Tài liệu Skkn ứng dụng mô hình đóng thùng và dán keo tự động vào giảng dạy các học phần điều khi n

BM 01-Bia SKKN SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI TRƯỜNG TRUNG CẤP KINH TẾ KỸ THUẬT ĐỒNG NAI Mã số: ................................ (Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi) SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ĐÓNG THÙNG VÀ DÁN KEO TỰ ĐỘNG VÀO GIẢNG DẠY CÁC HỌC PHẦN PLC VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN Người thực hiện: Đinh Công Sang Lĩnh vực nghiên cứu: - Quản lý giáo dục  - Phương pháp dạy học bộ môn: PLC; Điện khí nén  (Ghi rõ tên bộ môn) - Lĩnh vực khác: .......................................................  (Ghi rõ tên lĩnh vực) Có đính kèm: Các sản phẩm không thể hiện trong bản in SKKN  Mô hình  Đĩa CD (DVD)  Phim ảnh  Hiện vật khác (các phim, ảnh, sản phẩm phần mềm) Năm học: 2016 - 2017 BM02-LLKHSKKN SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC –––––––––––––––––– I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN 1. Họ và tên: Đinh Công Sang; 2. Ngày tháng năm sinh: 21/8/1967; 3. Nam, nữ: Nam; 4. Địa chỉ: 20/8, hương lộ 9, ấp Tân Triều, xã Tân Bình, huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai 5. Điện thoại:(CQ)/0613.561.252; (NR); ĐTDĐ: 0918.080.656; 6. Fax: 0613.561.319 E-mail: [email protected] 7. Chức vụ: Trưởng khoa Điện – Điện lạnh 8. Nhiệm vụ được giao (quản lý, đoàn thể, công việc hành chính, công việc chuyên môn, giảng dạy môn, lớp, chủ nhiệm lớp,…): Giảng dạy; 9. Đơn vị công tác: Trường Trung cấp Kinh tế - Kỹ thuật Đồng Nai II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO - Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất: Kỹ sư - Năm nhận bằng: 2003 - Chuyên ngành đào tạo: Điện khí hóa & Cung cấp điện III. KINH NGHIỆM KHOA HỌC - Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: giảng dạy - Số năm có kinh nghiệm: 14 năm - Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây: 05 LỜI CẢM ƠN - - Lời đầu tiên tác giả xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo, Công đoàn nhà trường đã tạo điều kiện cho tác giả thực hiện đề tài này. Trong quá trình thực hiện, bản thân tác giả còn bận nhiều công việc nên không thể tránh khỏi những sai sót, mong Lãnh đạo, Công đoàn và Quý thầy, cô trong nhà trường giúp đỡ, đóng góp ý kiến để tác giả hoàn thành đề tài này được tốt hơn. Xin chân thành cảm ơn! Nhơn Trạch, tháng 5 năm 2017 Đinh Công Sang Mục lục: 1. Lý do chọn đề tài; trang 1 2. Cơ sở lý luận và thực tiễn trang 1, 2, 3 3. Tổ chức thực hiện các giải pháp; trang 4, 5, 6, 7, 8, 9 4. Hiệu quả của đề tài; trang 9, 10 5. Đề xuất, khuyến nghị khả năng áp dụng; trang 10 6. Tài liệu tham khảo; trang 10 7. Phụ lục. trang 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 BM03-TMSKKN Tên SKKN: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ĐÓNG THÙNG VÀ DÁN KEO TỰ ĐỘNG VÀO GIẢNG DẠY CÁC HỌC PHẦN PLC VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN KHÍ NÉN I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trường Trung cấp Kinh tế - Kỹ thuật Đồng Nai hằng năm nhận được chỉ tiêu đào tạo hệ trung cấp chuyên nghiệp do Sở Giáo dục & Đào tạo. Trong chương trình đào tạo ngành điện công nghiệp và dân dụng có các học phần, thực hành PLC và thực hành Điều khiển điện khí nén, đây là 02 học phần rất phổ biến đối với học sinh ngành điện, vì hiện nay hầu hết các công ty, xí nghiệp đều sử dụng hệ thống điều khiển các dây chuyền sản xuất. Việc giúp học sinh hình thành kỹ năng trong việc lắp đặt, vận hành và bảo trì hệ thống dây chuyền là không thể thiếu. Bản thân tôi là giáo viên giảng dạy ngành điện công nghiệp, công việc hàng ngày của tôi là giảng dạy các học sinh học thực hành trên các trang thiết bị, các mô hình thí nghiệm về điện. Trong quá trình giảng dạy việc sử dụng các mô hình trang thiết bị thực hành là không thể thiếu. Do đó tôi đã được làm quen và tiếp xúc rất nhiều với các mô hình và thiết bị dùng trong giảng dạy các môn học thực hành. Hơn nữa các mô hình dạy học được trang bị cho trường không có loại mô hình này. Do đó tôi đã khảo sát ở những trường trung cấp chuyên nghiệp, trung cấp nghề trong địa bàn tỉnh Đồng Nai, cũng như những đơn vị bạn, tôi thấy mô hình thực hành này là rất cần thiết, với chi phí không cao nhưng mang lại hiệu quả. Chính vì vậy mà tác giả đã đưa “Mô hình đóng thùng và dán keo tự động” vào đề tài sáng kiến kinh nghiệm. II. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1. Cơ sở lý luận: Hiện nay quá trình tự động hóa trong công nghiệp là hết sức quan trọng đối với sự phát triển của một quốc gia. Với các nước phát triển như Mỹ, Nhật thì tự động hóa không còn xa lạ và đã trở nên quen thuộc. Ở các nước này máy móc hầu như đã thay thế lao động chân, tay và thay vào đó là những lao động chuyên môn, những kỹ sư có tay nghề cao.... Việt Nam là nước đang phát triển thì nhu cầu hiện đại hóa trong công nghiệp là điều hết sức quan trọng đối với phát triển kinh tế cũng như nhu cầu công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Hiện tại các hệ thống đóng nắp và dán keo thùng caton đều nhập máy móc từ nước ngoài. Khi đi tìm hiểu về các hệ thống đóng thùng của các nhà máy thì tôi thấy đa số các máy họ phải nhập từ nước ngoài. Càng nghiên cứu sâu về hệ thống đóng nắp và dán keo thùng caton thì chủ yếu họ nhập từ Mỹ thương hiệu 3M (Minnesota Mining and Manufacturing Co). Vì thế tôi và các giáo viên trong khoa Điện – Điện lạnh quyết định chế tạo một hệ thống đơn giản mang thương hiệu của “Viet Nam”. Chúng tôi đã làm thành công mô hình: “Đóng thùng và dán keo tự động” Với mô hình đóng thùng và dán keo tự động này giáo viên có thể chuyển tải cho học sinh đầy đủ kiến thức căn bản của 02 học phần thực hành PLC và thực hành Điều khiển điện khí nén bằng các thiết bị, khí cụ điện có sẳn trên mô hình, thông qua các bài thực hành cơ bản đã được tham khảo qua chương trình của vụ Trung học chuyên nghiệp cũng như của các trường trung cấp chuyên nghiệp tại Tp. HCM và Đồng Nai. 2. Cơ sở thực tiễn: Thực hiện các giải pháp: Kích thước mô hình: Dài*rộng*cao: (2000*500*1000) mm 2.1. Phần cơ Phần khung: - Vật liệu dùng nhôm, mica tạo khung sườn chắc chắn và nâng đỡ cả hệ thống. - Con lăn và băng tải 2.2. Phần điều khiển điện khí nén Hệ thống gồm 2 xilanh piston: Gồm 2 phần chính: - Phần 1: xilanh đậy nắp để đậy nắp phía sau thùng. - Phần 2: ba thanh inox giúp đậy các nắp thùng phía trước và hai bên. Ngoài ra còn sử dụng Van solenoid 5/2 và các van để điều khiển và kết nối với xilanh 2.3. Phần điện - Bộ điều khiển lập trình PLC Omron SYSMAC CP1L - Motor DC giảm tốc - Cảm biến quang - Relay - Áp tô mát - Cầu chì - Nút dừng khẩn cấp - Nguồn 24V DC - Led báo nguồn tủ điện - Star: Nút khởi động - Stop: Nút dừng hệ thống - Đèn báo Mô hình đóng thùng và dán keo tự động dùng để giảng dạy theo chương trình của các học phần gồm 120 tiết thực hành với nội dung các bài tập như sau: Phần I ĐIỀU KHIỂN LÂÂP TRÌNH PLC Số tiết Chương 1: Giới thiê êu tổng quan về PLC 2 Chương 2: Cảm biến và cơ cấu chấp hành. 8 Chương 3: Thiết bị điều khiển logic lập trình plc omron Chương 4: Kết nối dây giữa plc và thiết bị ngoại vi Chương 5: Tập lệnh cơ bản PLC OMRON 5 5 8 62 Chương 6: Ứng dụng plc trong điều khiển. 90 tiết Phần II ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN – KHÍ NÉN Chương 1. Cơ sở lý thuyết về điện-khí nén. 1 Chương 2. Máy nén khí và thiết bị xử lý khí nén. 4 Chương 3. Thiết bị phân phối và cơ cấu chấp hành. 5 Chương 4. Các phần tử trong hệ thống điều khiển. 5 Chương 5. Kỹ thuật điều khiển điện-khí nén. 45 60 tiết - Mỗi bài thực hành đều có sơ đồ nguyên lý và phiếu hướng dẫn thực hành. - Các ứng dụng thực tế của từng bài được đưa vào hết sức thực tế gần gủi với đời sống xã hội hằng ngày các học viên nhìn thấy. - Tài liệu được biên soạn khá chi tiết học sinh có thể tự tìm hiểu và nghiên cứu tại nhà. 3. Thực tiễn: 3.1. Ứng dụng - Sử dụng trong các nhà máy sản xuất nước uống, mì gói…dùng để đóng thùng sau khi đã đưa sản phẩm vào thùng - Có thể dùng để dán keo thùng trước khi vận chuyển 3.2. Cải tiến 3.2.1. Ưu điểm - Giá thành rẻ - Cấu tạo đơn giản, dễ dàng thay thế các bộ phận khi bị hỏng - Dễ sử dụng 3.2.2. Khuyết điểm - Máy chỉ dán được một mặt thùng - Tốn thời gian để thay keo III. TỔ CHỨC THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP Nội dung thực hiện mô hình gồm các phần cơ bản sau: 1. Thi công lắp đặt mô hình 1.1. Thi công khung - Phần khung được chia làm hai phần: Phần khung đậy nắp: Hình 13: Khung đậy nắp Phần đậy nắp được gồm cấu tạo gồm 3 thanh ionx: Hai thanh 2 bên dùng để đậy 2 nắp ngoài, thanh giữa đậy nắp phía trước, cây đập sử dụng xilanh để đậy nắp phía sau. Nhưng vậy phần đậy nắp này giúp đậy tất cả 4 nắp theo quy trình nhất định để băng tải chuyển đến phần dán keo. - Phần khung dán keo: Phần khung dán keo gồm có 2 băng tải trên chạy song song, giúp thùng cố định trong khi dán keo. Hình 14: Khung dán keo 2.2. Lắp tủ điện - Sơ đồ tủ điện: Hình 15: Sơ đồ tủ điện Kí hiệu: - CB (Circuit Breaker): Aptomat; - CC: Cầu chì; - Emergency Stop: Nút dừng khẩn cấp; - Nguồn tổ ong một chiều 24V DC; - R, S, T: Led báo nguồn tủ điện; - Start: Nút khởi động; - Stop: Nút dừng hệ thống; - S1, S2: Cảm biến; - PLC – CP1E - KA1, KA2, KA3, KA4, KA5, KA6: Relay - M1, M2: Động cơ băng chuyền 1 và 2 - XL1, XL2: Xilanh đậy nắp và xilanh cắt keo - Đ1, Đ2: Đèn báo Start và Stop - Lắp ráp tủ điện: Hình 16: Thi công tủ điện - Đấu dây tủ điện: Hình 17: Đấu dây tủ điện 3. Nguyên lý hoạt động 3.1. Lập trình PLC 3.1.1. Lập trình Hình 16: Chương trình PLC Hình 18: Chương trình PLC Omron CX V9.0 3.1.2. Phân tích - Khi ấn nút Start (0.00) Motor 1(100.00), Motor 2 (100.01) chạy, đèn Start light (100.05) sáng; - Khi CB 1 (0.02) tác động, van 1 (100.02) hoạt động khiến Piston 1 tác động sau một thời gian thì Van 1 ngưng hoạt động; - Khi CB2 (0.03) tác động, van 2 (100.03) hoạt động khiến Piston 2 tác động, sau một thời gian thì Van 2 ngưng hoạt động; - Van 1 và Van 2 chỉ hoạt động khi Motor 2 chạy; - Khi Van 2 hoạt động thì motor 2, motor 1 dừng hoạt động; - Khi ấn nút Stop (0.01) đèn Stop light sáng, hệ thống dừng hoạt động; - Khi đèn Start light sáng thì đèn Stop light tắt và ngược lại, khi đèn Stop light sáng thì đèn Start light tắt; - Khi ấn Stop hệ thống sẽ không hoạt động cho đến khi ấn Start. 3.2. Vận hành máy 3.2.1. Nguyên lý dán keo Dán mặt trên của thùng. 3.2.2. Vận hành máy - Khi ấn nút Start trên tủ điện, hai băng chuyền 1 và 2 hoạt động, đẩy thùng đến vị trí đóng nắp. Khi thùng đến vị trí đóng nắp, cảm biến 1 sẽ tác động khiến Piston 1 hoạt động để đậy nắp phía sau thùng và giữ nguyên trạng thái để giữ nắp thùng đóng. Sau đó, ba thanh inox chĩa ra 3 hướng sẽ đóng ba nắp thùng còn lại. - Khi thùng đi đến hệ thống dán keo, con lăn 1 sẽ ép keo giúp keo dính vào mặt trên thùng, thùng tiếp tục được đẩy phía trước, khi đến vị trí cắt keo, thùng sẽ tác động cảm biến 2, piston 2 sẽ tác động và cắt keo khi thùng đi hết hệ thống dán keo, con lăn 2 sẽ dán keo mặt trên của thùng IV. HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI Trong quá trình công tác tại Trường trung cấp Kinh tế Kỹ thuật Đồng Nai, với công việc chuyên môn chính là quản lý và giảng dạy. Bản thân tôi đã gặp không ít những khó khăn, vì thế tôi có mong muốn đưa ra một giải pháp nhằm khắc phục những khó khăn để đưa chất lượng, hiệu quả và bảo quản vật tư, thiết bị được tốt hơn trong công việc giảng dạy, tôi cũng muốn góp một phần công sức vào sự nghiệp phát triển tại nhà trường nói riêng và ngành giáo dục nói chung. Với mô hình thực tập này, nó mang tính tiết kiệm, tiện lợi và giúp học sinh ngành điện công nghiệp học tập 02 học phần thực hành PLC và thực hành Điều khiển điện khí nén được dể dàng hơn, nhằm giúp học sinh tiếp cận thực tế về hệ thống PLC và Điều khiển điện khí nén tại các công ty, xí nghiệp. Với mô hình đóng thùng và dán keo tự động sẽ giúp giáo viên không phải bận tâm nhiều đến việc cấp phát vật tư, thiết bị hàng ngày theo từng bài học cũng như quản lý các thiết bị trong suốt quá trình thực hành, thuận tiện trong việc giảng dạy thực hành, kết quả dạy học được nâng cao. Năm học 2015 – 2016 với mô hình đóng thùng và dán keo tự động chúng tôi đã tham gia hội thi thiết bị đào tạo tự làm lần thứ IV do Sở Lao động Thương binh Xã hội tỉnh Đồng Nai tổ chức kết quả đạt giải Ba. Do thời gian và kinh nghiệm còn giới hạn nên mô hình trên chắc chắn còn nhiều khiếm khuyết rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ quý vị đồng nghiệp để mô hình trên có thể phát huy hết tác dụng trong việc nâng cao chất lượng dạy và học. Xin chân thành cảm ơn! V. ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG Do nhà trường chưa có mô hình này, tác giả đề nghị cần mở rộng đầu tư thêm những thiết bị đào tạo tự làm tương tự trong toàn trường để giáo viên và học sinh được cọ sát thực tế hơn. Với mô hình đóng thùng và dán keo tự động tôi sẽ tiếp tục cải tiến để giảng dạy thêm các học phần khác như: Khí cụ điện, thực tập trang bị điện để kết quả dạy học được nâng cao. VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Giáo trình "Lập Trình Với PLC Zen, CPM1-A Và Inverter Omron của Thạc sĩ Nguyễn Tấn Phước (Nhà xuất bản Hồng Đức - năm 2008); 2. PLC Lập Trình Ứng Dụng Trong Công Nghiệp (NXB Khoa Học Kỹ Thuật 2008) của Trần Thế San, Nguyễn Ngọc Phương. 3. http://www.itiscassino.it/uploads/invito-omron-doc.doc 4. Hệ thống điều khiển bằng khí nén - NXB giáo dục - Nguyễn Ngọc Phương. 5. Điều khiển khí nén và thuỷ lực - Trường ĐHCN TPHCM - Lê Văn Tiến Dũng, năm 2005. 6. https://www.youtube.com/watch?v=rWcJq4MLHm8 7. https://www.youtube.com/channel/UCywwPZxld1UR1vkimGUCHVg 8. http://www.3m.com 9. https://www.youtube.com/watch?v=eKQIhskoBpw NGƯỜI THỰC HIỆN (Ký tên và ghi rõ họ tên) Đinh Công Sang VII. PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phần cơ 1. Phần khung - Vật liệu: Nhôm, mica. - Phần khung tạo khung sườn chắc chắn và nâng đỡ cả hệ thống. Hình 2: Khung sườn 2. Xilanh piston - Sử dụng Xilanh tác động kép. Hình 3: Xilanh và kí hiệu - Hệ thống gồm 2 xilanh piston: Xilanh piston đậy nắp: Gồm 2 phần chính: Phần 1: Xilanh đậy nắp để đậy nắp phía sau thùng. Phần 2: Ba thanh inox giúp đậy các nắp thùng phía trước và hai bên. Hình 4: Xilanh đậy nắp thùng - Xilanh piston cắt keo: Đầu xilanh được gắn một lưỡi dao nhọn để cắt đứt keo chính xác. Hình 5: Xilanh cắt keo - Sử dụng Van solenoid 5/2 và các van để điều khiển và kết nối với xilanh. Hình 6: Một số Van được sử dụng 3. Con lăn và băng tải Hình 7: Con lăn Trong sản xuất, phân phối thì hệ thống băng tải di động hữu ích và giúp nhanh chóng, hiệu quả, ít tốn kém nguồn nhân lực. Với những nơi có không gian nhỏ hẹp như kho chứa hàng, kho chứa để bốc xếp hàng hóa, dùng băng tải di động giải pháp khá hiệu quả và đơn giản. Băng tải công nghiệp là một hệ thống máy móc được sử dụng nhiều trong các nhà máy, cơ sở sản xuất tiết kiệm sức lao động, nhân công, thời gian và tăng hiệu quả rõ rệt đó chính là băng tải, băng chuyền. - Định nghĩa chuyên nghiệp hơn thì hệ thống băng tải là thiết bị chuyển tải có tính kinh tế cao nhất trong ứng dụng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu trong sản xuất với mọi khoảng cách. - Các băng tải được đặc trưng bởi các loại đai được sử dụng (vật liệu, kết cấu, độ dày) và vị trí của các nhóm vận động. Động cơ được gắn bên dưới các băng tải. Khi động cơ hoạt động, các con lăn sẽ quay ngược lại gây ra áp lực cao lên tấm thảm cao su, làm tấm cao su di chuyển để đưa hàng hóa đi về phía trước Hình 8: Băng tải đẩy thùng và ép nắp thùng Phụ lục 2: Phần điện 1. Tổng quát về PLC CP-1E PLC Bộ điều khiển lập trình (PLC) của nhả sản xuất gồm 2 loại CPU: loại CP1E-E giá thành thấp (hạn chế về chức năng truyền thông) và loại CP1EN đa năng. Hình 9: Bộ điều khiển lập trình PLC CP-1E và cổng kết nối RS-232 Cổng RS-232, cổng USB, đầu vào đếm tốc độ cao, đầu ra phát xung. Ứng dụng: - Các ứng dụng nhỏ; - Kết nối màn hình; - Phát xung 2 trục; - Tối đa 160 I/O, loại CPU -N có thể gắn thêm môđun RS-232 / 485 / 422 Kết nối với môđun mở rộng tương tự như cho loại CP1L (tối đa 3 môđun cho CPU 30,40). Hai núm xoay chỉnh giá trị analog (8 bit) trong PLC 6 đầu vào tốc độ cao 10kHz (loại -E) hoặc 6 đầu vào 10kHz và 2 đầu 100kHz (cho loại -N). - Bộ nhớ 2 Kstep (loại -E) và 8Kstep (loại -N) 6 đầu vào ngắt và 6 đầu vào tác động nhanh. - Chức năng Smart Input (nếu dùng CX-Programmer dành riêng cho CP1E) giúp cho việc lập trình nhanh hơn trước rất nhiều, giảm tới 30% thời gian với chương trình có dung lượng khoảng 1,5kstep. - Đèn I/O gắn ngay tại vị trí đấu dây giúp quan sát dễ dàng. 2. Motor DC giảm tốc