主頁 > 新聞動態(tài) > 光機電一體化實訓考核裝置問題的探討及教學措施 2021-11-24

光機電一體化實訓考核裝置問題的探討及教學措施

光機電一體化實訓考核裝置既包含了機電一體化專業(yè)所涉及的基礎知識、專業(yè)知識和基本的機電技能要求，也體現(xiàn)了當前先進技術在生產(chǎn)實際中的應用。它為學生提供一個典型的、可進行綜合訓練的工程環(huán)境，為學生構(gòu)建了一個可充分發(fā)揮學生潛能和創(chuàng)造力的實踐平臺。在此平臺上可實現(xiàn)知識的實際應用、技能的綜合訓練和實踐動手能力的客觀考核。
一、設備存在的問題
如上所述，該設備在服務于地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展和提高學生的綜合職業(yè)素質(zhì)方面是頗有裨益的。然而在教學當中，卻存在著下列困難：
1.該設備的知識涉及面廣，綜合程度高
光機電一體化實訓考核裝置涉及到光學傳感器、機械原理和拆裝、液壓傳動，PLC 編程、調(diào)試，觸摸屏畫面設計、調(diào)試等方面的知識，需要學生跨專業(yè)學習。而對于中職學校的學生而言，因其文化基礎知識不足，因而學習難度較大。
2.學生層次參差不齊，難以兼顧
我們在教學實踐中發(fā)現(xiàn)：學生在學習的過程中，由于基礎知識的差異，學習能力方面的差異，對專業(yè)愛好的差異等原因，導致學生在學習的過程中，拉開的差距較大。
3.設備數(shù)量有限
由于光機電一體化實訓考核裝置的價格較貴，在設備購置時，數(shù)量往往不多。如何用好有限的設備，也是擺在教學中的一個問題。
二、教學實施過程
針對上述情況，我們采取了如下教學措施：
1.仿真軟件教學
我在光機電一體化設備的教學中使用了如下仿真軟件：
（1）FX-TRN-BEG-CL 仿真軟件
該軟件為三菱系列的PLC 仿真軟件，其設有初級、中級和高級挑戰(zhàn)三個檔次，學生可以根據(jù)自己學習的進展情況決定采用哪一個項目練習。該軟件實現(xiàn)了分層教學，可以兼顧不同層次的學生開展學習。其項目有交通燈、傳送帶、自動門、舞臺裝置和自動生產(chǎn)線等，相關知識有光、機、電和傳感器等內(nèi)容。
（2）GX Developer8.34L-C1 仿真軟件
該軟件既可以實現(xiàn)軟件仿真，也可以和觸摸屏仿真軟件實現(xiàn)軟硬結(jié)合的仿真。該軟件仿真功能啟動后可以根據(jù)教學和學習的需要，用鼠標來控制所需觸點的接通和斷開，便于觀察梯形圖的實際運作情況。如輸入、輸出軟繼電器，定時器、計數(shù)器和輔助繼電器等的觸點動作情況，便于調(diào)試梯形圖程序，當然也便于開展PLC構(gòu)成的系統(tǒng)的維修工作。
（3）GT Simulator2 仿真軟件
該軟件既可以實現(xiàn)硬件仿真，如按鈕、指示燈、儀器、儀表、動畫構(gòu)件等仿真。我們可以根據(jù)項目要求，設計控制面板，利用仿真功能，可以隨時觀察其控制效果，便于增減，修改控制面板設計，非常方便，且仿真過程具有形象、生動、逼真的效果。
（4）或費斯托的氣動仿真軟件
光機電一體化設備的搬運機械手和物料推桿要用到氣動元件，氣動元件是氣動系統(tǒng)的重要組成部分，氣動系統(tǒng)由能源部件、控制元件、執(zhí)行元件和輔助裝置組成。常見的執(zhí)行元件有：單作用氣缸、雙作用氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸和氣爪，常見的控制元件有：方向控制閥、流量控制閥等。
而要了解氣動系統(tǒng)的工作原理，就要借助于氣動仿真軟件，模擬其真實的運動情景，才便于開展教學。
對于實際的氣動元件，由于構(gòu)造方面的原因，即使是用實物教學，也不易觀察到元件的工作情況。而采用仿真軟件，就便于解決這個問題，而且代價較低。若要采用實物教學，可采用透明的氣動元件，這樣才便于觀察元件的工作過程。
2.現(xiàn)場教學
在自然和社會現(xiàn)實活動中進行教學的組織形式，便是現(xiàn)場教學�，F(xiàn)場教學能提供學生豐富的直接經(jīng)驗，有助于理解和掌握理論性的知識；通過實際操作，培養(yǎng)學生運用知識于實踐的能力。
為提高設備利用率，可采用分組教學。學生可分組練習PLC 編程、仿真和現(xiàn)場實操。為便于學生學習，可讓學生分別調(diào)試送料機構(gòu)、機械手搬運結(jié)構(gòu)、物料傳送機構(gòu)和分揀機構(gòu)。之后，再把這幾部分綜合聯(lián)調(diào)。
3.項目教學
項目教學法激發(fā)了學生的學習興趣，能夠充分調(diào)動學生的學習積極性和主動性，發(fā)揮了學生的主體作用，促進了學生自主學習。在項目教學法的實施中，可以將調(diào)試送料機構(gòu)、機械手搬運結(jié)構(gòu)、物料傳送機構(gòu)和分揀機構(gòu)作為4 個項目，而每個項目根據(jù)教學需要又可以再分為任務。
例如，在機械手搬運結(jié)構(gòu)項目中，可分為機械手拆裝、液壓系統(tǒng)拆裝、梯形圖編制、傳感器調(diào)試等任務。用這種方法把項目分解，化整為零，便于學生開展學習。
4.分層教學
根據(jù)學生的實際水平實施分層教學，也是因人施教的一種具體體現(xiàn)。教師可根據(jù)學生的實際情況、個別差異，進行有差別的教學，做到既不能壓制學習基礎好的學生,也不能放棄學習基礎差的學生，使每個學生都能揚長避短，獲得最佳效果。
在項目的實施過程中，可以精心搭配學習小組的成員，把不同程度的學生安排在一個小組，而在分配任務時則針對不同的學生安排不同的任務。可以先把形象、直觀的任務給學習基礎較差的學生去做，把抽象、難懂的任務給學習基礎好的學生去做，學生之間可以相互學習，共同探討，而學生之間又便于溝通，對學生的促進作用強。
三、教學設備的推薦與介紹

MY-18 光機電一體化實訓設備

一、光機電一體化實訓考核裝置,光機電一體化實訓考核設備,光機電一體化實訓考核平臺產(chǎn)品概述：
本設備是根據(jù)職業(yè)教育培訓教材編寫《機電一體化專業(yè)》相關的技能培訓要求而研制的，結(jié)合當前工業(yè)自動化應用技術及器件技術的發(fā)展，充分考慮實用性、先進性。根據(jù)任務引領式行為導向教學法,以重點培養(yǎng)學生的動手實操能力，團隊協(xié)作能力,創(chuàng)新能力。該實訓裝置由鋁合金導軌式實訓臺、典型的機電一體化設備的機械部件、PLC模塊、變頻器模塊、步進電機（或伺服電機）模塊、按鈕模塊、電源模塊、模擬生產(chǎn)設備實訓模塊、接線端子排和各種傳感器、計算機等組成。整體結(jié)構(gòu)采用開放式和拆裝式，實訓裝置用于機械部件組裝，可根據(jù)現(xiàn)有的機械部件組裝生產(chǎn)設備，也可添加機械部件組裝其他生產(chǎn)設備，使整個裝置能夠靈活的按教學或技能競賽要求組裝，具有生產(chǎn)功能的機電一體化設備。同時還要求具有可拓展功能，可以組成更加大型的生產(chǎn)模擬系統(tǒng)，以配合各個用戶學校不同層次，不同專業(yè)的教學及培訓要求。
二、光機電一體化實訓考核裝置,光機電一體化實訓考核設備,光機電一體化實訓考核平臺裝置特點：
1.整臺裝置采用小型化設計，整體合理緊湊，性價比高，非常適合學校在實訓、教學中對工位數(shù)量的要求；
2.豐富的實訓內(nèi)容：裝置可滿足學校教學、實訓活動中對課程、項目不同的需求, 可完成各種實訓項目；
3.適合的教學、實訓指導書：從淺入深、由易到難、循序漸進、層次分明,根據(jù)學校的教學進度，提供多個合理的實訓項目和實訓指導。
三、光機電一體化實訓考核裝置,光機電一體化實訓考核設備,光機電一體化實訓考核平臺技術參數(shù)：
1.交流電源：三相五線 AC 380V±10% 50 Hz；
2.工作溫度：-10～40 ℃；環(huán)境濕度：≤90%（25℃）；
3.外形尺寸：長×寬×高=1200×800×1500 mm；
4.整機功耗：≤1.5 kW；
5.安全保護措施：具有接地保護、漏電保護功能，安全性符合相關的國家標準。采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護套的高強度安全型實驗導線。
四、光機電一體化實訓考核裝置,光機電一體化實訓考核設備,光機電一體化實訓考核平臺裝置結(jié)構(gòu)：
實訓裝置臺架為鋁合金導軌式，實訓考核裝置PLC模塊的I/O 端子、變頻器的接線端子、各常用模塊與PLC的連接端子，均與接線端子連接，各指令開關、光電開關、傳感器和指示元件的電路，則通過端子排進行連接。既保證學生基本技能的訓練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。
1.鋁合金導軌式實訓臺：可以安裝送料機構(gòu)、機械手、傳輸分揀機構(gòu)。實訓模塊及PLC主機等可以放置在拉出式的底座上。
2.觸摸屏：MCGS7062 7寸真彩色觸摸屏。
3.PLC模塊及變頻器模塊：三菱PLC 40點以上IO；變頻器不小于0.4kw；
4.電源模塊：三相電源總開關（帶漏電和短路保護）1個，單相電源插座2個；按鈕模塊：24 V/6 A、5 V/2 A各一組；急停按鈕1只，轉(zhuǎn)換開關1只1，按鈕黃、綠各1只；
5.雙井式上料機構(gòu)：井式工件庫2件，物料推出機構(gòu)2件，光電傳感器2只，磁性開關2只，單缸氣缸2只，單控電磁閥2只，警示燈1只，主要完成將工件庫中的工件依次推出。
6.氣動機械手裝置：四自由度氣動機械手，氣缸及附屬傳感器選用SMC；整個搬運機構(gòu)能完成四個自由度動作，手臂伸縮、手臂運動、手爪上下、手爪松緊。
7.物料分揀裝置：傳送帶通過三相異步電動機驅(qū)動，在傳送帶中間裝有兩個出料槽，對應位置有電感傳感器、紅外傳感器等，同時正對料槽位置裝有推料氣缸，共計兩個氣缸。傳送帶采用可拆卸的鋁合金支架。
五、光機電一體化實訓考核裝置,光機電一體化實訓考核設備,光機電一體化實訓考核平臺部分實訓項目：

1．氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試：（1）氣動方向控制回路的安裝（2）氣動速度控制回路的安裝（3）氣動順序控制回路的安裝（4）氣動機械手的安裝	（5）氣動系統(tǒng)氣路的連接（6）磁性開關的位置調(diào)整（7）氣動系統(tǒng)調(diào)試（8）擺動控制回路的安裝
2．變頻器的安裝與調(diào)試（1）變頻器與交流電機主電路的連接（2）變頻器面板的參數(shù)設置與操作	（3）變頻器面板控制交流電機調(diào)速（4）通過變頻器外部端子控制電機啟停
3．機電設備的安裝與調(diào)試（1）傳動裝置同軸度的調(diào)整（2）皮帶輸送機的安裝與調(diào)整（3）搬運機械手設備安裝與調(diào)試	（4）物件分揀設備的安裝與調(diào)試（5）送料設備的安裝與調(diào)試（6）自動生產(chǎn)線設備安裝與調(diào)試
4．電氣控制電路的安裝與PLC編程（1）電動機正反轉(zhuǎn)控制電路的連接與程序編寫（2）電動機調(diào)速控制電路的連接與程序編寫（3）皮帶輸送檢測程序編寫	（4）氣動順序動作控制程序編寫（5）氣動機械手控制程序編寫（6）機電一體化設備控制程序編寫（7）自動生產(chǎn)線控制程序編寫
5、步進電機系統(tǒng)的安裝與plc控制（1）直線導軌的安裝調(diào)試（2）滾珠絲杠的安裝于調(diào)試	（3）步進電機系統(tǒng)的安裝及連線（4）步進電機系統(tǒng)的plc控制程序編寫（5）步進電機的位置控制編程
6．自動控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試（1）多種傳感器的安裝與調(diào)試（2）皮帶輸送檢測的自動控制（3）機械手的自動控制	（4）機電一體化的自動控制（5）PLC控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試（6）自動生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試
7．觸摸屏基本控制及設置（1）觸摸屏的接線和基本參數(shù)設置	（2）基于觸摸屏控制方式的基本指令編程練習；（3）PLC、觸摸屏與變頻器通信控制。
8．可用于考核或技能競賽，可考察的職業(yè)能力（1）機械構(gòu)件的裝配與調(diào)整能力（2）機電設備的安裝與調(diào)試能力（3）電路安裝能力	（3）電路安裝能力（4）氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力（5）機電一體化設備的控制程序的編寫能力（6）自動控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力

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1．氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試：（1）氣動方向控制回路的安裝（2）氣動速度控制回路的安裝（3）氣動順序控制回路的安裝（4）氣動機械手的安裝	（5）氣動系統(tǒng)氣路的連接（6）磁性開關的位置調(diào)整（7）氣動系統(tǒng)調(diào)試（8）擺動控制回路的安裝
2．變頻器的安裝與調(diào)試（1）變頻器與交流電機主電路的連接（2）變頻器面板的參數(shù)設置與操作	（3）變頻器面板控制交流電機調(diào)速（4）通過變頻器外部端子控制電機啟停
3．機電設備的安裝與調(diào)試（1）傳動裝置同軸度的調(diào)整（2）皮帶輸送機的安裝與調(diào)整（3）搬運機械手設備安裝與調(diào)試	（4）物件分揀設備的安裝與調(diào)試（5）送料設備的安裝與調(diào)試（6）自動生產(chǎn)線設備安裝與調(diào)試
4．電氣控制電路的安裝與PLC編程（1）電動機正反轉(zhuǎn)控制電路的連接與程序編寫（2）電動機調(diào)速控制電路的連接與程序編寫（3）皮帶輸送檢測程序編寫	（4）氣動順序動作控制程序編寫（5）氣動機械手控制程序編寫（6）機電一體化設備控制程序編寫（7）自動生產(chǎn)線控制程序編寫
5、步進電機系統(tǒng)的安裝與plc控制（1）直線導軌的安裝調(diào)試（2）滾珠絲杠的安裝于調(diào)試	（3）步進電機系統(tǒng)的安裝及連線（4）步進電機系統(tǒng)的plc控制程序編寫（5）步進電機的位置控制編程
6．自動控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試（1）多種傳感器的安裝與調(diào)試（2）皮帶輸送檢測的自動控制（3）機械手的自動控制	（4）機電一體化的自動控制（5）PLC控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試（6）自動生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試
7．觸摸屏基本控制及設置（1）觸摸屏的接線和基本參數(shù)設置	（2）基于觸摸屏控制方式的基本指令編程練習；（3）PLC、觸摸屏與變頻器通信控制。
8．可用于考核或技能競賽，可考察的職業(yè)能力（1）機械構(gòu)件的裝配與調(diào)整能力（2）機電設備的安裝與調(diào)試能力（3）電路安裝能力	（3）電路安裝能力（4）氣動系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力（5）機電一體化設備的控制程序的編寫能力（6）自動控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力

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