全國機電職業(yè)技能大賽訓(xùn)練方法探索

劉玲

摘 要 以全國職業(yè)院校技能大賽機電一體化賽項為例，通過學(xué)生學(xué)情分析，從軟件和硬件兩方面入手，設(shè)計了選手的工作任務(wù)，讓選手在高強度任務(wù)量的競賽中，既熟悉軟硬件每個環(huán)節(jié)，又掌握軟件操作技能，各有所長，在團隊比賽中選手既能相互幫助，又能獨當(dāng)一面，最終取得較好成績。

關(guān)鍵詞 機電 技能大賽 訓(xùn)練方法

全國職業(yè)院校技能大賽作為高職類院校最高規(guī)模的競賽受到各個高職類院校的極大關(guān)注，以賽促教、以賽促學(xué)旨在幫助職業(yè)教育得以更快更好的發(fā)展，教育部、地方政府到各高校，都將技能大賽作為一個提高廣大學(xué)生動手能力、帶動整個職業(yè)教育發(fā)展的平臺。機電一體化賽項做為機電類專業(yè)的核心賽項更是全面帶動機電類專業(yè)的教育發(fā)展方向。目前一些院校在選手訓(xùn)練方法方面還是引用其他相關(guān)或相似賽項的經(jīng)驗，必定存在著一些問題。通過對選手具體學(xué)情分析的基礎(chǔ)上，以及對傳統(tǒng)訓(xùn)練方法進行歸納和總結(jié)，基于學(xué)情、具體競賽設(shè)備，提出新的訓(xùn)練方法，在有限的時間內(nèi)訓(xùn)練出一支包含主力和替補選手的技能大賽隊伍。[1]

1 基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段

機電一體化競賽包含傳感器、PLC、氣動、電機拖動、工業(yè)機器人技術(shù)，是一門綜合性很強的競賽，具體有五個單元組成：顆粒送料單元、加蓋擰蓋單元、分揀單元、機器人單元、入倉單元。各單元包含的機電技術(shù)互相融合，因此需要正確掌握學(xué)生對相關(guān)技術(shù)的掌握程度，再進入到基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段。

1.1 各單元硬件講解

各職業(yè)院校學(xué)生校內(nèi)系統(tǒng)培養(yǎng)計劃所涉及書本上關(guān)于傳感器、PLC、氣動、電機拖動、工業(yè)機器人技術(shù)主要停留在理論上，對實物的演練非常少，因此針對此情況，務(wù)必對每個硬件講解到位，教練需借助說明書具體演示廣電傳感器，氣壓傳感器使用方法，并現(xiàn)場讓每名選手親手嘗試；PLC的銘牌，硬件接口需一個個解釋清楚具體含義；氣缸，電磁閥、匯流板需拆解說明原理；變頻器，步進驅(qū)動、伺服驅(qū)動設(shè)置方法應(yīng)講解；工業(yè)機器人I/O板及6軸位需向選手說明。

1.2 軟件講解

機電一體化設(shè)備主要軟件有GX8.86、ROBOTSTADIO6.0、MCGS7.3；其中高職院校大都使用過GX8.86，對此軟件的說明只需讓選手們回憶起之前學(xué)習(xí)過的使用方法即可。而未設(shè)置工業(yè)機器人專業(yè)的院校未使用過ROBOTSTADIO6.0，教練需對此軟件的安裝進行演示，其中XP系統(tǒng)無法安裝6.0以上版本，需操作系統(tǒng)是WIN7及以上才可。此軟件的講解需要手把手教學(xué)，網(wǎng)絡(luò)上也有相關(guān)教學(xué)視頻供參考，某自學(xué)網(wǎng)上視頻較為齊全，可供選擇。此軟件的重點在于和機器人連接好后，可以及時修改機器人程序、配置I/O板，減輕了示教器屏幕太小，手指操作不方便的問題。第一難點在于程序上傳及下載，注意每次寫好程序后保存為模塊存放，因為加載程序只能加載模塊。第二難點在于652板配置，配置好后有32個I/O點需要配置。[2]

MCGS軟件用法較為簡單，注意：（1）安裝過程中務(wù)必選擇安裝全部的驅(qū)動；（2）設(shè)備窗口建立父設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)串口，下設(shè)RS485串口，其余組態(tài)按照一般組態(tài)軟件操作即可，變量鏈接時設(shè)置變量字長應(yīng)對應(yīng)PLC變量字長。

2 綜合訓(xùn)練階段

綜合訓(xùn)練是在軟硬件的基礎(chǔ)上按照單元的具體任務(wù)安裝調(diào)試，達到各單元設(shè)備具體動作要求。其中包含了PLC邏輯原理、機器人的控制、MCGS組態(tài)。在每個單元的邏輯控制中，PLC控制占主導(dǎo)地位，因此PLC的邏輯控制需要完全讀懂程序流程圖，教練需具體講解流程圖并讓選手理解，銘記于心，有了正確的控制流程，才能完成單元的邏輯控制。

2.1 完成各單元的任務(wù)要求

顆粒上料單元要求正確選擇藥片顏色和數(shù)量，此任務(wù)重點在于變頻器的頻率設(shè)置，三菱變頻器設(shè)置使用了外部輸入信號，采用高中低三速。選手在教練的教授過程中需正確掌握變頻器的設(shè)置。難點在于數(shù)量和顏色的控制，程序中需要設(shè)置變量，一個是設(shè)置數(shù)量的變量，另一個是利用光電傳感器區(qū)分藍色和白色藥片。

加蓋擰蓋單元邏輯重點在于時間控制，當(dāng)檢測到藥瓶時，設(shè)置正確的時間加蓋極為重要，第二次檢測藥瓶時，也需要正確設(shè)置準(zhǔn)確時間去擰緊瓶蓋。

分揀單元邏輯控制只用到PLC，關(guān)鍵點在于光電傳感器的感光參數(shù)設(shè)置，根據(jù)要求藥片數(shù)量來設(shè)置感光量，瓶蓋檢測傳感器檢測瓶蓋的顏色，注意瓶蓋顏色數(shù)據(jù)需要保存下來存儲在M區(qū)，送到公共存儲區(qū)為第四單元提供數(shù)據(jù)。

機器人單元難點在于PLC的I/O點需連接到機器人的652板上，對應(yīng)的連接點競賽會提供列表，需要選手清楚32點的具體含義，重點在于步進電機位移，尋找原點后，每個電機的脈沖個數(shù)決定了其位移量，位移量是固定值。

入倉單元難點在于伺服電機控制，入倉正確性極為重要，位移量錯誤會導(dǎo)致電機卡死。難點在于和MCGS連接，此站需要和其余子站交換數(shù)據(jù)。

2.2 單元間相互信息傳遞

競賽設(shè)備分為五個單元，單元間有信息的傳遞，傳遞的方式使用了串口線的N：N協(xié)議，將第五站多為主站，其余為子站。

單元間信息傳遞的綜合訓(xùn)練直接提供不包含通訊程序的程序，僅提供參數(shù)共享列表，標(biāo)示了各站共享數(shù)據(jù)，旨在讓選手自行編寫通訊程序。使各站數(shù)據(jù)與第五單元交換。采取的策略為每一子站與主站通訊測試，子站間通訊測試，各站與MCGS通訊測試，方法為，在MCGS屏幕上設(shè)置各站的界面及變量，通過控制液晶屏來調(diào)試查看站與站之間是否正確通訊。

2.3 軟硬件結(jié)合調(diào)試

競賽題庫包含有設(shè)備安裝與調(diào)試，程序設(shè)計，系統(tǒng)優(yōu)化，故障檢測，電路設(shè)計。

在訓(xùn)練方法中引入題庫，軟硬件結(jié)合調(diào)試。拆解各站，按分解圖拆解，賽項中雖然提供分解圖，但由于現(xiàn)場時間緊張，往往沒有時間用來仔細閱讀分解圖，務(wù)必需要訓(xùn)練當(dāng)中需要多次拆解元器件，最終達到分解圖只是作為參考而非指導(dǎo)的目的。

硬件安裝之后是電路設(shè)計，電路安裝接線需要多次反復(fù)練習(xí)，牢記于心的電路圖會對賽場大有幫助，程序設(shè)計一般不可能一次正確，需要選手訓(xùn)練之中多次打開GX8.86調(diào)試界面進行觀察，看哪個硬件環(huán)節(jié)或電路設(shè)計有問題，及時改正。

3 單人模擬賽項

若是選手單學(xué)硬件或單學(xué)軟件，此種方法確實減輕了平時訓(xùn)練量，但會導(dǎo)致賽場上可能無法溝通討論，某一個環(huán)節(jié)一損俱損，得不償失。訓(xùn)練中需要每名選手都對賽項每個環(huán)節(jié)熟悉。單獨模擬賽項機能檢測選手訓(xùn)練能力檢測，也是查找訓(xùn)練過程中不足之處的好方法。

3.1 軟件單獨賽項

以各單元程序設(shè)計為要求，單人檢測編寫其中多個單元的程序，此賽項以硬件完好為基礎(chǔ)，無需安裝硬件接線。選手需完整回憶所測單元程序流程圖，根據(jù)流程圖編寫單元程序，動作要求會以任務(wù)書形式發(fā)布，選手仔細閱讀任務(wù)書，按照要求，完成程序設(shè)計。

程序設(shè)計選擇兩個單元及以上，重在檢測具體程序的編寫速度和準(zhǔn)確率，同時也強迫選手使用了在線監(jiān)測功能來進行調(diào)試，因為在任務(wù)要求復(fù)雜的情況下，很難做到一次性完成所需要的所有程序，選手只能在不停的調(diào)試程序過程中既鞏固了單元的程序設(shè)計，也熟悉了軟件的調(diào)試功能。

軟件不局限于GX，也可以是機器人和MCGS軟件，甚至可以交叉測試，因為實際賽場上是多個軟件綜合使用，訓(xùn)練選手技能能力的同時，也訓(xùn)練了選手的心理素質(zhì)。單人賽項的設(shè)置，潛移默化地促使每個選手熟悉軟件，即使正式賽中可能是做硬件安裝的選手。

3.2 硬件單獨賽項

機電設(shè)備的安裝與調(diào)試占分比為20%，也是比較重要的一項，硬件的單獨賽項需要選手安裝接線，考驗選手對設(shè)備的了解程度，安裝精度，工藝的準(zhǔn)確度，職業(yè)習(xí)慣。

賽項前，選手輪流拆解其余選手的硬件，拆解也是一種熟悉過程，拆解完成后。賽項中選手完成安裝任務(wù)書要求，此賽項已經(jīng)提供PLC程序，需要選手安裝精準(zhǔn)，工藝正確，接線無誤，否則無法完成正確動作。

4 組隊模擬賽項

4.1 各司其職、相輔相成

全國職業(yè)院校技能大賽是教育部根據(jù)企業(yè)職業(yè)崗位任務(wù)分擬出來的賽項，針對性強、適用型好，機電一體化賽項需兩人分工協(xié)作，即各司其職，又相輔相成。選手之間的配合非常重要，可以分為：A選手安裝硬件和機器人程序，B選手電路設(shè)計及接線和編寫程序，AB故障排除。

此種任務(wù)安排主要考慮選手任務(wù)上的同時進行，有利于節(jié)省時間，2名選手的組合模擬賽項主要從題庫中任意搭配，抽取A站程序編寫，B站的硬件安裝，C站故障排除，全站的優(yōu)化，B站的電路設(shè)計，機器人程序或示教。時間完全等同于真是賽項，上午9：00到15：00，主力和替補隔日交替進行，互相之間發(fā)現(xiàn)問題，16：00后解決問題。

教練做好每場模擬賽的記錄，整理資料，以備日后查看。

4.2 競賽常態(tài)化

校內(nèi)模擬賽每周可以進行4次，每隊2次，其余時間解決賽中問題，總結(jié)討論。在校際間可建立模擬賽常態(tài)化，可以多次和兄弟院校切磋交流，發(fā)現(xiàn)彼此問題，互相學(xué)習(xí)優(yōu)點共同進步。

模擬賽的交流不僅鍛煉選手技能，同時也能培養(yǎng)良好的心理素質(zhì)，技能大賽訓(xùn)練方法的探索旨在提供具體的訓(xùn)練方案，將來，隨著技能大賽規(guī)模逐漸壯大，層次逐漸提高，內(nèi)容逐漸全面，有效的訓(xùn)練方法必定得到更好的效果。[3]

參考文獻

[1] 唐振.機電類新型職業(yè)技能大賽選手培養(yǎng)模式探討[J].電子測試，2013.3.

[2] 沈正寒.機電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試項目技能大賽選手訓(xùn)練策略探討與案例分析[J].課程與教學(xué)，2016.6.

[3] 黃清鋒.機電一體化競賽項目訓(xùn)練方法探索[J].職教論壇，2012.6.