基于氣動(dòng)機(jī)械手控制的單流程控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

許紅巖

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2018.25.130

摘 要：?jiǎn)瘟鞒炭刂茖?shí)驗(yàn)是《可編程控制器技術(shù)》這門課程中很重要的一部分知識(shí)內(nèi)容，本著以崗位需求為出發(fā)點(diǎn)，以學(xué)生的能力驅(qū)動(dòng)為目的，本文將氣動(dòng)機(jī)械手的控制這一典型項(xiàng)目案例教學(xué)貫穿于本節(jié)課的內(nèi)容和創(chuàng)新實(shí)踐過(guò)程中。將理論與實(shí)踐相結(jié)合，體現(xiàn)以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的理實(shí)一體化教學(xué)。通過(guò)由簡(jiǎn)入繁的課程知識(shí)體系，使學(xué)生構(gòu)建自己的知識(shí)體系，逐步提升學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力以及綜合職業(yè)能力等，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目化課程的教學(xué)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)瘟鞒炭刂?教學(xué)設(shè)計(jì) 可編程控制器技術(shù)

中圖分類號(hào)：TH138 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）09（a）-0130-02

Abstract： Single flow control experiment is an important part of the knowledge content in the "Programmable Controller Technology" course. It is based on the needs of the position and the ability of the students to drive. In this paper， the control of pneumatic manipulator is a typical project case teaching throughout the course of this course and innovation practice. Combining theory and practice， it embodies the integrated teaching of rationality with students as the main body and teachers as the leading body. Through the simple and complex curriculum knowledge system， students build their own knowledge system， gradually improve students to analyze problems， solve problems and comprehensive professional ability， so as to achieve the teaching design of project-based courses.

Key Words： Single process control； Teaching design； Programmable controller technology

1 選題價(jià)值

1.1 《可編程控制器技術(shù)》在專業(yè)領(lǐng)域的課程定位和價(jià)值

本課程《可編程控制器技術(shù)》是職業(yè)院校機(jī)電類及電氣自動(dòng)化類相關(guān)專業(yè)的一門核心專業(yè)課，也可作為一門獨(dú)立的技能應(yīng)用課，實(shí)踐性是特別強(qiáng)的。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)可以使學(xué)生初步掌握PLC編程技術(shù)的基本方法和調(diào)試排故的基本技能，是目前筆者學(xué)院機(jī)電設(shè)備安裝與維修專業(yè)學(xué)生的一門必修課，同時(shí)銜接后面的《機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)》課程，也是進(jìn)行機(jī)電設(shè)備安裝與維修應(yīng)所具備的關(guān)鍵能力。

1.2 《氣動(dòng)機(jī)械手的控制》學(xué)習(xí)任務(wù)的作用和價(jià)值

本課程共有9個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，分別是可編程控制器的認(rèn)識(shí)及應(yīng)用、FX系列PLC的基本機(jī)構(gòu)組成及工作原理、輸送帶部件運(yùn)送控制、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與正反轉(zhuǎn)控制、車庫(kù)門的延時(shí)開(kāi)關(guān)、桔子自動(dòng)裝箱實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)送料小車的運(yùn)行控制、氣動(dòng)機(jī)械手的控制、交通信號(hào)燈控制，這9個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)在設(shè)計(jì)上由淺入深、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，涵蓋了FX系列可編程控制器編程與調(diào)試中涉及的基本知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)。本學(xué)習(xí)任務(wù)來(lái)自《可編程控制器技術(shù)》課程中第8個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，是企業(yè)機(jī)電一體化設(shè)備應(yīng)用以及機(jī)電競(jìng)賽中常見(jiàn)的、有代表性的工作任務(wù)，在培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力水平方面有不可替代的作用和價(jià)值，因此氣動(dòng)機(jī)械手的控制為本課程的核心教學(xué)內(nèi)容。

1.3 《單流程控制實(shí)驗(yàn)》在過(guò)程中的作用和價(jià)值

本課程是氣動(dòng)機(jī)械手的控制任務(wù)中單流程控制，而本任務(wù)的地位和作用，可以用4個(gè)字來(lái)形容——承上啟下。說(shuō)它承上，是因?yàn)楸救蝿?wù)進(jìn)一步熟悉PLC控制系統(tǒng)的分析及設(shè)計(jì)步驟，鞏固順序控制程序的編程方法。說(shuō)它啟下，是因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)單流程步進(jìn)順序控制的掌握，可為后續(xù)的多流程步進(jìn)控制的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

2 學(xué)習(xí)目標(biāo)

（1）知識(shí)目標(biāo)：進(jìn)一步熟悉PLC控制系統(tǒng)的分析及設(shè)計(jì)步驟；鞏固順序控制程序的編程方法。

（2）能力目標(biāo)：通過(guò)對(duì)機(jī)械手控制程序的分析，引導(dǎo)學(xué)生思考此類控制程序的編寫(xiě)；正確的自我表達(dá)能力、良好的溝通能力。

（3）情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)。

3 學(xué)習(xí)內(nèi)容

根據(jù)本課程的教學(xué)計(jì)劃及要求，該課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容概括為三類。

（1）方法上主要掌握PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試和排故方法，接到任務(wù)后，要進(jìn)行編程，上機(jī)調(diào)試程序及排除故障，學(xué)生要?dú)w納PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試方法和故障排除方法。

（2）技能上主要掌握GX Developer編程軟件SFC編程的使用；單流程控制程序的編程步驟；氣動(dòng)機(jī)械手故障的排除。通過(guò)任務(wù)由淺入深，用GX Developer編程軟件中SFC進(jìn)行單流程控制程序上機(jī)輸入；會(huì)根據(jù)任務(wù)要求畫(huà)出狀態(tài)流程圖并轉(zhuǎn)換正梯形圖；當(dāng)程序不能實(shí)現(xiàn)原定功能時(shí)，會(huì)判斷問(wèn)題出在哪里。

（3）知識(shí)上主要掌握氣動(dòng)基本知識(shí)及傳感器的使用；單流程程序的編寫(xiě)。根據(jù)需要，對(duì)機(jī)械裝置、氣動(dòng)裝置、傳感器等器件進(jìn)行必要的調(diào)整，并可以對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手進(jìn)行單流程控制程序編寫(xiě)。

4 學(xué)習(xí)資源

在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中，學(xué)生應(yīng)用的學(xué)習(xí)資源包括的教學(xué)設(shè)備有多媒體教學(xué)設(shè)備、亞龍YL235A實(shí)訓(xùn)裝置、計(jì)算機(jī)；需要準(zhǔn)備的工具與材料有油性筆、白板筆、白板、耳麥、彩色紙、萬(wàn)用表、常用工具、考評(píng)員胸卡；需要準(zhǔn)備的教學(xué)材料有：與本堂課學(xué)習(xí)任務(wù)有關(guān)的工作頁(yè)、教材、視頻材料、評(píng)價(jià)表、相關(guān)手冊(cè)資料包。

5 教學(xué)實(shí)施過(guò)程

本節(jié)課的整個(gè)教學(xué)實(shí)施過(guò)程的時(shí)間為80min，包含了5個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)一：任務(wù)引入5min，對(duì)本節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行情景引入，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。環(huán)節(jié)二：任務(wù)分析10min，通過(guò)對(duì)引入的問(wèn)題進(jìn)行分析和引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)的能力，并通過(guò)現(xiàn)實(shí)生活中例子，更有利于學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解。環(huán)節(jié)三：任務(wù)實(shí)施——狀態(tài)流程圖的設(shè)計(jì)25min，通過(guò)小組協(xié)作的方式進(jìn)行狀態(tài)流程圖的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行白板展示，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和表達(dá)能力，并通過(guò)各小組的比較分析，有助于查缺補(bǔ)漏，歸納更全面合理的要點(diǎn)。環(huán)節(jié)四：任務(wù)實(shí)施——梯形圖設(shè)計(jì)、運(yùn)行并調(diào)試25min，通過(guò)組內(nèi)角色分工形式將狀態(tài)流程圖轉(zhuǎn)換成梯形圖并上機(jī)進(jìn)行程序編寫(xiě)、調(diào)試及故障排除，不僅加強(qiáng)每個(gè)學(xué)生過(guò)程的參與性，也可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)踐操作。環(huán)節(jié)五：總結(jié)評(píng)價(jià)15min，本次課程評(píng)價(jià)結(jié)合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用學(xué)生自評(píng)，小組自、互評(píng)和教師點(diǎn)評(píng)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式評(píng)價(jià)編程與調(diào)試實(shí)操過(guò)程，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與掌握。

6 教學(xué)反思

6.1 課程特色

以工作任務(wù)為導(dǎo)向，課題引領(lǐng)，實(shí)施一體化教學(xué)；工作任務(wù)選取貼近生產(chǎn)生活，學(xué)生容易接受也容易理解；改變了一考定終身的模式，教學(xué)全過(guò)程即考核過(guò)程，學(xué)生參與考核；以賽促學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)，為世界技能競(jìng)賽機(jī)電一體化項(xiàng)目做準(zhǔn)備；合理使用多種教學(xué)媒介、計(jì)算機(jī)、實(shí)訓(xùn)室、網(wǎng)絡(luò)、教材、工作頁(yè)多維度結(jié)合 。

6.2 課程不足

學(xué)生層次參差不齊，部分學(xué)生不能主動(dòng)完成任務(wù)，只是參考組內(nèi)同學(xué)成果。在小組匯報(bào)及小組互評(píng)環(huán)節(jié)存在時(shí)間難以控制問(wèn)題。

6.3 改進(jìn)思路

組長(zhǎng)輪換制，調(diào)動(dòng)每個(gè)學(xué)生的積極性；快帶慢，組內(nèi)互相幫助；安排一名計(jì)時(shí)員，規(guī)定好小組匯報(bào)及小組互評(píng)環(huán)節(jié)的時(shí)間，讓學(xué)生不要拖延時(shí)間，也培養(yǎng)了學(xué)生的時(shí)間觀念。

參考文獻(xiàn)

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