時(shí)間：2022-12-04 21:30:18
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【關(guān)鍵詞】機(jī)電一體化；控制技術(shù)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用方法
中圖分類號(hào)：C35文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
工業(yè)一直以來(lái)都是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，其不僅關(guān)系著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)程，也影響了整個(gè)社會(huì)科技的發(fā)展水平。新經(jīng)濟(jì)體制下，我國(guó)工業(yè)科技取得了新的研究成果，改變了過(guò)去單一的技術(shù)應(yīng)用方案。機(jī)電一體化控制系統(tǒng)是工業(yè)經(jīng)濟(jì)中的先進(jìn)模式，由于多種技術(shù)融入而提高技術(shù)的實(shí)用性，這些都能為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造有利的條件。
一、機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成
從構(gòu)成要素上來(lái)看，機(jī)電一體化系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)(機(jī)構(gòu))、電子信息處理系統(tǒng)(計(jì)算機(jī))、動(dòng)力系統(tǒng)(動(dòng)力源)、傳感檢測(cè)系統(tǒng)(傳感器)、執(zhí)行元件系統(tǒng)(如電機(jī))等五個(gè)子系統(tǒng)組成。機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本特征是給”機(jī)械”增添了頭腦(計(jì)算機(jī)信息處理與控制)，因此是要求傳感器技術(shù)、控制用接口元件、機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制軟件水平較高的系統(tǒng)。
從所要實(shí)現(xiàn)功能上來(lái)看，因?yàn)闄C(jī)電一體化系統(tǒng)(或產(chǎn)品)是由若干具有特定功能的機(jī)械與微電子要素組成的有機(jī)整體，要有滿足人們使用要求的功能(目的功能)，所以根據(jù)不同的使用目的，要求系統(tǒng)能對(duì)輸入的物質(zhì)、能量和信息(即工業(yè)三大要素)進(jìn)行某種處理，輸出所需要的物質(zhì)、能量和信息。因此，系統(tǒng)必須具有以下三大“目的功能”：①變換(加工、處理)功能；②傳遞(移動(dòng)、輸送)功能；③儲(chǔ)存(保持、積蓄、記錄)功能,不管是實(shí)現(xiàn)哪類“目的”功能的系統(tǒng)(或產(chǎn)品)，其系統(tǒng)內(nèi)部必須具備如下圖所示的五種內(nèi)部功能，即主功能、動(dòng)力能功能、檢測(cè)功能、控制功能、構(gòu)造功能。其中“主功能”是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“目的功能”直接必需的功能，主要是對(duì)物質(zhì)、能量、信息或其相互結(jié)合進(jìn)行變換、傳遞和存儲(chǔ)。“動(dòng)力功能”是向系統(tǒng)提供動(dòng)力、讓系統(tǒng)得以運(yùn)轉(zhuǎn)的功能。“檢測(cè)功能和控制功能”的作用是根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部信息和外部信息對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)施“目的功能”。而“構(gòu)造功能”則是使構(gòu)成系統(tǒng)的子系統(tǒng)及元、部件維持所定的時(shí)間和空間上的相互關(guān)系所必需的功能。從系統(tǒng)的輸入／輸出來(lái)看，除有主功能的輸入／輸出之外，還需要有動(dòng)力輸入和控制信息的輸入／輸出。此外，還有因外部環(huán)境引起的干擾輸入以及非目的性輸出(如廢棄物等)。
既然機(jī)電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)可以分解成一系列要素或子系統(tǒng)構(gòu)成，那么怎樣使各要素或子系統(tǒng)之間順利地進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的傳遞與交換呢?這就涉及到了接口的概念。所謂接口就是各要素或各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系條件。從系統(tǒng)外部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)的輸入／輸出是與人、自然及其他系統(tǒng)之間的接口；從系統(tǒng)內(nèi)部看，機(jī)電一體化系統(tǒng)是由許多接口將系統(tǒng)構(gòu)成要素的輸入／輸出聯(lián)系為一體的系統(tǒng)。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于接口的性能，各要素或各子系統(tǒng)之間的接口性能就成為綜合系統(tǒng)性能好壞的決定性因素。機(jī)電一體化系統(tǒng)是機(jī)械、電子和信息等功能各異的技術(shù)融為一體的綜合系統(tǒng)，其構(gòu)成要素或子系統(tǒng)之間的接口極為重要，在某種意義上講，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)歸根結(jié)底就是“接口設(shè)計(jì)”。廣義的接口功能有兩種，一種是輸入／輸出的功能；另一種是變換、調(diào)整的功能。
二、機(jī)電一體化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)獲得前所未有的發(fā)展。現(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)，是機(jī)械和微電子技術(shù)緊密集合的一門(mén)技術(shù)，它的發(fā)展使冷冰冰的機(jī)器有了人性化、智能化。從企業(yè)角度分析，開(kāi)辟新工業(yè)生產(chǎn)模式是行業(yè)科技的創(chuàng)新要求，也是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)收益最大化的必要條件。筆者認(rèn)為，機(jī)電一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注重幾大模塊的控制：
（1）結(jié)構(gòu)模塊。機(jī)械本體是系統(tǒng)的所有功能要素的機(jī)械支持結(jié)構(gòu)，一般包括有機(jī)身、框架、支撐、聯(lián)接等，這是機(jī)電系統(tǒng)控制的主要對(duì)象。設(shè)計(jì)一體化系統(tǒng)要考慮設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)設(shè)置，使機(jī)電、機(jī)械等設(shè)備發(fā)揮出預(yù)期的功效，這樣才可以加快控制系統(tǒng)的功能發(fā)揮。
（2）動(dòng)力模塊。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分依據(jù)系統(tǒng)控制要求，為系統(tǒng)提供能量和動(dòng)力以使系統(tǒng)正常運(yùn)行。無(wú)論是哪一種類型的機(jī)械設(shè)備，都要借助動(dòng)力系統(tǒng)才能正常地運(yùn)轉(zhuǎn)，這是機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。動(dòng)力模塊設(shè)計(jì)可選用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)，根據(jù)主電機(jī)傳輸能量的大小，由變頻器自動(dòng)控制電傳動(dòng)速率，進(jìn)而對(duì)設(shè)備動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣能夠方便機(jī)電系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)。
（3）感知模塊。測(cè)試傳感部分對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行所需要的本身和外部環(huán)境的各種參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并變成可識(shí)別的信號(hào)，傳輸給信息處理單元，經(jīng)過(guò)分析、處理后產(chǎn)生相應(yīng)的控制信息。傳感器是信息傳遞的主要設(shè)備，用其作為信號(hào)感應(yīng)與自處理裝置，對(duì)機(jī)電設(shè)備調(diào)度具有指導(dǎo)作用。無(wú)線傳感技術(shù)的普及應(yīng)用，能夠幫助控制系統(tǒng)快速地分析數(shù)據(jù)信息，避免其他信號(hào)傳遞造成的干擾。
（4）指令模塊。控制及信息處理部分將來(lái)之測(cè)試傳感部分的信息及外部直接輸入的指令進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、分析、加工處理后，按照信息處理結(jié)果和規(guī)定的程序與節(jié)奏發(fā)出相應(yīng)的指令，控制整個(gè)系統(tǒng)有目的的運(yùn)行。機(jī)電一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮指令的控制，尤其是自然語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)語(yǔ)言之間的轉(zhuǎn)換，更應(yīng)該朝著一體化方向轉(zhuǎn)變，這是保證機(jī)電信號(hào)穩(wěn)定傳輸?shù)闹攸c(diǎn)條件。
三、機(jī)電一體化系統(tǒng)的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)
（1）機(jī)械技術(shù)：機(jī)電一體化的機(jī)械產(chǎn)品與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品的區(qū)別在于：機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、機(jī)械功能更強(qiáng)、性能更優(yōu)越。在設(shè)計(jì)和制造機(jī)械系統(tǒng)時(shí)除了考慮靜態(tài)、動(dòng)態(tài)剛度及熱變形等問(wèn)題外，還應(yīng)考慮采用新型復(fù)合材料和新型結(jié)構(gòu)及新型的制造工藝和工藝裝置。
（2）傳感檢測(cè)技術(shù)：傳感檢測(cè)技術(shù)的內(nèi)容，一是研究如何將各種被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量；二是研究對(duì)轉(zhuǎn)換的電信號(hào)的加工處理。機(jī)電一體化系統(tǒng)要求傳感檢測(cè)裝置能快速、準(zhǔn)確、可靠地獲取信息。
（3）信息處理技術(shù)：信息處理的發(fā)展方向是提高信息處理的速度、可靠性和智能化程度。人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等都屬于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)的范疇。
（4）自動(dòng)控制技術(shù)：機(jī)電一體化系統(tǒng)中的自動(dòng)控制技術(shù)主要包括位置控制、速度控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制以及模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。
（5）伺服傳動(dòng)技術(shù)：伺服傳動(dòng)包括電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓等各種類型的傳動(dòng)裝置，常見(jiàn)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要有電氣伺服和液壓伺服。
（6）系統(tǒng)總體技術(shù)：機(jī)電一體化系統(tǒng)是一個(gè)技術(shù)綜合體，它利用系統(tǒng)總體技術(shù)將各有關(guān)技術(shù)協(xié)調(diào)配合、綜合運(yùn)用而達(dá)到整體系統(tǒng)的最佳化。
四、機(jī)電一體化控制系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)調(diào)度的主要趨勢(shì)，也是基于信息科技的自動(dòng)化控制平臺(tái)，用其作為工業(yè)生產(chǎn)控制模塊，有助于加強(qiáng)生產(chǎn)設(shè)施的工作性能，帶動(dòng)了生產(chǎn)效率的全面提升。同時(shí)，借助控制及信息處理部分發(fā)出的指令，可快速完成規(guī)定的動(dòng)作和功能。除此之外，新型機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用還表現(xiàn)在其它方面：
（1）人機(jī)智能化。從未來(lái)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展角度考慮，我國(guó)機(jī)電一體化控制系統(tǒng)也將朝著智能方向改進(jìn)，這種智能性特點(diǎn)是在原控制模式上的升級(jí)，應(yīng)用了多功能控制技術(shù)作為輔助方案。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷推廣，機(jī)電一體化作業(yè)模式的智能系數(shù)更高，大部分人工操作均可通過(guò)計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)處理，這些改變了傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)模式的不足。
（2）數(shù)字一體化。數(shù)字一體化是對(duì)機(jī)電一體化控制的延伸，其選用高科技數(shù)字系統(tǒng)作為支撐，對(duì)機(jī)電設(shè)備動(dòng)作指令進(jìn)行合理地調(diào)度，幫助工業(yè)系統(tǒng)解決實(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題。數(shù)字一體化以微型計(jì)算機(jī)為控制平臺(tái)，這種小型計(jì)算機(jī)具備了常規(guī)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理功能，因其外形輕巧而適合安裝于機(jī)電設(shè)備。利用數(shù)字傳感器對(duì)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)感應(yīng)，發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)后及時(shí)調(diào)整指令，加快了數(shù)字系統(tǒng)的自處理效率。
參考文獻(xiàn)
[1]丁子華.新時(shí)期多功能通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].工業(yè)科技研究.2009，20（12）：19～21
【關(guān)鍵詞】地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng) 設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
地鐵車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)( EMCS) 通過(guò)中央級(jí)、車站級(jí)和就地級(jí)三級(jí)對(duì)車站設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控, 通過(guò)中央級(jí)和車站級(jí)進(jìn)行系統(tǒng)管理。車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)全線各個(gè)車站的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、給排水設(shè)備、自動(dòng)扶梯、電梯、車站公共區(qū)照明、廣告照明、車站事故照明電源、屏蔽門(mén)及人防密閉隔斷門(mén)等車站設(shè)備進(jìn)行全面、有效的自動(dòng)化監(jiān)控及管理，確保設(shè)備處于高效、節(jié)能、可靠的最佳運(yùn)行狀態(tài)，并創(chuàng)造一個(gè)舒適的地下環(huán)境，此外在火災(zāi)等災(zāi)害或阻塞事故狀態(tài)下，能夠更好地協(xié)調(diào)車站設(shè)備的運(yùn)行，充分發(fā)揮各種設(shè)備應(yīng)有的作用來(lái)保證乘客的安全和設(shè)備的正常運(yùn)行。
一、系統(tǒng)設(shè)置目的
地下鐵路作為現(xiàn)代化城市建設(shè)的標(biāo)志之一，因其具有無(wú)污染、低噪音、高速度等優(yōu)點(diǎn)，目前已被越來(lái)越多的城市所采用。機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)( EMCS) 是將計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的控制對(duì)象主要為地鐵通風(fēng)空調(diào)設(shè)備、給排水設(shè)備、正常照明設(shè)備及電扶梯等設(shè)備。其主要作用為：對(duì)地鐵內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)視和控制，使其在正常情況下滿足乘客舒適度的要求，并在緊急情況下提供正確可靠的信息來(lái)保證乘客等人員安全。其中，由于地鐵工程的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)與一般的地上建筑完全不同，其溫濕的變化既有它的周期性，也有受外界干擾的隨機(jī)變化無(wú)規(guī)律性，因此，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)容量大且復(fù)雜。在這種情況下，如果沒(méi)有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，只靠工作人員人為去控制是根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。所以在全線設(shè)置EMCS 系統(tǒng)非常重要。設(shè)置機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)是想借一斑而窺全貌，想以此達(dá)到反映整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，確保以上這些系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行的目的。特別是在地下車站發(fā)生火災(zāi)事故的情況下，能夠使有關(guān)救災(zāi)設(shè)施按照設(shè)計(jì)工況及時(shí)有效地運(yùn)行，從而保障人身安全。
二、地鐵監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)
1、環(huán)境條件特殊
地鐵建筑所處環(huán)境具有特殊性，由于機(jī)車為電力牽引,且地下相對(duì)外界隔絕，環(huán)境潮濕。既不同于地面商用建筑物，一般所處環(huán)境較好，電磁干擾較輕，也不同于工廠金屬粉塵等有害物質(zhì)較多，環(huán)境惡劣。
2、功能要求特殊
地下鐵路屬于公共交通行業(yè), 是城市交通的一面窗口，是面向乘客的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，反映了城市的先進(jìn)程度。這種服務(wù)除了人的因素以外，設(shè)備的安全、可靠、高效、節(jié)能所帶來(lái)的舒適感、安全性也非常重要。不同于智能樓宇側(cè)重于辦公自動(dòng)化、通信自動(dòng)化、長(zhǎng)時(shí)間工作下環(huán)境智能調(diào)節(jié)的要求,地鐵建筑監(jiān)控系統(tǒng)則更側(cè)重有利于安全行車管理、變化客流下的環(huán)境調(diào)節(jié)、災(zāi)害情況下的疏散導(dǎo)引、相關(guān)設(shè)備在各種情況下的有效運(yùn)行。
三、監(jiān)控系統(tǒng)組成及功能
1、車站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)組成由設(shè)置于車站環(huán)控電控室和車站控制室( SCR) 的可編程序控制器( PLC) 采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊線傳遞到車站級(jí)服務(wù)器及監(jiān)控工作站，車站監(jiān)控人員再通過(guò)工作站下達(dá)控制指令，由PLC 傳遞到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備完成。
2、中央級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)由中央級(jí)局域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)包括主備監(jiān)控主機(jī)、主備服務(wù)器、檔案管理計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、打印機(jī)、打印機(jī)服務(wù)器、大屏幕顯示系統(tǒng)和UPS 等設(shè)備。
3、就地級(jí)監(jiān)控設(shè)備組成：作為車站級(jí)監(jiān)控設(shè)備PLC 控制器的組成部分，遠(yuǎn)程I/ O 設(shè)備直接與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接，采集從現(xiàn)場(chǎng)傳感器檢測(cè)到的各類信號(hào)；同時(shí)，遠(yuǎn)程I/ O 也將上級(jí)下達(dá)的控制任務(wù)，直接傳遞到現(xiàn)場(chǎng)的閥門(mén)、開(kāi)關(guān)及電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而完成系統(tǒng)的控制指令。對(duì)于關(guān)鍵性的監(jiān)控場(chǎng)合，使用帶CPU 處理器的遠(yuǎn)程I/ O 來(lái)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制功能。
4、地鐵監(jiān)控系統(tǒng)從全線功能來(lái)講，包括了設(shè)在全線調(diào)度指揮中心的中央級(jí)功能，設(shè)在各個(gè)車站控制室和環(huán)控電控室的車站級(jí)功能，以及設(shè)在被控設(shè)備附近的就地級(jí)功能。
車站級(jí)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)統(tǒng)一管理本車站的被控設(shè)備。接收中央級(jí)下達(dá)的指令，完成其控制要求，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)車站的環(huán)境監(jiān)控、其他機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控管理和導(dǎo)向設(shè)備監(jiān)控。
四、車站級(jí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成
1、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)形式
車站局域網(wǎng)采用1: N 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)方式，局域網(wǎng)上設(shè)置服務(wù)器，通過(guò)集線器可同時(shí)與所有子網(wǎng)控制器進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)交換，通信方式采用輪回仲裁方法，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式。該方案屬于集中式通信策略，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)充，但需要的數(shù)據(jù)通路多，而且工作站處容易形成通信故障的瓶頸。
2、環(huán)形以太網(wǎng)形式
局域網(wǎng)通過(guò)連接設(shè)備將網(wǎng)絡(luò)連接成環(huán)型，系統(tǒng)各控制器作為環(huán)網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)互通信息。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議采用TCPPIP 協(xié)議組標(biāo)準(zhǔn)，通信方式為CSMAPCD。由于以太網(wǎng)是一個(gè)非常開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)，且通訊能力強(qiáng)大，網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備成熟。但其傳輸效率的能力相對(duì)薄弱，如果采用高可靠、高品質(zhì)的交換機(jī)作為連接設(shè)備，利用它的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)功能，建立邏輯上的多通道，則可以較好地解決這一問(wèn)題。另外，為了保證系統(tǒng)的控制和信息的響應(yīng)時(shí)間，可選擇通信速率為100Mbps 的高速以太網(wǎng)。
3、工業(yè)總線形式
系統(tǒng)各控制器作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接在總線網(wǎng)上，利用總線作為節(jié)點(diǎn)的共同信道互通信息。采用廣播或主從等方式通信。這種總線方式，通訊效率高，節(jié)點(diǎn)增加容易。常用在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，通信效率和可靠性依據(jù)大量的工業(yè)實(shí)踐有所保證。但不同廠家的總線系統(tǒng)有各自的數(shù)據(jù)通信特點(diǎn)，相應(yīng)的總線產(chǎn)品有其自己的市場(chǎng)定位，在開(kāi)放性方面都有所努力，以達(dá)到通用性的目的。
五、設(shè)備選型分析
車站級(jí)局域網(wǎng)的高效運(yùn)行，往往取決于網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備和信息傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)，而控制器的選擇又直接關(guān)系到系統(tǒng)控制性能的高低。在高速以太網(wǎng)尚未普及之前，大多數(shù)以太網(wǎng)10Mbps，沒(méi)有交換機(jī)的需求。對(duì)于百兆以太網(wǎng)，選用高品質(zhì)10P100Mbps 自適應(yīng)端口的交換機(jī)，可以使其連接的每個(gè)端口設(shè)備擁有足夠的帶寬。其自動(dòng)偵測(cè)交換和全雙工功能，使網(wǎng)絡(luò)有著良好的擴(kuò)充延伸性能。而支持冗余雙環(huán)硬件自動(dòng)切換的功能，使以太網(wǎng)的雙環(huán)結(jié)構(gòu)成為可能， 這樣就在網(wǎng)絡(luò)故障自愈能力上提高了系統(tǒng)的可靠性。
采用多模光纜作為傳輸介質(zhì)，避免了強(qiáng)電磁感應(yīng)、高電壓引起的干擾。選用帶有鋼護(hù)帶，具有良好抗拉伸和抗側(cè)壓，以及防濕防潮性能的光纜，更有利于在地下的安裝敷設(shè)和系統(tǒng)傳輸可靠性的提高。
作為車站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)的核心部件，控制器的處理能力、處理速度、擴(kuò)展能力、可靠性、易維護(hù)性等諸多方面都要有所考慮。而PLC 在這些方面則有很好的性能和實(shí)踐。在對(duì)實(shí)際數(shù)量的IPO 數(shù)據(jù)收發(fā)的同時(shí)，有大量的中間處理數(shù)據(jù)，選擇CPU 的處理能力就要遠(yuǎn)大于實(shí)際的IPO 數(shù)量。對(duì)于不同的指令，處理速度有幾倍，甚至幾十倍的差別，選擇基本賦值指令作為參考，具有可比性。為提高可靠性，如一臺(tái)PLC 被診斷故障，另一臺(tái)必須保證所有下層設(shè)備及數(shù)據(jù)通訊不間斷、無(wú)擾動(dòng)的繼續(xù)正常運(yùn)行，PLC 常需要冗余配置。配置方式有單電源- 雙CPU、雙電源- 單CPU、雙電源- 雙CPU的多種組合, 采用后一種及雙背板結(jié)構(gòu)，更能保證PLC 的完全冗余。采用標(biāo)準(zhǔn)化選件、模塊化結(jié)構(gòu)、可帶電插拔方式等，為運(yùn)營(yíng)維修部門(mén)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維護(hù)和日后系統(tǒng)的擴(kuò)展創(chuàng)造了條件。
總結(jié)
地鐵機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)控是一項(xiàng)十分重要的控制技術(shù)，也是一項(xiàng)繁雜的系統(tǒng)工程，涉及許多專業(yè)的設(shè)備監(jiān)控及運(yùn)行要求，有著地鐵行業(yè)的特殊性。這就要以接口協(xié)調(diào)配合為基礎(chǔ)，設(shè)備選型為根本，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造為條件，以管理措施為保證，以實(shí)際運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)作為優(yōu)化的前提，才能使得地鐵監(jiān)控系統(tǒng)有更好的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)；教學(xué)方法；創(chuàng)新能力
中圖分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
0前言
就目前而言，獨(dú)立學(xué)院的的培養(yǎng)目標(biāo)大都定位于應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)，人才的培養(yǎng)模式必須與人才培養(yǎng)的目標(biāo)相適應(yīng)。機(jī)械和電子制造業(yè)快速發(fā)展，生產(chǎn)領(lǐng)域的科技含量日益增大，使得企業(yè)需要大量既懂機(jī)械又懂電子的機(jī)電一體化復(fù)合型人才。因此，依據(jù)應(yīng)用型本科教育的培養(yǎng)目標(biāo)和機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程自身的特點(diǎn)，現(xiàn)從課程的教學(xué)內(nèi)容與方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)及考核方式等方面對(duì)課程教學(xué)做一些探討，并在實(shí)際課程教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行嘗試，以期能逐步完善本課程的教學(xué)系統(tǒng)。
1教學(xué)內(nèi)容的改革
目前，《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》的教材數(shù)十種之多，在對(duì)教材的選擇上應(yīng)把握以下幾點(diǎn)：（1）實(shí)用性，教材避免紙上談兵，避免冗長(zhǎng)的理論推理、介紹，要突出實(shí)用性，更多介紹實(shí)際設(shè)計(jì)。（2）系統(tǒng)性，教材針對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)展開(kāi)，因此，對(duì)于每一環(huán)節(jié)都要強(qiáng)調(diào)在整個(gè)系統(tǒng)中的作用及其與系統(tǒng)其他要素的關(guān)聯(lián)性。（3）先進(jìn)性，介紹最新技術(shù)前沿，讓學(xué)生了解最新發(fā)展?fàn)顩r，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，把握學(xué)習(xí)方向。
在此基礎(chǔ)上，選擇張健民編寫(xiě)的《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》為教材。在選擇教材的基礎(chǔ)上，對(duì)于教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)作出相應(yīng)的選擇與調(diào)整。《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程涵蓋知識(shí)面寬，包括機(jī)電一體化相關(guān)概念、機(jī)械機(jī)構(gòu)、執(zhí)行元件、微機(jī)控制系統(tǒng)、檢測(cè)傳感裝置、可靠性設(shè)計(jì)、安全性設(shè)計(jì)、典型案例分析等。如果一一介紹，授課學(xué)時(shí)有限( 48 學(xué)時(shí))，勢(shì)必造成每一知識(shí)點(diǎn)都點(diǎn)到為止，學(xué)生只能了解皮毛，而無(wú)法深入本質(zhì)。
考慮到我校學(xué)生機(jī)械方面知識(shí)掌握較為良好，而電的相關(guān)知識(shí)則較為薄弱，因此，獨(dú)立學(xué)院教師在教學(xué)過(guò)程中可以根據(jù)自己院校的特點(diǎn)在內(nèi)容的選擇上，有所側(cè)重。在對(duì)教材內(nèi)容的把握上, 對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)部分知識(shí)點(diǎn)到為止，只重點(diǎn)介紹其中典型的、先進(jìn)的技術(shù)的應(yīng)用。對(duì)于與電結(jié)合的部分知識(shí)，則重點(diǎn)介紹。
2教學(xué)方法的改革
2.1教學(xué)手段的靈活化
《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程具有內(nèi)容豐富、信息含量大、抽象等特點(diǎn)，內(nèi)容比較枯燥。可采用形式多樣的教學(xué)方法，例如多媒體教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)法等，來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。重點(diǎn)講授知識(shí)的精華、知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系。以實(shí)例為引線， 從系統(tǒng)觀點(diǎn)出發(fā)，增加課堂討論環(huán)節(jié)，通過(guò)提問(wèn)、討論的形式引導(dǎo)學(xué)生考慮并發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題，總結(jié)系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合、控制方法等問(wèn)題，使學(xué)生進(jìn)一步理解與掌握所學(xué)知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。
2.2實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的加強(qiáng)
實(shí)踐環(huán)節(jié)包括實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等。針對(duì)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，增加綜合性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。
課程設(shè)計(jì)可利用實(shí)驗(yàn)室的模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)( MPS) 教學(xué)設(shè)備，該系統(tǒng)囊括了機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)習(xí)中所涉及的諸如電機(jī)驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)、PLC( 可編程控制器) 、傳感器等多種技術(shù)，給學(xué)生提供了一個(gè)典型的綜合科技環(huán)境。通過(guò)完成系統(tǒng)故障檢測(cè)試驗(yàn)、站點(diǎn)間聯(lián)網(wǎng)程序控制實(shí)驗(yàn)等，使學(xué)生曾學(xué)過(guò)的諸多單科專業(yè)知識(shí)在這里得到全面認(rèn)識(shí)、綜合訓(xùn)練和相互提升。
創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，可利用慧魚(yú)模塊，任意搭建各種機(jī)械模塊，如起重機(jī)、挖土機(jī)等， 在構(gòu)建機(jī)械模塊之余，完成電機(jī)、傳感器的選擇、安裝，程序的編制等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，使學(xué)生能夠帶著問(wèn)題來(lái)學(xué)習(xí)和實(shí)踐，并從中初步掌握科學(xué)研究的基本過(guò)程和基本方法，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力。
此外，鼓勵(lì)學(xué)生參加科研項(xiàng)目，也有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和目的性。
2.3教學(xué)場(chǎng)所的多樣化
教學(xué)場(chǎng)所作為教學(xué)手段應(yīng)用的環(huán)境，不必總是拘泥于教室。實(shí)驗(yàn)室和學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)的工廠都是良好的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)手段，讓學(xué)生走出課堂、步入工程現(xiàn)場(chǎng)，讓理論聯(lián)系實(shí)際。
3創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
創(chuàng)新來(lái)自觀察，來(lái)自實(shí)踐，可以有計(jì)劃地設(shè)置主體（例如機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽），引導(dǎo)學(xué)生課外科技創(chuàng)新活動(dòng)。目的在于通過(guò)這一主體活動(dòng)，引導(dǎo)更多的學(xué)生進(jìn)行應(yīng)用型學(xué)習(xí)。我校新引進(jìn)了慧魚(yú)的一系列產(chǎn)品，目的在于讓學(xué)生在拼裝各種模型的過(guò)程中，不斷思索不斷創(chuàng)新。
4考核方法的改革
為了更好落實(shí)本專業(yè) “一線工程師” 的人才培養(yǎng)目標(biāo)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力勢(shì)在必行。在考核方式上，根據(jù)我校實(shí)際情況，在50分的平時(shí)成績(jī)中，改變過(guò)去以點(diǎn)名和教師對(duì)學(xué)生的大概印象來(lái)評(píng)分的模式。即：出勤考核占10分，回答問(wèn)題和作業(yè)占10分，實(shí)驗(yàn)占10分，課設(shè)占20分。操作增加了學(xué)生的動(dòng)手能力，課設(shè)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、熟悉和深化某一專業(yè)知識(shí)點(diǎn)大有益處，同時(shí)對(duì)于專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)和綜合素質(zhì)的提高作用明顯。
5結(jié)語(yǔ)
只有將教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方法等教學(xué)改革應(yīng)用到《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》中，才能更好地為教學(xué)服務(wù)，才能顯著提高教學(xué)質(zhì)量。
一、基于CDIO的教學(xué)改革方案設(shè)計(jì)
1.CDIO的基本思想。CDIO①（Conceive,Design,Implement,Operate）是美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)和瑞典皇家工學(xué)院等4所大學(xué)聯(lián)合探索創(chuàng)立的工程教育理念，以構(gòu)思(Conceive)—設(shè)計(jì)(Design)—實(shí)現(xiàn)(Implement)—運(yùn)作(Operate)理念開(kāi)展基于工程項(xiàng)目全過(guò)程的學(xué)習(xí)，著重培養(yǎng)學(xué)生全面的工程實(shí)踐能力。其指導(dǎo)思想是：以誠(chéng)信、職業(yè)道德培養(yǎng)為基礎(chǔ)，以工程設(shè)計(jì)任務(wù)為導(dǎo)向，以培養(yǎng)個(gè)人能力(實(shí)踐能力和終生學(xué)習(xí)能力)、團(tuán)隊(duì)能力和系統(tǒng)的適應(yīng)與調(diào)控能力為主要目標(biāo)，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程②③。《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》是一門(mén)農(nóng)業(yè)工程學(xué)科課程群中最具專業(yè)特色的專業(yè)基礎(chǔ)課程，教學(xué)改革中，完全可以在相應(yīng)的教學(xué)中應(yīng)用CDIO的理念。2.基于項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)改革方案。在教學(xué)過(guò)程中打破原有的教師講授，研究生被動(dòng)接受知識(shí)的模式，采用以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，增添師生通過(guò)共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目工作而有目標(biāo)進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)。這種方式可以提高研究生的學(xué)習(xí)興趣，讓其有目標(biāo)地自主學(xué)習(xí)，進(jìn)而很好地融入到有意義的任務(wù)完成的過(guò)程中，使學(xué)習(xí)變成一個(gè)生動(dòng)有趣的事情。同時(shí)，研究生可以通過(guò)自己的實(shí)踐進(jìn)行知識(shí)構(gòu)建和技能訓(xùn)練④，不再需要枯燥無(wú)味的重復(fù)就能理解并牢牢記憶理論知識(shí)。項(xiàng)目法教學(xué)流程圖如圖1所示。（1）研究項(xiàng)目的確定。如圖1所示，在教學(xué)活動(dòng)實(shí)施之初根據(jù)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的需要及參與本門(mén)課程學(xué)習(xí)的研究生人數(shù)，由教師確定項(xiàng)目個(gè)數(shù)并進(jìn)行分配任務(wù)。（2）研究生分組。由教師主導(dǎo)根據(jù)研究生的不同興趣、個(gè)人擅長(zhǎng)的特點(diǎn)及團(tuán)隊(duì)合作需求，對(duì)研究生進(jìn)行分組作業(yè)并選舉各組組長(zhǎng)。（3）討論項(xiàng)目目標(biāo)和任務(wù)。由教師布置相關(guān)教學(xué)任務(wù)，組長(zhǎng)協(xié)助并組織組員進(jìn)行項(xiàng)目?jī)?nèi)容討論并確定具體任務(wù)目標(biāo)，進(jìn)而分配各成員任務(wù)分工。（4）制定項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間表。教師根據(jù)本課程的學(xué)時(shí)數(shù)和項(xiàng)目?jī)?nèi)所包含的任務(wù)量，制定具體的項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間表。（5）講授項(xiàng)目實(shí)施規(guī)范與考核標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目實(shí)施前，教師專題講授項(xiàng)目實(shí)施規(guī)范與具體的相關(guān)考核標(biāo)準(zhǔn)，及研究報(bào)告的書(shū)寫(xiě)規(guī)范。考核制度采用百分制標(biāo)準(zhǔn)，其中項(xiàng)目研究占80%的分?jǐn)?shù)，其余20%教師根據(jù)組員的團(tuán)隊(duì)合作情況酌情給分。（6）項(xiàng)目實(shí)施階段。教師跟蹤各組研究的進(jìn)展?fàn)顟B(tài)，項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中根據(jù)所遇到困難及問(wèn)題的普遍性，組織專題討論或者進(jìn)行個(gè)別組具體指導(dǎo)，解決所出現(xiàn)的問(wèn)題。本課程涉及的主要問(wèn)題在于硬件系統(tǒng)搭建和上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)部分。通過(guò)舉辦講座進(jìn)行具體講解示范及解惑。（7）項(xiàng)目結(jié)題階段。項(xiàng)目完成后組織答辯，各組需要準(zhǔn)備好項(xiàng)目技術(shù)報(bào)告及幻燈片材料，由各組組長(zhǎng)匯報(bào)項(xiàng)目流程，其他研究生成員分別負(fù)責(zé)答辯涉及具體問(wèn)題的解答。答辯結(jié)束并完成后，教師會(huì)對(duì)課程進(jìn)行綜合總結(jié)并給所有研究生打分作為最終成績(jī)。
二、教改方案實(shí)踐
基于本文的教學(xué)改革在佳木斯大學(xué)農(nóng)業(yè)工程學(xué)科2011級(jí)、2012級(jí)研究生及2013級(jí)留學(xué)生教學(xué)中實(shí)行了教改方案實(shí)踐，并取得了良好效果。1.項(xiàng)目任務(wù)的確定。本課程主要講授步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試。以我校農(nóng)業(yè)工程學(xué)科2011級(jí)研究生課程為例，選修機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)這門(mén)課共有12名研究生，共計(jì)確定分為2組研究項(xiàng)目，每組人數(shù)為6人，研究項(xiàng)目表如表1所示。期間開(kāi)展的基礎(chǔ)知識(shí)講座內(nèi)容如表2所示。2.項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間表的確定。培養(yǎng)計(jì)劃中規(guī)定本門(mén)課程共計(jì)38個(gè)學(xué)時(shí)，其中理論學(xué)時(shí)占20學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)占18學(xué)時(shí)。本次課程改革將全部學(xué)時(shí)用于項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，教學(xué)過(guò)程中根據(jù)各組項(xiàng)目進(jìn)展和需要，開(kāi)展定向基礎(chǔ)知識(shí)講座，同時(shí)要求各組成員每?jī)芍苓M(jìn)行一次項(xiàng)目進(jìn)展報(bào)告，每組每周開(kāi)兩次組會(huì)，時(shí)間地點(diǎn)由各組自行商議選定，組長(zhǎng)負(fù)責(zé)考核各成員績(jī)效并作詳細(xì)記錄。學(xué)生邊做邊學(xué)，理論和實(shí)踐結(jié)合，教學(xué)效果非常好。3.項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程。在教學(xué)改革實(shí)踐過(guò)程中，全體參與教學(xué)改革的研究生體現(xiàn)出極大熱情投入到項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中，在學(xué)習(xí)中不但掌握了實(shí)踐技能，培養(yǎng)了科研素養(yǎng)，還對(duì)自己即將從事的科研項(xiàng)目有了明確思路與方法。對(duì)研究生完成后續(xù)的碩士學(xué)位論文具有重要意義。
三、結(jié)論
本文打破原有的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程教授式教學(xué)方法，在CDIO教學(xué)理念的指導(dǎo)下，進(jìn)行了基于項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)改革實(shí)踐活動(dòng)并取得了良好的效果。具體總結(jié)如下：1.CDIO理念在實(shí)踐性較強(qiáng)的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用符合教學(xué)規(guī)律，研究生學(xué)習(xí)方式由被動(dòng)接受轉(zhuǎn)為主動(dòng)探索，達(dá)到課堂與課間一致均能開(kāi)展研究，教學(xué)效果良好。2.研究生通過(guò)參與項(xiàng)目的討論研究，使其增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作感，能夠各司其職，具有強(qiáng)烈的責(zé)任感，看到自己的項(xiàng)目科研成果也有巨大的成就感，這種教學(xué)方式有利于研究生科研素養(yǎng)、實(shí)踐技能、自信心的提高。研究生隨著項(xiàng)目研究的需要主動(dòng)探索其他課程，學(xué)以致用，知識(shí)掌握牢靠。3.項(xiàng)目教學(xué)法需對(duì)帶隊(duì)教師的水平有一定要求，教師額外的工作量核定、研制資金、必要的設(shè)備的支持，在教學(xué)方法改革的同時(shí)相應(yīng)的保障機(jī)制要隨之改革，才能達(dá)到良好教學(xué)效果。4.本次教學(xué)改革產(chǎn)生的科研成果不但對(duì)我校研究生培養(yǎng)起到巨大提高作用，還對(duì)其他兄弟院校的研究生培養(yǎng)起到一定的借鑒意義，具有一定的推廣價(jià)值。
作者：姜永成 華秀萍 顏兵兵 郭曉云 陳思羽
關(guān)鍵詞：模塊化；傳感器；實(shí)時(shí)監(jiān)控；雙級(jí)保護(hù)
EBZ260掘進(jìn)機(jī)適用于煤礦井下半煤巖或全巖巷道的掘進(jìn)工作，也可在鐵路、公路、水利工程隧道施工中使用，屬于機(jī)電液一體化設(shè)備，其中電控系統(tǒng)的技術(shù)水平?jīng)Q定掘進(jìn)機(jī)的智能化程度。
EBZ260掘進(jìn)機(jī)的電控系統(tǒng)主要是由電控箱和操作箱兩部分組成，它們和截割電機(jī)、油泵電機(jī)、二運(yùn)電滾筒、電鈴?fù)獠吭骷餐瑯?gòu)成了掘進(jìn)機(jī)的電氣系統(tǒng)。
1 總體要求
電控系統(tǒng)要求能夠控制執(zhí)行元件的啟動(dòng)停止和電磁閥的開(kāi)關(guān)，通過(guò)各種傳感器檢測(cè)部分執(zhí)行元件的運(yùn)行狀態(tài)，并提供相應(yīng)的保護(hù)功能。該系統(tǒng)應(yīng)具有程序化、模塊化、可靠性高、抗震動(dòng)、抗干擾等特點(diǎn)，能夠顯示系統(tǒng)工作電壓、各電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和工作時(shí)間等內(nèi)容，使掘進(jìn)機(jī)操作者對(duì)機(jī)器工作情況一目了然。
2 控制對(duì)象分析及主回路設(shè)計(jì)
電控系統(tǒng)的控制對(duì)象主要包括與電氣相關(guān)的執(zhí)行元件和液壓系統(tǒng)中的電磁閥，主要有截割電機(jī)、油泵電機(jī)、二運(yùn)電滾筒等，技術(shù)參數(shù)如表1所示。
由上表可得出系統(tǒng)的供電電壓為1140V。總電流最大約為282A，選用額定電流為400A隔離開(kāi)關(guān)即可滿足要求。
截割電機(jī)內(nèi)部有兩套獨(dú)立的線圈，對(duì)應(yīng)兩種不同的轉(zhuǎn)速和功率，需要兩個(gè)真空交流接觸器來(lái)控制它的動(dòng)作，可選用SIEMENS的3RT10.6系列接觸器，同樣控制油泵電機(jī)和二運(yùn)電滾筒的接觸器也選用該系列。
以上各電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)和停止瞬間會(huì)產(chǎn)生較大的自感電動(dòng)勢(shì)，為防止損壞其他電氣元件，每個(gè)電動(dòng)機(jī)的主回路中還需要增加阻容吸收裝置。
隔爆電鈴、照明燈和電磁閥等元件的工作電壓等級(jí)不同，可通過(guò)變壓器和本安電源獲得，輸入電壓為1140V AC，輸出電壓等級(jí)至少需要包含24V、127V、220V。綜上所述，可設(shè)計(jì)出主回路圖紙，如圖1所示。
3 控制回路設(shè)計(jì)
控制回路以松下FPG-C32T型PLC為核心控制單元，具有體積小、速度快、可靠性高、擴(kuò)展能力強(qiáng)等特點(diǎn)，輸入端最多可以擴(kuò)展至24路模擬量。PLC接受外部傳感器和按鈕開(kāi)關(guān)的輸入信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部程序處理，使中間繼電器動(dòng)作，控制交流接觸器的吸合或斷開(kāi)。
3.1 操作按鈕
根據(jù)控制要求每個(gè)電動(dòng)機(jī)需要啟動(dòng)和停止兩個(gè)按鈕，急停、電鈴和PLC復(fù)位各自需要一個(gè)按鈕，屏幕參數(shù)設(shè)置需要四個(gè)按鈕，本系統(tǒng)中選用瑞士eao按鈕，防護(hù)等級(jí)高達(dá)IP68，安裝方便，可靠性極高。設(shè)計(jì)完成后操作面板如圖2所示。
（下轉(zhuǎn)第162頁(yè)）
（上接第158頁(yè)）
3.2 傳感器
在掘進(jìn)機(jī)控制系統(tǒng)中，需要對(duì)某些元件的參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并將信號(hào)傳送給PLC，由PLC根據(jù)這些信號(hào)判斷系統(tǒng)運(yùn)行是否正常，并作出相應(yīng)動(dòng)作。
3.2.1 溫度變送器
電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫度升高，溫度過(guò)高時(shí)將會(huì)導(dǎo)致密封損壞，軸承的滾動(dòng)體和內(nèi)外圈的硬度下降，整個(gè)電機(jī)壽命縮短。油箱中的液壓油是整個(gè)液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)，油溫過(guò)高將造成液壓元件的密封性能下降，因此需要監(jiān)測(cè)電機(jī)繞組和液壓油的溫度。
截割電機(jī)和油泵電機(jī)內(nèi)部都預(yù)埋了PTC和PT100。 PTC為繼電器形式，開(kāi)關(guān)量輸出，但PT100為電阻信號(hào)，PLC無(wú)法直接處理，需要用隔離柵將其轉(zhuǎn)化為4-20mA的電流信號(hào)，然后傳入到PLC中。此處選用STWB-TR4型溫度變送器，不僅提高抗干擾能力，而且能夠同時(shí)轉(zhuǎn)換4路電阻信號(hào)。
油箱中選用GWP200Z型溫度變送器，該變送器為不銹鋼材質(zhì)，前部帶有探頭，可插入到液壓油中測(cè)定溫度值，測(cè)量范圍為0-200℃，輸出形式為4-20mA的電流信號(hào)。在主程序中對(duì)油溫的監(jiān)測(cè)也采用了雙級(jí)保護(hù)，即當(dāng)液壓油溫度升至70℃和90℃時(shí)，系統(tǒng)會(huì)報(bào)警或停機(jī)，溫度恢復(fù)正常值前報(bào)警會(huì)持續(xù)。
3.2.2 液位控制器
液壓系統(tǒng)工作過(guò)程中會(huì)有油液損失，油箱液位過(guò)低可能導(dǎo)致液壓系統(tǒng)中的組合變量泵吸空，空氣進(jìn)入到液壓管路中在巨大的壓力作用下造成氣蝕，對(duì)液壓元件損害極大。選用YKJD系列液位繼電器對(duì)頁(yè)面高度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)液面高度低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，提醒工作人員油箱液位低，加油至規(guī)定值后可重新開(kāi)機(jī)。
3.2.3 壓力傳感器
液壓系統(tǒng)額定工作壓力為25MPa，當(dāng)壓力過(guò)低時(shí)馬達(dá)或油缸動(dòng)作無(wú)力，壓力過(guò)高時(shí)會(huì)對(duì)液壓膠管和其他元件造成破壞。在泵的出油口處安裝了GPD60（B）隔爆型壓力變送器，測(cè)量范圍為0-60MPa，輸出信號(hào)為4-20mA，PLC檢測(cè)到壓力異常時(shí)會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警。
3.2.4 壓力控制器
外噴霧工作壓力不小于1.5MPa，當(dāng)水壓過(guò)低時(shí)將影響噴霧降塵效果。在外噴霧管路中增加GPD10K隔爆型壓力控制器，可在1-10MPa范圍內(nèi)任意設(shè)定一個(gè)壓力值，當(dāng)壓力過(guò)低時(shí)繼電器觸電動(dòng)作，將信號(hào)傳入PLC中，系統(tǒng)發(fā)出水壓過(guò)低的報(bào)警信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)水電閉鎖、壓力切斷等保護(hù)功能[1]。
4 主控器
主控器是整個(gè)電控系統(tǒng)中最重要的部分，本設(shè)計(jì)中將PLC、本安電源、繼電器板和光耦板集成到一個(gè)不銹鋼箱體內(nèi)，作為主控箱。所有控制線從主控箱前側(cè)的接線端子中引出，實(shí)現(xiàn)了主控器的模塊化設(shè)計(jì)，如果使用過(guò)程中某個(gè)元件出現(xiàn)問(wèn)題，直接更換主控箱即可。
5 結(jié)語(yǔ)
本套電控系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便可靠性高的特點(diǎn)，經(jīng)實(shí)踐證明能夠滿足EBZ260掘進(jìn)機(jī)的所有動(dòng)作要求，并具備全面的保護(hù)功能，提高了掘進(jìn)機(jī)的智能化水平。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞 項(xiàng)目教學(xué)法 創(chuàng)新能力 實(shí)踐能力
機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為機(jī)電專業(yè)研究生的一門(mén)重要專業(yè)課程，該課程涉及機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、控制理論、微機(jī)應(yīng)用、軟件編程等多方而知識(shí)，其內(nèi)容豐富、信息含量大、理論性強(qiáng)等特點(diǎn)，內(nèi)容比較枯燥，教學(xué)中很難引人入勝，現(xiàn)有的“板書(shū)式”教學(xué)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)教學(xué)的需要，因此要獲得好的教學(xué)效果就必須對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行改革。筆者在機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)中嘗試采用了項(xiàng)目教學(xué)法，充分利用我們現(xiàn)有的科研條件，把專業(yè)的理論知識(shí)融入項(xiàng)目實(shí)踐之中，使理論課程授課與項(xiàng)目實(shí)踐結(jié)合在一起，提高了研究生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果顯著。
1 開(kāi)展項(xiàng)目教學(xué)的意義
1.1 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，提高學(xué)生動(dòng)手能力
項(xiàng)目教學(xué)就是以科研課題實(shí)例為主線，讓學(xué)生圍繞對(duì)工程實(shí)踐的解決來(lái)學(xué)習(xí)知識(shí)、發(fā)展智力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的一種先進(jìn)的教學(xué)組織形式。項(xiàng)目教學(xué)法在軟件培訓(xùn)中廣泛使用。因此，培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力，就需要引導(dǎo)學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷地發(fā)現(xiàn)和解決實(shí)際問(wèn)題。
1.2 項(xiàng)目教學(xué)是解決實(shí)際工程問(wèn)題的基礎(chǔ)
研究生的專業(yè)課需要很多本科所學(xué)的基礎(chǔ)課程，通過(guò)項(xiàng)目教學(xué)，使學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，為解決這些工程問(wèn)題，促使學(xué)生去學(xué)習(xí)新的知識(shí)和技術(shù)，提高分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。科研調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，能使學(xué)生始終保持主動(dòng)的求知欲望。
1.3 提高教學(xué)質(zhì)量
項(xiàng)目教學(xué)是基于實(shí)際課題進(jìn)行的。每課題都能講授、示范、技能訓(xùn)練同步進(jìn)行，突出了現(xiàn)場(chǎng)示范，增強(qiáng)了直，觀性，使學(xué)生能夠用理論指導(dǎo)實(shí)踐、在實(shí)踐中消化理論。學(xué)生的知識(shí)和技能就在這樣的過(guò)程中生成，學(xué)習(xí)能力得到有效的開(kāi)發(fā)，教學(xué)收到事半功倍的效果。
2 目前機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程教學(xué)存在的問(wèn)題
機(jī)電專業(yè)是一個(gè)寬口徑的，機(jī)械與電子共同支撐該專業(yè)。研究生在本科階段有學(xué)機(jī)械的，也有學(xué)控制的，水平參差不齊，而機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程同時(shí)需要機(jī)械和電子方面的知識(shí)。這樣嚴(yán)重地影響了教學(xué)任務(wù)的順利完成和教學(xué)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。目前機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程教學(xué)存在的主要問(wèn)題如下。
（1）教學(xué)內(nèi)容因知識(shí)點(diǎn)繁多，沒(méi)有得到有效的梳理。機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程涉及內(nèi)容繁多，包括控制電機(jī)、氣壓和液壓系統(tǒng)、檢測(cè)裝置、 自動(dòng)控制理論、微機(jī)控制系統(tǒng)、PLC控制等內(nèi)容，這些具體課程內(nèi)容相互之間聯(lián)系又相對(duì)較少，所以現(xiàn)有的課程體系沒(méi)有從總體角度說(shuō)明為什么課程內(nèi)容要這樣安排，勢(shì)必就會(huì)大大降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。因此，在課程內(nèi)容體系上進(jìn)行梳理性教學(xué)改革，是非常有必要的。
（2）課程教學(xué)理論較多，工程應(yīng)用很少。課程的設(shè)置仍保留傳統(tǒng)的“重理論，輕工程應(yīng)用”的培養(yǎng)模式。如所設(shè)置的“控制工程基礎(chǔ)”和“測(cè)試技術(shù)”兩門(mén)課程均屬于理論性較強(qiáng)的課程，不利于機(jī)械專業(yè)學(xué)生將學(xué)到的機(jī)電控制理論知識(shí)與現(xiàn)場(chǎng)的工程實(shí)際相結(jié)合，也就不能夠很好地鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，那么，培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)也就無(wú)法很好地實(shí)現(xiàn)。因此，進(jìn)行教學(xué)改革研究，也是非常有必要的。
（3）課程缺乏系統(tǒng)性和前瞻性。許多工程上已得到廣泛應(yīng)用的機(jī)電控制新技術(shù)在已設(shè)置的課程中沒(méi)有體現(xiàn)，如現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、智能控制技術(shù)、ARM技術(shù)等。這樣，我們培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生也就很難適應(yīng)高新技術(shù)和現(xiàn)代化的要求，也就無(wú)法培養(yǎng)出大量的符合社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)要求的應(yīng)用型人才。
存在上述問(wèn)題的課程體系，使得學(xué)生難以將所學(xué)的機(jī)電控制知識(shí)靈活運(yùn)用到機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中去解決機(jī)械行業(yè)越來(lái)越多的先進(jìn)制造設(shè)備或系統(tǒng)的控制技術(shù)問(wèn)題，難以勝任機(jī)電產(chǎn)品或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，可見(jiàn)，在機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程教學(xué)中引項(xiàng)目教學(xué)已勢(shì)在必行。
3 機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐
3.1 項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容
機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的主要內(nèi)容包括：機(jī)電系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)、檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì)、PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、伺服控制技術(shù)等。根據(jù)課程要求設(shè)計(jì)以下3個(gè)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目下設(shè)若干子項(xiàng)目。這3個(gè)項(xiàng)目涵蓋了課程的大部分內(nèi)容。
項(xiàng)目一：變頻真空泵恒壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
該系統(tǒng)是由一臺(tái)三相交流電機(jī)帶動(dòng)真空負(fù)壓泵抽真空，三相交流電機(jī)由變頻器驅(qū)動(dòng)。負(fù)壓傳感器測(cè)量負(fù)壓，使壓力穩(wěn)定在4Kpa到6Kpa的某一設(shè)定值上。系統(tǒng)的組成如圖1所示。單片機(jī)完成壓力設(shè)定及實(shí)際值的顯示、壓力調(diào)整等功能。當(dāng)壓力小于設(shè)定值時(shí)，通過(guò)RS485總線驅(qū)動(dòng)變頻器，使變頻增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速加快，提高壓力，使其接近于設(shè)定值。項(xiàng)目所涉及的知識(shí)點(diǎn)有：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用、RS485總線、匯編語(yǔ)言編程、傳感器、放大器、變頻器應(yīng)用、控制算法等。
項(xiàng)目二：某污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
該系統(tǒng)有A、B、C三個(gè)水池。每個(gè)水池都有電動(dòng)進(jìn)水閥、出水閥、曝氣風(fēng)機(jī)、排泥泵等，還有水位傳感器、濃度傳感器反饋元件。用西門(mén)子S-200PLC來(lái)控制系統(tǒng)按一定的工藝路徑運(yùn)行。采用PLC加觸摸屏控制，有手動(dòng)和自動(dòng)控制方式。系統(tǒng)框圖如圖2。項(xiàng)目涉及的知識(shí)點(diǎn)有：PLC應(yīng)用、梯形圖編程、傳感器樣本、電機(jī)及閥門(mén)控制等。
項(xiàng)目三：基于ARM的交流伺服電機(jī)位置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
項(xiàng)目?jī)?nèi)容及要求：該系統(tǒng)由ARM9263作為控制器，驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)伺服電機(jī)，伺服電機(jī)通過(guò)連軸器帶動(dòng)滾珠絲杠作X-Y向直線運(yùn)動(dòng)。伺服電機(jī)由編碼器作為位置反饋，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3。
通過(guò)觸摸屏可以控制X、Y向的獨(dú)立加減速運(yùn)動(dòng)，通過(guò)直線插補(bǔ)算法讓系統(tǒng)在第一象限直線運(yùn)動(dòng)。所有軟件是在WinCE操作系統(tǒng)下，由EVC編程環(huán)境下完成的。項(xiàng)目所涉及的知識(shí)點(diǎn)有：VC系統(tǒng)編程、伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的使用、位置反饋編碼器、直線插補(bǔ)算法、滾珠絲杠的使用、ARM系統(tǒng)的使用等。
每個(gè)項(xiàng)目都有較詳細(xì)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)給學(xué)生，介紹項(xiàng)目所需的知識(shí)點(diǎn)，再將每個(gè)知識(shí)點(diǎn)做簡(jiǎn)單說(shuō)明。對(duì)于一些較難的部分就直接給出圖紙。最后推薦一些相關(guān)的參考書(shū)，要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將相關(guān)章節(jié)學(xué)完。所有項(xiàng)目都要完成設(shè)計(jì)文件和設(shè)計(jì)圖紙，并提交電子文檔。
3.2 教學(xué)方法與手段
機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程共有40學(xué)時(shí)，只留10學(xué)時(shí)講課，其余30學(xué)時(shí)全部采用實(shí)訓(xùn)教學(xué)，課本知識(shí)要求學(xué)生自主完成通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該掌握機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法和理論。研究生在本科階段所學(xué)知識(shí)水平參差不齊，還需要求同學(xué)根據(jù)自身情況，補(bǔ)學(xué)模電、數(shù)電、單片機(jī)、微機(jī)原理、VC編程等課程，為項(xiàng)目教學(xué)打下基礎(chǔ)。
以上的三個(gè)項(xiàng)目全是筆者的實(shí)際科研項(xiàng)目，并且已經(jīng)完成交給企業(yè)了，有做好的實(shí)物。提供開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，帶學(xué)生到企業(yè)觀看實(shí)際的系統(tǒng)，讓學(xué)生有更多的動(dòng)手動(dòng)腦機(jī)會(huì)，可以對(duì)課堂上的內(nèi)容進(jìn)行加深與鞏固，還可以促進(jìn)項(xiàng)目的完成，使學(xué)生可以有更多的時(shí)間進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練，進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。
以項(xiàng)目為基礎(chǔ)，激發(fā)研究生潛在的學(xué)習(xí)動(dòng)力，圍繞完成任務(wù)中出現(xiàn)的問(wèn)題、難題進(jìn)行理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)和技能，進(jìn)行工作任務(wù)的策劃與設(shè)計(jì)、實(shí)施和評(píng)價(jià)，訓(xùn)練學(xué)生有序的工作方法，培養(yǎng)學(xué)生的工作能力。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中鼓勵(lì)學(xué)生有一部分的創(chuàng)新和發(fā)揮，通過(guò)分析和解決完成任務(wù)中的創(chuàng)新要求，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。
定期開(kāi)展討論交流，把實(shí)際中遇到的問(wèn)題拿出來(lái)，大家一起提出解決方案，教師可以直接或間接給予提示，也可以讓不同的學(xué)生使用不一樣的方案，最后討論各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)。要求學(xué)生獨(dú)立完成項(xiàng)目最后，在學(xué)生間進(jìn)行互幫評(píng)價(jià)，讓教師進(jìn)行指導(dǎo)性評(píng)價(jià)，還可以請(qǐng)企業(yè)方工程技術(shù)人員給予評(píng)價(jià)以集思廣益、促進(jìn)交流和鼓勵(lì)探究。
3.3 項(xiàng)目教學(xué)評(píng)估考核
項(xiàng)目教學(xué)法在于過(guò)程而不是結(jié)果，過(guò)程性考核在學(xué)生按計(jì)劃完成每個(gè)項(xiàng)目時(shí)進(jìn)行，每個(gè)項(xiàng)目完成后要進(jìn)行一個(gè)階段性考核，教師根據(jù)項(xiàng)目的要點(diǎn)對(duì)學(xué)生完成的項(xiàng)目進(jìn)行考核。本課程著重點(diǎn)是應(yīng)用，所以不安排在期末考試。平時(shí)表現(xiàn)如課堂表現(xiàn)、項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程、討論交流情況、課外項(xiàng)目任務(wù)等占40%；根據(jù)每一個(gè)項(xiàng)目完成情況、文檔的完整性、圖紙的規(guī)范性、軟件編寫(xiě)和說(shuō)明文件、最終項(xiàng)目能否使用等，由教師給出項(xiàng)目成績(jī)，每個(gè)項(xiàng)目占20%。最后算出綜合成績(jī)。改變僅以幾次考試分?jǐn)?shù)來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的傳統(tǒng)做法。著重考核研究生的實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。
關(guān)鍵詞： 機(jī)電一體化 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 綜合實(shí)驗(yàn) 改革實(shí)踐路徑
機(jī)電一體化課程設(shè)置的基礎(chǔ)是讓學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)方法和設(shè)置步驟，并在此鍛煉學(xué)生的數(shù)控編程能力，但是受到新的發(fā)展形式的影響，該課程的很多弊端逐步暴露出來(lái)。如，設(shè)備只有一臺(tái)，學(xué)生多次拆裝后，設(shè)備中的很多元器件已經(jīng)被損壞，或者絲杠和導(dǎo)管出現(xiàn)不同程度的磨損，不能驗(yàn)證編制程序，這將對(duì)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力起到阻礙作用，故此該教學(xué)環(huán)節(jié)需進(jìn)行改革與優(yōu)化。
一、機(jī)電一體化綜合實(shí)踐設(shè)備改革的前提條件
（一）配備高素養(yǎng)的師資隊(duì)伍
由于機(jī)電一體化需要涉及機(jī)械、電工、電子等相關(guān)專業(yè)，在專業(yè)化基礎(chǔ)建設(shè)的過(guò)程中，每一個(gè)部分都要設(shè)置相關(guān)的教師開(kāi)展專業(yè)化的指導(dǎo)，這是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的前提條件。同時(shí)要求機(jī)電一體化教研時(shí)和實(shí)驗(yàn)室需經(jīng)多方切磋做好專業(yè)教學(xué)評(píng)定，并追蹤確立專業(yè)指導(dǎo)教師，這些教師中有專業(yè)任課教師、專業(yè)實(shí)驗(yàn)教師，兼顧設(shè)備設(shè)計(jì)中的各個(gè)專項(xiàng)領(lǐng)域，為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)保駕護(hù)航。
（二）專業(yè)化教材編寫(xiě)
機(jī)械一體化教材的編寫(xiě)需要從頭開(kāi)始，這是促進(jìn)學(xué)生專業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵要素。由于教材是學(xué)生獲取知識(shí)的“陣地”，好的教材能夠給學(xué)生提供更好的指導(dǎo)作用，學(xué)生根據(jù)教材的章節(jié)設(shè)置要求，能夠制訂教學(xué)計(jì)劃，并結(jié)合教材開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，教學(xué)內(nèi)容涉及基本信息評(píng)定、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)任務(wù)等相關(guān)的流程。
二、綜合實(shí)驗(yàn)開(kāi)展的特色化表現(xiàn)
（一）機(jī)電一體化產(chǎn)品
MPS即模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)，是德國(guó)的FESTO公司在結(jié)合現(xiàn)代化工業(yè)特色的前提下研發(fā)出的模擬自動(dòng)化生產(chǎn)流程，主要工作過(guò)程過(guò)程包括供料工作站、檢測(cè)工作站、加工工作站等幾部分，控制時(shí)主要通過(guò)I/O數(shù)據(jù)通訊方式控制整個(gè)工作站的具體狀況。由于該教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)主要蘊(yùn)含的內(nèi)容包括：機(jī)械設(shè)計(jì)、傳感器設(shè)計(jì)、氣動(dòng)技術(shù)等。故此，該技術(shù)是在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)建立的完整的教學(xué)系統(tǒng)。
（二）面向?qū)嶋H的培訓(xùn)設(shè)備
從工廠的角度出發(fā)，可以獲悉面向?qū)嶋H的培訓(xùn)是趨向于理想的培訓(xùn)，工廠在進(jìn)行實(shí)地的培訓(xùn)會(huì)讓生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生故障，并由此引發(fā)生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，甚至在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)破壞的狀況，這一理想通常是不可行的。但是若使用FESTO則能較好地解決這一問(wèn)題，由于該系統(tǒng)能夠模擬整個(gè)實(shí)際生產(chǎn)的全部過(guò)程，因此在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行過(guò)程中要求技術(shù)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行安裝、調(diào)試和編程等環(huán)境的支持，并在此期間維護(hù)和確定排除系統(tǒng)故障的工作。
三、綜合實(shí)踐成果總結(jié)
（一）獨(dú)立完成機(jī)械圖紙?jiān)O(shè)計(jì)
由于該設(shè)備使用時(shí)沒(méi)有提供相關(guān)的機(jī)械圖紙，學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中需根據(jù)裝備初期的狀況做好裝配結(jié)構(gòu)的分析與組成要素，并進(jìn)行測(cè)繪，學(xué)生可以在短時(shí)間內(nèi)繪制出每一站的機(jī)械系統(tǒng)CAD裝配圖紙，并將各個(gè)零部件標(biāo)注清晰。
（二）獨(dú)立完成PLC程序設(shè)計(jì)
該設(shè)備最初配置的PLC是西門(mén)子公司的可編程控制器，設(shè)備供應(yīng)商在設(shè)備供給時(shí)只能提供PLC的程序。但是在課程講解中需要運(yùn)用歐姆龍公司生產(chǎn)的PLC程序設(shè)計(jì)，所以學(xué)生在使用時(shí)更偏重于歐姆龍公司生產(chǎn)的PLC編程模式。設(shè)備采購(gòu)過(guò)程中應(yīng)明確說(shuō)明安裝歐姆龍公司生產(chǎn)的PLC，取代西門(mén)子公司的PLC程序，但是很多設(shè)備提供商還不能提供歐姆龍的PLC程序。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)就要根據(jù)光盤(pán)提供的每站動(dòng)作錄像做動(dòng)作分解，并畫(huà)出動(dòng)作的流程圖或者梯形圖等，編制正確的PLC程序，學(xué)生在完成時(shí)需要結(jié)合以往學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)做新知識(shí)的延伸，且由于每個(gè)學(xué)生對(duì)程序有不同的理解，因此學(xué)生都能獨(dú)立完成學(xué)習(xí)任務(wù)，這將大大提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，并能在此基礎(chǔ)上完善學(xué)生的知識(shí)體系。
（三）獨(dú)立完成電氣原理圖和氣動(dòng)回路原理圖
在拆裝電氣或者氣路部分的管線裝置，學(xué)生能夠了解I/O口線的地址，并連接所有的控制元器件，弄明白氣動(dòng)電磁閥、氣缸或者電機(jī)等元器件的具體工作原理和控制要素，學(xué)生通過(guò)實(shí)際手動(dòng)操作，對(duì)位置有初步了解，繪制電氣原理圖的時(shí)候?qū)Ω鱾€(gè)元器件的位置有深刻印象，也能獨(dú)立完成電氣原理圖和氣動(dòng)回路圖，學(xué)生在原課本中的知識(shí)就能充分運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)知識(shí)的理解將進(jìn)一步升華，并對(duì)知識(shí)的具體使用有新的認(rèn)識(shí)。
（四）答辯夯實(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
答辯時(shí)要求小組代表先花費(fèi)十分鐘的時(shí)間整合整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，并在綜合實(shí)踐組織的過(guò)程中做好任務(wù)的分配和實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程跟進(jìn)，然后指導(dǎo)教師結(jié)合實(shí)驗(yàn)情況有針對(duì)性地對(duì)小組成員提出問(wèn)題，并根據(jù)情況做好記錄和評(píng)分，這樣才能客觀體現(xiàn)出學(xué)生的真實(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)。
機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合實(shí)驗(yàn)主要是運(yùn)用閉環(huán)式的教學(xué)模式，其中涉及的內(nèi)容包括學(xué)生四年時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)到的機(jī)械制圖、機(jī)械原理、接卸設(shè)計(jì)等相關(guān)內(nèi)容。學(xué)生在學(xué)習(xí)期間通過(guò)親自動(dòng)手拆裝和測(cè)繪，并在編制和調(diào)試的過(guò)程中，對(duì)知識(shí)有新的認(rèn)識(shí)，并且提高動(dòng)手能力，用以培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。
參考文獻(xiàn)：
[1]鞠勇.面向?qū)嶋H工程應(yīng)用的PLC實(shí)驗(yàn)室建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2002，（01）.
[2]林志堅(jiān)，沈萌紅.基于仿真技術(shù)的PLC模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2006，（02）.
[3]魯曉陽(yáng).中等職業(yè)學(xué)校網(wǎng)絡(luò)型PLC實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和課程開(kāi)發(fā)[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2007.
汽車自動(dòng)清洗機(jī)主要包括機(jī)架行走機(jī)構(gòu)、側(cè)刷刷洗機(jī)構(gòu)、頂刷刷洗機(jī)構(gòu)、風(fēng)干系統(tǒng)、清水管路系統(tǒng)和清洗劑管路系統(tǒng)。
龍門(mén)架（機(jī)架）通過(guò)兩臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源。通過(guò)控制行走電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。使機(jī)架前進(jìn)或后退。同時(shí)，為保證汽車清洗機(jī)在軌道上運(yùn)行的安全性、有效性，在軌道兩端特設(shè)立兩個(gè)行程開(kāi)關(guān)，即一個(gè)汽車前端感測(cè)開(kāi)關(guān)和汽車后端感測(cè)開(kāi)關(guān)，以控制機(jī)架行走的范圍。
側(cè)刷刷洗機(jī)構(gòu)，刷子轉(zhuǎn)動(dòng)由兩臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，通過(guò)控制兩臺(tái)電機(jī)的啟動(dòng)與停止，來(lái)控制刷子的轉(zhuǎn)動(dòng)。
頂刷刷洗結(jié)構(gòu)，刷子轉(zhuǎn)動(dòng)由一臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，不需要進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制。它也是通過(guò)控制電機(jī)的起停來(lái)控制刷子的轉(zhuǎn)動(dòng)。
風(fēng)干系統(tǒng)由一臺(tái)風(fēng)機(jī)和相應(yīng)管路組成。它的通斷可通過(guò)控制電機(jī)的啟動(dòng)與停止來(lái)實(shí)現(xiàn)。
清水管路系統(tǒng)主要由一臺(tái)水泵以及相應(yīng)的管路組成，水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)通過(guò)控制電機(jī)的起停來(lái)完成。
清洗劑管路系統(tǒng)與清水管路系統(tǒng)相似，也是由一臺(tái)水泵和相應(yīng)的清洗劑管路構(gòu)成，清洗劑管路工作也是通過(guò)控制電機(jī)的啟動(dòng)與停止來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2.汽車自動(dòng)清洗機(jī)的控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)
頂刷、側(cè)刷的轉(zhuǎn)動(dòng)、汽車清洗機(jī)的供水、風(fēng)干系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)等均采用電力驅(qū)動(dòng)的方式。汽車自動(dòng)清洗機(jī)供電電源為三相380V交流電，一共需要8臺(tái)異步交流電動(dòng)機(jī)。兩臺(tái)行走電機(jī)分別由KM1、KM2和KM3、KM4控制器正反轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)機(jī)架的前進(jìn)、后退。頂刷電機(jī)由KM5控制啟動(dòng)與停止。兩臺(tái)側(cè)刷電機(jī)由KM6、KM7控制其啟動(dòng)與停止。清水水泵電機(jī)由KM8控制啟動(dòng)和停止。清洗劑泵由KM9控制啟動(dòng)和停止。風(fēng)干電機(jī)由KM10控制啟動(dòng)和停止。同時(shí)為進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，在每個(gè)電機(jī)線路中加裝一個(gè)熱保護(hù)器。并在母線上加裝一個(gè)熔斷器。其主電路圖如圖1所示。
3. 汽車自動(dòng)清洗機(jī)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇
通過(guò)對(duì)汽車自動(dòng)清洗機(jī)主要機(jī)構(gòu)的運(yùn)行過(guò)程分析可以確定，機(jī)架的行走，頂刷、側(cè)刷的轉(zhuǎn)動(dòng)、汽車清洗機(jī)的供水、風(fēng)干系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)等采用電力驅(qū)動(dòng)的方式
電動(dòng)機(jī)的選擇包括電動(dòng)機(jī)的功率、種類、電壓、轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)形式選擇等[12]。
1）電動(dòng)機(jī)功率的選擇
電動(dòng)機(jī)的功率反映了它的負(fù)載能力，對(duì)電動(dòng)機(jī)的選擇首先是對(duì)電動(dòng)機(jī)功率的選擇。如果選擇的電動(dòng)機(jī)功率過(guò)小，則不能是機(jī)械設(shè)備在正常工作狀態(tài)下運(yùn)行，無(wú)法完成相應(yīng)的生產(chǎn)任務(wù)，電動(dòng)機(jī)在過(guò)載條件下運(yùn)行，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)損壞或其他機(jī)械故障。如果選擇的電動(dòng)機(jī)功率過(guò)大，則設(shè)備投資費(fèi)用增加，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率下降。
電動(dòng)機(jī)的功率選擇選擇應(yīng)根據(jù)以下原則進(jìn)行：
（1）允許溫升保證電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)的實(shí)際最高溫度θmax不高于電動(dòng)機(jī)絕緣材料所允許的的最高溫度θa，即
（3.1）
（2）過(guò)載能力電動(dòng)機(jī)熱慣性大，在短期內(nèi)承受高于額定功率的負(fù)載時(shí)所達(dá)到的溫度不會(huì)高于電動(dòng)機(jī)絕緣材料所允許的最高溫度，有一定的過(guò)載能力.但是電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Tmax（對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)）或最大電流Imax（對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)）必須大于運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩TLmax和最大負(fù)載電流ILmax，即
（對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)） （3.2）
（對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)） （3.3）
式中：λm、λi為電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力系數(shù)。
（3）啟動(dòng)能力 為了保證電動(dòng)機(jī)能夠可靠啟動(dòng)，必須使
式中：λst為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)能力系數(shù)；Tst為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)負(fù)載圖按發(fā)熱理論進(jìn)行計(jì)算來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的方法，理論依據(jù)可靠，但計(jì)算過(guò)程復(fù)雜。而且只是在一些假設(shè)的條件下得到的；此外，對(duì)于大多數(shù)的生產(chǎn)機(jī)械來(lái)說(shuō)，找出具有代表性的典型負(fù)載圖有困難，因此得到的結(jié)果差異往往較大。因而，在電動(dòng)機(jī)的功率選擇中常用：統(tǒng)計(jì)法和類比法。
2）電動(dòng)機(jī)類型的選擇
滿足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、負(fù)載等要求，是電動(dòng)機(jī)類型選擇的基本原則。
（1）對(duì)于不要求調(diào)速、對(duì)啟動(dòng)性能無(wú)過(guò)高要求的生產(chǎn)機(jī)械，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇一般的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)（如YL、JS、Y系列等）。若要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，則可選用高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。
（2）對(duì)于要求經(jīng)常啟動(dòng)和制動(dòng)，且負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大，還有一定調(diào)速要求的生產(chǎn)機(jī)械，應(yīng)考慮選用線繞式異步電動(dòng)機(jī)（如YR、YZR系列等）。
（3）對(duì)于需要幾種速度，而不要求無(wú)極調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，可選用YD等系列多速異步電動(dòng)機(jī)。
（4）對(duì)于需要恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行的生產(chǎn)機(jī)械，且需要補(bǔ)償電網(wǎng)功率因素的場(chǎng)合，應(yīng)優(yōu)先考慮選用TD等系列的同步電動(dòng)機(jī)。
（5）對(duì)于需要大范圍無(wú)極調(diào)速，且要求經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，則可以選用帶調(diào)速裝置的直流電動(dòng)機(jī)或鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)。
3）電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇
電動(dòng)機(jī)額定電壓與供電電壓一致是電動(dòng)機(jī)額定電壓選擇的基本原則，交流電動(dòng)機(jī)額定電壓應(yīng)與供電電網(wǎng)電壓一致。直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓也要與電源電壓相一致。
4）電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇
對(duì)于額定功率相同的電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速越高，電動(dòng)機(jī)尺寸、質(zhì)量和成本越小，因此選用高速電動(dòng)機(jī)較為經(jīng)濟(jì)。因此，在確定電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)應(yīng)全面考慮各方面的因素，綜合分析做出選擇。
5）電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式選擇
關(guān)鍵詞： 機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 考核方式 思路 改革
《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》是一門(mén)面向機(jī)械設(shè)計(jì)制造類專業(yè)所開(kāi)設(shè)的專業(yè)綜合特色課程，是集機(jī)械、電子等基礎(chǔ)課程知識(shí)為一體的綜合性專業(yè)課程，課程在學(xué)生所學(xué)專業(yè)課的基礎(chǔ)上，從機(jī)械電子結(jié)合的角度介紹機(jī)電一體化的主要研究?jī)?nèi)容及應(yīng)用領(lǐng)域，并結(jié)合機(jī)電一體化典型設(shè)備，講述相關(guān)系統(tǒng)產(chǎn)品的組成原理及工作過(guò)程，闡明機(jī)電一體化技術(shù)原理。課程具有較強(qiáng)的實(shí)踐性特征，因此，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中既重視和掌握基本概念、基本原理和基本方法，又重視相關(guān)理論的應(yīng)用，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)和運(yùn)用[1-2]。針對(duì)該課程以上特點(diǎn)，如何開(kāi)展課程的考核成為課程教學(xué)改革的關(guān)鍵，本文在綜合分析課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，論述了現(xiàn)有考核方式的特點(diǎn)，分析探討了不同考核方式優(yōu)缺點(diǎn)，提出課程考核方式改革的思路，為高校機(jī)械設(shè)計(jì)制造類專業(yè)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革提供一定參考。
1.《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程特點(diǎn)
《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程作為機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)的新興交叉學(xué)科，在機(jī)制專業(yè)課程體系中占據(jù)重要地位，融合了機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)等多種學(xué)科，將機(jī)械技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、信息處理技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)等多種技術(shù)融于一體，體現(xiàn)了“以機(jī)為主、以電為用、機(jī)電有機(jī)結(jié)合”的原則，具有綜合性和應(yīng)用性強(qiáng)的突出特點(diǎn)，課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生機(jī)電一體化設(shè)計(jì)能力具有重要作用。
課程在學(xué)生所學(xué)專業(yè)課的基礎(chǔ)上，從機(jī)械電子結(jié)合的角度介紹機(jī)電一體化的主要研究?jī)?nèi)容及應(yīng)用領(lǐng)域，結(jié)合機(jī)電一體化典型設(shè)備，講述相關(guān)系統(tǒng)產(chǎn)品的組成原理及工作過(guò)程，使學(xué)生了解機(jī)電一體化的組成及發(fā)展方向，掌握典型機(jī)電一體化系統(tǒng)及產(chǎn)品的基本工作原理，了解有關(guān)機(jī)電一體化儀器、設(shè)備的應(yīng)用。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，以期達(dá)到課程教學(xué)目標(biāo)，即通過(guò)相關(guān)學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握，促進(jìn)學(xué)生系統(tǒng)了解機(jī)電技術(shù)學(xué)科知識(shí)，掌握機(jī)電一體化產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，提高學(xué)生“機(jī)電有機(jī)結(jié)合”的實(shí)際應(yīng)用能力[3-4]。
2.當(dāng)前主要的考核方式及其特點(diǎn)
2.1試卷考試。
試卷考試主要通過(guò)期末考試評(píng)估學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握情況，主要有開(kāi)卷考試、閉卷考試及半開(kāi)卷考試等形式。試卷考試一定程度上反映了學(xué)生對(duì)于機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)水平，但是，學(xué)生突擊背復(fù)習(xí)題應(yīng)付考試現(xiàn)象較為普遍，而且結(jié)合《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》實(shí)踐性、應(yīng)用性強(qiáng)的課程特點(diǎn)，單純采用試卷考試很難實(shí)現(xiàn)課程“提升學(xué)生機(jī)電有機(jī)結(jié)合的實(shí)際應(yīng)用能力”的教學(xué)目標(biāo)，而且課程考試一般在結(jié)課后一次性完成，無(wú)法完全反映學(xué)生對(duì)于課程的整體學(xué)習(xí)效果，缺乏對(duì)于課程的過(guò)程管理。
2.2平時(shí)成績(jī)與試卷考試相結(jié)合。
針對(duì)試卷考試存在的過(guò)程監(jiān)控不足等弊端，許多院校在考核過(guò)程中引入平時(shí)成績(jī)考核環(huán)節(jié)，平時(shí)成績(jī)主要由期中考試測(cè)驗(yàn)、出勤、平時(shí)作業(yè)等組成，一般權(quán)重在20―40%。課程總評(píng)成績(jī)最終由平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)兩部分組成，期末成績(jī)?yōu)樵嚲沓煽?jī)。該種方式對(duì)課程的過(guò)程管理進(jìn)行了監(jiān)控，提高了學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的積極性，有助于學(xué)生在課堂上認(rèn)真學(xué)習(xí)、積極思考，課下認(rèn)真完成作業(yè)，但是該種考核方式對(duì)于課程考核權(quán)重及平時(shí)考核項(xiàng)目的設(shè)置要求較高，教師需對(duì)平時(shí)作業(yè)的布置、創(chuàng)新類實(shí)踐項(xiàng)目設(shè)置等平時(shí)考核環(huán)節(jié)進(jìn)行較好的把握。
2.3結(jié)課論文。
結(jié)課論文通過(guò)學(xué)生在課程結(jié)束后提交結(jié)課論文的方式完成課程考核，結(jié)課論文考核方式有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和初步的科研能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)的能力，對(duì)于課程論文，一般要求選題結(jié)合機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容，原則上一人一題。
結(jié)課論文考核方式一定程度上調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，但是在實(shí)施過(guò)程中，針對(duì)《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》實(shí)踐性、應(yīng)用性強(qiáng)的課程特點(diǎn)，要求學(xué)生在結(jié)課后期較短時(shí)間內(nèi)完成質(zhì)量較高的課程結(jié)課論文難度較大，易出現(xiàn)論文分析膚淺、運(yùn)用課程理論知識(shí)點(diǎn)不足等問(wèn)題。
2.4基于CDIO的“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”考核方式[5]。
基于傳統(tǒng)考核方式存在的問(wèn)題，相關(guān)人員提出CDIO考核方式，該方式以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)評(píng)估方法和學(xué)習(xí)成果相結(jié)合。考核模式采取“4+3+1+2”考核方式。具體做法是：在考核前一個(gè)月左右給學(xué)生布置一批應(yīng)用性比較強(qiáng)的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的課題，學(xué)生在這段時(shí)間內(nèi)有針對(duì)性地查閱有關(guān)資料，編制程序框架，調(diào)試程序并進(jìn)行仿真，在考前一周，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的上機(jī)調(diào)試能力，適當(dāng)縮小命題范圍，減小難易程度，突出重點(diǎn)，命題采用分類隨機(jī)抽簽的方法，學(xué)生在上機(jī)考核過(guò)程中，規(guī)定時(shí)間，一人一機(jī)，分組進(jìn)行，教師重點(diǎn)考核其對(duì)課程內(nèi)容的掌握及實(shí)踐技能，并進(jìn)行答辯。答辯時(shí)，教師針對(duì)考題進(jìn)行提問(wèn)，考核成績(jī)最終由平時(shí)、上機(jī)技能、答辯情況及調(diào)試結(jié)果綜合評(píng)定，從而考核學(xué)生對(duì)課題的準(zhǔn)備情況、理解程度及實(shí)踐技能。對(duì)于動(dòng)手能力較強(qiáng)的學(xué)生，鼓勵(lì)成立興趣小組，開(kāi)展科技創(chuàng)新活動(dòng)，明確職責(zé)，利用實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放，對(duì)自己的課題設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)實(shí)物模型，通過(guò)當(dāng)場(chǎng)演示，講解分析，教師注重過(guò)程考核，根據(jù)學(xué)生的分工、設(shè)計(jì)、演示情況和答辯情況綜合打分，得出本門(mén)課程成績(jī)。這種考核方式的優(yōu)點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生平時(shí)注重學(xué)習(xí)，有的放矢，積極主動(dòng)地配合教師的日常教學(xué)活動(dòng)，上課互動(dòng)性好，能有效地激發(fā)學(xué)生上課學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)習(xí)效率。
2.5采用職業(yè)技術(shù)資格考試來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)考試[6]。
職業(yè)資格證書(shū)是反映勞動(dòng)者具備某種職業(yè)所需要的專門(mén)知識(shí)和技能的證明，與學(xué)歷文憑不同，職業(yè)資格證書(shū)更多地反映了特定職業(yè)的實(shí)際工作標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以及勞動(dòng)者從事這種職業(yè)所達(dá)到的實(shí)際能力水平。它是勞動(dòng)者求職、任職、開(kāi)業(yè)的資格憑證，是用人單位招聘、錄用勞動(dòng)者的主要依據(jù)，也是境外就業(yè)、對(duì)外勞務(wù)合作人員辦理技能水平公證的有效證件。
職業(yè)技術(shù)資格證書(shū)涉及知識(shí)、技能、能力和素質(zhì)等多個(gè)角度，并側(cè)重于技能、能力和素質(zhì)的提高。因此，在利用其取代傳統(tǒng)考試的同時(shí)，需對(duì)照人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程教學(xué)目標(biāo)的要求，從認(rèn)知、操作技能與能力和職業(yè)素質(zhì)等方面，全面系統(tǒng)地考察其可行性，并將其作為選擇和確定結(jié)業(yè)考試內(nèi)容的依據(jù)。目前，可參照“數(shù)控中級(jí)工”、“維修電工”等工種中的一類或多類項(xiàng)目進(jìn)行考慮，學(xué)生通過(guò)取得相應(yīng)職業(yè)資格證書(shū)后申請(qǐng)課程免考的方式進(jìn)行。
3.課程考核方式改革思路
基于《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程實(shí)踐性、應(yīng)用性強(qiáng)的課程特點(diǎn)，結(jié)合機(jī)械類專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，考核過(guò)程中，可在充分論證的基礎(chǔ)上，將簡(jiǎn)單的一次性考試考核向多種形式并重的方式轉(zhuǎn)變，將理論考核向理論與實(shí)踐相結(jié)合方向轉(zhuǎn)變，將組織方式由學(xué)校組織向社會(huì)認(rèn)可的職業(yè)資格考試方式轉(zhuǎn)變，具體思路如下：
3.1豐富考試考核形式，強(qiáng)化其合理性。
為了提高考試考核的公平性與合理性，考試考核的形式不能僅僅局限于傳統(tǒng)方式[7]。考核過(guò)程中，合理引入平時(shí)成績(jī)考核，將現(xiàn)有的一次性考試考核轉(zhuǎn)變?yōu)槎啻慰己耍ㄟ^(guò)綜合課堂表現(xiàn)成績(jī)、隨堂測(cè)驗(yàn)成績(jī)、平時(shí)作業(yè)成績(jī)、實(shí)習(xí)成績(jī)等多方面的指標(biāo)決定最終的綜合考核成績(jī)，在此基礎(chǔ)上，確立合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，優(yōu)化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，合理分配考核指標(biāo)權(quán)重，以期合理、公正地反映學(xué)生對(duì)于課程的學(xué)習(xí)效果。
3.2完善考核內(nèi)容，強(qiáng)化考核過(guò)程管理。
為了使課程考核能夠真實(shí)反映學(xué)生學(xué)校效果，課程組需在進(jìn)一步分析課程教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，完善課程考核內(nèi)容，形成理論考核與實(shí)踐考核試題庫(kù)，并結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展方向，及時(shí)更新完善考核內(nèi)容，根據(jù)實(shí)際及時(shí)修正考試內(nèi)容，提高考核內(nèi)容更新效率。在平時(shí)考核環(huán)節(jié)，需進(jìn)一步加強(qiáng)過(guò)程管理，完善平時(shí)考核方式方法，提高其可操作性。
3.3拓展考核組織方式，多渠道實(shí)現(xiàn)課程考核。
在考核組織方式上，突出國(guó)家職業(yè)資格鑒定考試，引入職業(yè)資格證書(shū)制度[8]，通過(guò)課程學(xué)習(xí)，在合理分析人才培養(yǎng)目標(biāo)及課程教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，確立適于課程考核要求的職業(yè)資格類別，建立與國(guó)家職業(yè)資格鑒定考試考核接軌的以職業(yè)綜合能力（職業(yè)技能）和職業(yè)素質(zhì)考核為主線、知識(shí)能力素質(zhì)全面全程考核的考試考核體系，實(shí)現(xiàn)課程的多方式考核，使學(xué)生在實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)的同時(shí)，達(dá)到國(guó)家職業(yè)資格考核要求，從而提高學(xué)生創(chuàng)新能力與應(yīng)用能力。
4.結(jié)語(yǔ)
本文在綜合分析《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，論述了現(xiàn)有考核方式的特點(diǎn)，提出了課程考核方式改革的思路，然而課程考核改革是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，要改變先前的考核模式，必須引導(dǎo)學(xué)生注重平時(shí)學(xué)習(xí)和技能訓(xùn)練，同時(shí)要求教師加強(qiáng)課程教學(xué)改革的研究，這對(duì)教師、對(duì)學(xué)生都將是一種挑戰(zhàn)。因此，要想切實(shí)做好《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程考核方式改革，務(wù)必制定好長(zhǎng)期策略，注重積累，保障落實(shí)，只有這樣，才能建立科學(xué)、規(guī)范、合理的考核機(jī)制。
參考文獻(xiàn)：
[1]董愛(ài)梅.《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程考核改革的探索與實(shí)踐[J].考試周刊，2008，41：11-12.
[2]朱國(guó)云.基于過(guò)程化考核的機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)教學(xué)實(shí)踐研究[J].科教導(dǎo)刊（中旬刊），2014，05：110-111.
[3]葉慧群.項(xiàng)目教學(xué)法在高職機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013，34：145+147.
[4]劉延霞，寧玲玲，馬廣勇.《機(jī)電一體化技術(shù)》課程教學(xué)改革研究[J].中國(guó)校外教育，2013，09：111.
[5]袁健，朱龍英.基于CDIO的“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”課程考核方法改革的探索[J].中國(guó)地質(zhì)教育，2010，02：18-20.
[6]朱敏紅，閆紅蕾.機(jī)電一體化專業(yè)課程考核改革的研究與實(shí)踐[J].職業(yè)時(shí)空，2012，06：24-25.
[7]肖海平.探究高職機(jī)電一體化專業(yè)考試考核方法改革的探索與實(shí)踐[J].考試周刊，2015，24：1.
關(guān)鍵詞：機(jī)電；一體化；系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TH-39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
引言：
機(jī)電一體化是在機(jī)械的主功能、動(dòng)力功能、信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。它不是機(jī)械與電子的簡(jiǎn)單的疊加，而是在信息論（利用傳感技術(shù)）、控制論（利用控制理論）和系統(tǒng)論（“系統(tǒng)”整體籌劃，機(jī)械和電子分別只是“環(huán)節(jié)”）的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的應(yīng)用技術(shù)。目前，隨著機(jī)電一體化系統(tǒng)所需的控制功能、控制形式、控制方式的不同和多控制過(guò)程日趨復(fù)雜，對(duì)控制系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。微機(jī)控制系統(tǒng)的引用，在多方面能滿足機(jī)電一體化系統(tǒng)要求。從系統(tǒng)工程觀點(diǎn)出發(fā)，才能將機(jī)械、電子、信息等有關(guān)技術(shù)，對(duì)它們進(jìn)行有機(jī)的組織和綜合，實(shí)現(xiàn)了整體的最佳化。
1.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的
1.1提高機(jī)械設(shè)備的精度
在機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中大量使用計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)，不但有效提高了機(jī)械設(shè)備控制系統(tǒng)的精度，而且實(shí)現(xiàn)了其在運(yùn)行過(guò)程中的自動(dòng)控制與檢測(cè)，降低了因各類干擾因素的出現(xiàn)而導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行的幾率。
1.2增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的功能性
目前，工程領(lǐng)域?qū)τ跈C(jī)械設(shè)備的功能性提出了較高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，即一臺(tái)機(jī)械設(shè)備一般需要具有多種復(fù)合功能，這也是機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中必須關(guān)注的目標(biāo)之一。
1.3提升系統(tǒng)的安全性與可靠性
目前，國(guó)內(nèi)在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中普遍設(shè)置了專業(yè)的自動(dòng)檢測(cè)和監(jiān)控子系統(tǒng)，其主要作用是在機(jī)電產(chǎn)品發(fā)生各類運(yùn)行故障時(shí)，可以自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)并調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而有效保證機(jī)電一體化系統(tǒng)的整體安全性與可靠性。
1.4縮短產(chǎn)品研發(fā)周期
在機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)的制定中，一定要注意對(duì)于研發(fā)周期的科學(xué)控制，并且組織具有較高專業(yè)技術(shù)水平和豐富工作經(jīng)驗(yàn)的人員參與研發(fā)，在有效縮短機(jī)電產(chǎn)品研發(fā)周期的同時(shí)，也有效降低了生產(chǎn)的成本。
1.5進(jìn)一步簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
在機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員則要將進(jìn)一步簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作為重要目標(biāo)之一，盡量在機(jī)電產(chǎn)品中安裝或使用現(xiàn)代化的電子元件和傳動(dòng)技術(shù)，并且充分利用先進(jìn)的集成電路、微處理器和程序軟件實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)鏈的關(guān)聯(lián)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而展現(xiàn)機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)科學(xué)化、智能化的目標(biāo)。
2.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成
機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成由5 部分組成：機(jī)械系統(tǒng)（機(jī)構(gòu)）、電子信息處理系統(tǒng)（電子計(jì)算機(jī)）、動(dòng)力系統(tǒng)（動(dòng)力源）、傳感檢測(cè)系統(tǒng)（傳感器）、執(zhí)行元件系統(tǒng)（電動(dòng)機(jī)等）。5 個(gè)部分組成的機(jī)電一體化系統(tǒng)可分為：閉環(huán)、半閉環(huán) 2 種控制方式，其中，閉環(huán)指對(duì)最終執(zhí)行元件進(jìn)行直接控制，而半閉環(huán)指對(duì)中間元件進(jìn)行控制，從而推算出最終元件的狀態(tài)。
2.2機(jī)電一體化中的集成設(shè)計(jì)
由于機(jī)電一體化方法內(nèi)在的并行性，或同時(shí)性工程，所以樣機(jī)試制階段的建模與仿真很重要。 因?yàn)槟Ｐ蛠?lái)自于各學(xué)科的綜合應(yīng)用。 所以應(yīng)用一種可視化的編程軟件是很重要的。 這樣就涉及到了框圖，流程圖，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波特圖。 機(jī)電一體化是一種設(shè)計(jì)哲學(xué)，其產(chǎn)品或設(shè)備有一個(gè)重要的特點(diǎn)就是它們內(nèi)部的智能，這是將執(zhí)行器，傳感器，控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)組合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。 系統(tǒng)的集成是通過(guò)硬件（部件）和軟件（信息處理）的聯(lián)合實(shí)現(xiàn)的。 硬件集成是將機(jī)電一體化系統(tǒng)看成一個(gè)整體系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)的，將傳感器、執(zhí)行器和微處理器融入到機(jī)械系統(tǒng)中，軟件集成主要基于高級(jí)控制功能在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先分析客戶要求以及系統(tǒng)集成的技術(shù)環(huán)境。在制作時(shí)應(yīng)考慮了解客戶、 市場(chǎng)分析、優(yōu)化性能、生命周期性能、質(zhì)量、可靠性和銷售等因素。
2.3系統(tǒng)中的從屬功能設(shè)計(jì)
機(jī)電一體化系統(tǒng)的所有主功能的實(shí)現(xiàn)或期望目的的達(dá)成，都需要一些從屬功能的協(xié)同配合。這些從屬功能包括: 結(jié)構(gòu)功能、通訊功能、保護(hù)功能、接口功能、控制功能、動(dòng)力功能。結(jié)構(gòu)功能確保滿足主要部件的正常工作所需空間條件。通訊功能保證環(huán)境狀態(tài)與系統(tǒng)部件的信息得以交換。保護(hù)功能將系統(tǒng)重要部件各功能參數(shù)限制在可允許的工作范圍內(nèi)并防止系統(tǒng)中各部件產(chǎn)生對(duì)環(huán)境的不利影響。接口功能使得系統(tǒng)的輸入輸出在與環(huán)境不匹配時(shí)也得以實(shí)現(xiàn)。控制功能整體管理系統(tǒng)部件狀態(tài)，并依據(jù)外部輸入狀態(tài)控制系統(tǒng)的內(nèi)在功能特性。動(dòng)力功能提供系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各功能所需能量。
2.4變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)
伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部分，目的在于執(zhí)行控制系統(tǒng)的指令，將電能轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。直流電機(jī)由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，購(gòu)置和維修成本過(guò)高等問(wèn)題，難以得到廣泛的應(yīng)用。而隨著電機(jī)制造工藝和電機(jī)控制理論發(fā)展，交流電機(jī)控制精度得到了大幅度地提高，再加上自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，能滿足在惡劣環(huán)境和大負(fù)載下運(yùn)行，受到越來(lái)越多關(guān)注。隨著矢量控制理論（VC）, 直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展及空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)（SVPWM）的應(yīng)用,交流電機(jī)往往能達(dá)到極高的控制性能。SVPWM 是當(dāng)今廣泛采用的脈寬調(diào)制技術(shù)，與傳統(tǒng)的SPWM相比，具有轉(zhuǎn)矩與電流畸變小，易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，且其對(duì)電壓利用率相對(duì)提高 16.7%。VC通過(guò)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化，將定子電流分解勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流兩部分，從而模擬交流電機(jī)的控制策略控制交流電機(jī)。DTC 控制技術(shù)則以電磁轉(zhuǎn)矩為直接控制目標(biāo)，達(dá)到高性能的調(diào)速能力。
2.5伺服驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)
PID 控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過(guò)程的特性確定 PID 控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。PID 控制器參數(shù)整定方法主要有兩大種：一是理論計(jì)算整定法。依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制器參數(shù)，但還必須通過(guò)工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，主要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。PID 控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。隨著只能控制理論的發(fā)展，許多智能PID 控制算法開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，如變結(jié)構(gòu)滑模 PID 控制、模糊 PID、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID 控制和神經(jīng)模糊控制等。值得指出，智能 PID 算法大多數(shù)見(jiàn)諸于理論研究，還不能廣泛應(yīng)用到實(shí)際中。
2.6傳感器和變換器設(shè)計(jì)
儀器儀表在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中起著關(guān)鍵的作用。 傳感器是與儀器儀表緊密相關(guān)的機(jī)電一體化系統(tǒng)中一個(gè)非常重要的組件，其作用是為特定工業(yè)過(guò)程提供收集不同信息的機(jī)制。 傳感器廣泛應(yīng)用于過(guò)程檢測(cè)以及工況評(píng)價(jià)方面，為用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)制造作業(yè)作較高級(jí)的監(jiān)控提供便利，可應(yīng)用于過(guò)程前，過(guò)程中及過(guò)程后。 有時(shí)，傳感器可以將一種物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為決策分析的可用信號(hào)。智能系統(tǒng)用傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)由環(huán)境變化影響的特定場(chǎng)合，然后通過(guò)校正動(dòng)作對(duì)其控制。
3.機(jī)電一體化系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)
機(jī)電一體化系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)是指產(chǎn)品在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。產(chǎn)品的可靠性是一個(gè)綜合性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，常用 MTBF 指標(biāo)來(lái)衡量。
3.1 保證產(chǎn)品（系統(tǒng)）可靠性的主要方法
3.1.1提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量———裕度法、自動(dòng)控制；
3.1.2采用冗余技術(shù)———工作冗余、后備冗余；
3.1.3故障診斷技術(shù)———測(cè)試、癥兆、診斷。
3.2 系統(tǒng)干擾和提高抗干擾能力的措施
系統(tǒng)干擾是指產(chǎn)生系統(tǒng)元部件失效或數(shù)據(jù)傳輸、處理失誤，進(jìn)而影響系統(tǒng)可靠工作的內(nèi)部因素和外部因素：
3.2.1系統(tǒng)干擾源的類型：傳導(dǎo)型———由線路傳入信號(hào)影響控制系統(tǒng)工作；輻射型———由空間感應(yīng)輸入信號(hào)影響控制系統(tǒng)工作。
3.2.2提高系統(tǒng)抗干擾能力的措施：針對(duì)不同類型的干擾信號(hào)，采取的抗干擾措施也有所不同；供電系統(tǒng)的抗干擾措施：穩(wěn)壓、濾波、隔離；接口電路的抗干擾措施：吸收抑制、阻斷隔離；轉(zhuǎn)換接口抵消隔離措施：差動(dòng)式運(yùn)算放大器或橋式電路、高頻濾波整形電路；接地系統(tǒng)干擾措施：?jiǎn)吸c(diǎn)接地、并聯(lián)接地、光電隔離接地。
3.3 軟件的可靠性技術(shù)
控制系統(tǒng)由硬件和軟件組成，軟件的可靠性設(shè)計(jì)也至關(guān)重要。主要包括利用軟件提高控制系統(tǒng)的可靠性和提高軟件自身可靠性。
4.結(jié)語(yǔ)
機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一種復(fù)合技術(shù)，它需要很多部門(mén)產(chǎn)業(yè)的支持和配合，才能取得滿意的結(jié)果，我們不僅要對(duì)機(jī)電一體化的各相關(guān)技術(shù)進(jìn)行全面深入的了解，還要從系統(tǒng)工程的概念入手，通過(guò)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)來(lái)使各相關(guān)技術(shù)形成有機(jī)的結(jié)合，并且要注意分析和解決技術(shù)融合過(guò)程中出現(xiàn)的新問(wèn)題，只有這樣，才能滿足機(jī)電一體化系統(tǒng)的飛速發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1] 趙再軍主編.機(jī)電一體化概論.浙江大學(xué)出版社，2004.
為了實(shí)現(xiàn)其安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、可控、便捷、實(shí)用、美觀等功能，大橋機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般主要包括:供電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、景觀照明、大橋除濕、通航及防雷接地等。本文以幾個(gè)典型的大橋項(xiàng)目機(jī)電工程的近期費(fèi)用作為研究基礎(chǔ)，結(jié)合項(xiàng)目的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行分析。由于項(xiàng)目的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方案對(duì)造價(jià)的影響很大，因此，本文首先對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容和原則進(jìn)行分析。
2大橋機(jī)電系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)原則
大橋機(jī)電系統(tǒng)由于高速公路所在地區(qū)的具體條件和投資狀況等，設(shè)計(jì)方案會(huì)有所不同，但設(shè)計(jì)原則一般如下所示。
2．1收費(fèi)系統(tǒng)
收費(fèi)系統(tǒng)收費(fèi)方式一般采用當(dāng)?shù)馗咚俟仿肪W(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合該項(xiàng)目實(shí)際交通量情況及服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)。但以現(xiàn)行高速公路的標(biāo)準(zhǔn)，一般采用半自動(dòng)收費(fèi)方式，并結(jié)合不停車收費(fèi)的方式。采用非接觸IC卡作為通行卡。車型分類標(biāo)準(zhǔn)與當(dāng)?shù)厥召M(fèi)總體規(guī)劃及路網(wǎng)內(nèi)其他道路車型分類標(biāo)準(zhǔn)一致。采用分散式的兩級(jí)管理模式，即收費(fèi)分中心和收費(fèi)站。
2．2監(jiān)控系統(tǒng)
監(jiān)控系統(tǒng)遵循安全可靠、先進(jìn)實(shí)用、系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性、易于操作、便于維護(hù)、可擴(kuò)充性以及遠(yuǎn)近結(jié)合(一次設(shè)計(jì)、分期實(shí)施)的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，并符合國(guó)家和各相關(guān)部委的政策以及國(guó)家或部頒的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。
2．3通信系統(tǒng)
結(jié)合實(shí)際情況，通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則如下:確保通信質(zhì)量，系統(tǒng)功能可靠，技術(shù)先進(jìn);符合安徽省交通專用通信網(wǎng)的總體要求;系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理;系統(tǒng)具有自我診斷能力，有冗余功能;系統(tǒng)便于維護(hù)。
2．4景觀照明系統(tǒng)
通過(guò)對(duì)橋梁的不同部位做不同的照明設(shè)計(jì)，突出橋的結(jié)構(gòu)整體性和空間流動(dòng)性，使其在夜間有突出的形象和深刻的藝術(shù)效果。在夜景照明的設(shè)計(jì)中，橋梁道路的功能性照明優(yōu)先，滿足橋面的行車要求。整體設(shè)計(jì)符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，綠色照明，避免形成光污染。本著經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、節(jié)能的原則。
3大橋機(jī)電系統(tǒng)造價(jià)指標(biāo)
將上述幾個(gè)大橋機(jī)電系統(tǒng)工程的造價(jià)進(jìn)行計(jì)算整理后。
4對(duì)大橋機(jī)電造價(jià)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析
4．1收費(fèi)系統(tǒng)
大橋上設(shè)置收費(fèi)站較少，橋區(qū)一般不設(shè)收費(fèi)廣場(chǎng)、服務(wù)區(qū)等。多設(shè)置ETC車道，收費(fèi)方式多采用全封閉式或半自動(dòng)與不停車收費(fèi)相結(jié)合的方式。橋梁由于荷載的考慮，可能會(huì)設(shè)置限載稱重等系統(tǒng)、ETC無(wú)人值守設(shè)備等。而上述類型設(shè)備費(fèi)用一般較高，導(dǎo)致每千米造價(jià)指標(biāo)高于一般公路沿線的造價(jià)指標(biāo)。
4．2通信及通信管道系統(tǒng)
大橋通信系統(tǒng)考慮到整體布局的優(yōu)化，以及便于規(guī)劃管理，提高服務(wù)水平。一般都設(shè)置緊急電話、語(yǔ)音電話、會(huì)議電視、大橋廣播等系統(tǒng)。特大橋?qū)τ趥鬏斣O(shè)備要求較高，光纜敷設(shè)均采用分纜方式，敷設(shè)費(fèi)用較大。因此每千米造價(jià)指標(biāo)高于一般公路沿線的造價(jià)指標(biāo)。
4．3供電照明系統(tǒng)
大橋供電一般采用中壓供電，中壓線纜規(guī)格較高。考慮到橋上收費(fèi)、通信、監(jiān)控系統(tǒng)及照明設(shè)施較多，一般設(shè)置房建區(qū)變電站較密集。橋上照明要求較高，一般分為道路照明、收費(fèi)廣場(chǎng)照明、內(nèi)部照明及檢修設(shè)施、景觀照明及通航設(shè)施照明。所需照明燈具及配套線纜設(shè)施較多。綜上原因，其每千米造價(jià)指標(biāo)高于一般公路沿線的造價(jià)指標(biāo)。
4．4監(jiān)控系統(tǒng)
橋上監(jiān)控設(shè)施除一般設(shè)施外，還包含道路及路網(wǎng)的協(xié)調(diào)監(jiān)控、跨江大橋的監(jiān)控、氣象信息的檢測(cè)等子系統(tǒng)。橋上監(jiān)控需考慮到水文原因，對(duì)于監(jiān)控要求較一般公路要高，尤其是閉路電視系統(tǒng)及氣象信息監(jiān)測(cè)、大型可變標(biāo)志等，均設(shè)置較高等級(jí)。因此每千米造價(jià)指標(biāo)高于一般公路沿線的造價(jià)指標(biāo)。
5結(jié)語(yǔ)
1.1電動(dòng)機(jī)典型電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn):
(1)金型鑄造廠冷卻電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn);(2)高爐車間往復(fù)運(yùn)料車電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn);(3)吉化污水處理廠1號(hào)排水泵電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn);(4)整流車間水冷自動(dòng)投切控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
1.2常用機(jī)床電氣控制線路的故障診斷與檢修:
(1)‘巨達(dá)機(jī)械廠23040搖臂鉆床電氣控制線路的故障診斷與檢修;(2)恒達(dá)機(jī)械廠x62w萬(wàn)能銑床電氣控制線路的故障診斷與檢修;(3)‘巨達(dá)機(jī)械廠20/5t橋式起重機(jī)控制線路的故障診斷與檢修。
2課外項(xiàng)目選取
2.1電動(dòng)機(jī)典型電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
(1)物流傳輸線自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì);(2)一汽輕型噴涂車間攪動(dòng)泵電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。常用機(jī)床電氣控制線路的故障診斷與檢修:(1)‘巨達(dá)機(jī)械廠M7120平面磨床電氣控制線路的故障診斷與檢修;(2)恒達(dá)機(jī)械廠23040搖臂鉆床電氣控制線路的故障診斷與檢修;(3)‘巨達(dá)機(jī)械廠電動(dòng)葫蘆電氣控制線路的故障診斷與檢修。
2.2知識(shí)處理項(xiàng)目(1一4)技能點(diǎn)
電路的設(shè)計(jì);電路的布局;電路的裝接;電路的調(diào)試。知識(shí)點(diǎn):器件的識(shí)別;器件的檢查;器件的選取;自鎖電路;聯(lián)鎖電路;互鎖電路;時(shí)間控制;降壓起動(dòng);順序控制。項(xiàng)目(5一7)技能點(diǎn):機(jī)床操作;機(jī)床電氣故障維修;起重機(jī)操作;起重機(jī)電氣故障維修。知識(shí)點(diǎn):機(jī)床電路識(shí)讀;機(jī)床控制電路分析;機(jī)床電路故障分析;起重機(jī)電路識(shí)讀;起重機(jī)控制電路分析;起重機(jī)電路故障分析。
3實(shí)施過(guò)程(例:龍山機(jī)械廠工業(yè)風(fēng)機(jī)電氣控制線路的設(shè)計(jì))
3.1教師(甲方)活動(dòng)提出工作任務(wù)。
3.2學(xué)生(乙方)活動(dòng)
(1)按計(jì)劃方案設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)電氣控制原理圖;(2)根據(jù)被控系統(tǒng)的電路參數(shù)選擇低壓電器元件型號(hào)及導(dǎo)線規(guī)格;(3)列出冷卻系統(tǒng)電氣控制線路元器件清單;(4)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝條件及控制要求設(shè)計(jì)控制柜柜體;(5)根據(jù)已設(shè)計(jì)的柜體尺寸來(lái)設(shè)計(jì)電氣元件布置圖;(6)根據(jù)電器元件布置圖設(shè)計(jì)電氣安裝接線圖。
3.3教師(甲方)活動(dòng)
教師巡回指導(dǎo)并提問(wèn)。54甲方提高制冷速度，需要提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，給出新的生產(chǎn)任務(wù)書(shū)。55乙方根據(jù)任務(wù)書(shū)中電動(dòng)機(jī)參數(shù)的改變重新選取電器元件的型號(hào)及導(dǎo)線規(guī)格。
4考核方案
對(duì)學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的表現(xiàn)進(jìn)行跟蹤記錄，注重能力考核;教學(xué)考核方法和企業(yè)作效能考核方法相結(jié)合;教師考核與學(xué)生評(píng)價(jià)相結(jié)合;技能考核和綜合素質(zhì)考核相結(jié)合。
5結(jié)語(yǔ)
