摘? 要：通過SOLIDWORKS軟件對步進(jìn)電機(jī)最小控制系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計，同時通過CAD電氣控制軟件系統(tǒng)進(jìn)行電氣原理圖的設(shè)計，完成了實訓(xùn)教學(xué)裝置的設(shè)計。學(xué)生在指導(dǎo)教師帶領(lǐng)下，通過準(zhǔn)備設(shè)備器材（清單）、電器元件安裝固定、電氣控制電路連接和電氣控制電路通電實驗、調(diào)試排故過程，完成了實訓(xùn)裝置的組裝與調(diào)試，這一過程對于學(xué)生理解步進(jìn)電機(jī)的工作原理，具有良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：實訓(xùn)教學(xué);教學(xué)裝置;組裝與調(diào)試

Abstract：Through SOLIDWORKS software，the minimum control system of stepping motor is designed. At the same time，the electrical schematic diagram is designed through the CAD electrical control software system to complete the design of the training teaching device. Under the leadership of the instructor，the students completed the assembly and debugging of the training device through the preparation of equipment （list），installation and fixation of electrical components，electrical control circuit connection and electrical control circuit energization experiments，debugging and troubleshooting. This is for students to understand the working principle of the stepper motor has a good teaching effect.

Keywords：practice teaching;teaching device;assembly and debugging

0? 引? 言

職業(yè)學(xué)校教育的目的是人性的提升和能力的發(fā)展。職業(yè)教育不是精英教育，是以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型專門人才為根本任務(wù)，堅持以就業(yè)為導(dǎo)向，培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)的，第一線需要的“下得去，留得住，用得上”的，實踐能力較強(qiáng)的技能人才。高職教育應(yīng)體現(xiàn)“高等”“職業(yè)”“技術(shù)”“教育”的職業(yè)特色。

學(xué)校教師和企業(yè)工程師相互協(xié)作、共同教學(xué)，向?qū)W生傳授基本理論知識和操作技能，通過理論授課和操作實踐能夠讓學(xué)生更好地掌握理論知識并有效提高技能水平。較傳統(tǒng)教學(xué)模式，現(xiàn)代學(xué)徒制教學(xué)模式更加突出實踐的重要性，能夠讓學(xué)生從實踐中加強(qiáng)對理論知識的理解，形成一個良性循環(huán)，因此，該模式培養(yǎng)出來的學(xué)生有著更強(qiáng)的技能水平。

本文針對電機(jī)調(diào)速課程中的步進(jìn)電機(jī)控制知識點(diǎn)的特點(diǎn)，設(shè)計了一種步進(jìn)電機(jī)控制最小系統(tǒng)，該裝置是結(jié)合學(xué)校教學(xué)特點(diǎn)和企業(yè)實際應(yīng)用需要而設(shè)計的，基本展現(xiàn)了一個較為完整的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，重點(diǎn)突出步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的組成部分和各元件在系統(tǒng)中所起到的作用，通過學(xué)校教師和企業(yè)工程師共同教學(xué)，能夠讓學(xué)生更好地理解步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的組成及其工作原理。

1? 步進(jìn)電機(jī)控制教學(xué)

“常用電機(jī)控制與調(diào)速技術(shù)”是五年制高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校機(jī)電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的一門重要專業(yè)課。它的主要任務(wù)是：使學(xué)生掌握機(jī)電設(shè)備常用電機(jī)控制與調(diào)速的基本原理及方法，結(jié)合技能訓(xùn)練，使學(xué)生熟悉常用電機(jī)控制與調(diào)速的基本操作技能，通過較為完整的理、實一體化教學(xué)，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及學(xué)生的專業(yè)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。

在常用電機(jī)調(diào)速課程中的步進(jìn)電機(jī)控制知識點(diǎn)的教學(xué)中，理論難以講清楚，學(xué)生動手操作部分很少，這不利于職業(yè)院校人才的培養(yǎng)的發(fā)展，職業(yè)學(xué)校學(xué)生需要掌握一定的專業(yè)理論知識，更注重的實際動手能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才。因此通過教學(xué)實訓(xùn)裝置，將其組裝與調(diào)試過程融入實踐課程中，由企業(yè)指導(dǎo)教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行設(shè)備的組裝與調(diào)試，使得學(xué)生通過操作實踐與理論知識的結(jié)合，加強(qiáng)對課程知識點(diǎn)的理解。

2? 步進(jìn)電機(jī)控制實訓(xùn)裝置設(shè)計

蘇州高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校專業(yè)課程教師和校企合作單位工程師共同開發(fā)了步進(jìn)電機(jī)最小控制系統(tǒng)實訓(xùn)裝置，首先對系統(tǒng)進(jìn)行了機(jī)構(gòu)布局圖和電氣原理圖的設(shè)計，在此基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)進(jìn)行了組裝與調(diào)試，實現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)最小控制系統(tǒng)實訓(xùn)裝置的基本功能。

2.1? 整個系統(tǒng)布局圖的設(shè)計

利用SOLIDWORKS軟件對步進(jìn)電機(jī)控制最小系統(tǒng)進(jìn)行電氣布置圖設(shè)計，根據(jù)帶漏電保護(hù)的斷路器、開關(guān)電源、步進(jìn)電動機(jī)、手搖脈沖發(fā)生器、步進(jìn)驅(qū)動器的尺寸及電氣線路走線，合理布置各器件的位置，設(shè)計的機(jī)構(gòu)三維立體效果如圖1所示。

2.2? 電氣原理圖的設(shè)計

步進(jìn)電機(jī)最小控制系統(tǒng)主電路原理圖如圖2所示，主電路功能是將220 V交流電轉(zhuǎn)換為24 V直流電。電路主要包含QF帶漏電保護(hù)的斷路器和PS開關(guān)電源。其工作過程為：L、N連接到220 V交流電，合上斷路器，220 V交流電壓經(jīng)漏電斷路器，給開關(guān)電源供電，開關(guān)電源輸出24 V直流電壓，供手搖脈沖發(fā)生器和步進(jìn)驅(qū)動器供電。

該系統(tǒng)控制電路原理圖如圖3所示，開關(guān)電源輸出24 V電壓，電路主要包含：手搖脈沖發(fā)生器、雷塞步進(jìn)驅(qū)動器和步進(jìn)電機(jī)。其工作過程為：手搖脈沖發(fā)生器生成的脈沖信號A+、A-、B+、B-信號輸入到步進(jìn)驅(qū)動器的脈沖輸入和方向控制端，步進(jìn)驅(qū)動器輸出A+、A-、B+、B-信號給步進(jìn)電動機(jī)運(yùn)行，手搖脈沖發(fā)生器每次發(fā)一個脈沖，步進(jìn)電機(jī)就旋轉(zhuǎn)一定的角度。

3? 實訓(xùn)課程的實施

學(xué)生在企業(yè)工程師和學(xué)校老師的指導(dǎo)下對實訓(xùn)裝置進(jìn)行組裝與調(diào)試，包含準(zhǔn)備設(shè)備器材（清單）、電器元件安裝固定、電氣控制電路連接和電氣控制電路通電實驗、調(diào)試排故過程。

3.1? 設(shè)備器材（清單）

在實訓(xùn)裝置組裝與調(diào)試前，先將相應(yīng)的工具、儀表和器材等準(zhǔn)備好。工具包含測試筆、螺釘旋具、斜口鉗、尖嘴鉗、剝線鉗和電工刀等;儀器儀表主要是MF47萬用表、測電筆;器材主要包含帶漏電保護(hù)的斷路器、開關(guān)電源、接地銅條等輔助元件。該步進(jìn)機(jī)電控制最小系統(tǒng)所需的元器件、設(shè)備和固定裝置的規(guī)格型號和數(shù)量如表1所示。

3.2? 電器元件安裝固定

學(xué)生按照元器件清單進(jìn)行元器件的清點(diǎn)，并檢查元器件是否完好、是否損壞，例如利用萬用表打到電阻檔，用“電阻法”對斷路器的通斷進(jìn)行檢測。根據(jù)用SOLIDWORKS軟件畫好的電器布置圖的尺寸圖，使用手動電鉆對鋁板進(jìn)行定位打孔，定位尺寸需要符合誤差范圍，保證元器件裝置能按照要求安裝到鋁板上面。接著利用螺絲刀、活動扳手，按照電器安裝規(guī)范固定元器件，使得器件能夠穩(wěn)固在鋁板上。

3.3? 電氣控制電路連接

學(xué)生在企業(yè)工程師指導(dǎo)下，按照步進(jìn)電機(jī)最小控制系統(tǒng)的電氣原理圖，進(jìn)行套碼管的打印，導(dǎo)線的剝線，端子的連接、壓緊，將做好的線連接到元器件上，并用螺絲刀擰緊，整個過程需要符合電氣安裝工藝規(guī)范實施電路布線連接。安裝好的電路如圖4所示。

安裝完畢的控制線路板，必須按要求進(jìn)行認(rèn)真檢查，確保接線無誤后才允許通電運(yùn)行。需要注意以下幾項：

（1）控制板外部配線，必須按要求一律裝在導(dǎo)線通道內(nèi)，使導(dǎo)線有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械保護(hù)，以防止液壓、鐵屑和灰塵侵入。

（2）按照電路圖或接線圖從電源端開始，逐步核對接線及接線端子處線號是否正確，有無漏接、錯接之處。

（3）檢查導(dǎo)線接點(diǎn)是否符合要求，壓接是否牢固，注意接點(diǎn)基礎(chǔ)應(yīng)良好，以避免帶負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生閃弧現(xiàn)象，再通過萬用表檢查線路通斷和電源短路情況

3.4? 電氣控制電路通電實驗、調(diào)試排故

學(xué)生自己檢查后，需要經(jīng)企業(yè)工程師再次檢查，在有教師在場監(jiān)護(hù)的情況下才可進(jìn)行通電校驗。如若在校驗過程中出現(xiàn)故障，學(xué)生應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行調(diào)試、排故。

將SW5～SW8全部設(shè)置為on，則步進(jìn)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)一周需要200個脈沖，對準(zhǔn)手搖脈沖發(fā)生器的零刻度值對準(zhǔn)卡口處位置如圖5（a）所示，將手搖脈沖發(fā)生器旋轉(zhuǎn)半圈（即50個脈沖），如圖中淺色圈所示，則步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)1/4圈（50/200=1/4），如圖5（b）中深色圈扎帶所示。

將SW5～SW8分別設(shè)置為off，on，on，on，則步進(jìn)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)一周需要400個脈沖，對準(zhǔn)手搖脈沖發(fā)生器的零刻度值對準(zhǔn)卡口處位置如圖6（a）所示，將手搖脈沖發(fā)生器旋轉(zhuǎn)半圈（即50個脈沖），如圖中淺色圈所示，則步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)1/8圈（50/400=1/8），如圖6（b）中深色圈扎帶所示。

3.5? 評分標(biāo)準(zhǔn)

在完成步進(jìn)電機(jī)控制最小系統(tǒng)組裝與調(diào)試后，對學(xué)生中間工作過程和實訓(xùn)裝置進(jìn)行評價，其工作評價表如表2所示。

4? 結(jié)? 論

本文首先闡述了實踐教學(xué)在職業(yè)院校教學(xué)過程中的必要性，分析了電機(jī)調(diào)速課程中的步進(jìn)電機(jī)控制知識點(diǎn)難以理解的現(xiàn)狀，為此設(shè)計了一套步進(jìn)電機(jī)最小控制系統(tǒng)的教學(xué)裝置。然后通過電氣布置圖和電氣原理圖的設(shè)計，完成了實訓(xùn)裝置。接著學(xué)生在企業(yè)工程師的指導(dǎo)下對實訓(xùn)裝置進(jìn)行組裝與調(diào)試，包含準(zhǔn)備設(shè)備器材（清單）、電器元件安裝固定、電氣控制電路連接和電氣控制電路通電實驗、調(diào)試排故過程，最后進(jìn)行分析，得出這對學(xué)生理解步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的工作原理有良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 翟雄翔.常用電機(jī)控制及調(diào)速技術(shù) [M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2012.

[2] 陳隆昌，閻治安，劉新正.控制電機(jī)：第4版 [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2013.

[3] 坂本正文.步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用技術(shù) [M].王自強(qiáng)，譯.北京：科學(xué)出版社，2010.

[4] 姚燕芬，潘建華.關(guān)于校企合作新模式——現(xiàn)代學(xué)徒制的思考 [J].當(dāng)代職業(yè)教育，2014（1）：75-76+84.

作者簡介：夏平（1982.02—），男，漢族，江蘇蘇州人，就職于機(jī)電工程系，副主任，講師，工程碩士，研究方向：數(shù)控技術(shù)。