【关键词】钻探；机电控制；开环控制；闭环控制；开闭环组合控制
前言
在钻探工程中，钻探的设备运行与钻探的工艺调节可以采用机电一体化控制，其中对于钻探机电控制系统的控制方式可以分为开环控制、闭环控制、开闭环组合控制三种控制方式。无论是工程钻探、坑道钻探、井下钻探、勘探勘察钻探、注水注浆钻探或是其他钻探都具有很好的应用。
1 钻探机电控制系统
钻探机电控制系统是接收传感装置所传递的控制信号，经过比较分析执行控制指令并由执行装置完成机电控制的命令。钻探机电控制系统控制过程框图如图1所示：
钻探机电控制系统的控制方式通过信号的来源不同进行方式的划分，譬如：通过给定值操纵方式对钻探机电控制系统的控制；通过干扰量补偿方式对钻探机电控制系统的控制；通过被控对象的被控量对钻探机电控制系统的控制。
2 开环控制方式
2.1 给定值操纵开环控制方式
给定值操纵开环控制方式是通过给定的测量值控制被控量，给定值操纵开环控制方式如图2所示：
给定值操纵开环控制方式对于钻探机电控制系统的控制操作是通过输入固定的给定值量经过机电系统的分析计算，系统执行控制受控对象，输出一个与给定值相对应的被控量。给定值操纵开环控制方式对于钻探机电控制系统的控制精准度与设备元件的精度和校准操作有直接的关系。
给定值操纵开环控制方式具有操控简单、调整方便、成本低廉等优势，但是其难以保证控制的精准度，一旦钻探机电控制系统收到干扰，控制系统的参数就将发生变化，并且钻探机电控制系统自身难以修正偏差，导致输出控制量与给定值之间的对应关系难以保证准确。给定值操纵开环控制方式对于钻探机电控制系统的控制只能应用与对精度和抗干扰要求不高的钻探机电控制系统中。特别是如果钻探机电控制系统的结构参数稳定，并且外部干扰较弱时，通常可以采用定值操纵开环控制方式对机电系统进行控制，譬如：经济型数控机床上一种常见的步进电动机开环伺服系统就是典型的给定值操纵开环控制方式对于钻探机电控制系统的控制，如图3所示：
步进电动机开环伺服系统的工作原理是将数字脉冲转变成为角度位移，其中步进电动机可以作为开环伺服系统的驱动元件，步进电动机开环伺服系统能够通过自身的驱动装置实现定位，可以不用通过位置检测元件实现定位。步进电动机开环伺服系统将外部的脉冲信号输入步进电动机的步进控制器，通过步进电动机转轴转过的角度与脉冲信号的个数成正比，进入的脉冲的频率与快电动机转轴转过的角度越大速度越快。步进电动机开环伺服系统是给定值操纵开环控制方式钻探机电控制系统，所以控制精度较低。
2.2 干扰补偿开环控制方式
开环控制方式中通过测量系统的扰动量，进而产生了补偿，干扰补偿开环控制方式能够对扰动后的输出量产生的影响进行抵消，是有效的钻探机电控制系统控制方式之一。干扰补偿开环控制方式能够检测出钻探机电控制系统的干扰量，经过分析计算控制被控对象的被控量，干扰补偿系统如图4所示：
干扰补偿系统是开环控制方式中通过测量系统的扰动量，进行钻探机电控制系统控制的，如果遇到不可测干扰将无法通过干扰补偿开环控制方式进行控制的，钻探机电控制系统的内部系统参数如果发生变化，干扰补偿开环控制方式也将无法起到对钻探机电控制系统的控制，所以干扰补偿开环控制方式只可以应用在能够测到干扰的钻探机电控制系统。譬如：在简单的直流电机转速控制系统中，电枢电流的变化对电机的转速变化有着直接的影响，机电控制的负载越来越高，电枢电流的随着电机的转速负载增加而下降，此时需要增加补偿电流来稳定钻探机电控制系统。这就形成了以干扰补偿控制机电系统的方式，即为干扰补偿机电控制方式。这种按干扰补偿控制的开环控制方式通过钻探机电控制系统的扰动信息改变被控量，其抗扰动性较好，控制精度也较高，但是干扰补偿开环控制方式控制钻探机电控制系统只适用于扰动可测量的场合。
3 闭环控制方式
闭环控制方式通过偏差调节实现机电控制。闭环控制具有的反馈控制系统，反馈控制系统将被控量反过来与给定值比较，控制信号沿前向通道和反馈通道往复循环形成闭环，所以被称为反馈控制，这种闭合的回路控制方式又被称为闭环控制。控制方式采用偏差调节控制被控量，通过被控量反过来与给定值比较，不断的自我修正，使机电控制的偏差越来越小，接近预想值。控制装置与被控对象之间的关系如图5所示：
偏差调节控制特点是被控量要反过来与给定值比较，控制信号沿前向通道和反馈通道往复循环形成闭环，所以被成为反馈控制，这种闭合的回路控制方式又被称为闭环控制。反馈控制可分为正、负反馈控制，正反馈控制是给定值与反馈信号相减得到的偏差值。
在根据偏差值进行控制；负反馈控制是将反馈信号与给定值减得到的偏差值，在根据偏差值进行控制。反馈控制是在设备受到干扰后，控制量与期望值出现偏差，则通过负反馈控制得出的偏差值，系统能够自动进行调整和控制，使其与期望值保持一致的一种控制方式。具有反馈控制系统闭环控制方式所使用的元器件较多，并且线路复杂，对于系统的参数配置要求较高，但因其具有很好的自行纠偏能力，所以在钻探机电控制系统中得以广泛的应用。
4 复合控制方式
复合控制方式是开环与闭环组合控制的一种方式，其通过在闭环控制中输入控制信号或者干扰来型号来增强钻探机电控制系统的控制精度。按照扰动控制方式进行控制，相对于偏差控制方式更为简单，不过其只适用于扰动可测量的场合，而且一个补偿装置只能补偿一个扰动因素，对其余扰动均不起补偿作用。所以，将偏差控制与扰动控制组合成复合控制，对于主要扰动采用适当的补偿装置实现按扰动控制，并且再组成反馈控制系统实现按偏差控制，从而消除其余扰动产生的偏差。
5 结束语
钻探机电控制系统的控制方式要求具有极高的稳定性，并且能够反映迅速，在选择控制方式时，经过比对分析，哪种控制方式操控速度快、性能稳定、准确度高，应为优先选择。可以通过钻探机电控制系统的稳定精度指标对其准确度进行衡量，控制动态过程结束后的偏差与预想偏差值越接近越好。
参考文献：
[1]刘志强，机电控制系统的控制方式分析[j].煤炭技术，2009（3）.
机电一体化技术，即是以电子技术作为设备研发与运用的导向性基础载体，并且在实践技术设备研发进程中，对具体运作中的控制能效、信息处理能效以及动力能效进行积极优化地建设，从而有机提升机电一体化的实践性应用。伴随我国经济的稳步提升以及科技的不断革新，对于机电一体化的探究与研发也在日渐拓展加深，并且与时俱进地相继建构起一类自成体系的创新型学科，具体该学科在实践化运用进程中的优势特性较为多元且突显，譬如能效多元化、品质较高、可靠性较强等。其有利于我国相关机械设备以及软件设备的优化配置，还对于相关的生产量化目标的达成有较大的催化、促进效用。
2关于机电一体化技术的应用
近些年来，基于我们国家科学技术的迅猛发展，对应机电一体化的适用范围也进一步得以拓展，具体的机电一体化技术也日渐被广泛应用于社会多元化领域，其中当前运用最为广泛的即是自动化、自动生产线以及数控机床两个维度。其中具体的数控机床以及相应的数控技术，与时俱进、历久弥新，整体在各细化方面都相继有了较显性的提升，其实际可以呈现为：对应数控机床的主观创设思维更加趋于人性化；具体机床的内置硬件，即就是各精细化的构架零部件都相对有了统一性、规范化的限定标准，实践的兼容性特征日渐突显；此外，其中对于相关的机床设备等常规化工作的管控方式更趋于客观、理性化，具体如特定的一台机床可以同一时期地施控于数台机床，或者其可以有机择选专项化的一台机床去对一台机床施行控制；实践相关机械的常规性工作流程趋于简易、便捷化，其相应的机械设备一体化模式，常还会将各类别的单一性项目工作有机集成至完备系统运作进程中；对于专项的数控装置而言，其对应的控制机构成主要是基于单板以及单片机，同时还有装置专用的模板、芯片等协同构成等。
3机电一体化中电机控制与保护的相关问题状况
3.1具体的控制与保护装置方面实存问题。3.1.1控制与保护装置实存运行薄弱问题。该细化环节的应用进程中，往往易于受到来自外部环境相关的限定，从而后续显现运行出现失误的境况。与此同时，在具体环节的运行进程中，其内部系统的相关失误，也常会对实际控制与保护装置的常规化运作有极大地限定影响，继而对日常化系类生产活动的平稳施行与推进有一定的阻碍影响。3.1.2控制与保护装置的相关零部件灵敏性较低尧存在缺失诸如此类问题状况的呈现，常是由于具体零部件自身的缺劣特性而实际引起的。其的实践性存在，常易于引发机电一体化实践性应用进程中产生故障性运作问题，这在一定境况下为相关安全性生产制造了定性化的潜在隐患，这对于相对应的企业常规化生产活动的持续性开展等有一定的制约影响。3.2具体井下机电设备应用的相关实存问题。3.2.1对应的机电设备亟待收受高效尧合理的运用。客观、规范化的运用可在较大程度上促进实体电机设备的常规性运转，还可有机保障对应机电一体化装置的规范化运作，这对于相关企业的系类生产活动有极大的积极催化效用。3.2.2相应设备应用中作业人员的能动安保自主性亟待提升。由于实践生产运作过程中，总是缺少不了对整体安全性能以及稳定性能的保障以及把控，因而，为了实现生产运作中有机提升对系类机电设备的高品质、持续化运用，应当切实强化井下机电设备应用进程中系类从业人员的安保性自主意识，以有效规避在企业日常性生产运作过程中出现系类安保性不良状况，以及适时缓和相关企业的额外成本耗费等。
4机电一体化下对电机控制与保护的对策性分析
4.1进一步加强对电流的把控及对电压的管理。（1）实体的电机在常规化的生产运作过程中，差异化规格的电机其对应的额定电流、限定功率以及额定电压等多元化限定数据信息也不尽相同。一般而言，额定性的数据常对于实体电机的电流、电压的实践运用状况有一定的规范化限定效用，其对于机电一体化的应用也常会产生定性的保障性效用。基于此，在实践机电一体化设备的运用进程中，为了更有效地规避其中对应的控制与保护装置频次发生相关故障，相应的工作人员应当细致、详尽地把控实际一体化装置中的系类额定电流、电压等参数值，以有效规避其相关不稳定故障的发生，从而更好地维系实际机电一体化装置的规范化运作。（2）由于实际的机电一体化装置中控制与保护装置的相关零部件灵敏性较低、存在缺失，因而实践进行机电一体化常规运作中，应对于其中的相关零部件的灵敏性与效用性进行能动性的提升，其中对相关性零部件灵敏性的提升可有机运用先进科学手段来施行，以便更好达成企业进行生产运作相关设备的产品品质提升。此外，还应当有意识地提升控制与保护装置内零部件有效性，以便能动降低机电一体化后续的故障发生率，从而更好地使相应企业获取生产经济收益等。4.2强化对相关装置的周期性定检。（1）实践对相关装置进行周期性定检活动前，应对于具体的检查进行明晰化的规范限定。譬如，可适时定制相关的规范化施检细则、专项化检查细则等，以有效降低一体化装置实践运用中各系类故障状况的发生率。（2）在实际施检之前，还应对具体的机电一体化装置设备等整体性进行有机地把控与悉知。该方面主要是由于实际的机电一体化设备依据多元化零部件协同构成，而其中繁复性的零部件较易于出现灵敏性较低、有效性缺失等状况，因而，相应专项化人员在有机强化对机电一体化装置施行周期性定检工作时，应当积极对其中的内构零部件进行全面化、整体性的监测等，以更好地保障对应的机电一体化装置在实践性应用进程中，其中的多样性内部组成零部件的灵敏度以及实存有效性等，从而更高效地规避后续运作过程中频发故障境况下，因对于相关性装置设备的检修而致使企业实践的生产效率低下等。
5结束语
综合以上相关探析可以了解到，本篇以对机电一体化的简要阐述为基本切入点，接着依次探析了关于机电一体化技术应用的相关内容；在机电一体化的前提下电机控制以及保护装置相关方面实存的状况，如具体的井下机电设备应用进程中相关存在的问题等。后续还对机电一体化下对电机控制与保护进行了适时地对策性分析，譬如，主要从进一步加强对电流的把控及对电压的管理，以及有机强化对相关装置的周期性定检两项维度来进行适时探究。经由对本项课题相关内容的专项化研习与探究，我们可以了解到，现实生活中对于机电一体化的实际运用仍存相关的问题状况，所以，后续社会发展进程中我们仍需与日革新、不断探索，更客观、精准性地施行针对性探究，以便更好地为基于机电一体化下电机的控制与保护的长远化探究提供适时的参考性服务，从而积极推进我们国家机电一体化的实践应用与革新发展等。
参考文献
[1]赵丽。基于机电一体化中的电机控制与保护[j].电子技术与软件工程，2018，141（19）：142.
[2]车文亮。浅谈机电一体化中的电机控制与保护[j].农家参谋，2017（08）：87.
[3]潘彩霞。机电一体化应用中的电机控制与保护路径研究[j].装备制造技术，2017（3）：208-209.
关键词：ed-2000自动化生产线 机械 电气控制
中图分类号：g64 文献标识码：a 文章编号：1673-9795（2014）04（b）-0163-02
我国高等职业学院培养目标《教育部关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》指出：“高职高专教育是我国高等教育的重要组成部分，培养拥护党的基本路线，适应生产、建设、管理、服务第一线需要的，德、智、体、美等方面全面发展的高等技术应用性专门人才。”
为了适应专业技术发展的要求，国家对高等职业院校的硬件建设投入了巨大的财力，然而目前各种先进设备更新很快，有的甚至3～5年就更新一代，有的学院实训用设备利用率较低，如何保证学生既学习了专业知识技能又充分利用实训用设备是非常重要的。
我院于2008年引进了北京杰创永恒科技有限公司生产的“ed-2000自动化生产线”作为机械与自动化专业学生的综合实训设备，本系统选用可编程序控制器（plc）作为主要控制手段。控制功能是通过3个气缸、一个直流电机产生推进和摇臂动作依次完成工件的传送来实现的。为确保系统的运行可靠，在系统的初始位置装设有光电传感器用于检测工件，另在每个气缸和摇臂电机的原位和到位处均装有接近开关或微动开关，以保障执行机构动作的准确性。
对于这条生产线，相比于其它高职院校的自动化生产线，机械零件过于小巧、学生易损坏，设备陈旧、不符合近年国家或北京市职业院校机电设备相关知识比赛规定，但是，它却包括了典型的机械部分和电气控制部分，不管专业技术如何发展，其基本机械和控制原理本质上是不变的，因此我们增改实训内容，调整学生实训时间，加强设备的利用率，全面提高学生的职业技能。
2012―2013学年，我院为机械制造与自动化专业学生安排了专业综合实训，利用ed-2000自动化生产线，我们圆满完成了教学任务，实训内容具体安排如以下几点。
1 观察生产线
为了培养学生对ed-2000自动化生产线的认识，首先让学生观察其外形，教师演示其完成的工作过程，然后让学生写出其工作情况。
2 学习机械部分
学生每4人分成1组，每组发一个电工工具箱和整理箱，首先学生把生产线上各零部件贴上标号后，让学生拆散此生产线机械零部件，然后每组学生组长绘制本生产线的装配机械工程图纸，组员1和2绘制不同典型机械零部件的三视图，组员3进行生产线中用到的典型机械零件制造与加工分析。
这样，学生在机械识图与绘图、机械零件装配、机械制造与加工方面的知识得到了综合训练。尽管设备陈旧小巧，实训过程中各位学生分工明确，责任具体，因此学生在学习时损坏机械零部件的现象很少。
最后，每组学生齐心协力重新把生产线组装完好后教师才验收各组学习情况，教师再给予相应分的学习成绩。
3 学习控制部分
本系统控制区装有开关组件、plc组件、按钮盒组件、稳压电源组件、继电器组件和输入/输出端子板组件等。铝合金板的三面装设走线槽。传感器、电磁阀、直流电机、按钮盒、指示灯等设备的信号导线均通过走线槽后经输入、输出端子板与plc的端子连接。
按钮盒装有发出系统操作命令的启动按钮、停止按钮、复位按钮和急停按钮，另有一转换开关用于系统运行方式的选择，可选择连续、单周期和步进三种不同的运行工况。灯塔上装有红黄绿三节灯具用于表示系统的当前运行状态。
电源系统将ac220v供电直接引入断路器，再通过电源端子板分配电源，一路送至plc供电，另一路送至稳压电源。稳压电源输出的dc24v电源经负载电源开关送至输出端子板作为负载的供电。系统中各传感器的供电由plc内部的dc24v电源提供。
气源系统经气路总开关和调节过滤减压阀后将供气送至电磁阀组，再从各电磁阀直接送至对应的气缸用气。
学生能够完成以下任务。
（1）画出电气控制电路图，完成电气控制系统安装调试。
（2）气动控制元件的认识与调试。
（3）检测与传感装置元件的认识与安装调试。
（4）气动与电动执行机构的认识与安装调试。
（5）plc的编程与安装调试。
（6）系统故障的分析与排除。
这样，学生重新认识和训练了传感器、电磁阀、直流电机、按钮、指示灯、可编程序控制器等设备元件，经过以上6个任务的完成，掌握了调试控制元器件的常用方法，能够排除常见控制部分故障，对电气控制的知识能够进行综合灵活运用。
4 学习效果分析
机械制造与自动化专业综合实训的目的是学生把所学的机械、电气等知识有机结合起来，实现与相关企业技术进行零距离接触。我们通过此次的综合实训，学生上交学习资料有：（1）绘制ed-2000自动化生产线装配三视图、摆臂组件三视图、电动机组件三视图、双气缸组件三视图、导向管组件三视图、滑道组件三视图、单气缸组件三视图。（2）画出控制系统气路连接图、电源系统及安装接线图、plc电气原理接线图、控制盒电气安装接线图、传感器电气安装接线图、电磁阀控制电气原理及安装接线图、摇臂电机控制电气原理及安装接线图、输入输出端子板出线图、控制系统功能图、plc电气安装接线图。（3）写出生产线的工作情况、编写plc控制程序、写出实训总结；学生现场完成的工作有：①机械零部件的拆卸。②机械零部件的装配。③气动控制元件、检测与传感装置元件安装调试。④气动与电动执行机构安装调试。⑤plc编程与安装调试。⑥系统故障排除。
另外，以小组为单位进行实习，培养了学生团队协作的能力。众所周知，一个企业的生存和发展不是靠一个人维持的，任何工作岗位都有一定的职业要求，每个成员只是团队中的一份子，根据学生的特点，让其在小组中完成一定的任务，这样为以后的职业生涯打下了良好的基础。考核方式按下表进行。
通过考核，本次实训学生的优秀率为30%，及格率为100%。经过验收，实训结束后每组硬件完好，没有损坏和丢失零部件的现象。
5 结论
随着经济的高速发展，中国的各类物质得到极大的丰富，特别是专业技术较强的生产设备，生产厂家多、设备更新快，作为职业院校的专业教学，重点在于教会学生学习思维方法和动手实践方法，我们建议不要盲目注重先进设备的购置，应充分利用现有设备，全面提高学生职业技能。
参考文献
[1] ed-2000自动化生产线使用说明书[z].北京杰创永恒科技有限公司，2008.
关键词 单片机实训；直流电机；模块设计
中图分类号：g712 文献标识码：b 文章编号：1671-489x(2012)06-0133-02
application of student-centred teaching method in single chip microcomputer training course//zhang juntao
abstract this thesis shows how student-centred teaching method works in single chip microcomputer training course. after the control system of dc motor being decomposed into several sub modules, students are motivated to think individually to finish the module design.
key words single chip microcomputer training course; dc motor; module design
author’s address guangdong songshan polytechnic college, shaoguan, guangdong, china 512126
1 前言
单片机实训是单片机教学实施过程的重要环节，是学生学好单片机课的珍贵机会，但理解和掌握这门课实属不易，为此利用好的教学方法、好的课堂设计可以更好地激发学生的学习热情，调动学生的主动性，对教学效果更是起到事半功倍的作用。特别是对仿真软件proteus和编译软件keil c的熟练应用，更是使教和学方便、直观，让学生兴趣盎然。为此，笔者以一个完整的课程设计为具体对象，说明“教师引导，学生主导”教学方式在单片机实训教学中的成功实施过程。
2 单片机实训教学的实施过程
2.1 准备工作
在理论课结束时，即实训课之前的大约1周时间，以“直流电动机调速系统的设计”为题，将任务分配给学生，让学生利用课余时间到图书馆、网上找相关资料，并根据自己的理解能力，将系统的控制方案、工作原理、电路图甚至参考程序等整理到作业本上。上课时教师检查作业并根据每位学生的整理情况给予相应的分数，计于实训成绩的一部分，利用明确而具体的任务驱动学生搜集信息，锻炼他们查找资料、整理资料、自我学习的能力。实践证明效果良好。
2.2 教学步骤实施
1）建立系统完整架构。实训课开始，先让一位学生根据自己先前整理的资料画出系统的结构框图，然后教师再引导全班学生画出完整的结构框图，并说明其中各模块的功能。此举目的在于实训开始就调动学生主动性，让学生很快进入角色，同时让学生在脑子中建立一幅完整的系统功能图，使学生明确整个实训的任务是实现：①电机的正、反转；②直流电机的加、减速；③在数码管上实时显示直流电机的转向及转速信息；④直流电机的启动、停止。目的是：熟练掌握proteus和keil c两种软件使用，进而更深入地学习单片机这门课。
2）显示模块的设计。本模块的功能是用数码管显示直流电机的转向和转速。先让学生根据资料和课本中的显示电路，利用proteus自己画出本系统的显示电路，然后教师检查每一组学生的结果，有错就改，无错鼓励。最后为了讲解方便，步骤统一，教师将电路归为同一种画法：考虑到电机转速的范围，选用四位一体的数码管，用p0口输出段码，p2口低四位输出位码，并详细讲解动态显示原理。在软件设计方面先给学生一段完整的显示“1234”的程序，在keil环境下编译、修改，下载到单片机中执行程序，并增加或减少延时时间，重复操作，观察显示结果。给大家一段时间研究、消化这段程序，有不懂的地方可以问老师，可以同学之间相互讨论、请教。此举可以调节气氛，激发兴致。如此学生便充分地理解了动态显示的原理。
不失时机地下达新任务：以原程序为基础，增添新内容，实现显示任意4位整数。这个任务看似简单，对于学生来讲，会遇见很多新问题，比如：不能改变段码表，如何实现各位数字的分解，等等。这一阶段能否给学生奠定坚实的基础很重要，所以要给足学生时间，让他们自由发挥，把问题搞明白。最后，教师总结、点评各组学生程序优劣，给出符合常规结构的正确程序。教学流程如图1所示。
3）测速模块的设计。本模块的功能是实时采集电机转速。授课时先给出原理图，说明霍尔传感器的工作原理，在电机转盘上嵌入小磁片，电机每转一周，小磁片就经过传感器一次，电路因霍尔效应便产生一脉冲，所以每个脉冲代表电机转一周。若这些脉冲经放大、整形送至单片机t0引脚，利用其计数功能，便可求出电机转速。将采样值送speed变量，调用显示子程序便可显示。因为proteus元件库中无霍尔器件，所以在t0引脚接一脉冲信号代替上述电路，调节脉冲频率便可模拟电机转速变化。
在程序设计方面主要利用单片机两个定时/计数器的功能。任务是用t1产生1 s定时，同时在这1 s内用t0计下脉冲的个数。要提醒学生完成这个任务的难点是：t1无法实现一次定时1 s，要先设一个基本的定时单位，如5 ms，200次中断定时便是1 000 ms即1 s。应该说单片机的定时计数功能是很抽象的，理解起来不容易，但在教师的引导下，经过学生不断地参考、讨论、修改和完善，最终完成与显示程序联调，实现速度测量。
4）驱动模块的设计。本模块设计的授课方式与其他模块不同，先不讲原理图，先引导学生编程实现：在前面速度采集、显示子程序正常运行情况下，让p1.0口产生高电平，同时p1.1口产生周期为100 ms，占空比为1/5的方波，随后要求改变某个变量便可改变占空比，并通过示波器观察结果。这样做的目的是不想打断学生在上一模块使用t0、t1的思路，顺势而为。
成功后再画出h桥驱动电路。如图2所示，若保持q2、q3截止，给q1、q4接一方波信号，电机就会正向以某一速度运转，并且占空比越大，即一个周期内q1、q4导通时间越长，电机得到的平均电压越大，速度越快。反之同理。
原理明白后，再引导学生画出完整的驱动电路，将p1.0、p1.1接电路驱动端口，运行程序即可见电机以某种速度运转，改变p1.1口的信号占空比，电机速度随之改变。改变电机的转向后，学生自然而然会想到让p1.1口产生高电平，p1.0口产生方波。
5）键盘控制模块的设计。本模块设置6个功能按钮，分别是起动、停至、正转、反转、加速、减速。画好电路图后，要求编写程序分别实现相应功能。其实质的控制原理是通过程序判断：若起/停按钮按下，则启动或停止定时器；若是正转（反转）按钮按下，则p1.1（p1.0）口产生方波；若是加（减）速按钮按下，则增加（减小）方波信号的占空比。编写程序时可指导学生按部就班，单个功能逐一调试实现。
6）电源模块的设计。若要制作电路板，电源模块是必要的，本系统需要两组电源供电， 5 v供给单片机系统， 15 v给电机供电，学生会比较容易画出电源模块电路。
2.3 撰写实训报告
写一篇优质的实训报告，是实训课的重要组成部分，是对这次实训的总结，也要视其优劣给予相应分数并作为实训成绩的一部分。报告要求格式规范，章节明确，条理清晰，原理分析透彻，程序编写正确，仿真结果真实，并附心得体会。
3 结论
传统实训往往是“教师多讲，学生少做”“满堂灌”式的授课模式，教师花大量时间分析原理讲解程序，信息量大，学生不易接受，最后参考教师教案，糊里糊涂完成实训，收获甚微。本次单片机实训，笔者尝试“教师少讲，学生多做”，即“教师引导，学生主导”的授课方式，不单纯控制学习内容，而是控制学生的学习过程，以学生为主要参与者，教师起引导和辅导作用，鼓励学生独立学习，给学生更广阔的思考空间，在课程设计过程中能提出自己的见解，培养他们解决问题的能力。实践证明效果良好。
参考文献
[1]何新洲，肖学玲。任务驱动教学法在单片机教学中的应用[j].湖北成人教育学院学报，2011,17(1):128-129.
[2]徐爱钧。单片机原理与应用[m].北京：机械工业出版社，2010.
关键词：高职 中级维修电工 技能实训教学
中图分类号：tm1 文献标识码：a 文章编号：1674-098x（2012）12（c）-0-02
高职高专教育是我国高等教育的重要组成部分，其培养的是适应生产一线需要的优秀高端技能型专门人才。在高职教育的整个教学过程中，实训环节是至关重要的。因此提高实训教学的效率和效果，增强学生的实践技能，对学生今后的就业和深造有着积极的意义。《中级维修电工实训》是我院机电一体化、电气自动化专业的一门专业综合实训课程。通过4周的集中实训，巩固和扩展学生所学的相关理论知识，强化维修电工所需的基本操作技能，达到苏州市劳动和社会保障局职业技能鉴定中心规定的维修电工中级技能标准。针对2012年苏州市劳动和社会保障局职业技能鉴定中心对中级维修电工鉴定内容进行了全新的改革，结合我院实际实训条件，机电一体化教研室对相关的考核项目和教学方法进行了新的尝试和改革。
1 实训考核项目改革
自2012年起苏州市劳动和社会保障局职业技能鉴定中心对中级维修电工的考核鉴定内容实行了较大的改革，经改革后中级维修电工技能考核试题包括四大类，分别为：电机控制系统配线并通电试运行；电子控制线路安装、测试、调整；plc与变频器；机床故障分析及检修。其中，内容改革较大的是电机控制系统配线并通电试运行项目（在旧标准2个子项目基础上新增了2个子项目）、plc与变频器项目（全新增加的项目）以及机床故障分析及检修项目（由原来的3种机床设备改为2种），而电子控制线路安装、测试、调整项目内容未作改动。经改革后新的技能鉴定项目、选考方式、鉴定比重、以及考试时间如表1所示。
根据技能鉴定新的考核要求，结合我院实训条件情况，机电教研室对实训项目进行了改革，最终确定了我院的中级维修电工实训考核项目如表2所示。由表2可见，机床故障分析及检修项目采用x62w铣床、t-68床两种设备。主要是基于以下两方面的因素的考虑：一是充分利用学院现有的设备资源（x62w铣床、t-68床为原中级工排故考核项目）。二是x62w铣床、t-68床相对于新的考核内容m7130、c6150、z3040、行车等设备电气控制线路较复杂，学生掌握了复杂的机床设备的故障排除后，有了一定的基础，其他较简单的设备排故应该就能迎刃而解了。
2 合理调整教学次序，提高教学效率及效果
中级维修电工的技能鉴定项目很多，合计共有12个子项目（由表2可见），而每个子项目学生都必须熟练掌握，技能考核时抽签决定具体的考核项目。目前，因我院现有的plc实训室改造尚未完成，暂时不能满足plc与变频器项目的培训与考核要求，因此目前该项目在我院的校外实训基地苏州万里培训中心进行，因在两地训练，若按原有的实训安排（逐个项目进行），4周已远远不能满足技能训练的要求，而根据教学计划的安排结合我院的实际情况，已不可能再增加课时，为此，经机电教研室的老师讨论，最终决定根据具体项目及学院现有实训条件对教学次序进行调整：第一周（5 d），全班集中进行电机控制系统配线并通电试运行；第二周
（5 d），全班集中进行机床故障排除训练。第三周（4 d），一半学生在校本部进行电子项训练，另一半学生在校外实训基地进行plc与变频器的训练，第四周
（4 d），电子项与plc项学生进行交换训练，最后预留1～2 d学生进行查漏补缺，将自己的弱项进行强化训练。实践证明，此项调整缓解了实训资源不足、提高了教学效率，解决了实训课时紧、内容多等问题，受到了师生的一致认可。
3 采用灵活的指导方法，激发学生的学习兴趣
在实训过程中，采用灵活的指导方法，激发学生的学习兴趣，增强学生的学习信心，提高教学效果。通常在指导过程中，笔者采取“三结合”的原则。其一，讲练结合的原则。在教学中笔者发现诸如万用表、示波器等前序课程中已学习讲解过，但很多同学仍不会使用，根据学生的具体情况系统训练实训中用到的工具及仪器仪表的使用，边讲边练，讲练结合，学生易于理解接受。其二，集体指导与个人指导相结合的原则。即在集中训练的同时，要注意一些项目的分散练习。如在进行电机控制系统配线并通电试运行项目训练时，必须采用集中练习，并且要求学生规范操作，这样可以提高教学效率。但有些项目需分散进行，如学生在进行排故练习时，会遇到各种各样的问题，此时需要进行个人指导，对于在指导过程中发现的共性问题再进行集中讲解，如此将集体指导与个人指导相结合使实训取得了很好的效果。训练与考核相结合原则。在指导的过程中，采取阶段性练习与阶段考核相结合，可综合提高实训效果。学生练习到一定程度，容易产生厌倦心理。安排阶段考核，营造考试氛围，可以培养学生的适应能力。且学生平时练习时，心态比较放松，对自己存在的问题往往认识不够。通过阶段考核，教师给予点评指正，学生往往记忆更为深刻。
4 因材施教、创新学习评价体系
课程成绩对于学生的激励作用是显而易见的，改进成绩的评定方式，可以显著提高学生的学习积极性，提高实训效果。经过探索尝试，本课程根据学生的具体情况主要有2种考核方式：①采用“以证代考”的考核方式。②采用“阶段考核和专项考核”相结合的方式。所谓“以证代考”是指有的学生之前已利用课余时间（或寒暑假）进行实训，已取得维修电工中级证书的学生可以不参加该课程的培训与考核，即可获得该课程的成绩，取得相应的学分。
如此，该部分学生可充分利用时间参加其他工种的培训与考核，掌握更多的技能。而对于未参加过培训且未取得证书的学生以及曾参加过培训但未取得证书的学生，则实行“阶段考核和专项考核”相结合的办法，学生的课程成绩 =阶段考核成绩×40% 专项考成绩×60%。其中阶段考核为每个项目实训过程中组织的考核，主要采用学生当场操作现场打分的方法。同时创造性地提出由实训技能较好的优秀学生与实训指导教师组成成绩评定小组，按照评分标准（苏州市的中级维修电工的技能考核鉴定标准）进行评分，最终取小组平均分。若学生本人觉得成绩偏低，可以继续加强练习，申请再次参加考核（为了便于操作，申请不超过两次），而专项考核则为最终职业技能鉴定中心选派的考官进行的考核（即学生取得的职业技能证书上的成绩）。
在实际操作过程中笔者感觉，能充分利用课堂有限的时间进行强化训练，同时平时不太认真的学生也有了学习的紧迫感，课堂充满活力，井然有序。另一方面学生感觉评分方法公平合理，学生“劳有所获”，一定程度上使学生间的激励竞争意识得以强化。
5 积极总结交流经验，强化教学相长的作用
实训结束后，实训的总结交流也是一个不可忽视的重要环节，主要采用口头交流与书面报告两种方式，口头交流采用先小组交流，然后每组选出一个代表进行交流，最后由教师进行总结，提出要求。而书面报告则要求学生以书面形式总结自己实训中的体会、收获、存在问题及今后改进的措施等。教师可通过此次交流和书面报告，了解学生对实训的建议和意见，并进行分类总结，得到反馈信息，以便在以后的教学中不断加以改进。
6 实训成效
经过近几年对维修电工技能实训教学的实践和探索，我院中级维修电工考核的一次性通过率均达到了95%以上，远远超过了苏州地区其他兄弟院校的通过率，学生扎实的专业知识和优良的职业素质得到了监考人员的一致好评。通过技能实训与考核，最终将学生培养成为社会、企业所需要的高端技能应用型专门
人才。
参考文献
[1] 解后循，宋卫东，赵世婧，等。汽车维修电工（中级）技能实训教学改革初探[j].职业教育研究2011（10）.
[2] 李广兵，吴兴锦。电工实训课程教学改革探讨[j].长沙航空职业技术学院学报，2007（2）.
[3] 罗庚兴，宁玉珊。高职中级维修电工实训教学改革研究与实践[j].职业教育研究，2011（3）.
[4] 黄革勋。中职维修电工技能“三阶段训练法”的实践与探索[j].现代商贸工业，2009（2）.
[5] 唐文荣。提高维修电工实习教学质量的途径[j].科技教育，2008（5）.
[6] 陆大同，黄显吞。中级维修电工考证存在的问题及其对策[j].百色学院学报， 2007（12）.
[关键词]：数控技术 ldb-4刀架 故障 诊断 维修
随着教育教学改革的深入开展，数控技术在中等职业学校实训教学中的普遍应用，给数控专业实习提供了丰富的教学资源。但在长时间的使用过程中，各种因素导致的设备故障经常困扰我们，如何减少因设备故障维修而花费的大量实习时间，就成了我们一直所关注的问题。
在设备故障中，刀架故障是最常见，也是最难解决的。这里我结合多年实训的工作经验，总结了关于数控车床ldb-4刀架常见故障的快速诊断和维修方法。
故障诊断的方法很多，在这里我们可以借鉴中医“望、闻、问、切”的诊断方法，对机床进行故障诊断。“望”是我们在对机床进行诊断时应先对其仔细观察，如看crt报警提示信息、报警指示灯、熔丝断否、电容器膨胀变形、开裂、保护器脱扣、触点火花等。“闻”是闻电气元件是否有焦糊味或其它异常味道。“问”是询问机床操作人员，是否严格按照机床安全操作规程进行操作，必要时可以让操作人员再现故障现象。“切”是切合实际情况，借助万用表等专用工具进行检测。相信掌握了这些诊断方法可以帮助我们迅速确定机床的故障所在，为后续的维修节省时间，达到提高教学效率的目的。
有了对刀架故障做出的快速诊断，找出故障发生的问题所在后，才能分析引起该故障的原因。为了更好的确定维修方案，我们将这些故障分为两类：即软故障和硬故障。下面我重点介绍一下关于这两方面故障的诊断及维修方法。
一、机械故障的诊断及维修方法
1、刀架预紧力过大、当用六方扳手插入蜗杆端部旋转时不易转动，而用力时，可以转动，但下次夹紧后刀架仍不能启动。如果出现这种情况，可以确定是预紧力过大导致刀架不能启动，可以通过调小刀架电机夹紧电流来排除故障。
2、刀架内部机械卡死。当从蜗杆端部转动蜗杆时，顺时针方向（从蜗杆向电机方向看）转不动，其原因可能是机械卡死。首先，检查夹紧装置反靠定位销是否在反靠棘轮槽内，如果在，则需将反靠棘轮与螺杆连接销孔回转一定角度重新打孔连接；其次，检查主轴螺母是否锁死，如果螺母锁死，需要重新调整；再有，由于不良造成旋转件研死，此时应拆开观察实际情况，加以处理。
3、刀架越位过冲。刀架越位过冲故障主要是后靠装置不起作用。首先，检查后靠定位销是否灵活，弹簧是否疲劳，此时应修复定位销使其灵活或更换弹簧；其次，检查后靠棘轮与蜗杆连接是否断开，若断开，需更换连接销；再次，若仍出现过冲现象，则可能是由于刀具太长或过重，应更换弹性模量稍大的定位销弹簧。
4、刀架运转不到位或转错刀位。主要是由于发讯盘触点与弹性片触点错位所至。应重新调整发讯盘与弹性片触头位置并固定牢靠。若仍不能排除故障，则可能是发讯盘夹紧螺母松动，造成位置移动，紧固螺母即可解决。
5、刀架不能正常夹紧。出现该故障时，首先，检查夹紧开关位置是否固定不当，并调整至正常位置；其次，用万用表检查其相应线路继电器是否能正常工作，触点接触是否可靠；再次，若仍不能排除，则应考虑刀架内部机械配合是否松动。
6、刀架运转正常，但电机发热严重。首先，可能是由于连续多次运转刀架造成，要经常告诫学生避免连续换刀，如需连续换刀则应停顿3-5秒后进行；其次，刀架电机出现扫堂现象，应及时维修或更换；再次，由于机械故障引起的电机负荷过重，应仔细排查刀架内部传动部分，观察是否有卡死现象，根据排查结果进行适当的调整。
二、电器故障的诊断及维修方法
1、刀架不转位，但咔咔作响。可确定为电机相序接反。一般的ldb-4刀架为380v交流电机提供动力，大家知道这种电机的三根线中任意两根交换会导致电机旋转方向相反，有可能是厂家出厂时候的疏忽造成的，解决办法很简单，只需将任意两根线对调即可，当然这样的问题很少出现。
2、手动换刀正常、机控不换刀。应重点检查微机与刀架控制器引线、微机i/o接口及刀架到位回答信号，在有些仿真系统中也有可能是仿真软件出现问题导致，重装软件即可修复。
3、刀架连续运转、到位不停。由于刀架能够连续运转，所以，机械方面出现故障的可能性较小，主要从电气方面考虑，检查刀架到位信号是否发出，若没有到位信号，则是发讯盘故障。
4、个别刀位换刀过冲，其它刀位正常。此时可以检查是否霍尔元件出现故障，可以采用互换法来测试，将磁钢旋转一定角度，如果旋转后原来过冲的刀位正常，则基本可以确定是霍尔元件损坏，需要更换。如果旋转后过冲刀位仍然没有变化，则可能是由于该号刀位线断路所至。
5、刀架换刀有时出现过冲或不转现象。可以确定没有什么严重的问题，多数是由于线路接触不良引起的，应先观察换刀操作时控制电机正反转的接触式继电器是否正常吸合，根据电器原理图检查这部分电路，如果正常，可将接触器拆下清洁（接触器长期频繁吸合断开磁铁间可能会淤积灰尘，导致接触不良）或更换。
熟悉并掌握以上刀架故障诊断的方法、故障的分类及故障的维修，遵循就果循因的原则，就可以依次对刀架故障加以排除。但同时，我们还应注意到数控车床刀架故障的产生有很大一部分是人为造成的。因此实习教师应在实训前强调刀架的正确使用方法，明确告知学生各种容易导致故障的注意事项，引起足够重视，并在实训过程中加以督促，实训结束后要严格按照刀架保养守则进行维护保养，做到防患于未然。
以上对ldb-4刀架故障原因的分析诊断及维修方法是我结合个人工作实践所总结和整理的，有不足之处希望多提宝贵意见。
参考文献：
[1]宋胄。经济型数控车床自动回转刀架的故障分析及排除[j].机械工程师， 2006，（12）.
[2]周宛，胡应占。数控铣床系统参数故障分析与排除[j].装备制造技术， 2007，（08）.
关键词：太阳能 综合利用 实训教学
太阳光跟踪是提高太阳能光伏发电效率的有效途径之一。但利用自然太阳来进行太阳跟踪实验有以下不足：由于下雨等原因太阳光线不足，尤其是晚上不能进行实验；即使太阳光线充足，但由于太阳移动角度缓慢，在有限的实验时间内，很难看出太阳跟踪实验效果，更不能进行重复实验。为了解决这一问题，我们研发了该实训装置，以克服在自然条件下的困难。本实训装置，在实训室内实现太阳跟踪的光伏发电控制过程，本实验装置采用金卤灯模拟太阳，金卤灯可以上下左右移动，模拟太阳的弧线升降全过程，而且模拟太阳的升降时间可以根据实验需要进行更改。太阳跟踪装置对模拟太阳的移动进行跟踪，太阳跟踪装置上的光伏发电装置分别在模拟太阳光下进行发电。
一、设计思路及原理
1.模拟太阳的升降装置。用plc通过变频器控制三相交流电机带动滑块左右移动，用plc直接控制直流电机带动塔杆上下移动，模拟太阳升降的弧线过程。其工作原理如图1所示。在模拟太阳及其升降系统中，由plc模拟量方式的变频闭环调速系统和plc直流（pwm值）闭环调速系统中，主要选择的硬件设备有：西门子s7—200 cpu224xp型plc、三菱变频器、光电旋转编码器、三相异步交流电动机和dc24v直流电动机。
2.太阳光跟踪控制装置。太阳光跟踪控制装置具有高度角和方位角两个角度的旋转功能，由单片机为核心组成的控制系统分别驱动两个直流电机，实现实时跟踪太阳的位移。其工作原理如图2所示。
3.计算机控制和分析系统。由计算机、plc、单片机及相关软件组成的控制系统，实时控制模拟太阳的位置和太阳光跟踪系统的高度角和方位角，进行跟踪精度分析，提高跟踪器精度。
二、系统组成
1.模拟太阳及其升降系统由支架、导轨、滑块、塔杆、模拟太阳能光源等构成，见图3。
支架由左中右三个支架构成，高为1.8米。支架上固定2根长4米的平行直线导轨，直线导轨上有一个滑块可以左右移动，滑块上有4个直线轴承与直线导轨相连。同时直线导轨两端设有限位开关，塔杆上下也设有限位开关，整体采用铝合金制作，滑块的移动由三相交流电动机通过链轮和链条驱动，装置上的光电编码器在滑块移动的同时产生脉冲信号。滑块上有3个dc24v直流电动机，通过齿轮和直线齿条带动塔杆上下移动，塔杆移动时，滑块装置上的光电编码器产生脉冲信号。塔杆上装有2000w的金卤灯模拟太阳能光源。
主要配件及参数如下：
2000w金卤灯：1个；交流电机：1个；光电编码器：2个；24v直流电机：3个；限位开关：4个；机械系统：1套。
2.模拟太阳升降控制系统采用西门子224xp主机对整个装置进行控制，采用三相交流电动机、直流电机来实现太阳升降的模拟，并配有13个指示灯来实时跟踪太阳移动的轨迹，触摸屏可显示系统运行信息。见图4。
主要配件及参数如下：
工业控制柜：长0.8米、宽0.6米、高1.8米；西门子224xp：1个；em222数字量输出模块：1个；西门子触摸屏：7.5寸；三菱变频器：1个，750w；固态继电器：1个；24v继电器：1个；空气开关：3个；按钮：7个；信号灯：13个。
3.太阳跟踪光伏发电系统。
采用2套工业用太阳跟踪光伏发电系统，可以对太阳进行实时跟踪。太阳光跟踪控制装置具有高度角和方位角两个角度的旋转功能，由单片机为核心组成的控制系统分别驱动两个直流电机，实现实时跟踪太阳的位移，见图5。
单个太阳能电池板参数如下：额定峰值功率：60wp；短路电流：3.89a；峰值电流：3.47a；开路电压：21.3v；执行标准：gb/t9535。
三、本太阳能教学实训装置可完成以下5个实验
1.西门子触摸屏实验；
2.太阳能跟踪控制实验；
3.模拟太阳跟踪综合控制实验；
4.直流电动机正反转控制实验；
5.交流电动机调速实验。
四、使用效果
本装置投入使用后，通过实训，学生能够全面、直观地了解太阳能跟踪系统的控制原理和性能检测方法，该套装置所有实验电路都由学生自行连接，既训练了学生在电气控制方面的基本技能，又为学生独立设计实验电路，掌握太阳能光伏发电技术提供了条件。该装置操作方便，实验内容丰富，知识综合性强。在实验过程中各种电器元件外观一清二楚，电路连接得心应手，使学生真正体会到了实验教学的快乐。
五、结束语
本文介绍太阳能教学实训装置的研发过程，重点介绍了基于plc控制的模拟太阳跟踪升降系统的设计思路，该实训装置设计合理、功能齐全，实验内容丰富，知识综合性强，能够帮助学生全面、直观地了解太阳能跟踪系统的控制原理和性能检测方法，融学习情景、学习能力为一体。通过学生自行连接实验电路，调动学生学习的主动性、积极性，使学生在实训过程中充分发挥独立思考、探索和渴望解决问题的主动性，激发学生学习、研究、实践的兴趣。希望本实验装置的设计与制作思路对同行们有所启发，共同努力，开拓一条实验实训教学的新路。
参考文献：
[1]文励洪，范维浩，侯志坚。太阳能综合利用教学、实训装置的研发。深圳职业技术学院学报，2008（4）
[2]张丽丽，王建民。太阳位置光电模拟信号检测跟踪的实现。自动化技术与应用，2010（9）
读书破万卷下笔如有神，以上就是壶知道为大家整理的7篇《电机控制》，希望可以启发您的一些写作思路。