多屏多功能顯示器支架教學設備的研制

高喜文，陳金陽，于文強

（盤錦職業技術學院，遼寧盤錦 124000）

0 引言

機械設計及制造行業在國家發展中處于基礎性地位，同時也是一個國家經濟發展的支柱型，能在很大程度上影響國民經濟的發展。目前，盤錦市正處于向海發展全面轉型的關鍵時期，能源裝備制造、漁業機械裝備制造、新型產品等企業加速集聚，產業集群初具規模。能源裝備制造基地被列入省沿海開發開放重點支持區域，盤錦市經濟開發區獲得更多企業認可，積極開展發展計劃，一批企業落戶遼濱沿海經濟區，迫切需要一批素質高、動手能力強、具備職業技能的人才。通過本文研究能讓學生運用理論知識和技能分析解決現場實際問題，具備高技能素養。

高職院校要培養面向生產一線的高技能、高素質綜合性人才，必須跟隨時代的主流才不會與企業脫節［1］。機械設計加工是支持經濟發展的有效支柱，本文設計研發了具有適合專業特色的多屏多功能顯示器支架教學裝置，該裝置有著機械結構簡單、便于學生學習的特點，在教學中廣為使用。多屏多功能顯示器支架教學裝置主要由平面固定架、支臂、轉軸套件、主軸、支臂連接件、平面固定架連接件、底座等零件組成。根據任務要求完成零件整體裝配圖設計且符合機械設計原理，完成設計需要學生掌握機械傳動原理、機械典型零部件設計、機械連接、機械加工、機械工藝分析等專業知識，通過整體任務學習能夠讓學生綜合性地將專業知識應用到實際工作中。

1 教學設備總體設計

教學實訓項目的設計研制是實際生產項目根據教學要求改進而來，在教學實踐中是一個完整的實際生產項目［2－3］。本文設計的教學設備滿足人才培養模式，該設備的精髓就是通過一個完整的實際生產項目的設計將專業學的理論知識與實踐技能有機地結合起來，遵從“做中學，學中做” 的教育理念，為學生搭建一個注重人才培養為基礎、注重實際項目設計、注重機械制造研發的綜合實踐教學環境。多屏多功能顯示器支架機械部分教學涉及機械制圖、金屬材料、機械設計加工、調試裝配、電氣控制系統設計、PLC 程序編寫、HMI 界面設計等多個學習領域理論知識和專業技能，旨在培養學生在導師的指導下，自主獨立設計研發機電一體化設備，從機械制圖、實際生產加工裝配到電氣系統設計調試等過程完成都是以學生小組為主完成。

2 創新之處

傳統的專業學習只是理論學習，就是課堂講授學生聽講，實踐學習時拿著給定的圖紙完成零件加工，理論與實踐完全分開教學，教學效果達不到企業需求，人才培養達不到目標，因此存在企業與學校銜接不上的問題，而通過本文研究基于項目教學，通過項目完成來實現理論與實踐相結合。在學習過程中傳統的學習和興趣愛好學習是不同的，因此，在進行教學時先激發學生的學習興趣，對教學方法進行相應的調整，根據學生的學情制定個性化的評定等級，及時掌握學生的學習狀態，并根據學生的學習情況適時地進行調整。

多屏多功能顯示器支架教學設備具有設計、加工及裝配能力要求不高，但整體裝配后能能夠根據人體行為來改變顯示器的角度和高度，完成功能較多。學生在完成零件加工過程中通過本課題的研究能讓學生的知識掌握和能力發展相結合，通過完成項目情況來做最后的評判，既考察學生理論知識的應用又鍛煉了學生的專業技能掌握情況，最終通過項目的完成情況考查的是學生能否將學到的知識應用到實踐中、分析問題和解決問題的能力得到提高。

3 機械單元設計

機械整體設計加工人才是目前機械制造業比較缺少的，往往在剛畢業的大學生走向工作崗位時零件設計達不到預期要求，缺少實踐生產經驗，為了改善這一問題就要在學校里提高學生的能力，通過多屏多功能顯示器支架教學設備的設計加工提高學院專業能力，使學生具有零件設計、加工、裝配等專業能力［4］。多屏多功能顯示器支架教學設備具有設計簡單、結構簡潔、加工制造能力要求不高、維修方便、成本低廉等優點，尤其是它能夠根據人體運動來調整顯示器角度，且有較高的工作可靠性［5］。多屏多功能顯示器支架教學裝置主要由平面固定架、支臂、轉軸套件、主軸、支臂連接件、平面固定架連接件、底座等零件組成。它的工作過程主要是：通過顯示器上方安裝傳感器來識別人的眼睛，當人在傳感器識別范圍內自動識別，人在起來時顯示器支架通過主軸電機將使主軸升高且顯示器電機轉動調整顯示器角度，當人坐下時，主軸電機工作降低顯示器且角度適當調整。裝置結構如圖1 所示。

圖1 多屏多功能顯示器支架教學裝置結構

4 電氣控制單元設計

運動控制作為自動化控制的一個重要分支，運動控制技術遍布各個制造行業，人才需求緊缺［6］，在運動控制系統中步進與伺服電機是重要環節，通過多屏多功能顯示器支架教學設備電氣控制部分的設計與實現，大大提升了學生的競爭能力，多屏多功能顯示器支架教學設備升降與旋轉系統控制器采用S7－200smart PLC控制，電機根據實際要求選擇步進電機進行驅動，可以滿足精確控制的要求［7］，通過HMI 設定上升或者旋轉角度控制關系如圖2 所示。具體工作工程如下：通過HMI選擇屏幕升降及旋轉角度，PLC根據要求進行處理將輸出信號傳送給步進電機，步進電機根據給出的脈沖進行精確地移動，可以控制多屏多功能顯示器支架教學設備升、降、左右旋轉，并且通過HMI設定系統運行時間提示，時間設定好后，當到達設定時間后，系統會通過HMI 提示用戶需要休息［8］，接線圖如圖3所示。

圖2 控制單元的關系

圖3 控制單元的電路

5 結束語

多屏多功能顯示器支架教學設備的應用，遵從“構思—設計—實施—運行” 模式，完成了基于PLC控制技術多屏多功能顯示器支架教學設備的研制。通過課堂實踐經驗，該實訓設備在實際使用過程中達到了預期效果。學生能從中掌握專業理論和實踐能力。在具體實訓項目的教學實施過程中，學生以小組討論、團隊合作的方式完成項目加工任務，最后進行小組答辯的形式結束項目。在整個學習過程中培養學生職業素養、團隊精神以及嚴謹的工作態度。學生在本項目學習后掌握了理論知識練就了專業技能，讓學生在學習過程中達到國家職業技能標準，實現學校與企業無縫接軌。培養了大學生自主學習和解決項目中遇到問題的能力，也提高了大學生創新創業的質量。