伺服控制系統理實一體化課程的項目設計

沈德峰遼寧軌道交通職業學院 （沈陽 110036）

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伺服控制系統理實一體化課程的項目設計

沈德峰
遼寧軌道交通職業學院 （沈陽 110036）

摘 要本文詳細介紹伺服控制系統課程的理實一體化課程的意義、改革辦法，提出了一種切實可行的實施方案。針對當下教學改革要求理實一體的情況，對課程進行了細致的剖析和規劃。該教學方案作為機電、電氣等相關專業的伺服控制系統課程的主導方案，在實際教學過程中取得了比較滿意的結果。

關鍵詞伺服電機；伺服控制；理實一體化；項目設計中圖分類號：G712

文獻標識碼：A

文章編號：1003-3319（2016）02-00035-03

隨著控制技術的發展，越來越多的高精度機床、工業機器人等設備采用伺服電機作為運動機構的主要動作部件。相比于傳統的直流電機、三相異步電機和步進電機，伺服電機（這里單指交流伺服電機）具有精度高、運行穩定、可靠性高等特點，被越來越多的應用在高精尖的設備中。可以說，伺服電機控制即將成為機電一體化等專業的必修內容。

不過，在目前的高等職業院校中，伺服技術還仍然處于從屬的地位，通常將其放在電機拖動、電力電子技術等課程中作為一個章節，內容不夠充實，課時也比較少，因此經常會出現學校教學和企業實踐脫節的情況。本文是在企業調研的基礎上，重新對課程內容進行了補充和整合，討論一種在理實一體化課程中進行伺服控制教學的方法。

1 項目的整體設計

按照系統從無到有、從小到大的順序進行教學項目的整體設計，既有針對伺服電機本身的項目，也有針對伺服電機和伺服驅動器組成的伺服系統的項目，同時還有與PLC結合后的伺服控制項目。伺服系統教學的步驟和基本內容如下。

項目一，伺服系統的基本知識和安裝方法，重點解決伺服系統的基本知識。

項目二，伺服驅動器的配線方法，重點解決伺服驅動器的配線問題。

項目三，伺服系統的上電試轉，重點解決伺服系統配線完成后的試轉問題。

項目四，伺服系統速度模式控制，重點解決伺服系統速度模式控制方法問題。

項目五，伺服系統位置模式控制，重點解決伺服系統位置模式控制方法問題。

項目六，伺服系統扭矩模式控制，重點解決伺服系統扭矩模式控制方法問題

項目七，伺服系統的參數調整，重點介紹伺服系統其他參數調整的問題。

項目八，伺服系統的PLC控制，重點介紹和伺服系統相關聯的PLC編程。

項目整體設計的基本原則是盡可能多的挖掘伺服系統的功能，避免大塊的重點知識被肢解在不同的項目過程中。

2 項目的具體設計

2.1 項目的課時設計

按照每周16課時，每學期4周計算，整個伺服系統的課程共計64課時。各個項目的課時分配方案按照不同起點的學生水平來制定。高職學生普遍的特點是形象思維強于邏輯思維、實踐學習強于理論學習、動手能力強于動腦能力。鑒于此，充分考慮各個項目的實際情況，分配課時如表1。

表1 各個項目的課時分配情況

2.2 項目的任務設計

根據項目的分配課時，將具體的項目拆分成為知識點相對獨立的任務，這些任務通常分組完成。根據項目的整體設計，將項目分解成如下的任務，見表2。

表2 每個項目的任務設計

任務和任務之間，有些可以并行進行，即組之間可以安排不同的任務，分別進行考核；有些任務之間必須順次進行，這樣就要求所有組安排同樣的內容，結束后進行整體考核。

2.3 項目的重難點剖析

在教學過程中，還需要對各個項目的重難點有明確認識，以便更好地進行有針對性的課程講解。

項目一的重點放在伺服系統的基本知識和伺服控制器的三種模式上。需要攻破的難點主要在電機三個閉環的知識點上。

項目二的重點放在伺服系統的配線方法上，需要攻破的難點主要在三種模式命令的配線上。

項目三的重點放在伺服系統上電試轉的步驟上，需要攻破的難點主要在參數設置方法上。

項目四、項目五和項目六的重點都是各種模式的控制方法，難點主要在控制信號的產生和實現上。

項目七的重點是主要系統參數的調整，需要攻破的難點主要在參數的理解上。

項目八是整個課程比較高階的部分，重點內容放在PLC對伺服系統的控制方面，難點主要在PLC的編程部分，也可以使用向導實現。

3 項目考核方式的設計

理實一體化課程的考核方式通常采用過程考核來實現。這樣的考核方式對任課教師的要求相對較高，既要能夠保證實踐環節順利進行，又要對學生的表現給予公正的評價，同時保留考核資料。根據教學條件的不同，可以采用分組的辦法進行，將可以并行的任務同時進行，然后通過換組進行調整。

由于理實一體化課程的特點，通常的課程設置方法為理論占50%、實踐環節占50%。在考核的過程中，理論考核（通常為階段測試）占50分，實踐環節占50分。在理論考核中還同時包括實踐報告或小論文的成績。因此，規劃階段測試占30分，實踐環節（包括文字資料整理）占70分。可見實踐環節所占的分數相對較高，表3給出了實踐教學的一般考核標準。

表3 實踐教學的一般考核標準

理實一體化教學強調以學生發展為本，不僅關注學生掌握知識和技能的情況，還關注學生獲取知識的途徑和方法。因此在設計教學過程的時候需要考慮充分，量力而行，最大程度上保證教學質量。

參考文獻

［1］張曉杰，王君艷，基于觸摸屏、PLC及伺服驅動器的伺服系統［J］微特電機，2010，38（3）：53-54.

［2］陳冰，理實一體化教學在數控專業中的實踐與應用［J］職教論壇，2007（3X）：16-20.

［3］禹祿君，探究理實一體化教學新模式［J］.長沙通信職業技術學院學報，2008（4）：63-66.

（責任編輯：興安）