工業(yè)型液壓與氣動實訓(xùn)臺開發(fā)

現(xiàn)今，由于工業(yè)自動化以及FMS的發(fā)展，液壓與氣動技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，已經(jīng)逐步發(fā)展為包括傳動、控制和檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)。但是，有調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段國內(nèi)高職院校所使用的液壓與氣動的實驗臺性能較為單一，并且實驗設(shè)備也多以傳統(tǒng)的繼電接觸式控制方式實現(xiàn)機電液氣的一體化的控制，這很顯然已經(jīng)遠遠不能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)實際的需要，也不利于學(xué)生學(xué)習(xí)新的技術(shù)。與此同時，也是為了適應(yīng)我校建設(shè)專業(yè)—機電一體化技術(shù)專業(yè)建設(shè)項目的需要，圍繞高職人才能力培養(yǎng)目標，改革創(chuàng)新實踐教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段，整合實踐教學(xué)資源，提高實習(xí)實訓(xùn)技術(shù)裝備水平，加大實踐教學(xué)比重。
因此，基于將液壓與氣動技術(shù)同先進的計算機技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)集于性一體，其實用性和綜合性會大大提高。通過我院專業(yè)教師經(jīng)過專項研究并開發(fā)出十臺功能全面的工業(yè)型的液壓與氣動實訓(xùn)臺。同時，指導(dǎo)學(xué)生參與設(shè)計、加工制造與安裝調(diào)試，從而充分挖掘了學(xué)生的潛力，也鍛煉了教師的生產(chǎn)實踐能力。該實訓(xùn)臺滿足了教學(xué)過程的教、學(xué)、做一體化要求，能夠進行更接近生產(chǎn)實際的實踐活動，不僅能夠有效提升高校的教學(xué)質(zhì)量，還有利于高校人才技能的提升和完善。
1、實訓(xùn)臺的設(shè)計
1.1 結(jié)構(gòu)和功能
本液壓與氣動實訓(xùn)臺由鐵制主體與鋁合金面板等構(gòu)成，工作臺尺寸：長×寬×高=1500mm×1050mm×1450mm（其重量約300kg）。實訓(xùn)臺采用正反兩面臺設(shè)計，電氣控制系統(tǒng)為右置式，符合操作者生理規(guī)律。實訓(xùn)臺的正面（如圖1 所示）進行氣動綜合實訓(xùn)操作，反面（如圖2 所示）可以進行液壓綜合實訓(xùn)操作。正反面實現(xiàn)了各自獨立的控制，并且每面都分別配有PLC 和繼電器兩種控制，互不干擾，并采用24V電壓安全供電。實訓(xùn)臺外形美觀，結(jié)實耐用，元件布置合理，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便。

實訓(xùn)臺液壓和氣動系統(tǒng)采用先進的模塊化設(shè)計，可擴展性強，維護簡單并且要求所有的元器件都必須采用統(tǒng)一的標準件，如此能夠簡化實訓(xùn)操作，使實訓(xùn)操作更具可行性。液壓泵站采用一臺定量葉片泵；氣動實訓(xùn)臺的氣源采用無油靜音空氣壓縮機。
此外，該實訓(xùn)裝置，實現(xiàn)了生產(chǎn)型實訓(xùn)的轉(zhuǎn)化。學(xué)生能夠在鋁合金面板上自行變更設(shè)計、搭接多種形式的實訓(xùn)回路，如此將大大激發(fā)學(xué)生實訓(xùn)的積極性和主動性，實訓(xùn)效果事半功倍。
1.2 控制系統(tǒng)
實訓(xùn)臺控制系統(tǒng)主要由強電控制系統(tǒng)和弱電控制系統(tǒng)組成。實訓(xùn)臺的鋁合金面板內(nèi)部為強電控制部分；在鋁合金面板的右上部是弱電控制部分，主要為可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)。這里選用日本三菱FX2N-48MR系列PLC，它是高性能整體式結(jié)構(gòu)的PLC，其輸入點和輸出點各有二十四個，能夠與PC微機通信實現(xiàn)微機智能控制，既具有電氣PLC 控制技術(shù)的優(yōu)勢，也具有氣液技術(shù)的優(yōu)勢，可以使學(xué)生獲得機-電-液（氣）控制的直觀感覺。

圖3 PLC外部接線圖

圖4 PLC控制梯形圖
2、項目化課堂教學(xué)設(shè)計
對機電一體化技術(shù)特色專業(yè)的課程體系進行重構(gòu)，整合并提煉出《液壓與氣動應(yīng)用技術(shù)》等課程的典型工作任務(wù)。將理論教學(xué)與實踐教學(xué)有機地融合起來，突出職業(yè)能力的培養(yǎng)，探索以項目任務(wù)驅(qū)動的教、學(xué)、做一體化的教學(xué)方法。以典型工作任務(wù)為載體，教學(xué)內(nèi)容完全以項目化模式開展，循序漸進，通俗易懂。具體課堂教學(xué)模式見表1。

表1 課程教學(xué)設(shè)計
3、實訓(xùn)臺應(yīng)用實例
下面簡述該實訓(xùn)臺進行模擬組合機床液壓系統(tǒng)進給缸和定位缸運動控制系統(tǒng)的應(yīng)用。畫出PLC的輸入和輸出分配圖，如圖3 所示。
利用三菱PLC編程軟件GPPW8.3C（中文版）繪制該實訓(xùn)項目控制回路的PLC控制程序的梯形圖（見圖4），自動生成匯編代碼，利用串口RS-232 與計算機實現(xiàn)通信，將所編輯控制程序下載到PLC 當中，如此能夠滿足組合機床液壓系統(tǒng)雙缸動作自動控制的要求，取得理想的效果。
該液壓與氣動實訓(xùn)臺采用了開放型綜合實訓(xùn)臺結(jié)構(gòu)，便于擴展，實訓(xùn)內(nèi)容上實現(xiàn)了高職院校教學(xué)上對機、電、氣、液的有機結(jié)合，而且為學(xué)生提供了一個與生產(chǎn)實踐相貼近的操作環(huán)境，整個過程大大提高了學(xué)生的主觀能動性。此外，該實訓(xùn)臺實現(xiàn)了液壓與氣動裝置在同一個實訓(xùn)臺上共用，工業(yè)級配件互換性好、檢修方便、維護費用低、使用壽命長、大大節(jié)約了成本。