机械设备控制技术

机械设备控制技术机械制造与控制专业第2版主编武可庚主讲：许昌技术经济学校刘峙绪论课程名称：机械设备控制技术课程类别：专业技能课学分：8分学期安排：第三学期参考学时：150学时理论学时：80学时实践学时：70周数：18周适用专业：机电技术应用专业、数控技术应用专业班级：14数控、14机电绪论：一、课程的性质（一）课程的定位：本课程是机械类专业骨干教材。本课程以服务为宗旨，以就业为导向，以素质教育为基础，以提高能力为本位，促进学生全面发展。课程内容与学生实际水平相衔接，可以满足社会需求和学生实际需要。（二）课程的作用：通过学生一个学年的从易到难，从简单到复杂的循序渐进的学习，初步掌握机械设备控制的相关技术，为毕业后从事机械类工种的设备使用和机电维修打下坚实的基础。同时也锻炼学生的思维能力，培养学生良好的学习能力，管理能力，团队合作能力和沟通能力。（三）与其他课程的关系：学生在一二学期已经学习了《机械制图》、《机械基础》、《机械加工技术》、《电工与电子基础》等课程，为本课程的学习奠定了基础，同时它又为学生第四学期学习《PLC技术应用及实训》、《维修电工》和考相关技能等级证奠定了基础，课程本在学生的专业技能学习中具有承上启下的作用。绪论：二、课程设计思路该课程着眼于学生的终身学习与可持续发展，关注学生素质教育，关注学生职业岗位能力的培养。本课程在编写中结合机械制造与控制专业的特点，从实际应用角度，综合电气控制技术、液压控制技术和气动技术，以设备控制技术为主线，打破学科体系，充分考虑电气控制，液压和气压传动的实际应用和发展现状，课程设计做到以下几点：1、结合实际。结合当前中等职业教育的教学现状，适当降低知识难度，以必需、够用为原则，注重培养学生对知识的应用能力。除学习常用的控制器件及系统外，还介绍了常见故障及排除方法。2、内容先进。所学知识既反映我国机械设备控制的现状，精选实用性的电气控制，液压传动的内容，又注意引入新知识，新产品，新技术，增加适合中等职业学校教学的，且应用越来越广泛的可编程控制器内容。其中的术语和图形符号均采用最新的国家标准。3、便与教学。尽可能减少繁杂的理论分析，采用较多的原理图、结构图、示意图及状态表等，更具有直观性，做到深入浅出，通俗易懂。每一模块配以相应的实训内容与课程相衔接，着重体会和加深理解相关的基本知识、基本理论和基本应用方法。4、实现液与电的有机结合。传统的教学中，由于多种原因，机械设备及控制很难做到液与电的有机结合，这在很大程度上妨碍了学生对知识的综合运用。本课程力图打破原来各种课程的学科化倾向，使液、电控制技术达到紧密结合。有机统一，以全面提高学生的综合运用能力。5、本课程共有五个模块。第一模块学习继电器–接触器控制技术；第二模块为近年来迅速发展的可编程控制器的原理及应用；第三模块是液压控制技术；第四模块着重介绍气压传动控制技术；第五模块为实训内容。绪论：三、课程培养目标（一）总目标通过《机械设备控制技术》的学习，结合国家职业资格标准的要求，培养学生良好的工作方法能力、较强的社会适应能力以及职业专业能力：能够阅读、分析一般机械设备电气控制电路，初步具有设计简单电气控制系统的能力，并能正确选择和使用低压电器元件；具有使用可编程控制器的初步能力；掌握液压系统基本控制回路的组成及工作原理，具有阅读机械设备说明书中液压系统传动图和分析、排除系统常见故障的初步能力；掌握气动基本控制回路的组成及工作原理，能阅读机械设备说明书中气动系统图，具有分析、排除系统常见故障的初步能力。（二）具体目标专业能力目标职业能力要求：（1）具备常用低压电器的认知能力，知道它的结构、原理、用途、型号，并能正确选择和使用。（2）掌握继电器–接触器控制线路基本组成环节的工作原理、维护常识、常见故障排除方法。（3）能阅读、分析一般机械设备电气控制电路图，初步具有设计简单电气控制系统的能力。（4）了解可编程控制器的原理，具有使用可编程控制器的初步能力。（5）理解液压传动的基本概念，掌握液压控制系统基本回路的组成及工作原理（6）了解气压传动的基本知识，掌握气动基本回路的组成及工作原理。（7）具有阅读机械设备说明书中液压传动、气动系统图和分析、排除系统常见故障的初步能力。绪论：三、课程培养目标（一）总目标（二）具体目标专业能力目标方法能力目标（1）能运用相关资源查询、搜集完成相关任务的信息。（2）能使用已有信息资源制订正确的工作计划。（3）能独立使用各种资源条件完成工作任务。（4）具有发散的思考和创新能力。社会能力目标（1）具有团队协作的意识，良好的小组成员协作能力。（2）具有良好的沟通能力和评价他人的能力。（3）正确面对困难和挫折的处理能力。（4）负责人的工作习惯，具有吃苦耐劳的精神。（5）节约并保护环境的意识，及安全生产的意识。绪论：四、课程内容与学时分配绪论：四、课程内容与学时分配绪论：五、场地与设备（一）实践场地要求所有试验在学校实验室进行即可，分别是电工实验室、液压实验室、气压试验室、可编程控制器实验室，（学校暂无）。参观实习在学校实习车间进行。绪论：六、课程实施（一）教学建议：本课程须采用理实一体化教学模式，在丰富的多媒体课件以及充实的实训条件下开展教学活动；课程内容以设备控制为依据，介绍电气控制技术、可编程控制技术、液压控制技术，气压控制技术，以及机电液一体化控制。教学过程中要着重于控制元件的结构、工作原理，型号，用途的介绍，注意各控制系统的组成及工作原理让学生熟练掌握，必要时增加实验课时，采用项目教学法，把理论知识融入到实验中，工学结合，以期通过本课程的学习，使学生全面掌握现代机械设备控制技术，为后续课程的学习及未来的工作打下坚实的专业基础。（二）教学考核评价建议：1．考核的形式笔试＋项目方案设计考核标准：能够清楚表述接触器、热继电器、时间继电器、断路器、液压泵，液压缸，换向阀、流量阀、压力阀等液压元件的构造及工作原理；认识各个控制元件的图形符号或职能符号，能阅读分析一般电气控制、液压控制、系统图，具有初步的设计能力，能分析和排除常见故障。会用可编程控制器进行简单电路的编程控制。2.评价方法：1)课前评价：课题学习之前，在课程标准的基础上，根据课题内容和测试标准，布置一个课题的预习任务，让学生自学，要求要明确，布置任务要细致。也可以设计典型工作任务，由学生组织实施完成，根据课前评价测试自学情况，进行针对性备课教学设计；2)课中评价：教学课题进行到一半时进行评价，在巡回指导中根据不同的进度情况进行评价。知识技能已经掌握可以进行扩展学习训练，进入下一个阶段的学习，反之可以总结反思，及时地对前面的教学进行补救；3）课后评价：相当于单元测试；4）电气控制技术模块：老师给出电路图，由学生完成电路分析，线路连接，最后老师设置故障，学生排除故障；5)可编程控制器的原理与技术应用模块：学生完成简单编程，I/O连接，程序输入。6）液压控制技术模块：老师给出液压系统原理图，学生进行阅读分析，说出各个液压元件的作用，系统工作原理，工作过程，并在实验台上完成系统的安装。绪论：六、课程实施（三）教材选用和编写：1．本课程教学使用的教材与教学参考资料，包括主教材、主要参考书及参考资料；（１）教材：《机械设备控制技术》武可庚主编罗圣国主审由高等教育出版社出版。该教材的特点是结合实际，知识以必需够用为原则，注重培养学生对知识的应用能力，内容先进，将行业新标准标准及新规范、新工艺、新技术引入教材中，并插入了大量的原理图，结构图示意图，系统图，图文并茂。力求文字表述直观、形象、深入浅出，通俗易懂，每章后都配有题型灵活，难度适宜的复习思考题，便于学生理解和掌握课程内容，以提高学习效率。（２）参考资料：可上网点击相应的精品课程网站。液压控制技术与气压控制技术模块，可参考《液压与气动技术》，主编陈桂芳，北京理工大学出版；可编程控制器的原理及应用技术模块，可参考《PLC应用技术》，周建清主编，机械工业出版社出版电气控制技术模块，可参考《工厂电气控制技术》，方承远主编，机械工业出版社出版，《机床电气控制技术》，齐占庆主编，2．教材编写原则与要求；坚持以服务为宗旨，以就业为导向的职业教育办学方针，坚持以素质教育为基础，以提高能力为本位，促进学生全面发展的教学指导方针，内容要先进，突出操作，以满足社会需求和学生实际需要为目标，同时要与学生实际水平相衔接，课后习题要突出练习，以提高教学质量为重点。绪论：七、附录术语1低压电器：工作在交流电压小于1200V，直流电压小于1500V的电路中的电器。低压配电电器：主要用于低压配电系统中，实现电能的输送。分配及电路和用电设备保护低压控制电器：主要用于电气控制系统中，实现发布命令、控制系统状态及执行动作主令电器：在自动控制系统中发布命令或信号的操作电器行程开关：又称限位开关，是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器组合开关：又称转换开关，是一种多触点、多位置、可控制多个回路的电器自动开关：又称断路器，它集控制盒多重保护性能于一身，除能完成接通和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及失压等进行保护熔断器：又称保险丝，主要用来保护电源免受短路的损害继电器：是一种自动控制电器，当输入信号达到规定值时，继电器的触点便自动接通或断开的电路，起到保护和控制电路的作用时间继电器：从得到输入信号开始，经过一段时间后才输出信号的继电器热继电器：是利用电流的热效应而使触点动作的保护电器绪论：七、附录术语2速度继电器：当速度达到规定值时动作的继电器电气原理图：表示电气控制线路的工作原理以及各电器元件的作用和相互关系点动控制：按下按钮，电动机就得电运行，松开按钮，电动机就失电停转的控制方式具有自锁的控制线路：当启动按钮松开后，控制线路仍能保持接通的线路自锁触点：和启动按钮并联的接触器动合辅助触点多地控制：在不同的地点实现同样的操作顺序控制：一台电动机启动后另一台才能启动的控制方式。直接启动：直接加上额定电压使电动机启动的控制方法降压启动：在电动机启动时加上低于额定电压的电压值，接近额定转速时转换为电动机的额定电压的控制方法绪论：作业1.了解机械设备控制技术课程的性质和任务；2.了解机械设备控制技术的发展概况；3.预习电气控制技术部分知识；4.借助网络查询电器与电气的区别；5.熟悉附录中的专业术语。电器泛指所有用电的器具，从专业角度上来讲，主要指用于对电路进行接通、分断，对电路参数进行变换，以实现对电路或用电设备的控制、调节、切换、检测和保护等作用的电工装置、设备和元件。电气就是以电能、电气设备和电气技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学，涵盖电能的转换、利用和研究三方面，包括基础理论，应用技术，设施设备等。第一章电气控制技术1.电气控制技术是机械设备控制技术的基础，主要由各种接触器、继电器、按钮、行程开关等电器元件组成，以实现电力拖动系统的起动、反转、制动和调速等运行控制，实现对拖动系统的保护。2.本章主要介绍常用低压电器及其控制原理的基本知识、电气控制基本电路工作原理、典型机床电气控制系统及维修基本方法。第一章电气控制技术第一节常用低压电器1.低压电器是指工作在交流电压小于1200V，直流电压小于1500V的电路中的电器。种类繁多，按用途或所控制的对象不同可概括为：（1）低压配电电器主要用于配电系统中，实现电能的输送、分配及电路和用电设备保护等。如：刀开关、熔断器和空气断路器等；（2）低压控制电器主要用于电气控制系统中，实现发布命令、控制系统状态及执行动作等。如：接触器、继电器、主令电器等。按照动作方式不同分为：（1）自动电器（2）手动电器第一章电气控制技术第一节常用低压电器一、开关和主令电器（一）开关常见的开关包括刀开关、组合开关及空气断路器等。1.刀开关（1）开启式负荷开关的结构、符号第一章电气控制技术第一节常用低压电器一、开关和主令电器（一）开关1.刀开关（1）开启式负荷开关的选用及安装选用方法①用于照明电路时可选用额定电压220