Tóm tắt về bản giải pháp kỹ thuật - Thi công mô hình PLC S7 - 1200 kết nối với màn hình HMI cho tư vấn tuyển sinh và trong giảng dạy

Nội dung tóm tắt: Tóm tắt về bản giải pháp kỹ thuật - Thi công mô hình PLC S7 - 1200 kết nối với màn hình HMI cho tư vấn tuyển sinh và trong giảng dạy

1. BẢN GIẢI PHÁP KỸ THUẬT PHẦN THỨ NHẤT : BÁO CÁO TÓM TẮT NỘI DUNG 1. Tên đề tài: Thi công mô hình PLC S7-1200 kết nối với màn hình HMI cho tư vấn tuyển sinh và trong giảng dạy. 2. Thực trạng tình hình Đây là mô hình hoàn toàn mới, được áp dụng lần đầu tiên để phục vụ cho tư vấn tuyển sinh của nhà trường. Hiện nay, trong nhà trường đã có thêm 2 mô hình tương tự vừa được nhà trường đầu tư để đưa vào giảng dạy cho học sinh – sinh viên. Tuy nhiên, so với các mô hình trên, mô hình này có nhiều cải tiến hơn đó là. - Mô hình này được người viết nghiên cứu thi công để giảng dạy cho các lớp thực tế tại Khoa cho nên mô hình có thể kết nối với nhiều thiết bị của các hãng khác nhau mà Khoa đang có như : Mô hình đèn giao thông của hãng Labvolt, mô hình hệ thống phân loại sản phẩm, mô hình băng tải công nghiệp của Công ty Thiên Việt - Mô hình được bố trí gọn gàng, đặt trong tủ thuận tiện cho việc di chuyển, bảo quản và khi triển khai giảng dạy. - Mô hình có kết nối với màn hình HMI thiết kế các giao diện để điều khiển và giám sát, giúp thuận tiện cho người học có thể trực quan các hoạt động của dây chuyền sản xuất như ngoài thực tiễn. - Về giá trị kinh tế, ngoài những thiết bị sẵn có của Khoa như bộ PLC S7-1200 và màn hình HMI thì những thiết bị còn lại có giá không quá đắt, tôi có thể khẳng định kinh phí để chế tạo của mô hình (không tính PLC và màn hình) không quá 500.000đ so với sản phẩm cùng chức năng mới được đầu tư. 3. Kết quả thực hiện và phạm vi áp dụng nhân rộng. - Hiệu quả trong công tác tư vấn tuyển sinh và trong giảng dạy: Kể từ khi đề tài được triển khai, áp dụng trong đợt tư vấn tuyển sinh cho học sinh các trường PTTH tham quan tại trường vào ngày 06/03 và 19/03 vừa qua, mô hình đã thu hút rất nhiều sự quan tâm của các bạn học sinh, các bạn rất thích thú khi được trực tiếp tự tay điều khiển hệ thống băng tải qua mô hình này, thấy mô hình hoạt động giống như thực tế. Trang 1
2. Khi triển khai giảng dạy cho sinh viên khoa Điện – Điện tử trong môn học PLC nâng cao, kết quả thu được cho thấy, chất lượng giờ giảng tăng lên rất nhiều so với trước đây. Người học cảm thấy hứng thú hơn, tiếp thu bài học tốt hơn, bài tập mà giáo viên giao cho người học về nhà chuẩn bị trước đều đáp ứng đúng yêu cầu, do đó thời gian chỉnh sửa bài tập giảm đi đáng kể. Công việc giảng dạy của giáo viên đơn giản hơn rất nhiều, hiệu quả tăng cao. - Hiệu quả về kinh tế: Để mua một mô hình tương tự ngoài thị trường có giá từ 40 đến 50 triệu đồng. Tuy nhiên, những sản phẩm này sẽ chỉ đồng bộ kết nối được với các thiết bị của cùng hãng sản suất, không thể kết nối với các thiết bị sẵn có của Khoa đã được đầu tư trước đó. Với mô hình này, ngoài bộ PLC và màn hình sãn có của khoa thì kinh phí để người viết thi công không quá 500.000đ, mô hình có thể kết nối với nhiều thiết bị của các hãng khác nhau mà Khoa đang có. - Sáng kiến, kinh nghiệm này được áp dụng trong Khoa Điện – Điện tử trường CĐ. KT – KT Kiên Giang và các cơ sở giáo dục dạy nghề có đào tạo ngành CNKT Điện - Điện tử. Trang 2
3. PHẦN THỨ HAI : NỘI DUNG Trong bản giải pháp kinh nghiệm này gồm có các phần sau : I. DẪN NHẬP II. NHỮNG KHÓ KHĂN III. NHỮNG GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC KHÓ KHĂN IV. KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐẠT ĐƯỢC V. KẾT LUẬN Trang 3
4. I. DẪN NHẬP Hiện nay trong trường ta nói riêng và các trường kỹ thuật trong cả nước nói chung, công việc chế tạo, làm đồ dùng dạy học đã trở thành công tác thường xuyên của mỗi giáo viên. Đặc biệt là đối với các giáo viên thuộc khối ngành kỹ thuật. Để làm một mô hình nhằm mục đích giảng dạy, công việc trước tiên là phải nghĩ đến hiệu quả của mô hình làm ra. Về giá trị kinh tế: Khi thiết kế và thi công một mô hình dạy học, mô hình đó đem lại hiệu quả kinh tế như thế nào so với việc có thể mua một mô hình có sẵn ngoài thị trường? Đối với công việc giảng dạy: Mô hình làm ra áp dụng vào giảng dạy được nội dung môn học nào? Người giáo viên sẽ giảng dạy như thế nào? Có tác dụng gì trong việc giảng dạy hay không? Mô hình đó có gắn liền với thực tiễn? Đối với người học: Việc thực tập trên mô hình đó có được dễ dàng, thuận tiện? Sau khi thực tập trên mô hình thì người học hiểu và làm được gì? Cuối cùng là sau quá trình thực tập trên mô hình người học đạt được những kỹ năng gì mà mô hình đem lại. Có thể nói đây là công việc rất khó và đòi hỏi người giáo viên phải có kinh nghiệm trong giảng dạy. Vậy, làm thế nào để tạo cuốn hút sự chú ý tham gia của người học, thúc đẩy động cơ học tập đúng đắn, giúp cho người học hoạt động học tập tốt? Đó là vấn đề đặt ra trong đề tài nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy và học. Từ những trăn trở trên, cùng với lòng yêu nghề của bản thân, qua kinh nghiệm trong thời gian giảng dạy, người viết quyết định chọn đề tài: Thi công mô hình PLC S7- 1200 kết nối với màn hình HMI cho tư vấn tuyển sinh và trong giảng dạy. II. NHỮNG KHÓ KHĂN Trong những lần đi công tác và giảng dạy tại nhà máy Bao bì, công ty Xi măng Holcim người viết nhận thấy các đơn vị này thường xuyên cập nhật, cải tiến và mua sắm dây chuyển sản xuất mới, hiện đại nhằm tăng cường chất lượng sản phẩm, giảm số lượng nhân công lao động, giảm giá thành sản phẩm. Các dây chuyền sản xuất này thường được trang bị PLC kết hợp với màn hình HMI để giám sát và điều khiển, thuận tiện cho người vận hành, từ đó các sản phẩm được sản xuất ra chính xác hơn và ít bị lỗi. Nhằm trang bị cho học sinh – sinh viên không bỡ ngỡ khi tốt nghiệp ra trường trước các trang thiết bị mới, hiện đại, khoa Điện – Điện tử, một khoa chuyên Trang 4
5. môn của nhà trường đã thường xuyên cập nhật những kiến thức mới, hiện đại đưa vào giảng dạy. Trong môn học Thực hành PLC nâng cao, một môn học mới được đưa vào giảng dạy cho hệ cao đẳng mà nhà trường đang đào tạo để thay thế cho tốt nghiệp. Có thể nói, đây là môn học có nhiều bài tập ứng dụng để điều khiển các dây chuyền tự động từ thực tiễn. Khi người viết được phân công giảng dạy môn học này, mặc dù đã cố gắng phân tích yêu cầu công nghệ cho người học có thể hiểu và lập trình, tuy nhiên, khi kiểm tra đánh giá, người học vẫn cảm thấy còn chưa thực sự hiểu rõ. Đây là điều khó khăn và mất rất nhiều thời gian cho người dạy và người học. PLC S7-1200 với màn hình HMI thường được trang bị trong các dây chuyền tự động hóa, đây là những sản phẩm mới của hãng Siemens, một hãng chuyên sản xuất các thiết bị tự động hóa nổi tiếng của Đức, sản phẩm này được sản xuất để thay thế cho dòng PLC S7-200 đã cũ mà hãng này đã ngừng sản xuất từ năm 2009. Cũng chính vì đây là sản phẩm mới nên phần mềm lập trình cho PLC S7-1200, các lệnh dùng để thiết kế giao diện cho màn hình HMI hoàn toàn khác với dòng PLC trước đó, tài liệu tham khảo, hướng dẫn cho sản phẩm này bằng tiếng Việt rất ít, chủ yếu bằng tiếng Anh, đây cũng là điều khó khăn nữa cho người giảng dạy và người học. Ngoài ra, với dòng PLC S7-200 có thể kết nối với máy tính thông qua mạng LAN, tức là chỉ cần một PLC có thể kết nối với rất nhiều máy tính. Tuy nhiên, khi còn để riêng lẻ, khi kết nối như vậy thì dây kết nối rất lằng nhằng, gây khó khăn cho người học trong việc di chuyển và đi lại. III. NHỮNG GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC KHÓ KHĂN Đứng trước những khó khăn và thách thức đặt ra là làm thế nào giúp cho người dạy và người học có thể dễ dàng hiểu được các yêu cầu công nghệ của bài tập, có thể lập trình đúng với nguyên lý của bài. Từ đó, giúp cho người học có thể dễ dàng, thuận tiện hơn và thực hiện tốt các bài tập về điều khiển lập trình PLC nâng cao ứng dụng vào thực tế. Qua đó, người viết quyết định thực hiện việc thi công một mô hình dạy học phục vụ cho công việc giảng dạy của mình. Ngoài ra cũng dùng để phục vụ cho công việc tư vấn tuyển sinh của nhà trường, nhằm giới thiệu đến học sinh các thiết bị mới mà nhà trường đang đầu tư và được sự dụng để giảng dạy. Các thiết bị này đều được sử dụng trong các dây chuyền sản xuất ngoài thực tế. Trang 5
6. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ MÔ HÌNH: Được bố trí gọn gàng, đặt trong tủ thuận tiện cho việc di chuyển và bảo quản cũng như khi triển khai, giảng dạy. Mô hình bao gồm một bộ PLC S7-1200 đặt trong tủ kết nối với một màn hình HMI của hãng Siemens bên ngoài bề mặt tủ để người học thuận tiện cho việc giám sát và điều khiển bài làm của mình. Ngoài ra, mô hình cũng có thể được kết nối với nhiều máy tính thông qua mạng LAN bởi một Switch nhiều cổng, do đó có thể kết nối với nhiều máy tính của người học, đây cũng là ưu điểm chính của mô hình. Hình 1: Mô hình tổng thể hoàn chỉnh Trang 6
7. Trên mà hình HMI được thiết kế các giao diện điều khiển cho hệ thống băng tải và hệ thống đèn giao thông giống như ngoài thực tiễn. Điều đó giúp người học có thể trực quan hoạt động của các hệ thống một cách dễ dàng. Hình 2: Giao diện màn hình trực quan. Mô hình này được kết nối với băng tải phân loại sản phẩm, trên màn hình cũng thể hiện giao diện mô tả nguyên lý hoạt động các của thiết bị như: Băng chuyền, các cảm biến, piston và thể hiện số lượng sản phẩm đếm được sau khi phân loại, trên giao diện người học cũng có thể điều khiển được hoạt động của hệ thống. Các thiết bị này cũng chuyển động như băng tải thực, điều này làm cho người học rất thích thú thi tham gia học tập. Hình 3: Kết nối với hệ thống băng tải phân loại sản phẩm. Trang 7
8. Mô hình cũng được kết nối với bộ đèn giao thông, trên màn hình thể hiện nguyên lý hoạt động, qua đó người điều khiển có thể giám sát quá trình hoạt động của hệ thống đèn mà không phải trực tiếp đến trụ đèn. Hình 4: Kết nối với bộ đèn giao thông. Ngoài ra, mô hình còn được kết nối với các thiết bị khác có sẵn trong khoa như: Mô hình băng tải công nghiệp; mô hình bể pha sơn tự động IV. KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐẠT ĐƯỢC : Sau khi áp dụng mô hình trên vào công tác tư vấn tuyển sinh và trong giảng dạy, kết quả thu được cho thấy: Trong đợt tư vấn tuyển sinh cho học sinh các trường PTTH tham quan tại trường vào ngày 06/03 và 19/03 vừa qua, mô hình này đã thu hút rất nhiều sự quan tâm của các bạn học sinh tham quan, các bạn rất thích thú khi được trực tiếp tự tay điều khiển hệ thống băng tải qua mô hình này, thấy mô hình hoạt động giống như thực tế. Tiếc rằng, vì lúc đó tập trung cho công việc hướng dẫn và giới thiệu nên không kịp chụp được hình ảnh minh họa. Trang 8
9. Khi triển khai giảng dạy trong môn học PLC nâng cao: - Chất lượng giờ giảng tăng lên rất nhiều so với trước đây. - Người học cảm thấy hứng thú hơn, tiếp thu bài học tốt hơn, bài tập mà giáo viên giao cho người học về nhà chuẩn bị trước đều đáp ứng đúng yêu cầu, do đó thời gian chỉnh sửa bài tập giảm đi đáng kể. - Công việc giảng dạy của giáo viên đơn giản hơn rất nhiều, hiệu quả tăng cao. Kết quả khảo sát sự tiếp thu bài học của người học tại lớp Công nghệ kỹ thuật Điện, điện tử Cao đẳng Khóa 7 đạt được như sau: Khi chưa sử Khi sử dụng Kết quả dụng phần mềm phần mềm Tỷ lệ học sinh đạt điểm xuất sắc 6% 10% Tỷ lệ học sinh đạt điểm khá 15% 22% Tỷ lệ học sinh đạt điểm TB khá 21% 23% Tỷ lệ học sinh đạt điểm trung bình 38% 40% Tỷ lệ học sinh đạt điểm yếu 14% 5% Tỷ lệ học sinh đạt điểm kém 06% 0% V. KẾT LUẬN Đây là mô hình dùng để giảng daỵ môn hoc̣ PLC nâng cao, mô hình đươc̣ thiết kế tích hơp̣ nhiều phần kiến thứ c mớ i, trang bi ̣cho hoc̣ sinh – sinh viên những kiến thứ c cần thiết cho viêc̣ tiếp câṇ dây chuyền tư ̣ đôṇ g điều khiển. Mô hình được kết nối với nhiều thiết bị các hãng mà trong Khoa đang có. Nhìn chung, đây là mô hình tương đối hoàn chỉnh về măṭ ky ̃ thuâṭ và mang tính sư phaṃ cao. Người học có thể thưc̣ tâp̣ nhiều bài thưc̣ hành và thí nghiêṃ khác nhau từ cơ bản đến phúc tạp và tôi có thể khẳng điṇ h rằng mô hình này se ̃ khai thác hết công suất của nó trong quá trình đào taọ ngành ngành CNKT điêṇ – điện tử tại trường. Trên đây chỉ là một kinh nghiệm nhỏ mà người viết đã áp dụng vào công tác giảng dạy môn học PLC nâng cao và đã bước đầu đạt được các kết quả như khảo sát ở trên. Người viết không dám quả quyết rằng, chỉ ứng dụng một mô hình trên là có thể giải quyết được tình trạng học tốt của học sinh – sinh viên, cho nên vẫn còn những học sinh học yếu môn này. Bởi vì, đây cũng chỉ là mô hình hỗ trợ cho công tác giảng Trang 9
10. dạy và học tập. Do đó, dù có hỗ trợ đến đâu mà người học không đồng bộ và thống nhất với hoạt động giảng dạy của giáo viên, không tự nghiên cứu kỹ yêu cầu bài tập thì cũng khó tránh khỏi tình trạng học yếu của mình. Tuy nhiên, với tâm huyết nghề nghiệp, xem chất lượng giáo dục là mối quan tâm hàng đầu, thiết nghĩ với mô hình này cũng một phần giúp cho người dạy và người học cảm thấy dễ dàng hơn trong việc tiếp thu môn học, hiểu bài sâu hơn, chất lượng giờ học từ đó cũng tăng lên đáng kể./. Rạch Giá, ngày 10 tháng 05 năm 2016 DUYỆT Người viết Trang 10