主页 > 新闻动态 > 光机电一体化实训考核装置问题的探讨及教学措施 2021-11-24

光机电一体化实训考核装置问题的探讨及教学措施

光机电一体化实训考核装置既包含了机电一体化专业所涉及的基础知识、专业知识和基本的机电技能要求，也体现了当前先进技术在生产实际中的应用。它为学生提供一个典型的、可进行综合训练的工程环境，为学生构建了一个可充分发挥学生潜能和创造力的实践平台。在此平台上可实现知识的实际应用、技能的综合训练和实践动手能力的客观考核。
一、设备存在的问题
如上所述，该设备在服务于地区经济社会发展和提高学生的综合职业素质方面是颇有裨益的。然而在教学当中，却存在着下列困难：
1.该设备的知识涉及面广，综合程度高
光机电一体化实训考核装置涉及到光学传感器、机械原理和拆装、液压传动，PLC 编程、调试，触摸屏画面设计、调试等方面的知识，需要学生跨专业学习。而对于中职学校的学生而言，因其文化基础知识不足，因而学习难度较大。
2.学生层次参差不齐，难以兼顾
我们在教学实践中发现：学生在学习的过程中，由于基础知识的差异，学习能力方面的差异，对专业爱好的差异等原因，导致学生在学习的过程中，拉开的差距较大。
3.设备数量有限
由于光机电一体化实训考核装置的价格较贵，在设备购置时，数量往往不多。如何用好有限的设备，也是摆在教学中的一个问题。
二、教学实施过程
针对上述情况，我们采取了如下教学措施：
1.仿真软件教学
我在光机电一体化设备的教学中使用了如下仿真软件：
（1）FX-TRN-BEG-CL 仿真软件
该软件为三菱系列的PLC 仿真软件，其设有初级、中级和高级挑战三个档次，学生可以根据自己学习的进展情况决定采用哪一个项目练习。该软件实现了分层教学，可以兼顾不同层次的学生开展学习。其项目有交通灯、传送带、自动门、舞台装置和自动生产线等，相关知识有光、机、电和传感器等内容。
（2）GX Developer8.34L-C1 仿真软件
该软件既可以实现软件仿真，也可以和触摸屏仿真软件实现软硬结合的仿真。该软件仿真功能启动后可以根据教学和学习的需要，用鼠标来控制所需触点的接通和断开，便于观察梯形图的实际运作情况。如输入、输出软继电器，定时器、计数器和辅助继电器等的触点动作情况，便于调试梯形图程序，当然也便于开展PLC构成的系统的维修工作。
（3）GT Simulator2 仿真软件
该软件既可以实现硬件仿真，如按钮、指示灯、仪器、仪表、动画构件等仿真。我们可以根据项目要求，设计控制面板，利用仿真功能，可以随时观察其控制效果，便于增减，修改控制面板设计，非常方便，且仿真过程具有形象、生动、逼真的效果。
（4）或费斯托的气动仿真软件
光机电一体化设备的搬运机械手和物料推杆要用到气动元件，气动元件是气动系统的重要组成部分，气动系统由能源部件、控制元件、执行元件和辅助装置组成。常见的执行元件有：单作用气缸、双作用气缸、旋转气缸和气爪，常见的控制元件有：方向控制阀、流量控制阀等。
而要了解气动系统的工作原理，就要借助于气动仿真软件，模拟其真实的运动情景，才便于开展教学。
对于实际的气动元件，由于构造方面的原因，即使是用实物教学，也不易观察到元件的工作情况。而采用仿真软件，就便于解决这个问题，而且代价较低。若要采用实物教学，可采用透明的气动元件，这样才便于观察元件的工作过程。
2.现场教学
在自然和社会现实活动中进行教学的组织形式，便是现场教学。现场教学能提供学生丰富的直接经验，有助于理解和掌握理论性的知识；通过实际操作，培养学生运用知识于实践的能力。
为提高设备利用率，可采用分组教学。学生可分组练习PLC 编程、仿真和现场实操。为便于学生学习，可让学生分别调试送料机构、机械手搬运结构、物料传送机构和分拣机构。之后，再把这几部分综合联调。
3.项目教学
项目教学法激发了学生的学习兴趣，能够充分调动学生的学习积极性和主动性，发挥了学生的主体作用，促进了学生自主学习。在项目教学法的实施中，可以将调试送料机构、机械手搬运结构、物料传送机构和分拣机构作为4 个项目，而每个项目根据教学需要又可以再分为任务。
例如，在机械手搬运结构项目中，可分为机械手拆装、液压系统拆装、梯形图编制、传感器调试等任务。用这种方法把项目分解，化整为零，便于学生开展学习。
4.分层教学
根据学生的实际水平实施分层教学，也是因人施教的一种具体体现。教师可根据学生的实际情况、个别差异，进行有差别的教学，做到既不能压制学习基础好的学生,也不能放弃学习基础差的学生，使每个学生都能扬长避短，获得最佳效果。
在项目的实施过程中，可以精心搭配学习小组的成员，把不同程度的学生安排在一个小组，而在分配任务时则针对不同的学生安排不同的任务。可以先把形象、直观的任务给学习基础较差的学生去做，把抽象、难懂的任务给学习基础好的学生去做，学生之间可以相互学习，共同探讨，而学生之间又便于沟通，对学生的促进作用强。
三、教学设备的推荐与介绍

MY-18 光机电一体化实训设备

一、光机电一体化实训考核装置,光机电一体化实训考核设备,光机电一体化实训考核平台产品概述：
本设备是根据职业教育培训教材编写《机电一体化专业》相关的技能培训要求而研制的，结合当前工业自动化应用技术及器件技术的发展，充分考虑实用性、先进性。根据任务引领式行为导向教学法,以重点培养学生的动手实操能力，团队协作能力,创新能力。该实训装置由铝合金导轨式实训台、典型的机电一体化设备的机械部件、PLC模块、变频器模块、步进电机（或伺服电机）模块、按钮模块、电源模块、模拟生产设备实训模块、接线端子排和各种传感器、计算机等组成。整体结构采用开放式和拆装式，实训装置用于机械部件组装，可根据现有的机械部件组装生产设备，也可添加机械部件组装其他生产设备，使整个装置能够灵活的按教学或技能竞赛要求组装，具有生产功能的机电一体化设备。同时还要求具有可拓展功能，可以组成更加大型的生产模拟系统，以配合各个用户学校不同层次，不同专业的教学及培训要求。
二、光机电一体化实训考核装置,光机电一体化实训考核设备,光机电一体化实训考核平台装置特点：
1.整台装置采用小型化设计，整体合理紧凑，性价比高，非常适合学校在实训、教学中对工位数量的要求；
2.丰富的实训内容：装置可满足学校教学、实训活动中对课程、项目不同的需求, 可完成各种实训项目；
3.适合的教学、实训指导书：从浅入深、由易到难、循序渐进、层次分明,根据学校的教学进度，提供多个合理的实训项目和实训指导。
三、光机电一体化实训考核装置,光机电一体化实训考核设备,光机电一体化实训考核平台技术参数：
1.交流电源：三相五线 AC 380V±10% 50 Hz；
2.工作温度：-10～40 ℃；环境湿度：≤90%（25℃）；
3.外形尺寸：长×宽×高=1200×800×1500 mm；
4.整机功耗：≤1.5 kW；
5.安全保护措施：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。
四、光机电一体化实训考核装置,光机电一体化实训考核设备,光机电一体化实训考核平台装置结构：
实训装置台架为铝合金导轨式，实训考核装置PLC模块的I/O 端子、变频器的接线端子、各常用模块与PLC的连接端子，均与接线端子连接，各指令开关、光电开关、传感器和指示元件的电路，则通过端子排进行连接。既保证学生基本技能的训练、形成和巩固，又保证电路连接的快速、安全和可靠。
1.铝合金导轨式实训台：可以安装送料机构、机械手、传输分拣机构。实训模块及PLC主机等可以放置在拉出式的底座上。
2.触摸屏：MCGS7062 7寸真彩色触摸屏。
3.PLC模块及变频器模块：三菱PLC 40点以上IO；变频器不小于0.4kw；
4.电源模块：三相电源总开关（带漏电和短路保护）1个，单相电源插座2个；按钮模块：24 V/6 A、5 V/2 A各一组；急停按钮1只，转换开关1只1，按钮黄、绿各1只；
5.双井式上料机构：井式工件库2件，物料推出机构2件，光电传感器2只，磁性开关2只，单缸气缸2只，单控电磁阀2只，警示灯1只，主要完成将工件库中的工件依次推出。
6.气动机械手装置：四自由度气动机械手，气缸及附属传感器选用SMC；整个搬运机构能完成四个自由度动作，手臂伸缩、手臂运动、手爪上下、手爪松紧。
7.物料分拣装置：传送带通过三相异步电动机驱动，在传送带中间装有两个出料槽，对应位置有电感传感器、红外传感器等，同时正对料槽位置装有推料气缸，共计两个气缸。传送带采用可拆卸的铝合金支架。
五、光机电一体化实训考核装置,光机电一体化实训考核设备,光机电一体化实训考核平台部分实训项目：

1．气动系统的安装与调试：（1）气动方向控制回路的安装（2）气动速度控制回路的安装（3）气动顺序控制回路的安装（4）气动机械手的安装	（5）气动系统气路的连接（6）磁性开关的位置调整（7）气动系统调试（8）摆动控制回路的安装
2．变频器的安装与调试（1）变频器与交流电机主电路的连接（2）变频器面板的参数设置与操作	（3）变频器面板控制交流电机调速（4）通过变频器外部端子控制电机启停
3．机电设备的安装与调试（1）传动装置同轴度的调整（2）皮带输送机的安装与调整（3）搬运机械手设备安装与调试	（4）物件分拣设备的安装与调试（5）送料设备的安装与调试（6）自动生产线设备安装与调试
4．电气控制电路的安装与PLC编程（1）电动机正反转控制电路的连接与程序编写（2）电动机调速控制电路的连接与程序编写（3）皮带输送检测程序编写	（4）气动顺序动作控制程序编写（5）气动机械手控制程序编写（6）机电一体化设备控制程序编写（7）自动生产线控制程序编写
5、步进电机系统的安装与plc控制（1）直线导轨的安装调试（2）滚珠丝杠的安装于调试	（3）步进电机系统的安装及连线（4）步进电机系统的plc控制程序编写（5）步进电机的位置控制编程
6．自动控制系统的安装与调试（1）多种传感器的安装与调试（2）皮带输送检测的自动控制（3）机械手的自动控制	（4）机电一体化的自动控制（5）PLC控制系统的安装与调试（6）自动生产线的安装与调试
7．触摸屏基本控制及设置（1）触摸屏的接线和基本参数设置	（2）基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习；（3）PLC、触摸屏与变频器通信控制。
8．可用于考核或技能竞赛，可考察的职业能力（1）机械构件的装配与调整能力（2）机电设备的安装与调试能力（3）电路安装能力	（3）电路安装能力（4）气动系统的安装与调试能力（5）机电一体化设备的控制程序的编写能力（6）自动控制系统的安装与调试能力

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1．气动系统的安装与调试：（1）气动方向控制回路的安装（2）气动速度控制回路的安装（3）气动顺序控制回路的安装（4）气动机械手的安装	（5）气动系统气路的连接（6）磁性开关的位置调整（7）气动系统调试（8）摆动控制回路的安装
2．变频器的安装与调试（1）变频器与交流电机主电路的连接（2）变频器面板的参数设置与操作	（3）变频器面板控制交流电机调速（4）通过变频器外部端子控制电机启停
3．机电设备的安装与调试（1）传动装置同轴度的调整（2）皮带输送机的安装与调整（3）搬运机械手设备安装与调试	（4）物件分拣设备的安装与调试（5）送料设备的安装与调试（6）自动生产线设备安装与调试
4．电气控制电路的安装与PLC编程（1）电动机正反转控制电路的连接与程序编写（2）电动机调速控制电路的连接与程序编写（3）皮带输送检测程序编写	（4）气动顺序动作控制程序编写（5）气动机械手控制程序编写（6）机电一体化设备控制程序编写（7）自动生产线控制程序编写
5、步进电机系统的安装与plc控制（1）直线导轨的安装调试（2）滚珠丝杠的安装于调试	（3）步进电机系统的安装及连线（4）步进电机系统的plc控制程序编写（5）步进电机的位置控制编程
6．自动控制系统的安装与调试（1）多种传感器的安装与调试（2）皮带输送检测的自动控制（3）机械手的自动控制	（4）机电一体化的自动控制（5）PLC控制系统的安装与调试（6）自动生产线的安装与调试
7．触摸屏基本控制及设置（1）触摸屏的接线和基本参数设置	（2）基于触摸屏控制方式的基本指令编程练习；（3）PLC、触摸屏与变频器通信控制。
8．可用于考核或技能竞赛，可考察的职业能力（1）机械构件的装配与调整能力（2）机电设备的安装与调试能力（3）电路安装能力	（3）电路安装能力（4）气动系统的安装与调试能力（5）机电一体化设备的控制程序的编写能力（6）自动控制系统的安装与调试能力

光机电一体化实训考核装置问题的探讨及教学措施

MY-18 光机电一体化实训设备

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