Учебно-практический программно-аппаратный комплекс для моделирования задач по автоматизации производства

 Цель: решение проблемы недостаточности практической составляющей на занятиях в объединении радиотехнического конструирования «Электроник» КОЦНТТ «Истоки» и в учреждениях профессионального образования при изучении тем, связанных с автоматикой, автоматизацией и программным управлением производственными процессами.

           Задачи:

1.Анализ тематического плана по разделам образовательной программы объединения «Электроник» и предметов с изучением выше названных тем в учреждениях профессионального образования.

2.Выявление проблемы недостаточной заинтересованности учащихся при прохождении ряда тем из этих разделов программы, что связано с неудобством и недостаточностью лабораторного практического и демонстрационного оборудования, используемого на занятиях по данным темам.

3.Анализ дидактического, методического и практического материала, применяемого на занятиях по данным темам.

4.Разработка мер по улучшению практической составляющей при изучении разделов по данным темам, а именно разработка учебно-практического программно-аппаратного комплекса для моделирования задач по автоматизации производства.

5.Разработка оборудования для улучшения практической составляющей по данным темам.

6.Разработка универсального программного обеспечения для разработанного оборудования, для улучшения практической составляющей по данным темам.

7.Апробация разработанного оборудования и программного обеспечения для него на практических занятиях по темам автоматизации и производства, при изучении разделов образовательной программы объединения «Электроник» и образовательных программ в учреждениях профессионального образования соответствующего профиля.

8.Сравнительный анализ практической составляющей до внедрения и после внедрения спроектированного, собранного и апробированного оборудования на занятиях по данным темам.

Методы и ход научно-практической работы:

1.Теоретический метод исследования (по методической и специальной литературе, а так же по материалам сети Internet):

-анализ проблемных тем из разделов автоматика, автоматизация производства и программное управление производственными процессами;

-анализ оборудования и материалов по использованию на занятиях по темам тематического плана образовательной программы объединения «Электроник» и предметов с изучением выше названных тем в учреждениях профессионального образования;

-рассмотрение возможности проектирования и создания своего оборудования и программного обеспечения для применения в изучении практической части выше названных тем.

2.Проектный метод исследования:

-разработка оригинального оборудования для использования при изучении тем данных разделов, то есть разработка аппаратного модуля комплекса. На нем расположены устройства подачи деталей на раздаточную площадку под электронный захват. Электронный захват, беря деталь, перемещает её на установочную плоскость по командам из программного модуля комплекса, поступающим на два шаговых двигателя, отвечающих за перемещение захвата по двум осям. Точность установки проверяется по обратной связи с программным модулем за счет оцифрованного сигнала (с помощью двух АЦП микроконтроллера Attiny45) с инфракрасных дальномеров, которые установлены по обеим осям перемещения захвата.

-разработка программного обеспечения при условии его универсальности и возможности совместного использования с разработанным оборудованием. Программа представляет собой настраиваемую виртуальную плоскость на которую устанавливаются детали из заранее скомпонованного меню, в котором устанавливается их тип и размер. затем программа выдает сигналы на LPT порт компьютера (или на USB-LPT адаптер, который так же спроектирован и собран в объединении «Электроник») сигналы, управляющие электронной схемой аппаратного модуля комплекса.

3.Практический метод:

-сборка механической компоновки оборудования, проектирование и сборка электронной части оборудования.

-проектирование и написание программной части для работы со спроектированным и собранным механическим и электронным оборудованием.

4.Экспериментальный метод:

-апробация данного оборудования на практических занятиях в объединении «Электроник», доработка модулей программного обеспечения и доработка модулей учебно-практического лабораторного комплекса, разработанного в процессе исследования для устранения проблемы, решение которой является   целью научно-практической работы.

             По итогам проведённой исследовательской работы разработан и собран программно-аппаратный лабораторно-практический комплекс для выполнения работ связанный с автоматизацией производства и программным управлением производственными процессами; разработано универсальное программное обеспечение с управлением от персонального компьютера через LPT порт или USB-LPT адаптер, которое приспособлено для управления спроектированным и собранным оборудованием.

Апробация оборудования и программного обеспечения, проведенная на практических занятиях в объединении «Электроник» КОЦНТТ «Истоки», в объединении «Радиотехник» городского центра детского творчества «Содружество» и в Костромском машиностроительном техникуме, показала его хорошую наглядность при изучении тем, связанных с автоматикой, автоматизацией и программным управлением производственными процессами.