【摘要】柔性制造系统(FMS)是当前制造业的迅速发展和广泛应用的高新技术之一。柔性制造控制技术的人才培养需要实际工程项目为载体和较长的培训周期。本论文结合MET-3自动化生产线实训的硬件平台，研究基于FMS教学实训仿真软件的系统结构和设计方案，应用三维CAD软件建模，采用模拟机械拆装和电气控制技术的仿真实训环境。构建了一个集教学、实训于一体，实现教材、教师、设备三位一体的自动化技术仿真教学软件。
【关键词】柔性制造系统；教学实训；仿真软件；自动化设备
【中图分类号】TS736
一、研究背景
柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，简称FMS)是指在批量加工中以先进的自动化和高水平的柔性为目标的制造系统。随着社会对产品多样化、低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切，FMS发展颇为迅速。并且微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展也促使柔性制造技术日趋成熟。
MET-3机电气一体化实训装置具有模拟工业自动化生产线货物加工分拣过程的功能,可完成货物识别、搬运、分拣、加工、装配、出入库及管理等任务。装置主要由PLC控制模块、变频器模块、传感检测单元、气动机械手搬运单元、井式供料塔单元、加工装配单元、气动控制单元、触摸屏单元、自动化仓库单元等组成。各机构能够通过位置及功能的变化进行重组，构成多工位加工系统，多工位装配系统，物流仓储系统，从而组成柔性生产系统。使实训装置的培训内容从基本模块到柔性自动化生产线，逐步完成由简单、基础的训练到复杂、综合的培训。
二、教学软件系统设计与构成
1、仿真软件开发目的
依据MET-3机电一体化实训装置为原型，定制开发《MET-3教学实训仿真软件》。软件系统开发体现实训仿真与课程教学并重的设计理念，在具备机械结构拆装、电气控制原理、运动模拟等仿真实训功能。建立《自动化设备及生产线调试与维护》课程资源库，包含有工具使用讲解、元件介绍、运行演示视频、电子课件、电子工作页、电子图书、编程软件等相关素材，为辅助专业教师教学及学生自主学习搭建平台。
2、仿真软件的功能
仿真软件共分为助教类功能和实操类功能，形成教学做一体的实训仿真软件。
1）助教类功能
助教类功能设有工具箱、零配件库、设备运动展示资料、教学资源平台。
(1)工具箱功能栏中对每一种工具都进行了工具介绍、实物展示、三维展示、操作演示和使用规范。通过视频的方式教会学生去使用工具。
(2)零件库功能栏中包括每一个模块的机械零件和电子元件，对每一个零件或元件的结构、相关知识以及该零件在柔性制造系统中的作用都进行了详实的介绍。
(3)设备运行展示功能栏提供了柔性制造生产线各模块及整站的拆装视频和运行展示视频，可供学生查看，满足不同学习程度学生对实训的需求。
(4) 教学资源平台功能栏中建立《自动化设备及生产线调试与维护》资源库，包含有电子课件、电子工作页、电子图书、编程软件等相关素材，为辅助专业教师教学及学生自主学习搭建平台。
2）实操类功能
实操类功能设有机械拆装与电气控制两大部分。按模块和整站两种模式选择实训项目。教师调取典型项目布置实训任务，并在实训结束后查看学生的实验结果，做出评价。
三、仿真软件的教学及应用
本教学软件将应用于机电技术应用专业《自动化设备及生产线调试与维护》专业方向课程的教学。仿真软件为教师提供了一个快捷、简约的教学平台，将课程涉及的传感器技术、电机控制、液气压传动、PLC技术等相关知识直观的在理论原理讲授和实践操作教学相结合，让学生快速掌握理论知识和操作要领，轻松接收教师所授的知识点，避免不必要的误区，提高教学效果，减少设备损耗。
1、逼真的三维建模和动画演示提高学习效果
根据MET-3机电气一体化实训装置实体，建立三维模型，并应用3D渲染技术，模拟一个柔性制造系统实训室的工作场景。场景中有专用的工具摆放区、零件摆放区、工作操作区。柔性制造设备具有3D展示功能。结合后台的电路搭建，设置系统中所需要的参数和PLC控制程序，保证了仿真软件操作与实际设备运行的一致性。
2、自由搭建电路气路，激发学生自主探究
软件控制电路模块的元器件和三维实体工作场景的执行机构一一捆绑对应。从元器件库中选择所需要的相关元器件放置在电气控制界面中，用导线根据需要连接各种电路元器件，用管道连接各种液气压元器件搭建所需要的控制系统，并且可根据需要对元器件的参数进行修改。可以对搭建电路的电压、电流，液路和气路的压力等进行实时检测。教师可对控制线路、电气元件的故障进行设置，让学生根据出现的故障现象，完成故障检测修复训练。降低硬件设备的损耗，减少硬件设备的重复投入。
3、软件功能拓展，丰富教学资源
本软件具备ActiveX控件功能。ActiveX控件功能使软件与IE浏览器、PowerPoint建立对接接口。教师可以通过使用PPT和本软件自由搭建各种控制系统，编制各种富有个性化的、具有人机交互功能的大型电子教程。此功能不仅丰富了教师信息化教学方法，而且为实现学生登录校园网进行课后练习提供了技术保障。
4、模拟FMS工作场景，加强职业素养培养
软件中设计自动化生产线安全操作的指导及职业岗位要求，并植入相关企业文化。为了调动学生的积极性，设计电气控制和机械拆装的闯关模式。
四 结束语
《MET-3教学实训仿真软件》的开发改变了在传统教学中无法实现的教学效果，让抽象难懂的知识变得形象生动。为使软件进一步完善，升级版本将扩展软件新功能。如建立考核评价系统，根据考核项目，学生在完成考核项目的整个操作过程，自动统计并发布学生的实训成绩，教师可对学生的实训做出评价和批语。经过教学实践，教学软件的投入使用不仅增强了学生运用知识的意识，充分发挥了学生自主探索式学习，更重要的是提高了学生的工程实践能力，取得了良好的教学效果。
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