电气动实训总结范文

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液压与气动技术是利用有压流体（压力油或压缩空气）为介质来实现控制和运动的技术，广泛应用在国民经济的各种领域，特别是近十几年来，它与传感技术、微电子技术密切结合，发展成包括传动、控制与检测在内的自动化技术，已成为生产自动化不可缺少的重要手段【1】。《液压与气动技术》在机械大类高等教育的课程中，已成为一门重要的专业课，同时也是一门能直接用于工程实际的学科。2010年，我院利用欧元贷款购置了德国FESTO公司全套教学培训设备，其中包括20台套液压与气动实训系统和配套FluidSIM仿真软件。设备的引进结束了黑板上做实验的艰难教学条件，实现了“任务下达――设计和仿真（利用FluidSIM软件）――安装与调试（利用FESTO液压气动实训设备）――任务检查和评估”这种任务驱动式【2】教学。

1 FESTO液压气动实训平台和FluidSIM软件

FESTO气动实训平台包括能够完成各种常规回路的控制阀十余套，能够完成气动线性工作元件基本控制、复合控制、步进控制、顺序控制、压力控制、电气动回路的故障排除和维护保养等项目。液压实训平台提取出实际生产过程中常用的液压元件和各种电气元件，按照工艺应用而配备，可以进行典型液压元件、液压回路等项目的实训。FluidSIM软件由德国FESTO公司专门用于液压、气动及电气液压、电气气动设计与仿真的软件。包括FluidSIM-P和FluidSIM-H两个子模块，分别用于气动系统和液压系统的设计。该软件操作简便，灵活，具备丰富的多媒体教学资料，含有150多种标准的液压、气动和电气元件。使用该软件，可以方便的实现回路的连接和仿真，可以通过单步仿真逐步理解回路的原理或者进行回路的调试。通过设置，可实时观察系统中各个元件的参数值，如缸体的运动速度、输出力、油路压力、泵体压力等等。实训设备和仿真软件为任务驱动式教学做一体化教学提供了硬件基础。

2 仿真和实操相结合的任务驱动式教学模式设计和实施

任务驱动教学本质是通过“任务”来诱发、加强和维持学习者的成就动机。成就动机是学生学习和完成任务的真正动力系统【3】。学生在实践和学习的过程中，经过多次实践获得成功，体验到需要得到满足后的乐趣，逐渐巩固了最初的求知欲，从而形成一种比较稳固的学习动机。在设计任务驱动教学模式时，教师作为设计者，需注意如下几个问题：

1、 任务设计要契合工程应用实际，以工程项目作为引导。要让任务的设计贴近学生学习和生活经验，对于生产企业实际项目，要有相应的背景知识作铺垫。例如，机械加工中心液压回路任务，需要学生对加工中心的外观、结构、工作原理具备初步的了解，否则，不易理解和分析出系统需要有夹紧缸、进给缸等执行元件。

2、 在任务实施过程中，引导学生认清任务的轮廓、所蕴含的目标指向和目的意义。教师要努力创造条件引导学生完成任务，但不可越俎代庖、过多干涉，否则学生无法真正体验到成功的快乐。教师要保护学生的好奇心，提高学生发现问题和提出问题的勇气，鼓励学生自主探究完成任务。例如，液压缸差动连接任务，学生已经在教师的传授下理解了执行元件在回路中需要利用普通连接实现工速运动、利用差动连接实现快速运动，那么下一步，就需要自行选择元器件实现二者在行程某点上的切换。这需要用到学生们在前序课程中习得的关于换向阀和行程控制的知识以及其逻辑推理能力。此时，教师要沉得住气，激发学生自行设计，以期其取得成功后的快乐、自信和满足。

3、 在任务检查和评估过程中，教师要及时引导和总结，使学生对习得的技能、经验和素养养成认识更加清晰化和深刻化。教师要不吝赞美之辞，对学生取得的成绩和表现出来的人格闪光点给予肯定和鼓励。培养学生之间相互尊重、相互欣赏，相互学习的风气，营造和谐的师生关系。在学生通过自身或者团队的努力成功完成了某个任务，教师要告诉学生：你具备较强的动手能力、推理能力、合作能力、表达能力、良好的环境保护意识、爱护集体财务意识等等，要明确告诉学生，你不迟到、不早退，就是养成了纪律意识和尊重他人的素质，你完成任务不作弊、不取巧、按时提交，这就是诚实守信和严谨务实。教师要善于总结，善于赏识教育，正所谓“我看青山多妩媚，青山看我应如是”，良好师生关系不但是对学生人格的塑造具备强大的力量，同时教学相长，对教师育人能力的也是极好的促进。表1是我院液压部分教学选取内容和任务设置。

表1 我院液压部分教学选取内容和任务设置表

序号

学习情境

学习子情境（任务）

学时

合计学时

1

千斤顶液压系统分析

1.1液压传动认知

4

8

1.2液体缸的拆装

4

2

供热油罐车的液压系统分析

2.1液压泵及液压马达

8

24

2.2方向阀及方向控制

8

2.3系统设计、仿真和安装

8

3

机械加工中心液压系统分析

3.1流量阀及流量控制

8

16

3.2系统设计、仿真和安装

8

4

注塑机液压系统分析

4.1压力阀和压力控制

8

16

4.2系统设计、仿真和安装

8

5

动力滑台液压系统分析

5.1多种速度控制

8

16

5.2系统设计、仿真和安装

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1.前言

自动化生产技术是一门综合性的先进制造技术学科,也是一门应用型技术学科,技术上涵盖了自动化控制技术、传感器技术、变频与伺服控制技术、气动与液压传动技术、制造工艺技术、机器人技术、计算机技术等多种学科与技术领域。近几年来,国内先后从国外引进了大量的自动化装备与生产线,但国内在这一先进制造技术领域的人才培养与实际市场需求方面一直存在很大的差距。国内高校普遍缺乏该领域的先进教学手段与培训教材,学生在学校学习阶段缺乏足够的感性认识,知识技能与动手能力与实际要求存在较大的距离。我们在吸收国外同类平台长处的基础上,结合实际自动化工程项目开发过程,设计开发了YL-335B型机电一体化教学实训平台,尽可能将实际的自动化工程结构、设计方法、装配与调试技术等内容带进课堂,结合理论教学,通过在上述设备上开展实践教学,大大强化了学生的感性认识,培养和提高了学生的实际动手能力,从而达到了技能教学的目的。

2.YL-335B型实训装置的组成及原理

本实训装置主要包括两大部分,即机械结构部分和电气控制部分。整体结构如图1所示。系统通过PLC联网组成一个整体。同时,每个单元又是一个独立的系统,可以单独进行编程和调试。

在器件选用上,选用日本SMC公司的普通单作用气缸、双作用气缸、短行程气缸、旋转气缸等,并配套对应的磁感应开关,使用了日本Panasonic公司的Minas A4系列AC伺服驱动器,还使用了日本MITSUBISHI公司的FR-E700通用型变频器,上位机组态界面采用北京昆仑通态自动化软件科技有限公司的TPC7062K系列触摸屏,机架及其连接件全部采用自动化行业通用的铝型材及辅助连接。

2.1系统的基本功能。

2.1.1供料单元。该单元是系统的起始单元,采用了一个垂直的料仓,按照工艺流程,放在料仓中的工件将被自动地推到物料台上,以便输送单元的机械手抓取。

2.1.2加工单元。该单元主要把物料台上的工件送到冲压机构下,完成一次冲压工作,然后送回物料台。

2.1.3装配单元。该单元主要把料仓内的小圆柱工件通过落料机构自动落入旋转工作台,然后机械手把小圆柱物料装配进入已加工的工件中。

2.1.4分拣单元。该单元主要负责对装配好的工件进行分拣,通过传感器来判别不同的工件,从而把不同的工件通过料槽进行分流。

2.1.5输送单元。单元通过一套带传动直线运动机构及机械手装置,将工件精准输送到工作单元的物料台上,实现工件的传送功能。

2.2系统机械结构设计。

机械结构系统主要由5个单元组成,分别为供料单元、加工单元、装配单元、分拣单元和输送单元。每个单元的机械结构选用了不同尺寸、相同材质与结构的工件,进行加工与安装。

2.3系统电气结构设计。

系统的供电为三相五线制交流电。每个单元都采用一台三菱FX系列PLC作为控制核心,并且采用RS485串行通信的N:N通信方式。主站的上位机为MCGS公司的TPC7062KS触摸屏。系统如图2所示。

3.该教学实训系统的目的与意义

3.1光机电结合,覆盖全面。

本系统属于一套综合性的光、机、电一体化系统,也是一条微型的自动化生产加工线,在该系统上可以进行气动技术、传感器技术、电机传动、物料输送、自动化装配、PLC控制、人机界面等多种课程的教学与实训,也可以在此基础上进行相关的毕业设计。通过对整个系统进行教学并让学生动手装配、调试并模仿设计,学生可以在传感器的设计选型、气动元件的选型、气动回路的设计、结构系统设计、控制系统设计、PLC编程、系统装配、电气连接、系统调试等多方面进行全方位的学习和实践,达到理论教学难以达到的效果,培养学生的感性认识和实际动手能力。在全面掌握该系统的基础上,学生将具有设计装配一般实际工程系统的能力,达到技能教学的目的与效果。

3.2由浅入深,循序渐进。

该实训系统采用PLC为控制核心,通过真实再现企业现场控制一线的工作任务,以任务为出发点,通过5个单元的项目训练,达到从“开关量控制”,到“模拟量控制”,再到“网络通讯”进行一步步的深化和提高。同时,在第四站加入了“编码测速、变频控制”,在第五站加入了“伺服定位控制”、“MCGS组态软件控制”,等等。新的知识点也在一步步增加,形成了很好的、循序渐进的过程。

3.3以赛促练,进行强化。

亚龙YL-335B型实训平台是全国职业院校技能大赛指定产品,项目的测试和考核可以参照大赛的要求进行。通过大赛式的练习、测试与评比,学生会对自己的知识点进行梳理,能够发现自己针对于大赛要求的缺点与不足,可以进一步对知识和技能点进行查漏补缺。同时,学生通过大赛可以磨练品质,锻炼毅力,明白自己在相关领域进一步发展的方向和动力。

3.4以练促教,教改结合。

学生通过实训平台的训练,会对各方面的问题提出自己的想法和疑问。这些提问也反作用于我们的教学过程。项目难度的提高对教师的知识和技能的要求也进一步提高,要上好这门课,必须做好详细的准备工作,认真备课和总结。

通过该实训平台的训练,学生找到了一条容易适应从学校到工厂环境转换、从理论到实际转换、从课堂教学到工程现场真刀真枪技能转换的新途径,缩短了从学校课堂到工业生产现场的距离,从而提高了学生动手的能力。

4.结语

亚龙YL-335B型自动生产线教学设备现已投入实训教学,取得了良好的教学效果。此设备不但能完成PLC开关量控制、气动控制、光电检测等简单的基本实验,而且能进行PLC与伺服驱动、MCGS组态软件调试、通讯控制等多种复杂综合实验。在项目训练过程中,教师可根据需要由学生自己进行安装、调试和编程,也可引导学生通过改变程序来改变生产过程,实现不同的模拟生产,实现基础实验及单门课程实验、实训所无法达到的综合性运用能力,从而更好地培养学生的创新意识和实践能力,同时提高教师的自主探究和深度研发能力。

参考文献:

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机电专业综合实训课程集合了气压技术、液压技术、电机与电气控制、自动检测技术、PLC及其自动控制技术、网络通信技术等相关课程，融合了实训和生产，是机电专业学生顶岗实习前的综合课程。

对五年制高职教育而言，由于培养目标定位在为企业培养高技能型人才上，通过机电专业综合实训课程的学习，促进学生综合实践能力的提升、职业能力的培养、创新思维的发展，紧扣机电专业核心技术，即检测、控制与执行三大环节展开，同时需具备一定的网络通信技术。

综合实训课程建立在机电结合的基础上，企业调查结果显示，机电设备的控制很多都采用PLC作为控制系统。对机电综合实训课程，选择某生产流程的模拟控制系统为实训载体，通过模拟仿真控制，掌握生产岗位的控制技术，吴中中等专业学校选用了光机电一体化设备YL-235A自动化生产加工系统。

PLC在机电一体化设备教学中的应用

1.PLC在机电一体化设备中的功能

整个系统通过PLC控制，各个环节有序结合。该装置配置了触摸屏模块、PLC、变频器装置、气动装置、传感器、气动机械手装置、上料器、送料传动和分拣装置等实训机构。根据其特有的属性，系统的控制部分采用触摸屏模块和PLC，执行机构由气动电磁阀-气缸构成的气压驱动装置和变频器控制步进电机的传送装置，实现了整个系统自动运行。整个实训装置的模块之间连接方式采用安全导线连接，以确保实训操作的安全。系统分三大模块：

（1）送料机构的控制

采用24 V直流减速电机，转速6 r/min；用于驱动放料转盘旋转，PLC通过输入信号发出输出信号，驱动送料机构运行。

（2）机械手感应机构的控制

整个搬运机构能完成四个自由度动作，手臂伸缩、手臂旋转、手爪上下、手爪松紧。机械手的动作通过磁性开关和接近开关的感应信号传送给PLC，PLC根据内部程序执行发出信号，驱动电磁阀-气缸完成机械手的动作。

（3）物料传送和分拣机构的控制

由皮带输送、推料气缸、变频器、步进电机构成，PLC通过感应信号发出输出信号给变频器，变频器驱动步进电机运行，皮带转动，实现物料的传送，通过传感器感应信号，使得PLC驱动电磁阀-推料气缸动作，实现物料分拣。

2.PLC在机电一体化设备控制系统中的设计方法

建立一个PLC控制系统，必须根据被控系统所要求的动作，正确分配I/O口，综合应用顺序功能图，完成梯形图的设计，达到所预定的动作过程。

顺序控制设计法是按照工艺要求，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有序地进行操作。首先要根据工艺过程，画出顺序功能状态图，然后根据顺序功能图画出梯形图。

顺序功能图是描述控制系统控制过程、功能和特性的一种图形，是描述控制系统控制过程的一种有力工具。利用顺序功能图的方法已经成为控制梯形图设计的主要方法。利用PLC的编程元素（如状态寄存器S和辅助继电器M）来代替各步。

顺序功能图由工步、有向线段、转换条件和动作组成。顺序功能图的基本结构又分为三种：单序列、选择序列和并行序列三种形式。如图1所示：

3.PLC在机电一体化设备中的教学方法

机电综合实训课程采用项目、任务型教学，打破教材本身的框架，围绕PLC课程在设备中的应用展开，将其分解成若干个小任务，结合实际操作，了解该设备所能完成的任务和工作流程，分析设备的硬件组成和各元件功能。通过实际拆装、编程与调试、故障诊断、维修及保养等，掌握该设备的装配、操作和维护的能力。

实训课程采取阶段式训练，并将企业的6S管理融入教学过程中。

1.设备认知，熟悉设备和设备元件，拆装注意事项，安全用电等。

2.掌握知识，掌握设备需具备的理论知识和操作步骤，注意细节，融入平时所积累的操作经验和诀窍等。

3.拆装操作，结合企业实际操作要求，理解拆装顺序和要求，学会工具和仪器的使用，理解设备结构和各部件之间的关系，达到一定的技能水平。

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一、编制的依据

（一）指导思想

根据“教育部关于制定高职高专教育专业教学计划的原则意见”和 “教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见”（教高[2006]16号）文件精神，结合自动化生产设备行业的发展现状、行业的人才需求情况及我院实验实训条件、教学团队情况，以人才需求调研为依据，以我院自动化生产设备应用专业的骨干建设为基础，开展本专业建设的研究与实践，制定本专业人才培养方案。

（二）行业背景

通过走访全省多家企事业和高职毕业生的基础上，开展从业情况调查。结果显示：随着陕西制造业的发展，企业对自动化生产设备应用高素质技能型人才需求量大，尤其在国防科技、汽车、机床、自动生产线、包装印刷、自动控制、电力设备制造等领域人才缺口高达58%。近年来，良好的政策环境、迅速发展的区域经济和行业背景，为自动化生产设备应用专业的改革与发展提供了得天独厚的条件，为培养大批自动化生产设备应用高技能高素质人才，对陕西及西北地区的发展和建设有着十分重要的现实意义。

二、人才培养方案可行性论证

（一）专业历史

自动化生产设备应用专业始建于2007年，几年来，自动化生产设备应用专业为国防科技工业和陕西地方经济培养了百余名优秀人才，我院为了适应社会和经济的发展的需要，努力把自动化生产设备应用专业办好、办强，在保证教育教学质量的前提下，逐步扩大招生规模，近三年毕业生一次性就业率一直保持在95%以上。

（二）教学团队

通过建设，本专业现有教师28人，其中校内专任教师与校外兼任教师比例1：1；其中专业带头人1人，骨干教师5人，“双师素质”教师10人、副教授和高级工程师12人，3位教师具有职业技能鉴定中、高级考评员资格。近三年，教师50余篇，获得国家新型实用技术专利3项。

（三）实验实训条件

自动化生产设备应用专业拥有机电综合创新实训室、液压实训室、气动与PLC实训室、工业自动化实训室、电液综合实训室等12个专业实验实训室。与中船重工西安东风仪表厂、陕西飞机工业（集团）有限公司、东方机械厂、汉江机床厂、上海英集斯自动化公司等多家企业建立了校企合作关系，在这些企业建立了稳定的校外实习基地，进行顶岗实习和工学交替。

1、可编程控制器技术实训室。

服务课程：可用于《可编程控制器应用》、《控制系统安全与保证》、《工控组态技术》、《简单机电一体化系统设计》等课程的实验/实训教学。

主要设备：具备满足不少于40人学习，20个工位的可编程序控制器、编程软件、数字量实验模型、模拟量实验模型、触摸屏、手持式编程器、计算机、控制对象（PLC控制系统实验台或工控载体）、兆欧表、数字万用表、压线钳、剥线钳及电烙铁等。

实训项目：PLC硬件组态；电机正反转控制程序的设计与调试；Y-控制程序的设计与调试；红绿灯控制程序的设计与调试；运料小车控制程序的设计与调试；典型工控系统程序设计及工控组态等；以及维修电工取证相关的训练项目。

2、液压传动技术实训室。

服务课程：可用于《液压/气压传动技术与应用》、《液压/气压系统安装与调试》、《比例液压/比例气动技术与应用》、《液压/气动设备故障诊断》、《工程液压技术应用》等课程的实验/实训教学。

主要设备：具备满足不少于40人学习，5个工位的基础液压实验台、液压泵站、控制元件、执行元件、辅助元件、液压油、比例液压实验台、比例压力阀、比例流量阀、比例方向阀、多功能检测箱（包括流量传感器、转速传感器、压力传感器、温度传感器等组件）、工程机械组件、用于拆装的工业液压元件、万用表、常用的机械拆装工具等。

实训项目：液压典型系统安装与调试；比例液压系统安装与调试；液压系统运行维护、故障检测、诊断与排除；典型工程液压系统安装与调试等训练项目。

3、气动传动技术实训室。

服务课程：可用于《液压/气压传动技术与应用》、《液压/气压系统安装与调试》、《液压/气动设备故障诊断》等课程的实验/实训教学。

主要设备：具备满足不少于40人学习，5个工位的基础气动实验台、空压机站、气动控制元件、执行元件、辅助元件、比例气动实验台、比例压力阀、压力继电器、带内置测量系统的气缸、比例阀操作模块、开关、输入输出盒、带数字量和模拟量输入输出模块的PLC、编程软件、计算机、万用表；用于拆装的工业气动元件、常用的拆装工具等。

实训项目：气动典型系统安装与调试；电气气动系统安装与调试；比例气动系统安装与调试；气动系统运行维护、故障检测、诊断与排除等训练项目。

（四）人才培养模式

在专业建设上依托行业优势，实施校企共建，与企业合作共同开发人才培养方案，企业技术骨干参与课程体系设计、课程内容改革、专业课程教学、实习指导等关键教学环节。在实践教学环节上，在充分利用校内实训基地的基础上，与中船重工西安东风仪表厂、陕西飞机制造工业有限公司、西电集团、东方机械厂、上海英集斯自动化设备有限公司等企业开展合作，安排学生进行专业岗位技能训练和顶岗实习，确保了毕业生的专业能力得到训练和提高。经过几年的教学实践，自动化生产设备应用专业初步形成了“以职业岗位需求为培养目标，以职业能力培养为核心，以校企合作为手段”的工学结合人才培养模式。