Nhóm tác giả: TS.Hà Vũ Tuyến – Ths. Nguyễn Trung Thiện – Ths.Trần Xuân Mạnh – Ths.Nguyễn Khắc Bình – Ths.Nguyễn Văn Việt – Ths.Lê Thị Phượng – Ths.Nguyễn T.Thu Hiền – Ths.Kim T.Thu Hà – Ths.Nguyễn Văn Quyết – KS.Lý Trần Học – Ths.Nguyễn Xuân Thương.

1. Tính cấp thiết của đề tài
Công nghệ cơ điện tử là một công nghệ triển vọng của thế kỷ XXI, là một hướng ưu tiên cơ bản của phát triển ngành Cơ khí chế tạo - tự động hóa trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa nước nhà. Trong vai trò là một lĩnh vực công nghệ cao với sự kết hợp từ thành tựu khoa học của nhiều ngành công nghệ chủ chốt như cơ khí, công nghệ thông tin, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật điều khiển, vật liệu mới…, Cơ điện tử đang ngày một khẳng định vị trí với mục tiêu tạo ra những sản phẩm thông minh, ưu việt và có những tính năng vượt trội phục vụ con người.
Mặc dù Cơ điện tử chưa được liệt kê vào danh mục các ngành công nghiệp tại Việt Nam mà chỉ tồn tại dưới dạng một lĩnh vực trong ngành công nghiệp chế tạo - chế biến nhưng ngành công nghiệp này đóng vai trò lớn trong nội hàm của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 hiện nay và cũng là chìa khóa cho nền Công nghiệp Việt Nam nói chung với khả năng đẩy mạnh hiệu quả kinh tế bằng những sản phẩm có tính thông minh và giá trị gia tăng cao. Từ vấn đề mang tính cấp thiết này, nhóm tác giả tập trung nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo bộ điều khiển đa năng hệ thống Cơ điện sử dụng Vi điều khiển và PLC, được giám sát trên máy tính bằng mạng truyền thông” nhằm mang lại phương tiện học tập thiết thực cho học sinh, sinh viên tiếp cận với kiến thức về điều khiển hệ thống cơ điện tử sử dụng Vi điều khiển và PLC.
Như vậy, với nhu cầu và tiềm năng đã nêu, để có thể phát triển ngành Công nghiệp Cơ điện tử ngang tầm với các nước trong khu vực và trên thế giới, Việt Nam cần có sự vào cuộc từ phía các cơ quan quản lý nhà nước và bộ phận doanh nghiệp để đẩy mạnh phát triển công nghiệp Cơ điện tử nhằm hiện thực hóa những tiềm năng và tạo ra giá trị kinh tế, xã hội thiết thực, góp phần xây dựng đất nước theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa mà Đảng và Nhà nước đã đề ra.
Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo bộ điều khiển đa năng hệ thống cơ điện sử dụng Vi điều khiển và PLC, được giám sát trên máy tính bằng mạng truyền thông” là rất cần thiết, nhằm đưa ra các giải pháp phát triển đào tạo kỹ năng lập trình vi điều khiển và PLC cho học sinh, sinh viên trong các cơ sở GDNN, góp phần đáp ứng sự thiếu hụt của lao động Việt Nam.

2. Nội dung, quy mô và địa điểm thực hiện:
2.1 Nội dung
Đề tài thực hiện trong 1 năm
Nội dung 1: Phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước của các hệ thống điều khiển cơ điện tử sử dụng Vi điều khiển và PLC qua mạng truyền thông công nghiệp.
     - Công việc 1: Tra cứu, thu thập dữ liệu, các công trình khoa học, tài liệu ở trong và ngoài nước có liên quan.
     - Công việc 2: Tổng hợp, phân tích, đánh giá làm rõ tổng quan và sự cần thiết phải nghiên cứu và đưa ra được định hướng phương án triển khai thực hiện.
     - Công việc 3: Dự thảo, thảo luận, kết luận kết quả nghiên cứu nội dung 1.

Nội dung 2: Phân tích, đánh giá thực trạng sử dụng trang thiết bị hệ thống cơ điện tử tại các cơ sở giáo dục nghề nghiệp và các doanh nghiệp sản xuất tại tỉnh Vĩnh Phúc.
     Công việc 1: Điều tra thu thập tài liệu
     - Khảo sát chương trình đào tạo nghề: Cơ điện tử và Điện tử công nghiệp tại các cơ sở giáo dục nghề nghiệp trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc.
     - Khảo sát trang thiết bị hiện có tại các cơ sở giáo dục nghề nghiệp trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc.
     - Khảo sát nhu cầu sử dụng nhân lực có trình độ chuyên môn về lĩnh vực cơ điện tử và điện tử công nghiệp tại các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc.
     Công việc 2: Đánh giá thực trạng sử dụng trang thiết bị hệ thống cơ điện tử tại các cơ sở giáo dục nghề nghiệp và các doanh nghiệp sản xuất tại tỉnh Vĩnh Phúc
     - Đánh giá thực trạng từ việc khảo sát nhu cầu sử dụng các bộ điều khiển hệ thống cơ điện tử bằng PLC và Vi điều khiển dựa trên chương trình khung của Bộ LĐ, TB & XH tại các cơ sở dạy nghề trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc.
     - Đánh giá thực trạng nhu cầu sử dụng hệ thống cơ điện tử trong sản xuất đối với một số doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc.
Nội dung 3: Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ điều khiển đa năng hệ thống cơ điện tử bằng vi điều khiển và PLC được giám sát trên máy tính bằng mạng truyền thông.
     Công việc 1: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và tính toán các thông số kỹ thuật của bộ điều khiển đa năng hệ thống cơ điện tử bằng vi điều khiển và PLC.
     Công việc 2: Lắp ráp hoàn thiện sản phẩm.
     Công việc 3: Chạy thử nghiệm mô hình, phân tích đánh giá các thông số kỹ thuật của thiết bị: Công suất làm việc, hiệu suất làm việc của sản phẩm, độ chính xác của các cơ cấu chấp hành …
Nội dung 4: Tính toán vận hành hệ thống cơ điện tử sử dụng Vi điều khiển và PLC được giám sát trên máy tính bằng mạng truyền thông công nghiệp
Nội dung 5: Đánh giá hiệu quả nghiên cứu và đề xuất giải pháp, kiến nghị phát triển vận hành “bộ điều khiển hệ thống cơ điện tử bằng Vi điều khiển và PLC. Được giám sát trên máy tính bằng mạng truyền thông” tại các cơ sở giáo dục nghề nghiệp trong tỉnh và các cơ sở sản xuất trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc.
     Công việc 1: Đánh giá hiệu quả nghiên cứu ứng dụng “bộ điều khiển hệ thống cơ điện tử bằng Vi điều khiển và PLC. Được giám sát trên máy tính bằng mạng truyền thông”
     Công việc 2: Đề xuất giải pháp, kiến nghị phát triển vận hành “bộ điều khiển hệ thống cơ điện tử bằng Vi điều khiển và PLC. Được giám sát trên máy tính bằng mạng truyền thông” tại các cơ sở giáo dục nghề nghiệp và các cơ sở sản xuất trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc.

2.2 Quy mô và địa điểm nghiên cứu:
- Bộ điều khiển đa năng hệ thống cơ điện tử bằng Vi điều khiển và PLC ở đây được nghiên cứu , thiết kế, chế tạo là một công trình nghiên cứu khoa học dùng để phục vụ trong công tác đào tạo giảng dạy tại trường Cao đẳng Nghề Vĩnh Phúc cũng như tại các cơ sở giáo dục nghề nghiệp trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc. Dự kiến đào tạo 200 học sinh, sinh viên trên mỗi khóa học.
- Địa điểm thực hiện tại trường Cao đẳng Nghề Vĩnh Phúc, thời gian thực hiện 1 năm.
- Đưa ra giải pháp đề xuất để nhân rộng 5 mô hình để giảng dạy tại các cơ sở giáo dục nghề nghiệp trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc.

2.3 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng
Cách tiếp cận:
     - Nghiên cứu nguồn tài liệu tham khảo trên Internet
     - Nghiên cứu thực tiễn, khảo sát đánh giá thực trạng nhu cầu sử dụng nguồn nhân lực có tay nghề về Hệ thống cơ điện tử.
     - Nghiên cứu chương trình khung nghề cơ điện tử, điện tử công nghiệp của Bộ LĐ, TB & XH tại trường Cao đẳng Nghề Vĩnh Phúc.
     - Nghiên cứu các phần mềm lập trình điều khiển điện tử: PLC, Vi điều khiển, Thiết kế mạch điện tử…
     - Nghiên cứu hệ thống truyền dữ liệu bằng mạng truyền thông.
Từ đó nghiên cứu, thiết kế chế tạo “Bộ điều khiển đa năng hệ thống cơ điện tử bằng Vi điều khiển và PLC, được điều khiển, giám sát trên máy tính bằng mạng truyền thông” nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển của ngành kỹ thuật điều khiển hệ thống cơ điện tử tại Trường Cao đẳng Nghề Vĩnh Phúc.
Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng:
     1 - Phương pháp kế thừa, thu thập tài liệu: Nghiên cứu giáo trình, chương trình đào tạo, yêu cầu về trang thiết bị vật tư.
     2 - Phương pháp tổng hợp, thống kê, phân tích: Nghiên cứu thực tế, tìm hiểu nhu cầu sử dụng của trường đào tạo kỹ thuật chuyên ngành cơ điện tử...
     3 - Phương pháp chuyên gia: Thông qua các tham vấn cá nhân với các chuyên gia, hội thảo khoa học, đề tài sẽ nhận được nhiều ý kiến chuyên sâu của các chuyên gia cũng như các nhà quản lý, cơ quan, ban ngành liên quan, giúp nâng cao hiệu quả và tính thiết thực của đề tài. Phương pháp này sẽ được áp dụng trong toàn bộ quá trình thực hiện từ khi xây dựng đề cương đến từng nội dung công việc của đề tài và báo cáo tổng kết.
     4 - Phương pháp mô hình hóa:

          - Lập kế hoạch và xây dựng giải pháp kỹ thuật.

          - Nghiên cứu giả định mô phỏng trên máy tính.

          - Tiến hành làm mô hình

     5 - Kỹ thuật sử dụng:
          - Kỹ thuật tổng hợp, thống kê, phân tích và đánh giá các số liệu, tài liệu đã có.

          - Kỹ thuật thiết kế giao diện ảo của mô hình.

          - Kỹ thuật lập trình mô phỏng hệ thống trên máy tính

          - Thu thập thông tin chỉnh lý số liệu kỹ thuật.

          - Điều chỉnh cho hệ thống làm việc hoàn hảo theo đúng thông số kỹ thuật.

          - Lập báo cáo kết quả nghiên cứu.