荊鑫

摘 要：光機(jī)電實(shí)習(xí)是機(jī)電一體化專業(yè)的重要課程之一，光機(jī)電設(shè)備YL235A的編程是本文研究的重點(diǎn)內(nèi)容，如何才能使學(xué)生順利完成編程實(shí)訓(xùn)課題是難點(diǎn)。本文以一個(gè)實(shí)訓(xùn)課題為例，介紹在編程教學(xué)上筆者的一些經(jīng)驗(yàn)，與大家交流分享。

關(guān)鍵詞：光機(jī)電 YL235A 編程 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器

近年來(lái)，隨著工業(yè)4.0與中國(guó)制造2025概念的提出，國(guó)家對(duì)技能人才的培養(yǎng)越來(lái)越重視。YL235A型號(hào)的設(shè)備可塑性強(qiáng)，涉及知識(shí)面廣，包含電源三相五線制、變壓整流、PLC應(yīng)用技術(shù)、變頻器應(yīng)用技術(shù)、傳感器技術(shù)、氣壓傳動(dòng)、直流電動(dòng)機(jī)控制、三相電動(dòng)機(jī)控制、機(jī)械裝配等知識(shí)的應(yīng)用，可模擬很多工業(yè)流程，如物料搬運(yùn)、物料分揀、組合裝配等，故近些年被定為“全國(guó)職業(yè)院校技能大賽機(jī)電一體化設(shè)備安裝與調(diào)試項(xiàng)目”的競(jìng)賽設(shè)備，在全國(guó)各大院校中成為機(jī)電一體化專業(yè)的重要實(shí)訓(xùn)設(shè)備之一。本文將以一個(gè)實(shí)訓(xùn)課題為例，淺談光機(jī)電設(shè)備YL235A編程教學(xué)方法的特點(diǎn)與應(yīng)用。

一、學(xué)生在光機(jī)電實(shí)習(xí)中遇到的問(wèn)題及問(wèn)題分析

（一）實(shí)訓(xùn)課題

黑白金三種物料按照一定的組合方式可以組裝成不同的工件。安裝圖為YL235A標(biāo)準(zhǔn)圖（即物料由料盤轉(zhuǎn)出、經(jīng)機(jī)械手搬運(yùn)至皮帶、自左向右運(yùn)送、依次路過(guò)ABC三個(gè)斜槽）。

按下試運(yùn)行按鈕，氣缸ABC依次做出伸出縮回的順序動(dòng)作。C氣缸縮回后電動(dòng)機(jī)以中速35 Hz的頻率反轉(zhuǎn)啟動(dòng)，皮帶運(yùn)行10 秒后停止，進(jìn)入運(yùn)行模式。

按下運(yùn)行按鈕后，設(shè)備啟動(dòng)，料盤旋轉(zhuǎn)，將物料從料盤中依次送至料臺(tái)，當(dāng)料臺(tái)傳感器檢測(cè)到物料時(shí)，料盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械手將物料搬運(yùn)到皮帶機(jī)下料口處，皮帶機(jī)按低速20 Hz的速度從A→C方向運(yùn)行，將物料送至某需要該料的工位。

斜槽A是組裝工件一的工位，要求送入的物料是黑白金的順序組合;斜槽B是組裝工件二的工位，要求送入的物料是金白的無(wú)序組合;料槽C是廢料回收站，不符合工件一和工件二要求的物料被送入該處進(jìn)行回收再利用。

按下停止按鈕后，直接停止。

（二）學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中遇到的問(wèn)題

學(xué)生在YL235A光機(jī)電設(shè)備上可完成機(jī)械裝配、電路連接、PLC編程等方面的實(shí)訓(xùn)課題。機(jī)械裝配和電路連接的實(shí)訓(xùn)課題重在鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和堅(jiān)持不懈的耐力，PLC編程的實(shí)訓(xùn)課題重在鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力，使學(xué)生掌握分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法。

參與本次實(shí)習(xí)的學(xué)生，都有一定的PLC入門基礎(chǔ)，對(duì)PLC原理有一定的了解，能正確完成PLC的電路接線，能正確使用PLC編程軟件的基本指令和常用的軟元件（輸入X、輸出Y、輔助繼電器M、定時(shí)器T、計(jì)數(shù)器C、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器D等），能完成基礎(chǔ)的電動(dòng)機(jī)控制電路編程任務(wù)（電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制電路、正反轉(zhuǎn)控制電路、順序控制電路、降壓控制電路等等），但這些實(shí)訓(xùn)課題之前都是在PLC模擬控制箱上完成的。這次實(shí)訓(xùn)中，學(xué)生第一次接觸到光機(jī)電設(shè)備YL235A編程實(shí)訓(xùn)課題，他們需要編程控制的設(shè)備由PLC模擬控制箱轉(zhuǎn)變成實(shí)體裝置，由之前大量按鈕和只有基本開(kāi)關(guān)的LED燈，轉(zhuǎn)變成各式各樣的傳感器（紅外線傳感器、光纖傳感器、磁敏傳感器等）、能控制氣缸伸縮的電磁閥、能發(fā)出聲音的蜂鳴器、能控制三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)及調(diào)速的變頻器，以及配套的設(shè)備部件機(jī)械手、料盤、皮帶等等。

學(xué)生在著手完成課題過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)三類問(wèn)題：第一類是剛接觸設(shè)備時(shí)，無(wú)從下手，無(wú)法把已掌握的知識(shí)應(yīng)用在這套設(shè)備上;第二類是在完成編程課題過(guò)程中，出現(xiàn)一些路線選擇不合理的問(wèn)題（如機(jī)械手臂在抓取物料時(shí)是先伸出再下降，還是先下降再伸出）;第三類是在程序運(yùn)行時(shí)，發(fā)生一些編程邏輯錯(cuò)誤，導(dǎo)致不能順利地完全完成課題任務(wù)。

二、針對(duì)不同類別的問(wèn)題的解決方法

（一）對(duì)于出現(xiàn)第一類問(wèn)題的學(xué)生

首先，向?qū)W生介紹傳感器和電磁閥等設(shè)備，使他們深刻理解什么是PLC的輸入和輸出控制，并能準(zhǔn)確地分辨出哪些是輸入設(shè)備、哪些是輸出設(shè)備;然后逐一演示這些傳感器及電磁閥的使用方法及效果，使學(xué)生能直觀地認(rèn)識(shí)到這些新接觸的設(shè)備和之前學(xué)習(xí)過(guò)的PLC模擬控制箱中的按鈕和LED燈在本質(zhì)上的同一性。這樣能使學(xué)生把已學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中。通過(guò)這一環(huán)節(jié)，能使學(xué)生對(duì)理論知識(shí)進(jìn)一步強(qiáng)化，做到理論聯(lián)系實(shí)際，從而完成編程實(shí)訓(xùn)課題的基礎(chǔ)訓(xùn)練。

（二）對(duì)于出現(xiàn)第二類問(wèn)題的學(xué)生

要求學(xué)生以組隊(duì)的形式運(yùn)用已掌握的知識(shí)去解決這一實(shí)訓(xùn)課題，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。這時(shí)教師的主要任務(wù)是巡回輔導(dǎo)，對(duì)容易存在安全用電隱患、可能發(fā)生機(jī)械碰撞的部分予以警示，同時(shí)引導(dǎo)各組學(xué)生做出多種路線的選擇，通過(guò)進(jìn)行各種路線的效果對(duì)比，來(lái)分析為什么要進(jìn)行“路線優(yōu)化”以及“路線優(yōu)化”在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，使學(xué)生切身體會(huì)到在完成同樣任務(wù)的情況下，路線不同效果有很大差別。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，優(yōu)先引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)自己或團(tuán)隊(duì)的智慧來(lái)解決大部分問(wèn)題，這樣能使學(xué)生熟練掌握PLC編程在工廠工作設(shè)備中的應(yīng)用方法，有利于拓展學(xué)生的想象力，提高其邏輯思維能力，還能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。同時(shí)，可以啟發(fā)學(xué)生在今后做出選擇判斷時(shí)，多思考是否還有更合適的方法。

（三）對(duì)于出現(xiàn)第三類問(wèn)題的學(xué)生

在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中筆者發(fā)現(xiàn)，學(xué)生基本上都是在“組合裝配”這一環(huán)節(jié)發(fā)生編程邏輯錯(cuò)誤的，可能會(huì)出現(xiàn)以下幾種不合理的情況：不能完成工件A和工件B的裝配，只有少部分物料能按要求送到;能完成工件A的裝配，但不能完成工件B的裝配;能完成工件B的裝配，但不能完成工件A的裝配;能同時(shí)完成工件A和工件B的裝配，但僅限一套或少數(shù)幾套以及程序不能形成很好的循環(huán)等其他錯(cuò)誤。綜合上述情況，學(xué)生們的編程思路大體為如下兩種。

第一種是只使用一些基本指令，主要以計(jì)數(shù)器C為主，定時(shí)器T及其他基本指令為輔。先使用一些計(jì)數(shù)器的排列組合方式，來(lái)解決物料類型的辨別問(wèn)題，然后再使用大量的計(jì)數(shù)器，對(duì)照各工位對(duì)物料的需求，進(jìn)行不同的排列組合，最終將物料送至相應(yīng)工位。這種思路的優(yōu)勢(shì)是編程時(shí)基本用不到功能指令，不需要對(duì)太多的功能指令去記憶和理解，但缺點(diǎn)是編程時(shí)必須構(gòu)建一張龐大的邏輯思維網(wǎng)絡(luò)，將每一種排列組合方式都考慮到并制定相應(yīng)的解決方案，其中的復(fù)雜邏輯是最容易出錯(cuò)的地方。大部分學(xué)生在考慮排列組合時(shí)，總會(huì)漏掉一些排列組合，有的少考慮幾種情況，有的漏缺幾個(gè)復(fù)位，有的排序的先后順序有誤等等，而且修改起來(lái)較難，牽一發(fā)而動(dòng)全身，導(dǎo)致前幾塊物料都能準(zhǔn)確地送到，但很快就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)送、漏送的情況。

第二種是使用一些功能指令，甚至是一些生僻難懂的功能指令。這種組合方法的好處是不需要太復(fù)雜的思維構(gòu)圖，編程的步數(shù)也較少，但缺點(diǎn)是在使用功能指令時(shí)，很多學(xué)生對(duì)其原理及用法并沒(méi)有完全搞明白，只知其然而不知其所以然，最終程序在執(zhí)行和跳轉(zhuǎn)時(shí)，莫名地發(fā)生一些故障，而且難以排除，致使有些功能指令有效，有些則無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

為了拓寬學(xué)生的思路，教師應(yīng)給學(xué)生提供一種新的解決方案，如提出一個(gè)“用數(shù)字來(lái)解決問(wèn)題”的編程思路，即通過(guò)數(shù)據(jù)寄存器D和比較指令相互配合來(lái)做到識(shí)別物料并將物料運(yùn)送到指定工位：通過(guò)傳感器檢測(cè)狀態(tài)，使數(shù)據(jù)寄存器D中存儲(chǔ)不同的數(shù)據(jù)，再比較這些數(shù)據(jù)值，來(lái)決定下一步選擇什么流程。這種方法的特點(diǎn)是使用常用的基本指令和少量簡(jiǎn)單易懂的功能指令，基本不會(huì)發(fā)生功能指令錯(cuò)用、誤用的情況，在設(shè)計(jì)流程圖時(shí)思路清晰明了，在識(shí)別物料時(shí)簡(jiǎn)單易懂，在完成工件裝配時(shí)無(wú)須過(guò)多的排列組合，學(xué)生學(xué)起來(lái)容易上手，正確率也高。

通過(guò)拓展思路，為學(xué)生提供新的思維方法，使學(xué)生對(duì)已學(xué)過(guò)的一些知識(shí)有新的認(rèn)識(shí)，拓展了這些知識(shí)的應(yīng)用方向，開(kāi)拓了學(xué)生的思維，使學(xué)生在順利完成編程實(shí)訓(xùn)課題的同時(shí)，還能認(rèn)識(shí)到知識(shí)具有延伸性和交互性，對(duì)學(xué)過(guò)的知識(shí)可以從多方面去應(yīng)用。

三、小結(jié)

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，光機(jī)電設(shè)備不斷更新，將會(huì)增加更多模塊，PLC編程技術(shù)也會(huì)更趨復(fù)雜。如何引導(dǎo)學(xué)生擁有一套自己的編程思路去解決各類問(wèn)題顯得格外重要。在學(xué)生學(xué)習(xí)PLC編程時(shí)，既要引導(dǎo)他們思考，總結(jié)出適合自己的一套方法，又要適當(dāng)?shù)赜枰猿C正，針對(duì)一些復(fù)雜易錯(cuò)的部分給學(xué)生提供一些新的思維方法，這樣才能使學(xué)生形成完成不同任務(wù)的靈活思維。

（作者單位：陽(yáng)泉高級(jí)技工學(xué)校）