TW-CK06高級過程控制對象系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置

《TW-CK06高級過程控制對象系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置在教學(xué)中的應(yīng)用探索》

各位同仁好，今天我想和大家分享一個(gè)在自動化專業(yè)教學(xué)中非常實(shí)用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備——TW-CK06高級過程控制對象系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置。這個(gè)裝置在我們學(xué)校的工業(yè)過程控制課程中已經(jīng)使用了兩年多，教學(xué)效果相當(dāng)不錯(cuò)，下面我就從幾個(gè)方面來談?wù)勊奶攸c(diǎn)和使用體會。

一、設(shè)備基本組成與特點(diǎn)

TW-CK06這個(gè)裝置啊，可以說是專門為職業(yè)院校自動化類專業(yè)設(shè)計(jì)的。它模擬了工業(yè)現(xiàn)場常見的液位、溫度、壓力、流量等過程參數(shù)的控制系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)由不銹鋼儲水箱、加熱鍋爐、管道系統(tǒng)、檢測傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成，非常貼近實(shí)際工業(yè)場景。

我最欣賞這個(gè)設(shè)備的地方在于它的模塊化設(shè)計(jì)。各個(gè)組成部分都是獨(dú)立模塊，可以根據(jù)教學(xué)需要進(jìn)行靈活組合。比如說，我們可以單獨(dú)做單回路控制實(shí)驗(yàn)，也可以組合成復(fù)雜的串級控制系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)特別適合我們職業(yè)院校的教學(xué)特點(diǎn)，學(xué)生可以循序漸進(jìn)地掌握知識。

另外，這個(gè)裝置的安全性也做得很好。加熱部分有超溫保護(hù)，水路系統(tǒng)有防漏設(shè)計(jì)，電氣部分也有完善的保護(hù)措施。這兩年來，我們做了上百次實(shí)驗(yàn)，從來沒有出現(xiàn)過安全問題，這一點(diǎn)對教學(xué)來說非常重要。

二、主要教學(xué)功能與應(yīng)用

在實(shí)際教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)裝置可以實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)層次的教學(xué)目標(biāo)：

1. 基礎(chǔ)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)

對于剛接觸過程控制的學(xué)生，我們首先讓他們認(rèn)識各種工業(yè)傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。比如：

• 液位的檢測與控制（差壓變送器、浮球開關(guān)）

• 溫度的檢測與控制（PT100熱電阻、固態(tài)繼電器）

• 流量的檢測與控制（電磁流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥）

• 壓力的檢測與控制（壓力變送器、變頻器）

通過這個(gè)階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠直觀地理解各種工業(yè)儀表的原理和使用方法。

2. 控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

在掌握了基礎(chǔ)知識后，我們就可以開展各種控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)了：

• 單回路控制系統(tǒng)：這是最基礎(chǔ)的控制方式，讓學(xué)生理解PID控制的概念

• 串級控制系統(tǒng)：比如鍋爐溫度與流量的串級控制

• 比值控制系統(tǒng)：模擬化工生產(chǎn)中的配比控制

• 前饋-反饋復(fù)合控制：提高系統(tǒng)的抗干擾能力

這些實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生理解不同控制策略的特點(diǎn)和應(yīng)用場景。

3. 綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

對于高年級學(xué)生或者技能競賽培訓(xùn)，我們會設(shè)計(jì)一些綜合性的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，比如：

• 多容水箱的液位協(xié)調(diào)控制

• 鍋爐溫度的多變量控制

• 簡單過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試

這些項(xiàng)目能夠培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維和工程實(shí)踐能力。

三、教學(xué)實(shí)施建議

根據(jù)我們這兩年的使用經(jīng)驗(yàn)，我想給準(zhǔn)備使用這個(gè)設(shè)備的老師幾點(diǎn)建議：

1. 分層次教學(xué)很重要。這個(gè)裝置功能很強(qiáng)大，但不能一開始就讓學(xué)生接觸太復(fù)雜的內(nèi)容。我們一般是按照"認(rèn)識設(shè)備→單回路控制→復(fù)雜控制→系統(tǒng)集成"的順序來安排教學(xué)內(nèi)容。

2. 理論與實(shí)踐結(jié)合要緊密。每次實(shí)驗(yàn)前，我們都會先講解相關(guān)理論，實(shí)驗(yàn)后再進(jìn)行總結(jié)討論。比如在做PID控制實(shí)驗(yàn)時(shí)，先講清楚P、I、D三個(gè)參數(shù)的意義，再讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)觀察參數(shù)變化對系統(tǒng)的影響。

3. 故障設(shè)置與排除是很好的教學(xué)手段。我們經(jīng)常有意設(shè)置一些故障，比如傳感器信號異常、閥門卡死等，讓學(xué)生學(xué)習(xí)診斷和排除故障。這對培養(yǎng)他們的工程實(shí)踐能力特別有幫助。

4. 與企業(yè)實(shí)際結(jié)合。在教學(xué)中，我們會穿插講解這些技術(shù)在石化、制藥、食品等行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用案例，幫助學(xué)生理解學(xué)習(xí)的意義。

四、使用效果與改進(jìn)建議

經(jīng)過兩年多的使用，這個(gè)裝置確實(shí)提高了我們的教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生普遍反映通過實(shí)驗(yàn)對過程控制的理解更深入了，去年參加自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試比賽的學(xué)生都說，在這個(gè)裝置上學(xué)到的知識對他們幫助很大。

當(dāng)然，任何設(shè)備都有改進(jìn)的空間。我個(gè)人覺得如果能在以下幾個(gè)方面改進(jìn)就更好了：

1. 增加一些網(wǎng)絡(luò)通信接口，便于開展工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)

2. 配套的仿真軟件可以更完善一些

3. 可以考慮增加一些典型的工業(yè)被控對象模型

總的來說，TW-CK06高級過程控制對象系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置是一款非常適合職業(yè)院校教學(xué)的設(shè)備。它功能全面、安全可靠、貼近工業(yè)實(shí)際，能夠很好地滿足自動化類專業(yè)過程控制課程的教學(xué)需求。希望我的這些使用心得能夠?qū)Ω魑煌视兴鶐椭?，也歡迎大家來我們學(xué)校交流探討。

最后我想說的是，在職業(yè)教育的道路上，好的教學(xué)設(shè)備就像得力的助手，但關(guān)鍵還是我們老師如何用好它們。讓我們共同努力，培養(yǎng)出更多高素質(zhì)的技術(shù)技能人才！

您只要致電：021-55884001（袁經(jīng)理）

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