論述高職院校機電一體化課程改革的方案和目標,課程的實施,實驗課的建設,教學方法的改革等,高等職業教育要注重提高學生的能力,培養操作實用型的機電一體化人材。下面是小編蒐集整理的相關內容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：傳統的機電一體化實驗教學平臺存在功能單一、開放性差等問題，已經無法適應經濟、社會對機電一體化技術人才需求的發展和變化。提出了一種新型機電一體化實驗教學平臺，該平臺採用模組化設計思想，具有極強的開放性。基於新設計的平臺，探討了機電一體化實驗課程的改革和設計。實踐表明，基於該平臺開展的各種機電一體化實驗專案，在擴充套件學生知識面，培養學生的創新精神、實踐能力等方面發揮著重要的作用。
關鍵詞：機電一體化;實驗平臺;課程改革與設計;開放性
隨著科技的發展，社會對機電一體化技術人員的要求也越來越高。目前，機電一體化實驗教學的形式主要有驗證、現場參觀實習等。這樣的教學方法存在明顯的不足，學生的參與性不夠強，無法深入瞭解教學內容和應用技巧。傳統的演示、驗證教學方法已經無法適應社會、經濟對人才需求的發展和變化[1,2]。針對這樣的實際情況，本文提出了一種新型機電一體化實驗教學平臺，該平臺採用模組化設計，開放性強，可以模擬自動化生產線的簡單工藝流程，具有上料、裝配、檢測和分揀等功能。並基於該平臺進行了機電一體化實驗課程的設計與研究，通過各種典型的機電一體化實驗專案，加深學生對機電一體化基本知識和理論的理解，擴充套件知識面，培養學生的科學思維、創新精神、實踐能力。
一、新型機電一體化實驗平臺的設計與研究
1.1技術方案
本文設計的機電一體化綜合實驗平臺總體結構，主要由電控系統、機械傳動系統、自動化工位及各種感測器組成。各子系統有機的配合在一起，模擬自動化生產線的簡單工藝流程，實現上料、裝配、檢測、分揀等多種功能[3]。學生通過相關實驗專案的'操作，可以加深對機電一體化理論知識的理解，同時提高分析問題和動手實踐的能力。
(1)電控系統。是整個實驗平臺的核心，是各實驗專案功能和指標的重要保障。其主要由基於PLC設計的電控箱、操作面板、變頻調速控制器及數碼管、指示燈等組成。
(2)機械傳動系統。實現工件在輸送帶上流水傳輸，主要由三相非同步電動機、減速器、輸送帶組成。
(3)自動化工位。由上料、機械手、檢測和分揀等多個自動化工位組成，每個工位都是通過氣缸活塞伸出或縮回實現自動操作。
(4)感測器系統。主要用於工件定位和質量檢測等，採用光電式感測器或接近開關設計。實驗臺工作原理：按下開始按鈕，控制系統通過變頻器控制電動機的轉速和方向，從而實現輸送帶的自動執行;延時5秒後，控制系統控制上料工位氣缸，實現自動上料;控制器通過接近開關自動感應工件是否來到裝配工位，並自動控制機械手裝置實現自動裝配;檢測工位自動檢測裝配是否合格，並實現分揀與計數、顯示。
1.2設計目標
通過上面的分析，實驗平臺應設計實現如下功能。
(1)實驗平臺能夠直觀地體現自動化生產線的工藝流程。
(2)平臺輸送帶的電動機具有啟動和停止控制功能，且為了安全起見，設計有急停按鈕。
(3)採用變頻器實現電動機及輸送皮帶的速度及轉向控制，具有調速和正反轉控制功能[4-5]。
(4)上料、裝配、檢測和分揀等功能採用氣壓傳動系統來實現。
(5)能用機械手實現工件的自動裝配。
(6)具有良好的人機介面，自動顯示系統狀態及工件統計狀態。
(7)電控系統採用PLC控制器設計，方便同學從底層理解典型的機電控制原理。系統用變頻器控制三相非同步電動機啟動、停止、正反轉及各種轉速的改變，經過減速器、三角帶帶動傳輸帶運輸，從而達到輸送工件的目的。在傳輸帶邊上設定上料工位、機械手工位、檢測工位、分揀工位，各個工位的運動都採用氣壓傳動。另外採用指示燈來顯示系統工作狀態和採用LED數碼管顯示毛壞數和成品數。
二、實驗課程總體設計
我們基於新設計的綜合實驗平臺，對原有的實驗教學大綱進行了修訂，增加了新的實驗專案，實驗內容的安排更加註重學生知識面的擴充套件與分析、實踐能力的培養，以適應新形勢對機電一體化技術人才需求的發展和變化[6]。編寫了適合本實驗平臺的實驗指導書、實驗報告、相關測試程式等。實驗專案的設計遵循“由淺入深、循序漸進”的原則。不同的實驗專案，考核的內容和培養的目標各不相同，具有明確的針對性。通過全部實驗專案的學習，使學生達到4個層次的目標：一是理解和掌握機電一體化系統的基本理論和概念;二是培養學生對PLC控制系統硬體和軟體的設計與除錯能力;三是分析和解決系統除錯執行過程中出現的各種實際問題;四是掌握機電一體化系統設計的相關技術、設計方法。
三、實驗專案詳細設計
前面已經介紹了，基於本實驗平臺可以開展4個層次的實驗專案。下面以一個與實踐結合較緊密的綜合實驗專案——工件裝配實驗為例，介紹實驗專案的詳細設計。
3.1實驗目的
理解、掌握工件裝配的原理及工藝過程;培養學生對PLC控制系統硬體和軟體的設計與除錯能力;分析和解決系統除錯執行過程中出現的各種實際問題。
3.2實驗內容
工件裝配由一臺氣動機械手裝置完成。裝配前，裝置應處於原點位置，即夾爪氣缸應伸出，處於鬆開狀態，水平氣缸應縮回，垂直氣缸應伸出;當定位感測器檢測到有工件就位後，控制垂直氣缸向下執行，到底後，夾爪氣缸夾緊工件;然後垂直氣缸向上執行，執行到頂後，水平氣缸向前推出，推到行程後，垂直氣缸向下執行，到底後鬆開工件，完成工件的裝配;最後垂直氣缸向上到頂，水平氣缸向後縮回，裝置重新回到原點。
3.3實驗裝置及技術引數
(1)電源：AC220V±10V(帶保護地三芯插座)。
(2)空氣壓縮機：0.6Mpa～0.8Mpa。
(3)氣動機械手裝置：手動控制功能由操作面板按鈕完成，自動控制功能由PLC完成。
(4)KJ223A型綜合實驗臺。
3.4實驗電路
3.5PLCIO分配表
3.6實驗程式流程
3.7安全注意事項
(1)氣動系統使用壓力不得超過800KPA。
(2)在氣動系統管路接好之前不得接通氣源。
(3)接通氣源和長時間停機後開始工作，個別汽缸可能會動作過快，所以要特別當心。
(4)機械手在運動過程中不能受到障礙物阻礙，否則會造成損害。
(5)機械手執行過程中不要用手去觸控它，也不要人為地阻止它運動。
(6)一段時間不用機械手或檢修氣動系統，應放掉壓縮空氣。
3.8編寫實驗報告
(1)根據運動控制要求，畫出機械手執行梯形圖。
(2)試編制機械手程式，實現工件的裝配。
(3)思考工件在傳送帶上是如何實現定位的。
四、結束語
針對目前機電一體化課程實踐教學環節存在的問題，本文提出了一種新型機電一體化綜合實驗平臺。並基於該平臺進行了機電一體化實驗課程的設計與研究，通過各種典型的機電一體化實驗專案，開拓了學生的視野，提高了學生的理論素養和實踐能力。更為重要的是，本實驗臺採用模組化設計理念，具有極強的開放性，學生可以依據平臺提供的軟硬體資源自行設計實驗專案，大大提高了學生的學習能動性和分析解決問題的能力。
參考文獻
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