基于機電一體化專業的實訓案例應用

王曉華

摘 要：機電一體化專業實訓課程是學生的必修課，是培養學生職業技能的主要環節，能不斷提高機電一體化學生的動手能力，而且鞏固了其理論基礎，對其進行思想教育、職業培養以及勞動教育意識的培養，為其以后走向工作崗位奠定良好的基礎。文章探討了“電氣控制與PLC實訓”課程設計，并提出教學改進方法，以期促進該專業的良好發展。

關鍵詞：機電一體化;收音機焊接組裝;實訓

1 ? “電氣控制與PLC實訓”課程設計

1.1 ?實踐教學平臺的拓展

目前，在PLC實踐教學平臺是西門子S7-200型可編程控制實驗臺，編程軟件、即可編程邏輯控制器以及功能性實驗板等[1]，可以實施PLC的基本指令練習以及有限的PLC實際應用模擬實驗，包含以下拓展方向。

（1）為了有效解決實訓課時的局限性，同學們能夠進入到實驗室中，通過試驗平臺才可以實施程序調試、仿真、下載以及觀察結果的問題，大力拓展建設非實驗室環境之下的PLC軟仿真平臺[2]。需要在同學們的電腦上安裝編程軟件和模擬仿真軟件，利用軟件的菜單選項配置所需要的CPU型號，即能夠構建一個非實驗室環境之下的PLC軟仿真平臺。另外，S7-200-SIM模擬仿真軟件還可以允許用戶自定義設置擴展模塊，包括開關量的I/O模塊和模擬量I/O模塊，顯著加強系統的可開放性以及功能性。因此，同學們在完成日常作業練習或設計案例的時候，就能夠在電腦中進行PLC程序的編制、調試以及仿真，進而能夠真正擺脫傳統的實驗室平臺以及實驗時間的束縛，進而能夠讓同學們熟悉編程技術，對自身實踐能力的提高起到良好的促進作用[3]。

（2）在學校實驗室當中能夠配置部分單獨的，沒有有效固定在實驗教學平臺當中的可編程控制器、步進電機、三相異步電機以及接頭等相關設備，能夠增強電氣控制與PLC之間的實踐關聯性。讓同學們能夠接觸到實際當中的設備，不需要采取指示燈來進行模擬各種各樣執行機構的運行狀態，使得同學們更加容易接受[4]。

（3）不管是PLC實驗室還是電氣控制實驗室，均應該更新部分直觀性較強，與實際生產聯系更為緊密的成套實驗設備。例如：機械手控制實驗臺、電梯控制實驗臺、液位控制試驗臺等，或者可以自動生產線實驗系統[5]。上述相關設備大部分價格昂貴，也許在短時間當中沒有辦法配備到位。因為上述相關實驗平臺不但配置所需要的PLC控制設備以外，還配置各種類型的傳感器、電動機以及電磁閥等相關設備，整個系統均是縮小版的實際生產平臺。

1.2 ?實訓教學法的改進措施

在講解接觸器的硬件結構和工作原理時，讓同學們在實驗室當中對接觸器予以拆裝，能夠直觀地展示出接觸器的構造，從而對其工作原理進行分析，之后再通過接觸器連接在實驗電路當中，對接觸器的運行情況進行密切觀察，進而有效驗證對接觸器的工作原理進行分析的正確性。這樣的實訓教學方式突破以往的實踐教學，強調把知識點分布在各個項目當中，實現一邊教、一邊學、一邊做。理論與實踐之間交替進行，直觀與抽象之間交錯進行，沒有固定的“先實訓后理論”。

2 ? 仿真實訓與實操實訓分階段和交替實施

將實訓教學主要劃分成為實操階段以及仿真階段等相關不同階段，根據機電一體化專業實訓課程和實訓項目的特征，有的首先進行實操，之后進行仿真，最后再進行實操;有的先進行仿真，再進行實操，最后再進行仿真。在仿真過程中加深理解，在實操進行鞏固，在反復訓練當中得以有效升華。

2.1 ?三段式實訓模式

在數控編程與加工實訓教學過程中，采取三段式的實訓模式，包括仿真+實操+仿真，第一個階段在計算機房當中進行仿真實訓，即通過數控加工仿真系統等相關數控加工仿真軟件，讓同學們能夠明確了解數控機床的相關操作環節，了解數控編程指令應該如何應用以及數控程序如何進行編寫和調試。

同學們能夠在模擬訓練當中對零件加工程序進行編寫;通過數控仿真軟件采取三維仿真加工，在實踐過程當中能夠有效判斷程序是否合理，對程序采取檢查測試。仿真訓練不會受到成本、條件以及安全等相關因素所帶來的限制，同學們能夠一人一個計算機，反復進行訓練，可以更加快速地實現由初學者逐漸向熟練者進行過渡。數控仿真實訓期間，同學們對切削參數的選取方面等相關加工工藝的操作是無法進行訓練的，所以在同學們進行仿真實訓考核當中，需要進入到第二個階段的實操訓練階段。在數控銑床以及數控車床當中實施真實零件加工訓練，明確掌握真實機床操作以及加工工藝方面的應用，并且對同學們的職業素質養成起到良好的促進作用。因為在第一個階段同學們的編程已經過關，這個階段的實訓能夠明顯減少調試時間以及程序檢查，進而可以使機電一體化專業教學實訓的效果明顯提高，使實訓成本進一步降低。除此之外，同學們在明確掌握真實加工基本技能以后，才可以開始進入到第三個階段，進而能夠通過仿真軟件深化以及鞏固編程知識與技能。

2.2 ?虛擬仿真與實訓教學結合

機電一體化專業實訓教學需要以仿真實訓較為輔、實操和實訓為主，仿真訓練應該為實操訓練進行服務。虛擬仿真實訓的教學載體，例如，內容、系統以及操作對象的型號等，盡量與實操以及實訓相一致或者相近，對具體操作訓練效果起到良好的促進作用。例如，機械部件安裝調試實訓，可以開發數控機床機械部件安裝調試與維修仿真實訓系統，仿真實訓系統當中作為拆裝對象的機床與院校目前擁有的實訓機床相一致或者接近。在仿真實訓過程當中，同學們利用仿真系統所提供的機械部件裝配圖和機械部件三維模型，需要對銑床以及車床等相關機床典型零部件機械結構和工作原理，對最基礎的拆裝工藝流程需要熟悉。在實操訓練過程當中，對于相同或者相類似的機床載體，同學們已經能夠對機械部件的工作原理、基礎拆裝流程以及結構明確掌握。所以，在這一階段當中能夠集中精力來完成整個機械部件的調試安裝工藝和工具應用技能，進而使實操訓練效率以及效果顯著提高。

3 機電一體化PLC實訓課程教學改進方法

3.1 ?PLC實訓課程的示范教學法

在“電氣控制與PLC實訓”課程中，同學們剛上課時，大多數是首次接觸PLC的實物，通常不知道應該從哪里下手，導致實訓時間明顯延長，然而教師放手讓同學們親自進行操作，非常容易由于接錯線路導致設備燒壞。此時，老師需要采取示范性教學法，首先親自示范操作一次，從編程、安全、接線、檢查、合閘以及送電等相關環節予以示范，再讓學生進行操作，老師應該重點關注同學們的編程、接線以及操作方法有無問題，培養學生良好的安全意識，并且熟練掌握PLC設備的操作方法以及步驟，為之后的實訓學習打下堅實的基礎。

3.2 ?PLC實訓課程的啟發式教學法

以“電氣控制與PLC實訓”課程為例子，在采取示范性教學法以后，需要采取啟發式教學法較為適宜，需要高度重視培養同學們的獨立編程能力以及獨立工作能力，對于PLC程序的編寫，部分學生也許不知如何下手，也許會要求教師為其提供PLC程序。此時，教師能夠提供一份梯形圖程序給同學們作為編程思路的參考。然而，要求同學們采取不同方式來對PLC程序進行編寫，編寫出來的PLC程序不可以與教師提供的相同。

機電一體化專業實訓的題目是“電動機循環正反轉的PLC控制”，這個實訓題目的PLC程序能夠采取指令表、步進順控指令、梯形圖以及狀態流程圖等相關方法的編寫，在PLC編程過程當中需要為同學們提供一份采取梯形圖編寫的程序，老師首先需要采取啟發式教學向同學們耐心講解整個PLC編程思路，讓同學們能夠明確理解梯形圖當中的含義，最終教師要求同學們采取狀態轉移圖的方法來對PLC程序進行編寫，不但能夠有效鍛煉同學們的編程能力，與此同時還進一步開闊同學們的編程思路，可以較為全面地掌握PLC的編程方法。

4 ? 結語

綜上所述，機電一體化專業的學生們，需要將理論知識與實訓操作相結合，把所學的知識，融入實訓課程，提高自身的動手能力，為自己將來的工作奠定一定的基礎。

[參考文獻]

[1]王樹海.超外差六管調幅收音機安裝與調試[J].數字技術與應用，2016（7）：188.

[2]施國英，侯加林，李天華，等.電子工藝學習教學改革探索[J].實驗室科學，2016（6）：45-46，49.

[3]劉志軍.高職院校機電一體化專業實踐教學改革研究[J].科教，2015（9）：62-64.

[4]胡長城.機電一體化專業實踐教學體系的構建與應用[J].產業與科教論壇，2015（14）：155-156.

[5]劉瀟.基于職業能力培養的高職機電專業教學模式探討[J].科教論壇，2020（4）：42-46.

（編輯 傅金睿）