基于單片機控制的自動生產(chǎn)線實訓(xùn)課程教學(xué)研究

【摘要】隨著我國技術(shù)化和科技化的發(fā)展，自動生產(chǎn)線也越來越受到重視，面對如此多的生產(chǎn)線，具有高技能的專業(yè)人才是每個企業(yè)最缺乏的，尤其是高職高專院校更是加強了自動生產(chǎn)線與學(xué)生實際動手操作能力的培養(yǎng)。文章基于單片機控制的自動生產(chǎn)線實訓(xùn)課程來進行分析，以控制為中心設(shè)計出了一套生產(chǎn)線，并通過單片機收集生產(chǎn)線的一些信息，從而解放人工手動，真正意義上實現(xiàn)了自動生產(chǎn)。文章對如何培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、鍛煉學(xué)生的實際動手操作能力，以及造就社會需要的、適應(yīng)社會的應(yīng)用型專業(yè)技術(shù)人員進行研究和探討。

【關(guān)鍵詞】單片機控制；自動生產(chǎn)線；實訓(xùn)課程；教學(xué)研究

1.前言

隨著自動化生產(chǎn)與科技技術(shù)的突飛猛進，我國工業(yè)生產(chǎn)中絕大部分利用自動化生產(chǎn)，從而成產(chǎn)出自動生產(chǎn)線，隨著這項技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣，目前我國已經(jīng)在電子行業(yè)、機械制造行業(yè)等制造出、設(shè)計出花樣繁多、數(shù)量龐大的自動生產(chǎn)線，面對如此多的生產(chǎn)線，具有高技能的專業(yè)人才是每個企業(yè)最缺乏的，這些人才不僅需要具備熟悉調(diào)試自動生產(chǎn)線中的設(shè)備和安裝自動生產(chǎn)線中的設(shè)備，還需要具備后期設(shè)備運行中的維修技術(shù)和擁有專業(yè)技能、知識型的人才。面對如此激烈的人才市場，高職高專院校也面臨著蓬勃發(fā)展和人才培養(yǎng)的挑戰(zhàn)。結(jié)合如今技術(shù)人才競爭的激烈化，高職高專院校需要進行教學(xué)模式的改革，重點進行教學(xué)模式的實訓(xùn)模式，并在原有的實訓(xùn)訓(xùn)練中進行創(chuàng)新和改革，重點放在學(xué)生自身的能力培養(yǎng)、意識創(chuàng)新以及技術(shù)能力方面，并在積極探索、有效實踐的前提下從生產(chǎn)結(jié)合方面、教學(xué)模式方面等，進行實際科研、實際教學(xué)與自動生產(chǎn)線積極有效的實訓(xùn)訓(xùn)練。

2.自動生產(chǎn)線概述

文章通過由六個控制站點PLC構(gòu)成的模擬化自動生產(chǎn)線進行分析，它是在制造系統(tǒng)方面和加工生產(chǎn)方面都擁有先進的技術(shù)，并是一種綜合性控制，集控制、點、機為一身，它主要包括氣動技術(shù)方面、PLC控制技術(shù)方面以及傳感技術(shù)方面等。這種模擬化自動生產(chǎn)線對于分類、檢測、搬運和加工的工件類別來說，包括安裝搬運站、搬運站、分類站、安裝站、上料檢測站以及加工檢測站等六個系統(tǒng)模塊開進行完成。

2.1 自動生產(chǎn)線的組成

模擬化自動生產(chǎn)線是由六個控制站點PLC所構(gòu)成，并于氣、點、機一體化為一身，集控制、點、機為一身，主要有加工模塊、安裝模塊、分類模塊、搬運模塊、上料檢測模塊以及安裝搬運模塊等單元模塊。這些單元模塊每一個都是一個單獨的、獨立的工作站，統(tǒng)統(tǒng)是由單片機來進行單獨控制的，工作站點與工作站點的連接方式就是CAN總線連接方式。在自動生產(chǎn)線中，工件的加工方式是由上料檢測站來對大工件進行順序的提升傳遞，把傳遞到的工件通過搬運站來進行料檢測站到加工站的搬運，用加工站來對大工件進行檢測以及加工，生產(chǎn)出來的廢品直接由安裝搬運站進行廢品收料站處理，生產(chǎn)出來的成品就通過安裝搬運站來進行安裝工位的傳送，小工件通過安裝站來對打工件進行安裝，全部安裝完成后由安裝搬運站將完成的工件成功送到分類站，由分類站按照類型進行工件所對應(yīng)料倉的傳送，最后需要把分類完成的工件進行總量記錄以及數(shù)量記錄。

2.2 基于單片機控制的自動生產(chǎn)線設(shè)計

基于單片機控制的自動生產(chǎn)線設(shè)計主要有上料檢測站、搬運站、加工站、安裝站、安裝搬運站、分類站組成。上料檢測站主要向同一個工作系統(tǒng)中的工作站來進行工件顏色信息以及提供原料，它是基于單片機控制的自動生產(chǎn)線最開始工作站。上料檢測站的組成是控制器，上電按鈕、急停按鈕、光電開關(guān)、磁性開關(guān)、自動和手動切換開關(guān)以及聯(lián)網(wǎng)和單站切換等組成的輸入元件，電磁閥輸入、回轉(zhuǎn)工作臺電視等輸出元件。搬運站的作用是利用機械手來進行工件前一站到后一站的搬運。搬運站的組成是微處理器模塊、輸出模塊設(shè)計、輸入模塊設(shè)計、按鈕、檢測傳感器等。加工站的組成是，電容傳感器、復(fù)位按鈕、光電開關(guān)、上電按鈕、磁性開關(guān)、自動和手動切換開關(guān)以及聯(lián)網(wǎng)和單站切換等組成的輸入元件，鉆孔電機、伸縮電磁閥、工作臺電機以及電機升降電磁閥等組成的輸出元件。安裝站的組成是，急停按鈕、磁性開關(guān)、上電按鈕、單站切換、復(fù)位按鈕、聯(lián)網(wǎng)切換、自動切換開關(guān)以及手動切換開關(guān)組成的輸入元件，上升電磁閥、右移電磁閥、左移電磁閥、下降電磁閥以及抽真空電磁閥等組成的輸入元件。安裝搬運站的組成是，上電按鈕、磁性開關(guān)、急停按鈕、復(fù)位按鈕、自動和手動切換開關(guān)以及聯(lián)網(wǎng)和單站切換等組成的輸入元件，左移電磁閥、右移機械手電磁閥、左移機械手電磁閥、右移電磁閥以及下降上升電子閥組成的輸出元件。

3.基于單片機控制的自動生產(chǎn)線實訓(xùn)課程的意義

基于單片機控制的自動生產(chǎn)線實訓(xùn)課程的意義有三個方面，分別是通過課堂的真實感還原來進行技能的加強，老師通過教學(xué)研究強化自身的知識和教學(xué)改革，通過舉辦競賽活動來促進知識的強化和練習(xí)水平的提升。

第一，通過課堂的真實感還原來進行技能的加強，以核心的PLC為分界點，實現(xiàn)一線現(xiàn)場中企業(yè)內(nèi)部擁有的工作情況，并把整個系統(tǒng)按照工作任務(wù)來分成幾個比較具體的任務(wù)，讓學(xué)生有種就是身在企業(yè)一線現(xiàn)場的感覺。傳統(tǒng)的高職高專院校教學(xué)主要體現(xiàn)在老師的演示以及老師的講解兩方面，這種教學(xué)方式嚴重忽視了學(xué)生本身，最終導(dǎo)致學(xué)生能動性的喪失，新型的教學(xué)方式是利用實訓(xùn)平臺來對學(xué)生進行訓(xùn)練，完美的把實踐和理論相結(jié)合，讓學(xué)生從傳統(tǒng)的課堂上轉(zhuǎn)到工程現(xiàn)場來進行學(xué)習(xí)，有效發(fā)展了高職高專院校的人才技術(shù)的能力，豐富了學(xué)生高職高專院校的人才技術(shù)的知識，讓學(xué)生更加明白學(xué)習(xí)知識的目的是什么，培養(yǎng)出來的學(xué)生是實實在在符合企業(yè)崗位要求的。

第二，老師通過教學(xué)研究強化自身的知識和教學(xué)改革，使得高職高專院校所擁有的師資隊伍可以進一步提升整體水平。學(xué)生在進行實訓(xùn)訓(xùn)練時，總會出現(xiàn)各種各樣的情況和問題，當(dāng)學(xué)生對老師提出自己遇到的疑問和想法時，這些問題同時也適用于老師，老師從學(xué)生處得到信息加以創(chuàng)新實訓(xùn)教學(xué)，在提升了學(xué)生技能能力的同時也提升了老師的教學(xué)水平。此外，老師可以通過實訓(xùn)訓(xùn)練來對學(xué)生進行難度不同級別的鍛煉，不僅促進了老師的進一步學(xué)習(xí)，還促進了實訓(xùn)平臺有效的發(fā)展。

第三，通過舉辦競賽活動來促進知識的強化和練習(xí)水平的提升，這種學(xué)習(xí)方法對學(xué)生的知識理解能力以及技能水平都可以普遍提升，使學(xué)生在進行高級考證、中級考證、電工維修上崗中的通過率大幅的上升。一般專業(yè)的競賽活動都會采用國家認可的實訓(xùn)平臺，當(dāng)學(xué)生在參加競賽時，能從中發(fā)現(xiàn)自身不少的不足以及缺點，讓學(xué)生進一步明白自己的技術(shù)能力和知識能力是哪一點缺少，此外，競賽的磨練可以加強學(xué)生毅力的鍛煉和品質(zhì)的磨練，更加明確自己在未來領(lǐng)域中發(fā)展的動力以及方向。

4.基于單片機控制的自動生產(chǎn)線實訓(xùn)課程教學(xué)研究

自動生產(chǎn)線的教學(xué)實施步驟是實訓(xùn)準(zhǔn)備、知識精講、在具體任務(wù)的前提下讓學(xué)生進行任務(wù)設(shè)計和任務(wù)討論，并給出最終的可執(zhí)行方案、動手操作、評估、教學(xué)成果的反思和教學(xué)改革的完善。其中，實訓(xùn)準(zhǔn)備主要有三方面準(zhǔn)備，分別是給學(xué)生分組、給學(xué)生發(fā)放實驗任務(wù)書、清點材料，動手操作主要有三方面準(zhǔn)備，分別是硬件的電路連接、氣路連接、設(shè)備組裝，軟件的I/O分配表、功能流程圖、程序。為了更完美的實施自動生產(chǎn)線的教學(xué)實施，更好的加強高職高專院校與企業(yè)的聯(lián)系，需要讓學(xué)生進行自動生產(chǎn)線在企業(yè)實施的參觀，激發(fā)他們的好奇心和興趣，讓參觀學(xué)生感性認識到自動生產(chǎn)線，在參觀過程中由老師帶領(lǐng)進行，并給學(xué)生進行配置情況以及電氣崗位的講解，好讓學(xué)生明白以后就業(yè)的環(huán)境以及就業(yè)的崗位，從而加強學(xué)生對于自動生產(chǎn)線的責(zé)任感以及自覺性，參觀完成后，老師需要為學(xué)生主動進行對應(yīng)崗位中在工作中可能會出現(xiàn)的技術(shù)問題，并讓學(xué)生通過主動查找、尋求答案、主動學(xué)習(xí)的方式來解決這些技術(shù)問題?；氐綄W(xué)校之后，老師需要做到徹底屏蔽傳統(tǒng)的課堂講解，在現(xiàn)實中為學(xué)生確定屬于他們自己的工作任務(wù)，通過工作任務(wù)來為學(xué)生設(shè)計出包含技能點、知識點的層層遞進教學(xué)，重點突出開展學(xué)生探索項目的主動性、知識點的應(yīng)用性、技能的理解性，從而鍛煉在實際企業(yè)中學(xué)生的工作素養(yǎng)以及工作能力。

通過大量的數(shù)據(jù)證明，基于單片機控制的自動生產(chǎn)實訓(xùn)課程教學(xué)不僅實現(xiàn)了學(xué)生對動手能力的培養(yǎng)，還實現(xiàn)了學(xué)生對主體作用的充分發(fā)揮，成功將傳統(tǒng)的學(xué)校要我學(xué)轉(zhuǎn)變成學(xué)生自己我要學(xué)。今后高職高專院校將推行企業(yè)考核辦法和崗位要求，來為學(xué)生打造就業(yè)貼近、企業(yè)貼近、崗位零距離的環(huán)境，培養(yǎng)出既具有社會需求、時代需求的技術(shù)型應(yīng)用人才，也具有工程素養(yǎng)的綜合類學(xué)生。

5.結(jié)束語

基于單片機控制的自動生產(chǎn)線是現(xiàn)代技術(shù)控制中發(fā)展最快的，隨著自動化生產(chǎn)與科技技術(shù)的突飛猛進，目前自動生產(chǎn)線朝著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面迅速發(fā)展。文章通過對可編程控制系統(tǒng)作為控制技術(shù)方面的核心，來進行自動生產(chǎn)線中氣動技術(shù)、傳感器技術(shù)以及交流伺服技術(shù)進行實現(xiàn)、結(jié)合。通過大量的數(shù)據(jù)證明，基于單片機控制的自動生產(chǎn)利用工程學(xué)進行的實訓(xùn)課程，不僅可以轉(zhuǎn)變學(xué)生以及老師的學(xué)習(xí)地位，由原來的老師強制性教導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)變成學(xué)生自主進行我要學(xué)的行為，成功的發(fā)揮出學(xué)生在學(xué)校的主導(dǎo)地位以及對學(xué)生動手操作能力的培養(yǎng)，還可以提升學(xué)生在基于單片機控制的自動生產(chǎn)實訓(xùn)課程中的工程素質(zhì)，從而為我國創(chuàng)造出社會需要以及適應(yīng)時代的應(yīng)用技術(shù)型人才。

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作者簡介：黃金娥（1965—），女，廣西隆安人，實驗師，現(xiàn)供職于廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：電氣自動化。