機(jī)電控制實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

  當(dāng)前，職業(yè)教育為區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的服務(wù)功能越來越明顯，以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向，走校企合作、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的發(fā)展道路，培養(yǎng)生產(chǎn)服務(wù)第一線的高素質(zhì)的勞動(dòng)者和高技能實(shí)用技術(shù)人才已成為職業(yè)教育戰(zhàn)線的共識(shí)，同時(shí)也成為社會(huì)的共識(shí)。
    當(dāng)前，職業(yè)教育為區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的服務(wù)功能越來越明顯，以服務(wù)為宗旨，以就業(yè)為導(dǎo)向，走校企合作、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的發(fā)展道路，培養(yǎng)生產(chǎn)服務(wù)第一線的高素質(zhì)的勞動(dòng)者和高技能實(shí)用技術(shù)人才已成為職業(yè)教育戰(zhàn)線的共識(shí)，同時(shí)也成為社會(huì)的共識(shí)。而以上人才知識(shí)與技能的獲得僅僅依靠在學(xué)校的學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有在實(shí)際工作環(huán)境中學(xué)習(xí)才能獲得，即要通過工學(xué)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。
    在工學(xué)結(jié)合條件下，學(xué)生在實(shí)際工作環(huán)境中的心理狀態(tài)和對(duì)環(huán)境的感受是與學(xué)校完全不同的；現(xiàn)代企業(yè)理念、良好行為習(xí)慣、應(yīng)變能力、新的實(shí)用技能、創(chuàng)新能力也只有在實(shí)際工作環(huán)境中才能學(xué)到或形成。在實(shí)踐中我們深深認(rèn)識(shí)到：培養(yǎng)什么樣的職業(yè)崗位人才，就應(yīng)該有什么樣的職業(yè)崗位教育環(huán)境；技能型人才、實(shí)用型人才的培養(yǎng)，只能在工學(xué)結(jié)合中實(shí)現(xiàn)。
    目前國內(nèi)高校在PLC課程教學(xué)中普遍面臨問題是教學(xué)設(shè)備落后，跟不上PLC產(chǎn)品的更新?lián)Q代的問題、教學(xué)試驗(yàn)資源有限，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)不合理、偏重編程練習(xí)，對(duì)實(shí)際項(xiàng)目缺乏整體認(rèn)識(shí)、綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目單一，與實(shí)際工作現(xiàn)場出入太大等問題。各高校采用比較多的PLC實(shí)訓(xùn)裝置為液壓傳動(dòng)與PLC實(shí)訓(xùn)裝置、氣動(dòng)與PLC實(shí)訓(xùn)裝置、機(jī)電氣液一體化綜合實(shí)訓(xùn)裝置、PLC實(shí)訓(xùn)箱等。
    機(jī)電控制實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)
    機(jī)電控制實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)由型材實(shí)訓(xùn)臺(tái)、物料提升機(jī)構(gòu)、物料加工模塊、氣動(dòng)機(jī)械手、物料輸送及分揀機(jī)構(gòu)、PLC模塊、變頻器模塊、按鈕模塊、電源模塊、各種傳感器和I/O接口板等組成,共構(gòu)成五個(gè)單元.每個(gè)單元的基本功能如下:
    1.1.供料單元的基本功能：供料單元是教學(xué)系統(tǒng)的起始單元，在整個(gè)系統(tǒng)中，起著向系統(tǒng)中的其他單元提供原料的作用。具體的功能是：按照需要將放置在料倉中待加工工件（原料）自動(dòng)地推出到物料臺(tái)上，以便輸送單元的機(jī)械手將其抓取，輸送到其他單元上。
    1.2.加工單元的基本功能：把該單元物料臺(tái)上的工件（工件由輸送單元的抓取機(jī)械手裝置送來）送到?jīng)_壓機(jī)構(gòu)下面，完成一次沖壓加工動(dòng)作，然后再送回到物料臺(tái)上，待輸送單元的抓取機(jī)械手裝置取出。
    1.3.裝配單元的基本功能：完成將該單元料倉內(nèi)的金屬、黑色或白色小圓柱零件嵌入到已加工的工件中的裝配過程。
    1.4.分揀單元的基本功能：完成將上一單元送來的已加工、裝配的工件進(jìn)行分揀，實(shí)現(xiàn)不同屬性（顏色、材料等）的工件從不同的料槽分流的功能。
    1.5.輸送單元的基本功能：該單元通過直線運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)抓取機(jī)械手裝置到指定單元的物料臺(tái)上精確定位，并在該物料臺(tái)上抓取工件，把抓取到的工件輸送到指定地點(diǎn)然后放下，實(shí)現(xiàn)傳送工件的功能。
    其中各模塊分別由單獨(dú)的PLC分站點(diǎn)去控制，各站點(diǎn)可獨(dú)立運(yùn)行，也可通過站點(diǎn)間的通訊進(jìn)行一體化控制。整體結(jié)構(gòu)采用開放式和拆裝式設(shè)計(jì)，讓學(xué)生可以自由組裝和調(diào)試送料檢測機(jī)構(gòu)、物料搬運(yùn)機(jī)構(gòu)、物料分揀機(jī)構(gòu)和自動(dòng)生產(chǎn)線等機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備。為學(xué)生提供了一個(gè)典型的、可進(jìn)行綜合訓(xùn)練的工程環(huán)境，為學(xué)生構(gòu)建了一個(gè)可充分發(fā)揮學(xué)生潛能和創(chuàng)造力的實(shí)踐平臺(tái)。     
    系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
    2.1.傳感器實(shí)訓(xùn)。系統(tǒng)中使用了大量的傳感器，有電感式接近開關(guān)、漫射式光電式接近開關(guān)、磁性接近開關(guān)等。學(xué)生可通過在實(shí)訓(xùn)中調(diào)整各類傳感器的角度、位置、測試各類傳感器的動(dòng)作信號(hào)等實(shí)訓(xùn)，掌握各類傳感器的特性、工作原理及接線方法等知識(shí)。
    2.2.氣動(dòng)技術(shù)實(shí)訓(xùn)。系統(tǒng)中使用了大量的氣動(dòng)元件，包括氣源、多種電磁閥組、各種氣缸、節(jié)流閥、速度閥等。學(xué)生可通過在實(shí)訓(xùn)中連接氣動(dòng)控制回路、調(diào)節(jié)各氣動(dòng)元件的動(dòng)作情況等實(shí)訓(xùn)，熟悉各種氣動(dòng)元件的作用，了解各種氣動(dòng)元件之間以及氣動(dòng)元件與其它元件之間是如何配合起來進(jìn)行協(xié)調(diào)工作的。
    2.3.PLC控制實(shí)訓(xùn)。系統(tǒng)的各個(gè)工作站都是獨(dú)立的，各自有一臺(tái)PLC控制本站的運(yùn)行，如果各個(gè)工作站分開來實(shí)訓(xùn)，每組３人的話，可同時(shí)滿足十五個(gè)學(xué)生進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，并且每個(gè)學(xué)生都可以參與其中。在各個(gè)工作站中，學(xué)生可以通過編程學(xué)習(xí)梯形圖編程的基本概念、梯形圖的編程規(guī)則、PLC程序設(shè)計(jì)方法、PLC梯形圖編程的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)等。
    2.4.電氣控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)。系統(tǒng)各個(gè)工作站的電氣控制原理圖均要求按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和習(xí)慣進(jìn)行設(shè)計(jì)與連接，學(xué)生可以通過各個(gè)工作站的電氣控制線路的連接、各種接口電路的標(biāo)準(zhǔn)化制作等實(shí)訓(xùn)，學(xué)習(xí)電路原理圖的分析、Ｉ／Ｏ接線圖的連接等知識(shí)點(diǎn)。
    2.5.機(jī)械系統(tǒng)安裝調(diào)試實(shí)訓(xùn)。系統(tǒng)中的各個(gè)工作站可讓各組學(xué)生將機(jī)械部分全部的或部分的拆去，再按要求將其重新組裝，并且調(diào)試至系統(tǒng)可正常、可靠地工作。
    2.6.系統(tǒng)故障排查實(shí)訓(xùn)。教師可以在系統(tǒng)中各個(gè)工作站中設(shè)置一定的機(jī)械、電氣和程序控制上的故障，學(xué)生則可以通過對(duì)故障現(xiàn)象的分析，排查練習(xí)，學(xué)習(xí)設(shè)備維修的方法和技能。

    本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)具有較好的柔性，即每站各有一套PLC控制系統(tǒng)獨(dú)立控制。將五個(gè)模塊分開培訓(xùn)可以容納較多的學(xué)員同時(shí)學(xué)習(xí)。在基本單元模塊培訓(xùn)完成以后，又可以將相鄰的兩站、三站直至五站連在一起，學(xué)習(xí)復(fù)雜系統(tǒng)的控制、編程、裝配和調(diào)試技術(shù)。在此平臺(tái)上可實(shí)現(xiàn)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用、技能的綜合訓(xùn)練和實(shí)踐動(dòng)手能力的客觀考核。既可以作為課程的專業(yè)知識(shí)模塊的單項(xiàng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的教學(xué)，同時(shí)可進(jìn)行機(jī)電一體化設(shè)備、氣動(dòng)系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)的綜合技能訓(xùn)練，還可以做為技能鑒定的考核設(shè)備，使學(xué)生對(duì)過去學(xué)過的諸多單科的專業(yè)和基礎(chǔ)知識(shí)，在這里能得到全面的認(rèn)識(shí)、綜合的訓(xùn)練和實(shí)際運(yùn)用。利用機(jī)電控制實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)，可以模擬一個(gè)與實(shí)際生產(chǎn)情況十分接近的控制過程，使學(xué)習(xí)者得到一個(gè)非常接近于實(shí)際的教學(xué)設(shè)備環(huán)境，從而縮短了理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用之間的距離。