机电一体化设备的组装与调试实训方法分析

机电一体化设备的组装与调试实训方法分析

戚宇辰

江苏联合职业技术学院无锡机电分院，无锡，214000

摘要：本文探讨机电一体化设备的组装与调试实训方法。通过详细介绍组装实训和调试实训的步骤，强调安全操作和环境保护的重要性。在组装实训中，通过确定设备和材料，准备技术文档、图纸和操作手册，以及演示工具使用和装配技巧等步骤，培养学生实际操作能力。在调试实训方面，强调理解设备工作原理、介绍传感器和控制器功能，以及使用调试工具和仪器的重要性。通过开展组装与调试实训教学，培养学生的问题解决能力，以帮助培养机电一体化设备领域的人才。

关键词：机电一体化；组装实训；调试实训；安全操作

前言：机电一体化设备在现代工业中扮演着重要角色，涉及机械、电子、自动化等领域的相关技术，可以提高生产效率和质量。通过详细介绍组装实训和调试实训的步骤，强调安全操作和环境保护的重要性。组装实训中，从确定设备和材料、准备技术文档到演示工具使用，培养学生系统思维和团队协作精神。调试实训中，通过理解设备原理、介绍传感器功能，强调问题排除的技巧，提升学生的故障分析与解决能力。旨在提供机电一体化设备实训有益指导，以满足行业对高素质技术人才的需求。

一、机电一体化设备的重要性

随着工业技术的不断进步，机电一体化设备在现代制造业中发挥着越来越重要的作用。机电一体化将机械、电子、自动化等领域的技术有机结合，实现设备的智能化和高效化。这种一体化的设备不仅可以提高生产效率，降低生产成本，而且还能达到更高的生产质量和产品精度。在制造业领域，机电一体化设备被广泛应用于各个行业，如汽车制造、电子制造、食品加工等[1]。这些设备可以完成传统的生产任务，也能适应不同的生产需求，实现灵活生产和定制化生产。

二、组装实训方法

（一）确定实训设备和材料

在机电一体化设备的组装实训中，确定合适的实训设备和所需材料是一个关键步骤。首先，根据实训课程的目标和内容，选择与课程内容相符的机电一体化设备。这些设备应该涵盖学生需要掌握的知识和技能，从基础的装配到高级的调试，以满足不同层次的学习需求。其次，确保所选设备的完整性和正常工作状态[2]。检查设备的各个部件和零部件是否完好无损，避免因设备问题导致实训过程出现阻碍。最后，检查设备的电气系统、控制系统等是否正常工作，以保证实训的顺利进行。

（二）准备技术文档、图纸和操作手册

一是整理设备的技术规格、说明书和原理解析等文档。这些文档应涵盖设备的主要组成部分、工作原理和基本参数，以便学生了解设备的功能和特点。二是提供设备的详细图纸，包括设备的结构图、电路图、接线图等。图纸可以帮助学生理解设备的各个部件之间的关系，以及控制系统的连接方式。三是编写设备的操作手册，详细描述组装步骤、注意事项和操作流程。操作手册应简洁清晰，包括图文并茂的说明，以帮助学生按照正确的顺序进行装配操作。四是为学生准备故障排除指南，列出可能出现的常见问题及解决方法。帮助学生在遇到问题时迅速找到解决方案，培养他们的问题解决能力。

（三）进行设备组装

通过按照图纸和操作手册的指引，有序地依次进行设备组装，帮助学生掌握正确的组装流程和方法，以此提升操作技能。确保所需的零部件、工具和材料已经准备就绪。检查每个零部件的完整性和状态，确保没有缺失或损坏。将工作区域清理整齐，确保有足够的空间来进行组装操作。将所提供的技术文档、图纸和操作手册放置在易于查阅的位置。根据提供的图纸和操作手册，按照指引逐步进行装配[3]。从基础部件开始，逐步组装到更复杂的部件，确保每个步骤都正确无误。注意每个连接点、螺丝孔、紧固点等的细节，确保零部件正确连接并固定。细心操作可以防止在后续步骤中出现问题。

（四）强调安全操作和环境保护意识

通过强调安全操作和环境保护意识，可以保障学生在实训过程中的安全，培养其安全意识和环保意识。在实训开始前，为学生提供必要的安全操作培训。介绍设备的危险部位、紧急停机装置的位置，以及急救措施等。确保学生了解并遵守安全规定。要求学生穿戴适当的个人防护装备，如手套、护目镜、安全鞋等，这些装备可有效降低意外伤害的风险。确保实训现场干净整洁，没有杂物堆放。将危险品、易燃物品等放置在指定位置，防止火灾和环境污染。同时，在实训过程中定期检查设备的工作状态，确保设备正常运行，不会因设备故障造成意外事故。

（五）演示工具使用和装配技巧

在机电一体化设备的组装实训中，演示正确的工具使用和装配技巧对于学生的操作效率和结果至关重要。首先，介绍各种常用的工具，如扳手、螺丝刀、螺母扳手等，以及它们的用途和特点。确保学生了解不同工具的功能。示范正确的工具使用方法。通过实际操作演示如何拧紧螺丝、连接零部件等，强调正确的握持和施力方式，防止不必要的伤害。其次，教授装配技巧，比如如何正确连接零部件、如何对齐孔位等。通过示范和实践让学生掌握装配的关键点。提醒学生注意工具的维护保养，如保持工具的锋利、干净，定期润滑等。最后，对于操作中存在困难的学生，提供个别指导和辅导，帮助他们解决问题，提升操作技能。

（六）提示常见问题及解决方法

在机电一体化设备的组装实训中，学生会遇到一些问题。例如，在使用伺服控制或步进控制电机时出现飞车现象。教师应该进行以下几方面的教学引导：用万用表检查伺服和步进驱动器的供电部分及控制部分电路，确保电压准确无误，排除电源问题或电路连接错误。使用测试程序，排除可能存在的PLC程序问题。确认程序中的逻辑和指令是否正确，是否存在异常情况。仔细观察电机运动过程。根据提供的资料，发现每次旋转三分之一后停止。怀疑是由于控制绕组上的控制电压反相时，导致旋转磁场的旋转方向发生变化，从而使电动机转子发生反转。解决方法是重新接线，确保驱动器到电机供电处U、V、W三相电依次对应。确认无误后，经过多次测试，观察电机运动方向是否准确，以及是否能够顺利运行。如果测试正常，飞车现象应该得到解决。

三、调试实训方法

（一）理解设备的工作原理和控制系统

通过让学生深入理解设备的工作原理和控制系统，更好地进行调试操作，快速定位问题，并根据原理进行适当的调整和处理。首先，详细讲解设备的工作原理。解释设备各个部件之间的协作关系，以及信号传递、能量转换等基本原理。通过生动的例子和图示，帮助学生理解设备的工作过程。其次，介绍设备的控制系统，包括传感器、执行元件、控制器等组成部分。解释控制系统如何感知环境、执行指令，通过反馈控制实现预期的运动或功能。再次，示范一次完整的调试过程[4]。从启动设备、设定参数，到观察设备运行情况，演示如何根据设备的反应调整参数和采取措施。最后，利用模拟器或虚拟实验平台，让学生模拟不同工况下的设备运行和控制过程，利于加深对控制系统的理解。

（二）介绍传感器、执行元件和控制器的功能

通过深入介绍传感器、执行元件和控制器的功能，学生将更加了解设备内部的运作机制，能更准确地进行调试和控制操作。第一，详细介绍不同类型的传感器，如光电传感器、接近传感器等，以及它们的工作原理。解释传感器如何感知环境信息，将物理量转化为电信号。第二，介绍执行元件，如电机、气缸等，以及它们在设备中的作用。解释执行元件如何根据控制信号执行运动或产生力。第三，解释控制器的作用，包括PLC、微控制器等。说明控制器如何接收传感器信号，通过处理逻辑指令控制执行元件的运动或功能。第四，示范一个简单的案例，如使用光电传感器检测物体，然后由控制器控制电机运动。演示传感器信号传递至控制器的过程，再由控制器输出控制信号控制电机的运行。第五，提供机电一体化设备，让学生亲自实验。让他们连接传感器、执行元件和控制器，观察信号传递和运动实现的过程。

（三）分析调试步骤，从低级到高级测试

在机电一体化设备调试实训中，有系统地分析调试步骤，从低级到高级测试，有助于学生逐步排除问题，确保设备能够正常运行。一是从设备的基本功能出发，进行低级测试。确认所有连接线路是否正确连接，电源是否正常供电。依次测试每个执行元件（如电机、气缸）是否能够正常运转，检查传感器是否能正确感知。二是分析控制信号的传递过程。使用示波器、多用途测试仪等工具，检测传感器信号和控制器输出信号的波形和幅值。确保信号传递正常。三是针对闭环控制系统，测试反馈控制的效果[5]。例如，使用编码器等设备监测电机的实际转动情况，与控制器设定值进行比较，调整参数以实现更精确的控制。四是在基本功能正常的基础上，测试设备的高级功能。五是根据测试结果，进行参数调整和优化。通过对控制器参数、传感器位置等进行调整，使设备在不同情况下的性能更优。

（四）使用调试工具和仪器

其一，详细介绍常用的调试工具和仪器，如示波器、万用表、信号发生器等。解释它们的功能、使用方法以及在调试过程中的作用。其二，示范正确的工具和仪器操作方法。例如，如何连接示波器，如何设置参数，如何读取测量值等。通过实际操作演示，让学生了解正确的使用步骤。其三，提供机电一体化设备和相应的模拟信号，让学生亲自操作工具和仪器。指导他们如何使用工具捕捉信号、测量参数等。其四，教导学生如何分析示波器的波形图、测量数据等。解释不同波形的含义，帮助学生从数据中判断设备是否正常工作。其五，制造故障情况，使用工具和仪器检测问题。如模拟信号断开，使用万用表检测信号线路是否中断。第六，在使用调试工具和仪器的基础上调整设备的参数。例如，根据示波器波形进行控制器参数的微调，以达到更精确的控制效果。

（五）强调故障排除的方法和技巧

通过强调故障排除的方法和技巧，学生能更加自信地应对设备故障，提高实际操作能力和问题解决能力。首先，介绍常见的故障类型，如电气故障、机械故障等。帮助学生根据故障现象进行初步分类，缩小故障范围。强调逐步排除法。从简单、容易排除的问题开始，逐步深入排查，避免过于复杂的操作一开始就陷入死胡同。其次，教导学生采用分层分析法。检查最基本的连接、供电等问题，然后逐步扩大范围，检查更复杂的元件和信号链路。使用工具和仪器，测量和记录正常工作时的数据，与出现故障时的数据进行比对，找出异常之处。最后，分析实际故障案例，解释问题的根本原因，让学生了解故障排除的过程和思路。

结论：通过详细阐述组装和调试实训的步骤，强调安全操作、问题解决和团队合作的重要性，为教育者和从业者提供实用的指导。组装实训环节通过实际操作，培养学生的装配技能和系统思维，为他们在实际工作中提供有力支持。调试实训环节使学生熟悉设备原理和故障排除方法，提升他们的实际问题解决能力。这些方法为培养适应工业发展的高素质技术人才提供实质性的帮助。未来应持续改进实训内容，紧跟技术发展，培养出更多具备实际操作能力和创新思维的专业人才。

参考文献：

[1]张佳旺.机电一体化设备安装技术要点[J].石材,2023,11(05):22-24.

[2]李荣洲.机电一体化设备的安装调试及故障应对方法[J].造纸装备及材料,2023,52(02):24-26.

[3]姚非非.机电一体化设备的故障诊断技术分析[J].农业工程与装备,2022,49(04):31-33.

[4]黄诚壬.机电一体化设备故障诊断系统设计与应用研究[J].中国设备工程,2021,19(24):191-192.

[5]于晓峰.机电设备组装与调试技能训练分析[J].江西电力职业技术学院学报,2021,34(10):16-17.