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光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)仿真編程軟件的教學(xué)應(yīng)用
摘要：由于中等職業(yè)學(xué)校學(xué)生的實(shí)踐能力低，難以克服畏難情緒，在機(jī)電一體化教學(xué)中遇到許多障礙，為了掃清這些障礙，筆者引入了三菱PLC實(shí)訓(xùn)仿真編程軟件MELSOFT FX TRAINER實(shí)施機(jī)電一體化模擬教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)，取得了良好的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：光機(jī)電一體化;仿真應(yīng)用;實(shí)訓(xùn)教學(xué)
近幾年中職學(xué)校電子技術(shù)應(yīng)用專業(yè)生源減少，這與專業(yè)設(shè)置、課程結(jié)構(gòu)、教學(xué)模式等有很大的關(guān)系。目前，我校電子專業(yè)進(jìn)行了改革和創(chuàng)新，為適應(yīng)現(xiàn)代化企業(yè)對(duì)電子人才的需要，同時(shí)為了培養(yǎng)出企業(yè)所需的專門(mén)人才，將以前籠統(tǒng)的電子專業(yè)劃分為幾個(gè)專業(yè)方向，學(xué)生在中職二年級(jí)時(shí)可以根據(jù)社會(huì)需要結(jié)合自己的興趣選擇專業(yè)方向，進(jìn)一步學(xué)習(xí)該專業(yè)方向的系統(tǒng)知識(shí)，這也是符合社會(huì)對(duì)職業(yè)劃分越來(lái)越細(xì)的時(shí)代要求的。
一、中職設(shè)置機(jī)電一體化課程的必然性
光機(jī)電一體化是一門(mén)綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等交叉的綜合技術(shù)，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣。
機(jī)電一體化專業(yè)口徑寬，適應(yīng)范圍很廣，培養(yǎng)的學(xué)生將來(lái)可從事自動(dòng)化生產(chǎn)線和機(jī)電設(shè)備的安裝、調(diào)試、檢修、維護(hù)、銷售服務(wù)等專業(yè)技術(shù)工作。學(xué)生在校期間除了學(xué)習(xí)各種機(jī)械、電工電子、傳感檢測(cè)、控制技術(shù)等理論知識(shí)外，還可以參加各種技能培訓(xùn)和國(guó)家職業(yè)資格證書(shū)考試，能充分體現(xiàn)重視技能培養(yǎng)的特點(diǎn)。目前全國(guó)各大工科院校幾乎都開(kāi)設(shè)有機(jī)電一體化課程，而中職引入機(jī)電一體化這個(gè)專業(yè)方向也勢(shì)在必行。
二、光機(jī)電一體化仿真編程環(huán)境
中職學(xué)校所購(gòu)買的光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置集PLC、機(jī)械、電子、氣動(dòng)、傳感、變頻器、觸摸屏及計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體，雖然能為中職學(xué)生提供綜合訓(xùn)練的模擬工程環(huán)境，但是系統(tǒng)性較強(qiáng)，對(duì)于十五六歲的學(xué)生來(lái)講，學(xué)習(xí)起來(lái)還是非常吃力的，加之設(shè)備昂貴，數(shù)量配備不足，操作不當(dāng)還會(huì)損壞設(shè)備，所以實(shí)際操作難以實(shí)現(xiàn)兩人一臺(tái)，學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳。
1、實(shí)施仿真編程的意義
光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置的機(jī)械部件的安裝教學(xué)并不難，只要學(xué)生巧用勁，即可裝配得很好。難點(diǎn)在于編寫(xiě)適合工業(yè)控制要求的程序。為了讓班級(jí)幾十名學(xué)生均能動(dòng)手練習(xí)編程，需要在機(jī)房去練習(xí)，這便使學(xué)生從空間上與實(shí)訓(xùn)設(shè)備分離開(kāi)來(lái)了。如果編寫(xiě)的程序沒(méi)有直觀形象的場(chǎng)景模擬，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也難以保持，所以筆者在機(jī)房統(tǒng)一安裝了三菱仿真學(xué)習(xí)軟件MELSOFT FX TRAINER，不僅可以模擬PLC編程，還可以進(jìn)行直觀仿真演示，學(xué)生可以一邊觀看控制效果，一邊修改程序，這種直觀即時(shí)的方式幫助學(xué)生掌握編程方法，還大大提高了學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。
2、三菱仿真學(xué)習(xí)軟件MELSOFT FX TRAINER
在電腦上安裝好該軟件之后，在開(kāi)始菜單中找到MELSOFT FX TRAINER文件夾，單擊此文件夾圖標(biāo)，在下拉菜單中單擊FX-TRN-BEG-C，便打開(kāi)了該軟件。該軟件主界面如下圖所示。
打開(kāi)之后，學(xué)生可登錄用戶名，根據(jù)難易程度分為六個(gè)類別層次：A讓我們學(xué)習(xí)FX系列PLC、B讓我們學(xué)習(xí)基本的、C輕松的練習(xí)、D初級(jí)挑戰(zhàn)、E中級(jí)挑戰(zhàn)和F高級(jí)挑戰(zhàn)。每個(gè)層次包含3-6個(gè)具體項(xiàng)目，這樣便于學(xué)生循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)編程。該軟件在使用中，有遠(yuǎn)程控制欄、培訓(xùn)屏幕(可收起)、梯形圖程序區(qū)域、3D畫(huà)面仿真、輸入輸出映像表、操作面板欄六部分。在遠(yuǎn)程控制欄，有正、俯和側(cè)視三個(gè)按鈕改變3D畫(huà)面仿真的視覺(jué)角度。還配有復(fù)位按鈕，例如，當(dāng)一個(gè)部件在仿真中卡住時(shí)使用該按鈕，便可復(fù)位整個(gè)動(dòng)作。培訓(xùn)屏幕在寫(xiě)程序和檢查動(dòng)作時(shí)使用，按下“梯形圖編輯”按鈕，梯形圖程序區(qū)域的元件由灰色變成黑色，即可在此編寫(xiě)PLC的程序，其主要操作基本和GX Developer、FX系列編程軟件相同，學(xué)生根據(jù)培訓(xùn)屏幕上的提示編寫(xiě)程序，然后按下“PLC寫(xiě)入”按鈕，程序即可仿真了。3D畫(huà)面仿真根據(jù)程序模擬機(jī)械的動(dòng)作來(lái)顯示仿真畫(huà)面，同時(shí)輸入輸出映像表通過(guò)LED顯示虛擬PLC的輸入/輸出狀態(tài)。操作面板則顯示輸入開(kāi)關(guān)和輸出燈，通過(guò)點(diǎn)擊來(lái)操作開(kāi)關(guān)，燈由PLC的輸出來(lái)控制。
學(xué)生每次使用完并保存之后，再次登錄可看見(jiàn)自己的培訓(xùn)記錄，若完成了該項(xiàng)目的練習(xí)，將顯示一個(gè)“good”的記號(hào)，并有完成次數(shù)的顯示。
另外，該軟件的仿真速度可以在“工具選項(xiàng)”中調(diào)節(jié)，如果學(xué)生覺(jué)得自己編程有難度，還可以參考“幫助”菜單下的“梯形圖范例”。
三、仿真教學(xué)在PLC編程教學(xué)上的優(yōu)點(diǎn)
仿真教學(xué)能在很大程度上彌補(bǔ)客觀條件的不足，為學(xué)生提供近似真實(shí)的訓(xùn)練環(huán)境，提高學(xué)生職業(yè)技能。在學(xué)生練習(xí)PLC編程時(shí)，利用三菱仿真學(xué)習(xí)軟件MELSOFT FX TRAINER進(jìn)行實(shí)訓(xùn)仿真，完全在電腦上仿真一個(gè)真實(shí)的工廠，通過(guò)控制的模擬實(shí)訓(xùn)器產(chǎn)生逼真的訓(xùn)練環(huán)境和操作環(huán)境，節(jié)約了實(shí)際實(shí)訓(xùn)室需要接線、調(diào)試的時(shí)間，而且可以避免接線錯(cuò)誤造成的損壞和其他危險(xiǎn)因素，從而也節(jié)約了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用，而達(dá)到的訓(xùn)練目的是一樣的。
1、提高課堂的教學(xué)效果
該仿真軟件是獨(dú)立操作的，學(xué)生置身于仿真環(huán)境中，必須開(kāi)動(dòng)腦筋認(rèn)真分析問(wèn)題，充分調(diào)動(dòng)感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)和思維，主動(dòng)去解決問(wèn)題，學(xué)生主觀能動(dòng)性的提高還能減輕教師的負(fù)擔(dān)。另外，學(xué)生通過(guò)軟件的評(píng)價(jià)功能了解每一次操作的正確性或合理性，都極大地提高了學(xué)習(xí)效率。
2、增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)可度和歸屬感
學(xué)生在仿真訓(xùn)練過(guò)程中可充分了解所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用前景等，為了學(xué)好機(jī)電一體化專業(yè)技術(shù)，在實(shí)踐中遇到問(wèn)題再去學(xué)理論，從而激發(fā)學(xué)習(xí)欲望和敬業(yè)精神，提高從事專業(yè)工作的積極性。
3、為學(xué)生提供了充分動(dòng)手的機(jī)會(huì)
學(xué)生在訓(xùn)練過(guò)程中可以自己設(shè)置參數(shù)和模擬條件，并及時(shí)觀看效果。由于所有的操作均不是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，學(xué)生甚至可以設(shè)定各種事故及極限運(yùn)行仿真，了解真實(shí)世界中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的危險(xiǎn)性操作。
參考文獻(xiàn)：
[1] 汪嘯.淺析職校機(jī)電一體化教學(xué)現(xiàn)狀與策略[J].考試周刊，2013，A5：129.
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