【摘要】本文以PLC控制氣動機(jī)械手為例，通過一體化教學(xué)準(zhǔn)備、布置任務(wù)、知識準(zhǔn)備、任務(wù)實(shí)施、自評互評總結(jié)五個方面進(jìn)行一體化教學(xué)設(shè)計(jì)，重在提高學(xué)生的專業(yè)技術(shù)能力、職業(yè)應(yīng)用能力和自主學(xué)習(xí)能力。

【關(guān)鍵字】PLC 機(jī)械手? 一體化? 教學(xué)設(shè)計(jì)

一、一體化教學(xué)準(zhǔn)備

本課程是專業(yè)技能課程，對學(xué)生的實(shí)際動手操作能力要求極高。為了培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能和職業(yè)能力，該項(xiàng)目打破了傳統(tǒng)教學(xué)的模式，展開項(xiàng)目化的一體化教學(xué)。一體化教學(xué)從設(shè)備和場地兩方面進(jìn)行準(zhǔn)備。

1、設(shè)備準(zhǔn)備。設(shè)備上必須具有傳感設(shè)備、執(zhí)行設(shè)備和控制器，構(gòu)成一個完整的工控系統(tǒng)。即縮小版的實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，以模擬真正的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生與行業(yè)發(fā)展接軌的能力，學(xué)以致用。

2、場地準(zhǔn)備。將實(shí)訓(xùn)室分為工作區(qū)、討論區(qū)和學(xué)習(xí)角三部分。每個工作區(qū)大約為3米*3米，主要擺放THJDME-1型機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置編程設(shè)備、工具和操作臺，工作區(qū)之間用隔離帶隔開，實(shí)訓(xùn)期間小組成不得超過自己工作區(qū)的區(qū)域，以培養(yǎng)選手的職業(yè)能力和工廠式的“6S”理;討論區(qū)設(shè)置桌子和座椅以及多媒體，主要供選手自主學(xué)習(xí)、讀題、討論;學(xué)習(xí)角放置專業(yè)書籍和電腦，供選手選手查閱資料。

二、布置任務(wù)

本次一體化教學(xué)設(shè)計(jì)以小組的項(xiàng)目化教學(xué)推進(jìn)。首先將全班同學(xué)分成若干小組，并選出1名組長，組長負(fù)責(zé)本組之間的協(xié)調(diào)工作，培養(yǎng)學(xué)生溝通組織能力。任務(wù)的布置以派工單的形式給出，使學(xué)生的身份轉(zhuǎn)換成“現(xiàn)場工作人員”。派工單的設(shè)計(jì)上，要明確任務(wù)要求、完成任務(wù)的時間、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。派工單下發(fā)后，小組成員回到討論區(qū)對任務(wù)進(jìn)行討論，分析和分工。

三、知識準(zhǔn)備

學(xué)生讀懂派工單后，要對該項(xiàng)目中涉及的知識點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)和應(yīng)用。該過程學(xué)生可以借助教材和學(xué)習(xí)角的資料進(jìn)行小組討論學(xué)習(xí)，教師輔助學(xué)習(xí)。此過程可以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和溝通交流能力?；赑LC的氣動機(jī)械手的控制包含了傳感器的應(yīng)用、氣動技術(shù)、PLC編程、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動等多方面知識，在知識準(zhǔn)備階段，教師可以引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)、各個擊破。

傳感器的應(yīng)用：掌握電磁傳感器的原理和調(diào)試方法。引導(dǎo)學(xué)生通過差傳感器的說明書解決。

氣動機(jī)械手動作：掌握氣動原理、氣缸動作、節(jié)流閥調(diào)節(jié)等。引導(dǎo)學(xué)生通過仿真軟件掌握具體過程。

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動：掌握步進(jìn)電機(jī)的原理、步進(jìn)驅(qū)動器的接線。引導(dǎo)學(xué)生通過說明書和互聯(lián)網(wǎng)解決該問題。

PLC編程：以三菱PLC為例，引導(dǎo)學(xué)生利用單流程的SFC進(jìn)行機(jī)械手的運(yùn)動過程，鼓勵學(xué)生利用各大網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺口后自主學(xué)習(xí)編程，課上積極討論。

四、任務(wù)實(shí)施

在實(shí)施任務(wù)前，應(yīng)準(zhǔn)備好編程所需的技術(shù)資料，并做好工作現(xiàn)場準(zhǔn)備工作。充分了解實(shí)訓(xùn)模塊;充分理解端子接線圖，找出輸入輸出元件分別對應(yīng)端子上的多少號碼;讀懂氣路連接圖。每個小組制定工作計(jì)劃，討論任務(wù)實(shí)施步驟，明確分工，重在培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、溝通交流能力、動手操作能力及實(shí)際解決問題的能力。整個任務(wù)實(shí)施過程教師引導(dǎo)學(xué)生完成以下幾項(xiàng)工作。

1、制定機(jī)械手調(diào)試與計(jì)劃。引導(dǎo)學(xué)生計(jì)劃的制定需要考慮如下問題：搬運(yùn)機(jī)械手的工作原理以及程序要達(dá)到的功能要求，做好分工任務(wù);根據(jù)需要，對機(jī)械裝置、氣動裝置、傳感器等器件進(jìn)行必要的調(diào)整;輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)分配;繪制I/O接線圖，完成PLC及其外部接線;程序的編寫分工上確定誰負(fù)責(zé)哪個程序模塊的編寫;將編寫好的程序?qū)懭隤LC;當(dāng)程序不能實(shí)現(xiàn)原定功能時，如何判斷問題出在哪里;如何調(diào)試修改程序。

2、在工作現(xiàn)場列出IO分配表。教師引導(dǎo)每個小組根據(jù)任務(wù)分析，得出輸入原件、輸出原件，以選擇PLC的型號，確定輸入點(diǎn)數(shù)及輸出點(diǎn)數(shù)。IO分配表如表2所示。

3、畫出電氣控制原理圖。引導(dǎo)學(xué)生查閱電氣國家規(guī)范，結(jié)合電磁閥的國標(biāo)繪制方法，根據(jù)IO分配表畫出電氣控制原理圖。

4、下載調(diào)試程序。檢查電路正確無誤后，將程序?qū)懭隤LC。程序功能的調(diào)試要根據(jù)工作過程要求，一步一步的進(jìn)行，逐項(xiàng)檢查各項(xiàng)指標(biāo)是否達(dá)標(biāo)。如果每一步都符合任務(wù)要求，則說明程序完全符合工作過程要求。如有不滿足控制要求的現(xiàn)象，則查明原因，修改后重新調(diào)試。

五、自評、互評、總結(jié)

小組完成的計(jì)劃實(shí)施運(yùn)行結(jié)果展示，即為提交派工單。各小組派代表解釋自己組的計(jì)劃實(shí)施結(jié)果，由其它小組和教師來評價是否安全合理。

本文從一體化教學(xué)準(zhǔn)備、布置任務(wù)、知識準(zhǔn)備、任務(wù)實(shí)施、自評互評總結(jié)五個方面進(jìn)行了基于PLC控制的氣動機(jī)械手的一體化教學(xué)設(shè)計(jì)，旨在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、強(qiáng)化學(xué)生的機(jī)電一體化專業(yè)技術(shù)能力、加強(qiáng)學(xué)生的職業(yè)能力，為學(xué)生的職業(yè)生涯做鋪墊。

參考文獻(xiàn)：

[1]付洪保.基于PLC與組態(tài)軟件控制的教學(xué)型氣動機(jī)械手研制[J].機(jī)電信息，2014（12）.

[2]李永勝、熊瑞平.基于PLC控制的氣動機(jī)械手的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2013（20）.

作者簡介：于歡歡（1987-），女，工學(xué)碩士，助教，任職于吉林省經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院。