仿真教学资源在测量仪表和自动化课程中应用

《仿真教学资源在测量仪表和自动化课程中应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、仿真教学资源在测量仪表和自动化课程中应用　　摘要：为解决教学实训环节资源瓶颈问题，我校信息与控制工程自动化教研室研发了基于LABVIEW的自动控制系统仿真教学软件。该软件以典型设备单元为被控对象，分别设计了测量变送器、PID控制器及执行器，构成了完整的自动控制系统。教学实践表明，该教学资源是课堂授课与实验教学的有力辅助工具。Abstract：Inordertosolvethebottleneckofresourcesinthepracticaltraining，asimulationsoftwarebasedonLabVIEWisdevelopedby

2、AutomationDepartmentofcollegeofInformationandControlEngineeringinouruniversity.Inthissoftware，typicalequipmentsareselectedascontrolledobjectivesandotherblocksaredesigned，includingsensors，PIDcontrollersandactuatorstogethertoformcompleteautomaticcontrolsystems.Teachingpracticessho

3、wthatthesoftwareisapowerfultoolinbothclassandlaboratory.关键词：仿真软件；测量仪表及自动化；自动控制系统；教学资源10Keywords：simulationsoftware；instrumentationandautomation；automaticcontrolsystem；teachingresources中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）07-0182-030引言《测量仪表与自动化》课程是一门有着广泛社会需求和技术基础的综合性技术学科，其水平是一个国家

4、技术先进程度、生产力发达程度与生产关系相适应的标志[1]。现代化生产过程的科技人员，除了必须深入了解和熟悉生产工艺之外，还必须学习和掌握自动化仪表方面的知识，才能在生产、管理、调度岗位及科研部门充分发挥作用。我校信息与控制工程学院自动化教研室目前开设的这门课程适用专业除化学工程与工艺以外，还面向诸如环境工程、油气储运、建筑环境与设备工程、热工等专业。该课程包括过程测量仪表、过程控制仪表和过程控制系统三大方面的内容，涉及电子、机械、大学物理、自动控制原理等多门学科，是一门知识点多、涉及面广、实践性强、信息更新快的综合性学科。10对于工艺类专业学生来说，缺

5、少相应的专业背景知识、学时短（根据不同专业，目前学时设置为48或32学时）；加之相应控制系统部分概念抽象、知识联系紧密、难于理解，学生学习难度较大。为此，我教研室专门利用LabVIEW研发了自动控制系统仿真软件作为仿真教学资源使用。下面就该软件的开发背景、功能和使用做逐一介绍。1自动控制系统仿真软件的开发背景1.1《测量仪表与自动化》教学中的重点和难点目前我校《测量仪表与自动化》课程大纲明确要求学生掌握自动化仪表的基本原理、结构和特点，为自控设计根据工艺条件选择合适的仪表；除此之外，更强调掌握自动控制系统的基本概念，能对工艺过程提出合理的检测和控制方案

6、。笔者在教学当中发现，工艺类专业的学生在学习过程测量仪表部分，各种压力、物位仪表虽然种类繁多，但相应学时较长，占到总学时一半左右；加之内容直观，通过图片、实物、动画等方式，学生们可以理解掌握。但随着课程内容进展到过程控制仪表部分，接触到控制器、执行器以后，一些抽象概念诸如控制点、控制规律、控制器正/反作用、调节阀气开/气关、PID算法等内容逐渐让学生感到吃力，且内容相对较少，讲解速度较快。而最后一部分过程控制系统中被控对象的动态特性、自动控制系统的过渡过程、被控变量、操纵变量及控制器参数整定等概念也让学生感觉枯燥单调，学习积极性不高，难以形成有关系统的

7、概念。这一点可从《测量仪表与自动化》期末考试及课程设计环节中发现，部分学生由于不理解自动控制系统的基本概念，设计出来的控制方案东拼西凑，导致整个设计文件完全错误。101.2工程实践中的重要性和实用性关于过程控制系统基本概念的重要性，笔者还有过亲身的体会。一次在某大型炼厂的催化裂化车间调研过程中，该车间的工艺技术骨干就急迫提出希望我们能够给他仔细讲解一下PID参数整定的内容。这是因为他意识到自动控制系统对于装置设备的平稳、高效和安全的重要性，而对PID参数的认识不够使他不能大胆自信的在DCS工程师站整定PID参数。经过两个小时的讲解，该工程师详细做了笔记

8、，并就相关概念提出了大量问题。另一次参与某石化公司新项目装置开工建设过程中，负责工艺的工程师需