Giáo trình Mô đun PLC nâng cao - Nghề Điện Công nghiệp - Trường CĐ Cơ giới Ninh Bình

Chuyên ngành

Điện công nghiệp

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Giáo trình

2018

170
0
0

Phí lưu trữ

45 Point

Tóm tắt

I. Tổng quan giáo trình PLC nâng cao nghề điện công nghiệp cao đẳng

Giáo trình PLC nâng cao nghề điện công nghiệp cao đẳng là tài liệu đào tạo chuyên sâu do Trường Cao đẳng Cơ giới Ninh Bình biên soạn. Chương trình thuộc mô đun chuyên môn dành cho học viên ngành Điện công nghiệp trình độ cao đẳng. Nội dung giáo trình tập trung vào bộ điều khiển lập trình PLC của hai hãng lớn là OMRON và SIEMENS, đặc biệt là dòng S7-200 và S7-300. Mục tiêu chính nhằm trang bị cho học viên kỹ năng lắp đặt, lập trình và điều khiển cho các hệ thống tự động hóa thực tế. Từ đó hình thành tư duy kỹ thuật để áp dụng vào sản xuất công nghiệp. Giáo trình được thiết kế theo phương pháp học đi đôi với hành, mỗi bài học đều bao gồm viết chương trình, lắp đặt nối dây, nạp chương trình và vận hành thử nghiệm. Cách tiếp cận này đảm bảo học viên nắm vững toàn bộ quy trình triển khai hệ thống điều khiển tự động.

1.1. Mục tiêu đào tạo của giáo trình PLC nâng cao

Giáo trình PLC nâng cao hướng đến trang bị cho học viên những kỹ năng cần thiết để lắp đặt và lập trình điều khiển cho các hệ thống tự động hóa công nghiệp. Học viên được đào tạo để có tư duy kỹ thuật, biết cách áp dụng kiến thức vào thực tiễn sản xuất. Các kỹ năng bao gồm viết chương trình ladder logic, cấu hình phần cứng PLC S7-300, kết nối với thiết bị ngoại vi và giám sát vận hành hệ thống. Phương pháp đào tạo kết hợp lý thuyết với thực hành giúp học viên tiếp cận trực tiếp với các tình huống thực tế trong nhà máy sản xuất công nghiệp.

1.2. Cấu trúc nội dung các bài học trong giáo trình

Giáo trình PLC nâng cao được chia thành nhiều bài học với cấu trúc thống nhất. Mỗi bài bắt đầu bằng việc xác định mục tiêu và mã bài học cụ thể. Học viên sẽ viết chương trình điều khiển trên phần mềm lập trình, sau đó lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300. Tiếp theo là nạp chương trình vào PLC và vận hành thử nghiệm hệ thống. Các bài học tiến dần từ đơn giản đến phức tạp, bao gồm điều khiển động cơ, đèn giao thông, đếm sản phẩm, máy trộn, đo điện áp DC, điều khiển nhiệt độ, servo motor và thang máy.

II. Phân tích nội dung và thách thức đào tạo PLC nâng cao

Đào tạo PLC nâng cao trong nghề điện công nghiệp đối mặt với nhiều thách thức thực tế. Thứ nhất, công nghệ PLC liên tục phát triển với nhiều hãng sản xuất khác nhau như Siemens, OMRON, Mitsubishi, Allen Bradley. Mỗi hãng có ngôn ngữ lập trình và cấu trúc phần cứng riêng biệt. Điều này đòi hỏi giáo trình phải cập nhật thường xuyên để theo kịp xu hướng công nghệ mới. Thứ hai, học viên cần có nền tảng vững chắc về điện cơ bản, mạch logic và kỹ thuật số trước khi tiếp cận nội dung nâng cao. Nhiều học viên gặp khó khăn khi chuyển đổi từ tư duy mạch relay truyền thống sang lập trình PLC hiện đại. Thứ ba, chi phí đầu tư thiết bị thực hành PLC S7-300 khá cao, bao gồm CPU, module vào ra, cảm biến, động cơ và các thiết bị ngoại vi. Cơ sở vật chất tại các trường dạy nghề đôi khi chưa đáp ứng đầy đủ nhu cầu thực hành của học viên.

2.1. Khó khăn trong việc tiếp cận công nghệ PLC đa hãng

Thị trường PLC hiện nay có sự đa dạng về hãng sản xuất và dòng sản phẩm. Siemens với S7-200 và S7-300 phổ biến trong công nghiệp châu Âu và Việt Nam. OMRON chiếm thị phần lớn tại thị trường châu Á với các dòng CJ, CP và NJ. Mitsubishi được ưa chuộng trong ngành sản xuất với dòng FX và Q series. Mỗi dòng PLC có phần mềm lập trình riêng, cú pháp lệnh khác nhau và cách cấu hình phần cứng đặc thù. Học viên cần được tiếp cận nhiều dòng PLC để có khả năng thích ứng linh hoạt khi làm việc tại các nhà máy sử dụng thiết bị từ nhiều hãng khác nhau.

2.2. Yêu cầu kiến thức nền tảng cho học viên PLC nâng cao

Để tiếp thu hiệu quả nội dung giáo trình PLC nâng cao, học viên cần nắm vững nhiều kiến thức nền tảng quan trọng. Kiến thức về mạch điện cơ bản, nguyên lý hoạt động của contactor, relay nhiệt và các khí cụ điện là điều kiện tiên đầu tiên. Học viên cần hiểu nguyên lý logic Boolean, bảng chân trị và các phép toán logic AND, OR, NOT. Kỹ năng đọc hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện và sơ đồ nối dây là không thể thiếu. Ngoài ra, khả năng sử dụng máy tính cơ bản, cài đặt phần mềm và thao tác với giao diện lập trình cũng cần được trang bị trước khi tham gia khóa học PLC nâng cao.

III. Giải pháp và phương pháp đào tạo PLC nâng cao hiệu quả

Để nâng cao chất lượng đào tạo PLC nâng cao, nhiều giải pháp và phương pháp đã được áp dụng thành công. Phương pháp đào tạo dựa trên dự án thực tế giúp học viên tiếp cận trực tiếp với bài toán công nghiệp. Thay vì chỉ học lý thuyết suông, học viên được giao các dự án nhỏ như điều khiển băng chuyền đếm sản phẩm, hệ thống đèn giao thông hay máy trộn tự động. Cách tiếp cận này kích thích tư duy sáng tạo và khả năng giải quyết vấn đề. Sử dụng phần mềm mô phỏng PLC là giải pháp hiệu quả để giảm chi phí đầu tư thiết bị. Phần mềm PLCSIM của Siemens cho phép mô phỏng toàn bộ hoạt động của PLC S7-300 trên máy tính. Học viên có thể viết chương trình, tải lên phần mềm mô phỏng và kiểm tra kết quả mà không cần thiết bị vật lý. Phương pháp học nhóm và thảo luận cũng được khuyến khích để phát triển kỹ năng làm việc nhóm và chia sẻ kiến thức giữa các học viên.

3.1. Ứng dụng phần mềm mô phỏng trong đào tạo PLC

Phần mềm mô phỏng đóng vai trò quan trọng trong đào tạo PLC nâng cao. PLCSIM của Siemens cho phép tạo mô phỏng hoàn chỉnh của hệ thống PLC S7-300 trên máy tính cá nhân. Học viên có thể xây dựng chương trình trong môi trường STEP 7, tải lên PLCSIM và chạy thử mà không cần kết nối thiết bị vật lý. Phần mềm mô phỏng giúp tiết kiệm chi phí đầu tư, tăng thời gian thực hành cho mỗi học viên và cho phép thử nghiệm nhiều kịch bản điều khiển khác nhau. Ngoài ra, các phần mềm như Factory I/O còn tạo môi trường mô phỏng nhà máy 3D sinh động, giúp học viên hình dung trực quan hệ thống điều khiển thực tế.

3.2. Phương pháp đào tạo dựa trên dự án thực tế công nghiệp

Đào tạo PLC nâng cao hiệu quả đòi hỏi phương pháp tiếp cận dựa trên các dự án thực tế từ nhà máy công nghiệp. Học viên được giao bài toán cụ thể như điều khiển băng chuyền đóng gói sản phẩm với yêu cầu đếm số lượng, phân loại và dừng khẩn cấp. Từ yêu cầu công nghệ, học viên phải phân tích bài toán, xây dựng sơ đồ kết nối phần cứng, viết chương trình điều khiển và lắp đặt hệ thống hoàn chỉnh. Quá trình này rèn luyện tư duy kỹ thuật toàn diện từ phân tích đến triển khai. Giáo trình PLC nâng cao nghề điện công nghiệp áp dụng phương pháp này qua các bài tập như điều khiển máy trộn, hệ thống thang máy và giám sát nhiệt độ, mang lại hiệu quả đào tạo vượt trội so với phương pháp truyền thống.

IV. Ứng dụng và triển vọng nghề nghiệp từ giáo trình PLC nâng cao

Giáo trình PLC nâng cao nghề điện công nghiệp cao đẳng mở ra nhiều cơ hội nghề nghiệp hấp dẫn cho học viên sau khi tốt nghiệp. PLC là thiết bị không thể thiếu trong hầu hết các nhà máy sản xuất công nghiệp hiện đại. Từ nhà máy chế biến thực phẩm, nhà máy lắp ráp ô tô, nhà máy xi măng đến hệ thống xử lý nước thải đều sử dụng PLC để điều khiển quy trình tự động. Học viên hoàn thành khóa học có thể đảm nhận vị trí kỹ thuật viên bảo trì hệ thống điện tự động hóa, kỹ sư lập trình PLC hoặc nhân viên kỹ thuật tại các công ty tích hợp hệ thống. Mức lương khởi điểm cho kỹ thuật viên PLC thường cao hơn so với các vị trí kỹ thuật điện thông thường. Ngoài ra, kiến thức về PLC là nền tảng vững chắc để phát triển lên các vị trí quản lý kỹ thuật, thiết kế hệ thống điều khiển phân tán DCS hoặc tích hợp với hệ thống SCADA giám sát và thu thập dữ liệu từ xa.

4.1. Các vị trí việc làm liên quan đến kỹ năng PLC nâng cao

Kỹ năng PLC nâng cao mở ra nhiều vị trí việc làm đa dạng trong ngành công nghiệp tự động hóa. Kỹ thuật viên bảo trì điện tự động hóa chịu trách nhiệm vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống PLC tại nhà máy. Kỹ sư lập trình PLC thiết kế chương trình điều khiển cho dây chuyền sản xuất mới. Nhân viên kỹ thuật tại các công ty tích hợp hệ thống triển khai giải pháp tự động hóa cho khách hàng. Kỹ sư ứng dụng tại các hãng PLC hỗ trợ khách hàng kỹ thuật và phát triển sản phẩm mới. Ngoài ra, học viên có thể trở thành giảng viên dạy nghề hoặc kỹ sư tư vấn thiết kế hệ thống điện công nghiệp tại các công ty thiết kế.

4.2. Xu hướng phát triển công nghiệp tự động hóa tại Việt Nam

Ngành công nghiệp tự động hóa tại Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ với tốc độ tăng trưởng hai chữ số hàng năm. Chính sách khuyến khích đầu tư sản xuất công nghiệp và chuyển đổi số đã tạo ra nhu cầu lớn về nhân lực có kỹ năng PLC. Các khu công nghiệp lớn tại Bắc Ninh, Thái Nguyên, Vĩnh Phúc, Đồng Nai và TP.HCM liên tục tuyển dụng kỹ thuật viên PLC. Xu hướng Industry 4.0 với IoT công nghiệp, trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn đang mở rộng phạm vi ứng dụng của PLC. Học viên tốt nghiệp giáo trình PLC nâng cao nghề điện công nghiệp cao đẳng có lợi thế cạnh tranh lớn trên thị trường lao động, đặc biệt khi kết hợp thêm kỹ năng về mạng công nghiệp và hệ thống SCADA.

21/04/2026

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ Ộ NÔNG NGHIỆP VÀ V PHÁT TRIỂN ỂN NÔNG THÔNG TRƯỜNG ỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: PLC NÂNG CAO NGHỀ: NGH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết ết định số: / QĐ-TCGNB TCGNB ngày…….năm 2017 của Trường n ờng cao đẳng nghề Cơ giới Ninh Bình Ninh Bình, năm 2018 1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2 LỜI GIỚI THIỆU Ngày nay khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển. Trong các xí nghiệp hiện nay có nhiều hệ thống máy sản xuất sử dụng các bộ điều khiển lập trình. Trên thế giới có nhiều hãng sản xuất các bộ điều khiển lập trình khác nhau nhưng tính năng tương tự như nhau. Trong tài liệu đề cập đến bộ điều khiển lập trình của OMRON và SIEMENS (S7-200 và S7-300). PLC nâng cao là một mô đun chuyên môn của học viên chuyên ngành Điện công nghiệp. Mô đun này nhằm trang bị cho học viên các trường dạy nghề những kỹ năng cần thiết để lắp đặt và lập trình điều khiển cho một số hệ thống tự động hóa có trong thực tế, từ đó có tư duy kỹ thuật để áp dụng vào thực tiễn sản xuất. Ninh Bình, ngày 5 tháng 6 năm 2018 Tham gia biên soạn 1. Bùi Thị Thủy 3 MỤC LỤC Nội dung Trang 1 Lời giới thiệu 3 2 Mục lục 4 3 Bài mở đầu:Vị trí, ứng dụng PLC trong công nghiệp 12 1. Các bài toán điều khiển động cơ 2. Các bài toán điều khiển quá trình 4 Bài 1: Điều khiển các động cơ khởi động 20 và dừng theo trình tự. Viết chương trình điều khiển. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300. Nạp chương trình và vận hành thử. 5 Bài 2: Điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha quay hai chiều 28 có hãm trước lúc đảo chiều. Viết chương trình điều khiển. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300. Nạp chương trình và vận hành thử. 6 Bài 3: Điều khiển đèn giao thông. Viết chương trình điều khiển. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300. Nạp chương trình và vận hành thử. 7 Bài 4: Đếm sản phẩm. Viết chương trình điều khiển. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300. Nạp chương trình và vận hành thử. 8 Bài 5: Điều khiển máy trộn. Viết chương trình điều khiển. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300. Nạp chương trình và vận hành thử. 9 Bài 6: Đo điện áp DC và điều khiển ON/OFF. Viết chương trình điều khiển. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300. Nạp chương trình và vận hành thử. 10 Bài 7: Điều khiển nhiệt độ. Viết chương trình điều khiển. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300. Nạp chương trình và vận hành thử. 11 Bài 8: Điều khiển động cơ SERVOMOTOR. Viết chương trình điều khiển. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300. Nạp chương trình và vận hành thử. 12 Bài 9: Điều khiển thang máy. Viết chương trình điều khiển. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7-300. Nạp chương trình và vận hành thử. 13 Bài 10: Màn hình cảm ứng. Giới thiệu chung về màn hình cảm ứng 2. Thiết kế giao diện cho màn hình cảm ứng 14 Bài 11: Kết nối PLC với màn hình cảm ứng 158 1. Giao tiếp PC với PLC. Giao tiếp PC với TP. Giao tiếp PLC với TP. Thiết kế chương trình trên nền Simatic manager. Thiết kế giao diện điều khiển trên Win CC. Nạp chương trình cho PLC, TP. Kiểm tra và vận hành thử. 15 Tài liệu tham khảo 170 6 MÔ ĐUN: PLC NÂNG CAO Mã mô đun: MĐ 30 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Mô đun PLC nâng cao học sau các môn học, mô đun: Kỹ thuật cơ sở ; Trang bị điện, Kỹ thuật cảm biến, truyền động điện và PLC cơ bản. - Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề. - Ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: Mục tiêu của mô đun: - Về kiến thức: + Sử dụng được các loại PLC của hãng OMRON và SIEMENS. + Có khả năng tự nghiên cứu để sử dụng các loại PLC của các hãng khác. - Về kỹ năng: + Vận hành được một hệ thống điều khiển dùng PLC có sẵn. + Lắp đặt được các hệ thống điều khiển cỡ nhỏ dùng PLC đơn và Màn hình cảm biến. + Viết được các chương trình ứng dụng cỡ nhỏ cho PLC đơn và Màn hình cảm biến theo yêu cầu thực tế. - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư duy sáng tạo và khoa học, đảm bảo an toàn, tiết kiệm. Nội dung của mô đun: Thời gian Số Tổng Lý Thực hành, Kiểm Tên các bài trong mô đun số thuyết thí nghiệm, tra TT thảo luận, Bài tập 1 Bài mở đầu:Vị trí, ứng dụng PLC 2 2 trong công nghiệp 1. Các bài toán điều khiển động cơ 1 2. Các bài toán điều khiển quá trình 1 7 Thời gian Số Tổng Lý Thực hành, Kiểm Tên các bài trong mô đun số thuyết thí nghiệm, tra TT thảo luận, Bài tập 2 Bài 1: Điều khiển các động cơ khởi 14 2 12 động và dừng theo trình tự. Viết chương trình điều khiển. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7- 0,5 5,5 300. Nạp chương trình và vận hành 0,5 1,5 thử. 3 Bài 2: Điều khiển động cơ không 8 2 6 đồng bộ ba pha quay hai chiều có hãm trước lúc đảo chiều. Viết chương trình điều khiển. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7- 0,5 2,5 300. Nạp chương trình và vận hành 0,5 0,5 1 thử. 4 Bài 3: Điều khiển đèn giao thông. Viết chương trình điều khiển. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7- 1 3,5 300. Nạp chương trình và vận hành 0,5 2 thử. 5 Bài 4: Đếm sản phẩm. Viết chương trình điều khiển. 3 5 8 Thời gian Số Tổng Lý Thực hành, Kiểm Tên các bài trong mô đun số thuyết thí nghiệm, tra TT thảo luận, Bài tập 2. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7- 1 4,5 300. Nạp chương trình và vận hành 0,5 2 thử. 6 Bài 5: Điều khiển máy trộn. Viết chương trình điều khiển. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7- 1 4,5 300. Nạp chương trình và vận hành 0,5 2 thử. 7 Bài 6: Đo điện áp DC và điều khiển 16 4 12 ON/OFF. Viết chương trình điều khiển. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7- 1 6,5 300. Nạp chương trình và vận hành 0,5 thử. 8 Bài 7: Điều khiển nhiệt độ. Viết chương trình điều khiển. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7- 1 4,5 300. Nạp chương trình và vận hành 0,5 2 thử. 9 Bài 8: Điều khiển động cơ 8 2 6 SERVOMOTOR. 9 Thời gian Số Tổng Lý Thực hành, Kiểm Tên các bài trong mô đun số thuyết thí nghiệm, tra TT thảo luận, Bài tập 1. Viết chương trình điều khiển. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7- 1 2,5 300. Nạp chương trình và vận hành 0,5 thử. 10 Bài 9: Điều khiển thang máy. Viết chương trình điều khiển. Lắp đặt và nối dây cho PLC S7- 2 3,5 300. Nạp chương trình và vận hành 0,5 2 thử. 11 Bài 10: Màn hình cảm ứng. Giới thiệu chung về màn hình 1 3 cảm ứng 2. Thiết kế giao diện cho màn hình 2 6 cảm ứng 12 Bài 11: Kết nối PLC với màn hình 8 2 4 2 cảm ứng 1. Giao tiếp PC với PLC. Giao tiếp PC với TP. Giao tiếp PLC với TP. Thiết kế chương trình trên nền 0,25 0,25 Simatic manager. 10 Thời gian Số Tổng Lý Thực hành, Kiểm Tên các bài trong mô đun số thuyết thí nghiệm, tra TT thảo luận, Bài tập 5. Thiết kế giao diện điều khiển 1 2,5 trên Win CC. Nạp chương trình cho PLC, TP. Kiểm tra và vận hành thử. 0,25 2 Cộng: 160 40 108 12 11 BÀI MỞ ĐẦU: VỊ TRÍ, ỨNG DỤNG PLC TRONG CÔNG NGHIỆP Mã bài: MĐ 30-00 Giới thiệu: Trong công nghiệp, các bài toán về điều khiển rất đa dạng và phong phú. Tùy vào đặc điểm của từng hệ thống sản xuất mà việc đưa ra các cách thức điều khiển khác nhau như điều khiển cho động cơ cụ thể hay điều khiển theo một quá trình liên tục, có mối liên quan mật thiết giữa nhiều thiết bị trong hệ thống. Nội dung bài học này sẽ đưa ra các đặc điểm của các bài toán điều khiển động cơ và bài toán điều khiển quá trình giúp cho học viên có được những kiens thức cơ bản nhất áp dụng vào giải quyết các nội dung còn lại trong mô đun cũng như trong thực tế thực tế sản xuất. Mục tiêu: - Phân biệt được các bài toán điều khiển động cơ và các bài toán điều khiển quá trình. - Rèn luyện đức tính cẩn thận, chính xác, tập trung trong công việc. Nội dung chính: 1. Các bài toán điều khiển động cơ  Các nguyên tắc điều khiển Quá trình làm việc của động cơ điện để truyền động một máy sản xuất thường gồm các giai đoạn: khởi động, làm việc và điều chỉnh tốc độ, dừng và có thể có cả giai đoạn đảo chiều. Xét động cơ là một thiết bị động lực, quá trình làm việc và đặc biệt là quá trình khởi động, hãm thường có dòng điện lớn, tự thân động cơ điện vừa là thiết bị chấp hành nhưng cũng vừa là đối tượng điều khiển phức tạp. Về nguyên lý khống chế truyền động điện, để khởi động và hãm động cơ với dòng điện được hạn chế trong giới hạn cho phép, thường dùng ba nguyên tắc khống chế tự động sau: - Nguyên tắc thời gian: Việc đóng cắt để thay đổi tốc độ động cơ dựa theo nguyên tắc thời gian, nghĩa là sau những khoảng thời gian xác định sẽ có tín hiệu điều khiển để thay đồi tốc độ động cơ. Phần tử cảm biến và khống chế cơ bản ở đây là rơle thời gian - Nguyên tắc tốc độ: Việc đóng cắt để thay đổi tốc độ động cơ dựa vào nguyên lý xác định tốc độ tức thời của động cơ. Phần tử cảm biến và khống chế cơ bản ở đây là rơle tốc độ. 12 - Nguyên tắc dòng điện: Biết tốc độ động cơ do mô men động cơ xác định, mà mô men lại phụ thuộc vào dòng điện chạy qua động cơ, do vậy có thể đo dòng điện để khống chế quá trình thay đổi tốc độ động cơ điện. Phần tử cảm biến và khống chế cơ bản ở đây là rơle dòng điện. Mỗi nguyên tắc điều khiển đều có ưu nhược điểm riêng, tùy từng trường hợp cụ thể mà chọn các phương pháp cho phù hợp.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ