全国机电职业技能大赛训练方法探索

刘玲

摘 要 以全国职业院校技能大赛机电一体化赛项为例，通过学生学情分析，从软件和硬件两方面入手，设计了选手的工作任务，让选手在高强度任务量的竞赛中，既熟悉软硬件每个环节，又掌握软件操作技能，各有所长，在团队比赛中选手既能相互帮助，又能独当一面，最终取得较好成绩。

关键词 机电 技能大赛 训练方法

全国职业院校技能大赛作为高职类院校最高规模的竞赛受到各个高职类院校的极大关注，以赛促教、以赛促学旨在帮助职业教育得以更快更好的发展，教育部、地方政府到各高校，都将技能大赛作为一个提高广大学生动手能力、带动整个职业教育发展的平台。机电一体化赛项做为机电类专业的核心赛项更是全面带动机电类专业的教育发展方向。目前一些院校在选手训练方法方面还是引用其他相关或相似赛项的经验，必定存在着一些问题。通过对选手具体学情分析的基础上，以及对传统训练方法进行归纳和总结，基于学情、具体竞赛设备，提出新的训练方法，在有限的时间内训练出一支包含主力和替补选手的技能大赛队伍。[1]

1 基础学习阶段

机电一体化競赛包含传感器、PLC、气动、电机拖动、工业机器人技术，是一门综合性很强的竞赛，具体有五个单元组成：颗粒送料单元、加盖拧盖单元、分拣单元、机器人单元、入仓单元。各单元包含的机电技术互相融合，因此需要正确掌握学生对相关技术的掌握程度，再进入到基础学习阶段。

1.1 各单元硬件讲解

各职业院校学生校内系统培养计划所涉及书本上关于传感器、PLC、气动、电机拖动、工业机器人技术主要停留在理论上，对实物的演练非常少，因此针对此情况，务必对每个硬件讲解到位，教练需借助说明书具体演示广电传感器，气压传感器使用方法，并现场让每名选手亲手尝试；PLC的铭牌，硬件接口需一个个解释清楚具体含义；气缸，电磁阀、汇流板需拆解说明原理；变频器，步进驱动、伺服驱动设置方法应讲解；工业机器人I/O板及6轴位需向选手说明。

1.2 软件讲解

机电一体化设备主要软件有GX8.86、ROBOTSTADIO6.0、MCGS7.3；其中高职院校大都使用过GX8.86，对此软件的说明只需让选手们回忆起之前学习过的使用方法即可。而未设置工业机器人专业的院校未使用过ROBOTSTADIO6.0，教练需对此软件的安装进行演示，其中XP系统无法安装6.0以上版本，需操作系统是WIN7及以上才可。此软件的讲解需要手把手教学，网络上也有相关教学视频供参考，某自学网上视频较为齐全，可供选择。此软件的重点在于和机器人连接好后，可以及时修改机器人程序、配置I/O板，减轻了示教器屏幕太小，手指操作不方便的问题。第一难点在于程序上传及下载，注意每次写好程序后保存为模块存放，因为加载程序只能加载模块。第二难点在于652板配置，配置好后有32个I/O点需要配置。[2]

MCGS软件用法较为简单，注意：（1）安装过程中务必选择安装全部的驱动；（2）设备窗口建立父设备的标准串口，下设RS485串口，其余组态按照一般组态软件操作即可，变量链接时设置变量字长应对应PLC变量字长。

2 综合训练阶段

综合训练是在软硬件的基础上按照单元的具体任务安装调试，达到各单元设备具体动作要求。其中包含了PLC逻辑原理、机器人的控制、MCGS组态。在每个单元的逻辑控制中，PLC控制占主导地位，因此PLC的逻辑控制需要完全读懂程序流程图，教练需具体讲解流程图并让选手理解，铭记于心，有了正确的控制流程，才能完成单元的逻辑控制。

2.1 完成各单元的任务要求

颗粒上料单元要求正确选择药片颜色和数量，此任务重点在于变频器的频率设置，三菱变频器设置使用了外部输入信号，采用高中低三速。选手在教练的教授过程中需正确掌握变频器的设置。难点在于数量和颜色的控制，程序中需要设置变量，一个是设置数量的变量，另一个是利用光电传感器区分蓝色和白色药片。

加盖拧盖单元逻辑重点在于时间控制，当检测到药瓶时，设置正确的时间加盖极为重要，第二次检测药瓶时，也需要正确设置准确时间去拧紧瓶盖。

分拣单元逻辑控制只用到PLC，关键点在于光电传感器的感光参数设置，根据要求药片数量来设置感光量，瓶盖检测传感器检测瓶盖的颜色，注意瓶盖颜色数据需要保存下来存储在M区，送到公共存储区为第四单元提供数据。

机器人单元难点在于PLC的I/O点需连接到机器人的652板上，对应的连接点竞赛会提供列表，需要选手清楚32点的具体含义，重点在于步进电机位移，寻找原点后，每个电机的脉冲个数决定了其位移量，位移量是固定值。

入仓单元难点在于伺服电机控制，入仓正确性极为重要，位移量错误会导致电机卡死。难点在于和MCGS连接，此站需要和其余子站交换数据。

2.2 单元间相互信息传递

竞赛设备分为五个单元，单元间有信息的传递，传递的方式使用了串口线的N：N协议，将第五站多为主站，其余为子站。

单元间信息传递的综合训练直接提供不包含通讯程序的程序，仅提供参数共享列表，标示了各站共享数据，旨在让选手自行编写通讯程序。使各站数据与第五单元交换。采取的策略为每一子站与主站通讯测试，子站间通讯测试，各站与MCGS通讯测试，方法为，在MCGS屏幕上设置各站的界面及变量，通过控制液晶屏来调试查看站与站之间是否正确通讯。

2.3 软硬件结合调试

竞赛题库包含有设备安装与调试，程序设计，系统优化，故障检测，电路设计。

在训练方法中引入题库，软硬件结合调试。拆解各站，按分解图拆解，赛项中虽然提供分解图，但由于现场时间紧张，往往没有时间用来仔细阅读分解图，务必需要训练当中需要多次拆解元器件，最终达到分解图只是作为参考而非指导的目的。

硬件安装之后是电路设计，电路安装接线需要多次反复练习，牢记于心的电路图会对赛场大有帮助，程序设计一般不可能一次正确，需要选手训练之中多次打开GX8.86调试界面进行观察，看哪个硬件环节或电路设计有问题，及时改正。

3 单人模拟赛项

若是选手单学硬件或单学软件，此种方法确实减轻了平时训练量，但会导致赛场上可能无法沟通讨论，某一个环节一损俱损，得不偿失。训练中需要每名选手都对赛项每个环节熟悉。单独模拟赛项机能检测选手训练能力检测，也是查找训练过程中不足之处的好方法。

3.1 软件单独赛项

以各单元程序设计为要求，单人检测编写其中多个单元的程序，此赛项以硬件完好为基础，无需安装硬件接线。选手需完整回忆所测单元程序流程图，根据流程图编写单元程序，动作要求会以任务书形式发布，选手仔细阅读任务书，按照要求，完成程序设计。

程序设计选择两个单元及以上，重在检测具体程序的编写速度和准确率，同时也强迫选手使用了在线监测功能来进行调试，因为在任务要求复杂的情况下，很难做到一次性完成所需要的所有程序，选手只能在不停的调试程序过程中既巩固了单元的程序设计，也熟悉了软件的调试功能。

软件不局限于GX，也可以是机器人和MCGS软件，甚至可以交叉测试，因为实际赛场上是多个软件综合使用，训练选手技能能力的同时，也训练了选手的心理素质。单人赛项的设置，潜移默化地促使每个选手熟悉软件，即使正式赛中可能是做硬件安装的选手。

3.2 硬件单独赛项

机电设备的安装与调试占分比为20%，也是比较重要的一项，硬件的单独赛项需要选手安装接线，考验选手对设备的了解程度，安装精度，工艺的准确度，职业习惯。

赛项前，选手轮流拆解其余选手的硬件，拆解也是一种熟悉过程，拆解完成后。赛项中选手完成安装任务书要求，此赛项已经提供PLC程序，需要选手安装精准，工艺正确，接线无误，否则无法完成正确动作。

4 组队模拟赛项

4.1 各司其职、相辅相成

全国职业院校技能大赛是教育部根据企业职业岗位任务分拟出来的賽项，针对性强、适用型好，机电一体化赛项需两人分工协作，即各司其职，又相辅相成。选手之间的配合非常重要，可以分为：A选手安装硬件和机器人程序，B选手电路设计及接线和编写程序，AB故障排除。

此种任务安排主要考虑选手任务上的同时进行，有利于节省时间，2名选手的组合模拟赛项主要从题库中任意搭配，抽取A站程序编写，B站的硬件安装，C站故障排除，全站的优化，B站的电路设计，机器人程序或示教。时间完全等同于真是赛项，上午9：00到15：00，主力和替补隔日交替进行，互相之间发现问题，16：00后解决问题。

教练做好每场模拟赛的记录，整理资料，以备日后查看。

4.2 竞赛常态化

校内模拟赛每周可以进行4次，每队2次，其余时间解决赛中问题，总结讨论。在校际间可建立模拟赛常态化，可以多次和兄弟院校切磋交流，发现彼此问题，互相学习优点共同进步。

模拟赛的交流不仅锻炼选手技能，同时也能培养良好的心理素质，技能大赛训练方法的探索旨在提供具体的训练方案，将来，随着技能大赛规模逐渐壮大，层次逐渐提高，内容逐渐全面，有效的训练方法必定得到更好的效果。[3]

参考文献

[1] 唐振.机电类新型职业技能大赛选手培养模式探讨[J].电子测试，2013.3.

[2] 沈正寒.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[J].课程与教学，2016.6.

[3] 黄清锋.机电一体化竞赛项目训练方法探索[J].职教论坛，2012.6.