基于PLC的液壓傳動綜合性設計性實驗開發及研究

摘 要：針對目前液壓傳動實驗教學中的一些不足進行教學改革，將PLC控制技術運用于液壓控制系統中并開發了綜合性設計性實驗。通過這種新型實驗方式的實施，不僅增強了多種課程體系的融合，更提高了學生的實踐能力和創新能力。

關鍵詞：PLC 液壓傳動 綜合性 設計性

中圖分類號：TH137 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）09（a）-0157-01

液壓傳動是機械專業的一門重要的專業基礎課，基于課程的應用性很強，實驗課程就顯得非常重要。近年來隨著我校教學改革的不斷推進和課程建設的不斷更新，學校在強化液壓傳動理論教學的同時更加注重實驗教學的質量。實驗教學作為課堂教學的補充，通過實驗室使學生更好地理解液壓傳動的基本理論，培養學生的實際動手能力和創新能力。但就目前我校液壓傳動實驗教學的內容和方法來說，能讓學生進行設計和創新的機會較少，因此，需要對本課程的實驗教學方法和內容作一些調整和創新，提出綜合性、設計性實驗的思路。

1 液壓傳動實驗教學現狀

實驗教學的目的是配合理論教學，使學生在實驗過程中鞏固課堂上所學的理論并有所深悟。但傳統的液壓傳動實驗中，由于種種原因通常是教師演示，學生被動的根據實驗指導書的內容進行常規的驗證性實驗，教學效果一般。在實驗中我們發現傳統的液壓實驗具有以下缺點：（1）液壓回路和實驗內容固定、功能單一；（2）采用按鈕控制或繼電器控制，實驗數據手工處理，實驗數據精度不高；（3）學生自主設計的機會少，創新性差等。

2 綜合性、設計性實驗

為改變我校液壓傳動實驗教學的這些不足，液壓傳動實驗室中引進了多種包含PLC的液壓拼裝實驗臺。新型實驗臺的液壓系統采用多種控制方式（按鈕控制，繼電器控制，PLC控制），實驗過程包括從系統設計、元件組裝到控制編程、性能實現等全過程。要想利用新型實驗臺達到提高教學質量，培養學生獨立思考和動手實踐能力的目的，必須在實驗教學方法和考核方式上做革新，開設綜合性、設計性實驗。綜合性實驗力求使機械專業的學生在掌握液壓傳動基本理論的同時，熟練掌握PLC控制技術在液壓系統中的作用，對學生進行綜合訓練。設計性實驗是對學生獨立思考、發現問題、解決問題和探索創新能力進行訓練，要求學生根據實驗任務要求和實驗條件自行設計實驗內容，包括提出實驗方案，選擇實驗儀器，確定實驗內容和方法，實現實驗內容，分析實驗結果的全過程。開展綜合性設計性實驗必須改變以往“教師演示、學生模仿”的教學方式，學生不再按照實驗指導書一步一步地做，而是根據教師下發的實驗任務書選擇綜合性實驗任務。在了解實驗任務的目的和要求后，學生自行查閱資料理解一些課程中沒有講述的原理性知識，設計并逐步完成實驗內容。通過液壓傳動和PLC控制技術這兩門課程的交叉融合，在新型實驗臺上開設綜合性設計性的液壓系統實驗，不僅能夠提高實驗教學質量，還可以培養學生的動手能力，給學生提供更多的創新機會。

3 綜合性設計性實驗的實施過程

綜合性設計性實驗的實施過程參照課程設計的過程，由教師給每個學生下發不同的實驗任務書，學生可以利用液壓傳動實驗室和機電控制實驗室的相關實驗器材，根據實驗任務書的要求完成實驗的全過程。具體的實施過程可以總結如下：第一，根據實驗任務書確定實驗方案。學生可以根據給定的實驗目的和要求設計實驗方案，根據液壓傳動和PLC控制技術課程及其它相關理論的綜合知識，設計出具有綜合性實驗目的的實驗方案。第二，提交方案設計說明書。方案設計說明書中不僅要包括實驗的目的和意義、所選擇的實驗器材，還要包括詳細的實驗內容，即繪制出相應的電氣控制原理圖和液壓傳動系統原理圖，并設計出電路搭接和回路搭接實驗的詳細步驟。所提交的實驗方案必須經實驗老師的審核后方可開始實驗。第三，模擬和實驗。因實驗過程中涉及到PLC控制程序編寫，為避免由于程序錯誤造成液壓控制系統硬件的損壞，在實驗過程中首先要進行的是運用S7-200軟件進行編程和模擬，在模擬過程中發現錯誤及時調整，程序模擬正確后方可搭接液壓控制和傳動系統。選擇合適的液壓元件和電氣控制元件，根據設計的系統原理圖搭接液壓系統的液壓回路和控制電路。通電之前須經實驗老師檢查，以免因電路連接錯誤而燒壞電氣元件。第四，編寫實驗報告。在完成某一液壓控制系統的回路和電氣控制設計、系統組裝、系統調試和結果分析后，學生要編寫這一綜合性實驗的實驗報告，格式參考課程設計的說明書。

4 綜合性設計性實驗的效果分析

通過綜合性設計性實驗使得學生的動手實踐能力和理論創新能力都有了很大的提高，并加強了多課程體系的融合。首先，提高了學生查閱資料的能力。在實驗的設計和準備階段，學生需要查閱大量的資料，通過借助多種工具查閱國內外最新的科技文獻，提高了學生主動學習的能力和查找資料的能力。針對所查閱的資料進行系統的分析和研究，不僅學有所用，更拓寬了學生的知識面。其次，提高了學生主動學習和自主實驗的能力。學生在拿到實驗任務書之后就要確定實驗方案，設計實驗內容。實驗形式和內容不受約束，學生可以大膽設想，充分發揮專業所長和個人想象力，對制定的實驗方案進行反復推敲，對編制的程序嚴格模擬，在實驗過程中發現錯誤及時修正，直至達到實驗目的和要求。在整個實驗過程中，教師只起到監督和檢查的作用，完全依靠學生的自覺性和主動學習的態度，充分鍛煉了學生自主實驗的能力。再次，提高了學生科學研究的能力。綜合性設計性實驗要求學生自己動手完成實驗中的各個環節，并能對自己的實驗結果進行分析，很好地展現了學生的想象力、觀察力、創新思維、獨立思考和邏輯判斷能力，這些正是當前研究型人才所必須具備的素養。最后，提高了學生創新的能力。傳統的實驗教學過程中，學生大多是依據實驗指導書中的方法和步驟按部就班地做，缺乏思考和創新的機會。而現在采用綜合性設計性實驗教學模式，給了學生充分的思考和想象的空間，更有助于學生創新思維的形成。學生與學生之間，學生與教師之間可以隨時進行交流和討論，及時解決實驗過程中遇到的難題，將學生的學習形式由被動改為主動，不僅鍛煉了學生的創新能力，更讓學生充分體會到了學習研究的樂趣和學有所用的成就感。

5 結論

通過改進后的綜合性設計性實驗，不僅讓學生自己設計實驗回路，還讓學生動手搭建回路控制系統，使原有被動、按部就班的“看”實驗變成學生主動設計、解決現實問題與實踐環節結合的“做”實驗。通過多學科的綜合運用，有效地將液壓傳動和PLC控制技術的理論知識與實踐結合了起來。新實驗項目的開發，有利于提高學生學習的興趣及積極性，激發學生思考問題、分析問題、解決問題的能力，為社會培養出所需要的學科交叉的綜合型人才，可以更好的滿足社會發展的需要。

參考文獻

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