主頁 > 技術文章 > 機電一體化技術人員培養(yǎng)模式初探 2024-10-24

機電一體化技術人員培養(yǎng)模式初探

摘要：針對目前社會對高技能人才需求的實際情況，文章積極探索了機電一體化技術專業(yè)“2+1”人才培養(yǎng)模式和工作過程導向的教學模式的可行性，并闡述了實踐以工學結合為特點的“2+1”教學模式和工作過程導向教學模式的保障措施。
工學結合對機電一體化、技術專業(yè)人才培養(yǎng)的意義：
隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，由機械技術、氣動技術、液壓技術、計算機控制技術、傳感檢測技術、ＰＬＣ技術、網(wǎng)絡及通訊技術等學科相互滲透而形成的機電一體化技術，已成為當今工業(yè)科技的重要組成部分。同時，機電一體化技術的內(nèi)涵也發(fā)生了變化，成為利用電子技術、信息技術（主要包括傳感檢測技術、控制技術、計算機技術等）使機械裝備實現(xiàn)柔性化和智能化的技術。
近年來，經(jīng)過多次市場調(diào)研和不斷的教學改革，本專業(yè)的教學理念和專業(yè)培養(yǎng)目標已經(jīng)十分明確：培養(yǎng)德、智、體等各方面全面發(fā)展，具有良好的職業(yè)素質(zhì)，從事機電一體化設備制造、裝調(diào)與運行、管理營銷等工作的高等技術應用型專門人才。經(jīng)過不斷的教學改革與課程建設，目前已經(jīng)成功增設了《計算機控制技術》、《電氣設備與可編程控制器》、《檢測與轉換技術》、《機床數(shù)控技術及應用》、《數(shù)控設備故障診斷與維修》、《電工電子技術》、《車間管理》、《質(zhì)量管理》、《可編程實習》、《變頻器技術實訓》、《機電一體化技術綜合實習》、《畢業(yè)綜合實踐》等專業(yè)課程，且實踐類課程的學時比例達到了總學時的50%。
可以說，本專業(yè)的課程設置與建設是基于市場導向，且符合機電類行業(yè)的人才需求的。但在教學實施過程中，不論是理論教學還是實踐教學，畢竟都是在校內(nèi)教學場所進行的，與企業(yè)的實際工作情境有很大的區(qū)別，學生在校學習與實際工作如果不能很好地結合，畢業(yè)生就業(yè)面臨新的工作崗位時就會覺得實際操作與校內(nèi)學習有天壤之別。因此，探討和研究工學結合的人才培養(yǎng)方式，特別是對于招生和就業(yè)相對較為熱門的機電一體化技術專業(yè)來說，有著十分重要的現(xiàn)實意義。
機電一體化技術專業(yè)新的人才培養(yǎng)模式的構建：
機電一體化技術專業(yè)“2+1”人才培養(yǎng)模式的探索機電一體化技術專業(yè)的傳統(tǒng)教學模式是實施“2.5+0.5”人才培養(yǎng)模式，其內(nèi)容主要是三年教學中兩年半在學校學完教學計劃規(guī)定的所有課程，最后半年赴企業(yè)頂崗實習，頂崗實習主要是為學生能夠找到理想的工作而打基礎，并積累一定的就業(yè)經(jīng)驗。學生頂崗實習期間，應完成企業(yè)分配的工作。
“2+1”是職業(yè)教育人才培養(yǎng)的一種新模式，是產(chǎn)學研合作辦學的一種形式。即三年教學中兩年在學校進行，一年在企業(yè)進行，實施工學結合。校內(nèi)教學主要學習公共基礎課程和專業(yè)基礎課程；校外教學主要是學生在企業(yè)的一年頂崗實習，同時學習部分專業(yè)課程及綜合實踐類課程，在實習過程中結合生產(chǎn)實際選擇畢業(yè)設計題目，并在學校教師與企業(yè)技術人員的共同指導下完成畢業(yè)設計任務。
工作過程導向的教學模式探索目前，“以培養(yǎng)職業(yè)能力為核心，以工作實踐為主線，以工作過程（項目）為導向，用任務進行驅(qū)動，重新序化課程內(nèi)容，實施理論與實踐一體化教學”的課程改革思路，已得到大多數(shù)院校的認可。
1.工作過程導向的教學思路：
機電類專業(yè)課程實踐性較強，工作過程化特點明顯，所以在機電一體化技術專業(yè)中開展以工作過程為導向的項目式教學是符合當前職業(yè)教育教學特點的，是一種先進的教學模式。本模式建議采取“2.5+0.5”人才培養(yǎng)學制年限，對專業(yè)基礎課程及專業(yè)課程，應根據(jù)相應職業(yè)技能的要求，實施工作過程導向的教學設計。
工作過程是指實現(xiàn)確定目標的生產(chǎn)活動和服務活動的流程。在企業(yè)中是指產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售過程，而在商務領域中是指經(jīng)營過程的全部活動。在職業(yè)教育活動中，工作過程導向課程來自職業(yè)行動領域里的工作過程，即從職業(yè)典型工作過程來確定職業(yè)實際工作任務，然后將其歸納為教學工作任務，最終轉化為職業(yè)教育教學任務，是一個從行動領域到學習領域，最終到學習情境的過程。因此，工作過程導向的教學過程能夠真正體現(xiàn)工學結合的教學理念，能夠在整個教學活動中貫穿對學生職業(yè)技能的培養(yǎng)。

一、 MYN-238工業(yè)4.0智能控制實訓臺-技術性能要求

1. 輸入電源：單相220V±10% 50Hz
2. 工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對濕度＜85%(25℃) 海拔≤4000m
3. 裝置容量：≤1kVA
4. 重量：100kg左右
5. 外形尺寸：約1300mm×1200mm×750mm
6. 臺面平鋪2020歐標工業(yè)鋁材、右側臺面鋪400×1000mm軟絕緣膠墊，中部抽拉式電氣接線板。
7. 安全保護：具有漏電壓、漏電流保護裝置，安全符合國家標準

二、基本配置及功能要求
★1、實訓裝置包括電氣接線模塊、上料模塊、輸送線模塊、視覺識別模塊、三維模組控制模塊、稱重模塊、RFID產(chǎn)品溯源模塊、物料擺放模塊、小車運動控制模塊、溫控箱變頻控溫模塊。提供符合上述要求的裝置整體設計效果圖。
2、以上模塊對應以下單元：PLC單元、485通信單元、工業(yè)視覺識別單元、RFID產(chǎn)品溯源單元、氣動控制基本單元、變頻調(diào)速單元、觸摸屏單元、以太網(wǎng)交換機、伺服系統(tǒng)控制單元等組成、溫度檢測變送單元。
2.1 PLC單元西門子主機1214C
（1）集成電源，可作為寬范圍交流或直流電源(85~ 264VAC或24V DC)
（2）集成的24 V編碼器/負載電流源:
（3）用于直接連接傳感器和編碼器。帶有400 mA輸出電流，它也可用作負載電源。
（4）14點集成24V直流數(shù)字量輸入(漏電流/源電流(IEC 1型漏電流) )。
（5）10點集成數(shù)字量輸出，24 V直流或繼電器。
（6）2點集成模擬量輸入0~ 10 V。
（7）2點集成模擬量輸出0~20mA。
（8）4點脈沖輸出(PTO), 頻率高100 kHz。
（9）脈沖寬度調(diào)制輸出(PWM),頻率高100 kHz。
（10）不少于2個集成以太網(wǎng)接口(TCP/IP native、 ISO-on-TCP) 。
（11）不少于6個快速計數(shù)器(3個大頻率為100 kHz; 3個大頻率為30 kHz) ，帶有可參數(shù)化
（12）中斷輸入:對過程信號的上升沿或下降沿作出極高速響應
（13）所有模塊上均為可拆卸的端子。
14）含一個拓展模塊。
視覺識別單元
一、基本要求：
1、工業(yè)視覺檢測系統(tǒng)包括相機、鏡頭、處理軟件、光源等組成。工業(yè)視覺檢測系統(tǒng)放置在輸送線一測，對工件進行顏色，尺寸，標識等信息檢測。
2、檢測結果通過總控通訊，為后續(xù)擺放等作業(yè)做好準備。
3、具體參數(shù)：1/3" CMOS 成像儀:彩色；S接口/M12鏡頭: 8 mm；成像模式: 640×480；光源: 白色漫射LED環(huán)形燈；通信和I/O: EtherNet/IP、PROFINET、SLMP、SLMP掃描儀、Modbus TCP、TCP/IP、RS-232；防護等級: IP65防護級外殼；工作電源: 24 VDC ±10%，照明開啟時，最大功率：48 W (2.0 A)；工作溫度: 0°C to 40°C (32°F to 104°F)；電源電壓：+24 VDC（22-26 VDC），電流：最大500mA。
4、鏡頭：與上述參照對應的標準配置。
5、連接電纜與支架
二、軟件要求
1、軟件可進行曝光時間，白平衡設置。
c.進行四點相機標定，能快速讀取標定模板的像素值，可獲取對應的位置值。
2、可進行日志顯示，并可以清楚歷史日志。
3、可進行至少8個模板匹配，即觸發(fā)1次拍照，匹配模板1，模板1匹配成功，發(fā)出模板1數(shù)據(jù)；若模板1未能匹配成功，視覺返回s1,0,0,0數(shù)據(jù)給機器人，機器人發(fā)命令繼續(xù)匹配模板；
f.可進行發(fā)送可接收數(shù)據(jù)顯示。
4、軟件輸出4個數(shù)據(jù)：類型、X、Y、旋轉量
h.支持繪制的模板可以進行集合運算；
i.繪制模板可以使用長方形，圓形，自由繪制等方式進行繪制模板；
5、在機器人視覺系統(tǒng)軟件中，拍照的圖像可以自由的拖動及放大；
k.支持實時采集及單獨拍照；
6、在機器人視覺系統(tǒng)軟件中，有紅色十字光標方便安裝調(diào)節(jié)相機位置。
3、RFID識別單元：RFID射頻單元帶集成天線的方型讀寫器（RS422）；50×50×30 mm（L×D×H）
標簽使用螺紋式小尺寸標簽。
4. 觸摸屏單元（步科品牌）
4.1顯示模塊：≥7"TFT
4.2顯示色彩：≥65536彩色
4.3分辨率：≥800×480像素
4.4背光類型：≥LED 亮度 300cd/m2
4.5液晶壽命: ≥50000小時
4.6觸控面板:4線精密電阻網(wǎng)絡（表面硬度不低于4H）
4.7CPU: ≥800MHz RISC
4.8存儲器: ≥128MB閃存+64MB 內(nèi)存 RTC
4.9通訊接口:COM0:RS485-2W/4W, RS232; COM2: RS232
5. 以太網(wǎng)交換機：
5.1以太網(wǎng)交換機采用非網(wǎng)管型工業(yè)以太網(wǎng) 100MBIT/S交換機，自帶5個雙絞線端口，RJ45 接口；
5.2用于構建小型星形和總線形拓撲結構；自帶LED診斷顯示，供電電源DC 24V 。
5.3不低于IEC/EN 61000-4工業(yè)級防護，不低于IP30防護，9.6-60VDC三冗余電源輸入，多重保護。
6. 變頻調(diào)速單元：
6.1單相220V供電，輸出功率0.37KW。
6.2集成RS-485通訊接口，提供操作面板；
6.3具有線性V/F控制、平方V/F控制、可編程多點設定V/F控制，磁通電流控制、直流轉矩控制；
6.4集成4路數(shù)字量輸入，2路模擬量輸入；
6.5具備過電壓、欠電壓保護，變頻器、電機過熱保護，短路保護等。
7. 小車運動控制單元：主要由運動小車（直流電機驅(qū)動）、同步帶輪傳動機構、直流電機、光電傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、行程開關等組成，通過傳感檢測、PLC編程，實現(xiàn)運動距離測量、傳動控制、鍵值優(yōu)化比較行走控制、定向控制、報警運行控制、點動控制等，能實現(xiàn)小車的精確定位。該系統(tǒng)外觀精美，體積緊湊，重量輕。提供符合上述功能的小車運動控制單元設計效果圖。
8. 三維模組控制單元：
8.1三維絲桿或同步帶控制單元主要由伺服驅(qū)動和步進驅(qū)動組成。
8.2伺服驅(qū)動用于控制X軸，采用交流伺服驅(qū)動，工作電壓AC220V，輸出功率200W。
8.3采用數(shù)字信號處理器（DSP）作為控制核心，智能功率模塊（IPM）內(nèi)部集成了驅(qū)動電路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護電路，具有較強的溫度、濕度、振動等環(huán)境適應能力和很強的抗干擾的能力。
8.4支持位置、速度和力矩三種方式對伺服馬達進行控制。
8.5步進電機驅(qū)動用于控制Y軸，采用交流伺服驅(qū)動，工作電壓DC24V，輸出功率>=30W；
8.6內(nèi)部集成控制電路和功率電路，具有自檢線圈和短路保護等功能。
9. 溫控箱變頻控溫模塊：加熱板通電加熱，溫度變送器檢測加熱板到達一定溫度后，PLC控制系統(tǒng)控制臺達變頻器使電機旋轉，帶動扇葉加強空氣流動，快速散熱，使箱內(nèi)環(huán)境溫度穩(wěn)定。。
10.溫變變送器。
10.1二線制輸出，無需補償導線；
10.2要求溫變變送器結構簡單安裝方便，使用壽命≥10000次；
10.3結構簡單，合理安裝方便；小型化，安全可靠，使用壽命長；
10.4插頭式溫度變送器，量程0-100OC，電源24VDC，輸出0-10V。
11.加熱器：工作電壓AC220V、持續(xù)功率30W-150W、外殼材質(zhì)鋁合金、尺寸不大于160*100。
12. 伺服系統(tǒng)控制單元：輸入電源單相或三相AC220V，-15~+10%，50/60HZ，調(diào)速比1：5000，脈沖頻率<500KHZ,控制輸入：伺服使能、報警復位、緊急停止、指令脈沖禁止、脈沖偏差清除、零件速鉗位、正向行程限位、反向行程限位、內(nèi)部速度選擇1等。控制輸出：伺服準備好、定位完成、零偏差、零速度、報警檢出、緊急停止檢出，
13.稱物體重量或壓力并觸摸屏顯示重量值：稱重傳感器、重量變送器、稱重不銹鋼承重板，可稱重0-10KG。
三、實訓項目
1. PLC認知實訓（軟硬件結構、系統(tǒng)組成、基本指令、接線、編程下載等）
(一).PLC虛擬控制應用實訓
1. 數(shù)碼顯示控制
2. 搶答器控制
3. 天塔之光控制
4. 音樂噴泉控制
5. 十字路口交通燈控制
6. 水塔水位控制
7. 自動送料裝車系統(tǒng)控制
8. 四節(jié)傳送帶控制
9. 裝配流水線控制
10. 多種液體混合裝置控制
11. 自動洗衣機控制
12. 貨物分揀機控制
13. 自動售貨機控制
(二).PLC實物控制應用實訓
14. 視覺識別控制
15. RFID控制
16. 長度定長控制
17. 稱重控制
18. 氣動基本回路控制
19. 直線運動位置檢測、定位控制
20. 步進電機定位控制
21. 步進電機的速度控制
22. 步進電機的正反轉控制
23. 伺服電機定位控制
24. 伺服電機的速度控制
25. 伺服電機的正反轉控制
26. 伺服電機和步進電機的綜合控制
(三).PLC、變頻器、觸摸屏綜合應用技能實訓
27. 變頻器功能參數(shù)設置與操作
28. 外部端子點動控制
29. 變頻器控制電機正反轉
30. 多段速度選擇變頻調(diào)速
31. 變頻器無級調(diào)速
32. 外部模擬量方式的變頻調(diào)速控制
33. 基于PLC的變頻器外部端子的電機正反轉控制
34. 基于PLC模擬量方式變頻開環(huán)/閉環(huán)調(diào)速控制
35. 基于PLC通信方式的變頻開環(huán)調(diào)速
36. 基于觸摸屏控制方式的基本指令編程練習
37. 基于觸摸屏控制方式的數(shù)碼顯示控制
(四).網(wǎng)絡通訊綜合實訓
38. PLC與變頻器RS485通訊實訓
39. PLC、觸摸屏與變頻器通信控制
40. PLC主機之間PROFINET通訊實訓
41. PLC、變頻器、觸摸屏組網(wǎng)綜合應用實訓
42、PLC與RFID通訊控制
43、PLC與工業(yè)相機通訊

其他產(chǎn)品鏈接：
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