时间：2022-05-27 02:33:28
关键词：高职；机床电气控制技术；实践教学；实践技能
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2013）05-0042-02
《机床电气控制技术》是电气自动化和机电一体化专业的一门专业核心课程，在以往教学中一般是以理论为主、实践为辅，按照重理论、轻实践的教学模式设计课程的教学内容，教学质量不高，学生不能较好地解决实际问题，学习积极性难以调动，课程培养目标难以实现，未能达到技能培养的要求。因此，加强实践教学改革，是迫切需要解决的问题。
明确课程培养目标，重构课程实践教学体系
要按照本课程专业能力培养目标，结合国家职业资格鉴定中、高级维修电工职业标准中岗位职业能力的要求，构建“一条主线、两个模块、四个层次”的实践教学体系。一条主线是指全部教学过程贯穿与生产实际相结合。两个模块是指按照渐进性、先进性原则将实践教学分为两个模块，一是基础模块，用于训练基本操作技能，形成基本专业实践能力；二是创新模块，主要根据素质教育的要求，培养学生一定的创新精神和创新能力。两个模块的内容要统一规划，相互补充，形成一个有机的整体。四个层次是指按实训任务确定每一模块的教学内容。第一层次是基本实验（培养基本技能），在课内边讲边练，主要包括电器元件的认识、选型、检测、安装和机床控制线路基本环节等实验内容的训练，在实验教学中，既要严格按照“6S”管理训练学生完成从理论知识到实践知识的转化，又要在实践中反复训练学生使用工具、仪器、接线等方面的职业素质与操作规范性，形成良好的实践操作能力，为维修电工的实践考核奠定基础。第二层次是专业实训周教学（培养专项技能），以典型机床电气技能实训考核鉴定装置作为实训工具，内容包括典型机床控制电路原理分析、模拟故障现象分析、故障检测与排除、调试与维护等，通过实训，要求学生能正确对机床故障现象进行调查研究，在电气控制线路图上分析产生故障的原因，编写简明故障检修计划，能熟练运用仪器仪表找出故障点并排除故障，经试车使机床各项功能恢复，并撰写实训报告与总结，从而具备机床电气控制线路故障检修、调试与维护的能力。第三层次是课程设计教学（培养综合技能），要求学生按照教师提出的原则性要求对普通机床电气控制系统进行PLC改造，在教师指导下拟定改造计划，进行初步设计，将设计后的方案在PLC实训室进行设计验证，对方案进行修订，最后根据方案列出选购元器件清单，然后进行硬件连接、软硬件调试。第四层次是到企业进行顶岗实习、毕业实训等（培养综合应用能力），以进一步提高学生对机床电气控制系统的综合应用能力。通过系统性、渐进性的训练，使学生既能掌握必要的技能，又能在此基础上，运用所学专业知识，综合解决生产实际问题，对培养学生的专业技术能力、创新精神有较好的效果。
严格按照课程标准制定科学
合理的教学计划和实践教学大纲
根据教育部高等教育司《高等学校教学管理要点》文件的精神，“各种实践教学环节都要制定教学大纲和计划，严格考核”。依据课程标准，应从课程的实际及教学规律出发，以培养学生学会典型机床控制系统功能原理分析、故障检修、设备维护，掌握电气设备控制系统运行与维护的基本技能和相关理论知识，能完成本专业相关岗位的工作任务，具备从事企业电气设备控制系统的安装、调试、运行、维护、技术改造等基本职业能力为目标，科学合理地制定教学计划，完善实践教学大纲，丰富实践教学内容，保证实践教学有目的、有计划、有步骤地实施，让学生实践技能训练不断线，确实提高学生的实践技能。
整合优化实训内容，强化技能训练
要引入职业技能鉴定，推行职业资格证书制度，将实践教学内容与中、高级维修电工职业技能鉴定相结合，整合优化技能训练项目内容，培养出既有学历证书，又有职业资格证书的高素质、高技能人才。技能训练项目内容如下页表1所示。
按照基本技能训练内容对学生进行技能强化训练，要求学生根据提供的线路图，按照安全规范要求，正确利用工具和仪表，熟练完成电气元件安装、线路安装、通电调试，而且对调试或运行中出现的故障应能独立分析处理。经过强化训练后，及时安排学生进行维修电工考证，严格按照维修电工职业技能鉴定标准与要求进行考核，经真刀真枪的实践操作，教师可以及时了解学生对该项目的掌握情况，学生通过考证也可检验自己哪些基本技能还没掌握好，以便及时补上。
实训教学方法改革
突出实践技能的培养 专业动手能力的培养是多方面，要根据不同的项目，确定不同的要求。对机电一体化技术专业的学生，可着重进行以下几个方面能力的培养：（1）基本操作技能。要求掌握常用电工仪器仪表和工具以及安全用电与操作知识；会识读电气原理图、电气安装图、低压配电线路图；会根据负载合理选用常用低压控制电气和导线；能熟练掌握机床控制电路基本环节的安装配线及调试，符合GB3797-2005和DL/T5161-2002规范要求。（2）专项技能。要求掌握普通机床电气控制线路安装、调试、故障检修、安全检查与维护知识，具备典型机床电气控制线路故障检修、调试与设备维护的能力。（3）综合技能。要求学生能根据所学专业知识对普通机床电气控制系统进行PLC技术改造，掌握硬件连接和硬软件调试的方法与技巧。在实训过程中要求人人动手，独立完成，培养学生的独立自主性和创造性。
挖掘潜力 提高兴趣 可将每班学生分成几个组，分别指导他们查找有关资料和手册，在完成给定课题任务的基础上，鼓励学生开拓思路，充分挖掘潜力，各组自行设计控制电路，或有意在安装电机时设置故障（需教师把关），然后各组交换进行安装和故障检查，这样不仅可提高学生的学习兴趣，还可增强他们分析问题、解决问题的能力。
互帮互助 共同提高 由于班级学生的个人实践操作能力和综合技能有强有弱，在分组时可有意将他们搭配开，以强带弱，在教师的指导下，通过学生之间的交流，取长补短，共同提高。实训室全天开放，指导教师、班干部和实训组长各负其责，个别能力较低的学生可利用课余时间进行补课，进一步巩固和消化。
改革实训考核方式
本课程注重培养学生解决实际问题的能力，因此应以考核学生的综合运用能力为宜。以完成实训任务的质量为考核标准，采用学生、教师共同参与评价，过程考核与结果考核相结合的方法。针对每个实训任务的评价，采用过程考核方式，实训结束后进行理论实践一体化的结果考核，考核采用实践与理论相结合的方式，实训总成绩由出勤及实训报告、技能考核、理论考核三部分组成。分数比例按106030分配。技能分数宜以 36 分为合格，理论分数宜以18 分为合格，如果有一项达不到要求，视为成绩不合格。
理论考核 理论考核占30%，可与技能考核同时进行，考核内容为提出实训中出现的实际问题，让学生自己结合理论分析解答。例如，操作X62W万能铣床，在进行主轴电机变速冲动时，按下变速冲动按钮如时间过长，松开按钮后主轴电机由点动变为常动，对此故障原因进行分析；通过控制电路的故障排查，最快、最准确地分析出故障点的位置；通过给出的课题尽快地设计出合格的电气控制电路等。
技能考核 技能考核占60%，考核的主要内容是将实训中的全部内容分成若干个单元，每个学生以抽签的形式，在规定的时间内独立完成自己的任务。教师可根据每个学生不同的任务，制定评分标准，着重从操作技能的完成情况、职业素质与操作规范执行情况、现场的布置情况、工作态度、团队协作精神等方面当场打分，这样可使学生在心理素质、分析问题解决问题能力、安全文明规程执行等几个方面得到进一步的提高。
出勤及实训报告 出勤及实训报告占10%，出勤由班组长负责，每天认真记录，最后汇总。实训报告由每个学生根据实训中出现的一些实际问题进行分析、讨论，最后得出总结和体会。
实训考核每一单元都应有成绩评定，根据“各单元成绩×权值”进行综合，作为操作技能过程考核成绩。
教学实践表明，新的实践教学体系、内容、实训方法和实践考核方式是成功的，它激发了学生学习的积极性和主动性，学生的实践能力和职业能力得到了明显提高。
参考文献：
[1]黄娟花.《机床电气控制技术》项目教学环境下的学生差异性[J].中国科教创新导刊，2011（35）.
[2]吴浪武，邹时华.浅谈《机床电气控制技术》课程教学方法[J].南昌高专学报，2011（2）.
[3]彭丽.浅谈《机床电气控制技术》课程教学新模式[J].当代教育论坛（教学研究），2010（9）.
[4]廖申学.浅谈任务驱动教学法在《机床电气控制技术》教学中的应用[J].时代教育，2010（7）.
[5]蔡少权，苏桂文.《机床电气控制》课程教学改革[J].中国校外教育，2009（S1）.
电工技能教学,它冒在培养学生动手操作能力,特别是培养学生独立分析和解决问题的能力,这对他们在以后实践操作中遇到的各种生产机械电气控制线路故障问题都有着很重要的实际意义。而往往这些生产机械电气控制线路都不可避免地含有一些一般性的通用环节,既共性部分,如自锁控制、正反转控制、点动控制和时间控制等基本环节,这些环节学生都很熟悉,只要稍加以点化,学生即可理解和掌握,且能得心应手地排除这些线路故障。另一方面,不同的生产机械控制线路,由于其加工工艺、控制要求或设计者构思不同,有其独特的部分。例如,M7130磨床的电磁吸盘控制线路,M7475B磨床晶闸管退磁控制线路,X62W万能铣床工作台控制线路,这些独特部分既是电工实习教师教学的重点,同时也是教学的难点。因此,电工实习教师如何上好技能操作课,着重学生综合能力的培养,教会学生干什么怎么干就显得越发重要。
1、直观性教学与启发式教学相结合
电器教学内容实践性强,在讲授过程中要充分利用实物和挂图教学,从电器的基本原理入手,了解电器的共性和个性,以便于同学们理解和记忆,并掌握电器的功能、结构和选用方法,通过技能训练,来巩固所学的理论知识和操作工艺,达到教学目的。同样,电工实践性很强,教学中要注意理论与实践的紧密配合,抓住重点,采用讲练结合、讲演结合的教学方法,做到“教中有练、练中有教,教练有机结合”,教的唯一目的是促使学生“学”,教会学生“学”。因此,在教学中要充分运用实物、示教板进行演示,也可在配电板上直接进行,在一个或几个线路之后.立即安排学生进行安装、检修练习,教师先进行示范,然后巡回指导学生练习,最后教师进行归纳讲评,找出好差板块,进行纵横向比较,以达到教学效果。
以讲练结合为基点,培养学生的创造性思维能力。在分析电器线路的工作原理之前,启发学生根据线路的控制要求,尽可能让学生自己观察、思考、表达,自己动脑、动手、动口、动眼,在已学知识的基础上,画出线路图,然后再回到教材的线路图中去,采用问答及讨论的教学方法,尽量让学生自己分析线路的工作原理,让同学们多思、爱思、深思,使同学们在不断质疑、释疑的过程中训练思维能力,发展自学能力。再由教师作最后总结。精讲多练,来培养学生的能力与技巧。精讲就只讲线路要求,及在某些关键性问题对学生进行适当启发。而多练之一是让学生多画线路图,之二让学生独立分析各种线路工作原理;其三是让学生在进行技能训练时,以理论指导实践,反之从感性认识上升到理论知识,以提高学习效果。例如。连续与点动混合控制线路实际上就是点动控制线路与具有过载保护的自锁控制线路的组合,其原理、安装步骤、排除故障方法都大致相同,所以启发学生要以具有过载保护的自锁控制线路为基础,让学生思考如何在线路上做一些改动来达到要求,也可根据学生的水平,把连续、点动混合控制线路作为一个技能训练图,先由教师讲明连续正转与点动控制的根本区别是有无接触器的自锁触头后,再由学生画出电路图,明确要在连续正转的控制线路中加入点动控制,就必须利用点动按钮(复合按钮)的常闭触头去断开连续控制电路中的自锁支路。
2、注重培养学生融会贯通地处理问题的能力
电工技能突出同学们综合处理能力的培养,要使同学们熟悉课本中所介绍几种线路的工作原理,常见故障及其分析处理方法外。同时还要培养学生阅读其它的电气线路图、分析线路工作原理、分析故障和排除故障的能力。因为实际生产是多种多样,其控制线路也是千变万化的,而线路故障更是变幻莫测,所以在教学中,要着重从读图方法、线路原理及其故障分析方法等方面对同学们进行训练,要让同学们从具体的线路中总结出一般规律和特点,做到独立思考、举一反三,融会贯通。例如,CA6140车床和C5225立式车床电气控制线路,因cA6140车床应用极为普遍,其电气控制虽然简单,但却是生产机械控制线路的基础.这对学生入门来说是很合适的,故作为重点来讲授,讲授主要放在结构、运动形式、控制要求、线路分析(掌握工作原理,独立画出主轴电动机、冷却泵电动机、刀架快速移动电动机的控制电路图)、安装工艺、常见故障分析和检修方法。再者,组织学生现场参观进行讲解与演示,让学生观察车床组成部分主轴箱、主轴、进给箱、丝杠与光杠、溜板箱、溜板、刀架等,观察车床的主运动、进给运动及刀架的快速运动,观察冷却泵电动机的工作情况,密切注意冷却泵与主轴之间的联锁,观察各种电器、开关、电动机及照明、指示灯的安装位置及其配线。而C5225立式车床电气控制线路比较复杂,在学生刚刚接触到机床电气控制线路的情况下,其难度很大,所以只要求学生基本了解,教师在讲授时要充分利用挂图、录像、幻灯、多媒体设备等电化教学方式进行,重点讲清其工作台、横梁、左右立刀架的运动形式及其控制要求,而横梁的上升和下降比较复杂,是这部分内容的难点,需要精心讲解,反复操作给学生看。
同时要因地制宜,根据不同情况或者组织同学们参观教学实习点或者制作模拟控制线路板,让同学们进行模拟线路的配板练习,再安排同学们进行检修训练。技能训练要由浅入深,循序渐进,不断总结规律。先安排简单线路训练,后安排较复杂的线路训练,通过对课本中常见几种线路的维修练习,不断培养学生排除故障的能力。在技能教学过程中要做好示范,注意利用集体指导和个别辅导相结合的教学方法。通过正确和错误的对比,使学生加深对已学控制线路的理解,还要安排相当一部分时间绘制电路图的题目,以便让学生学会用已学知识来分析和解决问题,来培养学生的综合能力。
3、注意检查技能训练效果
在教学过程中,应注意及时检查同学们技能训练效果,抓好项目测试、课题测试,特别是技能训练的考评测试,及时纠正新发现问题。同时注意课本中提供的评分标准只供教师参考,但不是惟一标准,要视具体情况而言。例如,工时定额的制定、试车评分的规定、操作工艺水平的标准等,对刚参加技能训练的同学们就不能按评分标准来定。
从事电工工作,经常都要与电打交道。因此,教师在教学中潜移默化地进行行业素质、思想道德教育等也不容忽视。如,要求认真学习安全用电知识,懂得安垒用电常识,贯彻安全第一的原则,才能主动灵活地驾驭电力,避免发生触电事故,危及人身安全;正确处理理论与技能的关系,在认真学习理论知识的基础上,进一步加强技能训练;密切联系生产实际,注意积累经验,总结规律,逐步培养独立分析和解决问题的能力,同时还要做到爱护工具和设备,节约原材料等。
总之,电工技能教学最终目的在于使学生掌握常见的电气控制线路及其安装、调试与维修,为将来学生在生产中进行电气设备的安装、调试与维修打下坚实的基础,同时也为企业的需要输送高素质技能型人才。
关键词：FANUC数控系统应用中心；建设；实践
一、FANUC数控系统应用中心建设思路
1.产业基础。制造业是我国国民经济的支柱产业，装备制造业是国家重点振兴行业，数控行业是装备制造业的核心。近年来，随着我国工业现代化水平的快速提升，装备制造业的规模和水平也迅速提高，目前中国已发展成为全球最大的数控机床市场。数控行业对人才数量的需求迅速增加，对人才水平的要求也迅速提高，行业高水平与综合型技能人才的供需矛盾日益突出。为进一步促进我国职业教育的发展，提高我国职业院校数控维修专业领域职业教育水平，推进技能型紧缺人才培养，满足装备制造业的人才需求，教育部与北京发那科机电有限公司合作，选择国家重点建设的职业院校，设立“FANUC数控系统应用中心”，支持合作院校培养综合技能型数控装调维修应用人才，促进院校职业教育与企业数控技术应用人才需求紧密结合，更好地服务于制造业。
2.行业背景。本次教育部与北京发那科合作，计划从2011年1月至2015年12月，选定列入国家建设项目的、具有区域代表性的职业院校，合作设立30个“FANUC数控系统应用中心”。北京发那科将捐赠价值总计1815万元的设备等用于支持合作项目，协助合作院校建立FANUC数控系统应用中心；与合作院校联合开发FANUC数控技术应用教材和培训资料；免费为合作院校培养师资，为合作院校的数控类专业建设提供支持；与合作院校联合开展面向数控系统应用技术的数控专业学生培养、师资培训、企业员工培训、企业技术服务等业务，为学校所在地区的制造业人才培养服务，同时服务当地FANUC用户。北京发那科在专业教学改革、师资培养、教学资源建设等方面给予支持和配合。
在教育部支持下，双方将以FANUC数控系统应用中心为合作平台，进一步开展各类形式的校企合作，共同探索职业教育新模式和人才培养新机制，为我国数控专业领域的技能人才培养做出更大贡献。
二、FANUC数控系统应用中心建设方案
1.FANUC数控系统应用中心定位主要是面向数控系统的安装、调试及维修维护应用技术，开展机电大类专业学生培养、师资培训，以及面向企业培训和技术服务的一体化的综合学科平台。其中，教学包括课程建设、学生培养；师资培训是培养本校教师的专业能力，对相关职业院校教师的数控专业培训；企业培训包括承担当地机床厂，机床用户的培训；企业服务包括机床电气设计、维修维护等服务。
中心设备配备包含CNC电气安装调试实验台以及数控机床综合调试模块，可以满足以下几项教学及培训功能。①以FANUC数控系统为核心的机床电气安装及调试。其中包含：CNC系统硬件连接；机床PMC控制电气连接；CNC系统参数设定与调整；PMC编程；CNC操作与编程。②以机床机械光机为核心的数控机床机械安装与调整。其中包含：数控机床机械结构的认识；机械元件的结构；机床机械的安装及基本的精度测量方法和调整方法。③数控机床的电气，机械综合连接及调整；数控机床基本运行调整及优化；数控机床基本精度测量及调整。④数控机床零件加工操作及编程。⑤数控机床常见故障设置、分析及解决，通过实验设备，设置数控机床常见的故障，培养学生对于机床故障的分析思维方法，使其能够具备基本的故障分析及解决能力。
2.硬件配置的电气方面配备当前国内广泛使用的FANUC?摇0I-D系列CNC，包含：0I-MD，0I-MATE?摇MD，0I-TD，0I-MATE?摇TD四种产品，共配置20套左右。将FANUC系统做成相应的实验台，以满足电气安装及调试教学与实训。机械配置方面选择小型车床、铣床或加工中心的机械光机，去掉防护等配件，保留各轴核心的传动机构及工作台，使机械结构便于拆装和调整。将伺服电机安装在机械上，便于与电气实验台连接，以实现综合调整。故障设置模块是通过计算机软件以及硬件辅助模块的配合，设置数控机床工作现场中常见的故障，用于机床维修方面的培训。数控机床综合调试模块是以企业常用的车床或加工中心为对象，并对其结构进行适当改造，使其便于教学和培训，但保留真实的机床结构，使学生掌握数控机床的结构，以及工厂中数控机床的综合调试及维修维护方法。
三、FANUC数控系统应用中心建设的主要内容
1.实验室建设：陕西工业职业技术学院FANUC数控系统应用中心于2011年12月由陕西工业职业技术学院和北京发那科机电有限公司、陕西法士特汽车传动集团有限公司共同建设。本中心得到了FANUC公司大力支持援助，旨在加强校企合作，推广应用可靠性高、性能好的FANUC数控系统，提高学校教学设备档次，提高教学水平，积累相关教学经验。该中心目前拥有系列化FANUC数控系统培训设备。其中：FANUC?摇0i-MD数控系统电气实验培训装置2套，FANUC 0i-TD数控系统电气实验培训装置1套，FANUC 0i Mate-TD数控系统电气实验培训装置12套，FANUC 0i Mate-MD数控系统电气实验培训装置4套，以及与之配套的教学考核系统18套，机械十字滑台8套，半实物数控车床4台，半实物数控铣床4台和伺服调整装置5台等。中心设有多媒体专用培训教室，可以满足不同层次、不同需求的学员学习需要。
中心可以进行的实验实训项目有：FANUC数控系统系列产品综合介绍、数控系统机床操作、数控系统加工编程、数控系统硬件连接设计、参数设置调试、PMC编程开发、常见故障维修分析等。中心可以培训的对象是：数控维修、数控技术、机电一体化、机械制造、模具加工、电气自动化等专业学生；从事机床编程操作加工、数控系统电气设计与维护、数控机床生产、电气改造等企业技术人员以及在大专院校、技校、高职等学校从事数控技术教学的人员。中心可以承接的对外技术服务有：FANUC数控系统技术咨询；数控机床电气设计、PMC编程开发、电气调试：零件加工编程；机床改造、数控机床故障诊断与维护等。
2.教学研究：主要是分析和研究当前高职机电一体化类专业数控系统装调与维修教学的方法，提出关于提高学生数控系统装调与维修技能的建议以及专业技能提高的具体意见，形成较为系统、完整的结论和观点；提出关于高职机电一体化类专业数控系统装调与维修技能提高及实验实训建设的基本思路，明确高职机电一体化类数控系统装调与维修教学的基本要求，为数控系统装调与维修教学建设工作提供借鉴和帮助。
3.师资培训：在进行学生教学的同时，中心需要承担对院内外相关专业教师的培训，我们的培训得到了各院校同行的认可与好评；对企业员工的培训也得到了认可，社会反响良好。
4.教材建设：研究建立高职机电类专业的FANUC数控系统装调维修教学体系，形成一整套电子教材、课程电子教案、指导性的教学文件（教学大纲、授课计划），配备了实训指导书，为教师备课、学生学习提供了很大的帮助。
四、FANUC数控系统应用中心建设的体会
1.探索职业教育新模式，人才培养新机制。北京发那科机电有限公司是北京机床研究所与日本FANUC公司在中国合资的子公司，是世界主流的数控系统制造商，是北京市高新技术企业。公司主要承担FANUC CNC产品在中国市场的业务。长期致力于帮助中国用户选好用好FANUC系统。通过“应用中心”的建立，我院相关专业的教师将获得发那科机电有限公司的技术培训与技术支持，形成一个专业团队，共同开发教材和培训资料，共同带领学生为企业服务，形成一个“企业带着学校走”的新模式，进而达到“教师带着学生服务企业”的目的。
2.紧跟数控领域新技术，使学生不断掌握新技能。发那科机电有限公司的产品更新换代时，公司将尽快地对“应用中心”团队的教师进行培训，使其掌握新的技术，并进而带领学生掌握这些新技能，以期更好地为企业服务。
3.加强横向联系，学习先进经验。“FANUC应用中心”建设团队中的学校大多是沿海经济发达地区的学校，而且大多是国家示范院校。他们在许多方面值得我们学习。在“应用中心”这个团队中，通过教材建设、年会交流等多种形式，我们可以加强与这些兄弟院校的交流，学习其先进的教学理念和教学方法，从而提高我院机电大类的人才培养质量。
五、FANUC数控系统应用中心建设后的应用
1.中心建成后，我院与多家企业合办了全国性的“中职教师数控装调维修培训班”，取得了较好的效果，后续培训仍在进行中。
2.完成了我院承办的部级培训项目——高职教师“数控设备装调维修专业”为期一年的教学培训工作。
3.在应用中心的平台上，主持了教育部数控设备应用与维护专业教学资源库建设项目子项目——《数控设备改造》课程的建设工作。
4.完成了我院2010级机电一体化专业、数控维修专业300余名学生的“数控设备装调维修”课程理实一体化教学工作。
5.完成了2012年全国职业院校技能大赛陕西选拔赛“数控设备装调维修”项目的学生训练工作，学生在大赛中取得较好的成绩。
FANUC数控系统应用中心是一个技术交流的平台，是一个提高技能的平台，我们要更好地利用这个平台进行学习和研究，不断提高教师的理论和实践技能，培养出更高水平的学生，服务于企业生产，服务于社会。
参考文献：
[1]祝战科.FANUC数控系统应用中心建设方案[R].2011.
【关键词】高职院校 数控设备故障诊断与维修 教学方法
【中图分类号】C42 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)09(a)-0134-01
《数控设备故障诊断与维修》是高等职业类院校数控技术专业的一门核心专业课程。其任务主要为培养学生具有数控机床管理与维护、数控机床的选购、安装、调试及验收的能力,同时掌握数控机床的结构原理,常用的故障诊断与维修方法等综合能力。数控机床是典型的机电一体化产品,其功能由微处理技术、液压与气动技术、机械技术及电子技术、信息技术等多领域有机结合而成,这就决定了在学习数控设备维修时,具有涉及领域宽、技术面广、难以掌握的特点。
为了使学生能够更好的掌握这门课程,以便将来能够顺利走向工作岗位,同时拓宽就业面,笔者根据这门课程的特点,总结了以下几点,供大家参考。
1 培养兴趣,认清目标,提高学生学习的主动性和积极性
由于高职类院校学生的基础知识相对薄弱,学习本课程相对吃力,学生普遍有畏难情绪,认为自己学不好。作为教师首要做的就是培养学生的学习兴趣,帮助学生认清当前人才的需求形势,从而提高学生学习的主动性和积极性,打消学生的畏难情绪和不自信的心理。教师要充分利用多媒体和网络技术,通过视频、录音、动画演示(如电动机工作原理动画)等,使学生建立起学习兴趣。带领学生到维修现场参观,使维修操作以直观的形式展现在学生面前。
同时要向学生介绍当今数控领域的就业形势,如我国企业急需一大批数控技术应用人才,广东省劳动和社会保障厅的数据显示[1],我省的数控高级技术人员缺口达50万,而在全国范围内缺200万(2006年),根据我国现阶段数控人才的培养规模和速度,在未来几年十几年内数控人才仍将严重缺乏。而对人才的要求则有较大变化,所需求的不仅仅是操作人员[2],更重要的是集数控编程、操作及维修一体化的高技能人才,即未来工厂数控机床要求操作、编程、保养及维修都由一个人来做。从厂家来讲是宁缺务滥,即必须有真才实学,具备全面的能力,否则很难适应未来的需要。这是学好这门课程的现实背景和最大动力之一。
2 扎实基础,模块式讲授,采用分类式的教学方法
针对学生基础知识相对薄弱这一特点,在教学过程中要充分抓住新旧知识相互巩固这一环节,在回顾基础知识同时,适当加以扩展,形成现在所要讲授的知识点。针对某一知识体系的相对独立性采用模块化教学法:如在讲授主轴直流伺服系统的故障与维修时,在回顾电工学中直流电机的分类、结构、工作原理及控制原理的基础之上,自然引出其常见故障点,从而导出故障诊断及维修方法。使学生沿工作原理―控制方式―常见故障点―诊断方法―维修方法这一线索进行学习。这样就避免了学生由于对知识链的某一环节缺失而导致的学习困难。造成学习信心不足,兴趣不够,出现难学―学不会的恶性循环。并且在讲解过程中要做到深入浅出,一些繁杂的公式推导可加以简化甚至不讲,让学生作为已知来应用,新知识巩固之后再对该公式进行讲解和强化。对于基础知识较牢固的同学可同时进行单独推导讲解,做到根据学生的特点进行分类教学。
3 理顺教材,统筹知识,优化课程资源
授课之前一定要理顺教材,要做到繁简适当,重点突出。同时要根据自己的实际情况适当调节教学内容[3],如SIEMENS810系统数控机床的基本操作和SIEMENS810系统的故障诊断与维修这两章,对于数控机床多是日本FANUC系统的院校,在讲解SIEMENS810系统的知识时可以只做一些常规性的了解,而根据自己的实际状况,通过查找相关资料,对FANUC系统机床的操作及故障诊断与维修进行详细的模块式讲解,以便学生能够充分利用现有资源进行实际操作,强化学习效果,即做到讲授灵活。对于电器系统的故障与维修及可编程控制器模块的故障诊断与维修部分,可在前修课程《电气控制与PLC》的基础上,直接进入其故障诊断与维修部分,对其结构及原理部分做简要介绍即可,从而避免知识的重复性讲授。
4 仿真模拟,实验台演练,加强理论与实践的结合
实训是本课程的重要组成部分,直接影响着学生综合能力的提高和职业素质的形成,因此本课程必须强化实训环节,同时注重与理论的结合。实训课设为仿真训练和综合实验台训练两部分,首先要求学生使用仿真软件对数控机床的机床模型、电气、故障的设置与诊断进行模拟训练,能够在仿真软件中熟练进行各种拆卸组装、电气回路的连接与接线及故障设置与诊断,然后在到综合实验台上进行实际训练,使学生通过实训扎实而灵活的掌握数控机床电气回路的原理与设计、数控机床电气回路的整体接线与调试、数控机床电气回路的故障检测和排除技术、高速电主轴电气回路的连接和维修、限位传感器接线和维修、变频调速综合实验和维修技术、步进系统的硬件设计(包括电机、驱动器和控制器)、步进电机系统选型和电缆连接等维修所必需的技术。在实训后期教师设置一些故障,要求学生能够进行正确的诊断与维修作,并以此为对学生考核的凭证,以增强对学生的量化考核和监督。
5 总结
本文以高职高专院校新人才培养模式及提升产学结合水平为理论指导,针对高职院校学生在学习《数控设备故障诊断与维修》课程中遇到的困难,在教学方法上提出了四点改进意见,通过对传统教学方法的改进,改善了学生的学习兴趣不高及有畏难情绪这一状况,便于提高本门课程的教学质量。
参考文献
[1] 王美娇.高级数控人才培养新探[J].高级技术人才培养技术与创新管理.2007(2).
[2] 刘永久.数控机床故障诊断与维修技术[M].北京:机械工业出版社.2007.9.
[3] 蒋洪平.数控设备故障诊断与维修[M]. 北京:理工大学出版社.2007.7.
[4] 娄斌超.数控维修电工职业技能训练教程[M].北京:高等教育出版社.2005.7.
关键词：“1221”人才培养模式；高职；机床电气控制；课程建设
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）07-0092-02
“1221”人才培养模式是中国高职教育近十多年摸索出来的一条适合中国国情的、具有中国特色的高等职业教育发展新模式、新路子。
“1221”人才培养模式内涵
“1221”模式是产学合作、工学结合的延伸，其内涵主要由以下四部分构成：
第一个“1”是指一个平台。要创新体制，整合资源，把学院建成开放平台，主要是指办学思想的开放。学校不能仅仅只有教学，要主动走进市场，走产学研结合之路，要把社会的、企业的等各方面的资源统统汇集起来，实现资源共享。
第一个“2”是指两个系统。一个是培养学生实践动手能力的系统，另一个是培养学生可持续发展能力的基础知识培养系统。这两个系统是相互联系、相互依存、紧密结合的，能灵活地交叉进行应用，共同构成人才培养教学系统。
第二个“2”是指两个证书。用来证明学生能力和水平的两个证书是指毕业证书与职业资格证书。毕业证书反映学生对理论知识的掌握程度，职业资格证书反映学生的实践技能水平。
第二个“1”是指终身教育。即建立一个校企合作实施毕业生和企业员工延伸培训的机制。
《机床电气控制》课程内容框架与教学目标
《机床电气控制》是数控设备应用与维护专业一门非常重要的专业基础课程，其主要任务是讲授机床电气控制的基本原理，着重培养学生分析和排除电气线路故障的实际动手能力，是机械、电气等知识综合运用较强的一门必修专业课。
我们根据数控设备应用与维护专业的知识结构和工业现场实际情况，对《机床电气控制》课程体系进行精心设计，将课程内容调整为四个单元项目，每个项目既相对独立，又有一定的衔接。每个项目的教学打破了传统单一的章节讲授教学模式，划分为不同项目，把“教学做”融为一体，实行项目教学。单元项目及教学目标如表1所示。
教学环节设计
通过本课程的理论实践一体化教学，应使学生充分认识到本课程的地位和重要性，提高学习自觉性。在实训教学过程中，我们采用了多种教学方法。每一个单元项目都是一个完整的真实性工作任务，学生都会经历“接受任务消化、准备制定方案绘制电气图、列元件清单安装、调试验收、评审准备交工文件文件交付、总结”这一过程，在分析、新知识学习和制定方案过程中，我们通常组织学生团队内部、团队之间进行演讲、讨论，运用“头脑风暴”法启发学生思考，在总结分析提高过程中，通常采用反思法引导学生总结、分析，并提出改进意见。同时，在教学过程中采用多媒体技术，制作较为生动形象的多媒体教学课件，以此增强学生对所讲内容的理解程度。多种教学方法的交替使用，使得教学过程变得丰富多彩，充满乐趣。表2为“项目二：C650普通车床电气控制线路装调”的教学环节设计。
考核评价体系
本课程全面改革考核方法，注重过程评价，强调素质与能力的评价。考核分为理论考核、技能评价（过程评价）和职业技能鉴定三个项目，如果其中有一个考核项目没有考核合格，则该门课程的成绩不合格，补考时可以只考不合格的项目。三个考核项目全部合格后，则课程成绩按理论考核占25%、技能评价占35%、职业技能鉴定占40%进行计算。
理论考核主要根据课程质量标准，按照相关知识和技能点进行考试。本课程是理论实践一体化课程，技能评价遵循全方位进行的原则，不仅评价每个项目的完成情况，还评价在每一个项目中的工艺、安全文明生产及技术文档等的完成情况。在项目实施过程中全程评价，使学生养成好的工作习惯。在学习完本课程后，学生要参加国家维修电工中级职业技能鉴定，并获取职业资格证书。
教学效果
本课程是一门职业性和技术性都很强的课程，传统的课堂教学法存在显而易见的缺点，教师在课堂上讲得再卖力，效果都不见得好，因为以高职学生的思维习惯和抽象思维能力，在传统课堂上很难短时间内对机床电气控制技术的应用有清楚的认识。通过本课程的有效教学途径，把课堂搬到实训场所，全面实施现场教学就解决了这些问题。结合具体对象和产品，教师边讲解、边实验、边演示、边训练，让学生看、听、摸、想并举，眼、手、口、脑并用，通过让学生亲手“打开看看”、“拆拆装装”低压电器元件实物的办法，了解低压电器的基本结构，掌握维修中的注意事项，获得装配、调试、维修的专业技能。这样，就改变了理论教学与实践教学相脱节的局面，使课堂与实训地点一体化，教学效果显著提升。学习完本课程后，学生的思路开阔，知识融会贯通，理论水平与实践能力均有很大提高，动手能力、分析和解决问题的能力明显提高。学生走上工作岗位之后，在工作中具有较强的适应能力，从而深受用人单位欢迎。
总之，在“1221”人才培养模式的指导下，抓住人才培养的关键，对专业课程进行全面的课程建设，全面提高人才培养与产业需求的吻合度，能提高毕业生就业质量和学院服务社会的能力，促进校企的深度融合。这充分体现了工学结合与校企合作的职教理念和本质要求，符合中国国情、企业利益和学校实际，其中所蕴含的思路和方法对高职人才培养具有十分重要的意义。
参考文献：
[1]刘凤英．“数控机床电气控制”课程教学的改革[J]．机械职业教育，2009（11）.
[2]课题组．装备制造类高职人才培养“1221模式”的探索与实践[J]．四川工业职业技术学院学报，2009（3）.
[3]夏燕兰．“机床电气控制技术”课程建设初探[J]．南京工业职业技术学院学报，2007（6）.
[4]杨林建．机床电气控制技术（第3版）[M]．北京：北京理工大学出版社，2008.
[5]王柄实．机床电气控制技术（第4版）[M]．北京：机械工业出版社，2011.
关键词：数控维修；教学；虚拟机床
前言
数控市场对人才的需求已不仅仅局限于数控操作、数控编程，对技术含量更高的数控维修人才越来越重视，数控技术涉及到机械、液压、电气、计算机、编程等多个领域，不仅要求具有扎实的理论基础，并且要有熟练的操作技能，而维修水平的高低在一定程度上也决定了机床的利用率和使用寿命，应用到数控技术的模具、汽车、装备制造、航空航天等行业对数控人才更是求贤若渴。在这一发展背景下，传统的数控维修教学方法也要适当做以调整，不仅要及时对新技术加以研究，更要加大对学生实训实操教学的力度，增加实践机会，巩固理论知识，提高动手能力。此时，虚拟数控机床的发展为数控维修教学带来了新的生机，使用虚拟技术解决了因机床不足而致使的教学实践难的问题，无论对于增强学生实训还是提高教学效果，都是不可忽视的有效助力。
1.当前数控维修教学中存在的问题
1.1数控系统落后我国高校的数控机床平台配置的多为国内经济型、普及型的数控系统，缺乏高端系统，数控系统的类型相对单一，随着数控行业的发展，数控机床越来越复杂化，中、高档数控机床逐渐应用推广，由此教学现用的数控系统显出其劣势，已不能满足当前数控行业发展的教学需要，数控系统的多样化以及机床功能的复合化是未来数控教学应当注意的重点。1.2设备配置短缺数控维修教学中一个重要的环节就是让学生实际操作，这需要学校建立相应的数控机床实验室，提供机床、功能部件等实验设备器材，配备实验室需要场地较大，功能部件的种类又相对繁多，价格也不低，对于资金的需求很大，如果学校没有雄厚的资金支持，那么建立实验室就成为空谈，硬性设备配置不足，在很大程度上会影响实训教学，制约了学生实践能力的提升。1.3实训教学不足①拆装实训不足。目前许多高校实训课程都有教授机床部件的拆装，但是拆装实训课程中所用的部件多是淘汰下来的或者是有故障的产品，并且部件较为滞后，品种也不多，这样一来学生所接触到的机床部件与实际市场发展中应用的部件相差甚远，即使学生学会了课程上的部件拆装，走出学校后也无法实际应用于工作岗位，那么这种实训对于学生来说其实是没有任何实际意义的；②电气连接实训不足。数控机床技术需要学生熟悉掌握电气技术，在实训操作中，数控系统与伺服系统的连接需要反复插拔电缆，多次的反复插拔极易对电缆连接处造成影响，甚至会影响到数控系统的操作稳定性，并且反复插拔还会造成导线等相关材料的过度消耗，造成资源浪费，并且维修起来也需要大量的时间和工具，一一进行排查，这些都在一定程度上影响了学生的动手操作率；③传感检测器实验不足。目前高校的数控机床实验室多用作数控系统和机床的调试方面，而对于数控机床的传感检测涉猎甚少，偶尔有学校涉及到这方面，也尚处在论证和建设阶段，机床的传感检测元器件是机床精度的重要保证，也是故障频发的一个源头，因此加强学生对于机床传感检测器的培训势在必行。
2.虚拟数控机床概述
虚拟数控机床技术就是借助于计算机虚拟制造的执行单元。这种技术可以在计算机上以仿真加工的形式模拟真实生产环境，通过计算机的屏幕将机床全面、逼真的显现出来，让学生更直观的理解和掌握机床系统模式、生产流程、加工环境，并且虚拟数控能够及时捕捉故障信息和生产疏漏，以便于对加工工艺的合理性、稳定性、加工精度进行相应的评估和预测，降低生产风险，提高生产效率。数控机床相较于真实机床对于数控维修教学来说具有很大优势，能够有效降低传统数控机床操作的危险性，并且成本耗费小，微元处理可行性高，其仿真功能所呈现出的效果并不亚于真实化模拟，并且教学方式灵活贴切，学生也乐于主动深入研究。
3.虚拟数控机床在数控维修教学中的应用
3.1辅助理论教学数控机床的功能日益复合化，这类中高档的机床构件、工作原理、装配也日益复杂，传统的教学课件以及flas已经不能满足清晰展现机床的需要，这对于学生理解掌握理论基础带来了一定的困难，而虚拟数控机床以及功能部件可以通过计算机来以任何角度旋转、展示，进行逼真的三维动画解析，能够让学生充分观察机床内部结构和原理，加深学生对知识的理解与掌握。3.2辅助拆装实训机床部件的实际拆装实训需要大量、多种类的零部件，实际的拆装操作对于部件的损毁风险较高，对学校来说也是不小的资金压力，而虚拟拆装可以通过计算机来进行机床整体、零部件的拆装模拟，并且可以反复强化，不仅锻炼了学生的动手能力，同时也降低了拆装实训的成本投入。3.3辅助电气连接实训机床电气连接的实训主要是完成电器柜的连接，通过虚拟数控机床，学生可以自行完成电气布局规划，选择元器件，连接导线完成电气连接，并且虚拟系统还设置了虚拟的万用表和示波器，学生在完成电气连接后可以检测线路是否正常以及进行电气故障排查。虚拟电气连接能够有效缓解实训中电气耗材量大，资源浪费的现象。3.4辅助机床故障诊断故障诊断是数控维修教学中的重要环节，一般情况下在故障诊断中需要利用计算机对数控机床进行检查，由计算机显示诊断信息，学生可以通过分析相关的数据信息及时找到机床的故障之处并加以诊断和维修，并且通过虚拟机床可以对机床的参数进行设置和调试，提高学生对机床的维护、维修能力。总之，随着虚拟技术的不断发展，虚拟数控机床在数控维修教学中应用也越来越普遍，基于其便捷性以及可操作性，对于学生来说通过虚拟机床能够强化理论知识，加深对机床构造、原理、功能的掌握，提高实践动手能力，这对于数控维修教学是十分必要的。
参考文献：
【关键词】数控机床；故障诊断；教学方法
我国在故障诊断技术方面起步较晚,1979年才初步接触设备诊断技术，近年来得到迅速发展。目前国内对装备的故障诊断技术,尤其是板级故障诊断技术的研究有了较大的进展。经过二十多年的研究与发展,我国的故障诊断技术己广泛应用于军工、化工、工业制造等领域,如数控机床、汽车行业及发电厂等。
一、数控机床故障诊断与维修行业人才结构
1.蓝领层
数控操作工：精通机械加工和数控加工工艺知识，熟练掌握数控机床的操作和手工编程，了解自动编程和数控机床的简单维护维修。其岗位适合中职学校组织培养。此类人员市场需求量大，适合作为车间的数控机床操作技工。但由于其知识较单一，其工资待遇不会太高。
2.灰领层
（1)数控编程员：掌握数控加工工艺知识和数控机床的操作，掌握复杂模具的设计和制造专业知识，熟练掌握三维CAD／CAM软件，熟练掌握数控手工和自动编程技术。其岗位适合高职、本科学校组织培养，适合作为工厂设计处和工艺处的数控编程员。此类人员需求量大，尤其在模具行业非常受欢迎，待遇也较高。
（2)数控机床维护、维修人员：掌握数控机床的机械结构和机电联调，掌握数控机床的操作与编程，熟悉各种数控系统的特点、软硬件结构、PLC和参数设置，精通数控机床的机械和电气的调试和维修。其岗位适合高职学校组织培养，适合作为工厂设备处工程技术人员。目前非常缺乏，其待遇也较高。
3.金领层
数控通才：具备并精通数控操作技工、数控编程员和数控维护、维修人员所需掌握的综合知识，并积累了大量实践经验，知识面很广。能自行完成数控系统的选型、数控机床电气系统的设计、安装、调试和维修，能独立完成机床的数控化改造，是企业(特别是民营企业)的抢手人才，其待遇很高。其岗位适合本科、高职学校组织培养。
对于这三类人才主要有两个来源：一是大学及职校机电一体化或数控技术应用等专业的毕业生，他们具有不同程度的理论知识和较强的动手能力，最大的缺陷就是学校难以提供的工艺经验；另一个来源就是从企业现有员工中挑选人员参加不同层次的数控技术中、短期培训。这些人员一般具有企业所需的工艺背景及比较丰富的实践经验，但是他们知识面较窄，特别是对计算机应用技术和计算机数控系统不太了解。[3]
因此，数控机床故障诊断与维修的教学应围绕怎样使学生具备丰富的实践经验进行。
二、当前数控机床故障诊断与维修的教学现状
(一)学校师资力量严重不足
数控技术在近几年的广泛应用，引起了数控人才的大量需求，同时造成数控师资、特别是同时具备相当的理论知识和丰富的实践经验的数控师资队伍严重不足。[2]
有些学校从社会上引进了一些具有丰富实践经验的工程技术人员，用来充实教师队伍。但是，由于有关规定的限制，这些人被排除在外。因此一些学校只有聘用丰富实践经验的工程师作为学校的兼职老师，按劳付酬。[5]
(二)实训设备种类多，且与教材不配套
由于数控机床有多种系列，如法那科系列、西门子系列、三菱、华中系列、广州数控系列等，其控制系统及故障表现形式多种多样。当前数控机床故障诊断与维修的相关高职、高专类教材中讲解的数控机床故障诊断与维修的典型案例主要针对市场上的一些主流数控机床，使得理论教学与实训教学并不是十分的配套，一定程度上影响了本专业的教学质量。
三、如何开展数控机床故障诊断与维修专业课程教学
(一)师资队伍的建设
1.学校从机电一体化及数控技术相关的专业中录用本科生或硕士生，他们具有扎实的基础理论知识。可是他们缺乏实践经验，为此学校可将青年教师有计划地送到企业去挂职锻炼，将实战培训的重点放在工艺知识、故障诊断和故障排除等方面。
2.学校从数控设备多的企业招聘有丰富的现场经验、组织能力强的故障诊断技术人员，这样的人才在数控技术实训中能很快把握实训要点。
(二) 数控机床故障诊断与维修实训中心的建设
数控机床故障诊断与维修实训中心应从基础理论教育到实验、实践环节建立一套完整的实验、实习体制。为满足教学需要一般应建立以下几种实验室。
1.数控原理实验室
包括数控原理、数控机床电气控制、主轴系统、伺服系统、机床检测与调试技术等基础实验。
2.与教材配套的数控机床故障诊断与维修综合实验室
本实验室应可以完成数控系统的功能、结构、安装、参数设置以及调试等多项实验，其应用范围包括：
（1)教师讲授数控原理、调试维修以及参数设置的平台；
（2)学生验证教学内容和基本原理的对象；
（3)学生调试、参数设置、故障诊断、维修等实训实习项目的配套设备。
(三)改革教学方法
关键词：工学结合 自主求学 团队协作精神 爱岗敬业
随着“以就业为导向，以能力培养为核心”职业教育理念的提出，以工学结合人才培养模式带动专业建设并引领课程改革，已逐步成为高等职业院校建设的重要内容。笔者以学院常用机床电气线路检修技术模块为例，浅谈工学结合人才培养模式的教学探索。
一、工学结合培养模式课程探索
常用机床电气线路检修技术工学结合培养模式可分三个阶段。
1.课程前期的教、学、做一体化（12学时）
教师结合机床工作原理图对机床的各个部分工作原理进行讲解，以“纸上谈兵”的形式讲解典型的故障现象、故障分析方法以及故障的排除，使学生对机床电气线路检修有初步的认识。本教学单元教师可安排学生以小组的形式进行模拟机床教具的安装，了解复杂继电器电路接线方法及工艺，熟悉机床常用电器元件的安装位置、走线情况以及行程开关的工作状态。
2.课程中期的课堂、实训室一体化（24学时）
相比课程前期，教师利用业余时间开发研制的模拟机床对前期的教学起到了承前启后的作用，它将理论上的机床检修，通过一种视觉上的感知与实际的动手操作，让本是带有专业性质的知识通俗易懂。教师把实训室“搬进”了教室，借助本教具指导学生如何从故障现象着手进行分析，使学生在模拟机床上能够熟练地进行电气线路的调试和模拟故障的检修，与此同时布置下厂学习内容、学习任务、学习报告等相关工作。
不过，此阶段的教学还是存在一定的局限性，某些元器件以及机床运动状态在模拟机床上不能得以体现，例如X62W万能铣床中六个方向的进给控制，在模拟教具中我们通常使用四个行程开关来进行电气控制，而真正的机床则通过机械和电气结合的操作，运用了两个手柄进行六个方向的进给控制。
3.课程后期的工学结合一体化（24学时）
学生在教师的带领下进入企业，让学生能够真正触摸到实际的机床，是本次工学结合探索的点睛之笔。
对实物机床排除故障远比模拟机床要难得多，学生拿着万用表的手始终不能放下，因为在这之前，学生所了解的电气走线与控制流程仅仅局限于模拟机床，而面对工作中的实际故障，电气元件、电气走线以及分析故障的思路，向学生发出了更大的挑战，提出了更高的学习要求。于是，学生应在找寻的过程中在教师的引导下按以下步骤进行。
（1）根据工作任务的具体情况，以小组团队的方式进行讨论研究，对各自分配到的机床进行图样和检修内容的分析；
（2）制订相应的检修计划，并根据制订的计划，开展对工作任务的实施过程；
（3）小组与小组之间进行讨论学习，针对各自不同的机床线路以及不同的故障进行交流总结；
（4）在行业所属企业中完成一定的生产性作业，接受一定的职业训练，取得一定的工作经历，将课堂学习与参加实际工作结合在一起。
二、工学结合培养模式的成效分析
1.遵循认知规律
工学结合培养模式，应遵循认知规律，学生在理论指导下，通过工厂师傅传帮带和教师的合理引导，通过实际操作，形成技能。这种打破传统的教学方法，使学生认识到“学了以后会有什么用”，有利于强化学生的学习兴趣，有利于培养学生发现问题、解决实际问题的能力，使学生能循序渐进，学以致用。
2.改变了学生许多不良行为习惯
工学结合培养模式改变了许多学生的不良行为习惯，使他们基本达到职业素质的培养目标。让学生提前进入企业，与实际岗位零距离接触，有利于早发现人才，对学生的教育培训任务由职业院校和行业共同承担，学生毕业时可同时获得学历证书和职业资格证书。
3.能促进师资队伍建设
工学结合培养模式能促进师资队伍建设，是培养具有职业教育特色“双师型”教师最有效的办法。
4.学生反馈
对电气自动化0752班中的20名同学进行了抽样问卷分析，统计结果见下表。
【关键词】：数控机床；维修改造
中图分类号：TG519.1
1.数控机床维修改造中常出现的问题
据相关资料统计表明，我国数控机床维修改造中经常遇到的问题有：乱接中线至PE；非单一电源的使用；没有实现数控机床等设备的电气柜通风，必须采取“正压”方式；电气设备欠保护；控制线路埋下隐患；安全操作的保护功能不完备；标准化意识淡薄，施工中蛮干；有些数控机床的改造，尤其是一些局部小改动，却不在相关的技术文件中作出相应的修订或说明，造成文件与实际状况不符。正是由于这些问题的出现，使得我国数控机床的发展受到了很大的限制。
1.1数控机床没有安全操作的环境
数控设备安全操作保护功能不齐全的表现有：对于可能发生液体或其他飞溅的数控设备，没有按照规定设计成具有联锁防护功能的防护门；对于那些要保证操作人员处于安全区之后才能开动的部分，没有按照施工安全标准安装或设置有双手控制的预防装置；明知道如果缺相就会引起电器烧毁，却仍然没有按照规定设置三联动断路器等等。
在数控机床中，滚珠丝杠副是一种常见的精密构件，此元件容易发生的问题是经改造后的机床有可能缺乏安全的保护措施，而使工作中产生的灰尘、硬砂粒或切屑对滚珠丝杠副造成损坏。
1.2非单一电源使用而引起的安全隐患
数控机床的维修和改造是使用中常见的现象，一般维修改造人员会在改造之后的数控设备上增加一些单元或机构，有时候为了车间的走线方便，或者是为了方便改造后的机构能够与其他的设备产生动作上的连接，往往新增部分引线的时候并不是按照常规的走线方式，即不是从该设备的电源切断开关下方引线。这种操作在规定中是不符合常理的，严重时，会造成引电事故，从而造成设备损坏和人员伤亡。
1.3数控操作人员规范意识差
数控人员在设备的安装和使用中常常会出现标准化操作意识差的问题，在设备的安装和使用中不按照操作要点，结果导致数控设备出现事故。特别是对于那些已经经过维修和改造的数控设备，如果维修和改造人员犯下没有将器件标识直接写在或贴在维修过后器件上的失误，那么一旦数控设备又出现事故，就很难确定具体的故障来源，这对于接下来的维修和使用也是十分不利的。
2.数控机床维修改造要点分析
对于数控设备来说，在改造和维修的过程中要注意以下要点：
对于大、中型的数控机床来说，其主轴采用的传动方式一般情况下都是具有齿轮变速的传动方式；对于数控机床来说，其导轨不单单应该具有普通机床在导向时应该具有的精密度和工艺性，还应该拥有较好的耐摩擦、耐磨损的特性，并且还要有减少因摩擦阻力而导致的死区；一般情况下，对于我国引进进口的数控机床设备，其电气柜和柜内的元器件即使在用了多年之后，一样还具有良好的性能和参数的稳定性，所以，对于进口的数控机床设备，在对其进行改造时，不倡导对电气柜做大的拆卸和改造；丝杠传动在应用中会直接关系到传动链的精度；振荡轴的软件维修是需要引起维修改造人员注意的一点；系统在改造完成之后，要对改造机床的性能进行调试以及确定合理的验收标准。
3.数控机床维修改造问题解决对策研究
3.1数控机床维修改造应遵守的准则
在对数控机床故障的检查和对数控机床进行维修改造时要遵守先易后难，先观察后动手，先外部后内部，先进行公用设备检查再进行专用设备检查，可合理运用以往积累的经验进行查找的原则。
3.2先进专业维修改造人员的培养
一直以来，机电一体化高科技产品的代表之一就是数控机床，数控机床产生的科技含量决定了如果是具有单一知识面的机器设备维修人员是很难对数控机床出现的故障加以解决和维修的，更别提对数控机床进行改造了。所以，对于我国数控机床行业的发展来说，培养一批专业化的维修和改造数控设备人员是十分必要的。为了数控维修改造人员的培养，我国或者是企业应该建立专业化的数控设备维修机构，在维修机构中，负责维修改造人员培养的应该是具有机电一体化知识并且具有较高素质的人员，而可以参加到维修人员培训的人应该是具有以下身份，如电气工程师、机械工程师、机修钳工等。
为了加大数控设备维修改造人员的积极性，企业应该给培训站提供一切可能的有利条件，并且对参与维修改造的人员要发放必要的技术手册、工具器具及测试仪器等，使参与培训的维修改造人员体会更加形象的维修体现，提高维修改造人员的检测故障和维修改造能力。
3.3维修改造协作网建立的必要性
我国的数控机床设备市场面临的现状千差万别，不同型号、不同厂家生产的数控机床设备硬件、软件的配置都不完全相同，这也是对数控机床进行维修和改造所面临的难点之一。所以为了消除这个问题带来的困扰，维修改造协作网的建立就十分必要了，对于不同的企业来说要尽量与使用同类数控机床的单位发展友好合作的关系网，多个企业对自己收集的资料、备件的调剂以及维修经验等，多多交流，在维修改造人员的培养上相互支援，尽量实现多个企业之间的互通有无和取长补短，发挥合作的重要性，这将对数控机床的使用和维修造成好的影响。
3.4掌握数控机床的结构，尽量从根本上杜绝故障
对数控机床进行维修和改造的主要原因是故障的发生，所以要想解决维修和改造中出现的问题，最根本的还是要从根源上杜绝机械设备故障的发生。为了防止故障的发生，首先，对于制造商来说，要从国外吸取经验和教训，完善自身的数控机床技术，生产出具有高精密度、高性能的数控机床。从根本上参透数控机床的结构，只有这样才能即使数控机床发生故障，也能在故障发生的第一时间找到源头，并加以维修和改造。
4.结束语
总而言之，数控机床的维修改造并不是一项容易的工作，要想从根本上消除故障，我们不仅需要理论知识扎实的数控人才，还需要数控设备维修管理研究深入的专业人才，只有那些既拥有扎实理论知识的数控专业人才和具有丰富维修经验的数控维修人员结合起来，才能给我国的数控机床发展带来新的活力。此外，数控设备维修人员在处理故障时，要掌握灵活多变的思想，结合具体问题具体分析的理论，这样才能准确无误的找出并消除故障。
【参考文献】：
【1】王功胜.数控机床维修改造中的问题与对策【J】.机床电器，2006.
关键词：数控技术；实训；整合
作者简介：张欣波（1970-），男，辽宁辽阳人，厦门理工学院机械与汽车工程学院机电实验中心主任，高级工程师；常雪峰（1975-），男，湖北荆州人，厦门理工学院机械与汽车工程学院，副教授。（福建 厦门 351024）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）05-0156-02
数控技术专业人才是我国目前“十”紧缺专业技术人才之一，然而通过对相关企业和对数控专业毕业生的调查发现，企业对毕业生的满意度不高，认为技术、技能优势不明显，实际工作能力不足，不太适应企业的要求。目前，针对数控技术人才的培养主要集中在职业技术学院，受训人员学历普遍较低，经过短期培训后即上岗，这样只重操作，难以对数控技术的发展起到显著的推动作用；其次对CAD/CAM软件、自主产权的数控系统等数控技术核心进行研发的部门很少，目前国内只有少数公司在从事此领域的研究。这都导致数控技术和数控装备成为制约我国制造业发展的瓶颈。因此，要培养出集机械、电子、电气控制、计算机技术等于一身的复合性数控技术人才，还需要从高校做起。
厦门理工学院（以下简称“我校”）秉持“明理精工，与时偕行”的校训，紧密结合时代要求和地方发展，在大陆第一个鲜明提出了“创建特色、精致、具有较强竞争力的开放式、应用型、地方性、国际化的海西一流亲产业大学”的宏伟目标。因此，整合数控技术课程教学与实训内容，对于学生深入了解数控技术，响应学校培养“应用型人才”和“卓越工程师计划”都具有重要的意义。以下是我校在“数控技术”课程改革的一些做法。
一、数控理论课程整合
学校原课程设置存在着一些问题，主要表现在：以学科为中心，“数控技术”课程与社会对数控人才的需要脱节；原有体系中，过分强调数控机床的加工与工艺编程。而对数控控制原理的涉及内容不多，尤其体现在实践环节中。
我校根据学生原有的知识基础结合学校的实际情况，针对“数控技术”课程的实用性特点，以理论知识的应用和实践能力的培养为重点，对相关课程进行整合、更新、删减了部分教学内容，构建新的课程体系和教学内容。新的课程体系中既注重了传统制造工种的学习，又增加了数控控制原理的应用、数控机床安装调试及维修维护的内容，形成从“传统工艺工装传统制造（车、铣、钻等）数控设备编程数控加工数控设备维修维护数控设备改造（再制造）”一条龙培养体系，课程体系见图1。
二、建设数控技术试验室
本次教学改革的主要内容之一就是在传统的数控技术课程体系中增加数控机床调试与维修维护的相关内容。目前我校机械工程系也建有数控实验室，主要装备只有VMC-2002B数控加工中心、TH-DNC-Ⅲ型多功能数控教学机床和模拟编程器等设备，可供学生进行数控编程及上机操作时训。而在现代工程训练中心的数控机床主要针对学生进行“金工实习”也做一些“数控技术”实训而用，学生通过这些机床完成“加工程序”的编制，并在机床上进行实训，主要培养目的集中在机械制造方面。而对数控机床本身的控制在理论课、实践课上几乎没有相关的教学内容，这和市场上对“数控技术”人才的需求有较大差距。
利用我校目前现有的数控机床进行数控技术的实验教育课程存在以下一些问题：以加工中心为代表的成型的数控设备其数控系统的硬件及软件相对固定，不能进行随机的系统参数的改变，从而影响学生对于深入了解数控系统、伺服系统、伺服电机及测量反馈等模型的理解；另外由于数控实验室配备的数控教学机配置的数控系统在实际大中型企业中所占份额极少，不是市场主流，也影响到学生在今后的实际工作中对数控技术的掌握。现有的设备已经逐渐难以满足机制、机电等相关专业学生在数控方面课程的实验及培训需求。因此，建立一个以当前市场占有率高的数控系统为基础的数控技术实验室，对于学生深入了解数控技术，全面掌握所需的技能，以及响应学校培养“应用型人才”和“卓越工程师计划”都具有重要的意义。
在进行充分的市场调研后，我校建设了FANUC 0I数控系统实验台、SINUMERIK 802d sl数控系统实验台、SINUMERIK 840d数控系统实验台、华中世纪星21M数控系统实验台。这些数控系统多为当今市场流行数控品牌，每个实验台均采用开放式、工业级配置。见图2。
三、改革实训内容体系，开发校本教材
根据企业对“数控技术”人才的需要，认真处理教材，做到深入浅出，教为所用，学以致用。在课程内容方面，一方面强化数控实训中的机械加工工艺与编程，另一方面增加数控维修维护内容。在数控技术实训体系中十分注重教材的开发，努力加强教材建设。
1.在实验机房中增加了数控机床维修仿真的实际内容
根据最前沿的专业原理，采用先进的计算机仿真技术，对数控机床的装配、调试、排故等过程进行模拟，是一种经济、可靠、有效的工具。利用仿真软件对各类故障现象进行设置，使学生可以针对出现的故障现象利用仿真软件模块查找故障原因，通过反复练习，熟练掌握各种常见故障的维修方法，尽快地掌握和提高数控机床的维修技术，巩固所学的专业知识，锻炼逻辑思维的能力。
2.编写《数控机床常见故障诊断与维修技术》教材
由于厦门理工学院非常注重具有企业实践背景人才的引进，所以在“数控技术”人才方面既有重点大学的博士也有从一线企业招聘来的具有多年实践背景的人才。编著者在企业常年从事数控机床的维修工作，并多次负责或参与数控机床的改造工作，所以对数控机床经常出现的故障以及排除办法比较了解，总结了大量的维修实例并加以归类。
3.编写辅助教材
根据专业的培养目标结合数控技术实验室的建设，编写了适合学校的的实际教材，例如编写了《FANUC 0i数控系统连接调试》、《SINUMERIK 802d sl数控系统连接调试》、《华中世纪星21M数控系统连接调试》等多项实训教材。
四、充分利用校内外资源，进行数控项目实训
实践性教学是培养数控技术应用型人才的重要途径和保障，在专业培养方案中占重要地位。数控机床的再制造和维修维护需要大量的实践来保证教学质量的提高。厦门理工学院一方面广泛和企业进行深入交流，为企业数控设备进行维修维护，带动兴趣小组参与维修实际活动；另一方面在校内针对过去的老式机床进行数控化再制造，将所学为所用。例如，我校XK713型数控铣床采用华中Ⅰ型数控系统。该数控系统是由华中理工大学、华中数控有限公司研制开发的，其结构是在个人PC计算机（286以上）安装控制软件，通过并口与数控控制板相连接，并由控制板向步进电机的脉冲电源方向及脉冲指令来驱动步进电机带动机械传动链完成机床的进给运动。主轴采用普通交流异步电动机控制，机械换挡，满足不同加工需要。但由于此机床本身的机械传动链符合数控机床的基本要求，具有机床改造的先决条件，故可对机床进行数控化升级改造。根据机床的具体情况和性价比选择了采用武汉华中世纪星HNC-21MD数控单元进行升级改造，更换原来的华中Ⅰ型数控系统。由于该系统具有步进电机控制接口，可直接与原有机床的步进电机驱动电源相连接，即不更换驱动系统及步进电机。图3分别为改造前后的数控机床对比。
通过对教学镗铣床XK713型镗铣床的数控化升级改造，带领学生完全做到了从硬件连接到软件调试过程，使学生掌握数控机床构成的几大部分的关系。在此基础上分析传动链的数学模型，巩固必要的基础知识，例如电机拖动原理、工厂电气控制、自动控制原理、直流控制系统和交流控制系统、PLC的编程技术及技巧、测量反馈的原理等，彻底达到高等学校“数控技术”人才培养的目的。
五、总结与反思
数控技术应用专业工学结合课程的实践研究，课题组进行了积极的探索。在专业核心课程中构建了学习领域的课程模式，重点是针对高等学校的“数控技术”课程加入了大量的数控机床安装调试和维修维护内容，力争在实践体系内，加强学生的学习兴趣，并以此为突破口，强化机电一体化人才的课程培养体系。通过改革可以看出，学生的学习积极性和主动性明显加强，学生的学习潜能被充分发挥出来，学习成绩明显提高。由于强化了技能训练，增加实训项目和时间，学生的动手能力、职业技能得到了很大提高，特别是机电类数控技术方向的本科类学生以“数控机床”为核心，全面理清了课程体系。
但是，也应该清晰地看到，在我国尽管“工学结合”在高等教育体系中取得了一定的进展，可是在全局范围内，由于制度、法律对企业的优惠政策不明显，影响了企业参与高等教育的积极性。如果只靠学校单方面加强实践能力培养，终究会因为能力有限而难以展开。为此，如何开展“校企合作”，实现“工学结合”从制度上得到保障是以后人才培养模式的研究方向。
参考文献：
[1]孙新国，刘宏伟.仿真软件在数控机床维修中的应用[J].机床与液压，2013，（13）.
[2]齐文全.数控技术应用专业课程教学改革的探讨[J].广西轻工业，2010，（8）.
[关键词]变频器 实训台 开发与研究
中图分类号：G592.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0213-01
1 引言
当前制造业向消费市场提供的机床、装备机械、电气设备及各种含有电力拖动与电气控制的产品中，其电气系统都占有很大的分量和起着关键作用。要想完成装备中电气系统的研发、试制、安装、维修、操作及使用，就必须要有大量的专业技能人才参与。随着现代科学技术的不断发展，变频器的应用越来越普遍，而且种类也越来越多。变频器与PLC综合应用更为广泛。按照目前社会生产生活对各种电机广泛应用的需要，我们急需培养能够控制各种电机的高级技能人才。正是在这种背景下，机电专业正在开发和建设变频器实训台。
2 变频器实训台研制方案
2.1 功能开发与研究
变频器技术课程是机电专业的一门核心课程，由于新校区搬迁，机电工程系与电气工程系原共用的变频器实训室不能满足教学需要，机电工程系急需新建一个变频器实训室。变频器实训室设备主要是变频器操作实训台，为了拓宽学生学习领域，提高实践技能。考虑以下几个方面进行实训台的设计：
1、实训台从设计到制作都是我院自主完成，采用桌面和实训用网孔板相接合，由校工厂制作。
2、实训设备的来源通过政府的招标采购获取。
3、实训台主要实现变频器控制，PLC与变频器的联机控制，以及实际工业控制等。
4、实训台还可以实现《机床电路》、《电气控制技术》、《恒压供水》、《电力电子与变频器》等课程的实践教学以及实训教学，还可以为维修电工技能鉴定提供实操场地。
5、拟建成一个综合应用的实训台。
2.2 实训台控制屏上电气元件布置图设计
3 变频器实训台研制
3.1 设备清单
变频器实训台设备清单
3.2 实训台的制作
教学仪器厂家生产出的实训设备，大多缺乏职业教育理念，其次是由于生产厂商的出发点与我院实际不同，往往在设备上要加上一些不必要的仪表和过度装饰，构成卖点的地方但并不实用，表面看起来很先进，但对学生的实践教学起不到真正的锻炼效果，却又增加了成本。
变频器实训全由我院师生自主设计、研发和制作的实训台。实训台主体框架是由桌面与网孔板相结合，采用共用一个桌面的双面实训台，这样不仅可以节约资源，而且能够有效利用空间。实训台是由我院校办工厂制作，从质量和耐用性上都能够得到保障。
实训台元器件的安装和接线是由我院机电14-3班学生和机电M13-2班学生，利用专业实习时间在机电专专业教师带领和指导下完成的。机电专业的学生在老师的带领下按照设计方案进行四周行线槽的安装和固定，滑道的安装，元器件的安装。再根据实训台的大小，在保证实现功能最大化的前提下，考虑设计的合理性和美观性，对实训台元器件的布局进行调整。学生按照电工接线原则，将元器件接到接线端子，这样可以避免元器件的重复接线，降低元器件的损坏率，有效节约资源。通过学生参与实训台的研发、设计、安装、接线，降低了实训台的成本，具有极高的性价比，更贴近于生产、生活实践。而且使教师和学生的实际动手能力大大提高，体现职业教育特色的“工学结合”、“做中学、做中教”。变频器实训台的总成本是1.0万元/每套左右，价格远远低于相同功能的成套产品，大约是教学仪器厂家价格的将近一半。因此从价格来讲，变频器实训台的研发项目为学院节省了近10万元左右的资金。
4 预期效益分析
学生可以在实训台上了解变频器的结构、安装及接线的基本知识，进而学会使用变频器的基本技能，包括参数设定和操作方法，控制回路接线端子的设置，接线及智能化功能，功能参数的设置，变频器的维护等进行实际操作培训.在此基础上可以对模拟的实际工业控制系统，完成变频器工程题的实际操作训练，以满足社会生产实践的需要，真正实现学生与企业的零距离就业。本实训台还可以完成《电气控制技术》、《机床电路》等课程的实践教学，以及维修电工的实操考核等。面向电气自动化技术、铁道通信信号、机电一体化技术、数控设备应用与维护、机械制造与自动化、铁道供电和铁道车辆等专业的相关课程的实训及相关课程的理实一体化教学。
5 结束语
目前实训台已经初步建成，并且已投入使用，能够满足学生实践教学和实训教学的需要，教师和学生反馈效果很好。后续仍需进一步建设和完善实训台，能够全面实现实训台的使用功能。
参考文献
[1] 周蕙芳，变频器技术及应用课程项目化改革探索与实践，中国教育技术装备 2015（12）
[2] 丁宏，论《变频器技术》课程在职业教学中的实践与探索，速读，2014（5）
关键词：触摸屏；故障；数控车床；教学设备；电气控制系统
The teaching equipment design for touch-screen CNC machine maintenance
Li Qiliang
Nanjing institute of railway technology, Nanjing, 215137, China
Abstract: In the teaching process of the practice course alignment and maintenance of CNC machine tools, the training subjects such as how to intuitively and efficiently analyze and find the fault of electrical control circuits logically, recover the CNC system parameters that are set by mistake, determine necessity contact of the failure phenomenon and the fault type, revise machine functions via PMC programming, and debug, etc are the common teaching difficulties. In response to these key issues, the paper has designed a teaching equipment for CNC machine maintenance based on automatic set by touch-screen and the strong anti-jamming technology, which have some characteristics such as efficient set, intellectualized design and low cost. The accomplishment of this project can created favorable conditions for the practice course, and enhance the teachers comprehensive capacity and teaching level, which are the solid foundation for expanding cooperation between colleges and enterprises.
Key words: touch screen; failure; CNC lathe; teaching equipment; electrical control system
根据机床行业调查，数控人才的市场需求已从初期的数控操作、数控编程转向了技术含量较高的数控机床调试、维护与维修，维修力量不足是影响数控机床利用率和完好率的主要因素，大量机械制造行业和装备制造企业急需大量数控机床维修人才。所以加大对数控设备维护人员的培养、提升学习效果是目前职业院校相关专业的使命所在。
在数控设备应用与维护相关专业职业教育实践过程中，我们主要采用旧机床，先拆装其主要机械结构及电气线路，再人为设故让学生排除和虚拟数控机床故障排除两种方法进行教学，发现存在以下问题：
(1)人为设置故障时总能被学生直接找到故障点(特别是电气线路的通断故障)，学生取捷径就可以“高效率”地找到故障，从而违背了从现象中分析判断并检查相关部位查找故障点的思路。
(2)虚拟数控机床在装拆及电气连接方面实训效果明显，减轻对实际数控机床和实验台的设备(特别是高档设备)压力；虚拟数控机床1人1机有利于激发学生的学习热情，具有安全、经济等特点，但其完全是一种模拟状态，主要是对学生认知能力的提高，缺乏实际动手能力的培养，也缺乏故障再现的随机性。
功能有限是我专业现有设备的主要问题，为扩充实训项目，多渠道提高学生对机电一体化技术的理解，我们设计出以单片机作为控制核心，以工控现场普遍使用的触摸屏为人机界面的数控机床维修教学设备，实现了设置随机一种或多种不同类型的故障，具有故障隐蔽性强，真实性好等特点；而且相对于其他控制终端(如PC机)而言，成本低，集成度和抗干扰能力更强。
1触摸屏与CNC和单片机控制系统之间的通信
数控系统一般通过RS-232C串行口和外界通信，但由于RS-232C串行口通信有效距离短，且实训设备在生产车间，现场条件恶劣，笔者以FANUC 0i Mate TD系统控制的车床为通信对象，采取了抗干扰能力较强的远程通信方法，即利用CNC系统的RS-232C通信接口和协议，通过屏蔽双绞线把高通信速率的RS-485接口转换远程智能通信模块，同Pro-face st3300系列，型号AST-3301S触摸屏的RS-485接口COM2(凸型D-Sub 9针接头)连接起来，另一方面，PC通过USB数据传输电缆CA3-USBCB-01把触摸屏编辑软件GP-Pro EX 2.1编写的画面程序下载到触摸屏里如图1所示，既解决了一个触摸屏和多台数控机床进行通信的问题，又为数控机床装调维修工等相关技能鉴定考试提供硬件支持。
图1 设备通信原理
说明：①一个485转232智能模块可以接多个机床，在本文中还通过该串口通信实现机床对应的单片机控制系统有计划地控制对应的线路通断电路。由于RS-232C规定的逻辑电平与单片机的逻辑电平不一致，这里选用专用电平转换芯片MAX232实现单片机TTL电平(0/5V)和RS232电平(+10/-10V)之间转换。②机床端485转232智能模块的D2±端子可以并联，而且触摸屏通过专用指令可以对每个通信端口的参数设置编程，确保了柔性设置的可行性。
2设故系统设计原理
设置故障的内容主要包括3个方面：数控系统参数错误更改或不匹配硬件连接；漏电、缺相以及设备保护电路自动动作等电气线路故障；在机械方面，故障设置主要针对误差补偿不当甚至是错误造成定位误差过大的问题。
在编制通信软件过程中，首先要解决的是遵守FANUC数控系统的通信协议，反译和处理与FANUC数控系统相关的传输数据格式转换，否则接收到的数据将是乱码。
2.1 串口通信设置
点击系统设置控制器/PLC，通讯设置的内容一般有SIO Type=RS422/485(2wire)，Speed，Data Length，Parity，Stop Bit等常规串口通信设置。一般首先在GP的扩展SIO设置中选择和仪表的通讯设置一样的参数。(1个起始位，8位数据，无校验位，1个或2个停止位)，串口通信可以利用GP-Pro EX 2.1编辑软件的D-Script功能自由地对串行通讯口编程，发送、接收字符串、获取通讯口状态。如进行通信初始化：
if([S:EXT_SIO_ STAT15]==1)//判断端口的状态，检查是否有扩展SIO协议
{[w:通讯步骤]=1
[w:超时设定]=3//3秒的超时(这里的数据可以改变)
[w:下一通讯]=1
[c:EXT_SIO_CTRL]= 0x07//将发送缓存和接收缓存区都清零
}
endif
以下是用于检测通讯是否超时，触发条件是每隔一秒运行一次：
if([w:接收超时]>0)
{[w:接收超时]=[w:接收超时]-1
}
endif
2.2 数控系统参数设故
上位机直接控制FANUC数控系统参数，可以通过以太网使用CNC参数设定或伺服GUIDE，本文基于触摸屏和CNC之间串口通信对系统参数进行间接设置，以考查学生对部分参数不正确造成机床故障的判断能力，提升对该参数作用的理解，如在软限位系统中，通过设置PRM3004#5=0，就会出现硬超程报警等。
上述的间接设置方法是将机床正常情况下参数备份的文件做局部修改，再进行数据恢复，其中关键技术在于熟悉CNC系统参数备份的文件结构和外接触摸屏进行数据的恢复操作步骤：
对机床正常情况下参数备份文件的局部替换是利用配方功能实现，使用预设的数据创建配方，以备写入单片机控制器；参数恢复的关键操作同PC―通过传输电缆连接触摸屏与数控系统并使机床处于EDIT状态；设定数控系统和PC匹配的传输参数；在数控系统中，按软键[PARAM][OPRT][READ][EXEC]，等待触摸屏将相应数据传入；通过触摸屏把修改后的文件发送到CNC系统。
2.3 电气设故
为实现自动设故，笔者通过串口芯片MAX232与单片机通信，以控制关键线路的通断。为此，利用Protel DXP制作基于AT89S51线路故障设置PCB版，其原理如图2所示。
正常情况下，单片机引脚P1.3输出低电平，三极管Q11截止，继电器线圈没有电位差，继电器衔铁释放，保持常开状态，起到断开电流的作用，同时状态二极管也点亮；当单片机接收到触摸屏需要设置W71线路故障点命令时，引脚输出高电平，三极管Q11饱和导通，+5V电源加到线圈两端，继电器吸合，常开触点闭合，继电器起到断开线路的作用，同时状态二极管也熄灭。状态二极管起到调试作用，一般隐藏在考核箱内。
3 设故软件设计
本文设故软件采用服务器/客户机模型开发出教师机软件和客户端软件。教师机软件是整个系统管理和维护的核心，用来控制各个机床考核内容、评定学生的成绩和学生信息管理，教师登录成功后主要有指定考题、随机出题、通信设置和About4个按钮，其中指定考题的画面如图3所示。
在此画面中，主要由两个重要部件构成：数值显示部件用于选择检查的故障号，本例设置了7个故障；右侧是供教师选择的故障，如果点击“故障确定”，就把当前选择的故障号传到左侧，以备登记、检查。
在这里，还实现了“过3分钟未操作即自动切换主画面”和“每次进入子画面均需输入密码”的安全功能。
在每台机床旁，还安排了学生PC机，通过RS232C和智能模块相连，主要完成将检测到的电气故障线路号上传到教师机；在实训联系阶段还可以提示故障判断思路以及Flas演示整个排故过程。
4结束语
通过对现有的CJK6125i型车床数控化改造和基于触摸屏的自动设故系统开发，实现了利用一个触摸屏远程管理多台机床随机设故和自动评分、成绩统计，方便地通过形成性考核方式考核学生掌握技能的真实水平。实践证明，不仅较好地解决了远距离通信、资源合理利用、抗干扰能力的问题，提高了原有旧机床的综合利用率，而且能满足数控机床装调、维修教学和实训，为我院数控机床装调维修工技能鉴定基地创造了条件。
参考文献
[1] 吴金娇，刘树青.虚拟数控机床在数控维修教学中的应用[J].中国现代教育装备，2011，1：75
[2] 汪木兰.数控原理与系统[M].北京：机械工业出版社，2004
