機電一體化設備的組裝與調試實訓方法

何嫣嫣

【摘要】中職學生參加技能大賽的水準體現著一個學校的綜合實力，對中職學生升學就業具有十分重要的意義，機電一體化設備組裝與調試是技能大賽項目之一，過程復雜，技術含量高，實訓難度大。文章結合亞龍YL-235A型機電一體化實訓設備組裝與調試的內容，著重從軟硬件的研究、組裝、實操等方面入手，針對大賽中會遇到的突發狀況從整體訓練模式過程等方面進行系統扎實的訓練準備，從而提升學生分析解決問題的能力。

【關鍵詞】機電一體化；設備組裝；調試；技能；大賽項目；實訓

【中圖分類號】G710【文獻標志碼】A【文章編號】1004—0463（2021）21—0124—03

中職學生技能大賽是提升學生綜合素養、選拔實用技術型人才、培養大國工匠的有效途徑，機電一體化設備組裝與調試作為技能大賽項目，過程復雜，技術含量高，實訓難度大。在打造技能甘肅新藍圖的指引下，作為中職學校，必須不斷發揮我省明顯的區位優勢，強化機電一體化設備組裝與調試的教學及實訓，提升機電一體化專業選手的競技水平，培養學生的綜合素養，為當地經濟發展貢獻力量。

一、研究設備性能，找準組裝硬件的切入點

機電一體化設備的硬件組裝是實訓過程中的重中之重，直接影響到設備能否正常啟動和運行，相對中職學校學生普遍基礎知識差但動手操作能力強的特點，教師要把研究設備性能作為基礎性工作，找準組裝硬件的切入點，強化訓練，為調試工作作好準備。

1.熟悉設備屬性是基礎。設備是教師日常教學和大賽訓練的物質保證，研究設備的基本構件、產品性能是教學和實訓的基本要求。近幾年國家、省、市級中職生技能大賽機電一體化賽項普遍使用亞龍YL-235A型訓練考核裝備，本裝備總體由電源模塊、按鈕模塊、PLC模塊等7個單元構成，從教學、實操意義上可分成上料機構、機械手、傳送帶運輸、分揀等四個模塊[1]。在教學中，教師要根據教學實訓需求，學會從產品構成要件、教學實訓需求等角度對設備進行模塊分割，讓學生通過感性接觸設備，建立設備屬性的概念，為之后進行實操訓練提供扎實的知識儲備和理論支撐。

2.全面分析設備單元是關鍵。每個模塊的工作原理和拆裝組合過程是實操訓練的關鍵所在，組裝硬件工作量大且工序復雜，學生要掌握設備核心部件和組裝的關鍵環節，就必須從每一個基本單元進行全面分析，且進行扎實的拆裝訓練，對每一個零件甚至一個螺絲釘都非常熟悉，做到舉一反三、觸類旁通，不斷改進，力求做到標準。

3.緊扣細節是著力點。細節決定成敗，組裝硬件要著力抓好幾個基本細節：首次，指導學生學會看圖，包括裝配示意圖、電路圖、氣動回路圖，能夠獨立分析圖紙，設計相關數據，然后嘗試各模塊在不同位置的安裝。其次，強化各模塊間組織環節。送料組織環節標志著組裝進入施工階段，主要難度在安裝過程中要調節固定好每一個支架和穩固節流閥，確保各個銜接部位牢靠、封閉，順利實現物品運送及整個生產流程安全有序。再次，對硬件組裝細節問題進行反思，學生通過反復訓練會發現總結出一些常見問題和故障，要求學生訓練結束之后對當天的訓練內容、任務完成的情況、遇到的問題進行記錄，進行自我反思，研究提出一些問題的解決方案，教師做點評、學生互評二者結合。最后，組裝后的檢查，各部件的尺寸，位置精確度、裝配牢靠度是否標準；根據氣動原理圖，指定電磁閥的控制目標并連結氣動回路是否正確；對裝備連線的完成要求布局合理、整潔美觀；保證各部件的安裝到位，無松動情況；轉盤里的物料能否滑到出料口的合適位置，查看機械手裝配兩支架的平行度、筆直度、位置的準確度，是否能確保機械手準確無誤地抓取物料、運輸、存放，確保推料中的幾個氣缸推桿能把物料推送入分別相應的斜槽中，輸送機皮帶的松緊度是否合適，保證電機能正常帶動傳送帶；擰開氣泵開關，經電磁閥上的手動開關查看各氣缸氣流能否暢通，經過調整每個氣缸上的限流閥讓其運行穩定、速率均勻，查看各傳感器檢測物料時的敏銳度是不是符合標準；電源、按鈕、PLC及變頻器模塊與各傳感器、電磁閥等部分的連線是否準確。為了給后面的設備調試贏取更多的時間，筆者對設備的組裝練習施行各種優化，包括組裝時間、尺寸、工藝的要求等，通過對比，確定了一套合理的組裝方法。

二、鉆研編程軟件，抓住核心部位訓練

機電一體化設備組建與運行的保障是PLC編程，PLC可靠性高，適宜于工業制作各個場所。所以，對于學生來說掌握并熟練PLC的編程有著非常重要的意義。

如，西門子S7-200PLC的硬件最核心部件CPU模塊，對于模塊的型號、功能以及最常見的故障是學生的必修課，學生可能會把這里的CPU型號理解成中央處理器中的CPU型號，要區別其功能，教師重點說明S7-200PLC的功能是接收輸入信號，施行PLC程序，再送出輸出信號并推動負載運行[2]。基于部分學生基礎薄弱和沒有PLC編程底子，很難理解梯形圖表達式和邏輯關系，故編程成為此賽項輔導中的難點，對此，教師可針對學生具體情況確定訓練方法，各傳感器、電磁閥等元件的原理和使用相當重要，只有理解了才能熟練確定輸入、輸出端口，然后從最簡單的邏輯關系學習編程語言，開始可設置簡單的編程控制問題讓學生實現，如可用電源、按鈕和PLC單元模塊來完成按鈕經過PLC操控指示燈的狀態，并觀察PLC信號燈的顯示情況，直接體會到PLC的輸入、輸出規律和基本指令的語言程序編寫，之后限位開關或光纖傳感器代替按鈕經過PLC操控指示燈的狀態，以此掌握傳感器在使用當中的性能和接線技巧。為提高編程速度，教師要求學生對S7-200PLC編程軟件會熟練使用，讓學生學會按照正確的工作任務書要求，對基本邏輯指令、基本功能指令、步進指令多做訓練，理論和實踐相結合，反復演練，找到適用于自己的編程方法，掌握編程語言之間的相互轉變，發現程序有問題后能快速進行整改，準確定位要用到的指令，能自主調試。

觸摸屏組態和應用是一種新式人機界面裝置，簡易方便，穩定性高，性能龐大，十分適宜于工業生產境地，在機電一體化實訓項目中，將觸摸屏、PLC，計算機完美組合實現觸摸屏操控，方便又直觀，觸摸屏作為一種輸入裝備，也需要一些簡易的編程。在編程過程中，科學制作觸摸屏是調試工序中的一道難題，觸摸屏的制作與程序編寫較為復雜，教師要引導學生在掌握觸摸屏工作原理的基礎上，從創建項目、變量的生產與組態、畫面的生成與組態、指示燈生產與組態、按鈕的生成與組態等環節循序漸進，逐步加大難度訓練。腳本程序的編寫也是觸摸屏程序編寫的一個難點，重點是腳本程序的編寫以及人機互動、觸摸屏與PLC、計算機相互間的連接通信等，這就需要教師在平日的練習中有計劃、有步驟地進行，最終實現訓練目標。

PLC程序的編寫及觸摸屏組態部分是最容易出問題的地方，教師要針對編程的專項常識、具體要領、軟件熟練應用等，在平時的實訓教學中要堅持問題導向，有意識地設計一些故障，在實訓室讓學生發現問題，尋找解決路徑和辦法。在確保完成簡單任務的基礎上逐步提高訓練難度，教師引導學生及時發現問題，自我反思，集體分析研究解決方案，師生相互探究，揚長避短，共同進步。

三、強化賽前訓練，提升學生參賽能力

學生通過長時間的學習和訓練，最終目的是希望能參加大賽，從市賽到省賽、國賽，通過大賽來實現他們的職業夢想。筆者連續三年擔任了市級大賽的評委教師，發現大賽時往往會遇到各種突發事件：如有些同學上場之后發現工具配備不全；個別學生因為心理素質差導致情緒緊張，出現手抖出汗等狀況；也有部分平時訓練非常出色的同學，由于對大賽規程解讀不透或者沒有研究，接線完畢后沒有通過評委老師自行上電，結果出現短路，導致整個比賽場所斷電，也致使一些編程沒有及時保存出現丟失，等等。這些問題必須在大賽前做好功課，尋找科學有效的破解之策。

1.強化賽前整體訓練是知識儲備和鞏固實操效果的必備環節。整體訓練一般包括筆試和實操訓練，這兩種訓練方法相互結合，才能收到事半功倍的效果。套題訓練要注重提升解決學生識別問題的能力。除了能提高學生的水平外還可消除學生心理上的焦慮，沉著穩定參賽，穩操勝券。教師可篩選出往年的各級技能大賽的真題讓學生做，通過對比真題的參考答案，不斷完善自己的方法。

2.實操訓練要注重優化步驟提升速度。設備組裝調試是實操訓練內容，要讓學生在參賽期間有效完成迅速看圖紙、正確安裝、編程、調試運轉等任務，就必須在優化步驟提升速度上下功夫，教師在教學中除了提升學生熟練程度外，要注重培養學生的邏輯思維能力，在拿到任務書之后，很快在腦子里形成明晰的工作流程、方法和任務完成路徑，合理安排好組裝調試時間，確保每一個工序精細流暢，力爭高水平、高質量地完成競賽任務。

3.加強學生賽前心理輔導。教師要積極創造條件，大賽前組織學生開展一些適宜的文娛體育活動，讓學生釋放賽前心理壓力，消除心理障礙，在大賽前保持樂觀的心態和精神飽滿的狀態，積極應對大賽。教會學生精心解讀大賽規程也是開展心理輔導的一項重要內容，尤其要提醒學生認真閱讀大賽的注意事項和任務要求，了解安全操作規程。

綜上所述，機電一體化設備組裝與調試項目的訓練要軟、硬件結合，多種訓練手段并用才能提升訓練水平。目前在職業學校已形成以大賽推進教學進步，以大賽推進職業技能的良好氛圍，通過教學實訓的強化，全面提高中職學校的教育教學質量，為中職學生升學就業奠定堅實基礎。

參考文獻

[1]周建清，楊永年.典型機電設備安裝與調試（西門子）[M].北京：機械工業出版社，2017：20-21.

[2]韓相爭.西門子S7-200系列PLC編程[M].北京：化學工業出版社，2015：30-33.

編輯：張昀