2022年自动线的安装与调试课程改革初探 .pdf

“自动线的安装与调试”课程改革初探詹俊钢孙佳海吴宪摘要 :“自动线的安装与调试”是机电一体化技术专业进行岗位能力培养的一门核心课程，涉及自动化生产线的安装、编程、调试、故障诊断及排除等方面的技术。针对该课程的培养目标，结合高职教改成果，在教学内容、教学实施过程和效果评价等方面进行了教学改革的尝试。关键词：高职教育；课程改革；自动线；机电一体化作者简介：詹俊钢（ 1983-） ，男，黑龙江宝清人，黑龙江农业工程职业学院，助教，工学学士，主要研究方向：生产线控制技术、PLC技术、组态技术。 （黑龙江哈尔滨 150088 ）一、教学改革的总体思路根据机电一体化技术专业学生所必须具备的综合职业能力，按照“以能力为本位，以职业实践为主线， 以具体的生产线设备为载体，以完整的工作过程为行动体系”的总体设计要求，以培养生产线设备维修维护的应用技能和相关职业岗位能力为基本目标，紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的紧密性。与企业专家、 技术工人共同设计开发学习情境，以德国FESTO 公司的 MPS 生产线和上海英集斯公司MT-MPS 的柔性生产线设备的常见工作任务和典型故障为载体，培养学生对生产线的拆装、编程、调试、故障的诊断与排除能力，锻炼学生的自主学习和实际操作与维护能力，提高了学生的技能水平。二、教学内容的改革通过系统深入的调研分析，“自动线的安装与调试”课程所要学习的知识与技能包括电气系统图纸的识读，常用传感器的安装与使用，常用气动和液压元件的安装与使用，机械部件的安装与调整，直流、步进、伺服电机的安装与使用，工业机械手的操作与维护，PLC的安装与编程， 工业网络的组建与调试，以及常用电工工具和电工仪表的使用等。确定本学习领域以 MPS 生产线和MT-MPS 的柔性生产线设备为载体，按照实际生产线的组成与工作过程，由简单到复杂的顺序，设计了10 个学习情境：1. 学习情境1：供料单元的安装与调试通过对供料单元的安装与调试，使学生学会使用电工工具和仪表，掌握电气原理图和气动控制回路图的识读原则，能够按照控制要求、结合单元工作流程对供料单元进行安装与调试。供料单元是生产线设备中最常见的一个单元，其结构简单， 具有代表性， 所以把供料单元作为第一个学习情境；读懂供料单元的气动控制回路图、电气控制原理图，安装供料单元的各部分组件、 气动元件和电气元件，检测并排除安装过程中出现的各种故障，能够对供料单元进行PLC程序的设计；本情境能够起到承上启下的作用，一方面需要识读电气原理图、使用万用表检查安装接线情况、使用工具进行供料单元的安装与调试，可复习 “图样的识读与绘制”、 “电工电子产品制作与调试”和“手工与机械加工”等学习领域的内容；另一方面气缸的运动控制、传感器的安装与调试、PLC的编程与控制等知识点也是后几个知识点的基础。2. 学习情境2：检测单元的安装与调试通过对检测单元的安装与调试，使学生学会各种类型传感器的使用，EM235模块的使用，掌握直流电机的控制方法，能够排除检测单元的常见故障。检测单元的功能是将供料单元送来的大工件进行颜色、材质和尺寸的检测。通过电感式传感器来区分金属或尼龙工件；通过光电式传感器来区分白色或黑色工件；通过高精度位移传感器来判断工件内径的尺寸。若是检测完的大工件符合要求则送到下一单元，若是不符合名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 要求，则送到废料槽中。3. 学习情境3：加工单元的安装与调试通过对加工单元的安装与调试，使学生学会对六工位加工旋转台各个工位的定位方法，掌握交流伺服电机的控制方法，能够排除加工单元的常见故障。加工单元的功能是将检测单元送来的工件进行加工。通过搬运机械手将大工件送到加工旋转台上； 伺服电机驱动六工位加工旋转台旋转，将大工件带到工件打孔处下方，对大工件进行打孔，打孔后对所打的孔进行检测，然后送到下一个单元。4. 学习情境4：安装单元的安装与调试通过对安装单元的安装与调试，使学生学会双电控电磁阀的使用，掌握摆臂气缸如何调整旋转角度及运动速度，能够排除安装单元的常见故障。安装单元的功能是将加工单元送来的工件进行装配。通过选料气缸对黑白色小工件进行选料，通过摆臂将小工件送到大工件里。5. 学习情境5：安装搬运单元的安装与调试通过对安装搬运单元的安装与调试，使学生学会对直线旋转台的使用，掌握旋转搬运组件的工作原理，能够排除安装搬运单元的常见故障。安装搬运单元的功能是将安装单元送来的半成品工件进行搬运。通过旋转搬运组件将半成品工件搬运到下一个单元。6. 学习情境6：提取安装单元的安装与调试通过对提取安装单元的安装与调试，使学生学会对真空发生器及其传感器的使用，掌握工件加盖的工作过程，能够排除提取安装单元的常见故障。提取安装单元的功能是将安装搬运单元送来的半成品工件进行加盖。通过提取安装组件将盖加到大工件上，组装为成品工件，通过传送带送到下一个单元。7. 学习情境7：分类单元的安装与调试通过对分类单元的安装与调试，使学生学会单电控双作用气缸的使用，掌握工件分类的工作过程，能够排除分类单元的常见故障。分类单元的功能是将提取安装搬运单元送来的成品工件进行分类。即通过传送带和阻挡气缸将成品工件按照颜色材质送到不同的滑槽中。8. 学习情境8：液压单元的安装与调试通过对液压单元的安装与调试，使学生学会液压阀和液压缸的使用，掌握油泵电机的使用方法，能够排除液压单元的常见故障。液压单元的功能是将上一个单元送来的工件盖进行加工，即通过液压缸对工件盖进行冲压加工，加工好后送到工件台上。9. 学习情境9：工业机械手的操作与维护通过对工业机械手单元的操作与维护，使学生学会对三菱RV-2AJ 型工业机械手进行运行控制，掌握手控盒调点的方法，能够排除工业机械手单元的常见故障。工业机械手单元的功能是将工件进行组装，即先将工件放到装配台上，之后将活塞放入工件里，再放入弹簧，最后将盖拧到工件上。10. 学习情境10：自动线的编程与控制通过对自动线的整体编程，使学生学会生产线的组建、PLC网络的组建、组态软件的使用以及 MES 管理软件等技术的应用，能够排除自动化生产线的常见故障。自动线的编程与控制单元的功能是使用上位机MES管理软件下订单， 通过组态王软件将订单数据传送给主站，主站再将数据送给各个从站，从站接收到控制命令后，执行具体的运动过程。 设备在运行过程中出现的异常状况则通过主站送给组态王，组态王再将数据反馈给上位机 MES 管理软件，进行相应的处理。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 三、教学实施过程的改革在教学实施过程中，采用“教学做合一”的教学模式，在“教、学、做”一体化的实训室内进行。 理论教学与实践教学交叉进行，这样不仅体现了理论与实践的紧密结合，让理论服务于实践，而且还能提高学生的学习兴趣和积极性，避免连续上理论课使学生感到枯燥；边学边干， 不断充实和巩固理论知识，不断加强实践教学的学习，使学生真正做到“学做合一” 。教学实施由资讯、计划、决策、实施、检查和评估等六个步骤组成。1. 资讯：学生需要进行项目分析，检索相关资料，调研自动线的功能、用途、外观等信息；教师要引导学生检索资料或提供给学生部分资料，培养学生对信息的获取能力和归纳处理能力。2. 计划 : 学生根据资讯阶段获取的相关资料，提出几个安装与调试方案；教师要给予必要的指导，帮助每组学生都能提出自己的方案。3. 决策： 学生对计划阶段提出的方案进行可行性研究，评价每个方案， 在教师的帮助下选定一个方案； 教师要根据学生的具体情况帮助学生选择合适的方案，选择项目的复杂程度应与学生的水平相近，保证任务的完成。4. 实施：学生根据选定的方案将任务分解成若干个模块，并进行组内分工， 明确任务后，完成任务；教师需要为任务的完成提供必要的物质支持，并起督导作用。5. 检查：组内检查，学生对安装调试好的单元进行工作效果测试，整理安装调试日志；教师指导学生使用相关检查仪器。6. 评估： 每组学生讲解安装调试的实施方案，进行小组间的互评；教师对每组安装的计划、方案和完成过程进行点评。综合组内自评、 组间互评和教师评价的结果，形成最终成绩。四、体会与建议1. 学习情境就是将工作需要的知识技能点用具体的项目进行整合。在完成项目的过程中，学习知识、训练技能。情境的数量没有固定的要求，由教师根据实际情况而定，但情境的内容不能太多，体现出任务的最低要求即可。2. 学习情境中的项目来源于实际工作过程，但要加工处理使其适合教学，能够体现知识技能点并合理分布。3. 教学实施运用的 “资讯、 计划、 决策、 实施、 检查和评估” 六步法， 不能机械地套用，可以根据实际项目情况进行取舍或合并，例如， 可构成 “定向、 行为、 评价” 三步或 “资讯、计划、实施和评估”四步。4. 教师在指导过程中，对前几个环节要加强指导、监控， 让学生适应这种教学方式。在项目实施过程中，让学生先完成简单的单元，体会成就感，并在组间形成竞争的良好氛围，调动每个学生学习的积极性。5. 检查和评估要有完善的评价体系，大部分由客观指标构成，可操作性要强， 评价方式要简单， 不必求全。 教师对学生的评价主要是过程评价，即对整个项目的完成情况不能只以结果为准。五、思考问题1. 如何调动学生的学习积极性，使学生由讨厌学习变为喜爱学习？在教学改革的实施过程中，最大的难点是让学生主动学习、主动思考。2. 如何培养学生的团队意识，如何评价个人在团体中发挥的作用？3. 如何培养学生的创新意识和环保意识？参考文献：1 姜大源 . 当代德国职业教育主流教学思想研究M. 北京 . 清华大学出版社，2007 2 戴士弘 . 职业教育课程教学改革M. 北京 . 清华大学出版社，2007 3 职业教育学研究新论M. 北京 . 教育科学出版社，2007 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 4 范唯，马树超 . 切实解决提升高职教育教学质量的关键问题J.中国高等教育， 2006，（24） ：33-35. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -