机电一体化专业的13个学习领域

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1、机电一体化专业的13个学习领域早在30年前，日本创造了机电一体化（英语mechatronics） 词。之后，德国和瑞士 在这领域占据了领先的位置。机电一体化是一个结合了机械设备，电气工程和信息技术等在 内的新型专业，德国于1998年开始设置这个专业。这个专业的培训基础是：1. 机电一体化职业培训条例2. 教育委员会的课程框架3. 各联邦州的政策和课程大纲据此，本书是由工程师和职业学校的教师共同编写的，同时他们也得到了来自他们工作 组同事的支持。在KMK课程所描述的13学习领域中，机电一体化领域的专家们考虑到了技能，知识和 实际应用中的许多可能行业与应用需求。同时也考虑到了学生的对专业所需知识的

2、反馈意 见。知识和掌握各种知识之间相互关系被视为是成功应用知识和完成知识迁移的先决条件。 在可能的情况下，与实践相关的应用会不断做出修改。学习领域的内容参照了 KMK的教学框架并由此分配出章节。这本书是机电一体化职业培 训课程的一部分，所有相关问题的回答均来源可靠。此外，随着技术领域的发展与变化，第三版在许多内容上都做了及时的修订。“电子设 备”和“电气测量”更改为一个独立的章节并重新进行了录制，而“电气驱动”则重新进行 了设计。基于本书的特点，这本书除了可以在教室使用外，还适合学生通过自学来提高他们的专 业知识。学习领域的解释机电一体化学习领域被分成了 13个，它针对的是行动领域的专业课程，

3、不同的企业培 训其培训课程的内容需求也会有所不同。不同的州可以按不同的学科来分配学习领域的内 容。作为职业学校，可根据本地企业的实际情况，在其教学过程和培训内容上作出相应的选 择。这本参考书以独立结构进行编写，其目的是为某些具有区域特点的地区提供相应的技术 资讯，从而对所在区域的职业培训提供帮助。下面是对选定的机电一体化系统的实例进行相关的内容解释。同时，它也是对学习领域 某些概念所进行的解释。r.z学习领域1:机电系统的功能关系分析在这个学习情境中，应该把机电一体化技术与机电一体化系统放在同一个位置上，采用 系统化的方法加以分析。这需要能将系统拆卸成子系统和按功能或功能关系进行分类的部 件，

4、以方便描述其信号、能量的流动。解决上述问题最有效的工具是所有成形的文献资料和技术文件，如技术图纸、电路图、 功能框图、功能步骤，尺寸规格等。这个领域的学习也被称为是“跨领域学习”其内容涉及其它的学习领域，相关主题在 本书所有的章节内均可以找到，在教学中可依据这些主题构成学习情境。学习领域2机械子系统的制造机电一体化系统包括机械部件和机械系统，它们是由经过加工后的毛坯或半成品组装而 成，如图所示，半成品“铝管”就是该机电一体化系统中的一个部件，它被制成“棒”的形 状，并根据实际需求进行剪切和打孔。这就要求具备材料工程学基础和金属处理与控制的方 法。另外，现有工件的构成也非常重要，在学习领域2中，

5、所有安装过程，都必须按机电一 体化的要求进行，如粘合、螺母安装和焊接等等在以上过程中，执行这项工作的技术工人必须能够自然地与他人沟通，这就意味着他必 须会阅读上执行上述任务所需的所有技术草图、安装图纸、图表与图形。除此之外，他还必 须会画装配草图、创建可以描述安装过程的文件。这样，关于这一领域学习就包括须预先知 道学习10中所包含的知识与技能。表1：学习领域2中的学习内容学习领域本书中的相关章节部装与分装图纸、零件清单2技术交流机械部件、配合与公差6机械系统、7机械系统的制造装配计划、紧固件6机械系统、14机电一体化系统的安装、调 试与维护手工与机械加工基础、机械加工与拼装6机械系统机械连接制

6、造6机械系统定制材料和辅助材料5计划与辅助设备安装工具与辅助设备6机械系统、14机电一体化系统的安装、调 试与维护正确安装与存放、安全14机电一体化系统的安装、调试与维护测试与测量设备3测试、4质量管理学习领域3安全保障下的电气设备安装在机电一体化系统包含了大量的电气设备，电气设备安装除了需要具有足够的知识外, 还需要有一个健全的防护体系。机电一体化系统和电气系统的内部元件都必须遵守所有的安 全规定，在对它们进行安装的过程中，你必须学会电量计算，必须清楚的知道它们之间的相 互作用关系和显示选项的意义，必须掌握选择适当的测量设备或测试程序对它们进行检查的 方法。在学习领域3中，将涉及到以下的学习

7、领域表2：学习领域3中的学习内容学习领域本书中的相关章节电气量及电气量的连接、电气量的显示与计 算8电气工程基础直流与交流电路中的兀件8电气工程基础、9电气系统电气测量技术8电气工程基础、14机电一体化系统的安装、 调试与维护能量信息传输电缆和电线的选择8电气工程基础、12总线系统电气网络8电气工程基础过载、短路、过电压所造成的危害、保护兀 件的计算与选用8电气工程基础处理表格与公式8电气工程、9电气系统用电安全、电气安全规则、发时意外时的救 助8电气工程防止触电的措施与法规8电气工程电气设备的检查8电气工程、9电气系统电涌的原因和噪声、所产生的影响与处理方 法8电气工程、9电气系统电磁的兼容

8、性9电气系统学习领域4电能与信息流的査验、气动与液动组件控制问题通常有不同的方法和不同的技术，如气动、液动都是常用的方法。解决自动控 制领域的问题，常常可以同时使用几种驱动技术。目前，单纯的气动与液动控制已经被电气 动与电液动所取代并加以应用。控制器正确安装的先决条件是功能性的知识、信息流的鉴别能力、制定安装计划、阅读 和解释。可以看出学习领域4与学习领域1之间的紧密联系，如在前面介绍过的培训领域中，通 过学习领域学习所获得的技能之一：系统分析，在功能分析过程中将会被应用到。 这个领域的学习内容将对学习领域7和8具有深化和扩展的作用。表3：学习领域4中的学习内容学习领域本书中的相关章节气动和液

9、动变量，它们之间的关系，显示选2技术交流、10控制技术项与计算电动、气动和液动动力单元 基本电路的控制技术技术文档控制系统中的信号与测量电动、气动、液动动力组件带来的危害 经济、安全和环境保护、循环再生用电安全、电气安全规则、发时意外时的救 助防止触电的措施与法规电气设备的检查电涌的原因和噪声、所产生的影响与处理方 法10控制技术、8电气工程基础10控制技术10控制技术、2技术交流10控制技术10控制技术、8电气工程基础、9电气系统10控制技术 8电气工程 8电气工程8 电气工程、9 电气系统8电气工程、9电气系统电磁的兼容性9电气系统学习领域5使用计算机进行通讯扫描站PCPCPCFCPC在这

10、一学习领域，使用的数据处理系统将被纳入到业务流程和网络系统、安全系统的结 构中去。实质上这是在对数据处理的基本知识具有一定的理解能力后，学习如何使用行业的 标准软件。作为机电一体化技术的培训内容，可以做两个操作系统和应用程序包，如Office程序、 简单的CAD程序、仿真机器人的编程软件、互联网或类似软件。除了掌握软件，这一学习领域的学习内容与外围设备的安装与配置无关。学习领域6工作过程的计划与组织公司的组织结构和根据面向生产和经济标准的工作团队的组织是这一领域的学习重点。 其关键在于要了解机电一体化系统及其内部的运行程序，并知道如何考虑在机器运行时的干 预措施。必须学会以怎样阅读和解释相关技

11、术表格，知道事故的预防措施。在所有的活动中， 重要的是思维能力。表4：学习领域6中的学习内容学习领域本书中的相关章节材料高度与成本核算与学习领域5类似，学习领域6也是几个学 习领域的交集。这也是本书在内容章节上如 此处理的原因。例如第2章和第2章的文档， 第10章与第14章的工作流程的处理工作流程分析结果评估与文档处理人体工程学、事故预防和保护工作流程的表示质量管理学习领域7机电一体化子系统的实现学习领域7与学习领域8密切相关，学习领域8的控制技术是基础，它为机电一体化系统在第8章的创建奠定了基础。作为评估执行器与传感器运行和可操作能力，控制和控制工程主要是通过气动一电气动、液动一电液动和PL

12、C控制中心的简单运行来解决其中存在的问题。表5：学习领域7中的学习内容学习领域本书中的相关章节时间链、循环、框图10控制技术、11控制工程控制器与调节器的特性10控制技术、11控制工程传感器与传感器的效率10.6传感器传感器与传感器的信号动作10.6传感器简单的运动序列与控制算法的编程10控制技术电路设计10控制技术控制与调节过程的图形表示10控制技术、11控制工程信号测量10.6传感器驱动器的基本电路和操作10控制技术、9电气系统运行过程的顺序表示10控制技术、9电气系统学习领域8机电一体化系统的设计与生产（建立）学习领域8的学习重点是在机电一体化系统的控制和规定范围内,描述机电一体化系统

13、的内部结构和复杂机电一体化系统的信号特征。你需要理解当运行过程中的运行条件发生变 化时，这个变化给系统所带来的影响。这些都要求你必须具备管理申请、测量和记录控制过 程与调节过程的一些方法，而要具备这些方法，你就必须具有管理、控制技术和电气传动技 术的一些基本知识。在必在的情况下，你还必须对运动过程进行模拟与优化，使用不同的程 序软件和工具。作为机电一体化技术的从业人员，要能够理解机电一体化系统内部的结构和 复杂机电一体化系统的控制与调节过程，能够对机电一体化系统进行组装、拆卸、检查，并 在需要改变运行的情况对机电一体化系统进行合理的干预。在进行这一切工作时，还必须懂 得合理的保护与安全措施，并

14、严格遵守。表6：学习领域8中的学习内容学习领域本书中的相关章节驱动器的运仃参数与特性10控制技术、9电气系统保护装置的运行、选择与设置6机械系统、9电气系统、10控制技术驱动器的控制与调节9电气系统、10控制技术、11控制工程定位、自由度7机械制造系统、10控制技术、控制工程指定位置上的测试与测量7机械制造系统、10控制技术、控制工程变速箱与离合器6机械系统现有设施的改变14机电一体化系统安装、调试与维护运动与控制算法的编程7机械制造系统、10控制技术计算机仿真1EDV数据米集接口10控制技术、11控制工程、14机电一体化系 统安装、调试与维护学习领域9复杂机电一体化系统（中）信息流（信号）的

15、调查（测试）在学习领域9中，确定和描述机电一体化系统中的信息结构时，需要用到以前学到的所 有知识和技能，通过了解复杂机电一体化系统中机械、电气、气动、液动部件的连接，可以 区分信号，理解信号的生成与传输模式，并采用合理的方法对信号进行测试，并在可能的情 况下，限制和消除错误信号。而完成这些任务的前提条件是合理的测量和诊断程序，以及当 前总线系统及对总线系统层次的概述能力。作为一个总线系统的例子，网络组件的配置和实施如图所示：AS-IrrterfaceAS-interface如-lntBrEu$PFIOFIBU占 DP等表7：学习领域9中的学习内容学习领域本书中的相关章节系统中的信号波形10控制

16、技术、13机电一体化系统信号结构10控制技术、10.6传感器总线系统10控制技术、12总线系统测试与测量技术8电气工程基础、9电气系统、10控制技术、 11控制工程、13机电一体化系统、14机电一 体化系统安装、调试与维护系统组件之间的接口调查（配置）10控制技术、12总线系统联网的各个组件1EDV、12总线系统网络系统的层次结构12总线系统测量结果的数据文档2技术父流、10控制技术、14机电一体化系 统安装、调试与维护学习领域10装配与拆卸计划学习领域10是掌握计划在装配或拆卸过程中所涉及任务的技能，它包括制定装配或拆 卸计划、解释和评估装配图，以及其它装配操作中有关装配文件的阅读能力。完成

17、这些任务 的前提条件是机电一体系统内部结构的所有测量程序、知道选择合理的装配工具、能够注意 到安全性、能够充分合理的使用运输设备或起重设备、能够创建装配记录。这个领域学习的 特殊性在于，这个行业的复杂性与多样性是显而易见的，这不只是针对小型的机电一化化设 备的装配任务，同时对于大型机床和生产线是一样的。表8：学习领域10中的学习内容学习领域本书中的相关章节装配文档的建立学习领域的内容基本上是本章所有的内容14机电一体化系统安装、调试与维护 本早小结2技术交流3测试7机械系统决策9电气系统10控制技术装配工作文件在规定的装配条例下工作机电一体化系统的电源与外部设施运输、吊装和装配辅助工具保安措施

18、和其它的注意事项形状与位置公差调整装配过程中的处置与回收学习领域11调试、故障诊断和维修本学习领域的学习目的是学习通过使用机电一体化技术文档，将系统分解成各个系统功 能模块并调查这些功能模块之间的相互作用关系和相互影响，来对机电一体化系统内在关系 进行分析。从而使机电一体化工作人员在操作机电一体化系统时，能避免失误及错误定位, 描述错误的产生原因并最终消除这些错误。这需要用到许多不同的方法，测试诊断系统的可能性，传感器与执行器的调整和系统参 数设置，调整结果输入所提供的技术文档，系统而有条理的排除系统故障是这一学习领域的 主要学习内容。表9：学习领域11中的学习内容学习领域本书中的相关章节第1

19、4章机电一体化系统的安装、调试与维 护。在个别情况下，可参考以下章节框图、执仃器动作次序和机电一体化系统功 能6机电一体化系统、10控制技术、11控制工 程、12总线系统传感器和执行机构的调查与调整10控制技术、12总线系统系统参数10控制技术、11控制工程、12总线系统总线配置12总线系统软件安装1EDV、10控制技术电动、气动和液动故障的排除程序14机电一体化系统的安装、调试与维护、2 技术交流质量保证程序4质量管理错误修复14机电一体化系统的安装、调试与维护审议客户需求14机电一体化系统的安装、调试与维护机电一体化系统对生态、经济和社会条件的 影响14机电一体化系统的安装、调试与维护学习

20、领域12预防性维护机电一体化系统的可靠性是这一学习领域研究的当务之急。从各个系统元件的功能关系 得到实现操作的安全结论并采取适当行动。为维护和操作说明手册中定义和描述了典型的维 护任务，机电一体化系统内部各部分都有自己相应的维护时间表。表10：学习领域12中的学习内容学习领域本书中的相关章节与这一学习领域的学习内容相适应的章节是 第14章机电一体化系统的安装、调试与维 护。此外，其它学习内容可在下面所列的章 节中给予考虑。污染、疲劳、燃料消耗、磨损及其影响6机电一体化系统维护计划的建立与调整14机电一体化系统的安装、调试与维护检查2技术交流要求改变后系统组件的调整14机电一体化系统的安装、调试

21、与维护诊断程序和系统维护14机电一体化系统的安装、调试与维护质量管理14机电一体化系统的安装、调试与维护归档14机电一体化系统的安装、调试与维护熟悉技术文档的改变14机电一体化系统的安装、调试与维护审议客户需求14机电一体化系统的安装、调试与维护机电一体化系统对生态、经济和社会条件的 影响14机电一体化系统的安装、调试与维护学习领域13机电一体化系统的移交（客户）机电一体化从业人员必须能够描述和解释机电一体化系统。在以适当的方式，向企业相 关部门提供技术资料时，能创建用户手册或帮助文件。这就要求他们能够明白图形和文本并 加以准备。他们必须考虑到自己的企业、客户或供应商的整体背景。本学习领域的重点是沟通能力。这种的能的发展也有其基本的技巧，但也须要扩展到其 它的学习领域。表11：学习领域13中的学习内容学习领域本书中的相关章节内部通讯系统的使用1EDV合作2技术交流通讯1EDV检查2技术交流模板与演示客户与供应商关系14机电一体化系统的安装、调试与维护手册、操作指导书14机电一体化系统的安装、调试与维护