基于生產設備的機電傳動控制課程改革研究

王堯 張志義 胡艷娟 任麗敏 孫蓓 高興華

【摘要】機電傳動控制課程具有理論性強、實踐性強的特點。本文分析了課程改革的背景，并從課程體系、教學內容、教材編寫、實踐環節等多方面提出了改革措施和具體做法。

【關鍵詞】機電傳動控制 改革 教學內容 教學方法

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）02-0053-02

機電傳動控制課程是機械設計制造及其自動化專業本科生的必修課。由于電力傳動控制裝置和機械設備是一個不可分割的整體，所以通過該課程的學習，學生應能夠了解機電傳動控制的一般知識；掌握常見驅動電機、控制電機、低壓電器、晶閘管等的工作原理、特性、應用和選用的方法；掌握常用的開環、閉環控制系統的工作原理、特點、性能及應用場所；掌握繼電器-接觸器控制線路和可編程序控制器PLC系統的控制原理、設計方法及常見的典型控制實例；了解最新控制技術在機械設備中的應用。

1課程改革的背景

以我院機電傳動控制課程為例，前些年，課程主體內容分為兩個部分，即：繼電接觸器控制部分和可編程控制器部分。繼電接觸器部分主要講授常用低壓電器元件，如熔斷器、斷路器、接觸器、繼電器和主令電器等和典型控制環節，如異步電機的降壓啟動、調速、制動等等。可編程控制器部分主要講授PLC的工作原理、主要結構、內部軟元件及歐姆龍系列PLC指令等等。

以往的教學實踐證明，分類傳授式教學方法不僅難以激發這部分學生的學習興趣，他們的綜合實踐能力也沒有明顯的提高。這些都影響了教學效果，因此我們必須進行教學模式的改革。對于這些形象思維較邏輯思維好的學生，如果采用真是的常規機床和數控機床為載體，采用“串成線”的方式引導學生，完成整個教學過程，提高學生的學習興趣和綜合能力。

2課程體系的改革

我們建立了一個嶄新的課程體系，它把驅動電機、控制電機電器、電力拖動、繼電器-接觸器控制、可編程序控制器、電力電子技術、直流、交流、步進電機伺服系統等強電控制的內容，根據學科的發展與其內在規律，有機地結合起來，把機電一體化技術所需的強電控制知識都集中在這一門課程中，不僅避免了不必要的重復，節省了學時，加強了系統性，而且理論聯系實際，學以致用，使學生對機電一體化產品中電控技術的強電控制部分有個全面、系統的了解和掌握。

3教學內容的改革

教學內容方面做了大幅度調整，除原有內容外，增加了傳統生產機械的控制系統、常用控制電機介紹、變頻技術和數控機床控制系統等內容。

1. 繼電器-接觸器控制系統

講授傳統的和先進的低壓電器元件，包括刀開關、熔斷器、斷路器、電磁執行機構、接觸器、繼電器和各種主令電器等。

講授三相異步電動機的起動、制動、調速和行程控制線路及其設計方法。

2. 傳統生產機械的控制系統

普通車床控制系統；平面磨床控制系統；搖臂鉆床控制系統；萬能臥式銑床控制系統；電動葫蘆控制系統。

3. 可編程控制器概述

講授可編程控制器的產生、定義、功能、特點及組成；可編程控制器的工作原理、編程語言、內部軟元件及尋址方式等。

4. 可編程控制器控制指令

講授可編程控制器常用控制指令；可編程控制器梯形圖設計方法，包括經驗法、時序法、順控指令等。

5. 常用控制電機

介紹步進電機、直流伺服電機、交流伺服電機的工作原理及其驅動方式。變頻技術。

6.數控機床電氣控制系統

介紹機床數控系統基本結構及連接；數控系統基本參數的調試；數控機床的舉例。

4課程教材的改革

隨著PLC技術及網絡控制技術的發展，電氣控制系統內容處于不斷更新中，為此，我們已經編寫了《機電傳動控制》教材，新教材突出以下特點：

1. 保留常用低壓控制電器、電器控制線路的基本原則和基本控制環節、典型生產機械電氣控制線路分析、電氣控制線路的設計等基本部分以及工廠常用的、代表新技術發展方向的可編程控制器原理與應用內容。

2. 典型生產機械電氣控制線路分析中加入數控機床的電氣控制內容：數控車床的電氣控制線路分析及數控銑床的電氣控制線路分析。

3. 面向高新技術的發展，增加一章敘述數控系統內置PLC原理及應用的內容。

5實踐環節的改革

實踐環節改革可分三個層次。

1.驗證性實驗，包括常用低壓電器元件結構認識、電機結構認識、可編程控制器結構認識、點動控制線路、自鎖控制線路、△—Y降壓起動控制線路、正反轉控制線路、制動控制線路及PLC基本編程實驗等，有預期的實驗結果，能使學生加深對課程內容的理解，訓練初步的動手能力；

2.在學校工程訓練中心或工廠做電工實習，進一步培養工作崗位所要求的現場配線、排除故障能力；

3.在可編程控制器教學中采用現代化教學手段，利用微機化編程、借助PLC專用通訊軟件進行程序傳輸和在線調試，并盡可能在控制對象上檢驗運行結果，屬創新性、設計性實驗。

這三個實踐教學層次我們基本上做到課程各階段不斷線，從基本課程實驗、電工實習、生產實習持續進行。

6結束語

經過這幾年的努力，《機電傳動控制》課程改革取得了一定的成績，但仍存在著一些值得思考和有待解決的問題。如實踐資源有些緊張的問題。我們將繼續努力，在改革教學內容的同時，增加自制實驗設備；延長實驗室開放時間；增加設計性、創新性實驗項目；引導在校生參加教師的縱向、橫向課題。在不斷的改革和實踐中，保持《機電傳動控制》課程作為省級優秀課程理論完整、技術先進、實踐性強的特色。

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