基于高职教育培养目标的液压与气压传动课程教学研究

赵斐玲 梁杰

摘 要：高等职业教育的培养目标是培养学生成为高素质技术技能型人才，而液压与气压传动课程是一门专业基础必修课程。本文就基于高职教育培养目标的液压与气压传动课程教学，从夯实液压与气压传动的理论基础知识，正确设计搭建液压与气动回路，整合与交融相关专业知识，提高综合操作技能等方面进行分析探讨，以更好地适应新形势，达到人才培养目标要求。

关键词：液压与气压传动 技术技能型 课程整合与交融

2012年，教育部公布的《国家教育事业发展第十二个五年规划》中，把高等职业教育培养目标定位于高素质技术技能型人才。新疆铁道职业技术学院是一所高职院校，承担着培养技术技能型人才的重任。而液压与气压传动课程是一门专业基础必修课程，为了适应培养目标的要求，不仅要夯实液压与气压传动的理论基础知识，还要把电气控制技术和PLC控制技术课程整合与交融，这样才能更好地适应新形势对人才培养的要求。

一、夯实液压与气压传动的理论基础知识

液压与气动系统是由各种液压元件或气动元件组成的，弄明白液压与气动元件的结构组成、工作原理及不同的作用是关键。要淡化液体静力学和动力学的原理分析、理论公式推导和性能指标计算，要加强功能说明、应用条件和使用方法的教学。教师在使用挂图、多媒体课件、模型讲解的基础上，应重点突出实践教学，以学生为主，动手拆装液压泵、液压控制阀等液压元件，让学生在拆装中，更好地领悟各元件的图形符号、工作原理及适用场合。只要掌握了基础理论知识，学生就知道如何去调节回路中的液体或气体的方向、压力和流量。例如工业级双泵液压站，双泵是定量柱塞泵组和变量叶片泵组，变量叶片泵就是外反馈限压式变量叶片泵，它是利用其工作压力的反馈作用实现变量的。通过拆装泵，学生就能直观地了解其结构组成、工作原理和调节方式。

二、自主设计，正确搭建液压与气动回路

任何一种液压或气压传动系统都是由基本回路组成的。按其功能可分为速度控制回路、压力控制回路、方向控制回路和多缸工作控制回路等。熟悉和掌握这些基本回路的组成、工作原理和性能，是分析、维护、安装调试和使用液压与气压传动系统的重要基础。

通常，教师把学生领到实训室，验证课堂上的某个理论而进行的实验是演示实验。为了以变验证性、演示性实验为自主设计的实训，在设计教学过程中，教师要紧紧围绕“以能力为目标，以学生为主体”的教学思想。例如，要求学生设计一个双作用汽缸的与逻辑功能的直接控制回路。根据汽缸动作要求，学生各自运用所学知识，查阅相关资料，选择气压元件，自主设计并绘制气动回路图，可以有多种方案，再让学生在气压实训面板上搭建气路，并调节调试、排除故障等。学生们相互讨论，积极投入，做好实训报告，分析成功和失败的原因，并提出改进的意见和建议。教师在启动电源运行系统之前，要对设计方案把好关，并检查回路安装情况，帮助学生排除系统中的故障，起指导作用。

通过这种自主设计的实训，学生会更好地掌握各种气压元件的结构、原理和作用，掌握气动回路系统的设计思路，能正确绘制气动回路原理图，并在实验台上搭接气动回路，实现其动作，增强了学生的动手能力。

三、整合与交融相关专业知识，提高综合操作技能

液压与气压传动系统控制的任何一个动作过程都是按照一定顺序步骤进行的。运动状态的改变是靠启动按钮开关、停止按钮开关、行程限位开关、压力继电器以及时间继电器等输入信号，转化为控制液压或气压换向阀电磁铁线圈的输出信号进行的。传统的继电接触器控制和 PLC控制两种方案均可实现系统的动作运行。

1.传统的继电接触器控制电路

传统的继电接触器控制系统是由输入部分（按钮、开关等）、逻辑控制电路（各类继电器、接触器用导线连接而成，可执行某种逻辑功能的电路）和输出部分（接触器线圈、电磁阀、指示灯等）三部分组成的。继电接触器控制是一种最基本的控制方式。任何复杂的控制系统或电路，都是由一些比较简单的基本控制环节根据不同控制要求连接而成的，因此掌握基本控制电路图非常必要。

电气控制原理图是采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号代表各种电器元件，依据生产机械对控制的要求和各电器的动作原理，用导线把它们连接起来构成的。电气控制电路原理图一般分主电路和控制电路两部分，而液压传动或气压传动的控制电路一般由按钮和行程开关、接触器、继电器、电磁阀等常用低压电器元件组成，其工作电压是直流24V。

为了便于阅读与分析控制电路，根据简单、清晰的原则，采用电器元件展开的形式绘制，各电器元件一般按动作顺序从上到下、从左到右依次排列，可水平布置，也可以垂直布置。

2.可编程序控制器（PLC）控制系统

（1）可编程序控制器（PLC）的接线图。可编程序控制器（PLC）实质上是一种工业控制计算机，与传统的继电接触器控制系统相似，PLC 控制系统也由三部分组成。输入部分是收集被控设备的信号或操作命令，输入端直接接各种开关、按钮和传感器等，转换成微处理器所能接受的数字信号。控制部分是按用户程序的控制要求，对输入信号进行处理，并根据处理结果驱动输出。其处理过程可以看做PLC内部假想的各种继电器、定时器、计数器、数据寄存器等的多个触点和线圈的连接和组合，它们的作用必须通过相应的软件来实现。输出部分是驱动外部负载，输出端直接接电磁阀、继电器、接触器等来驱动各执行元件。

笔者学校在通用计算机上添加FX-PCS-WIN-3.2C软件包，通过计算机对PLC进行编程。输入端、输出端采用的是汇点式接线方式。FX2N-48MR系列PLC的I/O地址为：输入用X表示，输出用Y表示。X000～X007，X010～X017，X020～X027，以及Y000～Y007，Y010～Y017，Y020～Y027，I/O总点数48，输入点数/输出点数24。

（2）PLC 程序设计。在设计控制程序时，要分析液压系统的运动过程及设计功能，明确输入、输出信号的对应关系，合理分配PLC的I/O地址，以编制尽可能简单的程序。

对于简单液压回路，参照电器控制电路原理图的设计概念，在一些典型梯形图程序的基础上，根据实际要求，进行修改、完善；对于较为复杂的液压系统，就必须使用步进指令编写控制程序，以保证控制系统的有序、规律运行。将液压系统的工作顺序划分为步（即一个工作状态），并确定各相邻步之间的转换条件（既行程开关、压力开关）。当满足进入下一步的转换条件的输入信号出现时，即标志这一步结束和下一步的开始。在步内，输出状态保持不变。当本步的转换条件成立时，上一个运行状态结束，下一个运行状态开始。这种方法有章可循，设计出的程序较规范、直观，易阅读，也便于修改和调试。

梯形图语言是目前使用最广泛的一种PLC编程语言，它形象直观，逻辑关系明显，更加实用。梯形图逻辑执行的顺序是从上到下，从左到右。它以一个线圈的结束为一个逻辑行（也称为一个梯级）。每一个逻辑行的起点是左母线，然后是触点的连接，最后以线圈结束于右母线。

四、小结

教师要将各门专业知识与技能进行有机整合与融会贯通，才能促进教学的提高，培养能从事液压与气动系统设计、运行及维护的高素质技术技能型人才。

参考文献：

[1]兰建设.液压与气压传动[M].北京：高等教育出版社， 2008.

[2]邵展图.电工学[M].北京：中国劳动社会保障出版社， 2007.

[3]高勤.电器及PLC控制技术[M].北京：高等教育出版社， 2009.

（作者单位：赵斐玲，新疆铁道职业技术学院；梁杰，新疆轻工职业技术学院）