工業型液壓與氣動實訓臺開發

現今，由于工業自動化以及FMS的發展，液壓與氣動技術的應用范圍越來越廣泛，已經逐步發展為包括傳動、控制和檢測在內的一門完整的自動化技術。但是，有調查發現現階段國內高職院校所使用的液壓與氣動的實驗臺性能較為單一，并且實驗設備也多以傳統的繼電接觸式控制方式實現機電液氣的一體化的控制，這很顯然已經遠遠不能適應現代工業生產實際的需要，也不利于學生學習新的技術。與此同時，也是為了適應我校建設專業—機電一體化技術專業建設項目的需要，圍繞高職人才能力培養目標，改革創新實踐教學內容、教學方法和教學手段，整合實踐教學資源，提高實習實訓技術裝備水平，加大實踐教學比重。
因此，基于將液壓與氣動技術同先進的計算機技術、工業控制技術集于性一體，其實用性和綜合性會大大提高。通過我院專業教師經過專項研究并開發出十臺功能全面的工業型的液壓與氣動實訓臺。同時，指導學生參與設計、加工制造與安裝調試，從而充分挖掘了學生的潛力，也鍛煉了教師的生產實踐能力。該實訓臺滿足了教學過程的教、學、做一體化要求，能夠進行更接近生產實際的實踐活動，不僅能夠有效提升高校的教學質量，還有利于高校人才技能的提升和完善。
1、實訓臺的設計
1.1 結構和功能
本液壓與氣動實訓臺由鐵制主體與鋁合金面板等構成，工作臺尺寸：長×寬×高=1500mm×1050mm×1450mm（其重量約300kg）。實訓臺采用正反兩面臺設計，電氣控制系統為右置式，符合操作者生理規律。實訓臺的正面（如圖1 所示）進行氣動綜合實訓操作，反面（如圖2 所示）可以進行液壓綜合實訓操作。正反面實現了各自獨立的控制，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。實訓臺外形美觀，結實耐用，元件布置合理，結構緊湊，操作方便。

實訓臺液壓和氣動系統采用先進的模塊化設計，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一的標準件，如此能夠簡化實訓操作，使實訓操作更具可行性。液壓泵站采用一臺定量葉片泵；氣動實訓臺的氣源采用無油靜音空氣壓縮機。
此外，該實訓裝置，實現了生產型實訓的轉化。學生能夠在鋁合金面板上自行變更設計、搭接多種形式的實訓回路，如此將大大激發學生實訓的積極性和主動性，實訓效果事半功倍。
1.2 控制系統
實訓臺控制系統主要由強電控制系統和弱電控制系統組成。實訓臺的鋁合金面板內部為強電控制部分；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。這里選用日本三菱FX2N-48MR系列PLC，它是高性能整體式結構的PLC，其輸入點和輸出點各有二十四個，能夠與PC微機通信實現微機智能控制，既具有電氣PLC 控制技術的優勢，也具有氣液技術的優勢，可以使學生獲得機-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、項目化課堂教學設計
對機電一體化技術特色專業的課程體系進行重構，整合并提煉出《液壓與氣動應用技術》等課程的典型工作任務。將理論教學與實踐教學有機地融合起來，突出職業能力的培養，探索以項目任務驅動的教、學、做一體化的教學方法。以典型工作任務為載體，教學內容*以項目化模式開展，循序漸進，通俗易懂。具體課堂教學模式見表1。

表1 課程教學設計
3、實訓臺應用實例
下面簡述該實訓臺進行模擬組合機床液壓系統進給缸和定位缸運動控制系統的應用。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。
該液壓與氣動實訓臺采用了開放型綜合實訓臺結構，便于擴展，實訓內容上實現了高職院校教學上對機、電、氣、液的有機結合，而且為學生提供了一個與生產實踐相貼近的操作環境，整個過程大大提高了學生的主觀能動性。此外，該實訓臺實現了液壓與氣動裝置在同一個實訓臺上共用，工業級配件互換性好、檢修方便、維護費用低、使用壽命長、大大節約了成本。