TW-CK07過程自動(dòng)控制理論?計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
《TW-CK07過程自動(dòng)控制理論?計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在教學(xué)中的應(yīng)用探索》
各位同仁好！今天我想和大家分享一下我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中使用TW-CK07過程自動(dòng)控制理論?計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的一些心得體會(huì)。作為職業(yè)院校的教師，我們深知實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)于自動(dòng)化類專業(yè)教學(xué)的重要性，而這款實(shí)驗(yàn)平臺(tái)確實(shí)給我們帶來了不少驚喜。
一、TW-CK07實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基本組成與特點(diǎn)
TW-CK07實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是我們學(xué)校去年引進(jìn)的一套綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，主要用于自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)與儀器等專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這套系統(tǒng)由過程控制實(shí)驗(yàn)對(duì)象、智能儀表控制、PLC控制、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和組態(tài)監(jiān)控等部分組成，構(gòu)成了一個(gè)完整的工業(yè)過程控制系統(tǒng)。
最讓我們教師團(tuán)隊(duì)滿意的是它的模塊化設(shè)計(jì)。平臺(tái)采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級(jí)器件，包括不銹鋼材料的水箱、工業(yè)級(jí)管路、電磁閥、壓力傳感器等，完全模擬了真實(shí)的工業(yè)環(huán)境。這種設(shè)計(jì)不僅讓學(xué)生能夠接觸到實(shí)際工業(yè)設(shè)備，還便于我們根據(jù)不同的教學(xué)需求靈活組合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
二、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在理論教學(xué)中的輔助作用
在《過程控制》課程教學(xué)中，我們經(jīng)常遇到一個(gè)難題：如何將抽象的控制理論具象化。TW-CK07平臺(tái)在這方面發(fā)揮了重要作用。通過這個(gè)平臺(tái)，我們可以直觀地演示PID控制、串級(jí)控制、前饋控制等核心概念。
比如在講解PID控制時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)了這樣的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)：先讓學(xué)生通過平臺(tái)搭建一個(gè)單回路控制系統(tǒng)，然后分別觀察P、I、D三個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響。這種"理論-實(shí)踐-再理論"的教學(xué)模式，顯著提高了學(xué)生對(duì)控制理論的理解深度。
平臺(tái)配套的組態(tài)軟件也是一個(gè)亮點(diǎn)。學(xué)生可以通過組態(tài)王、WinCC等工業(yè)常用軟件進(jìn)行監(jiān)控界面設(shè)計(jì)，這既鍛煉了他們的工程實(shí)踐能力，又增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣。我們注意到，使用這套平臺(tái)后，學(xué)生在課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的表現(xiàn)明顯提升。
三、在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程中的應(yīng)用實(shí)踐
在《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程中，TW-CK07平臺(tái)同樣大顯身手。平臺(tái)支持多種控制方式，包括智能儀表控制、PLC控制和計(jì)算機(jī)控制，這為我們開展階梯式教學(xué)提供了便利。
我們通常這樣安排教學(xué)進(jìn)度：第一階段讓學(xué)生使用智能儀表完成基礎(chǔ)控制；第二階段過渡到PLC編程實(shí)現(xiàn)邏輯控制；最后階段則要求學(xué)生用C#、VB等高級(jí)語言開發(fā)上位機(jī)控制程序。這種循序漸進(jìn)的教學(xué)方式，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，效果非常好。
特別值得一提的是平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集功能。通過PCI數(shù)據(jù)采集卡，學(xué)生可以實(shí)時(shí)獲取過程參數(shù)，并利用MATLAB等工具進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。這為開展控制算法研究提供了便利條件，也為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了很好的平臺(tái)。
四、對(duì)學(xué)生綜合能力培養(yǎng)的促進(jìn)作用
使用TW-CK07平臺(tái)一年來，我們明顯感受到它在培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力方面的優(yōu)勢(shì)。平臺(tái)完全模擬工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，學(xué)生在這里獲得的經(jīng)驗(yàn)可以直接遷移到工作崗位。
在實(shí)驗(yàn)過程中，我們特別注重培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維。比如在設(shè)計(jì)液位控制系統(tǒng)時(shí)，要求學(xué)生不僅要考慮控制算法，還要考慮傳感器選型、執(zhí)行機(jī)構(gòu)特性等實(shí)際問題。這種全方位的訓(xùn)練，對(duì)提升學(xué)生的職業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力很有幫助。
此外，平臺(tái)支持團(tuán)隊(duì)協(xié)作實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健Ｎ覀兺ǔW(xué)生分成3-4人小組，每個(gè)成員承擔(dān)不同角色（如硬件接線、軟件編程、系統(tǒng)調(diào)試等），最后共同完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種方式不僅提高了實(shí)驗(yàn)效率，還培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
五、使用建議與未來展望
結(jié)合我們的使用經(jīng)驗(yàn)，我想給考慮引進(jìn)該平臺(tái)的院校幾點(diǎn)建議：首先，要做好師資培訓(xùn)，建議派教師參加廠家組織的專項(xiàng)培訓(xùn)；其次，要合理規(guī)劃實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，建議從簡(jiǎn)單控制逐步過渡到復(fù)雜系統(tǒng)；最后，要重視設(shè)備維護(hù)，建立定期檢查制度。
展望未來，我們計(jì)劃基于TW-CK07平臺(tái)開發(fā)更多創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，比如將人工智能算法引入過程控制，或者結(jié)合工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。我們也期待與廠家合作，進(jìn)一步完善平臺(tái)功能，比如增加更多被控對(duì)象類型，以適應(yīng)更廣泛的教學(xué)需求。
總的來說，TW-CK07過程自動(dòng)控制理論?計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是一款非常實(shí)用的教學(xué)設(shè)備，它有效彌合了理論教學(xué)與實(shí)踐應(yīng)用的鴻溝。通過合理使用這個(gè)平臺(tái)，我們能夠培養(yǎng)出更符合企業(yè)需求的高素質(zhì)技術(shù)技能人才。
希望我的分享對(duì)各位同仁有所啟發(fā)，也歡迎大家來我校交流指導(dǎo)，共同探討自動(dòng)化類專業(yè)教學(xué)改革的經(jīng)驗(yàn)與心得。
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