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光機電一體化實訓(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實訓(xùn)仿真編程軟件MELSOFT FX TRAINER實施機電一體化模擬教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生循序漸進的學(xué)習(xí)，取得了良好的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：光機電一體化;仿真應(yīng)用;實訓(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)進行了改革和創(chuàng)新，為適應(yīng)現(xiàn)代化企業(yè)對電子人才的需要，同時為了培養(yǎng)出企業(yè)所需的專門人才，將以前籠統(tǒng)的電子專業(yè)劃分為幾個專業(yè)方向，學(xué)生在中職二年級時可以根據(jù)社會需要結(jié)合自己的興趣選擇專業(yè)方向，進一步學(xué)習(xí)該專業(yè)方向的系統(tǒng)知識，這也是符合社會對職業(yè)劃分越來越細的時代要求的。
一、中職設(shè)置機電一體化課程的必然性
光機電一體化是一門綜合計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和機械技術(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，應(yīng)用范圍愈來愈廣。
機電一體化專業(yè)口徑寬，適應(yīng)范圍很廣，培養(yǎng)的學(xué)生將來可從事自動化生產(chǎn)線和機電設(shè)備的安裝、調(diào)試、檢修、維護、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(xùn)和國家職業(yè)資格證書考試，能充分體現(xiàn)重視技能培養(yǎng)的特點。目前全國各大工科院校幾乎都開設(shè)有機電一體化課程，而中職引入機電一體化這個專業(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)校所購買的光機電一體化實訓(xùn)裝置集PLC、機械、電子、氣動、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(xùn)練的模擬工程環(huán)境，但是系統(tǒng)性較強，對于十五六歲的學(xué)生來講，學(xué)習(xí)起來還是非常吃力的，加之設(shè)備昂貴，數(shù)量配備不足，操作不當(dāng)還會損壞設(shè)備，所以實際操作難以實現(xiàn)兩人一臺，學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳。
1、實施仿真編程的意義
光機電一體化實訓(xùn)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。難點在于編寫適合工業(yè)控制要求的程序。為了讓班級幾十名學(xué)生均能動手練習(xí)編程，需要在機房去練習(xí)，這便使學(xué)生從空間上與實訓(xùn)設(shè)備分離開來了。如果編寫的程序沒有直觀形象的場景模擬，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也難以保持，所以筆者在機房統(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，便打開了該軟件。該軟件主界面如下圖所示。
打開之后，學(xué)生可登錄用戶名，根據(jù)難易程度分為六個類別層次：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初級挑戰(zhàn)、E中級挑戰(zhàn)和F高級挑戰(zhàn)。每個層次包含3-6個具體項目，這樣便于學(xué)生循序漸進的學(xué)習(xí)編程。該軟件在使用中，有遠程控制欄、培訓(xùn)屏幕(可收起)、梯形圖程序區(qū)域、3D畫面仿真、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(cè)視三個按鈕改變3D畫面仿真的視覺角度。還配有復(fù)位按鈕，例如，當(dāng)一個部件在仿真中卡住時使用該按鈕，便可復(fù)位整個動作。培訓(xùn)屏幕在寫程序和檢查動作時使用，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)屏幕上的提示編寫程序，然后按下“PLC寫入”按鈕，程序即可仿真了。3D畫面仿真根據(jù)程序模擬機械的動作來顯示仿真畫面，同時輸入輸出映像表通過LED顯示虛擬PLC的輸入/輸出狀態(tài)。操作面板則顯示輸入開關(guān)和輸出燈，通過點擊來操作開關(guān)，燈由PLC的輸出來控制。
學(xué)生每次使用完并保存之后，再次登錄可看見自己的培訓(xùn)記錄，若完成了該項目的練習(xí)，將顯示一個“good”的記號，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”中調(diào)節(jié)，如果學(xué)生覺得自己編程有難度，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
仿真教學(xué)能在很大程度上彌補客觀條件的不足，為學(xué)生提供近似真實的訓(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，利用三菱仿真學(xué)習(xí)軟件MELSOFT FX TRAINER進行實訓(xùn)仿真，完全在電腦上仿真一個真實的工廠，通過控制的模擬實訓(xùn)器產(chǎn)生逼真的訓(xùn)練環(huán)境和操作環(huán)境，節(jié)約了實際實訓(xùn)室需要接線、調(diào)試的時間，而且可以避免接線錯誤造成的損壞和其他危險因素，從而也節(jié)約了設(shè)備的維護費用，而達到的訓(xùn)練目的是一樣的。
1、提高課堂的教學(xué)效果
該仿真軟件是獨立操作的，學(xué)生置身于仿真環(huán)境中，必須開動腦筋認真分析問題，充分調(diào)動感覺、運動和思維，主動去解決問題，學(xué)生主觀能動性的提高還能減輕教師的負擔(dān)。另外，學(xué)生通過軟件的評價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、增強學(xué)生的專業(yè)認可度和歸屬感
學(xué)生在仿真訓(xùn)練過程中可充分了解所學(xué)知識的應(yīng)用領(lǐng)域、應(yīng)用前景等，為了學(xué)好機電一體化專業(yè)技術(shù)，在實踐中遇到問題再去學(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)生提供了充分動手的機會
學(xué)生在訓(xùn)練過程中可以自己設(shè)置參數(shù)和模擬條件，并及時觀看效果。由于所有的操作均不是現(xiàn)場實施，學(xué)生甚至可以設(shè)定各種事故及極限運行仿真，了解真實世界中無法實現(xiàn)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(xiàn)狀與策略[J].考試周刊，2013，A5：129.
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