自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試的教學(xué)體會與思考

李愛民

摘 要：自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試是一門綜合性較強的課程，它涵蓋了機電一體化專業(yè)的大部分專業(yè)課程。本文介紹了該門課程的教學(xué)設(shè)計，闡述了筆者的教學(xué)體會和思考。

關(guān)鍵詞：自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試 項目教學(xué) 課程設(shè)計

天津龍洲科技有限公司的自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)系統(tǒng)是一套模擬實際自動化生產(chǎn)線的教學(xué)設(shè)備，它囊括了絕大部分工業(yè)生產(chǎn)中所涉及的應(yīng)用技術(shù)，是一個從綜合控制中心到自動加工系統(tǒng)，經(jīng)自動生產(chǎn)線裝配，再到質(zhì)量檢測系統(tǒng)，最后進行物流倉儲的閉環(huán)式可循環(huán)系統(tǒng)。此實訓(xùn)系統(tǒng)的總控平臺采用西門子公司的profibus現(xiàn)場總線通信系統(tǒng)，選用了西門子的S7-300PLC作主站控制器，S7-200PLC作從站控制器，配備了Step7編程軟件和WINCC監(jiān)控軟件等。14個單元分別是：上料單元、下料單元、加蓋單元、穿銷單元、模擬單元、圖像識別單元、換向單元、機器人單元、加工單元、廢品單元、物流倉儲單元、分揀單元、液壓單元、檢測單元。

筆者在基于該實訓(xùn)設(shè)備的自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程中，實施項目教學(xué)，使學(xué)生的理論知識和實際操作相結(jié)合，提高學(xué)生解決實際問題的能力。

一、課程內(nèi)容設(shè)計

該課程的最大特點就是綜合性較強，有機地融合了多種技術(shù)。由于此實訓(xùn)系統(tǒng)的各個單元既可以獨立運行，又可以由總站整體控制，所以筆者采用項目教學(xué)法，將實訓(xùn)系統(tǒng)的每一個單元作為一個教學(xué)項目，按照自動化生產(chǎn)線實訓(xùn)系統(tǒng)的工作過程，設(shè)計了16個教學(xué)項目。學(xué)生先進行單站的學(xué)習(xí)，教師由淺入深地講解相關(guān)知識點，從而讓學(xué)生先了解各個單元的功能和結(jié)構(gòu)，再通過一個個小項目逐步掌握全部的相關(guān)知識。

1.教學(xué)項目1：上料單元的安裝與調(diào)試

上料單元將工件從料槽中取出，并送入下料單元。通過此單元的安裝與調(diào)試，使學(xué)生掌握電工工具的使用，識讀電氣原理圖和氣動控制回路圖，掌握用PLC控制步進電動機的方法，能夠?qū)Ρ締卧M行安裝與調(diào)試。

2.教學(xué)項目2：下料單元的安裝與調(diào)試

下料單元儲存一定數(shù)量的工件，當(dāng)移動工作托盤到達下料單元設(shè)定工位時，將儲存的工件放入托盤中。通過此單元的安裝與調(diào)試，學(xué)生能夠掌握直流電動機的控制方法，對本單元常見的故障進行排除。

3.教學(xué)項目3：機器人單元的操作與維護

機器人從托盤中抓取工件，送入加工單元進行加工，加工完畢后，從加工單元重新取出，再放入托盤。通過本單元的操作與維護，學(xué)生學(xué)會工業(yè)機器人運行控制，能排除常見故障。

4.教學(xué)項目4：加工單元的安裝與調(diào)試

本單元完成對工件的加工，通過此單元的安裝與調(diào)試，使學(xué)生掌握數(shù)控機床的使用方法。

5.教學(xué)項目5：加蓋單元的安裝與調(diào)試

加蓋單元將工件從上蓋料槽中取出上蓋，并完成裝配。通過此單元的安裝與調(diào)試，學(xué)生學(xué)會用PLC控制電動機正反轉(zhuǎn)，能夠排除加蓋單元常見故障。

6.教學(xué)項目6：穿銷單元的安裝與調(diào)試

穿銷單元將工件銷釘從銷釘料槽中取出，并進行裝配。通過此單元的安裝與調(diào)試，學(xué)生掌握電磁閥和雙作用汽缸等氣動元件的使用，并能夠排除穿銷單元常見故障。

7.教學(xué)項目7：檢測單元的安裝與調(diào)試

檢測單元運用多種檢測傳感裝置對裝配好的產(chǎn)品進行檢測，并將最后檢測結(jié)果送至PLC進行處理，以此作為后續(xù)站分揀單元控制方式選擇的依據(jù)。通過此單元的安裝與調(diào)試，學(xué)生學(xué)會電容式、電感式、光電式傳感器及色彩標(biāo)志檢測器等的使用，能夠排除檢測單元常見故障。

8.教學(xué)項目8：換向單元的安裝與調(diào)試

換向單元是將前站傳送過來的托盤及組裝好的工件產(chǎn)品經(jīng)換向、提升等流程，將其送至傳送帶向模擬傳送。通過此單元的安裝與調(diào)試，學(xué)生綜合掌握氣路的搭建與控制、傳感器信號的采集、電動機正反轉(zhuǎn)的控制。

9.教學(xué)項目9：模擬單元的安裝與調(diào)試

模擬單元完成對工件的模擬噴漆，即在工件表面噴涂油漆，并加熱烘干。通過此單元的安裝與調(diào)試，使學(xué)生學(xué)會用PLC控制加熱爐加熱和用溫度傳感器測量爐內(nèi)溫度，掌握PLC模擬量模塊的使用，能夠排除模擬單元常見故障。

10.教學(xué)項目10：液壓單元的安裝與調(diào)試

液壓單元通過液壓系統(tǒng)實現(xiàn)對產(chǎn)品的蓋章操作。通過此單元的安裝與調(diào)試，使學(xué)生掌握比例溢流閥、液壓缸、壓力傳感器、流量傳感器的使用，能夠排除液壓單元常見故障。

11.教學(xué)項目11：圖像識別單元的安裝與調(diào)試

圖像識別單元運用電腦識別技術(shù)，對液壓單元傳送來的工件，通過圖形攝影系統(tǒng)采集產(chǎn)品的當(dāng)前畫面，并與原設(shè)置合格產(chǎn)品進行比較，判斷產(chǎn)品質(zhì)量是否合格。我們通過此單元的安裝與調(diào)試，使學(xué)生了解圖像識別系統(tǒng)的設(shè)置和應(yīng)用，熟悉接口設(shè)置，了解圖像識別系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)的連接方法。

12.教學(xué)項目12：分揀單元的安裝與調(diào)試

分揀單元根據(jù)檢測單元的檢測結(jié)果，用氣動機械手對產(chǎn)品進行分揀，質(zhì)量符合要求的產(chǎn)品隨托盤進入物流倉儲單元；不符合要求的產(chǎn)品被送入廢品單元。通過此單元的安裝與調(diào)試，學(xué)生掌握擺動汽缸、雙作用汽缸、真空吸盤等氣動元件的使用，能夠排除分揀單元常見故障。

13.教學(xué)項目13：廢品單元的安裝與調(diào)試

廢品單元將質(zhì)量不符合要求的產(chǎn)品放入廢料單元的廢品輸送道內(nèi)。當(dāng)廢品道上的傳感器檢測到有產(chǎn)品，PLC將控制變頻器驅(qū)動輸送電動機，把廢品送到廢品區(qū)。通過此單元的安裝與調(diào)試，學(xué)生掌握變頻器的使用。

14.教學(xué)項目14：物流倉儲單元的安裝與調(diào)試

物流倉儲單元根據(jù)檢測單元對銷釘材質(zhì)的檢測結(jié)果，將工件分類入庫。通過此單元的安裝與調(diào)試，學(xué)生學(xué)會步進和伺服電動機的控制方法，能夠排除物流倉儲單元常見故障。

15.教學(xué)項目15：自動線的編程與調(diào)試

利用PLC技術(shù)和現(xiàn)場總線通信技術(shù)，實現(xiàn)對所有單元的聯(lián)網(wǎng)與監(jiān)控，學(xué)生學(xué)會生產(chǎn)線的組建和網(wǎng)絡(luò)的建立。

16.教學(xué)項目16：上位機的編程與調(diào)試

利用組態(tài)軟件WINCC對生產(chǎn)線進行監(jiān)控，學(xué)生掌握組態(tài)軟件的使用。

二、課程考核

本課程采用理論考試和實踐考試相結(jié)合的考核方式。理論考試采用試卷的方式，主要考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握情況；實踐考試貫穿于整個課程的項目教學(xué)活動中，學(xué)生每完成一個項目就馬上進行操作考試，所有項目考核成績相加即是學(xué)生實踐考試的成績。這種考核方式有效地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生明確知道自己哪個地方?jīng)]有學(xué)好，并會努力在下一個項目的考核中有更好的表現(xiàn)。

為了進一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強學(xué)生就業(yè)的競爭力，本課程還與考證相結(jié)合。如果學(xué)生考取了可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計師高級證書，考試成績加10分，這樣就更有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

三、小結(jié)

自動線安裝與調(diào)試是筆者學(xué)校機電一體化專業(yè)的核心課程。此課程模擬真實的工作環(huán)境，與企業(yè)的技能要求對接。在教學(xué)中采用項目教學(xué)的教學(xué)方式，讓學(xué)生邊學(xué)邊練、學(xué)做合一，能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。

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（作者單位：江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院）