“光机电气一体化实训设备”在职业教学中的应用

李福人

（南平市闽北高级技工学校 福建·南平 354000）

大多数职业院校，因为光机电气一体化实训设备包含的知识面较广泛，难度也比较大。这个设备一般都应用在学生竞赛活动中，在教学中应用比较少。这几年本人申请使用光机电气一体化实训设备进行实训教学，取得了一定的良好的教学效果，就本人教学中所得的一些经验，浅谈一下教学过程的心得。

1 教师要做好充分准备工作

光机电气化实训设备由导轨式型材实训台、光机电气一体化设备部件、电源模块、按钮模块、PLC主机模块、变频器模块、交流电机模块、步进电机及驱动器模块、伺服电机及伺服驱动器模块、模拟生产设备实训单元（包括上料单元、皮带输送检测单元、气动机械手搬运单元、物料传送仓储单元、物料返回单元等）。包含的知识面十分广泛，学校对此种综合性教学实训设备没有具体的教材与教参，任课教师需做好充分课前准备工作，写好教案，才能有的放矢，达到良好的教学效果。我在上课前利用自己所学知识加上现代网络技术，查阅许多参考书，做了一个详细的教案。包括：

1.1 传感器的应用基础

传感器是一种检测装置，将感受到的被测量信息按一定规律变换成为电信号或其它所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。本实训台所使用的传感器类型与型号：光电传感器 SB03-1K、磁性传感器CS-120、电感传感器 LE4-1K/GKB-M0524NA、电容传感器E2K-X8ME1、色标传感器E3S-VS1E4。

光机电气一体化实训对传感器的学习目标：（1）了解传感器的组成和特性；（2）了解电感、电容和光电传感器的基本结构和工作原理；（3）了解磁感应传感器的结构和工作原理；（4）掌握几种传感器的使用。

1.2 气动技术基础

气压传动简称气动，是指以压缩空气为工作介质来传递动力和控制信号，控制和气动各种机械和设备，以实现生产过程机械化与自动化的一门技术。本实训台所使用的气缸类型与型号：单杆气缸SBA-10×60-SA2、单杆气缸SBA-10×30-SA2、导杆气缸 JTD-32×3、20-SE、双轴气缸 DBT-25-250SA2。

光机电气一体化实训对传动技术的学习目标：（1）了解气动技术的基本知识；（2）了解气动元件的结构和应用；（3）阅读和设计基本气动回路。

1.3 变频器应用知识

系统采用三菱E740系列高性能变频器，三相380V供电，输出功率0.75KW。

光机电气一体化实训对传动技术的学习目标：（1）了解变频器的基本知识；（2）认识变频器的外部端子口及其功能；（3）能对变频器基本参数进行设置；（4）能设计基本控制回路。

1.4 步进电机的使用

步进电机42J1834-810

光机电气一体化实训对步进电机的学习目标：（1）了解步进电机的基本知识；（2）认识步进电机的端子口及其功能；（3）了解步进电机驱动器的基本知识；（4）能正确接线。

1.5 三菱PLC高级指令使用

脉冲发生指令PLSR、数据传送指令、移位控制指令、步进指令（STL、RET）和运算指令等。

1.6 伺服电机应用知识

（1）了解伺服电机的基本知识；（2）了解伺服电机驱动器的基本知识；（3）正确接线与设置。

2 学生PLC理论知识要加强

光机电气一体化实训设备的核心设备便是PLC，整个实训过程以PLC为主体其它设备为辅。因此需要先前开设PLC理论课，并且理论课上要使学生熟练掌握PLC的硬件知识与软件知识，要求学生能独立进行确定输入输出信号、画出PLC外部接线图、能应用PLC的基本指令编程、完成程序自查工作。只有理论上做足了功夫，学生才能在实训中更好地理解光机电气实训中PLC的应用。

3 分模块实训

实训台的设计由五个模块组成，分别为上料单元、皮带输送检测单元、气动机械手搬运单元、物料传送仓储单元、物料返回单元。单元模块由浅入深逐渐叠加的过程，对教学的展开是一个很好的操作模块。

对于职业院校中级工学生，一般使用前三个实训模块即可，对于高级工学生则可在五个模块分组完成任务后组合成一个完整的光机电气一体化系统，让学生在中级工的基础上更上一层楼。

每个模块单元都能在PLC理论上找到相应的知识重点与一些电气专业相关专业的知识，其中包括上料单元的气动知识初步认识、皮带输送检测单元的传感器应用、气动机械手搬运单元的机械手控制、物料传送仓储单元的步进电机的控制、物料返回单元伺服电机的控制。每个模块任务清晰，难度适应各个阶层的电气专业的学习者，实训台模防实际生产线的工作流程，很大程度地调动了学生的学习积极性，能达到很好的教学效果。

4 一体化教学模式

一体化教学，通俗的理解是为了使理论与实践更好的衔接，将理论教学与实习教学融为一体。其内涵主要是打破传统的学科体系和教学模式，根据职业教育培养目标的要求来重新整合教学资源。体现能力本位的特点，从而逐步实现了三个转变，即从以教师为中心如何“教给”学生，向以学生为中心如何“教会”学生转变；从以教材为中心向以教学大纲和培养目标为中心转变；由此可见，一体化教学的特点是：（1）教师一体化，即专业理论课教师与实习指导课教师构成了一体。（2）教材一体化，即理论教材与实习课教材构成了一体。（3）教室一体化，即理论教室和机房构成了一体。

在教学过程中，一般使用一体化教学模式。教学主要分为六个步骤：（1）分组及组员分工；（2）介绍工作任务与分析任务要求；（3）制定解决方案与编制程序仿真测试；（4）程序输入及系统调试；（5）出具检测报告；（6）总结评价。每个步骤都围绕光机电气一体化中每个模块进行展开，体现了以学生为主，教师为辅的学生自主学习特点。在课堂上围绕每个模块任务所遇到问题，学生们可以认真查阅相关资料，积极讨论问题得以解决问题，可以收到很好的教学效果。总结部分每个代表队可以选派代表积极发言，找出本组在解决问题过程中存在的不足，归纳总结学习过程体会，收获颇丰。

自2016年以来我在多个班级以这种教学方式展开教学取得了很好的教学效果，如每个教学班的期末成绩都有了很大的提高，平均分都能达到80分以上；鉴定考试通过率也得到了很大的提升，通过率达到90%以上；学生进入工作后反馈信息，他们在企业中能更快的掌握设备的工作原理，对加快他们进入工作状态有很大的帮助等。

5 实训中的几点建议

由于光机电气一体化教学相对传统的教学模式有了很大的变化，因此教学实施的过程中有些问题需要我们注意。（1）教学实施前要对学习对象进行评估，不能按一个模式套用。对于入门学生可以先实训前三个模块，实训内容比较简单，学生容易接受。（2）上机前先学习传感器知识和气动知识，可以用下达任务的方式，让学生利用查阅的方式把本实训台的实训设备进行分析。（3）了解完元件的工作原理后，在实训台上先找到实物，核对端子分配情况，一定用记录的方法记录下来，对后期的接线有很大的帮助。（4）学生在上机前一定要做足纸上工作，把端子分配表画好，外部接线图画好，最好能熟练的把流程图画好。（5）上机输入程序最好先用仿真软件实现功能后再输入PLC内部进行实训台运行。（6）课程完成后教师最好能针对每个模块写一份参考程序，对学生程序设计有可比性。