基于PLC的液壓傳動綜合性設(shè)計性實驗開發(fā)及研究

摘 要：針對目前液壓傳動實驗教學(xué)中的一些不足進行教學(xué)改革，將PLC控制技術(shù)運用于液壓控制系統(tǒng)中并開發(fā)了綜合性設(shè)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(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：PLC 液壓傳動 綜合性 設(shè)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(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，基于課程的應(yīng)用性很強，實驗課程就顯得非常重要。近年來隨著我校教學(xué)改革的不斷推進和課程建設(shè)的不斷更新，學(xué)校在強化液壓傳動理論教學(xué)的同時更加注重實驗教學(xué)的質(zhì)量。實驗教學(xué)作為課堂教學(xué)的補充，通過實驗室使學(xué)生更好地理解液壓傳動的基本理論，培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和創(chuàng)新能力。但就目前我校液壓傳動實驗教學(xué)的內(nèi)容和方法來說，能讓學(xué)生進行設(shè)計和創(chuàng)新的機會較少，因此，需要對本課程的實驗教學(xué)方法和內(nèi)容作一些調(diào)整和創(chuàng)新，提出綜合性、設(shè)計性實驗的思路。

1 液壓傳動實驗教學(xué)現(xiàn)狀

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

2 綜合性、設(shè)計性實驗

為改變我校液壓傳動實驗教學(xué)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(tǒng)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(tǒng)設(shè)計、元件組裝到控制編程、性能實現(xiàn)等全過程。要想利用新型實驗臺達到提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和動手實踐能力的目的，必須在實驗教學(xué)方法和考核方式上做革新，開設(shè)綜合性、設(shè)計性實驗。綜合性實驗力求使機械專業(yè)的學(xué)生在掌握液壓傳動基本理論的同時，熟練掌握PLC控制技術(shù)在液壓系統(tǒng)中的作用，對學(xué)生進行綜合訓(xùn)練。設(shè)計性實驗是對學(xué)生獨立思考、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和探索創(chuàng)新能力進行訓(xùn)練，要求學(xué)生根據(jù)實驗任務(wù)要求和實驗條件自行設(shè)計實驗內(nèi)容，包括提出實驗方案，選擇實驗儀器，確定實驗內(nèi)容和方法，實現(xiàn)實驗內(nèi)容，分析實驗結(jié)果的全過程。開展綜合性設(shè)計性實驗必須改變以往“教師演示、學(xué)生模仿”的教學(xué)方式，學(xué)生不再按照實驗指導(dǎo)書一步一步地做，而是根據(jù)教師下發(fā)的實驗任務(wù)書選擇綜合性實驗任務(wù)。在了解實驗任務(wù)的目的和要求后，學(xué)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(shè)計并逐步完成實驗內(nèi)容。通過液壓傳動和PLC控制技術(shù)這兩門課程的交叉融合，在新型實驗臺上開設(shè)綜合性設(shè)計性的液壓系統(tǒng)實驗，不僅能夠提高實驗教學(xué)質(zhì)量，還可以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，給學(xué)生提供更多的創(chuàng)新機會。

3 綜合性設(shè)計性實驗的實施過程

綜合性設(shè)計性實驗的實施過程參照課程設(shè)計的過程，由教師給每個學(xué)生下發(fā)不同的實驗任務(wù)書，學(xué)生可以利用液壓傳動實驗室和機電控制實驗室的相關(guān)實驗器材，根據(jù)實驗任務(wù)書的要求完成實驗的全過程。具體的實施過程可以總結(jié)如下：第一，根據(jù)實驗任務(wù)書確定實驗方案。學(xué)生可以根據(jù)給定的實驗?zāi)康暮鸵笤O(shè)計實驗方案，根據(jù)液壓傳動和PLC控制技術(shù)課程及其它相關(guān)理論的綜合知識，設(shè)計出具有綜合性實驗?zāi)康牡膶嶒灧桨浮５诙峤环桨冈O(shè)計說明書。方案設(shè)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(nèi)容，即繪制出相應(yīng)的電氣控制原理圖和液壓傳動系統(tǒng)原理圖，并設(shè)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(jīng)實驗老師的審核后方可開始實驗。第三，模擬和實驗。因?qū)嶒炦^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(tǒng)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(fā)現(xiàn)錯誤及時調(diào)整，程序模擬正確后方可搭接液壓控制和傳動系統(tǒng)。選擇合適的液壓元件和電氣控制元件，根據(jù)設(shè)計的系統(tǒng)原理圖搭接液壓系統(tǒng)的液壓回路和控制電路。通電之前須經(jīng)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(tǒng)的回路和電氣控制設(shè)計、系統(tǒng)組裝、系統(tǒng)調(diào)試和結(jié)果分析后，學(xué)生要編寫這一綜合性實驗的實驗報告，格式參考課程設(shè)計的說明書。

4 綜合性設(shè)計性實驗的效果分析

通過綜合性設(shè)計性實驗使得學(xué)生的動手實踐能力和理論創(chuàng)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(xué)生查閱資料的能力。在實驗的設(shè)計和準備階段，學(xué)生需要查閱大量的資料，通過借助多種工具查閱國內(nèi)外最新的科技文獻，提高了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的能力和查找資料的能力。針對所查閱的資料進行系統(tǒng)的分析和研究，不僅學(xué)有所用，更拓寬了學(xué)生的知識面。其次，提高了學(xué)生主動學(xué)習(xí)和自主實驗的能力。學(xué)生在拿到實驗任務(wù)書之后就要確定實驗方案，設(shè)計實驗內(nèi)容。實驗形式和內(nèi)容不受約束，學(xué)生可以大膽設(shè)想，充分發(fā)揮專業(yè)所長和個人想象力，對制定的實驗方案進行反復(fù)推敲，對編制的程序嚴格模擬，在實驗過程中發(fā)現(xiàn)錯誤及時修正，直至達到實驗?zāi)康暮鸵蟆Ｔ谡麄€實驗過程中，教師只起到監(jiān)督和檢查的作用，完全依靠學(xué)生的自覺性和主動學(xué)習(xí)的態(tài)度，充分鍛煉了學(xué)生自主實驗的能力。再次，提高了學(xué)生科學(xué)研究的能力。綜合性設(shè)計性實驗要求學(xué)生自己動手完成實驗中的各個環(huán)節(jié)，并能對自己的實驗結(jié)果進行分析，很好地展現(xiàn)了學(xué)生的想象力、觀察力、創(chuàng)新思維、獨立思考和邏輯判斷能力，這些正是當(dāng)前研究型人才所必須具備的素養(yǎng)。最后，提高了學(xué)生創(chuàng)新的能力。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)過程中，學(xué)生大多是依據(jù)實驗指導(dǎo)書中的方法和步驟按部就班地做，缺乏思考和創(chuàng)新的機會。而現(xiàn)在采用綜合性設(shè)計性實驗教學(xué)模式，給了學(xué)生充分的思考和想象的空間，更有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的形成。學(xué)生與學(xué)生之間，學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)形式由被動改為主動，不僅鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力，更讓學(xué)生充分體會到了學(xué)習(xí)研究的樂趣和學(xué)有所用的成就感。

5 結(jié)論

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

參考文獻

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