Trong môn Điều khiển khí nén, đề tài Máy khoan đa lỗ tự động sử dụng điện – khí nén luôn được xem là một trong những mô hình vừa thực tiễn vừa giúp sinh viên năm nhất chạm tay vào bản chất của điều khiển cơ – điện – khí một cách rõ ràng nhất. Đây không chỉ là dự án môn học mà còn là cơ hội để sinh viên hình thành tư duy thiết kế hệ thống tự động hóa hoàn chỉnh: từ phân tích yêu cầu, mô phỏng, xây dựng mạch điều khiển đến vận hành thực tế.
Mục tiêu của đề tài là giúp sinh viên hiểu và ứng dụng được nguyên lý phối hợp giữa điện và khí nén trong điều khiển chu trình tự động. Máy khoan đa lỗ yêu cầu các xy-lanh khí nén di chuyển theo một trình tự hợp lý: kẹp phôi, cố định vị trí, đưa mũi khoan xuống, rút khoan lên, di chuyển sang vị trí lỗ tiếp theo, sau đó lặp lại toàn bộ chu trình. Mỗi bước đều cần được điều khiển bằng rơ-le, van điện từ, cảm biến hành trình hoặc công tắc giới hạn. Việc lập trình, bố trí van và thiết kế logic sẽ giúp sinh viên nắm rõ nguyên lý “kích – giữ – nhả” của khí nén và sự phối hợp nhịp nhàng của các tín hiệu điện.
Đề tài mang ý nghĩa lớn đối với sinh viên tự động hóa vì mô hình máy khoan tự động là phiên bản thu nhỏ của những hệ thống công nghiệp phổ biến trong nhà máy: từ dây chuyền sản xuất linh kiện, hệ thống đóng gói cho đến robot thao tác. Khi sinh viên làm chủ được chu trình khí nén, xử lý logic điều khiển và đảm bảo an toàn cho thiết bị, các bạn đã tiến gần hơn một bước tới yêu cầu của doanh nghiệp trong lĩnh vực tự động hóa hiện đại.
Trước khi bước vào lắp đặt thực tế, sinh viên được yêu cầu mô phỏng toàn bộ bài toán trên phần mềm FluidSIM. Đây là bước quan trọng để tránh sai sót, tiết kiệm thiết bị và hiểu sâu hơn về hành vi của van, xy-lanh hay tín hiệu điện trong từng thời điểm. Thông qua mô phỏng, sinh viên có thể thử nghiệm nhiều phương án điều khiển: dùng van đảo chiều kết hợp cảm biến cuối hành trình, tạo mạch điều khiển tự giữ bằng rơ-le, hoặc sử dụng bộ định thời để điều chỉnh độ trễ cần thiết. Sai ở mô phỏng không gây hư thiết bị, nhưng sai trong thực tế có thể làm gãy mũi khoan hoặc kẹt xy-lanh, vậy nên bước mô phỏng chính là tấm bản đồ giúp sinh viên đi đúng hướng trước khi bắt tay vào lắp ráp.
Để thực hiện đề tài tốt, sinh viên nên chuẩn bị kiến thức cơ bản về ký hiệu khí nén, cách đọc van, phân biệt van 3/2 – 5/2 – 5/3, hiểu cơ chế hoạt động của xy-lanh tác động đơn và kép. Đồng thời, sinh viên cần nắm các khái niệm điện công nghiệp như rơ-le trung gian, nút nhấn duy trì, tiếp điểm thường đóng – thường mở và nguyên tắc liên động an toàn. Một mô hình khí nén chạy đúng không chỉ “đẹp” mà còn phải hoạt động trơn tru, không giật cục, không bị trùng logic và đặc biệt là phải đảm bảo an toàn cho người vận hành.
Khi đi vào lắp ráp thực tế, sinh viên sẽ học được cách nối ống dẫn khí hợp lý, kiểm tra rò khí, căn chỉnh tốc độ xy-lanh bằng van tiết lưu và lắp hệ thống khoan sao cho lực tác động ổn định. Toàn bộ quá trình từ mô phỏng đến hiện thực hóa sẽ giúp sinh viên trưởng thành hơn trong tư duy thiết kế hệ thống, tăng khả năng làm việc nhóm và tự tin hơn với các dự án tự động hóa quy mô lớn sau này. Đây chính là giá trị cốt lõi mà đề tài mang lại cho sinh viên Tự động hóa FPT Polytechnic Đà Nẵng.
Giảng viên Nguyễn Đăng Nhật Minh
Bộ môn Điện – Cơ bản
FPT Polytechnic Đà Nẵng
