Kỷ yếu khoa học

NGHIÊNCỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC TẬP PLC

HồHoài Nam, Nguyễn Việt Khoa, Nguyễn Lê Nhựt Tuyên

Bộ môn Điều khiển & Tự động hóa,Khoa Điện-Điện tử

 

Tóm tắt:


Hiện tại, phòngthực tập PLC do bộ môn Điều khiển & Tự động hóa quản lý còn thiếu nhiều môhình thực tập, đặc biệt là những mô hình hoàn chỉnh phục vụ cho môn “Thực tậpPLC”. Do đó, gây nhiều khó khăn cho việc giảng dạy của giảng viên cũng như họctập của sinh viên. Chính vì vậy, mục tiêu chính của nghiên cứu này là thiết kế,và chế tạo hoàn chỉnh mô hình thực tập cho môn học “Thực tập PLC” phục vụ choviệc giảng dạy và học tập của giảng viên và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật củanhà trường.


1.Giới thiệu


Mô hình thực tậpPLC được nhiều trường đại học/cao đẳng trong nước cũng như nước ngoài áp dụngnhằm trang bị cho sinh viên kiến thức và ứng dụng của PLC trong thực tế. Phần lớnnhững thiết bị/mô hình thực tập PLC thường được phân chia thành những module rờiphù hợp cho một mục đích học tập hoặc nghiên cứu cụ thể [1-3]. Những mô hình lớn,tích hợp nhiều chức năng/mục đích đào tạo thì thông thường phải được thiết kếvà chế tạo theo dạng đặt hàng cho công ty.


Đãcó nhiều công ty trong nước và nước ngoài chuyên sản xuất mô hình thực hành/thựchành chào bán có thể phục vụ cho việc dạy và học môn PLC [2-3]. Tuy nhiên, nhữngmô hình/thiết bị này thường có giá thành tương đối cao và không tiệm cận vớichương trình đào tạo của nhà trường đồng thời việc bảo trì, nâng cấp gặp nhiềukhó khăn. Chính vì vậy, mục tiêu cơ bản của nghiên cứu này là thiết kế và chế tạohoàn chỉnh mô hình thực tập phục vụ cho môn “Thực tập PLC” để đáp phục vụ choviệc giảng dạy và học tập nhằm từng bước nâng cao hiệu quả và chất lượng đào tạo.


2.Thiết kế mô hình thực tập PLC


Môhình được thiết kế dựa vào chương trình môn học và tham khảo mô hình dạy học củacông ty chuyên sản thiết bị/đồ dung dạy học [2-3]. Sau đó nhóm nghiên cứu đãphác thảo sơ đồ, điều chỉnh nhiều lần và sau cùng sơ đồ khối hoàn thiện của môhình đã được hoàn thành, được trình bày trong Hình 1.

2018-07-11_084035.jpg
Mô hình bao gồmcác phần cơ bản:

-        Máytính: Máy tính cá nhân (PC) hoặc xách tay(Laptop) dùng để viết và tải chương trình điều khiển xuống PLC S7-1200.

-        PLCS7-1200: Bộ điều khiển thực hiện yêu cầu được nạpxuống từ máy tính.

-        Modulethực hành: Mô phỏng hệ thống cần điều khiển.

Trong nghiên cứunày, PLC S7-1200 được chọn làm bộ điều khiển chính vì nó phù hợp với đề cươngchương trình môn học và loại được chọn để thi công là S7-1200 CPU 1214CDC/DC/DC.

3.Thi công mô hình thực tập PLC

Mô hình hoàn chỉnhđược chia là 02 module:

-        Module chính, bao gồmnhững mô hình: đóng gói sản phẩm, bồn trộn nguyên liệu, đèn giao thông, đưa sảnphẩm vào xe chở hàng, rót chất lỏng và điều khiển động cơ 3 pha.

-        Module điều khiển biếntần: tập trung vào việc điều khiển biến tần theo yêu cầu theo cơ chế dùng tay(manual), bán tự động và tự động dùng PLC S7-1200.

Cấu trúc module chính và module biến tần của mô hình được mô tả chi tiết tronghình 2 và hình 3.1.hinh2.jpg


Hình2. Module chính

Baogồm 7 thành phần, tên và chức năng được tóm tắt:

-        Đónggói sản phẩm: Mô phỏng hệ thống đóng gói sản phẩm.

-        Bồntrộn nguyên liệu: Mô phỏng quá trình trộnnguyên liệu.

-        Đèngiao thông: Điều khiển hệ thống đèn báo giao thông.

-        Xechở hàng: Mô phỏng hệ thống đưa sản phẩm hoàn chỉnhvào xe chuyên dụng để vận chuyển đi.

-        Rótchất lỏng: Điều khiển dây truyền chiết rót chấtlỏng.

-        Điềukhiển động cơ: Mô phỏng điều khiển động cơ.

-        Thiếtbị phụ trợ: Ngõ vào điều khiển (I0.0-I0.3),ngõ ra (Q0.1-Q0.7), chuông báo, nút dừng khẩn cấp (E-Stop), CB hệ thống.

1.hinh3.jpg

Hình3. Module biến tần

Moduleđiều khiển biến tần bao gồm biến tần MicroMaster 440 của hãng Siemens (có sơ đồkhối kết nối I/O) và những thiết bị phụ trợ (biến trở, tiếp điểm thường đóng/hở,công tắc ngừng khẩn cấp, nguồn cấp cho biến tần).

4.Kết luận và hướng phát triển.

Sau hơn 8 thángthiết kế và thi công, những nội dung và công việc đã hoàn thành (xem chi tiếttrong hình 4):

-      Thiếtkế và thi công hoàn chỉnh mô hình phần cứng phục vụ cho việc học tập của sinhviên. Mô hình rất trực quan, dễ hiểu, và chắc chắn.

-      Hoànthiện hướng dẫn sử dụng và hệ thống bài thựctập.

Ưu và khuyết điểmcủa mô hình thực tập PLC được tóm tắt như sau:

Ưu điểm:

-      Trựcquan, đẹp và chắc chắn.

-      Chiphí chế tạo thấp (so với đặt hàng hoặc mua từ công ty chuyên sản xuất thiết bịdạy học).

-      Đảmbảo phù hợp hoàn toàn với nội dung chương trình đào tạo.

-      Bảotrì, bảo dưỡng nhanh chóng với chi phí thấp.

Khuyết điểm:

-      Linh kiện và thiết bịchưa đồng bộ vì phải mua từ nhiều nguồn cung cấp khác nhau.

-      Vì chưa có kinh nghiệmtrong việc thi công nên chấtlượng hoàn thiện chưa thật sự tốt.

Hướngphát triển:

-       Sửdụng linh kiện có chất lượng tốt hơn khi nhân bản để nâng cao thời gian sử dụng.

-       Bổsung thêm một số tải, cơ cấu truyền động để mô hình trực quan, sinh động đểphát huy tối đa công năng của mô hình.

1.hinh4.jpg

(a).Hoàn chỉnh module chính

1.hinh5.jpg

(a).Hoàn chỉnh module biến tần

Hình4. Thi công mô hình hoàn chỉnh

 

Tàiliệu tham khảo

[1]. Mô hình đào tạo lập trìnhPLC, Công ty Cổ phần thiết bị công nghiệp Hữu Hồng (Quận Tân Bình, TP.HCM)

[2]. Mô hình thực tập Tự động hóa,Công ty Hoàng Quốc (Yên Hòa, Cầu Giấy, Hà Nội)

[3]. Mô hình tự động hóa cơ bản,Quang Vinh Group (Tây Nam Linh Đàm, Hoàng Mai, Hà Nội).


 

Bài viết