如何利用機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置進(jìn)行學(xué)員培訓(xùn)？
一、引言
隨著科技的飛速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域的重要組成部分。為了培養(yǎng)具備機(jī)電一體化技能的優(yōu)秀人才，許多教育機(jī)構(gòu)和企業(yè)開始引入機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置，通過(guò)實(shí)踐操作來(lái)提升學(xué)員的理論水平和實(shí)踐能力。本文將探討如何利用機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置進(jìn)行學(xué)員培訓(xùn)，以達(dá)到提升學(xué)員綜合素質(zhì)的目的。
二、機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置介紹
機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置通常包括機(jī)械部件、電氣控制部件、傳感器及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等模塊，能夠模擬實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的機(jī)電一體化系統(tǒng)。這些裝置不僅可以展示機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，還可以提供豐富的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，讓學(xué)員在實(shí)際操作中掌握相關(guān)技能。
三、學(xué)員培訓(xùn)方案
理論學(xué)習(xí)
在實(shí)訓(xùn)開始前，首先組織學(xué)員進(jìn)行機(jī)電一體化相關(guān)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，包括機(jī)械原理、電氣控制、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)編程等。通過(guò)課堂教學(xué)、案例分析等方式，使學(xué)員對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)有全面的了解。
實(shí)訓(xùn)操作
學(xué)員在掌握了一定的理論知識(shí)后，開始進(jìn)入實(shí)訓(xùn)操作階段。根據(jù)機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置的功能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一系列實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，如機(jī)械裝配、電氣線路連接、程序編寫與調(diào)試等。學(xué)員需按照實(shí)訓(xùn)要求逐步完成相關(guān)操作，并在過(guò)程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提升技能水平。
考核評(píng)估
實(shí)訓(xùn)結(jié)束后，對(duì)學(xué)員進(jìn)行考核評(píng)估。考核內(nèi)容包括理論知識(shí)的掌握程度、實(shí)訓(xùn)操作的熟練度以及解決問(wèn)題的能力等。通過(guò)考核評(píng)估，可以了解學(xué)員的學(xué)習(xí)成果，為后續(xù)的培訓(xùn)計(jì)劃提供參考。
四、注意事項(xiàng)
安全教育
在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，安全始終是首要考慮的因素。在實(shí)訓(xùn)開始前，要對(duì)學(xué)員進(jìn)行安全教育，強(qiáng)調(diào)安全操作規(guī)程和注意事項(xiàng)。同時(shí)，實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地應(yīng)配備必要的安全設(shè)施，確保學(xué)員的人身安全。
導(dǎo)師指導(dǎo)
實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，導(dǎo)師的指導(dǎo)作用至關(guān)重要。導(dǎo)師應(yīng)具備豐富的機(jī)電一體化實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)員在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，并給予正確的指導(dǎo)和建議。同時(shí)，導(dǎo)師還應(yīng)關(guān)注學(xué)員的學(xué)習(xí)進(jìn)度和心態(tài)變化，適時(shí)調(diào)整培訓(xùn)計(jì)劃，確保學(xué)員能夠順利完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)。
團(tuán)隊(duì)合作
機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)往往需要多人協(xié)作完成。因此，在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，要注重培養(yǎng)學(xué)員的團(tuán)隊(duì)合作精神和溝通能力。通過(guò)分組實(shí)訓(xùn)、團(tuán)隊(duì)合作項(xiàng)目等方式，讓學(xué)員在實(shí)踐中學(xué)會(huì)與他人協(xié)作、分享經(jīng)驗(yàn)、解決問(wèn)題。
五、總結(jié)與展望
利用機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置進(jìn)行學(xué)員培訓(xùn)是一種行之有效的方法。通過(guò)理論學(xué)習(xí)、實(shí)訓(xùn)操作和考核評(píng)估相結(jié)合的方式，可以有效提升學(xué)員的機(jī)電一體化技能水平和實(shí)踐能力。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置將更加智能化、多樣化，為學(xué)員提供更豐富、更高效的培訓(xùn)體驗(yàn)。同時(shí)，我們也應(yīng)關(guān)注學(xué)員的個(gè)性化需求和學(xué)習(xí)特點(diǎn)，制定更加精準(zhǔn)的培訓(xùn)計(jì)劃，培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的機(jī)電一體化人才。
DB-GJD-05 光機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室設(shè)備
光機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室設(shè)備是電氣自動(dòng)化控制實(shí)訓(xùn)基地之一，光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置是集PLC控制、變頻調(diào)速控制、氣動(dòng)控制、機(jī)械手控制、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、位置檢測(cè)于一體的綜合實(shí)訓(xùn)裝置。承擔(dān)著機(jī)電一體化技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)學(xué)生的電氣綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)和及社會(huì)電類相關(guān)專業(yè)的電氣綜合控制技能培訓(xùn)等教學(xué)任務(wù)。
光機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的構(gòu)成：
光機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室設(shè)備由鋁合金導(dǎo)軌式實(shí)訓(xùn)臺(tái)、典型的機(jī)電一體化設(shè)備的機(jī)械部件、PLC模塊、變頻器模塊、按鈕模塊、電源模塊、模擬生產(chǎn)設(shè)備實(shí)訓(xùn)模塊、接線端子排和各種傳感器、計(jì)算機(jī)等組成。整體結(jié)構(gòu)采用開放式和拆裝式，機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置用于機(jī)械部件組裝，可根據(jù)現(xiàn)有的機(jī)械部件組裝生產(chǎn)設(shè)備，也可添加機(jī)械部件組裝其他生產(chǎn)設(shè)備，使整個(gè)裝置能夠靈活的按教學(xué)或競(jìng)賽要求組裝具有生產(chǎn)功能的機(jī)電一體化設(shè)備。模塊采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和抽屜式模塊放置架，互換性強(qiáng)；按具有生產(chǎn)性功能和整合學(xué)習(xí)功能的原則確定模塊內(nèi)容，使教學(xué)或競(jìng)賽時(shí)可方便的選擇需要的模塊。設(shè)備需完全符合電工電子全國(guó)職業(yè)技能大賽所要求，同時(shí)還要求具有可拓展功能，可以組成更加大型的生產(chǎn)模擬系統(tǒng)，以配合各個(gè)用戶學(xué)校不同層次，不同專業(yè)的教學(xué)及培訓(xùn)要求。
光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置的配置
| 序號(hào) | 名稱 | 主要元件或型號(hào)、規(guī)格 | 數(shù)量 | 備注 |
| 1 | 實(shí)訓(xùn)桌 | 1500×800×840 mm | 1張 | 桌臺(tái)采用的是20*80的鋁型材。 |
| 2 | 觸摸屏模塊 | TPC 7062 7英寸工業(yè)彩色觸摸屏 | 1塊 | |
| 3 | PLC模塊 | 西門子S7-200smart CPU SR40數(shù)字量24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出，1個(gè)以太網(wǎng)通信端口, 1個(gè)485接口； | 1套 | |
| 4 | 變頻器模塊 | 變頻器V20功率：0.37KW | 1塊 | |
| 5 | 電源模塊 | 三相電源總開關(guān)（帶漏電和短路保護(hù)）1個(gè)，單相電源插座2個(gè)； | 1塊 | |
| 6 | 按鈕模塊 | 24 V/6 A兩組5V/6 A一組；急停按鈕1只，轉(zhuǎn)換開關(guān)2只，蜂鳴器1只，復(fù)位按鈕黃、綠、紅各1只，自鎖按鈕黃、綠、紅各1只，24V指示燈黃、綠、紅各2只； | 1套 | |
| 7 | 螺旋上料部件 | 減速電機(jī)1只，光電開關(guān)1只； | 1套 | |
| 8 | 氣動(dòng)機(jī)械手部件 | 單出雙桿氣缸1只，單出桿氣缸1只，氣手爪1只，旋轉(zhuǎn)氣缸1只，磁性開關(guān)6只，雙控電磁換向閥1只，單控電磁閥3只； | 1套 | |
| 9 | 皮帶輸送機(jī)部件 | 三相減速電機(jī)（380 V，輸出轉(zhuǎn)速40r/min）1臺(tái)，平皮帶1400×100×1.5 mm 1條； | 1套 | |
| 10 | 物件分揀部件 | 單出桿氣缸3只，金屬傳感器1只，光傳感器2只，磁性開關(guān)3只，物件導(dǎo)槽3個(gè)，單控電磁換向閥3只 | 1套 | |
| 11 | 接線端子模塊 | 接線端子和安全插座 | 1塊 | |
| 12 | 物料 | 金屬7個(gè)，尼龍黑白各7個(gè) | 各7個(gè) | |
| 13 | 安全插線 | 1套 | ||
| 14 | 氣管 | Φ4Φ6，氣管為藍(lán)色，每臺(tái)配有足量氣管 | 1套 | |
| 15 | PLC編程線纜 | 1條 | ||
| 16 | 交換機(jī) | 5口 | 1臺(tái) | |
| 17 | 觸摸屏與計(jì)算機(jī)通信線 | 1條 | ||
| 18 | 觸摸屏與PLC通信線 | 1條 | ||
| 19 | 配套工具 | 1套 | ||
| 20 | 產(chǎn)品配套光盤 | 1套 |
1. 交流電源：三相五線 AC 380V±10% 50 Hz；
2. 溫度：-10～40 ℃；環(huán)境濕度：≤90%（25℃）；
3. 外形尺寸：長(zhǎng)×寬×高=1500×800×1500 mm；
4. 整機(jī)功耗：≤1.5 kW；
5. 安全保護(hù)措施：具有接地保護(hù)、漏電保護(hù)功能，安全性符合相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。采用高絕緣的安全型插座及帶絕緣護(hù)套的高強(qiáng)度安全型實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。
光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備結(jié)構(gòu)：
光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置臺(tái)架為鋁合金導(dǎo)軌式，實(shí)訓(xùn)考核裝置PLC模塊的I/O 端子、變頻器的接線端子、各常用模塊與PLC的連接端子，均與安全插座連接，使用帶安全插頭的導(dǎo)線進(jìn)行電路連接；各指令開關(guān)、光電開關(guān)、傳感器和指示元件的電路，則通過(guò)端子排進(jìn)行連接。插拔線連接電路與端子牌連接電路相結(jié)合，既保證學(xué)生基本技能的訓(xùn)練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。
鋁合金導(dǎo)軌式實(shí)訓(xùn)臺(tái)：可以安裝送料機(jī)構(gòu)、機(jī)械手、傳輸分揀機(jī)構(gòu)。實(shí)訓(xùn)模塊及PLC主機(jī)等可以放置在拉出式的支架上。
觸摸屏：MCGS7062,模塊材料要求：高強(qiáng)度塑料外殼、重量輕，面板是鐵質(zhì)噴塑板。
PLC模塊及變頻器模塊：PLC西門子西門子S7-200smart CPU SR40；變頻器：V20 0.37KW；模塊材料要求：高強(qiáng)度塑料外殼、重量輕，面板是鋁塑板，圖案、文字符號(hào)采用進(jìn)口油墨絲印。
電源模塊：三相電源總開關(guān)（帶漏電和短路保護(hù)）1個(gè)，熔斷器3只，單相電源插座2個(gè)，安全插座5個(gè)；
按鈕模塊：24 V/6 A、12 V/2 A各一組；急停按鈕1只，轉(zhuǎn)換開關(guān)2只，蜂鳴器1只，復(fù)位按鈕黃、綠、紅各1只，自鎖按鈕黃、綠、紅各1只，24V指示燈黃、綠、紅各2只；
一體化接線排：接線排殼體上兩側(cè)相對(duì)設(shè)置有一初級(jí)接線區(qū)（接線端子）和一次級(jí)接線區(qū)（安全插座）；接線端子與對(duì)應(yīng)的安全插座通過(guò)導(dǎo)電彈性件連接；接線排殼體邊緣卷折，設(shè)有固定用的螺孔，可以固定在實(shí)訓(xùn)桌上。
螺旋上料機(jī)構(gòu)：工件庫(kù)1件，物料推出機(jī)構(gòu)1件，接近開關(guān)1只，減速電機(jī)1只，主要完成將工件庫(kù)中的工件依次推出。
氣動(dòng)機(jī)械手裝置：四自由度氣動(dòng)機(jī)械手，氣缸及附屬傳感器；氣動(dòng)手臂兩側(cè)裝有2個(gè)限位擋板，擋板上裝有電感傳感器、緩沖閥，進(jìn)行對(duì)手臂的旋轉(zhuǎn)限位。整個(gè)搬運(yùn)機(jī)構(gòu)能完成四個(gè)自由度動(dòng)作，手臂伸縮、手臂旋轉(zhuǎn)、手爪上下、手爪松緊。
物料分揀裝置：傳送帶通過(guò)三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在傳送帶端點(diǎn)處設(shè)計(jì)有落料口，通過(guò)光電傳感器檢測(cè)物料；傳送帶上裝有三個(gè)出料槽，對(duì)應(yīng)位置有電感傳感器、光纖傳感器等，同時(shí)正對(duì)料槽位置裝有推料氣缸，共計(jì)三個(gè)氣缸。傳送帶采用可拆卸的鋁合金支架。
光機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)設(shè)備部分實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目：
1．氣動(dòng)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試
（1）氣動(dòng)方向控制回路的安裝
（2）氣動(dòng)速度控制回路的安裝
（3）氣動(dòng)順序控制回路的安裝
（4）氣動(dòng)機(jī)械手的安裝
（5）氣動(dòng)系統(tǒng)氣路的連接
（6）磁性開關(guān)的位置調(diào)整
（7）氣動(dòng)系統(tǒng)調(diào)試
（8）擺動(dòng)控制回路的安裝
2．變頻器的安裝與調(diào)試
（1）變頻器與交流電機(jī)主電路的連接
（2）變頻器面板的參數(shù)設(shè)置與操作
（3）變頻器面板控制交流電機(jī)調(diào)速
（4）通過(guò)變頻器外部端子控制電機(jī)啟停
3．機(jī)電設(shè)備的安裝與調(diào)試
（1）傳動(dòng)裝置同軸度的調(diào)整
（2）皮帶輸送機(jī)的安裝與調(diào)整
（3）搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)備安裝與調(diào)試
（4）物件分揀設(shè)備的安裝與調(diào)試
（5）送料設(shè)備的安裝與調(diào)試
（6）自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)備安裝與調(diào)試
4．電氣控制電路的安裝與PLC編程
（1）電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的連接與程序編寫
（2）電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制電路的連接與程序編寫
（3）皮帶輸送檢測(cè)程序編寫
（4）氣動(dòng)順序動(dòng)作控制程序編寫
（5）氣動(dòng)機(jī)械手控制程序編寫
（6）機(jī)電一體化設(shè)備控制程序編寫
（7）自動(dòng)生產(chǎn)線控制程序編寫
5．自動(dòng)控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試
（1）多種傳感器的安裝與調(diào)試
（2）皮帶輸送檢測(cè)的自動(dòng)控制
（3）機(jī)械手的自動(dòng)控制
（4）機(jī)電一體化的自動(dòng)控制
（5）PLC控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試
（6）自動(dòng)生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試
6．觸摸屏基本控制及設(shè)置
（1）觸摸屏的接線和基本參數(shù)設(shè)置；
（2）基于觸摸屏控制方式的基本指令編程練習(xí)；
（3）PLC、觸摸屏與變頻器通信控制。
7．可用于考核或技能競(jìng)賽，可考察的職業(yè)能力
（1）機(jī)械構(gòu)件的裝配與調(diào)整能力
（2）機(jī)電設(shè)備的安裝與調(diào)試能力
（3）電路安裝能力
（4）氣動(dòng)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力
（5）機(jī)電一體化設(shè)備的控制程序的編寫能力
（6）自動(dòng)控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試能力