紡織機械機電一體化課程改革實踐

本文闡述紡織專業本科教育中開設紡織機械機電一體化課程時存在的問題，并從教學內容及方式上提出解決問題的方法。

1 引言

天津工業大學向紡織科學與技術專業的學生開設新型紡織機械機電一體化基礎課程，主要講授機電一體化相關技術的基礎知識及基本工作原理。該課程綜合性強、知識面廣、實踐性強，但課堂教學學時只有30個學時，采用傳統的教學方法已難以滿足教學的需求。另一方面，隨著數字化紡織裝備的普及，對掌握機電一體化技術的紡織工程專業人才的需求也發生很大變化，高水平數字化紡織裝備設計及高層次維護復合型人才緊缺;而該課程主要講授機電一體化技術的基本原理及其在紡織裝備上的應用，缺少計算機測控系統中軟、硬件的實踐應用內容，因此，應在教學內容上適當減少基本原理中的底層理論教學時間，增加應用技術內容。

2 明確培養目標，調整教學內容

從學生的實際情況及社會需求看，紡織工程專業的學生在紡織專業知識方面有一定的知識儲備，但在機電一體化方面卻缺少必要的專業知識、感性認識及操作技能，這是由于過去學習的一些基礎課，如電工電子學、微機原理及接口技術等課程學時及教學內容較少，學生的重視亦不夠造成的。因此，課程的培養目標應使學生具有機電一體化方面的基本知識，初步學會運用計算機和電路知識，設計簡單的測控系統;能夠使用商用的伺服、變頻調速系統，能夠使用常用的傳感器，并能簡單應用工業控制系統中常用的微型計算機，如PLC;具有初步分析現場生產問題和進行機電一體化設備調試和維修的能力。

課程教學由理論教學和實踐教學環節組成。理論教學側重于基本知識及概念，降低對理論部分的要求，主要內容包括計算機控制系統中的微型計算機、計算機控制系統中的總線及通訊、控制系統組成、伺服與驅動等技術及機電一體化相關技術在各種紡織機械中的應用，力求使學生在對機電一體化相關技術能有一個系統認識的基礎上，從機電一體化的角度看紡織機械產品的設計、運行與維護。實踐教學是聯系理論與實踐的橋梁，主要包括2個綜合實驗，分別是織機動態經紗張力測試及數字化小樣細紗機紡竹節紗實驗。

3 加強實踐環節，提高學生技能

實踐教學對于理解課程中的理論內容有至關重要的作用，針對學校學生的特點，結合實驗室的現有條件，設計織機動態經紗張力測試及數字化細紗機竹節紗紡紗2項實驗，通過這2個實驗，利于學生深入掌握和理解相關的機電一體化技術，并起到融會貫通的作用。

經紗動態張力測試是織機動態性能指標測試的重要內容，為了能充分利用機電一體化技術，同時提高實驗效果，搭建基于虛擬儀器技術的織機動態經紗張力測試系統。與傳統儀器相比，不僅提高測試的準確性、可靠性及靈活性，而且可以在做實驗時深入剖析測試系統的組成，包括硬件構成、軟件設計。由于時間緊，主要以講解的形式對測試系統進行功能分解，硬件上側重硬件的選型、使用方法及使用注意事項，軟件上采用自頂向下的方法進行分析，側重于系統構成、軟件平臺使用、硬件驅動、用戶程序設計及界面設計等內容。

數字化細紗機是學校自主研發的全數字控制的細紗機，采用PLC控制，觸摸屏人機接口，3路交流伺服與1路變頻系統分別控制3羅拉牽伸系統和加捻系統運動。通過利用該機器進行竹節紗紡紗，能夠進一步深入理解細紗機控制系統的設計與使用，理解觸摸屏的使用方法及編程方法、PLC程序的設計與編制方法、相關傳感器在PLC控制環境下的使用等。這對于在應用系統的高度與角度掌握機電一體化技術的應用及內涵都有十分重要的意義。

4 結語

通過教學改革和實踐，開發具有針對性的實驗，解決教學內容不完整、實踐教學薄弱、課堂教學信息量不足等問題。通過這2個實驗，能夠將所學習的機電一體化相關基礎知識貫穿起來，并在應用層面上加以強化，教學效果得到明顯的提高?！?/p>

(作者單位:天津工業大學紡織學院)