NGHIÊN cứu, ỨNG DỤNG PLC để xây DỰNG hệ THỐNG THỰC HÀNH đa NĂNG tại TRƯỜNG

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP







TẠ THỊ DUNG




NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PLC ĐỂ XÂY DỰNG
HỆ THỐNG THỰC HÀNH ĐA NĂNG TẠI TRƯỜNG
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT- HUNG



Chuyªn ngµnh: kü thuËt ®iÒu khiÓn vµ tù ®éng hãa
M· sè: 60520216




TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Thái Nguyên, 2014


Công trình được hoàn thành tại:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN




Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Thanh Hà
Phản biện 1: TS. Nguyễn Văn Vỵ
Phản biện 2: PGS.TS. Lại Khắc Lãi







Luận văn này được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn
Họp tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN
Vào hồi 08 giờ 15, ngày 19 tháng 4 năm 2014

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm học liệu Đại học Thái Nguyên
- Thư viện trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp


1


MỞ ĐẦU


Trong những năm gần đây, sự phát triển của các ngành tự động
hóa, kỹ thuật Điện - Điện tử, Công nghệ thông tin đã góp phần quan
trọng vào hiện đại hóa các hệ thống sản xuất nhằm nâng cao năng xuất
lao động và chất lượng sản phẩm. Trong đó, hệ thống điều khiển đóng
vai trò quan trọng toàn bộ hoạt động của máy móc, thiết bị.
Trong chương trình đào tạo ngành công nghệ kĩ thuật điện, điện
tử của trường Đại học Công nghiệp Việt - Hung, môn học điều khiển
logic khả lập trình PLC đã được đưa vào giảng dạy. Tuy nhiên, là
ngành mới được triển khai đào tạo trình độ đại học, cao đẳng nên các
thiết bị thực hành và hệ thống bài tập chưa đầy đủ. Do vậy, đề xuất việc
nghiên cứu ứng dụng PLC và thiết kế bộ thực hành PLC có tích hợp
một số thiết bị ngoại vi giúp sinh viên có thể lập trình các bài tập đơn

giản là thực sự cần thiết.
Xuất phát từ thực tiễn đó, em chọn đề tài luận văn: “Nghiên cứu,
ứng dụng PLC để xây dựng hệ thống thực hành đa năng tại trường Đại
học công nghiệp Việt - Hung”
Mục tiêu của luận văn:
- Nghiên cứu tổng quan về thiết bị điều khiển logic khả lập
trình PLC.
- Thiết kế bộ thực hành PLC đa năng có tích hợp một số thiết bị
ngoại vi phục vụ cho việc thực hành PLC của giảng viên, sinh viên.
Mục tiêu nghiên cứu:
- Nghiên cứu tổng quan PLC để ứng dụng vào xây dựng hệ
thống thực hành đa năng.
- Thiết kế, chế tạo mô hình và lập trình một số bài tập thực
hành PLC.
Nội dung của luận văn:
Với mục tiêu của luận văn, nội dung của luận văn bao gồm các
chương sau:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống điều khiển logic khả trình PLC
Chương 2: Bộ điều khiển lập trình Zen của Omron
Chương 3: Xây dựng hệ thống thực hành đa năng ứng dụng PLC Zen
Chương 4: Xây dựng bài giảng thực hành Zen


2


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ
TRÌNH PLC

1.1. Giới thiệu chung về hệ thống điều khiển logic khả trình PLC
1.1.1. Khái niệm về PLC
Thiết bị điều khiển logic khả trình (P
rogrammable Logic
C
ontrol), viết tắt thành PLC là loại thiết bị được ứng dụng rất rộng rãi
trong tự động hoá xí nghiệp công nghiệp và rất nhiều lĩnh vực khác.
Thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông
qua ngôn ngữ lập trình, các thuật toán này có thể sửa đổi và thay thế
một cách nhanh chóng và dễ dàng cho phù hợp với từng yêu cầu công
nghệ.
1.1.2. Lịch sử phát triển của PLC
Vào khoảng năm 1968, các nhà sản xuất ô tô đã đưa ra các yêu
cầu kỹ thuật đầu tiên cho thiết bị điều khiển logic khả lập trình. Mục
đích đầu tiên là thay thế cho các tủ điều khiển cồng kềnh, tiêu thụ nhiều điện
năng và thường xuyên phải thay thế các rơ le do hỏng cuộn hút hay gãy các
thanh lò xo tiếp điểm. Mục đích thứ hai là tạo ra một thiết bị điều khiển có
tính linh hoạt trong việc thay đổi chương trình điều khiển.
1.1.3. Vai trò của PLC trong hệ thống tự động hoá.
Tất cả mọi hoạt động của hệ thống từ đơn giản đến phức tạp
đều được PLC điều khiển vì vậy PLC đóng vai trò rất quan trọng trong
một hệ thống điều khiển, PLC có thể được xem như trái tim trong một
hệ thống điều khiển tự động đơn lẻ với chương trình điều khiển được
chứa trong bộ nhớ của PLC.
1.2. Cấu trúc chung của PLC
Một bộ PLC bao giờ cũng gồm có 5 thành phần cơ bản:
- Module xử lý tín hiệu
- Module nhớ
- Module nguồn
- Mô đun vào/ra

3


- Thiết bị lập trình
1.2.1. Bộ xử lý tín hiệu
Bộ xử lý còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), là bộ phận chứa
bộ vi xử lý. Bộ xử lý biên dịch các tín hiệu vào và thực hiện các hoạt
động điều khiển theo chương trình được lưu trong bộ nhớ của CPU,
truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các thiết bị ra.
1.2.2. Bộ nhớ
Bộ nhớ của PLC có vai trò rất quan trọng, bởi vì nó được sử
dụng để chứa toàn bộ chương trình điều khiển, các trạng thái của các
thiết bị phụ trợ. Thông thường các bộ nhớ được bố trí trong cùng một
khối với CPU. Thông tin chứa trong bộ nhớ sẽ xác định việc các đầu
vào, đầu ra được xử lý như thế nào. Bộ nhớ bao gồm các tế bào nhớ
được gọi là bit
1.2.3. Bộ nguồn
Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp
thấp cho bộ vi xử lý (thường là 5V) và cho các mạch điện đầu ra hoặc
các module còn lại (thường là 24V).
1.2.4. Module vào - ra
Module vào - ra là phương thức liên lạc vật lý giữa hệ thống
PLC với thế giới bên ngoài. Cho phép thực hiện các kết nối, thông qua
các kênh vào - ra đến module vào và module ra. Cũng thông qua
module vào - ra chương trình được nạp vào bộ nhớ. Module vào - ra có
thể là số hoặc tương tự.
1.2.5. Thiết bị lập trình
Thiết bị lập trình được sử dụng để lập các chương trình điều

khiển cần thiết sau đó được chuyển cho PLC. Thiết bị lập trình có thể
là thiết bị lập trình chuyên dụng, có thể là thiết bị lập trình cầm tay gọn
nhẹ, có thể là phần mềm được cài đặt trên máy tính cá nhân.
1.3. Nguyên lý hoạt động của PLC
Khi chạy, một chương trình PLC chia làm 3 giai đoạn chính:
 Đọc tín hiệu đầu vào
 Thực hiện chương trình


4


 Xuất kết quả ra
1.3.1. Đọc tín hiệu đầu vào
Giai đoạn này bộ vi xử lý “chụp lại” trạng thái logic của các
đầu vào rồi truyền hình ảnh nhận được vào bộ nhớ dữ liệu.
1.3.2. Thực hiện chương trình
Thực hiện các phép toán logic chứa trong bộ nhớ chương trình
lần lượt từ đầu đến cuối bằng cách sử dụng “hình ảnh” của trạng thái
đầu vào chứa trong bộ nhớ dữ liệu. Kết quả của mỗi phép toán logic (
hình ảnh đầu ra ) lại được lưu trong bộ nhớ dữ liệu.
1.3.3. Cập nhật đầu ra
Sao chép lại toàn bộ các trạng thái logic hình ảnh của đầu ra
(lưu trong bộ nhớ dữ liệu) ra các module đầu ra để điều khiển các thiết
bị bên ngoài.
Như vậy, ta có thể khái quát một chu trình làm việc của PLC
như sau:


Hình 1.8. Chu trình làm việc của PLC

1.4. Trình tự các bước thiết kế bài toán điều khiển PLC
Đối với một bài toán thiết kế điều khiển PLC ta cần theo các
bước sau:
- Tìm hiểu, phân tích yêu cầu công nghệ
- Xác định đối tượng điều khiển của hệ thống
Thu thập dữ liệu đầu vào
Chạy chương trình
Cập nhật đầu ra


5


- Xác định loại và số lượng tín hiệu đầu vào và ra, lập bảng
phân công địa chỉ vào/ra
- Vẽ giản đồ thời gian hoặc lưu đồ thuật toán cho các tín hiệu
vào/ ra
- Lựa chọn ngôn ngữ lập trình và loại PLC tương ứng
- Viết chương trình điều khiển
1.5. Phân tích lựa chọn chủng loại PLC

Căn cứ vào yêu cầu bài tập và số lượng đầu vào, ra của
từng bài tập tác giả lựa chọn bộ PLC ZEN -20C3AR-A-V2


1.6. Kết luận chương 1
Nội dung chương 1 đã nghiên cứu được về những vấn đề sau :
Tổng quan về hệ thống điều khiển logic khả trình PLC
Tìm hiểu về vai trò của PLC trong hệ thống tự động hóa
Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của PLC

6


CHƯƠNG 2
BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ZEN CỦA OMRON
2.1. Tổng quan về ZEN của OMRON.
2.1.1. Các đặc điểm cơ bản của Zen
Zen là một loại PLC cỡ nhỏ được cung cấp bởi hãng OMRON
(Nhật). Zen còn được gọi là hệ rơle lập trình được (Programable relays)
với nhiều ưu điểm nổi bật:
• Tiết kiệm khi điều khiển tự động hoá cỡ nhỏ.
• Hoạt động dễ dàng với một hệ điều khiển giá rẻ.
• Zen có kích thước rất nhỏ thuận lợi cho việc lắp đặt.
• Dễ dàng trong việc lắp ráp và nối dây.
2.1.2. Giới thiệu các loại Zen.
Nói chung Zen được phân biệt dựa vào các yếu tố sau:
+ Zen xoay chiều (nếu dùng nguồn AC)
+ Zen một chiều (nếu dùng nguồn DC)
2.1.3. Đặc tính kỹ thuật của ZEN -20C3AR-A-V2
2.1.3.1. Đặc tính đầu vào
- Điện thế đầu vào: 100V đến 240VAC (-15% /+10%, cho phép
85 ÷ 246 VAC) 50/60Hz,
- Số đầu vào 12 AC
2.1.3.2. Đặc tính đầu ra
- Số đầu ra: 8 đầu ra rơ le
- Dòng điện cực đại của tiếp điểm 8A ở 250VAC, 5A ở 24 VDC
- Tuổi thọ của Rơle: Về điện: 50.000 lần vận hành

2.1.3.3. Công suất tiêu thụ
- Loại AC: 30VA max
2.1.3.4. Các thông số khác
- 16 timer với nhiều loại: ON-delay/OFF-delay timer, One-shot timer,
Flashing-pulse timer
- 8 Holding timer với trạng thái được lưu kể cả khi mất điện
- 16 counter có thể đếm lên hoặc xuống thay đổi bằng chương trình
- 16 weekly/16 calendar timer


7


2.2. Các vùng nhớ của Zen
2.2.1. Các bit vào/ ra, các bit làm việc và các bit có lưu

Tên Kiểu

Địa
chỉ bít

Số
bít
Chức năng
0 đến
5
6
CPU có 10
cổng vào/ra
Bít đầu

vào bộ xử
lý trung
tâm
I
0 đến
b
12
CPU có 20
cổng vào/ra
Phản ánh trạng thái đóng/mở
của thiết bị đầu vào nối tới
đầu vào của Zen
Bít đầu
vào khối
mudule
mở rộng
X
0 đến
b
12
Phản ánh trạng thái đóng/mở của thiết bị đầu
vào vào nối tới đầu vào của khối module mở
rộng
Bít đầu
vào nút ấn
B
0 đến
7
8
Bật ON khi các nút hoạt động được ấn trong

chế độ RUN
Bít so sánh
tương tự
A
0 đến
3
4
Đầu ra là kết quả so sánh của đầu vào tương tự.
Có thể chỉ được cho kiểu có điện áp nguồn cấp
24VDC
Bít so sánh

P 0 đến f

16
So sánh giá trị hiện tại của các Timer. Holding
Timer và Counter. Đầu ra là kết quả so sánh
Bít so sánh
8 số
G
0 đến
3
4
So sánh kết quả hiện tại của bộ đếm 8 số (F)
với một hằng số. Đầu ra là kết quả so sánh
0 đến
3
4
CPU có 10
cổng vào/ra

Bít đầu ra
bộ xử lý
trung tâm
Q
0 đến
7
8
CPU có 10
cổng vào/ra
Đưa ra trạng thái đóng/mở cho
thiết bị đầu ra nối tới đầu ra của
Zen
Bít đầu ra
khối
module
mở rộng
Y
0 đến
b
12
Đưa ra trạng thái đóng/mở cho thiết bị đầu ra
nối tới đầu ra của khối module mở rộng
Các bít
làm việc
M 0 đến f

16
Chỉ được sử dụng bên trong chương trình.
Không thể đưa ra thiết bị bên ngoài
Bít có lưu H 0 đến f

16
Làm việc giống như các bít làm việc tuy nhiên
các bít này lưu được trạng thái đóng/mở khi
mất điện


8


2.2.2. Timer
Gồm có các loại Timer: Timer thường (T), Holding Timer (#),Weekly
Timer (@), Calender Timer(*):
2.2.3. Counter
Có đến 16 bộ đếm và một bộ đếm 8 số có thể đếm tăng hoặc
đếm giảm.
2.3. Lập trình và cài đặt thông số trên ZEN
2.3.1. Lựa chọn ngôn ngữ hiển thị
Có thể lựa chọn tới 6 ngôn ngữ để hiển thị trên mặt hiển thị
LCD của ZEN là Anh, Pháp, Italia, Đức, Tây Ban Nha và Nhật. Mặc
định là tiếng Anh.
2.3.2. Nối dây đầu vào/ra và hoạt động bên trong
Đối với các đầu vào ta cấp nguồn xoay chiều, các đầu ra là đầu
ra rowle nên ta có thể cấp nguồn một chiều hoặc xoay chiều tùy thuộc
từng loại tải
2.3.3. Viết chương trình bậc thang
Cần phải chuyển ZEN về chế độ STOP mới viết hay thay đổi
được chương trình.
2.3.4. Sửa chương trình bậc thang
Di chuyển con trỏ về vị trí cần thay đổi đầu vào, đầu ra rồi

chỉnh sửa
2.3.5. Dùng các bit nút bấm (B)
Với ZEN-20C3ARA-V2 là loại có màn hình LCD, mỗi khi
bấm 1 nút trên ZEN, bit nút bấm tương ứng (Button switch) sẽ thay đổi
trạng thái. Có 8 bit nút bấm, ký hiệu và địa chỉ từ B0 đến B7
2.4. Các chức năng đặc biệt của ZEN
2.4.1. Bảo vệ chương trình.
Chức năng bảo vệ bằng mật mã (password) sẽ bảo vệ chương trình
và các thông số
2.4.2. Xoá password đã đăng ký
2.5. Xử lý lỗi
2.5.1. Xử lý lỗi


9


Hãy xác định nguyên nhân gây lỗi và thực hiện các biện pháp
xử lý ngay nếu có xuất hiện chữ ERR hoặc thông báo lỗi trên màn hình
LCD
2.5.2.Các thông báo lỗi
- Bật điện nhưng không chạy.
Thông báo lỗi Nguyên nhân Giải pháp có thể
M/C ERR
Lỗi chương trình trên
thẻ nhớ
Ghi một chương trình
không có lỗi vào thẻ
nhớ
Chú ý: Dùng phần mềm ZEN để đọc các thông báo lỗi cho loại

ZEN không có màn hình
2.5.3. Xoá các thông báo lỗi
Bấm bất kỳ nút chức năng nào để xoá thông báo lỗi. Một khi
các lỗi đã được loai trừ, màn hình sẽ trở về bình thường.
2.6. Kết luận chương 2
Nội dung chương 2 đã giải quyết được những vấn đề sau
Nghiên cứu tổng quan về Zen của OmRon, các đặc điểm cơ
bản, phân loại, đặc tính kỹ thuật, đặc tính đầu vào ra, công suất tiêu thụ.
Tìm hiểu về các vùng nhớ của Zen



10


CHƯƠNG 3
XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỰC HÀNH ĐA NĂNG
ỨNG DỤNG PLC ZEN
Với mục đích thiết kế chế tạo mô hình thực hành PLC đa năng
giúp sinh viên thực hành các bài tập: Khởi động động cơ ở chế độ sao-
tam giác, Điều khiển bãi đỗ xe tự động, Mở cử tự động, Trò chơi đường
lên đỉnh Olympia, Điều khiển đèn giao thông, tác giả dự định thiết kế
mô hình thành từng modul bài tập nhỏ

3.1. Thiết kế bố trí module chứa bộ điều khiển ZEN
Mô hình hoàn thiện sau khi thiết kế


Hình 3.2. Mô hình hoàn thiện Modul chứa bộ điều khiển Zen

11


3.2. Mô hình thực hành khởi động động cơ ở chế độ sao-tam giác
3.2.1. Thiết kế bố trí thiết bị trên bề mặt module
3.2.2. Xây dựng mô hình thực hành
Mô hình thực hành có dạng như hình vẽ


Hình 3.5. Mô hình hoàn thiện Modul đổi nối sao - tam giác
3.2.3. Chương trình điều khiển
Bảng phân công tín hiệu vào ra:
Stop : I0; FOR : I1; REV : I2
Khởi động từ KT : Q1 ; Khởi động từ KN : Q2
Khởi động từ K
Y
: Q3; Khởi động từ K

: Q4

Hình 3.6. Chương trình điều khiển


12


3.3. Mô hình thực hành lập trình cửa tự động
3.3.1. Thiết kế bố trí thiết bị trên bề mặt modul
3.3.2. Xây dựng mô hình thực hành

Mô hình thực hành có dạng như hình vẽ

Hình 3.8. Mô hình hoàn thiện modul đóng mở cửa tự động
3.3.3. Chương trình điều khiển
Bảng phân công tín hiệu vào ra:
Start : I1; Stop : I0 ; Sen sơ S1: I2 ; Sen sơ S2 : I3
Công tắc giới hạn mở cửa: I4; Công tắc giới hạn đóng cửa: I5
Rơ le mở cửa: Q1; Rơ le đóng cửa: Q2


Hình 3.9: Chương trình điều khiển


13


3.4. Mô hình trò chơi đường lên đỉnh Olympia
3.4.1. Thiết kế bố trí thiết bị trên bề mặt modul
3.4.2. Xây dựng mô hình thực hành

Hình 3.11: Mô hình hoàn thiện trò chơi đường lên đỉnh Olympia

3.4.4. Chương trình
Bảng phân công tín hiệu vào ra
Nút Start : I0; Nút Stop: I4; Nút bấm đấu thủ 1: I1; Nút bấm
đấu thủ 2: I2

14



Hình 3.12. Chương trình điều khiển

3.5. Mô hình thực hành lập trình điều khiển bãi đỗ xe tự động
3.5.1. Bố trí thiết bị trên bề mặt modul

3.5.3. Xây dựng mô hình thực hành

Hình 3.16. Mô hình hoàn thiện modul bãi đỗ xe tự động
3.5.4. Chương trình
Bảng phân công địa chỉ vào-ra:
Nút Stop: I0; Nút Start: I1; Sen so S1: I2 Giới hạn mở cửa: I4; Giới hạn
đóng cửa: I5
Đèn xanh: Q1; Mở cửa: Q2 ; Đóng cửa: Q3; Đèn đỏ: Q4



15



Hình 3.17. Chương trình điều khiển
3.6. Mô hình thực hành điều khiển đèn giao thông tại ngã tư
3.6.1. Yêu cầu điều khiển
Hệ thống đèn giao thống gồm 10 đèn của lộ 1: X1, V1, Đ1,
XĐB1,ĐĐB1 và 10 đèn của lộ 2: X2, V2, Đ2, XĐB2,ĐĐB2
Hệ thống điều khiển đèn giao thông được khởi động bằng nút ấn Start,

dừng bằng nút Stop và hoạt động với 3 chế độ:
 Chế độ giờ cao điểm: Từ 6h30 đến 8h30 và từ 16h30 đến
18h30, ở chế độ này
Đèn X1 sáng trong 30s, đèn V1 sáng trong 5s, đèn Đ1 sáng
trong 60s, đèn X2 sáng trong 55s, đèn V2 sáng trong 5s, đèn
Đ2 sáng trong 35s. Ngoài ra khi đèn X của lộ này sáng thì đèn
ĐĐB của lộ kia sáng và ngược
 Chế độ bình thường: Từ 8h30 đến 16h30 và từ 18h30 đến
22h30, ở chế độ này Đèn X1 sáng trong 30s, đèn V1 sáng
trong 5s, đèn Đ1 sáng trong 35s, đèn X2 sáng trong 30s,
đèn V2 sáng trong 5s, đèn Đ2 sáng trong 35s. Ngoài ra khi
đèn X của lộ này sáng thì đèn ĐĐB của lộ kia sáng và
ngược
 Chế độ nghỉ: Từ 22h30 đến 6h30 ngày hôm sau, ở chế độ này
tất cả đèn đỏ và đèn xanh đều tắt, tất cả đèn vàng nhấp nháy
với chu kì 1s.


16


3.6.2. Xây dựng mô hình thí nghiệm


Hình 3.23. Mô hình hoàn thiện modul đèn giao thông

3.6.3. Chương trình điều khiển
Phân công địa chỉ vào ra:
Stop: I0; Start: I1; Đèn xanh 1: Q0; Đèn vàng 1: Q1; Đèn đỏ 1:
Q2

Đèn xanh đi bộ 2: Q3; Đèn xanh 2: Q4; Đèn vàng 2: Q5
Đèn đỏ 2: Q6; Đèn xanh đi bộ 1: Q7



17







18



Hình 3.24. Chương trình điều khiển

Hình 3.25. Toàn bộ các mô hình sau khi hoàn thiện

3.7. Kết luận chương 3
Nội dung chương 3 đã xây dựng được 5 bài thực hành ứng
dụng PLC Zen - Hệ thống điều khiển khởi động động cơ ở chế độ
sao/tam giác, mô hình cửa tự động, mô hình trò chơi đường lên đỉnh
Olympia, mô hình bãi đỗ xe tự động, mô hình đèn giao thông.


19

CHƯƠNG IV
XÂY DỰNG BÀI GIẢNG THỰC HÀNH ZEN

4.1. Cơ sở lý thuyết chung của phương pháp dạy học thực hành
4.1.1. Khái niệm về thực hành và dạy học thực hành kỹ thuật
Trong dạy học, thực hành là hoạt động của sinh viên nhằm vận
dụng những kiến thức, hiểu biết về kỹ thuật, rèn luyện kĩ năng kĩ xảo
cần thiết
4.1.2. Nhiệm vụ của dạy học thực hành
- Hoàn thiện và vận dụng những hiểu biết kĩ thuật ở mức độ
khác nhau (đơn lẻ hoặc tổng hợp) vào các thao tác thực hành.
- Hình thành và rèn luyện kĩ năng kĩ xảo lao động
4.1.3. Phương pháp dạy học thực hành kĩ thuật
Trong dạy học thực hành kĩ thuật cần sử dụng linh hoạt, phối
hợp nhiều phương pháp, phương tiện dạy học khác nhau, tuỳ theo mục
đích và nội dung của bài học
4.2. Xây dựng bài thực hành lập trình điều khiển Zen
Buổi 1: Tiếp cận thiết bị và thực hành với đầu vào ra.
Buổi 2: Thực hành với Timer và Counter.
Buổi 3: Bài thực hành tổng hợp và nâng cao
4.2.1. Tiếp cận thiết bị và thực hành với đầu vào ra.
Mục đích
Giúp sinh viên làm quen với phần mềm ZEN Support Software, các
lệnh cơ bản ,cách lập trình và cách mô phỏng bằng phần mềm ZEN
Support Software
4.2.2. Thực hành với Timer và Counter
 Mục đích:
Giúp cho sinh viên hiểu được bản chất, ý nghĩa của các loại
Timer và Counter

 Yêu cầu:
4.2.2. 1. Thiết lập thông số cho các Timer thông thường
4.2.2.2. Thiết lập thông số cho Holding Timer (trễ có nhớ)


20


4.2.2.3. Thiết lập thông số cho Timer @ (Weekly timer)
4.2.2.4. Thiết lập thông số cho Timer * (Calendar timer)
4.2.2.5. Thiết lập thông số cho Counter
4.2.2.6. Phần thực hành
Bài 1: Khởi động động cơ ở chế độ sao-tam giác
Yêu cầu bài toán điều khiển:

Ấn nút FOR khởi động từ K
T
và K

làm việc động cơ quay
theo chiều thuận, sau 30s khởi động từ K

làm việc. Nếu ấn nút REV
thì khởi động từ K
N
và K

làm việc động cơ quay theo chiều ngược, sau
30s khởi động từ K


làm việc. Nếu ấn nút Stop động cơ dừng làm việc.
Bài 2: Điều khiển đóng mở cửa tự động
Yêu cầu bài toán điều khiển:
Ấn nút Start hệ thống bắt đầu hoạt động. Khi sen sơ S1 phát
hiện có người đi vào hoặc sen sơ S2 phát hiện có người đi ra thì cửa
được mở ra, chạm công tắc giới hạn mở cửa thì dừng lại. Sau 30s nếu
các sen sơ phát hiện không có người thì cửa được tự động đóng lại,
chạm công tắc giới hạn đóng cửa thì dừng lại.
Các bước thực hiện:
 Thực hiện bảng gán địa chỉ vào/ra
 Vẽ sơ đồ kết nối với thiết bị ngoại vi
 Viết chương trình điều khiển
 Mô phỏng và kiểm tra lỗi
 Kết nối với thiết bi ngoại vi
4.2.3. Bài thực hành tổng hợp và nâng cao về Zen
4.2.3.1. Mục đích
Giúp sinh viên nâng cao khả năng giải quyết các bài toán thực
tế giúp đạt kết quả tốt nhất trong quá trình tham gia công việc sau này.
4.2.3.2. Yêu cầu
- Nắm vững kiến thức lập trình Zen
- Lập trình được các bài toán theo yêu cầu
- Kết nối thành thạo Zen với các thiết bị ngoại vi
4.2.3.3. Phần thực hành


21


Bài 1: Điều khiển trò chơi đường lên đỉnh Olympia
Yêu cầu điều khiển

Trò chơi gồm 3 đấu thủ, mỗi đấu thủ có một nút bấm và một
đèn. Ấn nút Start hệ thống bắt đầu hoạt động, khi người dẫn chương
trình đọc câu hỏi xong nếu đấu thủ nào bấm nút trước thì đèn của đấu
thủ đó sẽ sáng, nút bấm của các đấu thủ còn lại không có tác dụng,
đồng thời chuông sẽ kêu lên, sau 5 giây thì chuông và đèn sẽ tắt. Nếu
ấn nút Stop thì hệ thống ngừng làm việc.
Bài 2: Điều khiển bãi đỗ xe tự động
Yêu cầu điều khiển

Ấn nút Start đèn xanh sáng. Cửa được mở ra, chạm giới hạn
mở cửa LS1 thì dừng lại. Sen sơ S1 đếm số xe vào bãi, sen sơ S2 đếm
số xe ra khỏi bãi. Khi trong bãi đã đủ 20 xe thì cửa được đóng lại không
cho xe vào, khi chạm giới hạn đóng cửa LS2 thì dừng, đồng thời đèn đỏ
được bật lên để báo hiệu đã hết chỗ đỗ xe.
Bài 3: Điều khiển hệ thống đèn giao thông
Hệ thống đèn giao thông phổ biến gồm 4 cột đèn chính được
lắp đặt tại hai đầu của hai làn đường khác nhau ở ngã tư. Mỗi một cột đèn
gồm 5 đèn trong đó gồm có 3 đèn chính: đèn xanh, đèn đỏ và đèn vàng; 2
đèn phụ là 2 đèn dùng điều khiển làn đường dành cho người đi bộ: đèn xanh
người đi bộ và đèn đỏ người đi bộ. Gồm 3 chế độ hoạt động
 Chế độ giờ cao điểm: Từ 6h30 đến 8h30 và từ 16h30 đến
18h30, ở chế độ này
Đèn X1 sáng trong 30s, đèn V1 sáng trong 5s, đèn Đ1 sáng
trong 60s, đèn X2 sáng trong 55s, đèn V2 sáng trong 5s, đèn
Đ2 sáng trong 35s. Ngoài ra khi đèn X của lộ này sáng thì đèn
ĐĐB của lộ kia sáng và ngược
 Chế độ bình thường: Từ 8h30 đến 16h30 và từ 18h30 đến
22h30, ở chế độ này Đèn X1 sáng trong 30s, đèn V1 sáng
trong 5s, đèn Đ1 sáng trong 35s, đèn X2 sáng trong 30s,
đèn V2 sáng trong 5s, đèn Đ2 sáng trong 35s. Ngoài ra khi

22


đèn X của lộ này sáng thì đèn ĐĐB của lộ kia sáng và
ngược
 Chế độ nghỉ: Từ 22h30 đến 6h30 ngày hôm sau, ở chế độ này
tất cả đèn đỏ và đèn xanh đều tắt, tất cả đèn vàng nhấp nháy
với chu kì 1s.
4.2.3.4. Các bước thực hiện
 Thực hiện bảng gán địa chỉ vào/ra
 Vẽ sơ đồ kết nối với thiết bị ngoại vi
 Viết chương trình điều khiển
 Mô phỏng và kiểm tra lỗi
 Kết nối với thiết bi ngoại vi
4.3. Kết luận chương 4
Nội dung chương 4 đã xây dựng được hệ thống bài giảng thực
hành với PLC Zen
Nghiên cứu về cơ sở lý thuyết chung của phương pháp dạy học
thực hành.
Xây dựng bài thực hành lập trình điều khiển Zen gồm các
bước: tiếp cận thiết bị và thực hành với đầu vào/ra, thực hành với timer
và counter, xây dựng bài thực hành tổng hợp và nâng cao về zen.


23


KẾT LUẬN

Sau 5 tháng tìm hiểu và nghiên cứu, được sự chỉ bảo giúp đỡ
tận tình của các thầy cô trong phòng Quản lý đào tạo sau đại học, khoa
Điện trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, đặc biệt là thầy
PGS-TS. Nguyễn Thanh Hà, đến nay luận văn “Nghiên cứu, ứng dụng
PLC để xây dựng hệ thống thực hành đa năng tại trường Đại học Công
nghiệp Việt - Hung” đã hoàn thành và đạt được các kết quả sau:
- Nghiên cứu tổng quan về hệ thống điều khiển logic khả trình PLC.
- Nghiên cứu về bộ điều khiển lập trình ZEN của Omron
+ Tìm hiểu về cấu trúc, câu lệnh, nguyên lý làm việc, cách lập
trình của bộ PLC ZEN 20C3AR-A-V2.
- Xây dựng được hệ thống thực hành đa năng ứng dụng PLC ZEN
- Xây dựng bài giảng thực hành ZEN, bao gồm viết chương trình
điều khiển PLC và xây dựng được các bài thực hành: Khởi động động cơ ở
chế độ sao - tam giác, đóng mở cửa tự động, điều khiển bãi đỗ xe tự động,
trò chơi đường lên đỉnh Olympia, điều khiển đèn giao thông.
Kết quả của luận văn đã đạt được là: thiết kế, chế tạo được hệ
thống mô hình thực hành đa năng dùng PLC Zen, xây dựng được hệ
thống các bài giảng, bài tập thực hành lập trình PLC Zen.
Hướng phát triển của đề tài
Với thời gian nghiên cứu chưa nhiều, kiến thức và kinh nghiệm
thực tế có hạn cho nên nội dung luận văn còn một số hạn chế. Tác giả
sẽ tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện hơn để có thể áp dụng tốt kết quả
nghiên cứu vào công tác chuyên môn sau này, nhất là áp dụng hệ thống
PLC Zen trong thực tế sản xuất, ví dụ như trong lĩnh vực điều khiển bãi
đỗ xe tự động, tòa nhà thông minh, điều khiển hệ thống đèn giao thông
có hiển thị LED 7 thanh, điều khiển giám sát hệ thống Camera từ xa tại
các ngã tư giao thông.
Một lần nữa em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với các
thầy cô giáo đã dạy bảo em trong thời gian vừa qua, đặc biệt là PGS-

TS. Nguyễn Thanh Hà đã theo dõi sát sao, gợi mở các hướng nghiên
cứu, tận tình hướng dẫn chỉ bảo để em hoàn thành bản luận văn này.