大赛教学设计文档.docx
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大赛教学设计文档
包头职业技术学院教案首页
课程名称
自动化生产线的安装与调试
课时
单元号
授课班级
授课教师
授课日期
编制日期
审核日期
审核批准
工作任务
基于PLC控制的气动机械手的安装与调试
教学
目标
能力目标
1.能够完成实训项目各个环节的实操任务。
2.能够根据要求，进行气路的连接。
3.能够根据工艺要求对气路进行捆扎。
4.能够根据要求调整磁性传感器的位置。
5.能够根据任务书的要求完成PLC程序的编写。
6.能够根据控制要求进行程序的编制与调试，并具备故障分析的能力。
知识目标：
1.掌握磁传感器的工作原理；
2.掌握气动系统的结构与组成；
3.掌握PLC软件编程等方面的基本知识。
素质目标：
1.具有爱岗敬业、吃苦耐劳的精神。
2.具有团队协作、计划、组织管理能力。
3.具有文字组织能力及语言表达能力。
教学
资源
教学课件、实训平台、相关工作手册、工作任务单、评价表、工作计划记录单
教学
方法
六步教学法+引导文教学法+讨论教学法+演示法
教学
环节
教学内容
设计思路
任务
描述
本任务共分为两个部分：
1.以小组为单位，组装气动机械手，包括气管的走线和捆扎以及磁性传感器的位置调节和安装，最终将硬件气动机械手正确安装。
2.根据实训项目要求，通过PLC编程完成对气动机械手的规定性任务的控制，并能够准确把握机械手的运行状态、出现问题有能力完成修改及调试工作。
给出任务，让学生们开始认识相关知识。
知识
导入
一、磁性传感器的认识
磁性传感器
二、相关元件的认识
气泵空气压缩机
气动两联件电磁阀组
三、气路连接线路
在气路连接中，“气泵”连接“油水分离器”，再接控制阀，而控制阀同时控制机械装置和夹持器（机械手夹），形成一个整体线路控制。
引导学生对任务知识点的熟悉，从而为任务实施做知识铺垫。
任务
要求
1．正确的组装气动机械手，气管的走线和捆扎、磁性传感器的位置控制，完成气动机械手的安装。
2．根据机械手动作要求进行PLC编程、调试以及运行中调整。
进一步教会学生熟悉任务各个环节内容
教学
设计
每一个工作任务都是根据企业实际岗位来确定的，在通过自身实训设备，选择相近的工作任务，进行教学设计，使学生具有练好的职业素养，在任务实施过程中，班组协同工作，使学生掌握技能的同时，提高其组织能力和沟通能力，在基于实际环境实施过程中，完成对气动机械手的安装与调试。
下面是教学设计图解：
教学
过程
教学采用六步教学法，具体如下：
第一环节：
资讯
此过程通过机械手视频图像展示出来。
并结合着视频介绍此过程在工厂中的应用场合。
通过视频引入工作任务可使学生直观了解整个控制过程。
本环节的设计意图：
通过播放一段机械手工作的视频来引入本次课程的任务。
因为该视频中的机械手的工作过程比较直观，因此比较容易引起学生的共鸣，并能激发学生对于学习本任务的兴趣。
第二环节：
任务分析与计划
通过此过程进行任务分析，并引出本任务的培养目标。
并引出该任务的重点和难点。
根据任务书分析制定流程进行小组分工，学生小组根据任务要求完成任务计划表。
本环节的设计意图：
学生借助于资料、材料和信息自己做一个工作任务；或由教师给出任务，由学生根据任务要求，查阅相关资料、信息。
在该过程中，教师起到引导作用。
第三环节：
决策
此过程需要老师参与，通过任务单将此工作任务进行详细讲解，通过实例的讲解把工作任务的难点给学生介绍，并提出一些问题。
本环节的设计意图：
因为学生在学习过程中，如果老师直接教学生怎样做，学生照做的话，就不能很好的理解老师提出的难点和问题，老师通过引导的方式让学生自己动手，并解决问题。
第四环节：
任务书实施
此过程即将让学生进行的工作任务引出，并结合此任务的控制工艺、设计难点和设计要点引出，并让学生根据任务书上的要求进行实训，这样能够让学生更加有目的性的进行思考和实训。
本环节设计意图：
因为实训任务书上对任务设计要求的描述比较抽象，很多学生在进行任务书的解读时会理解错误，因此通过教师的讲解将每个过程形象的展示出来，便于学生更加容易的理解任务的设计要求。
第五环节：
学生成果检查与展示
该环节让实训完成得较好的工作小组通过多媒体将自己工作小组的机械手安装及调试结果展示出来，然后老师对展示的过程进行总结，通过这种师生互动和生生互动的方式增强学习的积极性和兴趣。
本环节的设计意图：
该环节通过让学生展示自己设计成果的方式进行互动。
第六环节:
评价
该环节是对学生实训成果进行点评，指出学生设计中的存在优点和缺点。
然后通过此环节评出优秀小组。
本环节的设计意图：
学生展示完后老师再通过多媒体进行点评，能让学生更加深刻的理解自己设计中的不足和优点。
同时为了能够让学生更好的学习下一个工作任务，点评出优秀小组。
这六个教学环节的设计，都是围绕着多媒体技术进行的，这样设计能够更好的将任务驱动在教学中比较抽象的控制环节展示出来，能够使学生更加明确自己所要学习的内容和目标。
实施
过程
一、实施过程
1．气动方面的连接安装
2．工艺规范要求完成气路的走线与捆扎
3．机械手气缸、气爪及电磁阀的气路连接
4．气动两联件与电磁阀的气路连接
5．气源与气动两联件的气路连接
6．编写PLC程序，实现机械手的动作控制
二、机械手的控制要求
1．将小圆柱工件放在回转物料台机械手取料位上，待装配的大圆柱工件放在装配工位；
2．机械手开始执行装配动作，机械手手爪气缸电磁阀松开，系统开始延时；
3．延时时间到，机械手升降气缸电磁阀上电，机械手下降。
系统检测到机械手下降到位后，开始延时；
4．延时时间到，机械手手爪气缸电磁阀上电，手爪夹紧，开始延时；
5．延时时间到，机械手升降气缸电磁阀失电，机械手夹着小圆柱工件上升。
系统检测到机械手上升到位后，开始延时；
6．延时时间到，机械手水平伸缩气缸电磁阀上电，机械手水平伸出。
系统检测到机械手伸出到位后，开始延时；
7．延时时间到，机械手升降气缸电磁阀再次上电，机械手下降。
系统检测到机械手下降到位后，开始延时；
8．延时时间到，机械手手爪气缸电磁阀失电，手爪松开，将小圆柱工件放入到大圆柱工件中，同时开始延时；
9．延时时间到，机械手升降电磁阀再次失电，机械手上升。
系统检测到机械手上升到位后，开始延时；
10．延时时间到，机械手水平伸缩气缸电磁阀失电，机械手水平缩回，回到初始状态；
三、I/0地址分配表
输入点
信号
说明
输入状态
ON
OFF
I0.0
SEN1
装配工位工件检测反射开关
有效
无效
I1.2
SQ7V+
抓取机械手水平伸缩气缸缩回位置磁性开关
有效
无效
I1.3
SQ8V+
抓取机械手水平伸缩气缸伸出位置磁性开关
有效
无效
I1.4
SQ9V+
抓取机械手垂直升降气缸上升位置磁性开关
有效
无效
I1.5
SQ10V+
抓取机械手垂直升降气缸下降位置磁性开关
有效
无效
输出点
信号
说明
输出状态
ON
OFF
Q0.0
YV1V+
抓取机械手水平伸缩气缸电磁阀
伸出
缩回
Q0.1
YV2V+
抓取机械手垂直升降气缸电磁阀
下降
上升
Q0.2
YV3V+
抓取机械手手爪气缸电磁阀
夹紧
放开
四、PLC梯形图（）
评价
环节
评价方式采用：
（1）小组自评
任务完成后，学生根据任务评分标准进行评价，寻找不足，记录问题，训练学生评价能力与诚实、协同沟通能力。
（2）小组互评
通过各自小组比较，找出差距和不足，对知识进一步掌握。
（3）教师评价
根据协作精神、工作方法、分析结果、安全意识、任务实施过程考核、结果等给出学生该任务成绩。
学生考核
抽查两个小组汇报任务完成情况、出现的问题与解决办法。
训练学生语言组织、表达与成果展示能力。
汇报总结
学生进行小组推选一个进行对本次任务的汇报和总结，并推选出优秀小组。
作业布置
附表：
工作任务单
工作任务
基于PLC控制的气动机械手的安装与调试
实施时间
4学时
实施地点
机电一体化实验实训室
任务分组
每4人一组，共10组
任务要求
1.掌握气动系统的组成
2.根据机械手初始位置的要求进行气路安装
3.根据工艺要求进行气路的走线和捆扎
4.确定磁性传感器的位置
5.PLC的编程控制
任务内容
姓名
分工内容
备注
1.任务分工
2.任务指引
（1）根据图1-1所示的机械手气动系统图连接气路
图1-1
（2）根据机械手的初始位置的要求检查气路。
气路检查记录表
机械手初始位置：
（是否在初始位置）
如不在初始位置问题出在什么地方如何解决
通气时是否有漏气
如有漏气在哪出现问题
（3）根据工艺要求进行气路的走线和对其进行捆扎
气路捆扎检查记录表
对气路的捆扎是否影响了机械手的正常动作
气路捆扎是否影响了气管正常通气
气路捆扎是否牢固美观
气路走线是否影响了气管正常通气
（4）磁性传感器位置的确定
安装磁性传感器记录表
机械手动作到位后，磁性传感器是否灯亮
（5）PLC程序设计
程序编制记录表
1.根据气路连接具体连接情况
2.画出程序流程图
3.画出梯形图
（6）程序调试
程序调试记录表
PLC与计算机通讯是否正常
如不在正常问题出在什么地方如何解决
程序调试是否正常
如有问题请记录
工作任务考核表
班级
姓名
学号
组别
工作任务：
基于PLC控制的气动机械手的安装与调试
小组
自评
教师
评价
评分标准
配分
得分
得分
一、气路安装与捆扎
1．气路安装是否有漏气的地方
5
2．气路安装是否正确
10
3.气管捆扎是否牢固、美观
5
4.气管捆扎是否影响了机械手的正常工作
5
5.气管捆扎是否影响了气管的正常进气
3
6.工作台上是否有杂物、工具摆放是否整齐、到位
2
二、磁传感器的位置调整
机械手动作到位时，磁传感器的灯是否亮
10
三、根据气动机械手动作要求编程（15分）
1.I/O地址是否根据任务要求分配正确
5
2.PLC程序编制
5
3.PLC和计算机能否正常通讯
2
4.PLC程序的调试
8
四、协作精神（10分）
1．小组在接线调试过程中，团结协作，分工明确，完成任务
10
2．有个别同学不动手，不协作，扣5分
五、运行结果（10分）
对调试过程中出现的问题能够正确分析、总结
20
六、安全文明意识（10分）
1．不遵守操作规程扣4分
10
2．结束不清理现场扣4分
3．不讲文明礼貌扣2分
备注
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