亞龍YL-335B型自動生產線教學分析與體會

摘 要: 亞龍YL-335B型本自動生產線教學設備集多種自動化裝配過程于一體，把復雜的工業自動化生產過程更直觀地反映出來，具有良好的教學效果，可用于機電類專業多門課程的教學與實訓，是機電一體化、電氣自動化專業核心技能的體現。

關鍵詞: 亞龍YL-335B型自動生產線教學設備 教學實訓系統 項目訓練

1.前言

自動化生產技術是一門綜合性的先進制造技術學科，也是一門應用型技術學科，技術上涵蓋了自動化控制技術、傳感器技術、變頻與伺服控制技術、氣動與液壓傳動技術、制造工藝技術、機器人技術、計算機技術等多種學科與技術領域。近幾年來，國內先后從國外引進了大量的自動化裝備與生產線，但國內在這一先進制造技術領域的人才培養與實際市場需求方面一直存在很大的差距。國內高校普遍缺乏該領域的先進教學手段與培訓教材，學生在學校學習階段缺乏足夠的感性認識，知識技能與動手能力與實際要求存在較大的距離。我們在吸收國外同類平臺長處的基礎上，結合實際自動化工程項目開發過程，設計開發了YL-335B型機電一體化教學實訓平臺，盡可能將實際的自動化工程結構、設計方法、裝配與調試技術等內容帶進課堂，結合理論教學，通過在上述設備上開展實踐教學，大大強化了學生的感性認識，培養和提高了學生的實際動手能力，從而達到了技能教學的目的。

2.YL-335B型實訓裝置的組成及原理

本實訓裝置主要包括兩大部分，即機械結構部分和電氣控制部分。整體結構如圖1所示。系統通過PLC聯網組成一個整體。同時，每個單元又是一個獨立的系統，可以單獨進行編程和調試。

在器件選用上，選用日本SMC公司的普通單作用氣缸、雙作用氣缸、短行程氣缸、旋轉氣缸等，并配套對應的磁感應開關，使用了日本Panasonic公司的Minas A4系列AC伺服驅動器，還使用了日本MITSUBISHI公司的FR-E700通用型變頻器，上位機組態界面采用北京昆侖通態自動化軟件科技有限公司的TPC7062K系列觸摸屏，機架及其連接件全部采用自動化行業通用的鋁型材及輔助連接。

2.1系統的基本功能。

2.1.1供料單元。該單元是系統的起始單元，采用了一個垂直的料倉，按照工藝流程，放在料倉中的工件將被自動地推到物料臺上，以便輸送單元的機械手抓取。

2.1.2加工單元。該單元主要把物料臺上的工件送到沖壓機構下，完成一次沖壓工作，然后送回物料臺。

2.1.3裝配單元。該單元主要把料倉內的小圓柱工件通過落料機構自動落入旋轉工作臺，然后機械手把小圓柱物料裝配進入已加工的工件中。

2.1.4分揀單元。該單元主要負責對裝配好的工件進行分揀，通過傳感器來判別不同的工件，從而把不同的工件通過料槽進行分流。

2.1.5輸送單元。單元通過一套帶傳動直線運動機構及機械手裝置，將工件精準輸送到工作單元的物料臺上，實現工件的傳送功能。

2.2系統機械結構設計。

機械結構系統主要由5個單元組成，分別為供料單元、加工單元、裝配單元、分揀單元和輸送單元。每個單元的機械結構選用了不同尺寸、相同材質與結構的工件，進行加工與安裝。

2.3系統電氣結構設計。

系統的供電為三相五線制交流電。每個單元都采用一臺三菱FX系列PLC作為控制核心，并且采用RS485串行通信的N:N通信方式。主站的上位機為MCGS公司的TPC7062KS觸摸屏。系統如圖2所示。

3.該教學實訓系統的目的與意義

3.1光機電結合，覆蓋全面。

本系統屬于一套綜合性的光、機、電一體化系統，也是一條微型的自動化生產加工線，在該系統上可以進行氣動技術、傳感器技術、電機傳動、物料輸送、自動化裝配、PLC控制、人機界面等多種課程的教學與實訓，也可以在此基礎上進行相關的畢業設計。通過對整個系統進行教學并讓學生動手裝配、調試并模仿設計，學生可以在傳感器的設計選型、氣動元件的選型、氣動回路的設計、結構系統設計、控制系統設計、PLC編程、系統裝配、電氣連接、系統調試等多方面進行全方位的學習和實踐，達到理論教學難以達到的效果，培養學生的感性認識和實際動手能力。在全面掌握該系統的基礎上，學生將具有設計裝配一般實際工程系統的能力，達到技能教學的目的與效果。

3.2由淺入深，循序漸進。

該實訓系統采用PLC為控制核心，通過真實再現企業現場控制一線的工作任務，以任務為出發點，通過5個單元的項目訓練，達到從“開關量控制”，到“模擬量控制”，再到“網絡通訊”進行一步步的深化和提高。同時，在第四站加入了“編碼測速、變頻控制”，在第五站加入了“伺服定位控制”、“MCGS組態軟件控制”，等等。新的知識點也在一步步增加，形成了很好的、循序漸進的過程。

3.3以賽促練，進行強化。

亞龍YL-335B型實訓平臺是全國職業院校技能大賽指定產品，項目的測試和考核可以參照大賽的要求進行。通過大賽式的練習、測試與評比，學生會對自己的知識點進行梳理，能夠發現自己針對于大賽要求的缺點與不足，可以進一步對知識和技能點進行查漏補缺。同時，學生通過大賽可以磨練品質，鍛煉毅力，明白自己在相關領域進一步發展的方向和動力。

3.4以練促教，教改結合。

學生通過實訓平臺的訓練，會對各方面的問題提出自己的想法和疑問。這些提問也反作用于我們的教學過程。項目難度的提高對教師的知識和技能的要求也進一步提高，要上好這門課，必須做好詳細的準備工作，認真備課和總結。

通過該實訓平臺的訓練，學生找到了一條容易適應從學校到工廠環境轉換、從理論到實際轉換、從課堂教學到工程現場真刀真槍技能轉換的新途徑，縮短了從學校課堂到工業生產現場的距離，從而提高了學生動手的能力。

4.結語

亞龍YL-335B型自動生產線教學設備現已投入實訓教學，取得了良好的教學效果。此設備不但能完成PLC開關量控制、氣動控制、光電檢測等簡單的基本實驗，而且能進行PLC與伺服驅動、MCGS組態軟件調試、通訊控制等多種復雜綜合實驗。在項目訓練過程中，教師可根據需要由學生自己進行安裝、調試和編程，也可引導學生通過改變程序來改變生產過程，實現不同的模擬生產，實現基礎實驗及單門課程實驗、實訓所無法達到的綜合性運用能力，從而更好地培養學生的創新意識和實踐能力，同時提高教師的自主探究和深度研發能力。

參考文獻:

[1]呂景泉主編.自動化生產線安裝與調試(第二版)[M].北京:中國鐵道出版社，2009.12.

[2]王威.工業生產自動化[M].北京:科學出版社，2003.9.