电气控制在《液压与气动技术》课程教学的运用

《液压与气动技术》是技工学校机电专业学生的必修课。作者自2008年开始从事“液压与气动技术”的教学工作。教学中使用的教材很多，包括劳动出版社出版的《液压技术》和高等教育出版社出版的《液压与气动传动》。然而，无论是哪种教材，教材只涉及液压和气压的相关知识，而没有描述液压和气压回路的控制原理。然而，学生经常会问，在学习过程中，液压和气动回路的相应电气控制是如何实现的。虽然他们学习电气课程，如电工学和电气驱动控制电路，但他们不知道如何将液压和气动电路与电气控制原理相结合。在实际生产中，液压和气动系统也与电气控制部件紧密相连。因此，在传授液压和气动相关知识的同时，结合相关电气控制知识进行跨学科教学是非常必要的。
1温度是新的和旧的，复习相关的电气知识
液压与气动技术课程是根据我们学校的教学计划在学生在校学习后的学期安排的。大多数电气专业的学生在前几个学期已经完成了学业。因此，在讲授与液压和气动回路相关的电气知识时，也应首先复习相关内容，尤其是电气元件及其功能和功能的国家标准符号。
中间继电器及其辅助触点、按钮等。广泛用于液压回路中。因此，作者要求学生分析和比较图1a和1b的功能。随后，作者总结并说明了中间继电器及其辅助触点、按钮的功能，以及它们在电路中的作用。

图1a图1b


图2
电气控制电路
用于从浅角度开始。因为学生接触到液压回路和相关的电路设计，作者用图1a在开始时用换向阀的电磁铁代替灯。这个电路是一个非常简单的电路(如图2所示)。它能实现的功能是用手动按钮控制液压缸的往复运动。通过1SB按钮的开关控制，电磁铁1YA断电通电，从而切换电磁操作机构换向阀的位置，较终控制液压油的流向，使液压缸的活塞前后移动。
通过这种简单液压回路的设计和制造，学生开始初步接触液压回路和电气回路的组合方式，这样学生就可以明白通过电气控制液压回路的动作并不难，从而激发学生的学习热情。
在整个回路设计过程中，作者没有让学生手工绘制，而是利用液压软件进行设计，实现了回路动作的模拟。在仿真过程中，电回路动作带动液压回路的相应动作，学生可以直观地看到自己设计的回路是否能够实现所需的功能。在计算机上设计成功后，让学生到液压实训平台上组装液压回路和电气回路，培养他们看、认、操作图表的能力，并将液压和电气原理图与实物一一对应。
3逐步增加电气控制的难度
在完成图2的基础上，作者增加了难度，要求学生设计一个自动控制液压缸往复回路(如图3所示)。其功能是通过使用按钮、中间继电器和行程开关来实现液压缸的自动往复运动。通过1SB按钮的通断控制和行程开关1S、2S的条件限制，控制电磁控制机构换向阀电磁阀1YA的通电和断电，较终控制液压油的流向，使液压缸活塞向前或向后移动。回路的液压部分基本没有改变，只增加了两个行程开关，但电气部分有了很大的改变。
通过本电路的设计，学生可以了解到液压电路和电气控制是不可分割的。电气控制是实现液压回路功能的关键。如果电气控制回路改变，液压回路的相应功能也可以相应改变。
当然，有各种液压和电气回路。不仅图3所示的示意图可以实现液压缸的自动往返功能，而且许多回路也可以实现这一功能。因此，在布置任务时，作者只告诉学生回路需要实现的功能以及他们需要的液压和电气元件。他们可以在教师给出的要求和条件的前提下，自由发挥自己的创造力和主观能动性。

图3
4深化设计，完善液压回路功能
以上设计的液压缸自动返回回路不能实现停机后液压缸活塞自动返回原位，但在生产实践中大多数机器都需要自动复位功能。因此，为了与生产实践相结合，作者要求学生在图3的基础上进一步深化和完善液压回路的功能(如图4所示)
根据图3，将液压回路中的二位四通液压换向阀(由一个电磁铁控制)改为三位四通换向阀(由两个电磁铁控制)，并增加一个中间继电器来扩展和进一步限制液压回路的工作条件，从而实现液压回路的自动往返和关闭功能通过电路的设计和制造，学生可以了解到，实际上电气控制是根据液压回路的功能给出一定的限制条件，这样液压回路就可以在条件满足时运行，这些条件是通过行程开关1S和2S给出的，但是当1S和2S的触点不够时，需要通过中间继电器进行扩展。

图4
5优化了电路。虽然可编程控制器
图4可以实现液压缸的自动往返和停机复位功能，但电路复杂，电路多，容易接错线。作者总是注意学生的接线，密切观察，并在学生出错时及时指出，使学生认识到在实现电路组装的同时，仅通过中间继电器的电路实现液压回路更复杂的功能是很麻烦的，而且液压回路的检修、维护和更换也是很困难的。
那么如何避免这个问题呢？作者组装了一台可编程序控制器的电路，通过可编程序控制器的程序改变，实现了两个液压回路的功能。虽然可编程逻辑控制器的电路成本将会增加，但是通过可编程逻辑控制器可以非常灵活地改变液压和气动回路的功能，并且回路的功能改变只能通过改变可编程逻辑控制器中的程序来实现，而实际电路的布线不需要调整和改变，从而使学生认识到将可编程逻辑控制器引入复杂电路的优点。
在当今社会，技校毕业生从事的大部分工作是操作员、检修和维护人员。他们的工作不仅包括简单的机械或电气知识，还包括机械和电气知识的结合。虽然他们已经学习了一些机械和电气方面的相关课程，但他们仍然不知道如何将这些课程结合起来，对未来的工作只有片面的理解。教学中机电知识的结合和生产实践的引入有利于学生快速吸收知识、快速掌握技能和快速成功。他们被雇用后很容易开始工作。
在今后的教学过程中，笔者将继续探索和改进教学方法，调整现有的教学内容，让学生在课堂上体验学习的乐趣，在实践中掌握操作技能