机电一体化设备组装与调试项目技能大赛选手训练策略探讨与案例分析

机电一体化设备组装与调试项目技能大赛选手训练策略探讨与案例分析作者：沈正寒来源：《江苏教育研究》2016年第21期摘要：机电一体化设备组装与调试项目是技能大赛传统常设项目。

该项目专业技术覆盖面广，参赛队伍规模大。

本文对该项目学生训练技术、技能和技巧存在的问题进行分析，总结共性特点，提供可供借鉴的经验。

关键词：机电一体化；机械组装；编程调试中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1673-9094-（2016）07C-0037-04江苏省职业学校技能大赛已经连续举办了10届，笔者作为参赛队的教练，已连续7届指导学生参与其中，并取得较好成绩。

通过历年来省级竞赛的前期训练和后期参赛过程，总结出了一些经验，希望与同行交流。

本文以机电一体化设备组装与调试项目为蓝本，通过参赛过程中遇到的问题作为案例，来具体分析训练过程中的策略。

一、机械组装（一）施工准备不充分学生在装配之前对组装过程中所需的零配件没有做好充足的储备，对可编程控制器、触摸屏和按钮模块也没有做好维护。

第一种情况：在训练中学生总自以为是地认为装配时所有配件都是齐全的，但往往在实际安装过程中，少螺丝螺母、少垫片的情况却经常会出现，如事先未重视，自己没有充分备料，往往会为了一个螺丝四处寻找，从而耽误时间。

第二种情况：在每次训练前一天晚上就应将PLC模块、变频器模块、按钮模块维护好。

学生经常会在训练中发现装线时模块上接插端口由于长期使用松动，造成插线接触不良没有信号的问题，如果在训练中再去紧固模块端子将是非常麻烦的工作。

第三种情况：在装配开始之前，学生应根据安装图纸将散乱的机械配件按类整理摆放好，该用什么配件找什么配件，而且在施工前应将部件上需要套配的螺丝螺母都安装好，否则也会耽误一定的时间。

总结：根据施工前准备工作的具体要求，教师应当督促学生做好施工前的准备工作，促使学生养成良好习惯。

（二）图纸分析不到位学生在组装前，没有充分理解、分析装配图，存在盲目施工的现象第一种情况：有的图纸要求在安装时将黑色塑料端盖的厚度计算到安装尺寸中，但学生往往会走马观花般看图纸，习惯性地不考虑黑色塑料端盖的尺寸就装配，造成安装尺寸（除高度尺寸）全错。

第二种情况：在安装时学生对于图纸中特殊尺寸熟悉程度不够，如在安装转盘电机时要求高度为152mm，其实题目就是要求学生在安装时将转盘电机高度放到最低（正好是152mm），但如果在平时训练中没有记忆特定的尺寸，学生并不知道152mm就是转盘电机最低高度，以至于在实际组装中习惯性地先安装皮带机高度，然后再安装调整转盘电机高度，造成装不到152mm，不得不再次返工。

第三种情况：在安装要求较高的图纸中，气缸上的磁性开关和节流阀的安装朝向都是一目了然的，如在安装前没有留意观察，会造成图中磁性开关要求在推手气缸正上方垂直安装，而学生却将磁性开关安装在推手气缸侧面等类似的错误。

总结：图纸分析要到位，在初期基础训练中应注重帮助学生理解图纸安装的要求，并在平时将机械部件的特定尺寸进行整理并记忆。

（三）装机顺序不合理学生对于装机过程有认识上的误区，长期的训练甚至会使学生产生自负的心态，认为不论按照什么顺序装，都可以完成快速装配。

第一种情况：在组装机械手部件时，训练中要求学生在组装过程中就将机械手四维度上的限位传感器一并装好，但学生在实际操作中往往会先组装机械手部件，甚至在机械手固定在台面上之后再一个一个地安装传感器，这样的装配安排无形中会增加安装难度，装配时间也会被拉长。

第二种情况：在安装过程中，学生会惯性思维，总认为应当先将所有部件都装配到位后再接线，所以每次都会在接线、接气管前就将触摸屏安装到位，但实际施工中，由于触摸屏安装位置往往会对电路和气路的装接走向存在干扰，因此，先安装的触摸屏就显得碍手碍脚。

第三种情况：机械组装中如果学生没有按照科学有效的安装顺序来装配，则在整个装配过程中就会为了安装某个部件频繁来回走动，这种不必要的走动在拉长装配时间的同时，也会在某种程度上影响到自己的心态。

总结：在平时的训练中要引导学生和教师一起多思考、多积累，设计出一套适合自己的装配套路，并要让学生习惯于按照科学合理的步骤，严谨地进行安装。

（四）使用工具不规范学生往往不会严格按照要求去使用工具，而是根据现有工具的情况，用什么工具顺手就用那个工具。

第一种情况：学生在安装机械手限位挡板上的限位螺丝、缓冲器以及左右限位传感器时，应使用扳手固定螺母，但学生会图方便，用尖嘴钳来扳螺母，造成螺母损伤的同时也导致螺母固定不牢固。

第二种情况：在组装评分表中要求绑扎带切割不能留余太长，必须小于1mm且不割手，学生在使用一般斜口钳或者剪刀时很难一次将绑扎带剪到位，必须返工。

但如果使用专门用来剪电子元件管脚的斜口钳就可以一次剪到位。

总结：工欲善其事必先利其器，有一套称心如意的工具往往能够事半功倍，研究机械安装过程并搜索整理出一套适合的工具，在平时的训练中熟练使用会对训练起到很好的效果。

（五）装配过程不细致学生在装配时有得过且过的心态，对于配合度要求较高、安装难度比较大的尺寸往往装不到位。

第一种情况：在组装机械部件时，已明确要求学生将图纸上组装尺寸在台面上和皮带机上测量标记好再进行安装，但学生在施工中会认为尺寸事先标注在台面上会浪费时间，所以装哪个部件就量哪个部件的安装尺寸，导致组装尺寸会出现累计误差。

第二种情况：接线端子所接号码管整齐、大小一致，导线号码管标号方向一致，在平时训练中如未提出严格要求，则学生在实际施工中就会有得过且过，造成不必要的失分。

总结：教师学生一起认真研究机械组装评分表，平时的每一次安装都将评分细项落实并严格安装评分表给学生评分，从严要求学生规范组装行为，在训练中不断改正组装过程中的缺陷，总结出一套行之有效的精细化的组装工艺。

（六）故障分析不准确学生在组装完成进行调试过程中会出现一些故障，在排除过程中并不是都能快速准确地查到故障点并加以排除。

第一种情况：在调试过程中最常见的故障是传感器没有信号，对于这类故障学生一般都能顺利排查出故障，学生更多的是根据经验在排除故障。

但经验并不稳妥，当经验没有起到作用的时候，学生往往会大费周折才能排除故障。

如传感器电缆线串联电阻断开、传感器电缆线冷压端子处断线、插线本身內断等故障并不容易一眼发现，一旦出现类似故障，就需要学生根据电路原理采用万用表测量的方法，“顺藤摸瓜”来排除故障。

总结：教师要将电气原理图进行详细讲解，促使学生理解电气原理，在平时训练中增加专项排障训练，严格要求学生在采用万用表测量法排除故障的同时不断积累排障的经验。

二、程序调试（一）分析题意不细致学生在分析题意时有偏差，造成编写的程序不能完全满足控制要求。

第一种情况：学生在遇到难度较大的题目或者是文字描述有玄机的题目时，容易出现理解偏差，如在没有吃透题意的情况下就动手编程，直接后果就是不能达到题目要求，或者编程走了弯路，简单的变复杂。

第二种情况：学生在阅读题目时有求快的心态，尤其是在有竞争对手的情况下更是如此，往往稍微冷静一点就能看懂的文字内容却一眼带过。

如指示灯未按要求进行闪烁，触摸屏在特定情况下未有报警信息提示，机械手点一次按钮动一个动作做成机械手自动连续动作等问题都是这样造成的。

总结：在平时训练中，要培养学生的阅读能力，在基础训练阶段教师要耐心指导学生将题目分析清楚，看完整个题目再开始写程序，切不可看一点做一点或者看个大概就开始编程。

在平时教师要注重多收集各地比赛题目，看到比练到的更多，学生对分析题目的把握能力也会得到很大提高。

（二）程序逻辑不合理学生在编程前所做思考不够充分，解决问题的方法选择上有偏差。

第一种情况：在机电一体化这个项目的编程过程中，对于金白黑物料的分辨是关键的一步，不同的装机类型再结合不同的题意要求有时会使物料分辨有多种方法可供学生在编程中选择，在训练中如不能选择最可靠的方法对物料进行分辨，很容易造成在程序中将物料种类分辨错误，导致在系统运行过程中对物料的处理出错。

第二种情况：学生在平时训练中所编程序的逻辑性不是特别强，程序在调试中出现问题的几率比较高。

编写程序是建立在理论思维上的，调试程序才是真实的，程序的调试量能够说明学生在逻辑思维上的能力，同时程序的调试量小也是训练中能按时完工的保证。

总结：教师应当在学生做完题目后严格按照评分表给予打分，找出运行过程中存在的问题，并要求学生完善程序再调试。

如果当时训练情况不理想，教师应当坐下来和学生一起分析程序，帮助学生理清逻辑思路后，要求学生重新做该题。

学生也必须每天认真归纳总结编程心得体会。

（三）程序调试不够快目前，技能大赛在机械组装方面的要求不断提高，负责组装的学生完成组装过程的时间也被拉长，相对来说减少了负责编程的学生编程调试时间。

举例：①在平时的训练中，学生已经做过单料、多料、连续放料等各种类型的程序，在训练中极少出现学生现有编程能力解决不了的题目，但考虑到组装时间被拉长的因素，而学生编程调试能力并未有显著提高的前提下，在规定的4个小时的时间内调试完成是有一定困难的。

教师要充分利用自身理论基础和学生的实践能力，平时师生多交流，互相讨论，互相启发思路，一起探究解决问题行之有效的方法。

（四）人机界面难求快分析目前技能大赛的出题趋势，触摸屏不但制作量大而且难度在不断提高，学生在编程过程中有相当一部分时间是用来做触摸屏的。

在平时的训练中，学生对于触摸屏的制作有功底，完成人机界面制作要求没有问题，但由于触摸屏制作量的加大，触摸屏上要求实现的功能也不断在加深而且触摸屏与PLC程序的配合度要求也已大幅度提高，所以学生在制作界面，触摸屏控件对应PLC控件的设置以及触摸屏结合PLC进行系统调试的总体时间被拉长。

因而平时做题要紧跟大赛趋势，教师要结合现有题目研究设计增加触摸屏制作量，增大触摸屏难度再让学生进行练习。

（五）程序输入不够稳学生经过长期的训练，运用键盘输入程序的速度已经很快，在快速输入程序的过程中经常会输入错误指令。

学生在平时训练中自身已经具备了一定的实时思考实时编程的能力，但在做题目时如果盲目求快就会造成输入错误指令的问题，如在西门子S7-200 PLC程序输入过程中时间继电器T5写成T15，中间继电器M100.0写成M10.0，计数器C5写成C6等等类似错误，这类问题将会给后面程序调试过程增加潜在难度。

如果学生出现打错指令的问题，自己是会认识到错误的，也会很懊悔，此时教师如果一味的批评会使学生产生消极的情绪。

教师应该学会理性思考问题，在训练或者比赛中学生会有很大的心理压力，甚至会急于求成，打错指令也是可以理解的，教师应当循循善诱的教导学生，告诉学生物极必反的道理，在编写程序的过程中要想清楚了再输入，切不可手比眼快。

（六）心理状态易浮躁学生在训练中不能被比赛之外的人和事所影响，要保持好自己的心态，要实施调控。