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[摘要]基于机电一体化实验室对机械类专业学员的重要性，分析了机电一体化实验室合理配置问题。从机电一体化包含机械、信息技术、传感器等对机电一体化实验室合理配置进行了阐述。
[关键词]机电一体化 传感器 可编程控制器 电机 机电液气
实验教学在培养具有创新精神和实践能力人才的过程中有着不可替代的作用。机电一体化实验室作为新形势下发展起来的教学实验室，研究和探索适合机械工程及自动化专业的“合训”学员的实验室配置，对于全面实施素质教育、培养学生的创新能力和实践能力具有十分重要的意义。
一、机电一体化技术
机电一体化技术是在机械工程和电子工程技术的基础上发展起来的。由机械结合微电子技术、信息技术、传感器技术等形成的一门新的学科。机电一体化技术给传统的机械产业带来了根本性的变革和巨大的经济效益，使产业结构、生产形式和管理体制发生了深刻的变化，因此社会和部队对机电一体化人才需求加大，机电一体化实验室就在这种情况下应运而生了。机电一体化实验室的合理配置有利于学员综合素质的培养。下面就机电一体化实验室合理配置问题进行探讨。
二、机电一体化实验室配置
机电一体化是机械工程和电子技术、信息技术、传感器组成的新学科，在上述学科中，传感器技术是机电一体化技术的基础，因此机电一体化实验室应该包含传感器实验仪；在现实社会和装备中，任何一种机器正常工作均需要驱动装置，所以机电一体化综合实验室就应该包含驱动电机、或者液压、气压等驱动装置，为了实验更为直观，应该具有机械及装备中常用的带传动和滚珠丝杠传动；机电一体化的核心部分就是软件控制，目前自动控制中较为常用的就是可编程程控制器（PLC），所以机电一体化实验室应该具备目前比较常用的可编程控制器。综上所述，一个机电一体化实验应该包括：传感器实验模块；可编程控制器模块：控制电机实验模块；液压、气压实验模块。
（一）传感器实验模块
传感器是机电一体化技术的关键技术之一，其应用十分广泛，从家用电器到工业设备到处都要用到传感器。现代计算机为信息转换与数据处理提供了十分完善的手段，但是若没有各种精确可靠地传感器去检测原始数据并提供真实的信息，计算机也无法发挥其应有的作用。在全自动数控机床中，传感器要对工件所处位置进行精确检测，才能使加工的机件符合精度和使用要求。所以学员在学习的过程中，应该了解机电一体化中经常使用的传感器和比较经典的传感器的基本原理和用法。
我院机电一体化实验室采用的CSY-2000型传感器实验仪，该实验仪器包含可以测振动的差动变压器；可以测位移的电涡流传感器、霍尔式传感器、电容式传感器、光纤传感器；测温度的热电偶、热敏电阻；测压力的压阻式传感器、应变式传感器、压电式传感器（还可以用来测加速度）；测湿度的湿敏传感器；以及测酒精的气敏传感器；测转速的光电传感器等等。学员可以通过一系列的传感器实验，了解传感器的性能，为以后走上工作岗位测试装备数据打下坚实的基础。
（二）可编程控制器模块
如果说传感器是人的五官的话，那么可编程控制器可以认为是人的大脑，可编程控制器在机电一体化中发挥着很大的作用，可以利用可编程控制器控制一系列的元件，如电机、电磁阀等等。
可编程控制器（简称PLC）是一种新型的具有极高可靠性的通用工业自动化控制装置。它以微处理器为核心，有机地将微型计算机技术自动化控制技术及通信技术融为一体。它具有控制能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单、使用方便、易于扩展等优点，是当今及今后工业控制的主要手段和重要的自动化控制设备。可以这样说，到目前为止，无论从可靠性上，还是从应用领域的广度和深度上，还没有任何一种控制设备能够与PLC相媲美。
可编程控制器采用梯形图编程方法，通俗易懂，便于学员掌握。但是如果让学员单独的通过编程学习，学员会没有兴趣，会觉得有些单调，所以实验室配备了实验挂箱，实验挂箱上有学员比较感兴趣的实物模型，例如：电梯控制模型、自动售货机模型、交通灯模型、音乐广场模型、邮件分拣模型、机械手控制模型等等，这些都是比较贴近生活的，学员可以通过自己设计程序控制实验模型工作，这样会把所学的知识与实践联系起来，从而激发学员的学习兴趣，有利于学员创新思维和实践能力的培养。
（三）控制电机模块
控制电机实验包含目前最常用的电机——直流电机、永磁无刷直流电机、伺服电机、步进电机。该实验仪器利用可编程控制器控制电机，进一步加深了学员对可编程控制器的应用，并了解了电机的控制方式。通过该实验，学员可以深入理解各种电机的工作原理和调速特性，并且比较分析了各种电机的优越性和应用场合。该实验仪器上有工业中常用皮带输送单元和滚珠丝杠单元，直接利用电机带动其转动，使学员直观的了解了电机的作用。通过该实验锻炼了学员分析问题、解决问题的能力。
（四）机电液气综合实验模块
机电液气综合实验台是目前较为综合的的一种实验仪器，该实验仪器集可编程控制器、变频器、步进电机驱动器、电器控制模板、液压元件模块、气动元件模块为一体，除可进行常规的电器组合控制实验外，还可进行可编程控制器编程、直流、交流电机控制、变频器调速、液压、气动等实验。
该实验装置采用液压阀均为工业上应用的液压阀，让学员可以直接接触工程实际中的设备，有利于锻炼学员的实际动手操作能力。
在该实验台上学员可以根据自己的想法搭设液压管路或气压管路，并且通过可编程控制器进行监控，通过行程开关进行定位，从而达到自己所期望的目标。该实验设备通过一系列的搭接液压及电控线路，达到 24V控制220V，220V控制380V的电压的目的，以便安全合理的进行电机启停控制，不仅仅锻炼了学员的动手能力，还通过一系列的电路搭建锻炼了学员逻辑思维能力。
三、所获得成果
通过机电一体化实验室的合理配置以及实验室对学员的充分开放，近两年机械创新设计取得了丰硕的成果，促进了学员创新能力的培养和综合素质的提高。我院学员的机械创新作品共申请国家专利4项，获得全国机械创新大赛三等奖1项，山东省机电产品创新竞赛特等奖1项、一等奖7项、二等奖14项、三等奖16项和优秀奖4项，学院“四小”创新实践活动一等奖3项、二等奖6项、三等奖5项和优秀奖6项。
[参考文献]
[1]邹旻，祝海林，胡爱萍等.机械基础实验教学示范中心的建设与思考[J].实验技术与管理，2010（7）：110-111
[2]席平，杨洋，王春洁.机械类课程实验教学改革与实践 [J].实验技术与管理，2010（7）：14-18
（作者单位：烟台海军航空工程学院）
[关键词]机电一体化 传感器 可编程控制器 电机 机电液气
实验教学在培养具有创新精神和实践能力人才的过程中有着不可替代的作用。机电一体化实验室作为新形势下发展起来的教学实验室，研究和探索适合机械工程及自动化专业的“合训”学员的实验室配置，对于全面实施素质教育、培养学生的创新能力和实践能力具有十分重要的意义。
一、机电一体化技术
机电一体化技术是在机械工程和电子工程技术的基础上发展起来的。由机械结合微电子技术、信息技术、传感器技术等形成的一门新的学科。机电一体化技术给传统的机械产业带来了根本性的变革和巨大的经济效益，使产业结构、生产形式和管理体制发生了深刻的变化，因此社会和部队对机电一体化人才需求加大，机电一体化实验室就在这种情况下应运而生了。机电一体化实验室的合理配置有利于学员综合素质的培养。下面就机电一体化实验室合理配置问题进行探讨。
二、机电一体化实验室配置
机电一体化是机械工程和电子技术、信息技术、传感器组成的新学科，在上述学科中，传感器技术是机电一体化技术的基础，因此机电一体化实验室应该包含传感器实验仪；在现实社会和装备中，任何一种机器正常工作均需要驱动装置，所以机电一体化综合实验室就应该包含驱动电机、或者液压、气压等驱动装置，为了实验更为直观，应该具有机械及装备中常用的带传动和滚珠丝杠传动；机电一体化的核心部分就是软件控制，目前自动控制中较为常用的就是可编程程控制器（PLC），所以机电一体化实验室应该具备目前比较常用的可编程控制器。综上所述，一个机电一体化实验应该包括：传感器实验模块；可编程控制器模块：控制电机实验模块；液压、气压实验模块。
（一）传感器实验模块
传感器是机电一体化技术的关键技术之一，其应用十分广泛，从家用电器到工业设备到处都要用到传感器。现代计算机为信息转换与数据处理提供了十分完善的手段，但是若没有各种精确可靠地传感器去检测原始数据并提供真实的信息，计算机也无法发挥其应有的作用。在全自动数控机床中，传感器要对工件所处位置进行精确检测，才能使加工的机件符合精度和使用要求。所以学员在学习的过程中，应该了解机电一体化中经常使用的传感器和比较经典的传感器的基本原理和用法。
我院机电一体化实验室采用的CSY-2000型传感器实验仪，该实验仪器包含可以测振动的差动变压器；可以测位移的电涡流传感器、霍尔式传感器、电容式传感器、光纤传感器；测温度的热电偶、热敏电阻；测压力的压阻式传感器、应变式传感器、压电式传感器（还可以用来测加速度）；测湿度的湿敏传感器；以及测酒精的气敏传感器；测转速的光电传感器等等。学员可以通过一系列的传感器实验，了解传感器的性能，为以后走上工作岗位测试装备数据打下坚实的基础。
（二）可编程控制器模块
如果说传感器是人的五官的话，那么可编程控制器可以认为是人的大脑，可编程控制器在机电一体化中发挥着很大的作用，可以利用可编程控制器控制一系列的元件，如电机、电磁阀等等。
可编程控制器（简称PLC）是一种新型的具有极高可靠性的通用工业自动化控制装置。它以微处理器为核心，有机地将微型计算机技术自动化控制技术及通信技术融为一体。它具有控制能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单、使用方便、易于扩展等优点，是当今及今后工业控制的主要手段和重要的自动化控制设备。可以这样说，到目前为止，无论从可靠性上，还是从应用领域的广度和深度上，还没有任何一种控制设备能够与PLC相媲美。
可编程控制器采用梯形图编程方法，通俗易懂，便于学员掌握。但是如果让学员单独的通过编程学习，学员会没有兴趣，会觉得有些单调，所以实验室配备了实验挂箱，实验挂箱上有学员比较感兴趣的实物模型，例如：电梯控制模型、自动售货机模型、交通灯模型、音乐广场模型、邮件分拣模型、机械手控制模型等等，这些都是比较贴近生活的，学员可以通过自己设计程序控制实验模型工作，这样会把所学的知识与实践联系起来，从而激发学员的学习兴趣，有利于学员创新思维和实践能力的培养。
（三）控制电机模块
控制电机实验包含目前最常用的电机——直流电机、永磁无刷直流电机、伺服电机、步进电机。该实验仪器利用可编程控制器控制电机，进一步加深了学员对可编程控制器的应用，并了解了电机的控制方式。通过该实验，学员可以深入理解各种电机的工作原理和调速特性，并且比较分析了各种电机的优越性和应用场合。该实验仪器上有工业中常用皮带输送单元和滚珠丝杠单元，直接利用电机带动其转动，使学员直观的了解了电机的作用。通过该实验锻炼了学员分析问题、解决问题的能力。
（四）机电液气综合实验模块
机电液气综合实验台是目前较为综合的的一种实验仪器，该实验仪器集可编程控制器、变频器、步进电机驱动器、电器控制模板、液压元件模块、气动元件模块为一体，除可进行常规的电器组合控制实验外，还可进行可编程控制器编程、直流、交流电机控制、变频器调速、液压、气动等实验。
该实验装置采用液压阀均为工业上应用的液压阀，让学员可以直接接触工程实际中的设备，有利于锻炼学员的实际动手操作能力。
在该实验台上学员可以根据自己的想法搭设液压管路或气压管路，并且通过可编程控制器进行监控，通过行程开关进行定位，从而达到自己所期望的目标。该实验设备通过一系列的搭接液压及电控线路，达到 24V控制220V，220V控制380V的电压的目的，以便安全合理的进行电机启停控制，不仅仅锻炼了学员的动手能力，还通过一系列的电路搭建锻炼了学员逻辑思维能力。
三、所获得成果
通过机电一体化实验室的合理配置以及实验室对学员的充分开放，近两年机械创新设计取得了丰硕的成果，促进了学员创新能力的培养和综合素质的提高。我院学员的机械创新作品共申请国家专利4项，获得全国机械创新大赛三等奖1项，山东省机电产品创新竞赛特等奖1项、一等奖7项、二等奖14项、三等奖16项和优秀奖4项，学院“四小”创新实践活动一等奖3项、二等奖6项、三等奖5项和优秀奖6项。
[参考文献]
[1]邹旻，祝海林，胡爱萍等.机械基础实验教学示范中心的建设与思考[J].实验技术与管理，2010（7）：110-111
[2]席平，杨洋，王春洁.机械类课程实验教学改革与实践 [J].实验技术与管理，2010（7）：14-18
（作者单位：烟台海军航空工程学院）