基于機(jī)電一體化專業(yè)的實(shí)訓(xùn)案例應(yīng)用

王曉華

摘 要：機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程是學(xué)生的必修課，是培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)技能的主要環(huán)節(jié)，能不斷提高機(jī)電一體化學(xué)生的動(dòng)手能力，而且鞏固了其理論基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行思想教育、職業(yè)培養(yǎng)以及勞動(dòng)教育意識(shí)的培養(yǎng)，為其以后走向工作崗位奠定良好的基礎(chǔ)。文章探討了“電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn)”課程設(shè)計(jì)，并提出教學(xué)改進(jìn)方法，以期促進(jìn)該專業(yè)的良好發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;收音機(jī)焊接組裝;實(shí)訓(xùn)

1 ? “電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn)”課程設(shè)計(jì)

1.1 ?實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的拓展

目前，在PLC實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)是西門(mén)子S7-200型可編程控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)，編程軟件、即可編程邏輯控制器以及功能性實(shí)驗(yàn)板等[1]，可以實(shí)施PLC的基本指令練習(xí)以及有限的PLC實(shí)際應(yīng)用模擬實(shí)驗(yàn)，包含以下拓展方向。

（1）為了有效解決實(shí)訓(xùn)課時(shí)的局限性，同學(xué)們能夠進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)室中，通過(guò)試驗(yàn)平臺(tái)才可以實(shí)施程序調(diào)試、仿真、下載以及觀察結(jié)果的問(wèn)題，大力拓展建設(shè)非實(shí)驗(yàn)室環(huán)境之下的PLC軟仿真平臺(tái)[2]。需要在同學(xué)們的電腦上安裝編程軟件和模擬仿真軟件，利用軟件的菜單選項(xiàng)配置所需要的CPU型號(hào)，即能夠構(gòu)建一個(gè)非實(shí)驗(yàn)室環(huán)境之下的PLC軟仿真平臺(tái)。另外，S7-200-SIM模擬仿真軟件還可以允許用戶自定義設(shè)置擴(kuò)展模塊，包括開(kāi)關(guān)量的I/O模塊和模擬量I/O模塊，顯著加強(qiáng)系統(tǒng)的可開(kāi)放性以及功能性。因此，同學(xué)們?cè)谕瓿扇粘Ｗ鳂I(yè)練習(xí)或設(shè)計(jì)案例的時(shí)候，就能夠在電腦中進(jìn)行PLC程序的編制、調(diào)試以及仿真，進(jìn)而能夠真正擺脫傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)以及實(shí)驗(yàn)時(shí)間的束縛，進(jìn)而能夠讓同學(xué)們熟悉編程技術(shù)，對(duì)自身實(shí)踐能力的提高起到良好的促進(jìn)作用[3]。

（2）在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中能夠配置部分單獨(dú)的，沒(méi)有有效固定在實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)當(dāng)中的可編程控制器、步進(jìn)電機(jī)、三相異步電機(jī)以及接頭等相關(guān)設(shè)備，能夠增強(qiáng)電氣控制與PLC之間的實(shí)踐關(guān)聯(lián)性。讓同學(xué)們能夠接觸到實(shí)際當(dāng)中的設(shè)備，不需要采取指示燈來(lái)進(jìn)行模擬各種各樣執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)，使得同學(xué)們更加容易接受[4]。

（3）不管是PLC實(shí)驗(yàn)室還是電氣控制實(shí)驗(yàn)室，均應(yīng)該更新部分直觀性較強(qiáng)，與實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系更為緊密的成套實(shí)驗(yàn)設(shè)備。例如：機(jī)械手控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)、電梯控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)、液位控制試驗(yàn)臺(tái)等，或者可以自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[5]。上述相關(guān)設(shè)備大部分價(jià)格昂貴，也許在短時(shí)間當(dāng)中沒(méi)有辦法配備到位。因?yàn)樯鲜鱿嚓P(guān)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不但配置所需要的PLC控制設(shè)備以外，還配置各種類型的傳感器、電動(dòng)機(jī)以及電磁閥等相關(guān)設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)均是縮小版的實(shí)際生產(chǎn)平臺(tái)。

1.2 ?實(shí)訓(xùn)教學(xué)法的改進(jìn)措施

在講解接觸器的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理時(shí)，讓同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)室當(dāng)中對(duì)接觸器予以拆裝，能夠直觀地展示出接觸器的構(gòu)造，從而對(duì)其工作原理進(jìn)行分析，之后再通過(guò)接觸器連接在實(shí)驗(yàn)電路當(dāng)中，對(duì)接觸器的運(yùn)行情況進(jìn)行密切觀察，進(jìn)而有效驗(yàn)證對(duì)接觸器的工作原理進(jìn)行分析的正確性。這樣的實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式突破以往的實(shí)踐教學(xué)，強(qiáng)調(diào)把知識(shí)點(diǎn)分布在各個(gè)項(xiàng)目當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)一邊教、一邊學(xué)、一邊做。理論與實(shí)踐之間交替進(jìn)行，直觀與抽象之間交錯(cuò)進(jìn)行，沒(méi)有固定的“先實(shí)訓(xùn)后理論”。

2 ? 仿真實(shí)訓(xùn)與實(shí)操實(shí)訓(xùn)分階段和交替實(shí)施

將實(shí)訓(xùn)教學(xué)主要?jiǎng)澐殖蔀閷?shí)操階段以及仿真階段等相關(guān)不同階段，根據(jù)機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)訓(xùn)課程和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的特征，有的首先進(jìn)行實(shí)操，之后進(jìn)行仿真，最后再進(jìn)行實(shí)操;有的先進(jìn)行仿真，再進(jìn)行實(shí)操，最后再進(jìn)行仿真。在仿真過(guò)程中加深理解，在實(shí)操進(jìn)行鞏固，在反復(fù)訓(xùn)練當(dāng)中得以有效升華。

2.1 ?三段式實(shí)訓(xùn)模式

在數(shù)控編程與加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中，采取三段式的實(shí)訓(xùn)模式，包括仿真+實(shí)操+仿真，第一個(gè)階段在計(jì)算機(jī)房當(dāng)中進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)，即通過(guò)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)等相關(guān)數(shù)控加工仿真軟件，讓同學(xué)們能夠明確了解數(shù)控機(jī)床的相關(guān)操作環(huán)節(jié)，了解數(shù)控編程指令應(yīng)該如何應(yīng)用以及數(shù)控程序如何進(jìn)行編寫(xiě)和調(diào)試。

同學(xué)們能夠在模擬訓(xùn)練當(dāng)中對(duì)零件加工程序進(jìn)行編寫(xiě);通過(guò)數(shù)控仿真軟件采取三維仿真加工，在實(shí)踐過(guò)程當(dāng)中能夠有效判斷程序是否合理，對(duì)程序采取檢查測(cè)試。仿真訓(xùn)練不會(huì)受到成本、條件以及安全等相關(guān)因素所帶來(lái)的限制，同學(xué)們能夠一人一個(gè)計(jì)算機(jī)，反復(fù)進(jìn)行訓(xùn)練，可以更加快速地實(shí)現(xiàn)由初學(xué)者逐漸向熟練者進(jìn)行過(guò)渡。數(shù)控仿真實(shí)訓(xùn)期間，同學(xué)們對(duì)切削參數(shù)的選取方面等相關(guān)加工工藝的操作是無(wú)法進(jìn)行訓(xùn)練的，所以在同學(xué)們進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)考核當(dāng)中，需要進(jìn)入到第二個(gè)階段的實(shí)操訓(xùn)練階段。在數(shù)控銑床以及數(shù)控車床當(dāng)中實(shí)施真實(shí)零件加工訓(xùn)練，明確掌握真實(shí)機(jī)床操作以及加工工藝方面的應(yīng)用，并且對(duì)同學(xué)們的職業(yè)素質(zhì)養(yǎng)成起到良好的促進(jìn)作用。因?yàn)樵诘谝粋€(gè)階段同學(xué)們的編程已經(jīng)過(guò)關(guān)，這個(gè)階段的實(shí)訓(xùn)能夠明顯減少調(diào)試時(shí)間以及程序檢查，進(jìn)而可以使機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)實(shí)訓(xùn)的效果明顯提高，使實(shí)訓(xùn)成本進(jìn)一步降低。除此之外，同學(xué)們?cè)诿鞔_掌握真實(shí)加工基本技能以后，才可以開(kāi)始進(jìn)入到第三個(gè)階段，進(jìn)而能夠通過(guò)仿真軟件深化以及鞏固編程知識(shí)與技能。

2.2 ?虛擬仿真與實(shí)訓(xùn)教學(xué)結(jié)合

機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)需要以仿真實(shí)訓(xùn)較為輔、實(shí)操和實(shí)訓(xùn)為主，仿真訓(xùn)練應(yīng)該為實(shí)操訓(xùn)練進(jìn)行服務(wù)。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)的教學(xué)載體，例如，內(nèi)容、系統(tǒng)以及操作對(duì)象的型號(hào)等，盡量與實(shí)操以及實(shí)訓(xùn)相一致或者相近，對(duì)具體操作訓(xùn)練效果起到良好的促進(jìn)作用。例如，機(jī)械部件安裝調(diào)試實(shí)訓(xùn)，可以開(kāi)發(fā)數(shù)控機(jī)床機(jī)械部件安裝調(diào)試與維修仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)當(dāng)中作為拆裝對(duì)象的機(jī)床與院校目前擁有的實(shí)訓(xùn)機(jī)床相一致或者接近。在仿真實(shí)訓(xùn)過(guò)程當(dāng)中，同學(xué)們利用仿真系統(tǒng)所提供的機(jī)械部件裝配圖和機(jī)械部件三維模型，需要對(duì)銑床以及車床等相關(guān)機(jī)床典型零部件機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作原理，對(duì)最基礎(chǔ)的拆裝工藝流程需要熟悉。在實(shí)操訓(xùn)練過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于相同或者相類似的機(jī)床載體，同學(xué)們已經(jīng)能夠?qū)C(jī)械部件的工作原理、基礎(chǔ)拆裝流程以及結(jié)構(gòu)明確掌握。所以，在這一階段當(dāng)中能夠集中精力來(lái)完成整個(gè)機(jī)械部件的調(diào)試安裝工藝和工具應(yīng)用技能，進(jìn)而使實(shí)操訓(xùn)練效率以及效果顯著提高。

3 機(jī)電一體化PLC實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)改進(jìn)方法

3.1 ?PLC實(shí)訓(xùn)課程的示范教學(xué)法

在“電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn)”課程中，同學(xué)們剛上課時(shí)，大多數(shù)是首次接觸PLC的實(shí)物，通常不知道應(yīng)該從哪里下手，導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)時(shí)間明顯延長(zhǎng)，然而教師放手讓同學(xué)們親自進(jìn)行操作，非常容易由于接錯(cuò)線路導(dǎo)致設(shè)備燒壞。此時(shí)，老師需要采取示范性教學(xué)法，首先親自示范操作一次，從編程、安全、接線、檢查、合閘以及送電等相關(guān)環(huán)節(jié)予以示范，再讓學(xué)生進(jìn)行操作，老師應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注同學(xué)們的編程、接線以及操作方法有無(wú)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生良好的安全意識(shí)，并且熟練掌握PLC設(shè)備的操作方法以及步驟，為之后的實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 ?PLC實(shí)訓(xùn)課程的啟發(fā)式教學(xué)法

以“電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn)”課程為例子，在采取示范性教學(xué)法以后，需要采取啟發(fā)式教學(xué)法較為適宜，需要高度重視培養(yǎng)同學(xué)們的獨(dú)立編程能力以及獨(dú)立工作能力，對(duì)于PLC程序的編寫(xiě)，部分學(xué)生也許不知如何下手，也許會(huì)要求教師為其提供PLC程序。此時(shí)，教師能夠提供一份梯形圖程序給同學(xué)們作為編程思路的參考。然而，要求同學(xué)們采取不同方式來(lái)對(duì)PLC程序進(jìn)行編寫(xiě)，編寫(xiě)出來(lái)的PLC程序不可以與教師提供的相同。

機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)訓(xùn)的題目是“電動(dòng)機(jī)循環(huán)正反轉(zhuǎn)的PLC控制”，這個(gè)實(shí)訓(xùn)題目的PLC程序能夠采取指令表、步進(jìn)順控指令、梯形圖以及狀態(tài)流程圖等相關(guān)方法的編寫(xiě)，在PLC編程過(guò)程當(dāng)中需要為同學(xué)們提供一份采取梯形圖編寫(xiě)的程序，老師首先需要采取啟發(fā)式教學(xué)向同學(xué)們耐心講解整個(gè)PLC編程思路，讓同學(xué)們能夠明確理解梯形圖當(dāng)中的含義，最終教師要求同學(xué)們采取狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的方法來(lái)對(duì)PLC程序進(jìn)行編寫(xiě)，不但能夠有效鍛煉同學(xué)們的編程能力，與此同時(shí)還進(jìn)一步開(kāi)闊同學(xué)們的編程思路，可以較為全面地掌握PLC的編程方法。

4 ? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)電一體化專業(yè)的學(xué)生們，需要將理論知識(shí)與實(shí)訓(xùn)操作相結(jié)合，把所學(xué)的知識(shí)，融入實(shí)訓(xùn)課程，提高自身的動(dòng)手能力，為自己將來(lái)的工作奠定一定的基礎(chǔ)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王樹(shù)海.超外差六管調(diào)幅收音機(jī)安裝與調(diào)試[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016（7）：188.

[2]施國(guó)英，侯加林，李天華，等.電子工藝學(xué)習(xí)教學(xué)改革探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2016（6）：45-46，49.

[3]劉志軍.高職院校機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革研究[J].科教，2015（9）：62-64.

[4]胡長(zhǎng)城.機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建與應(yīng)用[J].產(chǎn)業(yè)與科教論壇，2015（14）：155-156.

[5]劉瀟.基于職業(yè)能力培養(yǎng)的高職機(jī)電專業(yè)教學(xué)模式探討[J].科教論壇，2020（4）：42-46.

（編輯 傅金睿）