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光機電一體化實(shí)訓仿真編程軟件的教學(xué)應用
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)訓仿真編程軟件MELSOFT FX TRAINER實(shí)施機電一體化模擬教學(xué)，指導學(xué)生循序漸進(jìn)的學(xué)習，取得了良好的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：光機電一體化;仿真應用;實(shí)訓教學(xué)
近幾年中職學(xué)校電子技術(shù)應用專(zhuān)業(yè)生源減少，這與專(zhuān)業(yè)設置、課程結構、教學(xué)模式等有很大的關(guān)系。目前，我校電子專(zhuān)業(yè)進(jìn)行了改革和創(chuàng )新，為適應現代化企業(yè)對電子人才的需要，同時(shí)為了培養出企業(yè)所需的專(zhuān)門(mén)人才，將以前籠統的電子專(zhuān)業(yè)劃分為幾個(gè)專(zhuān)業(yè)方向，學(xué)生在中職二年級時(shí)可以根據社會(huì )需要結合自己的興趣選擇專(zhuān)業(yè)方向，進(jìn)一步學(xué)習該專(zhuān)業(yè)方向的系統知識，這也是符合社會(huì )對職業(yè)劃分越來(lái)越細的時(shí)代要求的。
一、中職設置機電一體化課程的必然性
光機電一體化是一門(mén)綜合計算機技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機械技術(shù)等交叉的綜合技術(shù)，是現代工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，應用范圍愈來(lái)愈廣。
機電一體化專(zhuān)業(yè)口徑寬，適應范圍很廣，培養的學(xué)生將來(lái)可從事自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)和機電設備的安裝、調試、檢修、維護、銷(xiāo)售服務(wù)等專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作。學(xué)生在校期間除了學(xué)習各種機械、電工電子、傳感檢測、控制技術(shù)等理論知識外，還可以參加各種技能培訓和國家職業(yè)資格證書(shū)考試，能充分體現重視技能培養的特點(diǎn)。目前全國各大工科院校幾乎都開(kāi)設有機電一體化課程，而中職引入機電一體化這個(gè)專(zhuān)業(yè)方向也勢在必行。
二、光機電一體化仿真編程環(huán)境
中職學(xué)校所購買(mǎi)的光機電一體化實(shí)訓裝置集PLC、機械、電子、氣動(dòng)、傳感、變頻器、觸摸屏及計算機技術(shù)為一體，雖然能為中職學(xué)生提供綜合訓練的模擬工程環(huán)境，但是系統性較強，對于十五六歲的學(xué)生來(lái)講，學(xué)習起來(lái)還是非常吃力的，加之設備昂貴，數量配備不足，操作不當還會(huì )損壞設備，所以實(shí)際操作難以實(shí)現兩人一臺，學(xué)生學(xué)習效果不佳。
1、實(shí)施仿真編程的意義
光機電一體化實(shí)訓裝置的機械部件的安裝教學(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。為了讓班級幾十名學(xué)生均能動(dòng)手練習編程，需要在機房去練習，這便使學(xué)生從空間上與實(shí)訓設備分離開(kāi)來(lái)了。如果編寫(xiě)的程序沒(méi)有直觀(guān)形象的場(chǎng)景模擬，學(xué)生的學(xué)習興趣也難以保持，所以筆者在機房統一安裝了三菱仿真學(xué)習軟件MELSOFT FX TRAINER，不僅可以模擬PLC編程，還可以進(jìn)行直觀(guān)仿真演示，學(xué)生可以一邊觀(guān)看控制效果，一邊修改程序，這種直觀(guān)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)習興趣。
2、三菱仿真學(xué)習軟件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，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(hù)名，根據難易程度分為六個(gè)類(lèi)別層次：A讓我們學(xué)習FX系列PLC、B讓我們學(xué)習基本的、C輕松的練習、D初級挑戰、E中級挑戰和F高級挑戰。每個(gè)層次包含3-6個(gè)具體項目，這樣便于學(xué)生循序漸進(jìn)的學(xué)習編程。該軟件在使用中，有遠程控制欄、培訓屏幕(可收起)、梯形圖程序區域、3D畫(huà)面仿真、輸入輸出映像表、操作面板欄六部分。在遠程控制欄，有正、俯和側視三個(gè)按鈕改變3D畫(huà)面仿真的視覺(jué)角度。還配有復位按鈕，例如，當一個(gè)部件在仿真中卡住時(shí)使用該按鈕，便可復位整個(gè)動(dòng)作。培訓屏幕在寫(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)生根據培訓屏幕上的提示編寫(xiě)程序，然后按下“PLC寫(xiě)入”按鈕，程序即可仿真了。3D畫(huà)面仿真根據程序模擬機械的動(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)自己的培訓記錄，若完成了該項目的練習，將顯示一個(gè)“good”的記號，并有完成次數的顯示。
另外，該軟件的仿真速度可以在“工具選項”中調節，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客觀(guān)條件的不足，為學(xué)生提供近似真實(shí)的訓練環(huán)境，提高學(xué)生職業(yè)技能。在學(xué)生練習PLC編程時(shí)，利用三菱仿真學(xué)習軟件MELSOFT FX TRAINER進(jìn)行實(shí)訓仿真，完全在電腦上仿真一個(gè)真實(shí)的工廠(chǎng)，通過(guò)控制的模擬實(shí)訓器產(chǎn)生逼真的訓練環(huán)境和操作環(huán)境，節約了實(shí)際實(shí)訓室需要接線(xiàn)、調試的時(shí)間，而且可以避免接線(xiàn)錯誤造成的損壞和其他危險因素，從而也節約了設備的維護費用，而達到的訓練目的是一樣的。
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)腦筋認真分析問(wèn)題，充分調動(dòng)感覺(jué)、運動(dòng)和思維，主動(dòng)去解決問(wèn)題，學(xué)生主觀(guān)能動(dòng)性的提高還能減輕教師的負擔。另外，學(xué)生通過(guò)軟件的評價(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)習效率。
2、增強學(xué)生的專(zhuān)業(yè)認可度和歸屬感
學(xué)生在仿真訓練過(guò)程中可充分了解所學(xué)知識的應用領(lǐng)域、應用前景等，為了學(xué)好機電一體化專(zhuān)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)習欲望和敬業(yè)精神，提高從事專(zhuān)業(yè)工作的積極性。
3、為學(xué)生提供了充分動(dòng)手的機會(huì )
學(xué)生在訓練過(guò)程中可以自己設置參數和模擬條件，并及時(shí)觀(guān)看效果。由于所有的操作均不是現場(chǎng)實(shí)施，學(xué)生甚至可以設定各種事故及極限運行仿真，了解真實(shí)世界中無(wú)法實(shí)現的危險性操作。
參考文獻：
[1] 汪嘯.淺析職校機電一體化教學(xué)現狀與策略[J].考試周刊，2013，A5：129.
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