《机电一体化设备组装与调试》专业课程的教学改进研究 论文.docx

机电一体化设备组装与调试专业课程的教学改进研究【摘要】本文的任务是对我校的机电一体化组装与调试这门专业课的收学任 务进行分析，以YL-235A设备为平台，改进学校专业技能训练基地建设：在教学 内容中存在的问题进行分析，改进技能教学内容方法,以期提高机电一体化技术 专业技能涧练的教学实效性。【关键词】机电一体化设备组装与调试，YL-235A实训设备，实训基地建设.方法改进一、 前言近年来，随着计算机技术的高速发展，机电一体化技术也得到了前所未有的发 展，其融合J'机械技术、传感检测技术、自动控制技术、微电子技术等技术，是 许多高新技术产业的技术支撑，其应用范围也是愈来愈广，社会对机电一体化技 术型人才的需求也日益增长。机电一体化设备组装与调试这门课是一门技术性、理论性和实践性都很强 的专业课程。学生不仅需要学习电气控制设备安装与谢试、工业机器人愫作与编 程、PLC与变频器技术应用技术等课程，后续还需要学习自动化生产线安装与调试 课程。因此,提高本门课程的教学效果具有十分重要的意义在YL235A设备中, 皮带传送物料部分是对物料进行检测、识别、加工和分拣的，这部分在光机电 体化的安装与调试中是重要的，也是变化最多的部分。二、学校实训基地建设方案改进专业技能训练教学的顺利开展，要有专业的训练设施。本课程采用的实训平台 为：YL-235A型光机电一体化实训考核装置。一般实训室建设方案为简单配备一些 YL-235八里光机电一体化实训考核装置，每台有独立的气泵供气或者集中供气。每 台设备都是独立的存在.我们在教学实践过程中发现r问题.最主要的是：教师 需要给每台设备进行检测、评价等教学活动，教师的教学负担相当繁全。下面绐出实训室升级改进方案:序号实验室名称设缶名称ft*备注1机电一体化 实训室YL-235型光机电一体化 实训考核装置12套茶础设备温度控制装置YL-GOO512套温度配套设备ERP制造平台软件升级方” A用久向也懈2 案网络版 112台殳备网络工3 RFlD射频读卡器12套 RFlD配套设备例如实训室原来配备12台YL-235A型光机电一体化实训考核装置.这里增加 了 12套配套的温度控制装置YL-GoO5、12套RFID射频读卡器和一套制造平台管 理软件。这样就可以在YL-235A实训设备上进行温度控制实训和射频读卡实训： 同时最主要的是增加了一套ERP管理软件，可以实现实训设备的联网运行和在线 监控，极大提高实训指导教师的教学效率，明显减轻教邪的教学负担。其网络拓 扑图如下所示：图1典型网络拓扑图三、实训教学方法的改进在YL-235A设备中，皮带传送物料部分是对物料进行检测、识别、加工和分拣 的，这部分在光机电一体化的安装与调试中是重要的，也是变化最多的部分。在皮带传送机构上，是通过安装在上面的传感器来进行物料检测的。配备仃: 一个漫反射型光电传感器、一个电感式接近开关、二个光纤传撼器（可调色差）, 在皮带传送物料的途中用传感器对物料进行检测、分拣。卜.图为一种典型的传送 机构安装方法，如下图2图所示：A图2典型安装传送机构说明：4：漫反射型光电传感器：5：电感式接近开关：6、7：光纤传感器：, Ik C：送 料气缸：D、E、F：物料分拣槽；G：皮带拖动电机：P：皮带。进料口附近装有漫 反射型光电传感器，皮带上三个送料气缸上装有3个传盛器.分拣的工作原理及设计：方法1：用“5”位置的电感传感器来检测金属物料，“6”位置的光纤传感潜来检 测白色物料，“7”位置的光纤传感器来检测黑色物料.“4"位理漫反射光电传 感器是用来检测皮带上是否下料。当4位置入料口检测到下料时，变频器启动电机带动皮带，传送物料由A>B 方向运动，物料将分别经过5、6、7位置.3个不同的传感器，由“5”位置电感传 感器检测金属，“6”位置光纤传感器检测白色物料，“7”位置光纤传感涔检测 黑色物料.当物料到达“7”位置时，就可以判断出物料是何种属性的再根据 工作要求进行分拣工序.比如白色物料要由A送料气缸分拣到D物料槽内，其示意下图如图2所示:白色的143-图3传学器检测白色物料分拣到D槽传送不意图这种物料检测、分拣传送方法运行是可靠的，但是效率不高。方法2：另外一种方法是根据“4”位置,进料口的漫反射型光电传感器XO,反射 光的强弱通过皮带位移决定输出信号的长短，因为不同的物料，传感器的检测距 离是不同的，黑色最短，金属反射光最长。所以,用个断电保持型定时器T200<7 为黑色物料,7<T2OO<13为白色物料，T200>13为金属物料,如下图4所示:图1定时那分拣物料传送小意图这种检测物料的方法，在物料到达“5”位置传感器前，就可以区分出物料的 属性r,再按照工作耍求对物料进行分拣，传送带不用返回，提高了工作效率. 理论上是可以实现的。但在实际操作过程中，由于这种方法是通过T200的定时来 实现的，但是在“4”位置入料口放下物料的过程中，并不能保证物料在传送皮带 上的位置精确不变，可能放料时，物利偏前一点或者偏后一点。比如金属物料放 卜时，偏前一点,这样T200在开始计数时就不一定T200>13,也可能是T200=12, 这样7<T200<13错误的判断为白色物料，造成物料被错误地分拣：或者白色物料下料时,偏后点，T200=14>13,错误地判断为金属物料，造成错误的分拣，系 统运行不稳定.方法3：我提出一个对上述方法进行改进，既可以提高系统的工作效率，又可以可 苑程定的工作。分析：在实际操中本人发现，方法2中，主要问鹿是检测金属物料和白色物料容 易出错，金属和白色的反光度差距不大，而黑色和白色或者金属的反光效果差距 比较明显，黑色的T200 一般小石7。所以在方法2的基础上，解决金属物料和白 色物料的检测区分问题.解决的办法是T200<7时，判断物料为黑色物料： T200>7为非黑色物料,，启动 另外一个定时罂TO,用来定时传送带把物料从入料口带到“5”位置（电感传感器） 的时间，只要“5”位置电感传感器能检测到则物料为金属，TO时间到，电感传感 器检测不到信号，则为白色物料。在实际操作中，入料口下料后，不管物料位置 偏前一点或者偏后一点，物料在TO时间内总是在“5”位置电感传感器检测的围 之内。如下图5所示:图5用定时器和电盛传感器相结合方法分拣传送物料示意图用辅助继电器MIOo标记为金属物料、MlOl标记为白色物料、M102标记为黑色物 料。YO A送料气缸I/O,元件分配表如下图表1所示： 输入XO 4位宜漫反射型传感罂Xl 5位置电感式接近开关Yl B送料气缸X2 6位置光纤传感器Y2 C送料气缸X3 7位置光纤传感落Y20传送皮带电机正向转动¥21传送皮带电机反向转动Y22变频器海频控制端表1 I/O元件分配表当4位置入料口漫反射型光电传感涔检测到物料时，启动T200和TO,程序设 计如下：当物料为黑色物料时，T200<7,置位M102,表示物料为黑色：当T200>7时， 表示物料为非黑色，究位MIO2：当XO (电感传感器)有信号，置位MIO0,表示物 料为金属：当TO时间到后，MlOO没有置位，则置位Nlo1,表示物料为白色。这 样就可以区分出物料的属性了。程序如下图所示：-XMOKSO0 I L(T9)-10 TOTHjf(W)图6改进后的梯形图四、结论机电一体化设备组装与调试这门课程是以YL-235光机电一体化实训设备 为实训平台来进行教学的，本人从两个方面对这门课程的教学任务进行了教学改 进的尝试：一是对学校的实训室设备进行改进，拓展了应用模块、添加网络管理 软件，充分发挥了 YL-235A实训平台在教学中的应用：二是对教学内容进行了改 进，针对YL-235A实训设符中最重要的物料分拣方法进行了研究，采用定时器和 电感式传感器相结合的方法，既避免了教材中典型方法1中只采用传感器进行检 测物料，工作效率低的问题：又提高了方法2中(同样为教科书中内容)，只采用 定时器，导致物料检测错误率高，稔定性低的问题.通过方法的改进在实际的操 作中，使设备提高了效率，同时能够保证工作足够的稳定性.本文并不是对教学理念进行泛泛而谈,而是改进设备给出具体的配套设备型号 和教学内容的改进尝试.后续还会对这些改进尝试进行试验分析效果评价.参考文献：1机电一体化设备姐装与调试.机版工业出版社.2020年11月2三芟俄理可端程控配器系列蚪程于研，三芟公司，2009年板3陈友明，曷于PLC在YL-235A设备中物料分拣的衽序设计J,机电技术2009年（4）4史花YL-235A实刘指导书，及龙公司.2019 4.（45杨少龙.机电一体化议备的细装与码试,广白教育出版社,2009年5月