tạo: Khoa kế toán, Khoa Gia cụng núng, Khoa Cơ khớ, Khoa Điện
* Đội ngũ giáo viên.
- Cán bộ quản lý ( Ban giám hiệu; các phòng khoa ): 08 người . Trong đó có 04 người có tham gia giảng dạy.
- Giáo viên chuyên trách : 30 người.
- Trình độ chuyên môn:
+ Thạc sĩ, Cao học: 04 người + Đại học :33 người
+ Thợ tay nghề bậc cao: 01 người
- Giáo viên đạt 100% có nghiệp vụ sư phạm bậc 2.
3.1.2. Giới thiệu chương trình khung trình độ trung cấp nghề
(Ban hành kèm theo Quyết định số 33 /2008 / QĐ- BLĐTBXH ngày 10 tháng 04 năm 2008 của Bộ trưởng Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội)
Thời gian đào tạo
Thời gian của môn học, mô đun (giờ)
Trong đó Mã
MH, MĐ
Tên môn học, mô đun
Năm học
Học kỳ
Tổng
số Giờ LT
Giờ TH
I Các môn học chung 210 135 75
MH 01 Chính trị 1 II 30 30
MH 02 Pháp luật 1 I 15 15
MH 03 Giáo dục thể chất 1 I 30 5 25
MH 04 Giáo dục quốc phòng 2 I 45 10 35
MH 05 Tin học 1 II 30 15 15
MH 06 Ngoại ngữ 1 II 60 60
II. Các môn học, mô đun đào tạo nghề bắt buộc
1860 532 1328
II.1 Các môn học, mô đun kỹ thuật 460 182 278
Trường ĐH Bách khoa Hà Nội 55 cơ sở
MH 07 An toàn lao động 1 I 30 15 15
MH 08 Mạch điện 1 I 75 45 30
MH 09 Vẽ kỹ thuật 1 I 30 10 20
MH 10 Vẽ điện 1 I 30 10 20
MH 11 Vật liệu điện 1 I 30 15 15
MH 12 Khí cụ điện 1 I 45 20 25
MĐ 13 Điện tử cơ bản 1 I 180 60 120
MĐ 14 Kỹ thuật nguội 1 I 40 7 33
II.2 Các môn học, mô đun chuyên môn nghề
1400 350 1050
MĐ 15 Thiết bị điện gia dụng 1 II 120 30 90
MĐ 16 Đo lường điện 1 I 85 45 40
MĐ 17 Máy điện 1 II 100 60 40
MĐ 18 Sửa chữa và vận hành máy
điện 1, 2 II, I 200 20 180
MĐ 19 Cung cấp điện 2 I 90 60 30
MĐ 20 Trang bị điện 2 I 90 60 30
MĐ 21 Thực hành trang bị điện 2 I 240 30 210
MĐ 22 PLC cơ bản 2 II 100 35 65
MĐ 23 Thực tập tốt nghiệp 2 II 320 0 320
Tổng cộng: 2070 667 1403
* CHƯƠNG TRINH MÔ ĐUN ĐÀO TẠO PLC CƠ BẢN Mã số mô đun: MĐ22
Thời gian mô đun: 100h; (Lý thuyết: 35h; Thực hành: 65h) I. Vị trí, tính chất của mô đun:
Trường ĐH Bách khoa Hà Nội 56 Trước khi học mô đun này cần hoàn thành các môn học cơ sở và các mô-đun
chuyên môn, nên mô đun này học cuối cùng trong khóa học.
II. Mục tiêu mô đun:
Sau khi hoàn tất mô đun này, học viên có năng lực:
- Trình bày được nguyên lý hệ điều khiển lập trình PLC; So sánh các ưu nhược điểm với bộ điều khiển có tiếp điểm và các bộ lập trình cỡ nhỏ khác.
- Phân tích được cấu tạo phần cứng và nguyên tắc hoạt động của phần mềm trong hệ điều khiển lập trình PLC.
- Phương pháp kết nối dây giữa PC - CPU và thiết bị ngoại vi.
- Thực hiện được một số bài toán ứng dụng đơn giản trong công nghiệp.
- Phân tích luận lý một số chương trình đơn giản.
- Kết nối thành thạo phần cứng của PLC - PC với thiết bị ngoại vi.
- Viết chương trình, nạp trình để thực hiện được một số bài toán ứng dụng đơn giản trong công nghiệp.
- Phân tích luận lý một số chương trình đơn giản, phát hiện sai lỗi và sửa chữa khắc phục.
III. Nội dung mô đun:
1. Nội dung tổng quát và phân bố thời gian :
Thời gian Số
TT Tên các bài trong mô đun Tổng số
Lý thuyết
Thực hành
Kiểm tra*
1 Đại cương về điều khiển lập trình. 13 10 02 01
2 Nhúm lệnh xử lý bit. 15 04 10 01
3 Nhóm lệnh thời gian, bộ đếm 20 05 13 02
4 Nhúm lệnh di chuyển, so sỏnh. 16 06 08 02
5 Một số thiết bị PLC khỏc 06 03 03 0
6 Lắp đặt mô hình điều khiển bằng PLC.
30 07 20 03
Cộng: 100 35 56 09
Trường ĐH Bách khoa Hà Nội 57
* Ghi chú: Thời gian kiểm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực hành và được tính vào giờ thực hành.
2. Nội dung chi tiết:
Bài 1: Đại cương về điều khiển lập trình Mục tiêu của bài:
- Trình bày được các ưu điểm của điều khiển lập trình so với các loại điều khiển khác và các ứng dụng của chúng trong thực tế.
- Trình bày được cấu trúc và nhiệm vụ các khối chức năng của PLC.
- Thực hiện được sự kết nối giữa PLC và các thiết bị ngoại vi.
- Lắp đặt các thiết bị bảo vệ cho PLC theo yêu cầu kỹ thuật.
Nội dung của bài: Thời gian: 13h (LT: 10h; TH:03h) 1. Tổng quát về điều khiển lập trình.
- Điều khiển nối cứng và điều khiển lập trình.
- So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thông thường khác.
2. Cấu trúc của một PLC.
3. Thiết bị điều khiển lập trình S7-200.
- Địa chỉ các ngõ vào/ ra.
- Phần chữ chỉ vị trí và kích thước của ô nhớ.
- Phần số chỉ địa chỉ của byte hoặc bit trong miền nhớ đã xác định.
- Cấu trúc bộ nhớ của S7-200.
4. Xử lý chương trình.
- Vòng quét chương trình.
- Cấu trúc chương trình của S7-200.
- Phương pháp lập trình.
5. Kết nối dây giữa PLC và các thiết bị ngoại vi.
- Giới thiệu CPU 214 và cách kết nối với thiết bị ngoại vi.
Bài 2: NHÓM LỆNH XỬ LÝ BIT Mục tiêu của bài:
- Trình bày được các chức năng của CỎC lệnh tiếp điểm, RS, SR
Trường ĐH Bách khoa Hà Nội 58 - Ứng dụng linh hoạt các chức năng của các tiếp điểm, RS, SR trong các bài toán
thực tế: Lập trình, kết nối, chạy thử...
Nội dung của bài: Thời gian: 15h (LT: 4h; TH: 11h) 1. Các lệnh tiếp điểm cơ bản
- Lệnh tiếp điểm thường mở - Lệnh tiếp điểm thường đóng - Lệnh đầu ra
2. Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm.
- Lệnh SET (S) và RESET (R) trong S7-200.
- Bài tập ứng dụng
Bài 3: Nhóm lệnh thời gian, bộ đếm Mục tiêu của bài:
- Trình bày được các chức năng của, Timer, counter (bộ định thời, bộ đếm).
- Ứng dụng linh hoạt các chức năng của, Timer, counter trong các bài toán thực tế:
Lập trình, kết nối, chạy thử...
Nội dung của bài: Thời gian:20h (LT:5h; TH: 15h) 1. Cỏc lệnh thời gian
- Lệnh TON - Lệnh TOF:
- Lệnh TONR 2. Các lệnh bộ đếm
- Bộ đếm lên (Counter up).
- Bộ đếm lên/ xuống (Counter up - down).
Bài tập ứng dụng
Bài4: Nhúm lệnh di chuyển, so sỏnh Mục tiêu của bài:
- Giải thích được các lệnh di chuyển và các lệnh SO SỎNH
Trường ĐH Bách khoa Hà Nội 59 - Ứng dụng chúng trong các bài toán thực tế: Lập trình, kết nối, chạy thử...
Nội dung của bài: Thời gian: 16h (LT: 6h; TH:10h) 1. Cỏc lệnh di chuyển
- Lệnh di chuyển byte - Lệnh di chuyển word - Lệnh di chuyển DW 2. Cỏc lệnh so sỏnh - Lệnh so sỏnh byte - Lệnh so sỏnh word - Lệnh so sỏnh DW Bài tập ứng dụng
Bài 5: PLC của các hãng khác Mục tiêu của bài:
- Trình bày nguyên lý, cấu tạo của các họ PLC Omron, Mitsubishi...
- Thực hiện lập trình của các họ PLC nói trên.
Nội dung của bài: Thời gian: 06h (LT: 3h; TH: 3h) 1. PLC của hãng Omron.
2. PLC của hãng Mitsubishi 3. PLC của hãng Siemens (trung bình và lớn).
Bài 6: Lắp đặt mô hình điều khiển bằng PLC Mục tiêu của bài:
- Phân tích qui trình công nghệ của một số mạch máy sản xuất.
- Lập trình được một số mạch ứng dụng thường gặp trong thực tế.
- Nạp trình, vận hành và kiểm tra mạch hoạt động theo yêu cầu kỹ thuật.
Nội dung của bài: Thời gian: 30h (LT: 07h; TH: 23h) 1. Giới thiệu.
2. Cách kết nối dây 3. Các mô hình và bài tập ứng dụng.
Trường ĐH Bách khoa Hà Nội 60 - Mụ hỡnh điều khiển động cơ 3 pha đảo chiều tự động.
- Mô hình điều khiển động cơ 3 pha đổi nối sao – tam giác (Y-).
3.3.3. Giới thiệu bàn thực hành PLC S7- 200 và các thông số kỹ thuật
Hình 3.1 dưới đây là hình tổng quan bàn thực hành lập trình PLC đã được ghép nối với các thiết bị ngoại vi. Hệ thống bao gồm CPU 224-PLC đưọc kết nối với PC, bộ đếm, băng tải, cảm biến quang và các nút ấn, công tắc hành trình điều khiển theo yêu cầu công nghệ vận chuyển và đếm sản phẩm.
Hình 3.1: Hình tổng quan bàn thực hành lập trình PLC
Dây ghép nối PLC với các thiết bị ngoại vi khi thực hiện các bài toán kỹ thuật như ở hình 3.3.
Hình 3.3: Phần ghép nối PLC với các Module ngoại vi
* Thông số kỹ thuật bàn thực hành lập trình PLC
Trường ĐH Bách khoa Hà Nội 61 Bàn thực hành PLC (Hình 2.3) có kích thước 950x100x650mm chế tạo bằng
khung thép hợp kim, sơn tĩnh điện nhẵn bóng, chống rỉ và đạt độ thẩm mỹ cao đảm bảo tính sư phạm và trên đó có gắn CPU 224 loại AC/DC/RLY của PLC S7-200/
Siemens và các thiết bị ngoại vi phụ trợ cho việc thực hành các bài toán kỹ thuật tự động hóa ứng dụng công nghệ PLC.
TT Tên thiết bị Số
lượng(bộ)
Xuất xứ
01 CPU 224 01 Siemens
02 Module LEDINDICATOR 01 Việt nam
03 Module Nút ấn và Công tắc 01 Việt nam
04 Module công tắc hành trình 01 Việt nam
05 Module CONTACTOR 01 Việt nam
06 Module Rơ le 01 Việt nam
07 Cáp truyền thông 01 Việt nam
08 Bộ đếm Led 7 thanh 01 Việt nam
09 Máy tính (cài đặt phần mêm Simatc step 7 microwin 32)
01 SingPC
10 Băng tải 01 Việt nam
11 Máy biến áp (cấp nguồn cho động cơ) 01 Việt nam
12 Sensor (cảm biến quang) 01 China
Các thiết bị ngoại vi gồm có:
+ 10 Công tắc tự giữ (switch) + 10 Nút ấn (Press)
+ Bộ nguồn DC24V của PLC + 03 Công tắc tơ Siemens + 02 Rơle trung gian omron + 01 Bộ phát xung
+ 10 Led
Trường ĐH Bách khoa Hà Nội 62 + 01 bộ hiển thị gồm 02 Led 7 thanh và 02 IC giải mã 74LS47
Băng tải được thiết kế và chế tạo có kích thước 900x180x240 trên đó gắn 01 bộ cảm biến quang (thu phát tia hồng ngoại) và 01 động cơ xoay chiều một pha.
Các sản phẩm được làm bằng vật liệu là gỗ
* Các module của Bàn thực hành lập trình PLC - Module CPU
Bàn thực hành PLC được gắn CPU 224 loại AC/DC/RLY xuất sứ hãng Siemens- CHLBĐ.
Hình 3.3: Module CPU 224_AC/DC/RLY
Để ứng dụng mô hình vào dạy học nên CPU được dàn trải các đầu vào\ ra một cách trực quan nhất, cụ thể module CPU 224 có:
+ 14 đầu vào DC24V, I0.0I0.7 và I1.0I1.5
+ 10 đầu ra dạng tiếp điểm, Q0.0Q0.7 và Q1.0Q1.1 + Nguồn cung cấp AC96V AC240V.
+ 01 cổng truyền thông giúp CPU trao đổi thông tin với PC.
+ 01 công tắc ba vị trí để chọn chế độ làm việc cho PLC( Chế độ Run, Stop, Term).
+ 01 chiết áp điều chỉnh tương tự( Analog) + CPU cung cấp mức điện áp chuẩn DC24V.
- Module Led indicator
Trường ĐH Bách khoa Hà Nội 63 Hình 3.4: Module LED INDICATOR
Module Led indicator gồm có 09 LED màu đỏ ký hiệu L0L8 được nối
chung Kathode và nối xuống GND, các đầu Anode được ghép với các điện trở 1K
và nối vào các ổ cắm để trống giúp thuận tiện cho việc kết nối với các đầu ra của PLC.
Khi thực hành các bài tập trên bàn thực hành lập trình PLC, học sinh dùng dây có cọc cắm ghép nối module này với các đầu ra của module CPU.
- Module Nút ấn và Công tắc
Hình 3.5: Module nút ấn và công tắc
Module Nút ấn và Công tắc gồm có 01 bộ công tắc gạt (08 công tắc gạt ký hiệu CT0CT7 chúng được đấu chung một cực và đưa ra ổ cắm COM, các đầu còn lại đưa ra 08 ổ cắm để trống sẽ giúp thuận tiện khi ghép nối với PLC) và 01 bộ nút ấn( 08 nút ấn ký hiệu PB0PB7, cách đấu nối và bố trí tương tự công tắc gạt như trên).
Khi thực hành các bài tập trên bàn thực hành lập trình PLC học sinh dùng dây có cọc cắm ghép nối module này với các đầu vào của module CPU.
- Module công tắc hành trình (Limit Switch Module)
Trường ĐH Bách khoa Hà Nội 64 Hình 3.6: Module nút ấn và công tắc
Module công tắc hành trình (Limit Switch Module) gồm có 02 công tắc hành trình được ký hiệu LS1 và LS2 trong đó các cực được nối vào các ổ cắm và để trống thuận tiện cho việc kết nối với PLC khi thực hiện các bài thực hành cần đến công tắc hành trình.
Khi thực hành các bài tập trên bàn thực hành lập trình PLC học sinh dùng dây có cọc cắm ghép nối module này với các đầu vào của module CPU - PLC.
- Module contactor
Hình 3.7: Module Contactor
Module công tắc tơ gồm có 03 công tắc tơ 1pha do Siemens chế tạo và được ký hiệu K1K3, các cuộn hút (sử dụng điện áp AC220V) và các cặp tiếp điểm được đấu nối với các ổ cắm và để trống giúp thuận tiện cho việc kết nối với PLC sau này.
Khi thực hành các bài tập trên bàn thực hành lập trình PLC học sinh dùng dây có cọc cắm ghép nối module này với các đầu ra của module CPU- PLC.
Trường ĐH Bách khoa Hà Nội 65 - Module Relay
Hình 3.8: Module Relay
Module Relay gồm có 02 Relay của hãng Omron (nhật) được ký hiệu lần lượt là RL1 và RL2. Các cuộn hút (sử dụng điện áp AC220V) và tiếp điểm của nó được đấu nối với các ổ cắm để trống (không nối) giúp thuận tiện cho việc kết nối với PLC sau này.
Khi thực hành các bài tập trên bàn thực hành lập trình PLC học sinh dùng dây có cọc cắm ghép nối module này với các đầu ra của module CPU – PLC.
- Cáp truyền thông
Hình 3.9: Cáp truyền thông
Cáp truyền thông thực hiện chức năng ghép nối giữa CPU – PLC với PC, khi đó nó sẽ là kênh truyền dẫn thông tin hai chiều giữa PLC và PC khi cần dowload hay upload chương trình điều khiển hoặc truyền dẫn thông tin khi thực hiện chức năng giám sát từ xa.
- Giao tiếp RS232 sẽ ghép vào cổng COM 9 chân của PC
- Giao tiếp RS 485 sẽ ghép vào cổng truyền thông trên CPU – PLC.