QCS014拆裝式液壓系統實驗臺在教學中的應用

摘要：綜述了QCS014拆裝式液壓系統教學實驗臺，經過改造后在液壓課程教學方面的應用，并通過兩個實例說明該實驗臺的實用性和方便之處，最后總結了該實驗臺良好的教學效果。

關鍵詞：液壓實驗臺 回路設計 液壓控制 PLC控制

“實踐是檢驗真理的唯一標準”。這句名言在《液壓與氣動》課程的理論與實踐相結合中體現更為突出。《液壓與氣動》課程是高職院校機械類專業和機電一體化專業學生必須掌握的技術基礎課目，具有很強的實踐性。有效地利用實驗設備，增強學生理解能力，大大提高教學效果。

我校有“液壓系統壓力形成原理”實驗臺、“液壓元件性能測試”實驗臺，這些只是做基礎部分實驗用，而未改裝的QCS014拆裝式液壓系統教學實驗臺，有一定的局限性。學生對液壓回路及其元件實際應用方面的知識只能通過老師在課堂上傳授或多媒體課件學習，學習起來還是比較抽象也不容易掌握，使部分學生對該課程的內容缺乏感性認識，達不到理想的效果，也降低了學習的興趣。

為了適應高職高專教育的現代化水平，陜西國防工業職業技術學院，機電學院對QCS014拆裝式液壓系統教學實驗臺進行了改造，改造后的實驗臺除了可以進行常規的液壓基本控制回路實驗實訓外，還可以進行液壓回路課程設計、畢業設計、以及利用可編程控制器（PLC）進行液壓系統控制及中級工的培訓等。是全液壓控制、繼電器控制液壓部分動作和用PLC控制液壓部分動作完美結合的典型實驗設備。

該實驗臺采用的是中壓系列液壓元件和快速接頭。通過該實驗臺，學生不但可以根據需要快速搭建成各種手動控制、半自動控制及全自動控制的液壓回路或液壓系統。而且還可以獨立地進行實驗實訓科目設計、實訓操作、安裝、調試、故障排除、編制控制程序等。這樣使學生得到理想的綜合訓練，較好地滿足了當前職業教育和素質教育的要求，學生得到最大的收獲。

1 QCS014拆裝式液壓系統教學實驗臺應用實例

下面通過兩個實例說明QCS014拆裝式液壓系統教學實驗臺在液壓傳動實驗、實訓教學環節中的應用。

1.1 液壓回路的設計、安裝與調試 在實驗實訓教學中，一般由教師給學生提出實驗和實訓科目的內容、要求，提供實驗實訓設備、液壓元件、電氣元件、電腦與軟件等。學生可根據所學的相關的理論知識，自己擬定實驗實訓方案，實驗實訓步驟，獨立操作，安裝調試或測試，及時解決操作過程中出現的問題。

安裝液壓元件：定量葉片泵1臺，單桿液壓缸2臺， Y型溢流閥1臺，調速閥2臺，三位四通電磁換向閥2臺，油箱1臺，油管及管接頭多個。

要求：用這些液壓元件組成一個可以實現“A缸進→B缸進→A缸退→B缸退→停止”順序動作的液壓傳動系統。

實驗實訓步驟如下：①畫出液壓系統的工作原理圖，如圖1。②分析運動過程，并作出電磁鐵動作順序表，如表1。

a.A缸前進時，1YA通電，油液經換向閥4的左端、調速閥6進入A缸左腔，活塞向右移動；回油經換向閥4直接回油箱，此時活塞運動速度由調速閥6調節，完成A缸的進給動作。b.B缸前進時，1YA繼續保持通電，3YA通電，油液經換向閥5的左端、調速閥7進入B缸左腔，活塞向右移動；回油經換向閥5直接回油箱，此時活塞運動速度由調速閥7調節，完成B缸的進給動作。c.A缸退回時，1YA斷電，2YA通電，3YA繼續保持通電，油液經換向閥4的右端進入A缸右腔，活塞向左移動；回油經調速閥6中的單向閥，經換向閥4流回油箱，完成A缸的退回動作。d.B缸退回時，1YA、3YA斷電，4YA通電，2YA繼續保持通電，油液經換向閥5的右端進入B缸右腔，活塞向左移動；回油經調速閥7中的單向閥，經換向閥5流回油箱，完成B缸的退回動作。e.B缸退回到位停止，此時1YA、2YA、3YA、4YA均斷電。③根據工作原理圖，選擇液壓元件，在液壓實驗臺上連接好回路。④開機調試，調節調速閥的手柄，觀察液壓缸的速度變化，做好記錄。⑤實驗實訓完畢，拆卸回路，將元件清理并歸位。

通過本實驗實訓項目，使學生進一步了解液壓元件的結構、工作原理及性能特點以及所起的作用和如何正確合理選用，還能提高學生對液壓回路的設計、組裝、調試等技能和實際動手能力。

1.2 用PLC控制液壓系統并設計、安裝、調試 在此類實驗實訓中，教師給出控制內容及要求，提供安裝設備，由學生根據所學的液壓及PLC理論知識，自己擬定方案，步驟，設計液壓回路，在歐姆龍軟件中設計梯形圖，獨立操作，發現問題學生自己研究解決。

現有設備：電腦1臺，裝有可編程控制器的QCS014設備1臺，定量葉片油泵1臺，單桿液壓缸1臺，溢流閥1臺，節流閥1臺，三位四通電磁換向閥1臺，兩位兩通電磁換向閥1臺，油箱1臺，油管及管接頭多個，接近開關5個，數根導線。

要求：用這些元件組成一個用PLC控制實現“快進→工進→快進→工進→快退→原位停止”液壓傳動系統。

具體實驗實訓步驟如下：①畫出該系統的工作原理圖，如圖2。②分析運動過程，并作出電磁鐵動作順序表，如表2。

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a.快進時：由啟動按鈕SB2給電，1YA、3YA通電，油液經換向閥4的左端進入液壓缸5的左腔，活塞右移；回油經換向閥4、7流回油箱，實現第一次快進。b.工進時：當活塞桿運動到接近開關SQ2時，使3YA斷電，1YA繼續保持通電，油液經換向閥4的左端進入液壓缸5的左腔，活塞繼續右移；回油經換向閥4、節流閥6流回油箱，實現第一次工進，工進速度由節流閥6調節。c.快進時：當活塞桿運動到接近開關SQ3時，1YA繼續保持通電、3YA通電，油液經換向閥4的左端進入液壓缸5的左腔，活塞繼續右移；回油經換向閥4、7流回油箱，實現第二次快進。d.工進時：當活塞桿運動到接近開關SQ4時，使3YA斷電，1YA繼續保持通電，油液經換向閥4的左端進入液壓缸5的左腔，活塞繼續右移；回油經換向閥4、節流閥6流回油箱，實現第二次工進，工進速度和第一次相同。e.快退時：當活塞桿運動到接近開關SQ5時，1YA斷電、2YA、3YA通電，油液經換向閥4的右端進入液壓缸5的右腔，活塞左移；回油經換向閥4、7流回油箱，實現快退。f.原位停止：當活塞桿運動到接近開關SQ1時，1YA、2YA、3YA均斷電，活塞運動停止。③繪制出PLC梯形圖并附輸入、輸出地址（I/O）分配列表，如圖3及表3。④根據液壓系統工作原理圖，選擇液壓元件，在液壓實驗臺上連接好回路。⑤根據液壓系統工作原理圖、梯形圖及輸入、輸出地址（I/O）分配列表，選擇接近開關和導線，在液壓實驗臺上連接好電路。⑥開機調試，調節節流閥的手柄，觀察液壓缸的工進速度，做好記錄。⑦實驗實習完畢，拆卸回路，拆卸電路，將元件清理并歸位。

通過本實驗及實訓科目使學生進一步了解液壓元件的結構、工作原理及性能特點以及所起的作用和如何正確合理選用；了解歐姆龍軟件環境，掌握梯形圖的制作及輸入、輸出地址（I/O）分配；了解接近開關的工作原理及應用并掌握電路中的線路連接方式。通過學生對液壓回路的設計、組裝、調試及歐姆龍軟件的應用等技能提高實際動手能力。

2 總結及QCS014拆裝式液壓系統教學實驗臺的發展前景

液壓教學不只是單純教授學生理論知識，更多應該加強訓練、提高學生自學能力、設計創新能力、以及實事求是的科學態度，充分鍛煉學生實際動手能力。通過實驗實訓，不僅可以加強對液壓理論知識方面的理解，而且也能掌握先進的控制技術，培養學生在機液電一體化綜合控制等方面的綜合能力。QCS014拆裝式液壓系統教學實驗臺綜合性能比較強，在實踐教學中有著良好的應用前景。

2.1 總結 本論文主要完成了以下方面的工作：①闡述了QCS014拆裝式液壓系統教學實驗臺在實踐教學中的重要作用。②用舉例說明法闡述了在該試驗臺上完成液壓回路的設計、電磁鐵動作順序表、安裝、調試的全過程。③用舉例法闡述了根據液壓系統和電氣系統的控制要求，設計液壓回路；用可編程控制器建立輸入、輸出地址分配表并設計繪制梯形圖；安裝元件、連接導線、調試觀察結果。④總結了學生在實踐學習中收獲，體現了實實在在良好的教學效果，使學生對《液壓與氣動》課程從朦朧到清晰的全過程。

2.2 QCS014拆裝式液壓系統教學實驗臺應用前景 以上是液壓基本元件以及PLC控制在該實驗臺上的應用，也基本滿足了液壓教學的要求，然而，該實驗臺的功能完善性方面還有待進一步的發展，還有很多的研究工作需要進一步的探索。①模擬量元件的應用。在該實驗臺上可以增加一些帶有模擬量的元件，應用這些比例閥設計回路并且與PLC結合，緊貼技術發展要求。②插裝閥和疊加法的應用。該實驗臺有著很大的發展空間，選用插裝閥和疊加閥，是該實驗臺控制方式更多樣化，科學化、先進化。③液壓系統故障設置的開發。能在該實驗臺上開發“液壓系統故障設置”功能，可以模擬實際工程中出現的常見液壓故障，以便液壓專業的學生在學習《液壓系統故障分析與排除》課程中學習更方便，更實際，更便于學生在將來的工作中學以致用，對液壓系統中的出現故障，進行排除。

總之，該實驗臺經過第一次改裝后，增加了PLC控制，使QCS014拆裝式液壓系統教學實驗臺的發展取得了一定的進展，但隨著科技的不斷進步，該實驗臺也將不斷的融入新的元素，使該實驗臺的功能逐步完善化，更好的為液壓實踐教學服務，培養優秀的液壓技術人才。

參考文獻：

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