氣動機械手教學(xué)設(shè)計方案.docVIP

職業(yè)功能模塊 教學(xué)項目 設(shè)計方案課程名稱常用機電設(shè)備液壓與氣動控制系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與維護教學(xué)項目教學(xué)項目 氣動機械手安裝與調(diào)試任務(wù)二 氣動機械手的PLC控制授課日期2010年10月28日授課時間120分鐘教學(xué)班級08級電氣自動化技師班（4年）教學(xué)方法任務(wù)驅(qū)動型教學(xué)、演示法、項目教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)、仿真教學(xué)教學(xué)媒體（含教具）多媒體電腦、投影儀、攝像頭、機械手模型、任務(wù)書、評價表教學(xué)目標(biāo)【知識目標(biāo)】1通過對步進指令的研究，了解指令的組成、各操作數(shù)范圍的設(shè)置、指令的輸入、指令執(zhí)行后各操作數(shù)的變化以及帶來程序的變化，從而熟悉指令的作用和使用方法。2通過步進指令指令應(yīng)用的訓(xùn)練及實訓(xùn)習(xí)題的編程練習(xí)，觀察程序執(zhí)行結(jié)果，分析指令執(zhí)行的過程原理，從而熟悉指令的具體應(yīng)用?！灸芰δ繕?biāo)】1能理會各氣動元器件的功能。2會設(shè)計氣動回路圖并分析工作原理。3會設(shè)計PLC外部接線圖。4能運用步進指令編制PLC控制程序。5培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)、互相協(xié)助解決問題的能力?！舅刭|(zhì)教育】1培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度、一絲不茍的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)和勇于探索的精神。2培養(yǎng)學(xué)生的熱愛、追求、奮斗、奉獻的精神境界?！究傮w目標(biāo)】1專業(yè)能力：能對任務(wù)進行獨立客觀地分析，從專業(yè)角度認(rèn)識與理解，并系統(tǒng)運用所學(xué)的知識進行處理及解決問題。2合作能力：培養(yǎng)與他人協(xié)作、交流，最終共同完成任務(wù)，德育教育完全融化在教學(xué)過程中。3個人能力：激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造思維，以達到知識探索、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高、協(xié)調(diào)發(fā)展的目的。教學(xué)重點1使學(xué)生了解實施一個項目的全流程。2綜合運用知識解決實際問題。3熟練運用相關(guān)指令編制PLC控制程序。教學(xué)難點1學(xué)生綜合運用知識來解決實際問題的能力。2分工合作完成整個項目。3. 編制機械手拓展功能的PLC控制程序。教材分析本教材采用“任務(wù)驅(qū)動、案例教學(xué)”的方式編寫，但本教材實際操作性、學(xué)生跟隨學(xué)習(xí)性不強，學(xué)習(xí)起來較為枯燥；根據(jù)學(xué)生的接受情況，同時，為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教師通過“一體化課程設(shè)計”，使學(xué)生在“做中學(xué)”，“學(xué)中做”在掌握知識點的同時，培養(yǎng)其實際專業(yè)技能。學(xué)生分析本班學(xué)生已經(jīng)掌握了PLC的基本命令和氣動控制技術(shù)的相關(guān)知識，能夠熟練使用這些知識解決較簡單的氣動系統(tǒng)控制要求。上次課進行了氣動機械手安裝課題的學(xué)習(xí)，按照安裝工藝的要求已將機械手散件安裝成型，已能熟練掌握氣動回路調(diào)試的操作技能。基本掌握了電磁閥控制氣缸運動的方法，但還需鞏固強化。針對現(xiàn)在技校學(xué)生普遍基礎(chǔ)較差，在授課時應(yīng)采用任務(wù)驅(qū)動和基于工作過程導(dǎo)向，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生主動地去思考、去探求；盡可能地多利用多媒體、教具、實物，采用講、練結(jié)合，幫助學(xué)生建立理論與實際相結(jié)合的思維模式，使其真正掌握操作技能并可以活學(xué)活用。教學(xué)思路本次課以企業(yè)工作項目為引領(lǐng)，通過設(shè)問引起學(xué)生的求知欲望，分組討論得出解決方法，引導(dǎo)學(xué)生操作驗證，理論指導(dǎo)與實踐操作交叉進行。教師努力做到引導(dǎo)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，利用多媒體投影、現(xiàn)場攝像、動畫演示、展臺展示等多種教學(xué)手段，解決巡回指導(dǎo)不便的困難。同時為學(xué)生營造一個自主學(xué)習(xí)的課堂氛圍，培養(yǎng)他們創(chuàng)新精神和相互協(xié)作的能力。實訓(xùn)場地布置投影儀攝像頭教學(xué)準(zhǔn)備1氣動實訓(xùn)一體化裝置6臺（含氣動機械手套件），常用電工工具、六角扳手各6套。2計算機12套，多媒體投影儀1臺，云臺攝像頭系統(tǒng)1套。 3課堂練習(xí)項目任務(wù)書及評價表（每位學(xué)生一份）。教學(xué)安排表階段學(xué)習(xí)內(nèi)容活動主體教學(xué)方法時間分配第一階段知識回顧與任務(wù)引入教師引導(dǎo)，學(xué)生思考設(shè)疑、引導(dǎo)、歸納15分鐘第二階段分析系統(tǒng)設(shè)計流程學(xué)生為主體，教師輔導(dǎo)項目教學(xué)法45分鐘第三階段系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計與調(diào)試學(xué)生為主體，教師輔導(dǎo)項目教學(xué)法60分鐘項目教學(xué)流程圖了解項目內(nèi)容思考問題答案明確目標(biāo)項目的確定提出問題引入任務(wù)合理組織咨詢、顧問、補充協(xié)助收集信息，信息整理、加工、對比與篩選收集信息分析問題確定解決方法材料的準(zhǔn)備計劃實施步驟計劃確定組成項目小組提供信息源計劃準(zhǔn)備學(xué)生活動教師活動討論做法、原因及預(yù)測可能的結(jié)果糾正偏差鼓勵不同做法交流決定按照計劃作操材料的使用記錄操作過程顧問和導(dǎo)向材料的準(zhǔn)備實施階段概括總結(jié)提出建議必要時參與整理項目報告評估檢驗評價整理項目報告講述、討論修正計劃評估階段第一階段教學(xué)內(nèi)容教學(xué)設(shè)計一、組織教學(xué)考勤、填寫教學(xué)日志，調(diào)節(jié)課堂氣氛，調(diào)動學(xué)生主動參與課堂，創(chuàng)造和諧活潑課堂，做好接受新知識的準(zhǔn)備工作。二、復(fù)習(xí)回顧（任務(wù)一 安裝氣動機械手）（1）氣動機械手系統(tǒng)主要由哪些氣動元件組成？小組（學(xué)生）回答： 旋轉(zhuǎn)氣缸 氣爪氣缸 懸臂氣缸 閥島 手臂氣缸（2）讓某一小組手動控制閥島演示機械手的動作。教師總結(jié)并提出問題：以上的方法只能手動控制實現(xiàn)相應(yīng)功能， 對于這種比較復(fù)雜的氣動系統(tǒng)，用傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，有何優(yōu)缺點？三、任務(wù)引入（任務(wù)二 氣動機械手的PLC控制）通過播放氣動機械手動作視頻，細致演示氣動機械手的整個動作流程。引出今天的任務(wù)。啟發(fā)學(xué)生思考，并倡導(dǎo)學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)和同學(xué)交流合作，用不同的方式來學(xué)習(xí)知識。通過自己的討論交流進行探索和實現(xiàn)問題的解決，形成一定的知識解決模型，最終解決實際生活問題。讓學(xué)生把下課的心放到課堂上來。學(xué)生討論之后各個小組派代表上黑板寫出答案，并可重復(fù)改正。教師引導(dǎo)學(xué)生住正確方向思考。合理提出針對性強的問題引導(dǎo)學(xué)生從多種角度去思考導(dǎo)入要解決的重點問題PLC編程方法及工程實例第二階段教學(xué)內(nèi)容教學(xué)設(shè)計分析PLC控制系統(tǒng)的一般設(shè)計流程(為開展項目教學(xué)作準(zhǔn)備)深入了解和分析被控對象的基本方式、應(yīng)完動作、自動工作循環(huán)的組成、必要保護和聯(lián)鎖。確定系統(tǒng)所需的用戶輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。選擇合適的 PLC 類型，包括機型的選擇、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊選擇等。分配 PLC 的輸入輸出點描述控制過程。根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計出梯形圖即編程。整個應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計最核心工作使用計算機輸入程序。排除程序中的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。在 PLC 軟硬件設(shè)計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，就可以進行整個系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試，可采取局部調(diào)試或分段調(diào)試的方法。系統(tǒng)技術(shù)文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細表、PLC 梯形圖。教師充分運用各種教學(xué)方法通過設(shè)疑提高學(xué)生的興趣通過學(xué)生的討論形成互動理論聯(lián)系實際通過鞏固練習(xí)，進一步加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解，同時教師也能得到及時反饋。為開展項目教學(xué)法作好準(zhǔn)備第三階段教學(xué)流程教師活動學(xué)生活動教學(xué)方法引入課題確定作務(wù)：氣動機械手的PLC控制向?qū)W生提出控制要求：氣動機械手的動作順序如下： 初始位置啟動懸臂伸出手臂下降氣爪夾緊手臂上升懸臂縮回機械手向右旋轉(zhuǎn)懸臂伸出手臂下降氣爪放松手臂上升懸臂縮回機械手向左旋轉(zhuǎn)初始位置。向教師咨詢項目的有關(guān)細節(jié)：1、在編程時是否考慮程序的可讀性和最優(yōu)性。2、明確學(xué)習(xí)方式。3、明確完成時間。4、明確評分標(biāo)準(zhǔn)含義。全體學(xué)生思考如何完成項目的要求，并和教師進行討論和交流。任務(wù)驅(qū)動法收集信息播放氣動機械手的動作視頻，讓學(xué)生直觀了解機械手通過程序控制得到的實際效果。指導(dǎo)學(xué)生查閱資料：1、上網(wǎng)搜索，提供網(wǎng)址。2、圖書館查閱。3、書店查閱。4、引導(dǎo)學(xué)生確定編程方法?！灸繕?biāo)】 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會如何收集、整理、歸納信息的能力。1、學(xué)生查閱教師所提供的網(wǎng)址：(1)、/目的：了解可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計方法(2)、/目的：了解氣動機械手的相關(guān)知識，包括氣動元件和傳感器的原理、種類、優(yōu)點、接線方式等，篩選出對完成項目有用的知識。(3)/目的：下載三菱FX系列編程手冊，了解指令的相關(guān)知識。2、學(xué)生去圖書館查閱相關(guān)書籍。如PLC編程實用指南。3、了解典型的編程方法 (1)圖解法編程：包括梯形圖法、邏輯流程圖法、時序流程圖法和步進順控法。 (2)經(jīng)驗法編程 (3)計算機輔助設(shè)計編程確定采用何種方法編程。視頻演示法啟發(fā)式教學(xué)教學(xué)流程教師活動學(xué)生活動教學(xué)方法計劃準(zhǔn)備采用以下兩個原則進行分組:1、組間求同，組內(nèi)存異2、角色互換，優(yōu)勢互補根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容與班集體規(guī)?？煞?人為一組，考慮學(xué)生的性別、家庭環(huán)境、能力高低、文化基礎(chǔ)、愛好特長、性格等各方面因素，并設(shè)置教學(xué)情境?！灸繕?biāo)】 培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)能力及計劃制定能力。1、分析問題分析項目是具有順控的特點，每一步的轉(zhuǎn)移條件均為氣缸動作到位的信號。2、確定解決方法確定順控的轉(zhuǎn)移的條件，采用步進指令編制PLC控制程序可實現(xiàn)線圈雙重輸出。3、準(zhǔn)備材料系統(tǒng)配置：FX2N48MR PLC一臺；啟、停按鈕二只，傳感器和導(dǎo)線若干。4、計劃實施步驟分配輸入點和輸出點程序設(shè)計PLC外部接線圖畫出氣動回路圖程序運行及調(diào)試5、制定計劃由小組成員制定計劃，分配小組成員的分工，確定完成時間。項目活動法交流決定師生進行專業(yè)交流。重點：學(xué)生說明怎樣做？為什么這樣做？結(jié)果會怎樣？特別要注意程序的多樣性和最優(yōu)性，盡量拓展學(xué)生的視野，開發(fā)學(xué)生的思維，教師僅糾正偏差。引導(dǎo)學(xué)生可在以下兩個方面作思考：1、基本指令置位/復(fù)位指令2、置位/復(fù)位指令步進順控指令，并比較兩者之間的不同點。【目標(biāo)】 培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維。各成員根據(jù)自己的任務(wù)收集相應(yīng)的資料并提出建議供其它同學(xué)論證。各小組成員進行分工，確定每一個人所負(fù)責(zé)的具體內(nèi)容，并注意個人與集體的相互關(guān)系。由小組成員討論計劃的可行性，并進行修改至完善。注意和教師的交流。討論表格的設(shè)計、接線方式、圖形的繪制等。大腦風(fēng)暴法教學(xué)流程教師活動學(xué)生活動教學(xué)方法實施階段引導(dǎo)學(xué)生加強合作關(guān)系學(xué)生操作工序，要不斷進行工序間的檢測，教師以巡視及指出學(xué)生操作錯誤為主。運行程序，并進行以下訓(xùn)練，接通(X0)，觀察輸出繼是器的變化，是否實現(xiàn)了控制要求?如發(fā)現(xiàn)程序運行與控制要求不符，仔細分析，找出原因，重新修改，直到程序運行與控制要求相符為止。要求學(xué)生記錄運行調(diào)試過程？(因教材沒有表格，需要教師設(shè)計)。啟發(fā)學(xué)生能否使程序更為簡潔、實用、易讀。如：步返回指令有多少種方法實現(xiàn)，哪一種更巧妙？布置實訓(xùn)思考練習(xí)題(提高學(xué)生的拓展能力)拓展1：系統(tǒng)上電或按下停止按鈕，氣動機械手懸臂氣缸縮回、手臂氣缸上升、氣爪氣缸放松、旋轉(zhuǎn)氣缸左轉(zhuǎn)回到初始位置。拓展2：將懸臂氣缸的伸出和手臂氣缸的下降這二個動作同時進行；將懸臂氣缸的縮回和手臂氣缸的上升這二個動作同時進行，提高械械手搬運效率?！灸繕?biāo)】 培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計程序及舉一反三的能力。某小組的項目實施階段過程1、分配輸入點和輸出點輸入信號輸出信號啟動按鈕X0夾緊電磁閥線圈YV1Y1復(fù)位按鈕X1上升電磁閥線圈YV5Y2手臂氣缸上限位傳感器X2下降電磁閥線圈YV4Y3手臂氣缸下限位傳感器X3伸出電磁閥線圈YV7Y4懸臂氣缸前限位傳感器X4縮回電磁閥線圈YV6Y5懸臂氣缸后限位傳感器X5左移電磁閥線圈YV2Y6旋轉(zhuǎn)氣缸左限位傳感器X6右移電磁閥線圈YV3Y7旋轉(zhuǎn)氣缸右限位傳感器X7氣爪氣缸夾緊到位傳感器X102、氣動回路圖3、PLC外部接線圖4、程序設(shè)計5、程序運行及調(diào)試運行觀察輸出結(jié)果與控制要求是否相符，及時調(diào)整有關(guān)器件，最終完成系統(tǒng)的正常運行。分析法作圖法項目活動法持續(xù)改進法教學(xué)流程教師活動學(xué)生活動教學(xué)方法評估階段對各個小組的項目完成情況作一個總結(jié)，主要針對項目報告，總結(jié)出各自的優(yōu)缺點，并提出改進的意見和建議。填寫實訓(xùn)考核表，對各小組實訓(xùn)項目進行打分。【目標(biāo)】 合理評價能力分為以下幾個階段：1、各個小組組長組織討論，各個成員對學(xué)習(xí)項目作最后的總結(jié)。2、整理好項目作務(wù)書(注意規(guī)范性)。3、學(xué)生填寫教師提供的評價量表，評價自己在本次活動中的表現(xiàn)和收獲。4、成果展示。5、小組之間互相評價打分，選出本次活動的優(yōu)秀者。并給予獎勵?？偨Y(jié)法課后作業(yè)：利用步進指令或移位指令編制氣動機械手在不同工作方式（單步、單周期）下運行的控制程序。課后練習(xí)，加強對知識的鞏固，達到舉一反三的效果課后小結(jié)效果：從學(xué)生完成項目情況、實訓(xùn)考核表來看，總體效果是比較令我比較滿意的，主要是通過教師的引導(dǎo)、設(shè)疑、總結(jié)、歸納，在較短的時間內(nèi)對學(xué)生進行了全面的復(fù)習(xí)，利用流程圖說明了PLC程序編寫的過程和方法，最后使用項目教學(xué)法開展實例設(shè)計。采用多媒體輔助教學(xué)，通過動畫展示形象地表達了設(shè)計要求，學(xué)生普通感到這種教學(xué)設(shè)計符合實際需要，學(xué)習(xí)興趣高漲，學(xué)習(xí)氣氛濃厚。不足：由于每個學(xué)生的基礎(chǔ)不同，參與程度也不一樣，所以取得效果不同，而且每個小組的學(xué)生性格、愛好也有差異，在合作學(xué)習(xí)方面還有待教師更深層次的思考和實踐。任務(wù)名稱： 班級： 姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師：評價項目評價標(biāo)準(zhǔn)評價依據(jù)（信息、佐證）評價方式權(quán)重得分小計總分自我評價小組評價教師評價職業(yè)素質(zhì)1.遵守企業(yè)管理規(guī)定、勞動紀(jì)律 （1