关键词：电气控制；实训系统；屏幕
1 引言
高等职业院校要办出特色，校内的实训基地和实训设备是必不可少的。社会经济的飞速发展，校内实训设备的更新换代无法跟上时代的步伐，因此高等职业院校对于技术型人才培养方式方法相比于实际生产中存在一些差异，导致院校培养出来的技术型人才无法满足企业的需要。此外，电气控制设备的实训是我国维修电工职业鉴定中的一项传统、重要的考核项目，是维修电工工种的一种基本技能，在针对该项目进行培训时，一般传统的方法是指导教师在实训室进行操作演示，由学员跟着指导教师的方式方法进行学习。学员在这种学习模式下很可能因为枯燥就对此失去了兴趣。指导教师教学也变得比较繁重。
为了使指导老师从繁重的体力劳动中解脱出来，同时提高学员的学习兴趣，提高电气设备控制项目的训练效率和效果，设计了一种电气控制设备智能化实训及考核装置。学员可以通过控制单元对显示屏所显示的被控对象进行实时监测。激发学员对电气设备控制实训课程的学习兴趣。同时与当前实际社会生产相结合的方式进行实训教学，最大程度的满足用人单位对于岗位人才的需求。
2 系统设计
根据多数院校电气设备线路设计及调试课程没有控制对象或者控制ο缶驼攵缘ジ龅缁的现象设计了一套智能化机床电气实训装置。在物理结构上，设计了机床线路操作实训平台，可供多种机床线路配线使用，并设计了完全电气隔离的I/O端口，在智能屏上实现了新颖的工业控制对象，并且通过控制触摸屏可以观察工艺过程，让学者在学习前也可以了解机床电气工艺，以便更好的完成机床电路设计项目。设备集传统机床电气实训和三维动感画面模型于一体的现代化装置，可以通过画面切换选择控制对象。在满足传统电气实训的基础上，增加了动感多功能可视化的三维立体控制对象和智能考核系统平台，结合APP教学资源平台，体现了人性化和个性化的特色，实训设备的创意性和实用性体现了一流的实训水平。系统总体示意图如图1所示。
3 系统总体示意图
此装置现代化电气实训装置可作为电气类职业技能训练的教学设备，适用于相关职业技能实训、社会培训及国家职业资格鉴定等方面。教学中可以根据不同等级的学员自由选择教学案例，在人机界面查阅教学任务和资料，根据动感控制对象进行实际配线，完成电气安装与调试。三维控制对象和电气线路进行完全电气隔离，保证电气安全，实现很好的教学效果，体现了职业教育的技能性、知识性、职业性、完整性特点。本项目融入了现代化教学手段进行设计开发，具有极强的应用和推广价值。
4. 实训装置关键技术
该装置本身控制单元与显示单元（被控对象）之间通过电平转换部分实现相互的电平转，可以模拟实际线路连接进行相应的控制操作。实训中控制单元可以采用多种型号PLC进行替换使用，方便不同种类实训课程的需要。显示部分由软件设计实现人机交互功能。该设计的实训箱整体利用模块化思维，主要部件采用模块化形式方便调试以及后续的维护工作，其主要包括电源部分、PLC控制器部分、屏幕显示部分以及电平转换部分这四大部分。总体框图如图2所示。
（1）单片机部分：是该系统的控制核心。负责整个装置系统的控制、信息的传输数据的处理以及检测按键系统，同时还要控制显示屏的显示，作为主控芯片，芯片的选择是十分重要的，经对比发现选用STM32F103单片机能够满足本系统的功能要求。
（2）电源部分：该部分为整个系统提供电能，是整个系统装置的能量储存区，为整个系统装置提供一个稳定的电源，工作电源采用～220V、～380V及+24V。
（3）电平转换单元：利用光耦以及一些器件组成电平转换单元。
（4）显示部分：根据设计要求，显示部分的作用是能够让学生直观的观察被控对象同时还可以与单片机部分进行通讯，因此采用工业串口屏作为此装置的显示部分。
（5）通讯部分：采用串口通讯与以太网通讯双重通讯协议，满足大部分通讯需求。
参考文献：
[1] 郝飞 ，马前帅等. 基于WIFI网络的电子电路故障检修实训装置的设计[J].《电子技术与软件工程》 ， 2015 （15） ：108-109
关键词 数控机床；电气接线台；设计
中图分类号：TG502 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0126-02
近些年来，随着我国经济的高速发展，各大加工型企业也在不断的涌现，这些企业对ETC和EVC类的数控机床需求量非常的大，同时对这些数控机床的质量要求也相对较高。多功能数控机床电气接线台作为数控机床重要的组成部分，直接影响着机床的正常运行以及产品的加工质量。另外随着数控机床的广泛应用，企业对机床操作人才的要求也在不断提高，近年来我国在职业教育方面的改革逐渐深入，很多学校都在不断加强人员业务技能方面的培训力度，不断的在为企业输送人才。
1 多功能数控机床电气接线台的作用及构成
1.1 多功能数控机床电气接线台的构成
多功能数控机床电气接线台，一般是由3个部分组成：一是电气机架；二是电气的面板；三是电机的放置支板。安置三相异步电动机的支板在接线台机架的下方，机架的上方安置电气的面板。
下图是电气面板的元器件设置图，其中主要包含的有：电源的指示区域、调控区域以及电气的接线区域3个部分。其中根据实验过程中电路所需要元器件的向下兼容来取舍元器件的数量，例如，电动机的正反转接触器对电路的控制要用2个接触器，车床电气的电路控制要有3个接触器，可是接线板上面接触器的总数量是3个，其它的元器件选择基本相同。电气面板左面的hl指示灯，sa旋转的开关，sb按钮开关和扩展组件的连线控制都是从电气面板的后端来引到接线端子上面的，同时要对其做好编号。训练的过程中，相关操作人员需要按照电路图来选择面板上的元器件，之后再根据接线端子去找相符合的接线编号。
图1 电气面板元器件布置示意图
1.2 多功能数控机床电气接线台的作用
多功能数控机床电气接线台可以进行很多技能的训练，比如：电动机点动控制的训练，电动机长动控制的训练，电动机异地控制训练，电动机顺序控制的训练，电动机反接控制的训练，电动机正反转控制的训练，电动机Y一开机的训练，电动机制动的训练，电动机电气车床控制的训练，电气磨床控制的训练，电气钻床控制的训练，除了以上那些之外，通过调配扩展组件，还可以来实现plc对电动机的全面控制。
1.3 训练的落实
训练人员要依据实际的训练科目，参照电路的原理图，在多功能数控机床的电气接线台上对需要的元器件进行选择，利用导线把接线的端子与电路连接在一起。这种训练方法可以进一步提高训练人员对电气控制原理图的识别能力，对电气控制接线进行布线的能力以及对电气接线台故障的检修能力等。
2 相关的技术参数
2.1 基本的指标要求
1）电源的使用上面。在电源的使用上面要选择三相五线式的电源。
2）空载的功耗不能大于250瓦，额定的输出电流不能大于1安。
2.2 条件的使用
1）对温度的要求。要求温度一般是在-10℃到0℃之间。
2）对相对湿度的要求。要求相对湿度不能大于90%。
3）对三相电源的要求是380瓦±10%，对频率的要求是50赫兹±5%。
3 案例分析
机械、电气双重联锁对正反电路进行控制的步骤是：合上开关qs电源的电路通电，之后按下sb7让kml线圈得电，kml线圈得电后主触点闭合，同时铺助常开触点的闭合，常闭的触点打开之后，电机就可以启动开始正常工作了。
如果电机需要反转，就按sb8，之后km2的线圈来电，km2线圈来电后主触点就会闭合，还可以铺助常开触点闭合，之后常闭触点打开，再然后电动机就可以反转了。如果需要停下来，按下sbl就可以了。这里面sbl是停止的按钮，sb7和sb8是机械互锁的按钮。
4 多功能数控机床电气接线台设计的具体意义
多功能数控机床电气接线台设计的具体意义主要体现在以下几点。
1）该项目的具体实施，可作为机床电气接线台相关课程的学习情境，也可以成为提高工厂或企业电气接线台设计人员操作技能的主要途径，在对机床电气进行基础的学习之后，要求学员能够在多功能机床的电气接线台上，根据机床电气的原理图布置对电器元件进行安装，对连接电气的线路进行梳理，再开始进行调试控制实验，这样可以全面提高学员的动手能力。
2）学员在进行电路设计过程中，一般都是按照老师和书上教给的知识来进行设计的，学生并不能详细的了解自己设计出来的电路的可靠性以及电路的具体运行情况，这时有这样的一个调试控制板，可以为学员的很多毕业设计，提供电气接线台电路控制的实物检测。
3）该项目具体实施之后，可以把这个项目作为范本，开发出一系列的电气控制板，这样的学习情境硬件可以完全由高校独自来进行，这样可以为学员提供多方面的实操机会。
4）该项目在理论上面的意义是，为以后在情境设计以及工作过程系统化课程的开发上面起到了一定的借鉴作用。
5 结束语
综上所述，多功能数控机床电气接线台作为数控机床非常重要的一部分，其整体的设计情况直接关系着数控机床的整体质量以及机床对产品的加工质量。在对电气接线台进行设计之前一定要熟悉它的基本结构以及其具体的功能。这样有助于设计工作的顺利进行。
参考文献
[1]许寥.电机与电气控制技术[M].北京：机械工业出版社，2011.
关键词：数控化改造;理实一体化教;项目任务
车床的数控化改造课程是机床再制造专业的核心专业课程，它综合了本专业机床电气控制与PLC、数控系统连接与调试、数控机床PLC控制与调试、数控机床机械部件装配与调整和数控机床液压与气压传动等课程内容，是前期这些课程知识和能力的综合应用，对于提高本专业学生从事机床数控化改造或机床再制造方面所需核心技能具有重要意义。
1课程的基本信息
车床的数控化改造课程是“机床再制造专业”专业综合应用性课程，开设于二年级学生第四学期后半学期，实行理实一体化项目教学，集中上课，边做边学；整合课改前72学时理论授课，4周机床数控化改造实训（实训结束后进行数控机床装调与维修工技能鉴定），变成目前课改后的理实一体项目化授课120学时，数控机床装调与维修工技能鉴定前1周集中培训。
2课程的目标与定位
（1）专业人才培养目标。培养从事机床数控化改造或再制造方面的改造前评估、设计、装配调试和测试检验等工作，具有职业岗位（群）所需的基础知识及专业技能、具有较强综合职业能力的高端技术技能型专门人才。（2）专业典型工作岗位。本专业典型工作岗位包括：机床改造工程师、设计员、工艺员和一线操作工，本课程基于机床再制造专业人才培养目标，能够满足这些典型工作岗位所需专业知识和技能。（3）课程定位。“车床的数控化改造”课程在专业课程体系中属于专业综合应用性课程。它具有较少的新知识和新能力要求，更多侧重于前期课程知识和能力的综合应用，是学生顶岗实习前夕重要的一门综合类课程。（4）课程教学目标。①能根据给定的废旧车床（包括废旧的数控车床），考虑多方面因素，如改造成本、废旧车床目前状况，综合评判是否适合车床的数控化改造-废旧车床性能检测与再制造性评估；②按照国家标准（GJB5481-2005机床数控化改造通用技术要求；GB/T28615-2012绿色制造金属切削机床再制造技术导则），能够拟定或设计废旧车床整体改造方案（重点：系统选型），并进行详细设计，包括电气原理图绘制、机械结构改造设计等（20%）；③按照给定车床数控化改造要求，如改造用电气原理图和接线图，装配图及装配工艺，整机改造工艺流程，相关系统用连接、调试说明书等，初步具有完成局部或整机改造的能力-拆洗修换装调（机电）；④能够对改造后的车床，按照相关国家标准，借助相关工量具，完成精度检验和试切加工；⑤综合运用先修课程学到的知识和掌握的技能，解决车床改造过程中出现的实际问题。
3课程整体设计
3.1项目设计
由于学院车床的数控化改造过程目前做不到重复性改造，故把改造过程涉及到的主干知识学习和核心技能训练，拆解成18个相关性项目进行训练，具体项目设计详见表1，这18个项目基本覆盖车床改造过程的典型工作过程和任务，同时侧重于车床安装、装配、系统连接与调试、精度检验和试切加工等，同时兼顾改造设计。
3.2课程教学条件
校内实训基地：两台普车改造完成的数控车床，两台废旧数控车床经系统升级改造的数控车床，四台数控车床CAK6150Di（配置fanuc0imateTC系统），可用于本门课程的理实一体项目化教学。校外实训基地：学院与山西智创科技有限公司、苏州勤美达精密机械有限公司进行深入校企合作，在数控机床装调维修、数控机床升级改造或普通机床数控化改造方面对顶岗实习的学生实施联合培养机制，巩固所学专业知识，强化机床改造方面的实践技能。课程参考资料：本门授课所用资料是机床厂家和数控系统厂家提供的全套技术资料，如：机床电气原理图、数控车床使用说明书（机械与电气）、fanuc系统系列说明书，数控车床典型部件装配图纸和装配工艺等；四台改造完成的数控车床改造前及改造过程中整理完成的全套技术资料。
3.3教学模式
课程设计理念：在整个教学过程始终贯彻边做边学教学理念，突出专业能力培养，将相关专业知识和实践技能融入到每一次课程当中，实现“理论知识与实践技能结合、教室与实训室结合、学习与工作结合”的三结合。教学过程：每一次课都通过案例或示范任务直观引入，学生模仿并通过思考，逐步完成类似或难度等级渐增任务，在做任务、做项目过程不断提高理论水平和实践技能，同时在一些重要的项目中增加考核任务。教学方法与教学手段：在教学实施过程中，以学生为主体，以学生是否掌握相关知识和技能来评价教学方法的科学性和合理性，善于采用引导法、分组讨论法、情境法等教学方法，充分利用教学课件、技术资料、实训设备、课程资源库等教学资源，激发学生的学习积极性和主动性。
3.4课程评价
过程考核、期末考核和技能鉴定考核三者相结合。过程考核侧重学生平时学习态度、课堂上任务完成情况，考核项目或任务得分情况，过程考核占到总成绩的50%；期末考试侧重于理论考核，占到总成绩的25%；数控机床装调与维修工技能鉴定考核占到总成绩的25%。
4课程单元设计
下面以fanuc系统选型为例，阐述教学实施过程：（1）任务引入（15min）。学院有两台废旧数控车床，1987年左右购置，系统为DJK-BS03A,该机床自购置后主要用以数控车削实训，机械精度保持较好，现需对其数控系统升级改造。鉴于学院数控实训中心大部分系统为HNC-210系统和FANUC系统，①为了便于维护管理；②同时近几年在数控机床装调维修与升级改造比赛项目中，使用fanuc系统较多；③改造完成后也主要用于机床改造课程实训和技能竞赛培训用，所以经申请领导同意升级为fanuc系统，现需确定系统配置清单和价格。（2）逆向任务实施（容易着手）（45min）。学院有四台数控车床，配置的系统为fanuc0imateTC系统，请根据课前提供的相关技术资料（选型手册、部件速查手册、维修说明书、连接功能说明书等）和设备，确定机床的系统配置清单。学生可以通过现场查看各部件铭牌、系统开机查看系统软硬件配置，翻阅相关说明书，以小组分工、讨论、协作方式最终完成配置清单的填写（表2）。必要的情况下，教师根据学生完成任务情况或遇到的典型问题进行讲解。最终每小组向老师汇报工作。（3）教师点评总结（30min）。展示学生的成果并点评，之后集中讲解学生在做任务中遇到的难题或疑问。（4）正向任务实施（上课时引入的问题）（45min）。在完成逆向任务的基础上，已知主轴电机的功率和调速范围要求，各进给轴电机的功率和扭矩，以及其他改造要求，确定fanuc系统配置清单。（5）考核（15min）。任务考核分两个阶段，第一段在任务实施的过程中进行部分考核，另外一个阶段为上置清单后进行考核（表3）。
5结论
关键词:数控机床 电气设备 维修 故障
所有机床的电气设备在运行过程中会出现多种不同类型的故障。然而引起机床电气设备产生故障的原因,一方面源于机床电器元件在运行过程中的自然老化,另一方面源于机床设备在平常运行过程中的保养与维护工作不到位而致,由此就出现了小故障发展为大事故的现象。除了以上两方面的原因以外,电气维修技术者在处理电气故障时的误判断、误测量及操作方法不正确进而酿成了事故范围扩大的局面,也为其中的一个原因所在。因此,为了确保机床能够正常运行,以压缩因电气修理的停机时间,提高机床的劳动生产率及利用率,就务必对机床电气设备的维护与保养工作引起足够的重视。目前,数控机床电气维修技术由于还未形成一个完善、成熟的理论体系,所以,笔者就自己的工作经验及多年的业务基础对数控机床电气维修技术进行了整理和总结,以供参考。
1、数控机床的维护与保养
具体来讲,数控机床的维护与保养需以各机床型号、种类、实际运用情形为依据,以机床的操作说明书作为参考,有必要规划并制定定级、定期的维护与保养工作制度。
1.1 提高数控系统的维护力度
提高数控系统的维护力度,需从以下几点入手:(1)对存储用电池进行定期替换。为了防止RAM内信息丢失,在替换电池时需在数控系统供电的情况下进行该项工作。(2)就日常维护规章制度及操作规程应严格执行并遵照,尽可能的少开强电柜门及数控柜门。(3)就数控柜的散热通风系统应及时定期的进行清理。定时维护数控系统的输入／输出装置。定时查看并替换直流电动机电刷。每年对数控铣床、数控车床等查看一次。定时查看、替换电动机电刷。
1.2 提高数控机床的生产利用率
以机床电气方面而言,为了提高数控机床的生产利用率,应从以下三个阶段进行:第一阶段,即为组成机床的整套电气控制体系硬件的电子元件在寿命与性能上的“磨合”阶段,由于该阶段为故障率趋向下降的阶段,若能保证在该阶段内不断开动机床,那么该“磨合”就会缩短其工作时间,同时,也能对一年的维修期进行充分的利用。第二阶段,即对效能进行充分发挥的阶段。创造最佳的平时维护与保养条件,对机床进行合理使用,那么机床正常运行的期限最少大于5年。第三阶段,即为系统效能下降阶段,8至10年左右的寿命期限为数控系统的平均使用寿命期限。
1.3 加大操作人员的培训工作以提高其综合素质
加大操作人员的培训工作以提高其综合素质,对操作机床电气系统的技术人员来说尤为重要,原因是:(1)在数控机床电气控制系统中的CNC系统更换、升级较快,若未能跟紧发展的步伐来进行相应专业方面的培训与学习,那么CNC系统的相关新信息、知识就不能及时的掌握和运用。(2)由于数控机床是一种特殊的机电一体化产品,其涉及的知识范围较广,同时普通机床的使用难度远远不及数控机床,所以,很有必要对操作人员的素质提出更高的要求,以适应发展。因此,对数控操作技术人员必须进行相应操作上的培训与学习,同时制定出一套符合实际要求且操作有效的关于数控机床在管理和使用方面的措施与方案。
2、几种常见的数控机床电气故障
2.1 电源故障
整个机床正常工作时的能量来源于电源。就我国而言,由于国家的电力不足、电网质量较低,以及人为等因素会致使电源出现故障,故此,应充分考虑这些因素给机床电气系统正常工作时带来的影响进行电源设计。
2.2 硬件故障
通常情况下,元器件质量等造成硬件故障。通过修复甚至替换这些元器件等才可有效解除硬件故障。
2.3 软件故障
通常情况下,数控机床的PLC逻辑控制程序中所产生的故障即为软件故障,解除此故障的方式为:输入或是改动一些数据甚至于采取修复PLC程序的方式解除此类故障。除此之外,采取程序归零的方式也是一种排除软件故障而行之有效的渠道。在软件故障中也包括零件加工程序故障。
3、数控机床电气维修技术的探究和讨论
3.1 进行数控电气故障的检查工作
数控机床电气故障的检查工作包括:(1)查询故障产生的原因、表象、后果。(2)检查各电控装置是否有报警迹象,机床各部件是否处于正常工作状态。(3)检查局部是否存在保险烧坏的现象等。通过常规电工仪表检测各组直、交流电源电压等,从其中找出可能存在的故障。
3.2 电源故障维修和排除
数控机床电源故障维修和排除的措施:一方面,进行电源重设计和安装。另一方面,维修、替换出现故障的电子元器件。
3.3 工作台定位不准故障的维修
通过分析和研究,以下3点是产生工作台定位错误的可能性原因:(1)编码器联轴节出现磨损现象。(2)测量电路不佳。(3)由于同步齿形带出现磨损现象,致使检测到的工作台转数与实际转数不吻合。以上述原因为依据,检查编码器联轴节与同步齿形带,整体判断由于测量电路不佳而产生故障的可能性极大。
3.4 控制轴运行故障的维修
致使控制轴运行产生故障的原因为:闭环电路检测信号线出现折断的现象。当出现上述故障时,应采取重新接线的措施来消除故障,达到维修故障的目的。
4、结语
数控机床的电气设备是一种结构较复杂、自动化程度较高的先进加工设备,是企业生产的关键及重点设备。只有正确操作、精心维护数控机床的电气设备才能使其发挥高效益,产生高经济,也只有这样才能确保设备的利用率;及时发现和消灭电气设备出现的故障隐患,保证数控机床正常运行。
关键词：机床电气 仿真教学 理实一体化 分组教学 考核评价
电气自动化设备安装与维修专业传统的实训课情景是学生在专用的网孔板上（或者是木板上）安装电气控制的各种电器，并完成导线连接。这种实训方法在教学功能上存在以下先天性不足。
第一，整个过程停留在“模拟实训教学”层面，与行业规范、实际工艺等元素脱节，也就是仅仅关注了“学”而忽视了“工”，培养出来的学生被用人单位称之为“半成品”。到岗后，学生在网孔板上积累的学习经验并没有多少实用价值，企业需要花费一定的人力物力从头培训学生的基本工作技能。
第二，实训教学是某个技能点的练习，由于没有系统的工作过程，培养出来的学生缺乏工作的整体策略，就算技能再高，也只能不断地重复某一项（类）操作。这种操作哪怕练得再熟练、再精准，也终将被自动化的生产机械所取代。
第三，传统的实训方法无法承载依附在专业技能上的综合职业能力，如适应环境的方法、发现并采用能优化工作的技巧等能力。
为了改变传统实训教学模式，学校在电气自动化设备安装与维修专业中选出一个班作为试验班，在常用机床电气检修课程实训教学中实施了“理实一体化”教学模式。采用模拟仿真、现场安装实战等教学方法，最大限度地贴近企业生产实际、接近行业规范、实际工艺要求等。学生的学习过程与该职业在社会上的实际工作过程一致，从资料收集、设计方案、优化方案、施工安装、验收调试、工作总结等环节，给学生提供了更多的思考空间和尝试机会。学生的学习经验可以直接转化成工作经验，从而培养了学生的工作策略，为其将来的职业生涯发展奠定了基础。
一、实施过程
1.组合实习小组
为了使学生之间优势互补、取长补短，将学生按成绩和认知特长进行搭配分组。每组组员集体选用一名组长，负责实习小组的管理，即在实习过程中所用工具的保管、本组成员的出勤情况，并配合老师对任务完成情况进行检查、评价。
2.强化安全用电知识，实施文明操作
在机床线路安装、配线、调试、故障排除操作中教育学生牢固树立“安全第一”的思想，严格执行安全操作规程，如工作前应详细检查所用的电工工具是否安全可靠，穿戴好必要的防护用品；线路在未经确定无电前，一律视为有电状态，不能用手触摸；电气设备的金属外壳都必须有可靠的保护接地；带电作业时，要有专人监护；对拆下的导线要将带电线头包好，防止触电；工作结束，所有材料、工具、仪表等分别归类放置等。培养学生规范、整洁、文明的工作作风，为学生进入企业实习上好安全教育的第一课。
3.收集整理机床设备的电气技术资料
主要包括以下内容：设备说明书、电气控制原理图、电气设备总装接线图、电器元件布置图与接线图、电气设备明细表。
4.电气原理图的分析
结合维修电工仿真实训室的宇龙机电方针软件，利用多媒体教学设备重点讲解、演示车床、万能铣床、摇臂钻床、磨床、镗床的工作原理和动作过程、机械与电器间的配合动作关系，熟悉常用机床基本结构、运动形式以及对电力拖动系统的要求基础上，进行电气原理图识读和分析。
（1）分析主电路。从主电路入手，根据机床所用电动机和执行电器的控制要求，分析它们的控制内容。主要包括：机床各个电动机及其他设备的类别、用途、接线方式、运行要求；电动机启动、转向、调速、制动灯方面控制要求和情况；主电路使用的控制电器和保护电器；电源情况等。
（2）分析控制电路。 根据主电路中各电动机和执行电器的控制要求，逐一找出控制电路中的控制环节，利用电动机的典型控制环节的知识，按功能不同将控制线路“化整为零”来分析。包括：控制电路电源、各种继电器接触器的用途、电器元件之间相互关系、连锁控制环节等。
（3）分析辅助电路。辅助电路包括电源指示、各执行元件的工作状态显示、参数测定、照明和故障报警灯部分。它们大多是由控制电路中的元件来控制的，所以在分析辅助电路时，还要回过头来对照控制电路进行分析。
（4）分析联锁及保护环节。机床对于安全性及可靠性有很高的要求。要实现这些要求，除了合理地选择拖动和控制方案外，还在控制线路中设置了一系列电气保护和必要的电气联锁。
（5）总体检查。经过“化整为零”，分析完每个局部电路原理及各部分之间控制关系后，再通过“集零为整”的过程，查证整个控制电路，从整个控制电路、从整体的角度进一步检查和理解各控制环节间的联系。清楚理解全部电路原理、电气系统控制过程、各电器元件的作用，了解相关主要技术参数情况。
5.电气控制系统的安装
普通机床电气控制系统安装步骤如下。
（1）安装准备工作。
第一，获取《任务书》及相关资料。
第二，拟定电气控制系统安装、调试方案。
第三，识读电路原理图、电器元件布置图、电器安装接线图。
第四，选取电工工具、测量仪表。
第五，根据电气设备明细表按要求选取和检查电器元件。
第六，施工过程中的安全组织、现场条件满足相关要求。
（2）电气设备（元件）安装。
第一，根据元件清单配齐电气设备、元件、材料和辅助用品。
第二，安装栅形布线槽。
第三，按照电气设备布置图安装电器元件。
第四，根据平面布置图安装控制柜外元件。
（3）接线。
第一，根据平面布置图等图样安装导线通道。
第二，打印线号和元件编号，给元件贴上与布置图等图样一致的编号。
第三，根据平面布置图放线。
第四，根据接线图进行控制柜内部接线，套上与图样一致的编码套管。
第五，进行控制箱外布线，套上与图样一致的编码套管。
第六，按要求进行导线的剥削、线头制作、导线的连接、导线与接线柱的连接。
（4）电路检查。
按照电阻法、电压法等方法对电路进行接线检查。
（5）安装电动机和电气设备保护线。
按照要求安装电动机和传动带，并紧固。
6.电气控制系统的调试
机床电气控制系统的调试是安装完成后紧接着进行的一个环节，具体步骤如下。
（1）拟定调试的方案。机床电气安装后，经过检查后进行电气调试。在调试前应当制订调试方案，主要内容包括：记录表格制定、调试过程、测试调试记录、结果分析等。
（2）通电前测试。
第一，检测电动机及线路的绝缘电阻。相―相、相―地绝缘电阻应相间、相对地不低于0.5MΩ，控制电路绝缘电阻对地不低于0.5MΩ。
第二，检查电动机外壳、元器件外壳保护线及其他保护线是否接好。
第三，根据元件布置图，检查元件的安装位置是否正确。
第四，根据平面布置图，检查线路走向元元件、设备的安装是否正确。
第五，检查电动机和带轮等机械部件是否安装好。
第六，根据原理图、接线图、对电路进行对点检查、短路检查、回路检查，修改完善控制线路。
第七，检查导线接点是否符合要求，压接是否牢固。
（3）通电操作。
第一，验电。检查电源是否正常。
第二，根据原理图和调试方案进行线路功能检测，机床不带电动机等负载调试。
先进行单个功能的调试，观察对应的元件动作是否正确；再做整体调试，观察各电器元件动作顺序是否正确。
第三，根据原理图进行线路功能检测，机床带电动机等负责调试。
首先检查电动机与生产机械的传动装置是否正常。然后进行单个功能的调试，看电动机的运行和转动是否正常，机构动作是否正常。之后再进行机床的整体调试，观察机构动作顺序是否正确，运动形式是否满足工艺要求。最后校验机床满负载运行是否工作可靠。
第四，停车，完善调试记录。
（4）完成测试。收拾工具，清理现场，做到安全文明生产。
7.故障诊断与维修
机床电气控制系统故障诊断与维修的步骤如下。
（1）明确故障。针对在调试中出现的问题，或通过与机床实际操作者交流，还可以通过看、问、闻、听、摸等来判断故障现象，以明确故障现象。
（2）分析原因。明确故障现象后，对故障原因分析可以按先分析主电路、后控制电路及其他电路步骤进行。
（3）确定故障点。确定故障范围后，用测量方法来确定故障点，如电压测量法、电流测量法、电阻测量法、置换法、短接法等。最常用的是电压法和电阻法。
（4）故障排除。在保证人身和设备安全前提下，尽量在停电情况下操作。必须带电操作时，则先接通控制线路，后接通主电路。在排查故障过程中，使用的仪表应该量程合适。
二、考核评价
每学完一个项目或任务，对学生学习状况进行考核和评价，采用做中教、做中学、做中考的评价方式，考核分三部分：一是学生自评，二是学生互评，三是教师评价。
其中：自评和互评占总成绩的80%，自评和互评所占比例为7：3。
教师评价为平日考核，占总成绩的20%。
考核方式采用百分制，综合考核，分合格（≥60分）和不合格（
三、小结
关键词：工作过程导向；电气及PLC控制；课程改革
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2011）35－0046－02
《电气及PLC控制》是高职机电一体化专业学生必修的一门专业技能课程。该课程教学内容涉及范围广，PLC控制部分的知识既有理论，又有编程。学生虽然对该课程感兴趣，但是学习起来未能完全掌握理论知识，操作实训上也仅停留在机械性的模仿阶段，不能触类旁通。在《电气及PLC控制》课程改革中，加强学和做的有机结合能力，拉近企业工作岗位与学生能力水平的距离，是教学改革的重点。
一、基于工作过程导向的《电气及PLC控制》课程教学设计
《电气及PLC控制》按照基于工作过程导向的教学理念，根据企业职业岗位的知识能力需求，考虑学院机电实训中心的硬件设施条件，设计以普通机床的PLC改造为载体，将该课程分为电机的基本控制、机床电气控制的分析与维修、PLC控制三大教学情境，三相异步电动机的电动与连续运转控制、三相异步电动机的正反转控制、三相异步电动机的Y/降压启动控制、CA6140车床的电气分析及维修、X62W铣床的电气分析及维修、M7120平面磨床的电气分析及维、T68镗床的电气分析及维修、三相异步电动机的PLC控制、天塔之光的PLC控制、十字路通灯的PLC控制、气缸的PLC控制、CA6140车床的PLC改造、X62W铣床的PLC改造等14个真实工作任务，遵循由简单到复杂的认知规律，把相关的必需知识逐步引导出来。这样的教学设计，体现了实践为主导、理论为实践服务的特点。学生通过任务训练，加深对相关理论知识的掌握，动脑动手的能力得到及时训练，消除了学生对企业实际工作的陌生感。
二、基于工作过程导向的《电气及PLC控制》课程教学实施步骤
基于工作过程导向的课程教学与传统教学模式最大的区别在于：它将职业能力的培养贯穿到整个教学过程中，在完成任务的同时，使学生掌握在这个任务过程中的工具设备、仪器仪表、工艺标准、操作安全规程。每一个学习任务都按照“布置任务――了解要求――制定计划――决定方案――实施任务――任务验收――评价总结”这七个步骤进行。以《电气及PLC控制》课程中的一个学习情境中的“X62W铣床的PLC改造”为例，阐述教学实施步骤：
1.复习、引入新课，布置任务、了解要求、计划、决策
回顾上一个工作任务，引入新课内容。下发工作任务单，见表1。分析工作任务要求，组织学生根据任务制定任务实施计划及决定采用何种方案完成任务。这一过程非常重要，可以使学生明确学习目标和任务要求，进而思考在此任务中想学到什么，能学到什么。
2.任务实施
这个任务过程分为两个阶段。第一阶段是分组复习X62W铣床继电控制的工作原理，通过10分钟排除X62W铣床的三个故障点，回顾X62W铣床继电控制的工作原理，掌握X62W铣床的主要运动控制，便于确定对X62W铣床采用PLC控制的输入输出点。回顾前一任务：CA6140车床的PLC改造，巩固对机床进行PLC改造的步骤及方法。第二阶段，要求学生根据任务要求制定工作方案，确定本组对X62W铣床进行PLC改造所采用的指令，绘制I/O分配表及PLC外部接线图，按图将PLC与X62W铣床模拟电路板连接起来，并根据自我制定的方案编写程序，下载调试实现X62W铣床的PLC改造。
3.任务验收、评价总结
以小组为单位，从理论答辩、外部接线、程序调试、职业素养等方面对学生进行考核。学生运行所编写程序，实现X62W铣床的PLC控制，同时抽组员回答相关理论知识，将理论与实操考核并重，全面检验学生在通过任务完成掌握的相关知识技能情况，了解学生是否完成之前设定的教学目标，填写评价表，作为该学习任务的成绩。最后，通过各小组验收情况，教师选取优秀组及落后组上台交流学习经验，教师总结该任务中涉及的理论知识及实操出现的问题，提供更好的操作方案。
三、基于工作过程导向的《电气及PLC控制》课程教学效果
1.课程特色
其一，该课程的教学模式为基于工作过程导向，在实训室进行教学，符合现场操作的环境，同时并未将重点完全放在实操上，而把一体化课程理解成实训课，在教学过程中，将理论知识的灌输融入与实操中，学生对理论知识不再感到枯燥无味而难以理解，满足职业能力发展。其二是课程的考核方式，每一个任务在验收的同时都进行考核，并且是理论及实操一并考核，每个学习情境结束后也进行考核，考核方式包括笔试、实操、答辩等，考核方式的多样性能调动学生的积极性及平时学习主动性，避免了学生滥竽充数。
2.教学效果
通过学生的学结，95%的学生赞成这种教学模式，大部分学生还认为课程结束太快，还想学习更多相关知识及技能。首先，学生自主学习动手的时间增多，教师传教式的讲述时间减少，极大地调动了学生学习的积极性和主动性；其次，任课期间为开放式，学生可以和教师进行交流，不局限于形式，有问题可以及时解决，学生与教师之间的距离拉近了不少，更便于师生的沟通。教师除了在学习上给学生给予指点外，在生活和思想上也给学生做出引导；再次，以真实任务为载体进行教学，学生既了解真实工作岗位工作情况，又增强理论知识的学习能力和实践动手能力，培养了职业素养。
总之，采用“工作过程导向”的教学方法，使学生投入到学习中，能学有所用。当然，这种教学模式还有些不足，因不同层次的学生之间的学习差异问题而使分组成员有依赖性的问题尤为突出，有待于进一步探索。
参考文献：
【关键词】《机床电气控制技术》；课程
前言：《机床电气控制技术》课程性质
《机床电气控制技术》是职业学校电气运行与控制技术专业的一门核心课程。本学习领域与电机控制、电机设备安装与维护、电气控制与PLC、机电设备安装与维修等学习领域有着紧密的联系。学生在掌握了“电工电子技术应用”和“电机设备安装与维护”等之后，为机床电气控制课程的学习奠定了良好的基础，学习课程掌握了机床电气控制之后，既可完全用于后续课程PLC以及相关课程项目设计之中，又使学生毕业后能够胜任机床电路维修工相关岗位的工作，还为学生通过维修电工鉴定的职业资格认证起到了支撑作用。正是由于这些原因，机床电气控制技术学习领域在电气运行与控制专业人才的培养计划中处于核心地位。
一、《机床电气控制技术》课程设计思路
《机床电气控制技术》课程，是以就业为导向，以能力为本位、以职业实践为主线、以项目教学为主体的原则进行设计。教学模式不是以经验、解释或理论研究为主，而是以掌握机床电气控制技术的实践技能为目的，以工学结合为教学主导方向，按照实际工作岗位能力设计具体工作任务，通过完成学习情境的过程来学习相关知识和掌握能力。本课程共设三个专业教学项目，内含七个子任务：常用低压电器的认识与应用（常用低压电器的认识与应用）；继电器-接触器控制电路的安装（单向启动控制电气线路的安装、双重联锁正反转控制线路的安装、控制电路典型控制环节的安装与调试）；常用机床的电气控制（CA6140车床电气控制、T68卧式镗床电气控制、X62W万能铣床电气控制）。每个学习项目紧扣知识培养目标和能力培养目标，突出以能力培养为目标，以适应职业岗位需要为准绳，遵循做中学，学中做，加强实用性教学，培养理论够用、技能过硬、综合素质较好的应用型人才。
二、《机床电气控制技术》课程目标
本课程的教学目标是：使学生掌握目前工业主要应用的三相异步电动机及常用机床电气控制的基本知识；掌握以电动机、机床为控制对象的生产机械的电气控制原理、常用机床的电气控制线路及其分析方法；培养解决生产实际电气控制一般问题的能力；为有关课程打下基础，使学生的全面素质得到提高，职业道德观、安全生产意识得到加强。
1、方法能力目标
（1）通过理实一体化课堂学习，使学生获得较强的实践动手能力并具备必要的基本知识，具有一定的资料收集整理能力，制定、实施工作计划和自我学习的能力；
（2）通过该课程各项实践技能的训练，使学生经历基本的工程技术工作过程，学会使用相关工具从事生产实践，形成尊重科学、实事求是、与时俱进、服务未来的科学态度；
（3）通过对机床电气控制技术知识的学习和领会，以及教学实训过程中创新方法的训练，培养学生提出问题、独立分析问题、解决问题和技术创新的能力，使学生养成良好的思维习惯，掌握基本的思考与设计的方法，在未来的工作中敢于创新、善于创新；
（4）在技能训练中，注意培养爱护工具和设备、安全文明生产的好习惯，严格执行电工安全操作规程。
（5）在生产组织、品质控制、工艺实施等方面具备良好的执行能力
2、社会能力目标
（1）团队协作和沟通能力
（2）质量意识、安全意识
（3）工作责任心与职业道德
（4）刻苦钻研、积极进取的精神和能力
（5）持之以恒、诚实守信、关注细节的基本素养
3、专业能力目标
（1）掌握各种电器元件的基本原理、技术参数，具备能够根据需要正确选择的能力
（2）具备能正确使用常用电工工具完成低压电器元件安装的能力
（3）熟练掌握低压电器元件的文字和图形符号，具备识读电路图能力
（4）具备能够根据给定电气控制原理图进行电气接线的能力
（5）具备能熟练使用万用表进行低压电气控制电路故障排查的能力
（6）具备能实施常用机械设备电气控制电路故障排查的能力
（7）通过强化训练，可以考取中级维修电工职业资格证书
上述三个层面的目标相互渗透、有机联系，共同构成机床电器控制技术课程的培养目标。在具体的教学活动中，要引导学生在应用机床电气控制技术的过程中，实现知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等不同层面职业素养的综合提升和协调发展。
三、课程教学内容与要求
电机设备安装与维护课程教学内容与要求
学习情境（项目、任务） 参考学时
学习情境1 常用低压电器的认识与应用 16
学习情境2 继电器-接触器控制电路的安装 34
学习情境3 常用机床的电气控制 22
合计 72
四、 实施建议
1、教学建议
（1）项目分析引导法―从项目入手，分析所要完成的任务，从知识和操作技能开始进行引导，学时容易理解，效果较好。
（2）任务驱动法―要实现具体的任务，学时应该怎样一步步地完成任务，促使学时思考问题，制定实施计划；
（3）“教、学、做”引导法―通过教师的示范、学生实训及教师指导相结合帮助学生提高实训技能，并在实训中掌握理论知识。
（4）互相协作问答法―小组成员针对实训中出现的难题进行讨论协商，最后得出结论，提高学生解决问题的能力。
（5）调试分析讨论法―对控制系统调试过程中出现的故障进行分析讨论，总结经验，为以后实训打下基础。
（6）评价反馈法―教师评价学生做的实训，及时把意见反馈给学生，让学生从实训中能吸取经验教训。
（7）技能竞赛奖励法―通过大赛来激励学生学习的热情，加深对理论知识的理解与巩固。
（8）自主学习法―通过网络和教学录像等内容，让学生进行自主型的学习及研究，最好能把图像、二维和三维动画、音频、视频等表现形式集为一体，强调课程教学改革的突破与创新。
实验过程中应给予学生足够的时间，让学生能在教师带领下逐步由会使用，转变为会分析，会自己排除故障。在实验中一旦发生问题或出现错误，能自己解决、纠正。
在教学过程采用资讯、计划、决策、实施、检查和评价来组织教学，建立工作任务、理论知识和操作技能的联系，使学生在做中学，学中做，从传统的教学模式中解放出来，有机会动脑解决项目实施中出现的各种问题，培养学生分析问题、解决问题的能力。
2、学生评价、考核要求建议
本课程对学生的评价应做到理论考核与实践考核相结合，学习形成性评价和终结性评价相结合，强化学生综合实践能力考核，也要对学生在工作过程中的各环节进行考核，使对学生的评价公正、准确。建议采用任务考评与课程考评结合的办法，强调任务考评的重要性。任务考评占60%，课程考评占40%。
（1）本课程教学过程以学生为主体，因此考核以形成性考核为主，重在考查学生在工作任务重表现出来的能力，在原有平时成绩（考勤、课堂纪律、回答问题、完成作业）的基础上，增加对学生完成项目的过程和结果的评价。
（2）期末设置期末考试，对课程重要的知识和能力进行综合性考核，重在考察运用知识解决实际问题的能力。
3、建议使用教材
《机床电气控制技术》连赛英，机械工业出版社 ISBN 978-7-111-05149-7
4、课程资源的开发与利用建议
针对电气运行及控制的行业特点，学校与行业共同构建了真实职业训练环境构成的实践教学体系。其中相关教学环境如下：
（1）电机拆装实训室
（2）维修电工实训室
（3）光机电一体化实训室
（4）电气安装实训室
【关键词】机床改造项目 数控机床电气控制 课程改革
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2012）09C-0061-02
数控机床电气控制是数控技术专业的核心课程之一。通过本课程的学习，使学生掌握数控机床电气系统的基础知识，并训练数控机床电气系统安装调试的基本能力。以往的教学实践证明，大部分高职学生不擅长抽象思维和演绎式为主的学习方式。知识传授式的教学模式不仅难以激发学生的学习兴趣，也不利于训练学生的综合职业能力，导致学生的总体学习效果不佳，因此我们必须进行教学模式改革。面对形象思维强于逻辑思维的高职学生，应以真实的“工作项目”为载体，采用“行动导向”方法引导学生完成实际的工作任务，通过完成任务的行动过程，实现专业能力、方法能力和社会能力的有效培养。
一、课程改革的背景
以广西水利电力职业技术学院为例。该院实训中心拥有20多台数控机床，既有近年新购的设备，也有服役了10多年的老设备。其中3台于1999年购进的数控车床经过多年使用，数控系统及电机驱动装置出现故障，并且无法找到配件，导致机床已经不能工作。为了保证数控机床实训教学的正常进行，并节约设备经费，学校决定对这3台数控车床的电气系统进行升级改造。该院数控技术专业的教师曾多次参与企业的数控机床改造与维修项目，在工作中积累了丰富的实践经验，因此有能力完成此次数控车床的升级改造任务。本次机床改造项目也为推进数控机床电气控制课程改革提供了一条道路，即以机床改造项目为载体，通过引导学生进行数控车床电气系统的升级改造，训练数控机床电气系统的设计、安装和调试能力。下面对该课程的教学改革做一些总结和探讨。
二、课程教学设计
（一）确定课程教学内容
本次改造选用广州数控设备有限公司生产的GSK980TB系统替换原有KENT-10T数控系统，并更换新的交流伺服驱动装置，仅保留原机床的主轴电机和电动刀架。因此数控车床的电气系统要根据GSK980TB的要求进行重新设计和安装，要通过教学过程由学生来完成机床的改造任务，达到预定的功能要求。
学习的内容是工作，因此根据数控机床电气系统改造的工作过程，将课程的教学过程划分为三个阶段：电气系统功能设计、电气系统安装和机床功能调试。每个阶段又可以划分若干个工作步骤（见表1），每个工作步骤作为一个工作任务由教师指导学生来完成。
在电气系统功能设计阶段，依据设计任务书的要求指导学生分步完成数控车床各项功能的设计，在设计过程中逐步展开相关知识点的教学。例如在主轴功能设计中引入变频器的应用知识，在坐标轴功能设计中引入伺服电机的驱动技术。让每个知识点都有一个任务作为载体，学生通过完成工作任务的过程，既能明确学习的目的，又能训练数控机床电气系统的设计能力，并掌握相关的应用知识。在电气系统安装阶段，训练学生绘制电气系统安装接线图的能力，掌握电器设备安装、接线的工艺知识。在机床功能调试阶段，使学生掌握数控机床通电调试的步骤和系统参数的功能，训练根据机床性能要求正确设置系统参数的能力。
（二）教学过程的组织方式
教学过程的组织要以学生为主体，必须让学生在课堂上充分行动起来，不是被动接受知识，也不是看老师表演。在知识传授式教学过程中，教师的角色好比是“演员”，学生的角色就像是“观众”；而行动导向式教学要求将两者的地位进行提升，学生升格为“演员”，教师升格为“导演”。教师应引导学生参与整个教学过程，学生通过主动和全面的学习，达到脑力劳动和体力劳动的统一。应按照“完整行动模式”组织教学，尽可能要求学生独立获取信息，独立制订计划，独立决策，独立实施，独立检查和评估，经历完整的工作过程。
以主轴设计任务为例，本次改造的数控车床主轴采用变频器进行调速控制，因此主轴功能设计要解决CNC、变频器和主轴电机之间的电路连接以及变频器参数设置的问题。“主轴功能设计”工作任务的教学组织过程如下：第一，教师用实训设备演示数控系统对主轴电机的控制过程，学生总结主轴电机运转的特点，通过铭牌了解主轴电机的类型。第二，学生在教材中找出异步电机转速公式，讨论异步电机调速方法，得出异步电机可以通过改变电源频率的方式进行调速的结论。第三，教师指导学生操作变频器调节异步电机转速，使学生了解变频器的功能。第四，教师介绍变频器外部接口的功能，讲解变频器基本工作原理。第五，教师指导学生操作CNC控制变频器工作，同时测量模拟量输入端子的电压值，通过电压值与频率值的比较理解CNC与变频器信号接口的功能。第六，学生设计CNC、变频器和主轴电机之间的电气连接图，教师进行讲评。第七，教师介绍变频器常用参数设置方法，指导学生设置参数并观察变频器运行状态的变化。学生在教师的引导下完成上述几个步骤的工作后，不仅训练了变频主轴电气线路的设计能力，還掌握了变频器的应用知识。
分组教学是行动导向教学顺利实施的一个重要手段。如果不进行分组教学，一个教师在面对几十个学生时，必然造成监管不到位的情况，同时也不能有效的培养学生的沟通、交流与协作的能力。可将一个40人的班级划分成8个小组，以小组作为直接的教学对象。每个教学任务的完成都需要学生进行小组讨论、实施，并以小组为单位提交成果。分组教学有如下优点：第一，能有效提高教学效率，分组后教师的指导对象由40个减少为8个，教师能更有效的指导每个小组的学习过程。第二，能锻炼学生的合作能力、沟通交流与协商能力。第三，能有效提高学生的学习效率，形成集思广益，相互学习，取长补短的学习氛围。在分组的时候要注意均衡每个小组成员能力，要让先进学生与后进学生搭配，男生与女生搭配，充分调动学生参与教学行动的积极性。
（三）课程考核方式
考核的目的是检查学生的学习状况，调动学生学习的积极性、主动性和创造性，好的考核方式对提高学生的职业技能和综合素质发挥着重要的导向和激励作用。本门课程采用以能力本位为目标的课程考核体系（见表2），考核方式的特点如下：一是将能力测评与知识考试相结合，在课程总成绩中，项目完成质量占70％，理论笔试占30％。二是项目考核以小组为单位分阶段进行，在完成一个阶段的某一项工作任务后，教师根据任务的完成质量进行评分，然后以该阶段所有工作任务分数的平均值作为该小组在这一阶段的成绩。三是对个人在小组中的表现进行评价，在完成一个阶段的工作任务后，采取个人自评、小组评价和教师评价相结合的方式对每个学生在工作过程中的表现进行测评。四是激励学生构建荣辱与共、相互帮助、共同进步的学习氛围，在小组项目考核成绩中，任务完成质量分占70％，答辩分占30％。答辩由教师对小组中随机抽取的成员进行提问，根据其对相关知识的掌握情况进行评分。这样的做法促使学生不仅要主动完成任务，而且還要积极帮助其他组员学习。
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