“光機電氣一體化實訓設備”在職業教學中的應用

李福人

（南平市閩北高級技工學校 福建·南平 354000）

大多數職業院校，因為光機電氣一體化實訓設備包含的知識面較廣泛，難度也比較大。這個設備一般都應用在學生競賽活動中，在教學中應用比較少。這幾年本人申請使用光機電氣一體化實訓設備進行實訓教學，取得了一定的良好的教學效果，就本人教學中所得的一些經驗，淺談一下教學過程的心得。

1 教師要做好充分準備工作

光機電氣化實訓設備由導軌式型材實訓臺、光機電氣一體化設備部件、電源模塊、按鈕模塊、PLC主機模塊、變頻器模塊、交流電機模塊、步進電機及驅動器模塊、伺服電機及伺服驅動器模塊、模擬生產設備實訓單元（包括上料單元、皮帶輸送檢測單元、氣動機械手搬運單元、物料傳送倉儲單元、物料返回單元等）。包含的知識面十分廣泛，學校對此種綜合性教學實訓設備沒有具體的教材與教參，任課教師需做好充分課前準備工作，寫好教案，才能有的放矢，達到良好的教學效果。我在上課前利用自己所學知識加上現代網絡技術，查閱許多參考書，做了一個詳細的教案。包括：

1.1 傳感器的應用基礎

傳感器是一種檢測裝置，將感受到的被測量信息按一定規律變換成為電信號或其它所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。本實訓臺所使用的傳感器類型與型號：光電傳感器 SB03-1K、磁性傳感器CS-120、電感傳感器 LE4-1K/GKB-M0524NA、電容傳感器E2K-X8ME1、色標傳感器E3S-VS1E4。

光機電氣一體化實訓對傳感器的學習目標：（1）了解傳感器的組成和特性；（2）了解電感、電容和光電傳感器的基本結構和工作原理；（3）了解磁感應傳感器的結構和工作原理；（4）掌握幾種傳感器的使用。

1.2 氣動技術基礎

氣壓傳動簡稱氣動，是指以壓縮空氣為工作介質來傳遞動力和控制信號，控制和氣動各種機械和設備，以實現生產過程機械化與自動化的一門技術。本實訓臺所使用的氣缸類型與型號：單桿氣缸SBA-10×60-SA2、單桿氣缸SBA-10×30-SA2、導桿氣缸 JTD-32×3、20-SE、雙軸氣缸 DBT-25-250SA2。

光機電氣一體化實訓對傳動技術的學習目標：（1）了解氣動技術的基本知識；（2）了解氣動元件的結構和應用；（3）閱讀和設計基本氣動回路。

1.3 變頻器應用知識

系統采用三菱E740系列高性能變頻器，三相380V供電，輸出功率0.75KW。

光機電氣一體化實訓對傳動技術的學習目標：（1）了解變頻器的基本知識；（2）認識變頻器的外部端子口及其功能；（3）能對變頻器基本參數進行設置；（4）能設計基本控制回路。

1.4 步進電機的使用

步進電機42J1834-810

光機電氣一體化實訓對步進電機的學習目標：（1）了解步進電機的基本知識；（2）認識步進電機的端子口及其功能；（3）了解步進電機驅動器的基本知識；（4）能正確接線。

1.5 三菱PLC高級指令使用

脈沖發生指令PLSR、數據傳送指令、移位控制指令、步進指令（STL、RET）和運算指令等。

1.6 伺服電機應用知識

（1）了解伺服電機的基本知識；（2）了解伺服電機驅動器的基本知識；（3）正確接線與設置。

2 學生PLC理論知識要加強

光機電氣一體化實訓設備的核心設備便是PLC，整個實訓過程以PLC為主體其它設備為輔。因此需要先前開設PLC理論課，并且理論課上要使學生熟練掌握PLC的硬件知識與軟件知識，要求學生能獨立進行確定輸入輸出信號、畫出PLC外部接線圖、能應用PLC的基本指令編程、完成程序自查工作。只有理論上做足了功夫，學生才能在實訓中更好地理解光機電氣實訓中PLC的應用。

3 分模塊實訓

實訓臺的設計由五個模塊組成，分別為上料單元、皮帶輸送檢測單元、氣動機械手搬運單元、物料傳送倉儲單元、物料返回單元。單元模塊由淺入深逐漸疊加的過程，對教學的展開是一個很好的操作模塊。

對于職業院校中級工學生，一般使用前三個實訓模塊即可，對于高級工學生則可在五個模塊分組完成任務后組合成一個完整的光機電氣一體化系統，讓學生在中級工的基礎上更上一層樓。

每個模塊單元都能在PLC理論上找到相應的知識重點與一些電氣專業相關專業的知識，其中包括上料單元的氣動知識初步認識、皮帶輸送檢測單元的傳感器應用、氣動機械手搬運單元的機械手控制、物料傳送倉儲單元的步進電機的控制、物料返回單元伺服電機的控制。每個模塊任務清晰，難度適應各個階層的電氣專業的學習者，實訓臺模防實際生產線的工作流程，很大程度地調動了學生的學習積極性，能達到很好的教學效果。

4 一體化教學模式

一體化教學，通俗的理解是為了使理論與實踐更好的銜接，將理論教學與實習教學融為一體。其內涵主要是打破傳統的學科體系和教學模式，根據職業教育培養目標的要求來重新整合教學資源。體現能力本位的特點，從而逐步實現了三個轉變，即從以教師為中心如何“教給”學生，向以學生為中心如何“教會”學生轉變；從以教材為中心向以教學大綱和培養目標為中心轉變；由此可見，一體化教學的特點是：（1）教師一體化，即專業理論課教師與實習指導課教師構成了一體。（2）教材一體化，即理論教材與實習課教材構成了一體。（3）教室一體化，即理論教室和機房構成了一體。

在教學過程中，一般使用一體化教學模式。教學主要分為六個步驟：（1）分組及組員分工；（2）介紹工作任務與分析任務要求；（3）制定解決方案與編制程序仿真測試；（4）程序輸入及系統調試；（5）出具檢測報告；（6）總結評價。每個步驟都圍繞光機電氣一體化中每個模塊進行展開，體現了以學生為主，教師為輔的學生自主學習特點。在課堂上圍繞每個模塊任務所遇到問題，學生們可以認真查閱相關資料，積極討論問題得以解決問題，可以收到很好的教學效果。總結部分每個代表隊可以選派代表積極發言，找出本組在解決問題過程中存在的不足，歸納總結學習過程體會，收獲頗豐。

自2016年以來我在多個班級以這種教學方式展開教學取得了很好的教學效果，如每個教學班的期末成績都有了很大的提高，平均分都能達到80分以上；鑒定考試通過率也得到了很大的提升，通過率達到90%以上；學生進入工作后反饋信息，他們在企業中能更快的掌握設備的工作原理，對加快他們進入工作狀態有很大的幫助等。

5 實訓中的幾點建議

由于光機電氣一體化教學相對傳統的教學模式有了很大的變化，因此教學實施的過程中有些問題需要我們注意。（1）教學實施前要對學習對象進行評估，不能按一個模式套用。對于入門學生可以先實訓前三個模塊，實訓內容比較簡單，學生容易接受。（2）上機前先學習傳感器知識和氣動知識，可以用下達任務的方式，讓學生利用查閱的方式把本實訓臺的實訓設備進行分析。（3）了解完元件的工作原理后，在實訓臺上先找到實物，核對端子分配情況，一定用記錄的方法記錄下來，對后期的接線有很大的幫助。（4）學生在上機前一定要做足紙上工作，把端子分配表畫好，外部接線圖畫好，最好能熟練的把流程圖畫好。（5）上機輸入程序最好先用仿真軟件實現功能后再輸入PLC內部進行實訓臺運行。（6）課程完成后教師最好能針對每個模塊寫一份參考程序，對學生程序設計有可比性。