Nghiên cứu ứng dụng phần mềm PLC Simulator phục vụ đào

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ

Só08/2021

Nghiên cứu ứng dụng phần mềm PLC Simulator

xây dựng thí nghiêm thực hành mô phỏng mạch điện

phục vụ đào tạo sinh viên Khoa Điện tại Trường Cao đẳng VMU

■ ThS. ĐỖ THU HUYỀN; TS. ĐÓNG XUÂN THÌN

Trường Cao đẳng VMU - Trường Đại học Hàng hải Việt Nam

TÓM TẮT: Bài báo trình bày về ứng dụng của phần mềm PLC Simulator trong việc xây dựng các bài thực hànhmô phỏng mạch điệnđể phục vụ đàotạo sinhviên Khoa Điện tại Trường CaođẳngVMU. PLC Simulatorlà một phần mềm đơn giản và trực quan.

Trong bài báo này, tác giả giới thiệu các kiến thức cơ bản về phần mềm PLC Simulator, cách mô phỏng lập trình mô hình mạch điện trên phần mềm. Trên giaodiệncủa phần mềm này, cáccôngcụ được hiển thị trực quanvà có thể tìm kiếm dễ dàng trong bảng điều khiển. Từ đó, tác giả đã ứng dụng phần mềm dùng trong giảngdạy cho sinh viên để tạo ra các bài thực hành cho mô-đun PLC tại Trường Cao đẳng VMU. Các bài thực hành này sẽ giúp sinh viên hiểu rõhơn về lập trình, thiết kế, môphỏng mạch điện và ứng dụng của công nghệ tự động hóa trong thựctế.

TỪ KHÓA: PLC Simulator,mô-đun,phần mềm, lập trình.

ABSTRACT: This paper introduced an PLC Simulator's application to make experiments in electrical circuit simulation for electrical engineering training purpose at VMU college. PLC Simulator is a simple and visual software. In this paper, author presented the basic knowledge of PLC Simulator software and the simulationofelectricalcircuit on this software. On the software's interface, the tools are clearly displayed on the control panels. As a result, this software was employed to create experiments for electrical students training aim at VMU college. The findings helped students clearly understand about the programming, designing, simulating electrical circuit and the application of automation technology.

KEYWORDS: Simulator software, module, software, programming.

1.

ĐẶTVẤN ĐỀ

Hiện nay, cùng với mục tiêu đào tạo nguồn lao động có chất lượng cao cho xã hội, các trường nghề luôn chú trọng đổi mới về nội dung, phương pháp giảng dạy cho phù hợp tình hình thực tế, tăng tỉ lệ thực hành thí nghiệm trong giảng dạy. Đặc biệt, Nhà trường luôn chú trọng ứng dụng khoa học công nghệ vào giảng dạy thực hành, nghiên cứu. Với mong muốn nâng cao kỹ năng thực hành cho sinh

viên, sinh viên sau khi ra trường không chỉ cần nắm vững về kiến thức lý thuyết mà còn cần phải có cả kỹ năng thực hành nghề tốt, Trường Cao đẳng VMU luôn đẩy mạnh việc ứng dụng các phần mềm thực hành dùng trong học tập và coi đây là điểu rất cần thiết đối với các sinh viên trong các trường đào tạo nghề. Bên cạnh, việc học tập thực hành với mô hình thực tế trên lớp các sinh viên có thể tự chủ động học tập nghiên cứu ngoài giờ ở mọi nơi. Tuy không thể thay thế được hoàn toàn việc mua sắm và hiện đại hóa thiết bị nhưng vẫn đảm bảo yêu cẩu học tập nghiên cứu của sinh viên, qua đó giúp sinh viên biết sử dụng phần mềm để xây dựng các bài thực hành, thí nghiệm cho các môn học, mô- đun trong chuyên ngành điện.

Trong công nghiệp, PLC là thiết bị tự động hóa rất quan trọng vì PLC đóng vai trò như một máy tính trong việc vận hành các quy trình công nghiệp [1-3]. Máy tính này sử dụng một chương trình điểu khiển lập trình để có thể thực hiện các nhiệm vụ theo trật tự nhất định. PLC thường được sử dụng với chức năng điểu khiển và giám sát các hệ thống sản xuất. Nó được giảng dạy cho các sinh viên trong mô-đun PLC cơ bản của chương trình đào tạo sinh viên hệ cao đẳng.

Thông thường, các sinh viên sẽ được thực hành trực tiếp trên các thiết bị PLC thực. Tuy nhiên, do số lượng sinh viên nhiều nên số lượng thiết bị thực hành không đáp ứng được và nhu cẩu thực hành của sinh viên rất cao. Việc nghiên cứu phẩn mềm PLC Simulator để xây dựng các bài thí nghiệm thực hành mô phỏng mạch điện phục vụ đào tạo sinh viên Khoa Điện tại Trường Cao đẳng VMU là rất cấn thiết. Nó sẽ giúp các sinh viên hiểu rõ hơn vể lập trình mô phỏng và ứng dụng của công nghệ tự động hóa trong thực tế.

Tính mới của nghiên cứu: Phần mềm PLC Simulator ngoài việc hỗ trợ dùng trên máy tính hoặc máy tính bảng, phấn mềm còn dùng được trên điện thoại chạy hệ điều hành Android. Bên canh đó, đối với chương trình lập trình và mô phỏng thực hiện tích hợp ngay trong một phần mểm PLC Simulator mà trước kia việc lập trình, mô phỏng cần kết hợp các phần mềm khác nhau và chỉ có thể dùng trên máy tính. Phẩn mềm PLC Simulator có rất nhiều ưu điểm vượt trội, có thể chỉ ra như:

- Cách lập trình đơn giản: Với phần mềm mô phỏng PLC Simulator, cách thức mô phỏng được thực hiện rất dễ dàng. Hơn nữa, trình mô phỏng không đòi hỏi nhiều về

121

KHOA HỌC CÔNG NGHÊ

Só08/2021

dung lượng CPU và bộ nhớ [2],

- Cách thức mô phỏng tiện lợi: Phần mềm PLC Simulator cho phép thực hiện hoạt động mô phỏng ngay tức thì, không giới hạn vể thời gian hoạt động.

- Mô phỏng phần mềm linh hoạt: Có thể dễ dàng quan sát chương trình điểu khiển bằng mô phỏng, việc kết nối thay đổi thiết bị ngoại vi đơn giản [4],

2. PHẤN MÉM PLC SIMULATOR

Phấn mềm PLC Simulator là một trình mô phỏng dùng cho máy tính hoặc điện thoại chạy hệ điểu hành Android với các đối tượng đầu vào và đầu ra mô phỏng các cổng I/O của một PLC ảo. PLC Simulator là một ứng dụng công cụ được phát triển bởi Sergio Daniel Castaneda Nino.

Phần mềm cho phép người dùng thiết kế các chương trình theo logic bậc thang và chạy chúng trong PLC mô phỏng.

Hoạt động của PLC rất đơn giản. Các tín hiệu từ cổng vào/

ra (Input/Output) dùng để đưa các tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi vào CPU (cụ thể như các Sensor, nút nhấn, công tắc, tín hiệu từ động cơ...). Sau khi nhận được tín hiệu ở đầu vào thì CPU sẽ xử lý và đưa các tín hiệu điểu khiển qua mô-đun xuất ra các thiết bị được điểu khiển [5].

PLC Simulator là bộ chương trình giúp định hướng tới người dùng khi kiểm tra chương trình cho PLC chỉ cẩn xuất các ứng dụng và nhấn vào bộ mô phỏng Simulator. Sau đó, hệ thống sẽ tự động hiển thị thông số nhanh chóng nhất theo cách điều khiển chương trình lập trình. Một trong những tính năng nổi bật của PLC phải kể đến đó là:

- Lập trình đơn giản, ngôn ngữ lập trình dễ hiểu;

- Mô phỏng thiết bị PLC lập trình chương trình và điểu khiển trên máy tính, điện thoại, máy tính bảng.

Với phần mểm này sẽ giúp học sinh, sinh viên bắt đẩu học những kiến thức cơ bản vể lập trình PLC sử dụng logic bậc thang.

Đối với điện thoại với hệ điểu hành Android, để cài đặt phần mềm ta thực hiện các bước sau:

- Bước 1: Vào CH PLAY trên điện thoại gõ tìm kiếm PLC Simulator, sau đó nhấn tải về (Hình 3.4).

- Bước 2: Thực hiện cài đặt phấn mểm (Hình 3.5) để có đươc kết quả (Hình 3.6).______________________________________

Ooanore HaAaan ũm Tjw StATjo*

|N«Mrortkn* 0fO|«t

s

Hình 3.2: Đặt tên cho dựán mới vói trình mô phỏng PLC

c 2 2 ’’ 2 € s B c • £ lĩ A '••• £. JL t ' Ị

_{t—te—1—}

a

_0—.

• -"*«2 2 ỉ

_CM

J"

Hình 3.3: Giao diện PLC Simulator trên máy tính

'iílMk; »Ị>ỊỈ

■---

...< «p) ■

- ..

g

ỉ ---( WP )

.MT*-—3^^—®

1 - --- _ ...( ) jSSBBfi-__ __________

...~

.ạ 0— * ■ 5

XV

---T

J/1"

plc Simulator

PLC Ladder simulator

21 MB-3 9«

► update

ỈÍW -H-

Ardu.no Ptc Ladder Sim Õ7 wtSdft Mobil Apo < Gamet

42« ► art TAILED

3. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỂM

Cách thực hiện tải phẩn mềm PLC Simulator đối với máy tính được thực hiện như sau:

- Bước 1: Truy cập: WWW. Phẩn mềm PLC Simulator và tải phần mềm về máy tính và thực hiện cài đặt.

- Bước 2: Tạo một dự án mới với trình mô phỏng PLC.

Để tạo một dự án mới để sử dụng với trình mô phỏng PLC, ta thực hiện mở ứng dụng và chọn hộp thoại New Offline Project (Hình 3.1). Trong hộp thoại New Offline Project lựa chọn "Do-more Simulator" trong Do-more Hardware Class (Hình 3.2). Sau đó đặt tên cho dự án, chọn vị trí thư mục và nhấn OK. Kết quả được trình bày trên Hình 3.3.

—I- PIC Simulator

Hình 3.4: Tìm kiếm PLC Simulator trên CH PLAY

fokfe UuOpmed u* 1<*W« PIC

Hình 3.5: Cài đặt phẩn mểm Hình 3.1: Tạo dự án mới với trình mô phỏng PLC

122

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Só 08/2021

u *. Q ThT«

Q. Tim trên điện Thoa' Ạ :

o o Đ o

trie ràihệí) Oanda Ptc Adobe Stmu’atD' Scan

■* !! © o (2

Zoom Sbopee Meet Teams PLC1 addc' Stmuistof 2

© © Oi

Mai SIM Super SIM Pl cI adder Simulator

VMU. Hình 3.8 trình bày mỏ phỏng mạch khởi động từ đơn trên điện thoại. Mò phỏng mạch này trên máy tính được thể hiện trên Hình 4.1.

Hình 4.1: Mạch mõ phỏng trên máy tính

Hình 3.6: Kết quá sau khi cài đặt

Sau đó, ta thực hiện việc mở ứng dụng và thao tác tạo các mạch mô phỏng cho chương trình PLC. Giao diện PLC I/O xuất hiện khi sơ đó logic bậc thang được mô phỏng trên thiết bị điện thoại Android (Hình 3.7). Sơ đổ bậc thang hiển thị ở phẩn trên của màn hình, giao diện PLC I/O hiển thị bên dưới. Các nút nhấn, đầu ra có đèn báo trạng thái trạng thái nút nhấn và đẩu ra của PLC. Khi người dùng tương tác với mô phỏng PLC bằng cách nhấn vào các nút nhấn đầu vào sẽ hiển thị trạng thái đầu ra là các tín hiệu đèn báo trạng thái tương ứng.

5. KẾT LUẬN

Bài báo này đã giới thiệu về phần mềm PLC Simulator và cách ứng dụng phần mềm trong việc xây dựng các bài thực hành mô phỏng cho mô-đun PLC. Qua việc nghiên cứu và sử dụng phần mềm này, tác giả nhận thấy phấn mềm có những ưu điểm nổi bật như:

- Cách lập trình đơn giản: Với phấn mềm mô phỏng PLC Simulator, cách thức mô phỏng được thực hiện rất dễ dàng.

- Cách thức mô phỏng tiện lợi: Phấn mềm PLC Simulator cho phép thực hiện hoạt động mô phỏng ngay tức thì, không giới hạn vế thời gian hoạt động.

- Mô phỏng phần mềm linh hoạt: Có thể dễ dàng quan sát chương trình điểu khiển bằng mô phỏng, việc kết nối thay đổi thiết bị ngoại vi đơn giản.

-Có tính trực quan cao cả về mặt sửdụng và ứng dụng.

- Khả năng áp dụng thực tế dê dàng, thuận tiện.

Tác giả đã xây dựng nhiều bài thực hành mô phỏng trên phấn mềm này dùng cho cả điện thoại và máy tính.

Trong bài báo này cũng đã trình bày một mạch mô phỏng khởi động từ đơn bằng phần mém PLC Simulator trên cả máy tính và điện thoại.

Lời cảm ơn: Nghiên cứu này được tài trợ bởi Trường Đại học Hàng hải Việt Nam trong Để tài mã số DT20-21.111.

...1Z n ỊỈị Q n 0 n R Â A Â ô

ÂÁÀRỊỊÀịịịỆ ” °* °'

* ■* • • »; * « •> e •

® @ ® ® <s> <s> ® ® ® • r1 o

Hình 3.7: Giao diện PLC I/O trẽn Hình 3.8: Mạch mõ phỏng trên

điện thoại điện thoại

4. ỨNG DỤNG PHÁN MÉM PLC SIMULATOR TẠO THIẾT KÊ MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN

Hiện nay, thiết bị PLCđã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất cả trong công nghiệp và dân dụng.

Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn giản, chỉ có chức năng đóng/mở (ON/OFF) thông thường đến các ứng dụng cho các lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng trong sản xuất công nghiệp.

Tác giả đã ứng dụng phần mềm PLC simulator xây dựng các bài thực hành thí nghiệm cho mô-đun PLC, có thể lập trình và mô phỏng trên máy tính, điện thoại để phục vụ đào tạo sinh viên Khoa Điện tại Trường Cao đẳng

Tài liệu tham khảo

[1 ]. Trấn Thế San, Nguyền Ngọc Phương, PLC lập trình ứng dụng trong công nghiệp, NXB. Khoa học và Kỹ thuật.

[2] . Tăng Văn Mùi, Nguyễn Tiến Dũng, Điều khiển Logic lập trình PLC, NXB. Khoa học và Kỹ thuật.

[3] . Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Tự động hoó với SIMATICS7-200, NXB. Khoa học và Kỹ thuật.

[4] . https:// http://plcladdersimulator.weebly.eom//.

[5] . https://appchopc.eom/apk/214477//.

Ngày nhận bài: 20/7/2021 Ngày chấp nhận đăng: 17/7/2021

Người phản biện: PGS.TS. Đào Minh Quân PGS. TS. Nguyễn Công Vinh

123