主頁 > 新聞動態 > 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所涉及的基礎知識、專業知識和基本的機電技能要求，也體現了當前先進技術在生產實際中的應用。它為學生提供一個典型的、可進行綜合訓練的工程環境，為學生構建了一個可充分發揮學生潛能和創造力的實踐平臺。在此平臺上可實現知識的實際應用、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經濟社會發展和提高學生的綜合職業素質方面是頗有裨益的。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、調試，觸摸屏畫面設計、調試等方面的知識，需要學生跨專業學習。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現：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、中級和高級挑戰三個檔次，學生可以根據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線等，相關知識有光、機、電和傳感器等內容。
（2）GX Developer8.34L-C1 仿真軟件
該軟件既可以實現軟件仿真，也可以和觸摸屏仿真軟件實現軟硬結合的仿真。該軟件仿真功能啟動后可以根據教學和學習的需要，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、計數器和輔助繼電器等的觸點動作情況，便于調試梯形圖程序，當然也便于開展PLC構成的系統的維修工作。
（3）GT Simulator2 仿真軟件
該軟件既可以實現硬件仿真，如按鈕、指示燈、儀器、儀表、動畫構件等仿真。我們可以根據項目要求，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的重要組成部分，氣動系統由能源部件、控制元件、執行元件和輔助裝置組成。常見的執行元件有：單作用氣缸、雙作用氣缸、旋轉氣缸和氣爪，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.現場教學
在自然和社會現實活動中進行教學的組織形式，便是現場教學。現場教學能提供學生豐富的直接經驗，有助于理解和掌握理論性的知識；通過實際操作，培養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、仿真和現場實操。為便于學生學習，可讓學生分別調試送料機構、機械手搬運結構、物料傳送機構和分揀機構。之后，再把這幾部分綜合聯調。
3.項目教學
項目教學法激發了學生的學習興趣，能夠充分調動學生的學習積極性和主動性，發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，可以將調試送料機構、機械手搬運結構、物料傳送機構和分揀機構作為4 個項目，而每個項目根據教學需要又可以再分為任務。
例如，在機械手搬運結構項目中，可分為機械手拆裝、液壓系統拆裝、梯形圖編制、傳感器調試等任務。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。教師可根據學生的實際情況、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品概述：
本設備是根據職業教育培訓教材編寫《機電一體化專業》相關的技能培訓要求而研制的，結合當前工業自動化應用技術及器件技術的發展，充分考慮實用性、先進性。根據任務引領式行為導向教學法,以重點培養學生的動手實操能力，團隊協作能力,創新能力。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。整體結構采用開放式和拆裝式，實訓裝置用于機械部件組裝，可根據現有的機械部件組裝生產設備，也可添加機械部件組裝其他生產設備，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模擬系統，以配合各個用戶學校不同層次，不同專業的教學及培訓要求。
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、教學中對工位數量的要求；
2.豐富的實訓內容：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：
1.交流電源：三相五線 AC 380V±10% 50 Hz；
2.工作溫度：-10～40 ℃；環境濕度：≤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構：
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、機械手、傳輸分揀機構。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，轉換開關1只1，按鈕黃、綠各1只；
5.雙井式上料機構：井式工件庫2件，物料推出機構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．氣動系統的安裝與調試：（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）氣動系統氣路的連接（6）磁性開關的位置調整（7）氣動系統調試（8）擺動控制回路的安裝
2．變頻器的安裝與調試（1）變頻器與交流電機主電路的連接（2）變頻器面板的參數設置與操作	（3）變頻器面板控制交流電機調速（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試（1）傳動裝置同軸度的調整（2）皮帶輸送機的安裝與調整（3）搬運機械手設備安裝與調試	（4）物件分揀設備的安裝與調試（5）送料設備的安裝與調試（6）自動生產線設備安裝與調試
4．電氣控制電路的安裝與PLC編程（1）電動機正反轉控制電路的連接與程序編寫（2）電動機調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）自動生產線控制程序編寫
5、步進電機系統的安裝與plc控制（1）直線導軌的安裝調試（2）滾珠絲杠的安裝于調試	（3）步進電機系統的安裝及連線（4）步進電機系統的plc控制程序編寫（5）步進電機的位置控制編程
6．自動控制系統的安裝與調試（1）多種傳感器的安裝與調試（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控制系統的安裝與調試（6）自動生產線的安裝與調試
7．觸摸屏基本控制及設置（1）觸摸屏的接線和基本參數設置	（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，可考察的職業能力（1）機械構件的裝配與調整能力（2）機電設備的安裝與調試能力（3）電路安裝能力	（3）電路安裝能力（4）氣動系統的安裝與調試能力（5）機電一體化設備的控制程序的編寫能力（6）自動控制系統的安裝與調試能力

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1．氣動系統的安裝與調試：（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）氣動系統氣路的連接（6）磁性開關的位置調整（7）氣動系統調試（8）擺動控制回路的安裝
2．變頻器的安裝與調試（1）變頻器與交流電機主電路的連接（2）變頻器面板的參數設置與操作	（3）變頻器面板控制交流電機調速（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試（1）傳動裝置同軸度的調整（2）皮帶輸送機的安裝與調整（3）搬運機械手設備安裝與調試	（4）物件分揀設備的安裝與調試（5）送料設備的安裝與調試（6）自動生產線設備安裝與調試
4．電氣控制電路的安裝與PLC編程（1）電動機正反轉控制電路的連接與程序編寫（2）電動機調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）自動生產線控制程序編寫
5、步進電機系統的安裝與plc控制（1）直線導軌的安裝調試（2）滾珠絲杠的安裝于調試	（3）步進電機系統的安裝及連線（4）步進電機系統的plc控制程序編寫（5）步進電機的位置控制編程
6．自動控制系統的安裝與調試（1）多種傳感器的安裝與調試（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控制系統的安裝與調試（6）自動生產線的安裝與調試
7．觸摸屏基本控制及設置（1）觸摸屏的接線和基本參數設置	（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，可考察的職業能力（1）機械構件的裝配與調整能力（2）機電設備的安裝與調試能力（3）電路安裝能力	（3）電路安裝能力（4）氣動系統的安裝與調試能力（5）機電一體化設備的控制程序的編寫能力（6）自動控制系統的安裝與調試能力

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