機電一體化設備的組裝與調(diào)試實訓方法

何嫣嫣

【摘要】中職學生參加技能大賽的水準體現(xiàn)著一個學校的綜合實力，對中職學生升學就業(yè)具有十分重要的意義，機電一體化設備組裝與調(diào)試是技能大賽項目之一，過程復雜，技術含量高，實訓難度大。文章結合亞龍YL-235A型機電一體化實訓設備組裝與調(diào)試的內(nèi)容，著重從軟硬件的研究、組裝、實操等方面入手，針對大賽中會遇到的突發(fā)狀況從整體訓練模式過程等方面進行系統(tǒng)扎實的訓練準備，從而提升學生分析解決問題的能力。

【關鍵詞】機電一體化；設備組裝；調(diào)試；技能；大賽項目；實訓

【中圖分類號】G710【文獻標志碼】A【文章編號】1004—0463（2021）21—0124—03

中職學生技能大賽是提升學生綜合素養(yǎng)、選拔實用技術型人才、培養(yǎng)大國工匠的有效途徑，機電一體化設備組裝與調(diào)試作為技能大賽項目，過程復雜，技術含量高，實訓難度大。在打造技能甘肅新藍圖的指引下，作為中職學校，必須不斷發(fā)揮我省明顯的區(qū)位優(yōu)勢，強化機電一體化設備組裝與調(diào)試的教學及實訓，提升機電一體化專業(yè)選手的競技水平，培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)，為當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展貢獻力量。

一、研究設備性能，找準組裝硬件的切入點

機電一體化設備的硬件組裝是實訓過程中的重中之重，直接影響到設備能否正常啟動和運行，相對中職學校學生普遍基礎知識差但動手操作能力強的特點，教師要把研究設備性能作為基礎性工作，找準組裝硬件的切入點，強化訓練，為調(diào)試工作作好準備。

1.熟悉設備屬性是基礎。設備是教師日常教學和大賽訓練的物質(zhì)保證，研究設備的基本構件、產(chǎn)品性能是教學和實訓的基本要求。近幾年國家、省、市級中職生技能大賽機電一體化賽項普遍使用亞龍YL-235A型訓練考核裝備，本裝備總體由電源模塊、按鈕模塊、PLC模塊等7個單元構成，從教學、實操意義上可分成上料機構、機械手、傳送帶運輸、分揀等四個模塊[1]。在教學中，教師要根據(jù)教學實訓需求，學會從產(chǎn)品構成要件、教學實訓需求等角度對設備進行模塊分割，讓學生通過感性接觸設備，建立設備屬性的概念，為之后進行實操訓練提供扎實的知識儲備和理論支撐。

2.全面分析設備單元是關鍵。每個模塊的工作原理和拆裝組合過程是實操訓練的關鍵所在，組裝硬件工作量大且工序復雜，學生要掌握設備核心部件和組裝的關鍵環(huán)節(jié)，就必須從每一個基本單元進行全面分析，且進行扎實的拆裝訓練，對每一個零件甚至一個螺絲釘都非常熟悉，做到舉一反三、觸類旁通，不斷改進，力求做到標準。

3.緊扣細節(jié)是著力點。細節(jié)決定成敗，組裝硬件要著力抓好幾個基本細節(jié)：首次，指導學生學會看圖，包括裝配示意圖、電路圖、氣動回路圖，能夠獨立分析圖紙，設計相關數(shù)據(jù)，然后嘗試各模塊在不同位置的安裝。其次，強化各模塊間組織環(huán)節(jié)。送料組織環(huán)節(jié)標志著組裝進入施工階段，主要難度在安裝過程中要調(diào)節(jié)固定好每一個支架和穩(wěn)固節(jié)流閥，確保各個銜接部位牢靠、封閉，順利實現(xiàn)物品運送及整個生產(chǎn)流程安全有序。再次，對硬件組裝細節(jié)問題進行反思，學生通過反復訓練會發(fā)現(xiàn)總結出一些常見問題和故障，要求學生訓練結束之后對當天的訓練內(nèi)容、任務完成的情況、遇到的問題進行記錄，進行自我反思，研究提出一些問題的解決方案，教師做點評、學生互評二者結合。最后，組裝后的檢查，各部件的尺寸，位置精確度、裝配牢靠度是否標準；根據(jù)氣動原理圖，指定電磁閥的控制目標并連結氣動回路是否正確；對裝備連線的完成要求布局合理、整潔美觀；保證各部件的安裝到位，無松動情況；轉(zhuǎn)盤里的物料能否滑到出料口的合適位置，查看機械手裝配兩支架的平行度、筆直度、位置的準確度，是否能確保機械手準確無誤地抓取物料、運輸、存放，確保推料中的幾個氣缸推桿能把物料推送入分別相應的斜槽中，輸送機皮帶的松緊度是否合適，保證電機能正常帶動傳送帶；擰開氣泵開關，經(jīng)電磁閥上的手動開關查看各氣缸氣流能否暢通，經(jīng)過調(diào)整每個氣缸上的限流閥讓其運行穩(wěn)定、速率均勻，查看各傳感器檢測物料時的敏銳度是不是符合標準；電源、按鈕、PLC及變頻器模塊與各傳感器、電磁閥等部分的連線是否準確。為了給后面的設備調(diào)試贏取更多的時間，筆者對設備的組裝練習施行各種優(yōu)化，包括組裝時間、尺寸、工藝的要求等，通過對比，確定了一套合理的組裝方法。

二、鉆研編程軟件，抓住核心部位訓練

機電一體化設備組建與運行的保障是PLC編程，PLC可靠性高，適宜于工業(yè)制作各個場所。所以，對于學生來說掌握并熟練PLC的編程有著非常重要的意義。

如，西門子S7-200PLC的硬件最核心部件CPU模塊，對于模塊的型號、功能以及最常見的故障是學生的必修課，學生可能會把這里的CPU型號理解成中央處理器中的CPU型號，要區(qū)別其功能，教師重點說明S7-200PLC的功能是接收輸入信號，施行PLC程序，再送出輸出信號并推動負載運行[2]?；诓糠謱W生基礎薄弱和沒有PLC編程底子，很難理解梯形圖表達式和邏輯關系，故編程成為此賽項輔導中的難點，對此，教師可針對學生具體情況確定訓練方法，各傳感器、電磁閥等元件的原理和使用相當重要，只有理解了才能熟練確定輸入、輸出端口，然后從最簡單的邏輯關系學習編程語言，開始可設置簡單的編程控制問題讓學生實現(xiàn)，如可用電源、按鈕和PLC單元模塊來完成按鈕經(jīng)過PLC操控指示燈的狀態(tài)，并觀察PLC信號燈的顯示情況，直接體會到PLC的輸入、輸出規(guī)律和基本指令的語言程序編寫，之后限位開關或光纖傳感器代替按鈕經(jīng)過PLC操控指示燈的狀態(tài)，以此掌握傳感器在使用當中的性能和接線技巧。為提高編程速度，教師要求學生對S7-200PLC編程軟件會熟練使用，讓學生學會按照正確的工作任務書要求，對基本邏輯指令、基本功能指令、步進指令多做訓練，理論和實踐相結合，反復演練，找到適用于自己的編程方法，掌握編程語言之間的相互轉(zhuǎn)變，發(fā)現(xiàn)程序有問題后能快速進行整改，準確定位要用到的指令，能自主調(diào)試。

觸摸屏組態(tài)和應用是一種新式人機界面裝置，簡易方便，穩(wěn)定性高，性能龐大，十分適宜于工業(yè)生產(chǎn)境地，在機電一體化實訓項目中，將觸摸屏、PLC，計算機完美組合實現(xiàn)觸摸屏操控，方便又直觀，觸摸屏作為一種輸入裝備，也需要一些簡易的編程。在編程過程中，科學制作觸摸屏是調(diào)試工序中的一道難題，觸摸屏的制作與程序編寫較為復雜，教師要引導學生在掌握觸摸屏工作原理的基礎上，從創(chuàng)建項目、變量的生產(chǎn)與組態(tài)、畫面的生成與組態(tài)、指示燈生產(chǎn)與組態(tài)、按鈕的生成與組態(tài)等環(huán)節(jié)循序漸進，逐步加大難度訓練。腳本程序的編寫也是觸摸屏程序編寫的一個難點，重點是腳本程序的編寫以及人機互動、觸摸屏與PLC、計算機相互間的連接通信等，這就需要教師在平日的練習中有計劃、有步驟地進行，最終實現(xiàn)訓練目標。

PLC程序的編寫及觸摸屏組態(tài)部分是最容易出問題的地方，教師要針對編程的專項常識、具體要領、軟件熟練應用等，在平時的實訓教學中要堅持問題導向，有意識地設計一些故障，在實訓室讓學生發(fā)現(xiàn)問題，尋找解決路徑和辦法。在確保完成簡單任務的基礎上逐步提高訓練難度，教師引導學生及時發(fā)現(xiàn)問題，自我反思，集體分析研究解決方案，師生相互探究，揚長避短，共同進步。

三、強化賽前訓練，提升學生參賽能力

學生通過長時間的學習和訓練，最終目的是希望能參加大賽，從市賽到省賽、國賽，通過大賽來實現(xiàn)他們的職業(yè)夢想。筆者連續(xù)三年擔任了市級大賽的評委教師，發(fā)現(xiàn)大賽時往往會遇到各種突發(fā)事件：如有些同學上場之后發(fā)現(xiàn)工具配備不全；個別學生因為心理素質(zhì)差導致情緒緊張，出現(xiàn)手抖出汗等狀況；也有部分平時訓練非常出色的同學，由于對大賽規(guī)程解讀不透或者沒有研究，接線完畢后沒有通過評委老師自行上電，結果出現(xiàn)短路，導致整個比賽場所斷電，也致使一些編程沒有及時保存出現(xiàn)丟失，等等。這些問題必須在大賽前做好功課，尋找科學有效的破解之策。

1.強化賽前整體訓練是知識儲備和鞏固實操效果的必備環(huán)節(jié)。整體訓練一般包括筆試和實操訓練，這兩種訓練方法相互結合，才能收到事半功倍的效果。套題訓練要注重提升解決學生識別問題的能力。除了能提高學生的水平外還可消除學生心理上的焦慮，沉著穩(wěn)定參賽，穩(wěn)操勝券。教師可篩選出往年的各級技能大賽的真題讓學生做，通過對比真題的參考答案，不斷完善自己的方法。

2.實操訓練要注重優(yōu)化步驟提升速度。設備組裝調(diào)試是實操訓練內(nèi)容，要讓學生在參賽期間有效完成迅速看圖紙、正確安裝、編程、調(diào)試運轉(zhuǎn)等任務，就必須在優(yōu)化步驟提升速度上下功夫，教師在教學中除了提升學生熟練程度外，要注重培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，在拿到任務書之后，很快在腦子里形成明晰的工作流程、方法和任務完成路徑，合理安排好組裝調(diào)試時間，確保每一個工序精細流暢，力爭高水平、高質(zhì)量地完成競賽任務。

3.加強學生賽前心理輔導。教師要積極創(chuàng)造條件，大賽前組織學生開展一些適宜的文娛體育活動，讓學生釋放賽前心理壓力，消除心理障礙，在大賽前保持樂觀的心態(tài)和精神飽滿的狀態(tài)，積極應對大賽。教會學生精心解讀大賽規(guī)程也是開展心理輔導的一項重要內(nèi)容，尤其要提醒學生認真閱讀大賽的注意事項和任務要求，了解安全操作規(guī)程。

綜上所述，機電一體化設備組裝與調(diào)試項目的訓練要軟、硬件結合，多種訓練手段并用才能提升訓練水平。目前在職業(yè)學校已形成以大賽推進教學進步，以大賽推進職業(yè)技能的良好氛圍，通過教學實訓的強化，全面提高中職學校的教育教學質(zhì)量，為中職學生升學就業(yè)奠定堅實基礎。

參考文獻

[1]周建清，楊永年.典型機電設備安裝與調(diào)試（西門子）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2017：20-21.

[2]韓相爭.西門子S7-200系列PLC編程[M].北京：化學工業(yè)出版社，2015：30-33.

編輯：張昀