趙斐玲 梁杰

摘 要：高等職業(yè)教育的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生成為高素質(zhì)技術(shù)技能型人才，而液壓與氣壓傳動(dòng)課程是一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課程。本文就基于高職教育培養(yǎng)目標(biāo)的液壓與氣壓傳動(dòng)課程教學(xué)，從夯實(shí)液壓與氣壓傳動(dòng)的理論基礎(chǔ)知識(shí)，正確設(shè)計(jì)搭建液壓與氣動(dòng)回路，整合與交融相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提高綜合操作技能等方面進(jìn)行分析探討，以更好地適應(yīng)新形勢(shì)，達(dá)到人才培養(yǎng)目標(biāo)要求。

關(guān)鍵詞：液壓與氣壓傳動(dòng) 技術(shù)技能型 課程整合與交融

2012年，教育部公布的《國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃》中，把高等職業(yè)教育培養(yǎng)目標(biāo)定位于高素質(zhì)技術(shù)技能型人才。新疆鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院是一所高職院校，承擔(dān)著培養(yǎng)技術(shù)技能型人才的重任。而液壓與氣壓傳動(dòng)課程是一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)必修課程，為了適應(yīng)培養(yǎng)目標(biāo)的要求，不僅要夯實(shí)液壓與氣壓傳動(dòng)的理論基礎(chǔ)知識(shí)，還要把電氣控制技術(shù)和PLC控制技術(shù)課程整合與交融，這樣才能更好地適應(yīng)新形勢(shì)對(duì)人才培養(yǎng)的要求。

一、夯實(shí)液壓與氣壓傳動(dòng)的理論基礎(chǔ)知識(shí)

液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)是由各種液壓元件或氣動(dòng)元件組成的，弄明白液壓與氣動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及不同的作用是關(guān)鍵。要淡化液體靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的原理分析、理論公式推導(dǎo)和性能指標(biāo)計(jì)算，要加強(qiáng)功能說(shuō)明、應(yīng)用條件和使用方法的教學(xué)。教師在使用掛圖、多媒體課件、模型講解的基礎(chǔ)上，應(yīng)重點(diǎn)突出實(shí)踐教學(xué)，以學(xué)生為主，動(dòng)手拆裝液壓泵、液壓控制閥等液壓元件，讓學(xué)生在拆裝中，更好地領(lǐng)悟各元件的圖形符號(hào)、工作原理及適用場(chǎng)合。只要掌握了基礎(chǔ)理論知識(shí)，學(xué)生就知道如何去調(diào)節(jié)回路中的液體或氣體的方向、壓力和流量。例如工業(yè)級(jí)雙泵液壓站，雙泵是定量柱塞泵組和變量葉片泵組，變量葉片泵就是外反饋限壓式變量葉片泵，它是利用其工作壓力的反饋?zhàn)饔脤?shí)現(xiàn)變量的。通過(guò)拆裝泵，學(xué)生就能直觀地了解其結(jié)構(gòu)組成、工作原理和調(diào)節(jié)方式。

二、自主設(shè)計(jì)，正確搭建液壓與氣動(dòng)回路

任何一種液壓或氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)都是由基本回路組成的。按其功能可分為速度控制回路、壓力控制回路、方向控制回路和多缸工作控制回路等。熟悉和掌握這些基本回路的組成、工作原理和性能，是分析、維護(hù)、安裝調(diào)試和使用液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。

通常，教師把學(xué)生領(lǐng)到實(shí)訓(xùn)室，驗(yàn)證課堂上的某個(gè)理論而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)是演示實(shí)驗(yàn)。為了以變驗(yàn)證性、演示性實(shí)驗(yàn)為自主設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)，在設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程中，教師要緊緊圍繞“以能力為目標(biāo)，以學(xué)生為主體”的教學(xué)思想。例如，要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)雙作用汽缸的與邏輯功能的直接控制回路。根據(jù)汽缸動(dòng)作要求，學(xué)生各自運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，查閱相關(guān)資料，選擇氣壓元件，自主設(shè)計(jì)并繪制氣動(dòng)回路圖，可以有多種方案，再讓學(xué)生在氣壓實(shí)訓(xùn)面板上搭建氣路，并調(diào)節(jié)調(diào)試、排除故障等。學(xué)生們相互討論，積極投入，做好實(shí)訓(xùn)報(bào)告，分析成功和失敗的原因，并提出改進(jìn)的意見(jiàn)和建議。教師在啟動(dòng)電源運(yùn)行系統(tǒng)之前，要對(duì)設(shè)計(jì)方案把好關(guān)，并檢查回路安裝情況，幫助學(xué)生排除系統(tǒng)中的故障，起指導(dǎo)作用。

通過(guò)這種自主設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)，學(xué)生會(huì)更好地掌握各種氣壓元件的結(jié)構(gòu)、原理和作用，掌握氣動(dòng)回路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，能正確繪制氣動(dòng)回路原理圖，并在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上搭接氣動(dòng)回路，實(shí)現(xiàn)其動(dòng)作，增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力。

三、整合與交融相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提高綜合操作技能

液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)控制的任何一個(gè)動(dòng)作過(guò)程都是按照一定順序步驟進(jìn)行的。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變是靠啟動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)、停止按鈕開(kāi)關(guān)、行程限位開(kāi)關(guān)、壓力繼電器以及時(shí)間繼電器等輸入信號(hào)，轉(zhuǎn)化為控制液壓或氣壓換向閥電磁鐵線圈的輸出信號(hào)進(jìn)行的。傳統(tǒng)的繼電接觸器控制和 PLC控制兩種方案均可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)作運(yùn)行。

1.傳統(tǒng)的繼電接觸器控制電路

傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)是由輸入部分（按鈕、開(kāi)關(guān)等）、邏輯控制電路（各類(lèi)繼電器、接觸器用導(dǎo)線連接而成，可執(zhí)行某種邏輯功能的電路）和輸出部分（接觸器線圈、電磁閥、指示燈等）三部分組成的。繼電接觸器控制是一種最基本的控制方式。任何復(fù)雜的控制系統(tǒng)或電路，都是由一些比較簡(jiǎn)單的基本控制環(huán)節(jié)根據(jù)不同控制要求連接而成的，因此掌握基本控制電路圖非常必要。

電氣控制原理圖是采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)代表各種電器元件，依據(jù)生產(chǎn)機(jī)械對(duì)控制的要求和各電器的動(dòng)作原理，用導(dǎo)線把它們連接起來(lái)構(gòu)成的。電氣控制電路原理圖一般分主電路和控制電路兩部分，而液壓傳動(dòng)或氣壓傳動(dòng)的控制電路一般由按鈕和行程開(kāi)關(guān)、接觸器、繼電器、電磁閥等常用低壓電器元件組成，其工作電壓是直流24V。

為了便于閱讀與分析控制電路，根據(jù)簡(jiǎn)單、清晰的原則，采用電器元件展開(kāi)的形式繪制，各電器元件一般按動(dòng)作順序從上到下、從左到右依次排列，可水平布置，也可以垂直布置。

2.可編程序控制器（PLC）控制系統(tǒng)

（1）可編程序控制器（PLC）的接線圖?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，與傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)相似，PLC 控制系統(tǒng)也由三部分組成。輸入部分是收集被控設(shè)備的信號(hào)或操作命令，輸入端直接接各種開(kāi)關(guān)、按鈕和傳感器等，轉(zhuǎn)換成微處理器所能接受的數(shù)字信號(hào)?？刂撇糠质前从脩?hù)程序的控制要求，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理，并根據(jù)處理結(jié)果驅(qū)動(dòng)輸出。其處理過(guò)程可以看做PLC內(nèi)部假想的各種繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器等的多個(gè)觸點(diǎn)和線圈的連接和組合，它們的作用必須通過(guò)相應(yīng)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。輸出部分是驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，輸出端直接接電磁閥、繼電器、接觸器等來(lái)驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行元件。

筆者學(xué)校在通用計(jì)算機(jī)上添加FX-PCS-WIN-3.2C軟件包，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)PLC進(jìn)行編程。輸入端、輸出端采用的是匯點(diǎn)式接線方式。FX2N-48MR系列PLC的I/O地址為：輸入用X表示，輸出用Y表示。X000～X007，X010～X017，X020～X027，以及Y000～Y007，Y010～Y017，Y020～Y027，I/O總點(diǎn)數(shù)48，輸入點(diǎn)數(shù)/輸出點(diǎn)數(shù)24。

（2）PLC 程序設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)控制程序時(shí)，要分析液壓系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程及設(shè)計(jì)功能，明確輸入、輸出信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，合理分配PLC的I/O地址，以編制盡可能簡(jiǎn)單的程序。

對(duì)于簡(jiǎn)單液壓回路，參照電器控制電路原理圖的設(shè)計(jì)概念，在一些典型梯形圖程序的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際要求，進(jìn)行修改、完善；對(duì)于較為復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，就必須使用步進(jìn)指令編寫(xiě)控制程序，以保證控制系統(tǒng)的有序、規(guī)律運(yùn)行。將液壓系統(tǒng)的工作順序劃分為步（即一個(gè)工作狀態(tài)），并確定各相鄰步之間的轉(zhuǎn)換條件（既行程開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)）。當(dāng)滿(mǎn)足進(jìn)入下一步的轉(zhuǎn)換條件的輸入信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，即標(biāo)志這一步結(jié)束和下一步的開(kāi)始。在步內(nèi)，輸出狀態(tài)保持不變。當(dāng)本步的轉(zhuǎn)換條件成立時(shí)，上一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)結(jié)束，下一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)開(kāi)始。這種方法有章可循，設(shè)計(jì)出的程序較規(guī)范、直觀，易閱讀，也便于修改和調(diào)試。

梯形圖語(yǔ)言是目前使用最廣泛的一種PLC編程語(yǔ)言，它形象直觀，邏輯關(guān)系明顯，更加實(shí)用。梯形圖邏輯執(zhí)行的順序是從上到下，從左到右。它以一個(gè)線圈的結(jié)束為一個(gè)邏輯行（也稱(chēng)為一個(gè)梯級(jí)）。每一個(gè)邏輯行的起點(diǎn)是左母線，然后是觸點(diǎn)的連接，最后以線圈結(jié)束于右母線。

四、小結(jié)

教師要將各門(mén)專(zhuān)業(yè)知識(shí)與技能進(jìn)行有機(jī)整合與融會(huì)貫通，才能促進(jìn)教學(xué)的提高，培養(yǎng)能從事液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行及維護(hù)的高素質(zhì)技術(shù)技能型人才。

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[3]高勤.電器及PLC控制技術(shù)[M].北京：高等教育出版社， 2009.

（作者單位：趙斐玲，新疆鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院；梁杰，新疆輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院）