TW-CK08 標(biāo)準(zhǔn)型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置
《TW-CK08標(biāo)準(zhǔn)型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置在教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐》
作為一名長期從事自動化專業(yè)教學(xué)的職業(yè)院校教師，我深知實(shí)驗(yàn)設(shè)備在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力方面的重要性。今天，我想與各位同仁分享我們學(xué)校引進(jìn)TW-CK08標(biāo)準(zhǔn)型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置后的教學(xué)實(shí)踐與心得體會。
一、TW-CK08實(shí)驗(yàn)裝置的基本組成與特點(diǎn)
TW-CK08標(biāo)準(zhǔn)型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置是我們學(xué)校自動化實(shí)訓(xùn)中心的核心設(shè)備之一。這套裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，主要由上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、過程控制對象系統(tǒng)三大部分組成。其中過程控制對象系統(tǒng)包含了鍋爐液位控制、管道壓力控制、流量控制等多個典型工業(yè)過程控制單元。
與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備相比，TW-CK08最顯著的特點(diǎn)是它的工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)配置。裝置采用的都是工業(yè)現(xiàn)場實(shí)際使用的儀表和設(shè)備，如西門子S7-200 SMART PLC、工業(yè)級壓力變送器、電磁流量計(jì)等。這種"所學(xué)即所用"的設(shè)計(jì)理念，極大地縮短了學(xué)生從學(xué)校到企業(yè)的適應(yīng)期。
另一個突出特點(diǎn)是它的安全性設(shè)計(jì)。考慮到職業(yè)院校學(xué)生的特點(diǎn)，裝置配備了多重安全保護(hù)措施，如漏電保護(hù)、過壓保護(hù)、防干燒保護(hù)等，既保證了教學(xué)安全，又培養(yǎng)了學(xué)生的安全意識。
二、實(shí)驗(yàn)裝置在課程教學(xué)中的具體應(yīng)用
在我們的《過程控制系統(tǒng)》課程教學(xué)中，TW-CK08裝置發(fā)揮了重要作用。根據(jù)教學(xué)大綱要求，我們設(shè)計(jì)了由淺入深的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目體系：
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基礎(chǔ)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)：包括各類傳感器的認(rèn)識與校驗(yàn)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性測試等。通過這些實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠直觀理解課堂上講授的抽象概念。
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單回路控制實(shí)驗(yàn)：這是教學(xué)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。我們利用裝置上的液位控制系統(tǒng)，指導(dǎo)學(xué)生完成從建模、PID參數(shù)整定到系統(tǒng)調(diào)試的全過程。特別要強(qiáng)調(diào)的是，裝置支持多種控制算法實(shí)驗(yàn)，包括常規(guī)PID、模糊PID等，這為開展創(chuàng)新性教學(xué)提供了良好平臺。
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復(fù)雜控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)：在高級階段，我們指導(dǎo)學(xué)生完成串級控制、前饋控制等復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試。裝置的多變量耦合特性為這類實(shí)驗(yàn)提供了真實(shí)的環(huán)境。
值得一提的是，這套裝置的開放性設(shè)計(jì)允許學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。我們鼓勵優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，如基于MATLAB的先進(jìn)控制算法實(shí)現(xiàn)等，取得了不錯的效果。
三、實(shí)驗(yàn)裝置對學(xué)生能力培養(yǎng)的促進(jìn)作用
通過兩年多的教學(xué)實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)TW-CK08實(shí)驗(yàn)裝置對學(xué)生多項(xiàng)能力的培養(yǎng)具有顯著促進(jìn)作用：
首先，它強(qiáng)化了學(xué)生的工程實(shí)踐能力。裝置的真實(shí)工業(yè)環(huán)境使學(xué)生能夠掌握標(biāo)準(zhǔn)的工程調(diào)試流程，包括儀表接線、參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等實(shí)用技能。
其次，培養(yǎng)了學(xué)生的系統(tǒng)思維。過程控制本身就是一個系統(tǒng)工程，通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生學(xué)會了從整體角度分析和解決問題，這種思維方式對他們未來的職業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。
再者，提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力。裝置的靈活性為學(xué)有余力的學(xué)生提供了廣闊的創(chuàng)新空間。去年，我校學(xué)生利用該裝置開發(fā)的"基于模糊PID的鍋爐溫度控制系統(tǒng)"獲得了省級技能大賽二等獎。
最后，我們還發(fā)現(xiàn)這套裝置對培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神很有幫助。由于實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性，通常需要3-4名學(xué)生協(xié)作完成，這模擬了實(shí)際工程中的團(tuán)隊(duì)工作模式。
四、教學(xué)實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)與建議
在使用TW-CK08裝置的過程中，我們也積累了一些經(jīng)驗(yàn)，供各位同仁參考：
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分層次教學(xué)很重要。針對不同基礎(chǔ)的學(xué)生，應(yīng)設(shè)計(jì)不同難度的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，確保每位學(xué)生都能有所收獲。
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虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)模式效果顯著。我們開發(fā)了與裝置配套的虛擬仿真系統(tǒng)，學(xué)生可以先在虛擬環(huán)境中練習(xí)，再到實(shí)際裝置上操作，既提高了效率，又降低了設(shè)備損耗。
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項(xiàng)目驅(qū)動的教學(xué)方法值得推廣。我們嘗試將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)成完整的項(xiàng)目任務(wù)，如"設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個滿足特定要求的液位控制系統(tǒng)"，這種教學(xué)方法更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
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建議建立完善的設(shè)備管理制度。這類精密設(shè)備需要規(guī)范的使用和維護(hù)流程，我們制定了詳細(xì)的操作規(guī)程，并培訓(xùn)學(xué)生參與日常維護(hù)，既保障了設(shè)備完好率，又培養(yǎng)了學(xué)生的設(shè)備管理意識。
五、結(jié)語
總的來說，TW-CK08標(biāo)準(zhǔn)型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置以其真實(shí)的工業(yè)環(huán)境、完善的功能設(shè)計(jì)和可靠的安全性能，成為了我們自動化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的重要支撐。它不僅幫助學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力，更為培養(yǎng)符合企業(yè)需求的高素質(zhì)技術(shù)技能人才提供了有力保障。
作為職業(yè)院校教師，我們深知"工欲善其事，必先利其器"的道理。選擇適合的教學(xué)設(shè)備，創(chuàng)新教學(xué)方法，才能真正實(shí)現(xiàn)"做中學(xué)、學(xué)中做"的職業(yè)教育理念。TW-CK08實(shí)驗(yàn)裝置在這方面給我們帶來了很多驚喜，也期待與各位同仁分享更多使用心得。
最后，建議對過程控制教學(xué)感興趣的院?？梢詫?shí)地考察這套設(shè)備，相信它會給您的教學(xué)實(shí)踐帶來新的啟發(fā)和提升。
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