基于自动化生产线分拣单元安装与调试项目的教学设计

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面对现代企业对电气专业应用型技能人才的需求，自动化生产线的安装与调试是必备技能之一，其中分拣单元的
安装与调试单元在自动化生产中应用广泛，所涉及到的理论知识较多，操作要求高。

本文针对该单元进行教学设计，阐述主要教学内容与教学过程，基于亚龙YL-335B 自动化生产线操作平台，将课程安排在实训室进行，通过动手实践，提升学生的职业技能。

亚龙YL-335B 自动化生产线的优点在于控制过程与实际生产情况十分接近，并且综合应用了多种技术知识，如气动控制技术、传感器技术、PLC 编
程、变频器技术等。

学习YL-335B 自动化生产线这门课程，可以使学生在一个非常接近于实际的教学设备环境中学习，从而缩短了理论教学与实际应用之间的距离，并且非常符合社会对电气专业高职学生技能的需求。

本课程主要参考教材《自动化生产线安装与调试（三菱FX 系列）》，教材结合实训项目的需要，从应用的角度组织内容，突出实用性。

本书主要按照自动化生产线单站实施教学，根据工作任务需要逐步深入地介绍了典型自动化生产线的核心技术，固适用于本课程分拣单元安装和调试的学习。

本课程教学对象为高职二年级学生，学生需要已完成电机与拖动、传感器技术等相关的专业课学习，并具有一定的PLC 编程基础，可独立完成电动机正反转等简易项目。

分拣单元所涉及的知识广泛，综合应用性较高，但是学生理解能力较弱，对枯燥的说教式理论教学兴趣较低，对实用技术、动手操作的学习比较感兴趣，能在老师的督促、协助下完成一定工作任务。

针对此学情，本课程在教学设计和内容方面需要有所调整，突出重难点，增加操作类内容，提高学生的积极性。

1 教学目标设计
《PLC 项目实训》、《电力拖动》、
《变频器技术》等课程的一些教学，已经使学生储备了相关基本知识和技能，拟通过本次学习任务使学生对自动化生产线分拣单元的组装与调试综合职业技能水平得到进一步提高，同时培养学生规范操作的工作习惯。

通过具体任务要求，提升学生分析问题解决问题的能力；通过动手实践，提升学生的职业能力。

除此之外，学生需掌握的分拣单元知识技能具体目标如下：
（1）了解分拣机构的结构组成部分，具体包括传送和分拣机构、传送带驱动机构（主要包括三相异步电机和变频器）、电磁阀和气动控制回路。

（2）学会使用旋转编码器，能够进行正确安装和调试。

（3）正确编制高速计数器的程序，并进行调试。

（4）正确安装FR-E740变频器，并能进行参数设置。

（5）掌握分配单元传感器的类型及工作原理，并能进行正确的安装、调试和接线。

（6）能够读懂分拣单元气路控制图和PLC 的I/O 接线原理图，并正确安装气路和PLC 的I/0接线。

（7）能够通过小组讨论，在规定的时间内按照任务要求编写分拣单元的控制程序，完成整体调试，实现控制要求。

2 教学方法设计
（1）理论联系实操，充分利用实操设备、视频、图片等资源分段讲解该单元的理论知识，并在每段理论知识讲解完后，引导学生进行相关的实操训练，调动学生的学习积极性并达到巩固理论知识的目的。

（2）任务驱动法，教师拟定任务书创设类似工业实际生产的情境，工学结合，提高学生学习兴趣及主动性，引导学生主动学习。

同时，通过典型的工作任务是使学生了解对具体任务项目的实施流程，从而培养学生典型的职业意识与技能。

任务布置采取由易到难的任务安排，逐渐建立学生的自信心以及对设备安装调试的兴趣，从而达到更好的教学目的。

（3）小组讨论法，将全班同学（约40人）分成5个大组，并且每2人操作一台设备，通过
成都工业学院 金艳艳
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小组讨论、团队合作、团队带动等团队协作方式学习解决具体问题，提高学生整体解决具体问题的能力。

同时基础好的学生带动基础差的学生学习，解决个别学生基础知识技能薄弱、学习积极性不高的问题，培养团队合作意识。

3 教学主要内容及教学过程设计
（1）认识分拣单元的结构和工作过程，重点介绍传送和分拣的工作原理，分拣站所用传感器的不同、安装和使用，传送带的驱动机构和如何定位。

（2）介绍三菱FR-740变频器外观和型号定义，详细介绍FR-E740系列变频器主电路和控制电路接线图，重点介绍控制输入端各端子名称和功能，使学生熟练掌握变频器的操作面板及参数设置，灵活运用PLC 使电动机实现多段调速/正反转控制。

（3）介绍旋转编码器及其分类，重点介绍YL-335B 分拣单元使用的具有A 、B 两相的通用型旋转编码器的接线与使用。

引入脉冲当量的概念，引导学生熟练掌握脉冲当量的现场测试方法。

重点掌握旋转编码器的安装连线，脉冲当量的测试，以及高速计算器的灵活使用。

（4）分拣单元PLC 的控制实训，分拣单元PLC 选用三菱FX3U-32M 主单元、共16点输入和16点继电器输出。

设定工作任务，设备的工作目标是完成对不同色芯及材质工件的分拣任务。

为了在分拣时准确推出工件，要求使用旋转编码器作准确定位检测，并且通过传感器对工件的材料及芯体颜色在推入所要求位置前进行准确检测，模拟实际生产过程。

例如如果工件为白色芯金属件，则该工件需被推到A 号槽中；如果工件为黑色芯金属件，则该工件需被推到B 号槽中；如果工件为塑料件，则该工件需被推到C 号槽中。

整个分拣工程中需要注意工件被推入滑槽前，需将工
件运送到滑槽中间位置，停止传送带后再将工件推入，随后气缸应立即缩回，然后进行下一个工件的分拣。

同学们需根据工作任务完成I/O 口的接线以及分拣单元PLC I/O 信号表，已经连接好的信号线只需判断出I/O 口的分配，需自行连接变频器输入端的接线，完成分拣单元PLC 的I/O
接线原理图。

整个实施过程中，小组讨论程序结构，可参考前期调试过的装配单元程序思路来设计本单元的程序控制，完成分拣单元的程序调试。

教学重点包括分拣单元的工作原理，主要结构组成，传送带驱动机构和定位，气动控制回路安装调试，传感器的安装调试，变频器接线和参数设置，以及工件的定位。

其中变频器参数的安装接线和设置，以及利用旋转编码器和高速计数器对工件进行定位是本项目的难点亦是重点，是分拣单元整体安装调试的核心部门（表1）。

4 总结与结论
分拣单元调试项目基于实操设备及实际生产应用，利用任务驱动法等教学设计，使得学生更好将理论联系实际，提高学生PLC 编程能力及解决实际生产问题的能力。

本单元内容复杂，在具体实施过程中，布置任务时需将最终的整体任务进行模块分解，注重子任务的实施与成效，遵循由易入难的教学过程。

整个教学内容强化对分拣单元的安装与调试、现场编程、团队沟通协作的学习与训练，从而提升学生的综合职业能力。

作者简介：金艳艳（1986－），女，河南濮阳人，工程师，现供职于成都工业学院，研究方向为控制技术。

表1 教学过程设计
教学环节及教学内容
教学策略及设计意图
教师活动
学生活动
（1）课前准备
学生按照分组进入工位。

检查学生仪容仪表，实训室设备检查。

学生进入教学区聆听。

规范的7S管理、校园文化、企业文化影响学生，使学生有一个好的工作状态。

清点人数，使学生仪容仪表、工位、场室达7S标准。

1.整理仪容仪表
2.检查整理工位。

3.进入学习工作状态。

（2）教学内容及任务概述
根据每节课需讲解的内容进行概述。

使学生了解本节课具体需要掌握的内容，提前告知任务要求。

讲解并展示分拣站单元图及视频。

看视频、图片，聆听，认真做笔记。

（3）理论部分讲解
提前准备PPT文档，结合实训设备开展。

打下理论基础，保障学生实际操作时做到操作正确及安全。

结合实训设备讲解PPT。

聆听，认真做笔记。

（4）布置实训任务
1.分发工作任务书。

2.整体大致说明工作任务。

任务驱动，创设与工业实际生产一致的工作情境，让学生能主动学习。

展示分拣站的图片、视频，引入工作任务。

认真听讲，观看图片、视频，思考，领取工作任务书。

（5）明确任务，获取信息
1.学生按照分组回到工位
2.阅读、分析工作任务书，明确工作任务，讨论制定实施计划。

1.明确任务，获取信息。

2.学生为主，教师适当引导，培养学生语言表达、交流能力。

1.巡回指导、个别指导，协助分析、引导。

2.点评。

1.阅读、分析工作任务书并提问。

2.思考老师的分析引导。

（6）完成学习任务1.展开学习任务实施计划。

2.教师点评。

自主学习
1.知识、技能重组。

2.形成评价，适时反馈。

1.巡回指导、协助分析引导。

2.点评。

查找资料并实施工作计划，完成工作任务。