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過程控制系統(tǒng)論文:淺析過程控制儀表與過程控制系統(tǒng)

摘 要:現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程,隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,生產(chǎn)過程的強(qiáng)化,對產(chǎn)品質(zhì)量的嚴(yán)格要求,以及各公司間的激烈競爭,人工操作和一般的控制遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求,工業(yè)過程控制系統(tǒng)已成為工業(yè)生產(chǎn)過程必不可少的設(shè)備,它是保障現(xiàn)代企業(yè)安全、優(yōu)化、低耗和高效生產(chǎn)的主要技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞:過程控制 儀表 系統(tǒng)

1、過程控制儀表與控制系統(tǒng)

如圖所示是一個單元組合儀表構(gòu)成的簡單控制系統(tǒng)。圖中控制對象代表生產(chǎn)過程中的某個環(huán)節(jié),控制對象輸出的被控變量(T P L F等),經(jīng)變送、轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信號,送顯示、記錄、調(diào)節(jié)與給定單元來的給定值進(jìn)行比較,將偏差值進(jìn)行一定運(yùn)算后,發(fā)出信號控制執(zhí)行單元的動作,將閥門開大或關(guān)小,改變控制量,直到被控變量與給定值相等。

2、控制系統(tǒng)的工作原理

2.1 液位控制系統(tǒng)

圖中,檢測變送器檢測到水位高低,當(dāng)水為高度與正常給定水位之間出現(xiàn)偏差時,調(diào)節(jié)器就會立刻根據(jù)偏差的大小去控制給水閥,使水位回到給定值上。從而實(shí)現(xiàn)水位的自動控制。

2.2 溫度控制系統(tǒng)

它由蒸汽加熱器、溫度變送器、調(diào)節(jié)器和蒸汽流量閥組成。控制目標(biāo)是保持出口溫度恒定。當(dāng)進(jìn)料流量或溫度等因素的變化引起出口物料的溫度變化時,通過溫度儀表測得的變化,并將其信號送至調(diào)節(jié)器與給定值進(jìn)行比較,調(diào)節(jié)器根據(jù)其偏差信號進(jìn)行運(yùn)算后將控制命令送至調(diào)節(jié)閥,改變蒸汽量維持出口溫度。

2.3 流量控制系統(tǒng)

它由管路、孔板和差壓變送器、流量調(diào)節(jié)器和流量調(diào)節(jié)閥。控制目標(biāo)是保持流量恒定。當(dāng)管道其他部分阻力發(fā)生變化或有其他擾動時,流量將偏離設(shè)定值。利用孔板作為檢測元件,把孔板上、下游的差壓接至差壓變送器,將流量信號標(biāo)準(zhǔn)信號;該信號送至調(diào)節(jié)器與給定值進(jìn)行比較,流量控制器根據(jù)偏差信號進(jìn)行運(yùn)算后將控制命令送至控制閥,改變閥門開度,就調(diào)整了管道中流體的阻力,從而影響了流量,使流量維持在設(shè)定值。

自控系統(tǒng)由被控對象、檢測元件、控制器和調(diào)節(jié)閥四部分組成。組成方框圖如下:

3、控制系統(tǒng)的分類

由于控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及控制理論的發(fā)展,使得控制系統(tǒng)具有各種各樣的形式,但總的來說分為兩大類,即開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。

3.1 開環(huán)控制

這種控制方式又分兩種、一種是按設(shè)定值進(jìn)行控制。其操縱變量與設(shè)定值保持一定的函數(shù)關(guān)系,當(dāng)設(shè)定值變化時,操縱變量隨之變化。另一種是按擾動量進(jìn)行控制,即所謂前饋控制,如圖:在蒸汽加熱器中,若負(fù)荷為主要干擾,如果使蒸汽流量與冷流體流量保持一定關(guān)系,當(dāng)擾動出現(xiàn)時,操縱變量隨之變化。

3.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)

系統(tǒng)的輸出(被控變量)通過測量、變送環(huán)節(jié),又返回到系統(tǒng)的輸入端,與給定信號比較,以偏差的形式進(jìn)入控制器,對系統(tǒng)起控制作用,整個系統(tǒng)構(gòu)成一個封閉的反饋回路,這種控制系統(tǒng)統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)或反饋控制系統(tǒng)。

4、結(jié)語

通過上面論述表明,自動化程度的完善就等于生產(chǎn)力的提高,雖然先期階段增大了投資費(fèi)用,然而在長期正常的運(yùn)轉(zhuǎn)中可以實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)能源的節(jié)約,其特點(diǎn)十分顯著,其取得的收益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于先期的投入。

過程控制系統(tǒng)論文:淺析工業(yè)當(dāng)中自動化過程控制系統(tǒng)

摘 要:本文簡單的闡述了我國現(xiàn)代制造工業(yè)當(dāng)中過程控制系統(tǒng)的整體水平及主要內(nèi)容,在總結(jié)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用情況的同時也分析了這一領(lǐng)域所面臨的嚴(yán)重考驗(yàn),并提出了自己的觀點(diǎn)和看法。

關(guān)鍵詞:制造工業(yè)自動化控制過程控制系統(tǒng)

自動控制技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化中起著十分重要的作用,自動控制水平的高低也是衡量一個國家科學(xué)技術(shù)先進(jìn)與否的重要標(biāo)志之一。隨著國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的發(fā)展,自動控制技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛,其重要作用也越來越顯著。生產(chǎn)過程自動控制(簡稱過程控制)是自動控制技術(shù)在石油、化工、電力、冶金、機(jī)械、輕工、紡織等生產(chǎn)過程的具體應(yīng)用,是自動化技術(shù)的重要組成部分。

1、過程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

(1)生產(chǎn)過程的連續(xù)性:在過程控制系統(tǒng)中,大多數(shù)被控過程都是以長期的或間歇形式運(yùn)行,在密閉的設(shè)備中被控變量不斷的受到各種擾動的影響。

(2)被控過程的復(fù)雜性:過程控制涉及范圍廣,被控對象較復(fù)雜。

(3)控制方案的多樣性:過程控制系統(tǒng)的控制方案非常豐富。

2、工業(yè)中過程控制系統(tǒng)的主要應(yīng)用

2.1 自動檢測系統(tǒng)

利用各種檢測儀表對工藝參數(shù)進(jìn)行測量、指示或記錄。

2.2 自動信號和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)

自動信號系統(tǒng):當(dāng)工藝參數(shù)超出要求范圍,自動發(fā)出聲光信號。聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng):達(dá)到危險狀態(tài),打開安全閥或切斷某些通路,必要時緊急停車。(如圖1所示)

2.3 自動操縱及自動開停車系統(tǒng)

自動操縱系統(tǒng):根據(jù)預(yù)先規(guī)定的步驟自動地對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行某種周期性操作。自動開停車系統(tǒng):按預(yù)先規(guī)定好的步驟將生產(chǎn)過程自動的投入運(yùn)行或自動停車。

2.4 自動控制系統(tǒng)

利用自動控制裝置對生產(chǎn)中某些關(guān)鍵性參數(shù)進(jìn)行自動控制,使他們在受到外界擾動的影響而偏離正常狀態(tài)時,能自動的回到規(guī)定范圍。

3、過程控制系統(tǒng)的組成

3.1 檢測元件

該單元的主要作用是檢測被控元件的物理量。

3.2 控制器

將設(shè)定值與測量信號進(jìn)行比較,求出它們之間的偏差,然后按照預(yù)先選定的控制規(guī)律進(jìn)行計(jì)算并將計(jì)算結(jié)果作為控制信號送給執(zhí)行裝置。

3.3 執(zhí)行器

該部分元件作用是接受控制器的控制信號,直接推動被控對象,使被控變量發(fā)生變化。

4、過程控制系統(tǒng)中的閉環(huán)控制系統(tǒng)

按照自動控制有無針對對象來劃分,自動控制可分為“開環(huán)控制”和“閉環(huán)控制”。區(qū)分“開環(huán)控制”和“閉環(huán)控制”最直接的辦法是看是否有最終對象的反饋,當(dāng)然這個反饋不是人為直觀觀察的。目前工業(yè)自動化控制中采用最為廣泛的就是閉環(huán)控制系統(tǒng)。

4.1 閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

閉環(huán)控制系統(tǒng)主要是指控制器與被控對象之間既有順向控制又有反向聯(lián)系的控制系統(tǒng)。 其主要優(yōu)點(diǎn)為,不管任何擾動引起被控變量偏離設(shè)定值,都會產(chǎn)生控制作用去克服被控變量與設(shè)定值的偏差。其主要缺點(diǎn)為,由于閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制作用只有在偏差出現(xiàn)后才產(chǎn)生,當(dāng)系統(tǒng)的慣性滯后和純滯后較大時,控制作用對擾動的克服不及時,從而使其控制質(zhì)量大大降低。

4.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要類型

根據(jù)設(shè)定值分為定值控制系統(tǒng),隨動控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。

(1)定值控制系統(tǒng),其特點(diǎn)是設(shè)定值是固定不變的閉環(huán)控制系統(tǒng)稱為定值控制系統(tǒng)。

作用為克服擾動的影響,使被控變量保持在工藝要求的數(shù)值上。

(2)隨動控制系統(tǒng) ,其特點(diǎn)為設(shè)定值是一個未知的變化量的閉環(huán)控制系統(tǒng)稱為隨動控制系統(tǒng)。作用為以一定的精度跟隨設(shè)定值的變化而變化。

(3)程序控制系統(tǒng)可以看成是隨動控制系統(tǒng)的特殊情況,其分析研究方法與隨動控制系統(tǒng)相同。其特點(diǎn)為設(shè)定值是變化的,且按一定時間程序變化的時間函數(shù)。作用為以一定的精度跟隨設(shè)定值的變化而變化。

5、過程控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)及要求

過程控制系統(tǒng)的常見信號有:階躍信號、斜坡信號、脈沖信號、加速度信號和正弦信號等。我們在生產(chǎn)中使用最頻繁的就是階躍信號,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:

當(dāng)A=1時稱為單位階躍信號。其特點(diǎn)是易產(chǎn)生,對系統(tǒng)輸出影響大,便于分析和計(jì)算。在階躍信號作用下,被控變量隨時間的變化表現(xiàn)的形式有:發(fā)散振蕩過程,非振蕩衰減過程,等幅振蕩過程,衰減振蕩過程,非振蕩發(fā)散過程。

通過以上的陳述不難看,過程制造系統(tǒng)在我國各行各業(yè)已經(jīng)有了十分廣泛的應(yīng)用,并且技術(shù)也在日趨成熟。隨著人們物質(zhì)生活水平的提高以及市場競爭的日益激烈,產(chǎn)品的質(zhì)量和功能也向更高的檔次發(fā)展,制造產(chǎn)品的工藝過程變得越來越復(fù)雜,為滿足這些更高的要求,做為工業(yè)自動化的重要分支的過程控制的任務(wù)也愈來愈繁重。

過程控制系統(tǒng)論文:網(wǎng)絡(luò)型過程控制系統(tǒng)開發(fā)

摘要:過程控制系統(tǒng)及其網(wǎng)絡(luò)化是現(xiàn)代工業(yè)自動化的核心技術(shù)。本文通過綜述目前過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展現(xiàn)狀,提出當(dāng)前過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室教育所面臨的主要問題與不足,同時設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)架。

關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)室過程控制系統(tǒng)建設(shè)方案課程開發(fā)

1 網(wǎng)絡(luò)型過程控制系統(tǒng)簡介

1.1過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀

1.2網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡介

本過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是將現(xiàn)有的6套過程控制實(shí)驗(yàn)裝置連接為一個整體的控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),可以使其中的一臺計(jì)算機(jī)控制任意一臺ae2000系統(tǒng)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制。其中服務(wù)器可以對任意一臺客戶機(jī)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控,隨時動態(tài)的檢測各系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

2網(wǎng)絡(luò)型過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)總體結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)型過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)由4部分組成:現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)設(shè)備(控制對象、信號檢測設(shè)備、執(zhí)行器等)、控制臺(各種智能調(diào)解器、變送器接線端子、電源等)、現(xiàn)場計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)。

控制臺通過智能儀表可以獨(dú)立完成對現(xiàn)場設(shè)備的控制任務(wù)并能記錄歷史、實(shí)時曲線。現(xiàn)場計(jì)算機(jī)通過rs485與控制臺的智能調(diào)節(jié)儀相連獲得現(xiàn)場數(shù)據(jù)并進(jìn)行pid運(yùn)算,將所產(chǎn)生的各類控制值寫入調(diào)節(jié)儀,通過調(diào)節(jié)儀對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。在進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)驗(yàn)時,現(xiàn)場計(jì)算機(jī)作為遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)與調(diào)節(jié)儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的中間環(huán)節(jié),同時可以對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行監(jiān)視,從而正確的指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)地進(jìn)行。

2.2現(xiàn)場計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)型過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集可以采集液位、溫度、流量、壓力四大參數(shù)。這些參數(shù)通過變送器輸出1-5v標(biāo)準(zhǔn)電壓信號,經(jīng)過rs485總線送出傳入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)提供的總線接口一般為rs232接口,將rs485總線傳出的信號送入計(jì)算機(jī),要解決總線接口的轉(zhuǎn)換問題,比如:加入rs232和rs485的轉(zhuǎn)換器模塊。采用rs485總線的結(jié)構(gòu)主要是比較適合長距離、無干擾的信號傳送。

2.3遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)

在探索遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的前提下,借助互聯(lián)網(wǎng)完成一套遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)。系統(tǒng)采用基于互聯(lián)網(wǎng)的瀏覽器/服務(wù)器模式。現(xiàn)場計(jì)算機(jī)、校內(nèi)pc、校外pc機(jī)的操作系統(tǒng)都選用windows 2000 professional,服務(wù)器選用windows2000 server,數(shù)據(jù)庫選用sql server 2000,軟件開發(fā)平臺在客戶端采用javaapplet建立socket客戶端程序,在服務(wù)器端采用java語言建立socket服務(wù)器程序。

3 網(wǎng)絡(luò)型過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

3.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件時要充分考慮各種因素,力求性能、功能齊全、界面人性化、使用方便。系統(tǒng)的軟件平臺由三部分組成:實(shí)驗(yàn)控制軟件、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器軟件和客戶機(jī)軟件。客戶端與實(shí)驗(yàn)管理服務(wù)器之間是基于tcp/ip協(xié)議進(jìn)行通信的,實(shí)驗(yàn)管理服務(wù)器與后臺實(shí)驗(yàn)控制服務(wù)器之間的通信也是基于tcp/ip或ftp協(xié)議實(shí)現(xiàn)的。ftp協(xié)議(文件傳輸協(xié)議)是建立在tcp協(xié)議基礎(chǔ)之上的應(yīng)用層協(xié)議,用于實(shí)現(xiàn)動態(tài)鏈接庫的上傳。而客戶機(jī)訪問web服務(wù)器資源時采用http協(xié)議實(shí)現(xiàn),只要客戶機(jī)安裝了瀏覽器,用戶就可對服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行存取、修改、查詢。

3.2客戶端簡介

客戶端是過程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的一個重要部分。客戶端只需安裝相應(yīng)

的組態(tài)軟件—mcgs,即可在軟件提供的界面下完成實(shí)驗(yàn),得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。客戶端的設(shè)計(jì)依據(jù)實(shí)驗(yàn)者選擇“實(shí)驗(yàn)代號”及“實(shí)驗(yàn)方式”向?qū)嶒?yàn)服務(wù)器傳送實(shí)驗(yàn)參數(shù)并采集曲線數(shù)據(jù)。每個實(shí)驗(yàn)方式有:單機(jī)模式、仿真版模式、網(wǎng)絡(luò)仿真版模式。

客戶端最為重要的功能是:傳送實(shí)驗(yàn)參數(shù),對服務(wù)器及硬件設(shè)備運(yùn)行狀況實(shí)時觀測,獲得處理并保存服務(wù)器傳來數(shù)據(jù)及圖形。為了方便實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)的重點(diǎn)為圖形、數(shù)據(jù)處理功能,通用性的實(shí)驗(yàn)設(shè)置功能,對話功能等。

3.3 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器功能簡介

服務(wù)器是連接客戶端和底層下位機(jī)的中間媒質(zhì)。一方面它需要有強(qiáng)大的處理能力,才能同時完成與客戶端和下位機(jī)的通訊。另一方面它也需要有巨大的存儲容量,以便將眾多下位機(jī)處理后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果保存。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器包括web服務(wù)器、實(shí)驗(yàn)管理服務(wù)器。后臺過程控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器位于同一實(shí)驗(yàn)室,兩者都連接到100m的快速以太局域網(wǎng)上,組成遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的服務(wù)器。實(shí)驗(yàn)客戶機(jī)位于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)用戶終端,通過校園網(wǎng)或internet實(shí)現(xiàn)與服務(wù)端之間的交互,現(xiàn)場計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)采集與控制裝置連接到被控對象上。校內(nèi)、外pc機(jī)上的實(shí)驗(yàn)用戶可隨時訪問服務(wù)器中的信息資料或進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)動態(tài)實(shí)時的從網(wǎng)絡(luò)上獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并通過網(wǎng)絡(luò)視頻來觀看實(shí)驗(yàn)對象和實(shí)驗(yàn)過程,能夠看到整個實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行情況。同時該系統(tǒng)還可與學(xué)校的管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)信息資源共享。

4結(jié)語

在建成后的網(wǎng)絡(luò)過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室,所提供的網(wǎng)絡(luò)平臺適合多種應(yīng)用實(shí)驗(yàn)需要,同時在所建成的多個片區(qū)中,每個片區(qū)都可以獨(dú)立成為實(shí)驗(yàn)小組,實(shí)現(xiàn)同一時段多人做實(shí)驗(yàn),能夠做到整體的經(jīng)濟(jì)、實(shí)用性。實(shí)驗(yàn)室拓樸結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行靈活組合,可以進(jìn)行多區(qū)域分布實(shí)驗(yàn),也可以合并在一起組成大實(shí)驗(yàn)環(huán)境。實(shí)驗(yàn)室中所使用的設(shè)備具備增強(qiáng)的管理功能,并且提供各自的管理窗口及其管理功能,管理員可以通過設(shè)備面板,直觀顯示端口的連接狀態(tài)。另外,廠方提供的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備擴(kuò)展插槽、模塊、端口豐富,可以方便進(jìn)行系統(tǒng)升級與擴(kuò)展。

網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室模擬了真實(shí)的使用環(huán)境,做到實(shí)驗(yàn)有效的與實(shí)際環(huán)境結(jié)合,可讓師生更深入學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)知識,有效提高動手能力。 在本高校網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室成功建設(shè)的案例,設(shè)計(jì)者通過綜合考慮網(wǎng)絡(luò)3層架構(gòu)的均衡設(shè)計(jì),達(dá)到了從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用性能到安全監(jiān)管理,兼顧有線、無線綜合網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的目的,很好的滿足了學(xué)校網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)、科研的需要,而且具有較高的性價比,實(shí)用性很強(qiáng)。

過程控制系統(tǒng)論文:軋鋼加熱爐過程控制系統(tǒng)及節(jié)能降耗

摘要：近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了大量的自動化軋鋼生產(chǎn)企業(yè)。大型軋鋼長的加熱爐控制過程以及傳送方式都是借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作來完成的。截至目前為止，軋鋼加熱爐控制系統(tǒng)已在很多企業(yè)得到了有效應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對軋鋼生產(chǎn)線的合理控制，但是在這一運(yùn)行過程中，由于自動化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要借助預(yù)留系統(tǒng)，因此能耗較高，鑒于此，本文就軋鋼加熱爐過程控制系統(tǒng)與節(jié)能降耗展開探討，以期為相關(guān)工作起到參考作用。

關(guān)鍵詞：加熱爐；過程控制；節(jié)能降耗

1、軋鋼加熱爐過程控制系統(tǒng)的主要作用

該系統(tǒng)的主要作用有以下兩點(diǎn)：（1）確保經(jīng)過加熱爐加熱的鋼坯，可以達(dá)到相關(guān)工藝指標(biāo)以及參數(shù)要求。（2）鋼坯的實(shí)際加熱時間以及加熱溫度需要依靠特定的施工工藝條件來決定，依照工藝目的可以將其劃分為以下幾種：①運(yùn)用等溫處理方法來對鋼坯進(jìn)行加熱；②控制鋼坯表面含有的碳化物。就及時種工藝目標(biāo)而言，借助鋼坯加熱爐控制過程中的等溫處理方法，對其加以具體設(shè)置，經(jīng)過設(shè)計(jì)之后的軋鋼加熱系統(tǒng)與鋼件的工藝曲線結(jié)合，來對爐口溫度、加熱溫度、保溫時間、以及爐口溫度進(jìn)度嚴(yán)格設(shè)置，同時借助之后需要進(jìn)行熱處理的工藝對其進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)備熱處理，以確保達(dá)到保溫效果，這樣一來就能使組織晶粒的分布更加均勻，從而實(shí)現(xiàn)保障鋼材性能的目的。總之，以上工藝目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)均離不開軋鋼加熱爐過程控制系統(tǒng)對施工工藝的理解以及控制，使用該工藝系統(tǒng)，同時還能夠?qū)︿摷肮に嚹繕?biāo)命中率”進(jìn)行有效提升。

2、加熱爐過程控制系統(tǒng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)

2.1、建立“透明加熱爐”2.1.1、對爐內(nèi)鋼坯的位置狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時跟蹤以及提示，能夠?yàn)椴僮魅藛T清晰的顯示出鋼坯在爐內(nèi)的所處位置，以此來達(dá)到爐內(nèi)分布“透明化”目標(biāo)。2.1.2、對爐內(nèi)鋼坯的加熱環(huán)境進(jìn)行實(shí)時跟蹤以及提示，能夠?yàn)椴僮魅藛T顯示加熱爐中目前所處的實(shí)際爐溫狀態(tài)以及爐溫控制規(guī)則，以此來達(dá)到加熱環(huán)境在加熱爐中的“透明化”狀態(tài)。2.1.3、對爐內(nèi)鋼坯的溫度狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時跟蹤以及提示，能夠?yàn)椴僮魅藛T提供鋼坯的芯部溫度以及表面溫度等，以此來達(dá)到鋼坯溫度在加熱爐中的“透明化”。2.2、支持加熱爐生產(chǎn)操作決策2.2.1、提示目前加熱爐中是否存在優(yōu)化控制系統(tǒng)，能否對鋼坯入爐時間、鋼坯剩余可用空間進(jìn)行實(shí)時檢測，從而有效協(xié)助操作人員完成“鋼坯裝爐操作”操作。2.2.2、對目前加熱爐的出鋼條件、進(jìn)行有效提示，如果鋼坯沒有滿足出鋼條件，系統(tǒng)將會提示等待時間，以此來協(xié)助操作人員來完成“鋼坯出爐操作”操作。為了確保操作人員工作的度，控制系統(tǒng)能夠?qū)Ω骷訜釥t的近期出爐鋼坯溫度、開軋表面檢測溫度等進(jìn)行有效提示。2.2.3、加熱爐中加熱狀態(tài)控制系統(tǒng)能夠?qū)Σ僮魅藛T做出爐內(nèi)鋼坯還有多少以及是是否滿足要求的提示，一旦鋼坯不能滿足施工工藝要求，系統(tǒng)將會提示鋼坯距離實(shí)現(xiàn)目標(biāo)要求的時間，以此來幫助操作人員完成“爐溫調(diào)整操作”。2.2.4、對目前加熱爐中各個爐段的參照溫度以及實(shí)際爐溫偏差進(jìn)行實(shí)時提示，以幫助操作人員進(jìn)行“爐溫調(diào)整量”操作。

3、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理

該系統(tǒng)借助離線數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)了在線實(shí)時鋼坯、開軋溫度、鋼坯開軋溫度、待軋、冷熱坯料混裝、待溫、空燃比例、冷熱坯料混裝、爐膛爐壓以及軋制節(jié)奏等輔助優(yōu)化動態(tài)模型和實(shí)時實(shí)時專家系統(tǒng)主控模型。一旦系統(tǒng)接收到鋼坯入爐信號，借助軋制計(jì)劃里模型數(shù)據(jù)庫以及鋼坯信息加熱爐信息模型，系統(tǒng)將會自動在專家模型數(shù)據(jù)庫中對與其有關(guān)的相應(yīng)策略代號進(jìn)行選擇，借助鋼坯爐的位置信息以及策略代號，能夠制定適應(yīng)的熱工制度。借助軋鋼生產(chǎn)的具體情況以及相應(yīng)的控制要求，系統(tǒng)控制的最小設(shè)計(jì)容量體現(xiàn)在如下范圍：(1)一類檢測點(diǎn)30個，其中包括上下限報警設(shè)施，二類檢測點(diǎn)有24個。(2)狀態(tài)檢測點(diǎn)有100個，狀態(tài)檢測點(diǎn)為50個。（3）控制回路25個，在此環(huán)節(jié)中，能夠?qū)崿F(xiàn)多種策略的共同運(yùn)用，最終實(shí)現(xiàn)控制。此環(huán)節(jié)又可以分為以下3個層次：①以實(shí)現(xiàn)合理燃燒比例、控制燃料的有效利用為目的，以此來對燃燒環(huán)節(jié)中的自動化進(jìn)行合理控制，也就是實(shí)現(xiàn)將鋼溫作為控制對象的控制系統(tǒng)。②為實(shí)現(xiàn)鋼坯本身的加熱控制，自動控制燃耗量以及燃爐溫度，也就是實(shí)現(xiàn)接貨組鋼溫為控制對象的優(yōu)化控制目標(biāo)。③以前后工序來達(dá)到檢測監(jiān)控自動化為基礎(chǔ)，將對整個生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化作為實(shí)際目標(biāo)，對加熱系統(tǒng)自動化進(jìn)行合理調(diào)整，也就是借助全系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。

4、軋鋼加熱爐節(jié)能降耗的措施

4.1、跟蹤鋼坯爐內(nèi)運(yùn)行速度通過實(shí)現(xiàn)對加熱爐個爐道以及鋼坯運(yùn)行軌跡的跟蹤，可以實(shí)現(xiàn)對鋼坯爐中運(yùn)行速度的合理計(jì)算，并將此運(yùn)算結(jié)果作為鋼坯溫度模型中的邊界信息。4.2、實(shí)時判定鋼坯預(yù)期爐段溫度通過對各個爐段內(nèi)的當(dāng)前加熱環(huán)境、鋼坯運(yùn)行速度以及鋼坯溫度進(jìn)行分析，能夠?qū)︿撆髟诘竭_(dá)出口時的離段溫度，也就是說鋼坯在離開目前所處祿段時的溫度進(jìn)行計(jì)算，一旦離段溫度沒有達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)需求，借助離段溫度偏差，可以對“虛擬爐段溫度”加以調(diào)整，直到離段溫度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，這時候的虛擬爐段溫度也就是鋼坯預(yù)期爐溫。4.3、改進(jìn)爐子設(shè)備的節(jié)能措施4.3.1、對爐體的絕熱能力加以提升，同時提高輻射能力。在爐體傳導(dǎo)過程中產(chǎn)生的熱損失中，其中有很大一部分熱量散失是由于爐體散熱而引起的。在吊掛式的平頂加熱爐結(jié)構(gòu)中，爐頂表面積中約有8%無無絕熱錨固磚材料，而是高熱導(dǎo)率的高鋁磚，這種的構(gòu)造容易引發(fā)熱短路，從而使得大量熱量散失。在爐底內(nèi)、爐墻以及爐頂應(yīng)該粘貼較厚的高鋁纖維毯，以此來提升加熱質(zhì)量。4.3.2、借助汽化冷卻來對水冷卻進(jìn)行替換，不僅可以減少熱量損失，同時還可以達(dá)到節(jié)約用誰的目的，從而有效降低水管和坯料接觸而引起的水冷黑印，這樣一來能夠在很大程度上提升鋼坯的加熱效果，提升鋼材成材率。

結(jié)束語：

總而言之，文中通過對軋鋼加熱爐的控制系統(tǒng)以及節(jié)能系統(tǒng)進(jìn)行探討，希望能為軋鋼加熱爐的使用提供更為的理論依據(jù)。

作者：王涵林

過程控制系統(tǒng)論文:熱工過程控制系統(tǒng)課程教學(xué)創(chuàng)新

一、“熱工過程控制系統(tǒng)”課程教學(xué)改革

1.課程教材建設(shè)教材是進(jìn)行課程教學(xué)的基本工具，是進(jìn)行教學(xué)工作、有效提高教學(xué)質(zhì)量的重要保障。該課程在教學(xué)中使用過兩種正式出版教材，總體來看，所用課程教材內(nèi)容比較。但是，由于熱工過程控制技術(shù)和火力發(fā)電機(jī)組技術(shù)的不斷發(fā)展，教材中有些內(nèi)容就顯得較陳舊，為此根據(jù)近期擬定的教學(xué)大綱，并參考國內(nèi)有關(guān)火力發(fā)電機(jī)組近期技術(shù)和過程控制相關(guān)教材，結(jié)合課程組近幾年形成的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，編寫并出版了“熱工過程控制系統(tǒng)”課程的新教材。2.更新教學(xué)內(nèi)容“熱工過程控制系統(tǒng)”課程內(nèi)容幾乎涉及到本專業(yè)先修的所有專業(yè)基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程。在組織課程教學(xué)內(nèi)容上，根據(jù)近期出版的教材，每學(xué)期課程組依據(jù)收集的火力發(fā)電機(jī)組近期技術(shù)和過程控制技術(shù)在火力發(fā)電機(jī)組上的近期應(yīng)用，在學(xué)期末課程組開會集體研究、整理，提煉出必要的內(nèi)容充實(shí)到下個學(xué)期的課程教學(xué)中，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，保持教學(xué)內(nèi)容的前沿性和新穎性。同時注重不同專業(yè)課程內(nèi)容之間的銜接，將檢測技術(shù)、控制儀表、集散控制系統(tǒng)、鍋爐原理、汽輪機(jī)原理、智能控制技術(shù)與控制系統(tǒng)仿真技術(shù)等知識融入到具體的控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)中，以有利于培養(yǎng)學(xué)生熱工過程控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)能力。3.改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段在課堂紀(jì)律管理方面上，制作簽到點(diǎn)名表格，學(xué)生上課時自己在簽到表格上填寫自己的姓名和學(xué)號。通過學(xué)生簽到點(diǎn)名方法，既節(jié)省了全班學(xué)生姓名點(diǎn)名所花的時間，同時，也方便教師與學(xué)生之間的互動，并加強(qiáng)了對課堂的管理。在課堂上，通過學(xué)生的簽到表，可以很方便對應(yīng)地找到講話、睡覺、玩手機(jī)、戴耳機(jī)等學(xué)生姓名，可通過點(diǎn)名或點(diǎn)名回答問題等方式提醒學(xué)生；與此同時，在課堂上積極跟教師互動、回答問題的學(xué)生都根據(jù)情況記錄，在平時成績上加分。在教學(xué)方法上，注意運(yùn)用啟發(fā)式和互動式教學(xué)，課程中的基礎(chǔ)知識點(diǎn)盡量講解得生動形象易懂；對課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題，在講解后，采取提問或課堂討論等互動手段加強(qiáng)學(xué)生對重點(diǎn)和難點(diǎn)的理解。課程教學(xué)采用多媒體課件教學(xué)，對重要的理論知識及時使用MATLAB/Simulink進(jìn)行仿真，進(jìn)一步加強(qiáng)理論知識的理解。比如課程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)：PID控制器比例、積分、微分三個參數(shù)對控制質(zhì)量的影響，若是只將三個參數(shù)對控制質(zhì)量影響的結(jié)論告訴學(xué)生，學(xué)生比較難以理解，但是通過Simulink仿真就能生動地將PID控制器的比例帶、積分時間、微分時間三個參數(shù)變化對控制系統(tǒng)性能的影響通過曲線的形式體現(xiàn)出來，這樣就加強(qiáng)了學(xué)生對課程內(nèi)容的深入理解。4.實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革本課程的所有實(shí)驗(yàn)都放在熱工檢測與控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)這一門綜合性實(shí)驗(yàn)課程，并出版了該實(shí)驗(yàn)課程的教材，由實(shí)驗(yàn)室老師講授，并指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。針對熱工過程控制系統(tǒng)課程內(nèi)容，開設(shè)了六個實(shí)驗(yàn)，包括單容水箱液位數(shù)學(xué)模型的測試、雙容水箱液位數(shù)學(xué)模型的測試、單回路定值控制系統(tǒng)、水箱液位與流量串級控制系統(tǒng)、雙閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)和上下水箱液位前饋-反饋控制系統(tǒng)。通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對對象動態(tài)特性的測量方法，單回路控制系統(tǒng)、串級控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)、前饋-反饋控制系統(tǒng)等控制系統(tǒng)原理及其調(diào)節(jié)器參數(shù)整定方法有了進(jìn)一步的認(rèn)識。

二、“熱工過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”教學(xué)改革

“熱工過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”是熱工自動化專業(yè)繼“熱工過程控制系統(tǒng)”課程之后一項(xiàng)重要且必不可少的工程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是完成書本知識到實(shí)際運(yùn)用能力轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵步驟，其學(xué)時為兩周。其目的是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的熱工過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析理論知識解決工程實(shí)際問題的能力，進(jìn)一步發(fā)掘和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和工程實(shí)踐能力，主要從教學(xué)大綱、課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書、課程設(shè)計(jì)選題、指導(dǎo)教師的團(tuán)隊(duì)化、課程設(shè)計(jì)與生產(chǎn)實(shí)習(xí)的關(guān)聯(lián)性等方面進(jìn)行改革探索。1.改革目標(biāo)按照熱工自動化專業(yè)的“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)能力”的要求，結(jié)合“熱工過程控制系統(tǒng)”課程教學(xué)改革，使學(xué)生在完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)的過程中進(jìn)一步加深對過程控制理論知識的理解和掌握，并在該課程設(shè)計(jì)過程中努力提高學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力。2.課程設(shè)計(jì)選題優(yōu)化“熱工過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”主要圍繞火力發(fā)電廠鍋爐各個子系統(tǒng)進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，給出了過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、磨煤機(jī)多變量解耦控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與燃燒過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等5個子課題，4～6名學(xué)生一組，每組對應(yīng)一個子課題，要求必須完成該組課題的方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)構(gòu)建、參數(shù)整定、結(jié)果分析和答辯等任務(wù)，進(jìn)一步提高培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。3.指導(dǎo)教師的團(tuán)隊(duì)化探索學(xué)生工程能力的培養(yǎng)，指導(dǎo)教師是關(guān)鍵。指導(dǎo)教師必須有豐富的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有相當(dāng)?shù)慕鉀Q實(shí)際問題的積累。加強(qiáng)“熱工過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”指導(dǎo)教師師資隊(duì)伍建設(shè)，聘請學(xué)校附近電廠的熱工骨干技術(shù)員擔(dān)任輔助指導(dǎo)教師。整合理論課授課教師、實(shí)驗(yàn)課指導(dǎo)教師、課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師、運(yùn)行實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師及電廠技術(shù)員五者優(yōu)勢資源，探索課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)模式。4.強(qiáng)化課程設(shè)計(jì)與電廠運(yùn)行實(shí)習(xí)的關(guān)聯(lián)性我校熱工過程自動化專業(yè)的“熱工過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”和“電廠運(yùn)行實(shí)習(xí)”都在大四及時學(xué)期開展，進(jìn)一步分析課程設(shè)計(jì)與電廠運(yùn)行實(shí)習(xí)的內(nèi)在聯(lián)系。合理安排課程設(shè)計(jì)與電廠運(yùn)行實(shí)習(xí)時間安排，根據(jù)不同的課程設(shè)計(jì)題目對學(xué)生的電廠運(yùn)行實(shí)習(xí)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有針對性的強(qiáng)化安排，強(qiáng)化課程設(shè)計(jì)與電廠運(yùn)行實(shí)習(xí)的關(guān)聯(lián)性，使得課程設(shè)計(jì)和電廠運(yùn)行實(shí)習(xí)都能取得良好的效果。

三、結(jié)束語

在近幾年來的教學(xué)中，對“熱工過程控制系統(tǒng)”及“熱工過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”兩門課程教學(xué)改革進(jìn)行探索與實(shí)踐，逐步完善了教學(xué)過程中的各個環(huán)節(jié)，在教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及基于工程能力培養(yǎng)的課程設(shè)計(jì)等多個方面，都進(jìn)行教學(xué)改革探索。通過這門課程理論教學(xué)及其課程設(shè)計(jì)的教學(xué)，使學(xué)生在面對火力發(fā)電廠時，加深了對熱工過程控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、參數(shù)整定、仿真研究等理論知識的整體認(rèn)識，并提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力，使理論知識和工程實(shí)踐得到了有效的融合。

作者：曾競王鴻懿單位：長沙理工大學(xué)

過程控制系統(tǒng)論文:基于Web的過程控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

摘要:Web技術(shù)的飛速發(fā)展,為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)提供了一個新的思路,本文從系統(tǒng)集成的角度出發(fā),探討將Web技術(shù)應(yīng)用于實(shí)時的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案和軟件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞:Web;Socket;遠(yuǎn)程監(jiān)控

一、引言

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和Web技術(shù)的飛速發(fā)展、Internet的迅速普及與它的開放性密切相關(guān),而正是基于Web的B/S結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了這種特性,此項(xiàng)技術(shù)目前在電子商務(wù)、辦公信息系統(tǒng)等領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用。目前,Intranet企業(yè)網(wǎng)中的信息網(wǎng)絡(luò)已較好地實(shí)現(xiàn)了開放性策略,控制網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)正沿著開放性方向發(fā)展,這些都為信息網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)的集成提供了有力的支持。采用何種集成技術(shù)方便地將企業(yè)內(nèi)部的信息網(wǎng)絡(luò)層和控制網(wǎng)絡(luò)層集成起來實(shí)現(xiàn)信息的溝通匯集與數(shù)據(jù)共享已成為當(dāng)今控制系統(tǒng)集成發(fā)展方向。隨著Internet/Intranet向社會各個領(lǐng)域迅速滲透發(fā)展,給人們提供了一個基于Web的信息平臺,于是人們將目光投向了構(gòu)建Internet的Web技術(shù)。將實(shí)時監(jiān)視與控制系統(tǒng)構(gòu)筑于Internet之上,通過Internet實(shí)現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程的實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程設(shè)備調(diào)試、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)、遠(yuǎn)程設(shè)備故障診斷,將實(shí)時生產(chǎn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與ERP系統(tǒng)以及實(shí)時的用戶需求結(jié)合起來,使生產(chǎn)不只是面向定單的生產(chǎn),而是直接面向市場的“電子制造”,從而使企業(yè)能夠適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化的要求,基于Web的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控就是在這樣的背景下提出的。

本文以過程控制系統(tǒng)中經(jīng)常需要控制的液位信號為例從系統(tǒng)集成與實(shí)現(xiàn)角度來研究基于Web的過程控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。

二、基于Web的過程控制系統(tǒng)的組成

基于Web的過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了多層結(jié)構(gòu),各部分的功能如下:

(一)設(shè)備服務(wù)器模塊

設(shè)備服務(wù)器即現(xiàn)場監(jiān)控站,接受來自網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器驗(yàn)證的遠(yuǎn)方客戶端請求,并且負(fù)責(zé)執(zhí)行遠(yuǎn)方用戶的操作請求,并且把工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中,允許遠(yuǎn)方用戶通過動態(tài)網(wǎng)頁查詢歷史數(shù)據(jù)。由于設(shè)備服務(wù)器直接與現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)裝置相連,所以在網(wǎng)絡(luò)通信穩(wěn)定的基礎(chǔ)上,要求實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場裝置控制的高效性和安全性。

(二)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器模塊

管理登錄用戶,負(fù)責(zé)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。

(三)遠(yuǎn)程用戶模塊

遠(yuǎn)程用戶模塊采用ActiveX或Java Applet嵌入到網(wǎng)頁中的形式,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶同工業(yè)現(xiàn)場信息的交互,所有的用戶操作都將在這個模塊中完成,通過與設(shè)備服務(wù)器的通信實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程,同時與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過動態(tài)網(wǎng)頁交互實(shí)現(xiàn)用戶注冊、登錄。

三、基于Web的過程控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

在遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,應(yīng)用層數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)很重要的工作。只有采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,遠(yuǎn)程客戶端和本地監(jiān)控站才能“理解”對方發(fā)送數(shù)據(jù)的含義,從而進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)傳輸。對于監(jiān)控程序而言,主要是設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)。

(一)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)

設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸主要是指把設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)信息以何種數(shù)據(jù)形式發(fā)送給遠(yuǎn)程客戶端使其能夠識別不同設(shè)備的工作狀況。

設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸在設(shè)計(jì)時應(yīng)盡量滿足如下要求:

性:在掃描到設(shè)備的狀態(tài)信息,必須能夠的將這些設(shè)備狀態(tài)參數(shù)地傳輸?shù)奖O(jiān)控端。

完整性:掃描的狀態(tài)數(shù)據(jù)能夠提供足夠的信息,使遠(yuǎn)方用戶對設(shè)備有一個充分了解,這樣才能使遠(yuǎn)方用戶對設(shè)備工況作出正確判斷。

簡單性:設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不應(yīng)太復(fù)雜,這樣在遠(yuǎn)程監(jiān)控程序中比較容易實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)封裝,以及遠(yuǎn)程客戶端程序的解封裝。

(二)設(shè)備服務(wù)器模塊的軟件設(shè)計(jì)

設(shè)備服務(wù)器模塊的軟件設(shè)計(jì)主要包括三部分內(nèi)容:設(shè)備服務(wù)器與PLC站的通信、遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計(jì)。

本地水位監(jiān)控系統(tǒng)采用Omron公司的C200HG系列的PLC為下位機(jī),用RS-232型電纜將HOST LINK模塊直接連到作為設(shè)備服務(wù)器的計(jì)算機(jī)串口上。在此我們采用C++Builder6.0作為開發(fā)設(shè)備服務(wù)器與PLC的串口通信程序。編程時采用Visual Basic提供的MSComm32控件來實(shí)現(xiàn)。本文不再贅述。

遠(yuǎn)程監(jiān)控程序是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程客戶和現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行信息交換的“橋梁”,遠(yuǎn)程監(jiān)控程序跟遠(yuǎn)方客戶的通信采用Socket技術(shù)來實(shí)現(xiàn),監(jiān)控程序作為Socket的服務(wù)器端,通過與遠(yuǎn)程Socket客戶端的通信,實(shí)現(xiàn)在Internet上傳輸數(shù)據(jù)。同時把用戶設(shè)定的操作參數(shù)和現(xiàn)場實(shí)時數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中,供用戶進(jìn)行本地和遠(yuǎn)方查詢。

實(shí)現(xiàn)Socket的服務(wù)器端主要是利用C++Bulider提供的TServerSocket組件,采用非阻塞模式進(jìn)行通信,當(dāng)客戶端進(jìn)行讀寫時,服務(wù)器端就會得到通知。

四、總結(jié)

遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)是一門綜合性技術(shù),涉及控制、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫等多個領(lǐng)域,本文從系統(tǒng)集成的角度深入研究了基于Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的軟件設(shè)計(jì),在企業(yè)要求各個生產(chǎn)部門信息共享的今天,將現(xiàn)場監(jiān)控級的數(shù)據(jù)以B/S方式傳送到企業(yè)信息層具有一定的指導(dǎo)意義。

過程控制系統(tǒng)論文:生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)過程控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

實(shí)習(xí)的效果?除了在硬件環(huán)境上模擬企業(yè)環(huán)境,還要在生產(chǎn)過程上實(shí)現(xiàn)企業(yè)化管理。實(shí)訓(xùn)過程控制一直是一個難題,如果想達(dá)到企業(yè)的過程控制標(biāo)準(zhǔn),必須采取技術(shù)手段,靠手工或人為控制都難以達(dá)到預(yù)期效果。本文介紹了實(shí)訓(xùn)過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思路,通過過程管理軟件和網(wǎng)絡(luò)平臺,進(jìn)行過程實(shí)時控制管理,完成項(xiàng)目進(jìn)度跟蹤、質(zhì)量控制,過程網(wǎng)上評審等工作。通過這個系統(tǒng)使學(xué)生生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)模擬企業(yè)化管理模式。

關(guān)鍵詞:過程控制;實(shí)訓(xùn)評估;實(shí)訓(xùn)管理

一、研究背景與意義

生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)在職業(yè)院校已廣泛開展,但是一直沒有一套有效的、先進(jìn)的生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)過程控制方法和系統(tǒng)。在這樣一個背景下,根據(jù)多年企業(yè)項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)、軟件開發(fā)經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)和開發(fā)了一套生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)過程控制系統(tǒng),生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)管理平臺,用于生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)實(shí)踐教學(xué)實(shí)施與管理。項(xiàng)目經(jīng)理或?qū)嵱?xùn)指導(dǎo)教師可以通過此系統(tǒng)對參加生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)的學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目過程控制和管理,可以對項(xiàng)目進(jìn)展的全過程進(jìn)行監(jiān)控,通過網(wǎng)絡(luò)可以監(jiān)控幾十人或幾百人的項(xiàng)目組成員工作情況,為項(xiàng)目管理提供了有效的、科學(xué)的現(xiàn)代化管理手段和方法。

二、系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

(一)功能結(jié)構(gòu)圖

(二)角色描述

(三)頁面設(shè)計(jì)

(四)實(shí)體關(guān)系分析

每個項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的參考實(shí)訓(xùn)流程中包括多個過程,在每一過程名下建立工單,每一工單與過程有關(guān)聯(lián)。

(五)功能模塊設(shè)計(jì)

1.實(shí)訓(xùn)基地模塊。

介紹實(shí)訓(xùn)基地基本情況,實(shí)訓(xùn)基地組織結(jié)構(gòu)。

2.實(shí)訓(xùn)管理模塊。

該模塊是實(shí)訓(xùn)平臺的核心部分,首先在實(shí)訓(xùn)平臺上選擇項(xiàng)目,然后進(jìn)入項(xiàng)目流程,可行性分析、項(xiàng)目計(jì)劃、需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、編碼、測試、維護(hù)。每個過程項(xiàng)目經(jīng)理都可以下達(dá)“工單”,開發(fā)人員根據(jù)“工單”完成各項(xiàng)工作,項(xiàng)目進(jìn)度和項(xiàng)目完成情況通過“工作日志”體現(xiàn),開發(fā)人員每天都要填寫“工作日志”匯報每天完成的工作情況,項(xiàng)目經(jīng)理可以在實(shí)訓(xùn)平臺上查閱本項(xiàng)目成員的“工作日志”,了解每個成員工作完成情況,隨時進(jìn)行督導(dǎo),發(fā)現(xiàn)問題可以隨時在平臺上給與指導(dǎo)。各種文檔都可以通過“工單”下發(fā),通過“工作日志”上傳。代碼、界面設(shè)計(jì)、測試報告均可以通過這個平臺傳送。項(xiàng)目經(jīng)理每天也需要填寫“工作日志”發(fā)送給技術(shù)總監(jiān),技術(shù)總監(jiān)負(fù)責(zé)對項(xiàng)目經(jīng)理的管理和考核。“進(jìn)度”是項(xiàng)目開始時設(shè)定的,由于一些環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題可以調(diào)整進(jìn)度,但總進(jìn)度原則上不能調(diào)整,“進(jìn)度”的把握是對項(xiàng)目經(jīng)理重要的考核指標(biāo)。項(xiàng)目經(jīng)理通過實(shí)訓(xùn)平臺對實(shí)訓(xùn)學(xué)員進(jìn)行項(xiàng)目評估和實(shí)訓(xùn)評估。

3.實(shí)訓(xùn)資源模塊。

可下載實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)手冊、項(xiàng)目案例、質(zhì)量規(guī)范、軟硬件資源等。

4.實(shí)訓(xùn)安排模塊。

主要功能是實(shí)訓(xùn)申請,在實(shí)訓(xùn)平臺上填報實(shí)訓(xùn)申請單,實(shí)訓(xùn)審批同意,公布實(shí)訓(xùn)安排,實(shí)訓(xùn)時間、工位位置等。

5.人員管理模塊。

實(shí)訓(xùn)人員基本信息錄入,形成實(shí)訓(xùn)人員標(biāo)示碼,對實(shí)訓(xùn)學(xué)員進(jìn)行工作安排、日常考勤、實(shí)訓(xùn)評價等。

6.項(xiàng)目立項(xiàng)模塊

主要功能是新項(xiàng)目評審,通過專家評審的項(xiàng)目自動從待評審項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫中轉(zhuǎn)為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。同時公布項(xiàng)目評審結(jié)果。

三、業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

1.項(xiàng)目經(jīng)理選擇項(xiàng)目

2.項(xiàng)目經(jīng)理申請實(shí)訓(xùn)

3.實(shí)訓(xùn)基地審批實(shí)訓(xùn),創(chuàng)建項(xiàng)目編號,此編號貫穿整個項(xiàng)目。“實(shí)訓(xùn)安排表”自動生成。

4.項(xiàng)目經(jīng)理建立本項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)學(xué)員基本信息。注意實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目編號要選對。

5.項(xiàng)目經(jīng)理在“項(xiàng)目列表”中選擇當(dāng)前實(shí)訓(xùn)的項(xiàng)目編號,項(xiàng)目名稱,進(jìn)入當(dāng)前實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。

6.項(xiàng)目經(jīng)理創(chuàng)建工單。

7.實(shí)訓(xùn)學(xué)員只能進(jìn)入實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,其他項(xiàng)目名稱變灰,屏蔽。

8.實(shí)訓(xùn)學(xué)員接到工單后仔細(xì)閱讀并確認(rèn)。

9.工單確認(rèn)信息隨時發(fā)送給項(xiàng)目經(jīng)理。

10.項(xiàng)目經(jīng)理發(fā)放項(xiàng)目文檔。

11.實(shí)訓(xùn)學(xué)員根據(jù)工單分配的工作,進(jìn)入相應(yīng)的項(xiàng)目流程。

12.實(shí)訓(xùn)學(xué)員按工單要求提交項(xiàng)目文擋或接到項(xiàng)目文檔后學(xué)習(xí)理解,

將描述理解的內(nèi)容和補(bǔ)充的文檔發(fā)送給項(xiàng)目經(jīng)理。

13.項(xiàng)目經(jīng)理給與評審意見和成績。

14.項(xiàng)目經(jīng)理每天都將接到“待處理文件”,“待處理文件”按時間和文件類型排序。處理過的文件名變顏色。項(xiàng)目經(jīng)理每天檢查工作日志,督促工作。項(xiàng)目經(jīng)理對測試組的測試結(jié)果,轉(zhuǎn)送給開發(fā)人員,程序修改完后,進(jìn)行復(fù)測,直至測試通過。

15.實(shí)訓(xùn)學(xué)員每天同樣也有“待處理文件”,“待處理文件”按時間和文件類型排序。處理過的文件名變顏色。實(shí)訓(xùn)學(xué)員每天要提交日志、程序、文檔等,每天查看項(xiàng)目經(jīng)理評審意見。

16.項(xiàng)目經(jīng)理根據(jù)階段情況,匯總給出實(shí)訓(xùn)評價,綜合成績自動計(jì)算生成。

17.項(xiàng)目經(jīng)理提交日志、文檔給技術(shù)總監(jiān)。

18.技術(shù)總監(jiān)根據(jù)項(xiàng)目經(jīng)理日志、提交的文檔、實(shí)訓(xùn)學(xué)生總體成績、項(xiàng)目完成情況對項(xiàng)目經(jīng)理進(jìn)行考核。

19.項(xiàng)目經(jīng)理可以進(jìn)行新項(xiàng)目立項(xiàng)。

20.項(xiàng)目評審組評審?fù)ㄟ^的項(xiàng)目轉(zhuǎn)成正式“實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目”,加標(biāo)示。

四、過程控制方法

項(xiàng)目管理最主要的工作是過程控制,如何實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)的過程控制?我們借鑒了軟件企業(yè)對軟件開發(fā)項(xiàng)目管理的控制方法,借鑒了軟件工程、項(xiàng)目管理的思想和方法,采用了CMM(能力成熟度模型)過程控制和項(xiàng)目質(zhì)量管理方法,使項(xiàng)目管理從無序的初始級(CMM1級)到項(xiàng)目管理可重復(fù)級(CMM2級)、項(xiàng)目管理已定義級(CMM3級)、項(xiàng)目管理已管理級(CMM4級)、項(xiàng)目管理優(yōu)化級(CMM5級)。通過這套系統(tǒng)項(xiàng)目經(jīng)歷可以對項(xiàng)目管理進(jìn)行持續(xù)改進(jìn),通過項(xiàng)目經(jīng)理下達(dá)工單、學(xué)生提交日志的模式,項(xiàng)目經(jīng)理可以監(jiān)控每位實(shí)訓(xùn)學(xué)生項(xiàng)目完成的進(jìn)度和質(zhì)量情況,同時可以了解每位學(xué)生生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)的狀態(tài),工作態(tài)度、學(xué)習(xí)態(tài)度等,工單就是項(xiàng)目經(jīng)理給每位學(xué)生下達(dá)的任務(wù),工作日志反映學(xué)生完成任務(wù)的情況,通過此系統(tǒng)解決了一位項(xiàng)目經(jīng)理或?qū)嵱?xùn)指導(dǎo)教師難于管理和控制每位學(xué)生的問題。過程控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)每天實(shí)時監(jiān)控也可以監(jiān)控項(xiàng)目過程的節(jié)點(diǎn)情況,可以建立里程碑。過程控制系統(tǒng)可以自定義工作流,除了軟件開發(fā)項(xiàng)目可以通過此系統(tǒng)進(jìn)行管理,其他項(xiàng)目也可以通過此項(xiàng)目進(jìn)行管理。生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)負(fù)責(zé)人或院領(lǐng)導(dǎo)也可以通過此系統(tǒng)了解學(xué)生生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)的情況,因?yàn)槿罩痉从沉藢W(xué)生的實(shí)訓(xùn)狀況,通過此系統(tǒng)也可以了解項(xiàng)目經(jīng)理或?qū)嵱?xùn)指導(dǎo)教師組織生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)的工作情況,工單和日志是否認(rèn)真填寫,反映項(xiàng)目經(jīng)理或?qū)嵱?xùn)指導(dǎo)教師責(zé)任心和項(xiàng)目經(jīng)理或?qū)嵱?xùn)指導(dǎo)教師工作態(tài)度。

過程控制系統(tǒng)論文:基于綜合項(xiàng)目教學(xué)法的過程控制系統(tǒng)教學(xué)改革

摘要：過程控制系統(tǒng)是一門綜合應(yīng)用學(xué)科，是自動化專業(yè)的主要專業(yè)課之一。針對該課程的綜合性提出綜合項(xiàng)目教學(xué)法，以綜合項(xiàng)目為主線，整合過程控制系統(tǒng)和其他涉及到的學(xué)科，既能培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用力，又能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工作能力，有效地為社會培養(yǎng)了大量的應(yīng)用型人才。本文從綜合項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施情況來看，該教學(xué)方法有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：過程控制系統(tǒng)；綜合項(xiàng)目教學(xué)法；教學(xué)改革；綜合知識技能

一、引言

近年來教師從不同方向?qū)虒W(xué)改革進(jìn)行創(chuàng)新，文獻(xiàn)[1]中“問題式教學(xué)”的教學(xué)模式是直接從問題入手組織教學(xué)，將專業(yè)知識隱含在解決問題的過程中，讓學(xué)科知識服務(wù)于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。文獻(xiàn)[2]基于體驗(yàn)學(xué)習(xí)的“過程控制”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，強(qiáng)調(diào)個體，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的反思，通過學(xué)習(xí)者與現(xiàn)實(shí)世界的溝通與聯(lián)系，不斷促進(jìn)學(xué)習(xí)者自身的發(fā)展，同時也促進(jìn)了社會的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了人的發(fā)展和社會發(fā)展的統(tǒng)一。

過程控制是自動化專業(yè)的重要專業(yè)課，是與現(xiàn)實(shí)工程技術(shù)最接近的一門課程，針對該課程的綜合性提出綜合項(xiàng)目教學(xué)法，旨在檢驗(yàn)學(xué)生的知識掌握水平和綜合應(yīng)用能力。

二、綜合項(xiàng)目教學(xué)法

項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施以學(xué)生活動為中心，教師扮演組織者、引導(dǎo)者的角色。為了跳出學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的單一性實(shí)驗(yàn)，本文提出綜合項(xiàng)目教學(xué)法，讓項(xiàng)目包含更多的學(xué)科。在企業(yè)生產(chǎn)過程中，一個項(xiàng)目的制定與實(shí)施，都有一個團(tuán)隊(duì)進(jìn)行計(jì)劃和操作，項(xiàng)目所涉及的學(xué)科不止一個，每個成員側(cè)重于某一方面，到弄清楚整個項(xiàng)目的原理，實(shí)現(xiàn)共同學(xué)習(xí)。所以，綜合項(xiàng)目教學(xué)法是采用分小組的形式，一個項(xiàng)目組的成員按照共同制定的項(xiàng)目目標(biāo)，共同起草學(xué)習(xí)工作計(jì)劃，并予以實(shí)施，展示與評價。按照教師與學(xué)生在整個教學(xué)過程中的角色，綜合項(xiàng)目教學(xué)法的一般流程如圖1所示。

圖1中按照教學(xué)過程中的兩個角色，分別描述了各自的職責(zé)，以及教學(xué)與接受教學(xué)的一般流程。

1.項(xiàng)目探索。項(xiàng)目探究包含兩個方面，一個是項(xiàng)目的制定，另一個是項(xiàng)目的探究實(shí)施。項(xiàng)目探索是項(xiàng)目教學(xué)的核心部分，是為了學(xué)生完成項(xiàng)目，通過各種途徑和方法進(jìn)行問題解決的活動。在項(xiàng)目探究的進(jìn)程中，學(xué)生要細(xì)化教學(xué)內(nèi)容和項(xiàng)目主題，發(fā)現(xiàn)問題，并小組協(xié)作解決問題。（1）制定計(jì)劃。對一個項(xiàng)目進(jìn)行探索，首先需要一個綱要進(jìn)行引導(dǎo)，那么就需要制定一個項(xiàng)目計(jì)劃。從學(xué)生角度來說，需要制定項(xiàng)目的實(shí)施方案、時間計(jì)劃，對任務(wù)進(jìn)行合理分工。此環(huán)節(jié)有利于學(xué)生在后期的項(xiàng)目進(jìn)行中掌握并調(diào)節(jié)活動進(jìn)度。教師在整個項(xiàng)目中的作用是引導(dǎo)和提供輔助作用，教師可以提供給學(xué)生一些相關(guān)的學(xué)習(xí)資料，也不會讓學(xué)生花費(fèi)太多的時間在資料的查找上面，但適當(dāng)?shù)牧艚o學(xué)生一些搜索任務(wù)是必要的，可以鍛煉他們的文獻(xiàn)檢索、網(wǎng)絡(luò)資料檢索能力。學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是一種很好的可以分享資料與教學(xué)的一個平臺，并且該平臺可以讓學(xué)生在課余時間也能學(xué)習(xí)到課程，同時也能記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)時間與次數(shù)。一節(jié)45分鐘的課程是有限的，教師的講解不能很深入，這需要學(xué)生按照老師的要求去進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。本課程建設(shè)相應(yīng)的教學(xué)網(wǎng)站，可以將教學(xué)資源上傳至該平臺，同時也可放置相關(guān)的測驗(yàn)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)后進(jìn)行測試，看看自身掌握知識的情況，這也給教師的教學(xué)帶來很大的方便。（2）項(xiàng)目的探索實(shí)施。綜合目教學(xué)法，讓學(xué)生在平時的學(xué)習(xí)中參與老師的科研活動，在見習(xí)、實(shí)習(xí)時參與工廠的工程項(xiàng)目，將短時間的課堂教學(xué)變?yōu)殚L期的專業(yè)培訓(xùn)。這樣學(xué)生培養(yǎng)了學(xué)習(xí)興趣，鍛煉了自學(xué)能力，可以對所學(xué)知識進(jìn)行整理補(bǔ)充。這種集創(chuàng)新教育與基礎(chǔ)教育于一體的教學(xué)模式，能在循序漸進(jìn)的研究性課題教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的探索精神與創(chuàng)新能力。

2.后期成果展示與評價。經(jīng)過一段時間的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，在小組成員的潛心計(jì)劃和努力下，對所完成的項(xiàng)目成果在大的范圍內(nèi)進(jìn)行展示與交流是很有必要的，這是對學(xué)生的付出和能力的肯定。

成果交流的形式多樣，可根據(jù)實(shí)際教學(xué)的需要選擇合適的交流形式。匯報的內(nèi)容有項(xiàng)目的背景和意義、項(xiàng)目流程、小組成員的分工、項(xiàng)目工作中組內(nèi)成員的交流和感想記錄、作品的演示等。對于大的項(xiàng)目，教師可以規(guī)定學(xué)生定期展示項(xiàng)目的階段性成果，對于學(xué)生來說，可以通過作品反映學(xué)生已掌握的知識和技能，教師也可以根據(jù)階段性成果了解教學(xué)效果，記錄教學(xué)中學(xué)生一般會遇到的問題，進(jìn)行教學(xué)反思，改進(jìn)教學(xué)方法。

三、綜合項(xiàng)目教學(xué)法在教學(xué)中的應(yīng)用效果

通過教學(xué)過程中綜合項(xiàng)目教學(xué)的應(yīng)用舉例，從而看到所取得的教學(xué)效果。所選取的項(xiàng)目課題是基于STM32單片機(jī)的自動孵化系統(tǒng)。從字面上來看，所涉及到的學(xué)科包含單片機(jī)、過程控制系統(tǒng)、傳感器技術(shù)與應(yīng)用、計(jì)算機(jī)軟件程序設(shè)計(jì)等學(xué)科。經(jīng)過學(xué)生調(diào)研收集到相關(guān)信息，能夠比較清楚地看到多個模塊。

在設(shè)計(jì)完外部電路后，就需要用軟件來進(jìn)行控制，控制方面需要用相關(guān)的程序進(jìn)行驅(qū)動。采用的是RVMDK 3.80A軟件基于C語言進(jìn)行編程，使得該部分對學(xué)生的編程能力也會有所提高。

這一套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與完成，幾乎涵蓋了學(xué)生所學(xué)專業(yè)課的大部分科目。真正的培養(yǎng)了學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力。圖2所示為學(xué)生所完成項(xiàng)目成果。

四、結(jié)論

綜合項(xiàng)目教學(xué)法以學(xué)生完成項(xiàng)目為中心，綜合各學(xué)科的基礎(chǔ)知識，學(xué)生自己制定項(xiàng)目計(jì)劃。項(xiàng)目完成過程中需要的資源由學(xué)生自己去搜集，需要用到的知識由學(xué)生自己組織，由學(xué)生自己確定解決方案，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性。學(xué)生需要對自己的學(xué)習(xí)過程負(fù)責(zé)，自己管理學(xué)習(xí)進(jìn)度和計(jì)劃、用各種途徑進(jìn)行信息收集、單獨(dú)地分析自己分配的活動任務(wù)、運(yùn)用新建構(gòu)的知識解決復(fù)雜而實(shí)際的問題，創(chuàng)造性地生成作品，并對問題的解決過程進(jìn)行反思和記錄。該方法增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的獨(dú)立性和責(zé)任心，使學(xué)生真正地獨(dú)立自主。經(jīng)過教學(xué)實(shí)施發(fā)現(xiàn)，該教學(xué)方法取得了較好的教學(xué)效果，提升了學(xué)生的積極性，學(xué)生的綜合技能得到了很大提高。

過程控制系統(tǒng)論文:一種熱軋過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用與研究

摘 要：此過程控制系統(tǒng)是國內(nèi)自主集成的控制系統(tǒng)，根據(jù)熱軋工藝的特點(diǎn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為粗軋過程控制系統(tǒng)、精軋過程控制系統(tǒng)、層冷過程控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心四個部分系統(tǒng)能夠保障四個過程控制系統(tǒng)間的通訊，又能保障與基礎(chǔ)自動化之間快速通訊；在模型方面分為粗軋模型、精軋模型、層冷模型，每個模型即能夠獨(dú)立計(jì)算又相互影響，最終給出合適的控制值。

關(guān)鍵詞：熱軋；過程控制；內(nèi)存映像網(wǎng)絡(luò)

今年來國內(nèi)冶金行業(yè)中，熱軋過程控制系統(tǒng)有了進(jìn)一步發(fā)展。在鋼鐵行業(yè)中，過程控制系統(tǒng)（以下簡稱二級），與一級基礎(chǔ)自動化（以下簡稱一級）和零級傳動組成自動化控制的三個重要部分。

1 系統(tǒng)簡介

此系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)分為非控和模型兩部分。

其中非控包括粗軋非控、精軋非控、層冷非控、數(shù)據(jù)中心；非控部分主要功能包括了粗軋、精軋、層冷控制系統(tǒng)間的電文的通訊；采集一級反饋的現(xiàn)場的實(shí)時數(shù)據(jù)，提供給模型計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)構(gòu)的下發(fā)給基礎(chǔ)自動化；根據(jù)傳感器信號跟蹤板坯號；數(shù)據(jù)中心接收并保存粗軋、精軋和層冷控制系統(tǒng)產(chǎn)生的過程數(shù)據(jù)，與三級、加熱爐二級、磨輥系統(tǒng)進(jìn)行通訊，班次處理。

模型包括粗軋模型、精軋模型和層冷模型。三種模型根據(jù)非控跟蹤的板坯號，在不同的位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠?jì)算和自學(xué)習(xí)，為一級提供設(shè)定依據(jù)。

系統(tǒng)硬件分別由粗軋服務(wù)器、精軋服務(wù)器、層冷服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器組成，分別部署了粗軋二級、精軋二級、層冷二級和數(shù)據(jù)中心，由一臺以太網(wǎng)交換機(jī)相連，用于過程控制系統(tǒng)間通訊，又通過一臺內(nèi)存映象網(wǎng)交換機(jī)與一級相連，用于二級與一級之間的通訊。

2 非控部分

2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

此熱軋生產(chǎn)線二級分三個網(wǎng)絡(luò)段。

及時個網(wǎng)絡(luò)為Level2內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，由一臺以太網(wǎng)交換機(jī)為樞紐，將粗軋二級（RMC）、精軋二級（FMC）、層冷二級（CTC）、數(shù)據(jù)中心（DCC）、加熱爐二級、運(yùn)輸鏈二級聯(lián)系起來，組成Level2內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。用于各控制服務(wù)器間傳送數(shù)據(jù)；通過此網(wǎng)絡(luò)粗軋二級接收加熱爐二級發(fā)送過來的初始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，精軋二級將跟蹤數(shù)據(jù)發(fā)送給運(yùn)輸鏈二級。

第二個網(wǎng)絡(luò)為實(shí)績數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，由一臺以太網(wǎng)交換機(jī)連接數(shù)據(jù)中心（DCC）、MES、軋輥間（RS），數(shù)據(jù)中心按要求向MES發(fā)送板坯的軋制數(shù)據(jù)，在粗軋機(jī)、精軋機(jī)換輥期間數(shù)據(jù)中心向軋輥間發(fā)送舊輥軋制數(shù)據(jù)，接收軋輥間新輥數(shù)據(jù)并發(fā)送給粗軋二級或精軋二級。

第三個網(wǎng)絡(luò)為內(nèi)存映像網(wǎng)絡(luò)，是一種用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。此網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備包括粗軋過二級、精軋二級、層冷二級、畫面服務(wù)器以及一級的控制器。

2.2 軋件跟蹤

系統(tǒng)引進(jìn)“跟蹤共享區(qū)”概念，將共享區(qū)分成90個區(qū)域，可以存放90塊鋼的數(shù)據(jù)。循環(huán)使用1～86號共享區(qū)；按照實(shí)際出爐的順序，將板坯初始信息、計(jì)算結(jié)果存放在此共享區(qū)，然后根據(jù)軋線中多個關(guān)鍵的傳感器信號，來進(jìn)行板坯跟蹤。

2.3 人機(jī)交互界面（HMI）

HMI包括軋線跟蹤、粗軋?jiān)O(shè)定、精軋?jiān)O(shè)定、層冷設(shè)定四個主要頁面。方便操作人員和調(diào)試人員查看板坯狀態(tài)。

3 模型部分

模型分為粗軋模型、精軋模型和層冷模型。

3.1 粗軋模型

粗軋平輥模型根據(jù)PDI數(shù)據(jù)和加熱爐實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，主要計(jì)算出粗軋各道次的軋制溫度、相對壓下率，軋制速度。粗軋立輥模型實(shí)現(xiàn)目標(biāo)寬度控制、中間坯寬度控制、板坯頭尾短行程寬度控制、板坯頭部縮頸補(bǔ)償控制。帶鋼經(jīng)過精軋出口時，精軋二級系統(tǒng)將實(shí)際測量的帶鋼出口寬度和實(shí)際厚度反送給粗軋模型。模型通過對控制目標(biāo)寬度和實(shí)測寬度進(jìn)行比對，修正精軋出口寬度自學(xué)習(xí)參數(shù)，從而修正中間坯的控制寬度，提高寬度控制精度。

3.2 精軋模型

精軋?jiān)O(shè)定模型根帶鋼的目標(biāo)厚度和中間坯的厚度，確定各機(jī)架出口厚度；末架的穿帶速度可采用查表法或者利用終軋溫度與末架穿帶速度的經(jīng)驗(yàn)公式來確定；結(jié)合各機(jī)架的前滑值，求出各機(jī)架的穿帶速度。利用溫度模型預(yù)報精軋入口和出口以及各機(jī)架的溫度，計(jì)算各機(jī)架軋制力，然后完成輥縫設(shè)定計(jì)算。

精軋模型自學(xué)習(xí)的過程：根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)計(jì)算模型自學(xué)習(xí)所需的導(dǎo)出變量；通過軋制過程模型求逆反算模型自學(xué)習(xí)參數(shù)；更新設(shè)定模型自學(xué)習(xí)系數(shù)，以便用于隨后的軋制，以提高模型預(yù)報精度。

3.3 層冷模型

CTC是一個以前饋為主，反饋為輔，不斷進(jìn)行自學(xué)習(xí)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。將板帶從頭部到尾部進(jìn)行物理分段（以下稱為樣本），對每一段分別進(jìn)行信號檢測，并根據(jù)目標(biāo)溫度分別進(jìn)行模型計(jì)算，求出各樣本的集管組態(tài)，對其實(shí)施分段控制。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)經(jīng)過在生產(chǎn)線部署后的不斷調(diào)試，目前已經(jīng)能夠滿足生產(chǎn)線的要求，厚度控制穩(wěn)定，卷取溫度基本合格，凸度和表面質(zhì)量能控制在目標(biāo)范圍內(nèi)，整體效果較好。系統(tǒng)整體運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)方便，是國內(nèi)自主集成熱軋生產(chǎn)線中較先進(jìn)的二級系統(tǒng)。

過程控制系統(tǒng)論文:集散控制系統(tǒng)在化工過程控制中的應(yīng)用

（貴州理工學(xué)院 550000）

摘要：集散控制系y是基于計(jì)算技術(shù)發(fā)展起來的，在工業(yè)中的應(yīng)用比較廣泛，對工業(yè)控制技術(shù)有重要的影響。這種控制系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的控制。在一定程度上提高化工生產(chǎn)的質(zhì)量，促進(jìn)化工企業(yè)的發(fā)展。本文將探究集散控制系統(tǒng)在化工過程控制中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：集散控制系統(tǒng)；化工生產(chǎn)過程；化工控制

引言：集散控制系統(tǒng)結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、圖形顯示技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等，是一個技術(shù)的集合體，其核心組織是微處理器，這個系統(tǒng)可以集中的監(jiān)控生產(chǎn)過程，并進(jìn)行分散控制和管理，能夠?qū)崿F(xiàn)控制的實(shí)時性、智能性，提高控制工作的質(zhì)量和效率，已經(jīng)逐漸成為化工生產(chǎn)中的重要技術(shù)。

1集散控制系統(tǒng)的概念

這種系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠集中管理生產(chǎn)過程，并對生產(chǎn)過進(jìn)行分散式的控制，這種控制系統(tǒng)建立在科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的要求之上，符合時展的需求[1]。集散控制系統(tǒng)融合了多種技術(shù)，能夠降低生產(chǎn)風(fēng)險，優(yōu)化生產(chǎn)過程。其工作過程具有很強(qiáng)的技術(shù)性。

2集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

集散控制系統(tǒng)有諸多特點(diǎn)，可以進(jìn)行分級遞階控制、分散控制，具有完善的控制功能。系統(tǒng)控制規(guī)模越大，分級范圍也就越廣，包括水平分級和垂直分級。在分級遞階控制中，最簡單的控制系統(tǒng)在垂直方向上也分為兩個部分，一部分是操作管理級，另一部分是過程控制級，兩個控制級能夠互相協(xié)調(diào)，承擔(dān)傳送數(shù)據(jù)和接受指令的任務(wù)，同時，水平級之間也在進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換工作[2]。分散控制包含的意義范圍比較廣，有功能分散、危險分散、設(shè)備分散、人員分散、復(fù)合分散等，分散的目的是降低生產(chǎn)的風(fēng)險，提高身產(chǎn)效率。集散控機(jī)制系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)回路的功能，無論簡單的還是復(fù)雜的回路，都可以有效的調(diào)節(jié)控制。系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中可以進(jìn)行各種運(yùn)算。集散控制系統(tǒng)中還有專家控制系統(tǒng)，通過這個系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn) 各種控制，如邏輯控制、反饋控制、順序控制等，可以顯示、輸出數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各種操作。操作站的顯示器分辨率比較高，結(jié)合復(fù)合窗口技術(shù)，能夠多角度、多方位的顯示監(jiān)控畫面，畫面清晰，數(shù)據(jù)信息明確。硬件設(shè)備先進(jìn)，使操作更方便舒適。集散控制系統(tǒng)還有易操作的特點(diǎn)。系統(tǒng)提供的信息很容易辨認(rèn)，度與異常情況能夠自動發(fā)出警報，為操作人員提供更輕松的工作條件。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

3.1系統(tǒng)工作原理

集散控制系統(tǒng)的控制對象是水箱、模擬鍋爐以及管式電阻爐，不同的控制對象有不同的要求和控制算法，選擇相應(yīng)的算法，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動控制，下位機(jī)的管理、監(jiān)督等工作需要通過上位機(jī)的輔助來完成。控制的方式包括直接數(shù)字控制以及儀表控制，數(shù)字控制是將計(jì)算機(jī)于數(shù)據(jù)采集板卡相連，通過何種方式實(shí)現(xiàn)控制，用智能儀表對其他回路進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過一定的數(shù)據(jù)交換對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中管理和分散控制。

3.2設(shè)計(jì)思想

集散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是圍繞控制對象進(jìn)行的，將鍋爐或管式爐水箱中的水位和溫度作為被控參數(shù)，對測量元件進(jìn)行選擇，可以選擇壓力變送器、熱電偶或熱電阻，與此同時，配備相關(guān)的執(zhí)行部件，選擇適當(dāng)?shù)目刂破鳎O(shè)計(jì)出水位控制系統(tǒng)或溫度控制系統(tǒng)，經(jīng)過參數(shù)整定后，系統(tǒng)就可以穩(wěn)定的運(yùn)行。這種系統(tǒng)的度比較高，性能良好。但是，在進(jìn)行試驗(yàn)的過程中，工作人員需要對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤記錄，工作量比較大，也比較冗雜。要想提高系統(tǒng)的自動化水平，集中管理各種功能，需要對控制系統(tǒng)做出適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，減少設(shè)備的引入，對尚未計(jì)算機(jī)進(jìn)行軟件開發(fā)，實(shí)現(xiàn)對不同對象的控制，同時對被控對象進(jìn)行監(jiān)控和操作，使控制系統(tǒng)能夠同時滿足各種工作需求，對化工生產(chǎn)過程進(jìn)行分散控制以及集中管理。

4應(yīng)用中的問題及解決方法

4.1報警系統(tǒng)問題

集散控制系統(tǒng)雖然有較好的作用，但在應(yīng)用的過程中也存在一些問題。該系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域比較廣，許多化工企業(yè)都可硬應(yīng)用這種系統(tǒng)。在應(yīng)用的過程中，報警系統(tǒng)的有效性還有待提高。當(dāng)發(fā)生緊急情況時，系統(tǒng)只能發(fā)出報警信號，卻不能完整的顯示危險信息的存在位置以及相關(guān)的情況，工作人員需要自行查看情況，正價了工作難度，不能有效的節(jié)約時間，可能延誤處理問題的時機(jī)，因此，有必要優(yōu)化報警系統(tǒng)。

4.2應(yīng)用安全問題

要想讓集散控制系統(tǒng)有效發(fā)揮管理和控制的作用，首先要保障系統(tǒng)自身的安全運(yùn)行。在集散控制系統(tǒng)匯總，中央處理器是最重要的組織，整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)都受到中央處理器的控制，如果系統(tǒng)的相關(guān)功能不完善或受到了一定的干擾，中央處理器的運(yùn)行狀態(tài)就會受到影響，不能有效的度聲場過程進(jìn)行管理和控制，可能造成一些安全事故。因此，在化工生產(chǎn)中，要定期的對系統(tǒng)進(jìn)行檢測和維護(hù)，保障中央處理器的運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定安全，從而降低生產(chǎn)事故發(fā)生的幾率。

4.3防雷能力問題

雷電對各種電力系統(tǒng)都會產(chǎn)生影響，集采控制系統(tǒng)也不例外，通常情況下，給控制系統(tǒng)安裝避雷針就能達(dá)到防雷的目的。但是，集散控制系統(tǒng)對接地裝置的要求是比較高的，在防雷工作中，需要提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)和一些參數(shù)的時候，還要結(jié)合具體的工業(yè)生產(chǎn)需求，保障設(shè)計(jì)科學(xué)合理，從而減少事故的發(fā)生，提高生產(chǎn)的安全性。

4.4通訊接口問題

在集散控制系統(tǒng)的運(yùn)行中，通訊問題是比較重要的，總系統(tǒng)內(nèi)部的各個子系統(tǒng)必須保障良好的通訊功能，才能有效的進(jìn)行訊息傳遞，更好的發(fā)揮集散控制系統(tǒng)的作用，接口出現(xiàn)問題就會導(dǎo)致報警信號不能及時發(fā)出，影響緊急情況的處理，這對于各種化工生產(chǎn)來說都是不利的，因此，在應(yīng)用的過程中，要對信息記錄點(diǎn)進(jìn)行合理的分配，根據(jù)工廠的具體運(yùn)行環(huán)境對接口進(jìn)行合理的規(guī)劃，防止安全事故的發(fā)生。

5發(fā)展前景

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的時代環(huán)境中，工業(yè)生產(chǎn)對技術(shù)的要求不斷提高，集散控制系統(tǒng)的各種功能還需要不斷的發(fā)展，提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，簡化操作系統(tǒng)，降低技術(shù)難度，為用戶的使用創(chuàng)造更好的條件，才能提高市場競爭力。未來，系統(tǒng)的發(fā)展平臺將更加開放，系統(tǒng)制造廠家會改變封閉的發(fā)展發(fā)展方式，建立開放的交流平臺，讓不同的廠家能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)的交流忽然設(shè)備功能的互補(bǔ)，共同開拓市場，提高行業(yè)的市場競爭力。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也將向分散化、微型化方向發(fā)展，采用一機(jī)一回路的設(shè)計(jì)，較大限度的分散風(fēng)險[3]。大力開發(fā)新的軟件功能，建立標(biāo)準(zhǔn)的模塊系統(tǒng)，讓計(jì)算機(jī)軟件的功能更多樣，具備約束、調(diào)節(jié)和優(yōu)化的功能。有利用光導(dǎo)纖維技術(shù)，讓通訊更加高效便捷。集散控制系統(tǒng)還應(yīng)與PLC相互滲透融合，提高系統(tǒng)的控制性能。這是集散控制系統(tǒng)的發(fā)展形勢。未來，集散控制系統(tǒng)可能會取代傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，為化工企業(yè)的發(fā)展提供更有利的技術(shù)支持。隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步，集散控制系統(tǒng)的性能和使用價值也會不斷的提高，向更深的層次發(fā)展。

結(jié)語：綜上所述，集散控制系統(tǒng)是一種高級的控制系統(tǒng)，在化工生產(chǎn)過程中有重要的利用價值，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，集散控制系統(tǒng)也會得到進(jìn)一步發(fā)展，其智能化水平會不但提高，形成穩(wěn)定的控制規(guī)律和控制策略，為化工生產(chǎn)提供更有效的技術(shù)保障。

過程控制系統(tǒng)論文:基于MATLAB過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)研究

摘要：針對Mtlab/Simulink仿真手段在過程控制系統(tǒng)的使用，介紹了Mtlab/Simulink仿真手段、過程控制系統(tǒng)以及基于Matlab的過程控制仿真的一般步驟。在仿真的基礎(chǔ)上，研究了過程控制系統(tǒng)中PID參數(shù)調(diào)節(jié)的應(yīng)用和鍋爐水溫控制中PCI數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用。結(jié)果表明，Mtlab/Simulink仿真手段為過程控制系統(tǒng)仿真研究提供了方便，對預(yù)測實(shí)際過程系統(tǒng)中根本不允許做的實(shí)驗(yàn)具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：MATLAB；過程控制；仿真

0引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，過程控制的許多控制策略現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)，為過程控制的發(fā)展提供便利。鑒于其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，表明計(jì)算機(jī)模擬方法輔助研究中靈活性和通用性，與此同時，仿真技術(shù)的應(yīng)用也帶來了越來越多社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。過程工業(yè)具有一般生產(chǎn)量大、成本高，因此在連續(xù)生產(chǎn)的過程中要求考慮經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。在過程工業(yè)中，由于高度危險性，很多都禁止在真實(shí)系統(tǒng)上進(jìn)行研究，而仿真技術(shù)只是模擬過程，并不會帶來任何安全問題，因此，很多過程控制首先都通過仿真手段驗(yàn)證其安全性。另外，仿真手段還可以對一些實(shí)際并不存在的只是計(jì)劃中的過程系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究。再根據(jù)模擬的結(jié)果調(diào)整過程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以達(dá)到工業(yè)流程的要求。高質(zhì)量的仿真模型能夠預(yù)測實(shí)際過程系統(tǒng)禁止做的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。所以，研究過程控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真是十分必要和有意義的。

1Matlab/Simulink仿真手段

Matlab（矩陣實(shí)驗(yàn)室）是MATrixLABoratory的縮寫，是一款由美國Mathworks公司在1982年發(fā)明的一套商業(yè)性能數(shù)學(xué)軟件，具有算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析等功能。MATLAB具有非常強(qiáng)適用性，適合不同領(lǐng)域的應(yīng)用，通過在MATLAB中引入很多不同的附加工具箱，使Matlab不僅是局限于數(shù)值運(yùn)算，還能進(jìn)行系統(tǒng)識別等其他操作。Simulink是Matlab軟件的延伸，它突破了靜態(tài)系統(tǒng)建模的局限，可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)建模。通過Simulink模塊建立的模型具有可視性，使用者可以通過直觀的動態(tài)系統(tǒng)模型來進(jìn)行仿真操作。

2過程控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)仿真是指用計(jì)算機(jī)上的模擬軟件，模擬控制系統(tǒng)，通過連接計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)試和測試的過程。它的目的是通過在計(jì)算機(jī)上輸入系統(tǒng)參數(shù)和選擇結(jié)構(gòu)來模M控制系統(tǒng)的過程，以檢查試驗(yàn)系統(tǒng)項(xiàng)目是否合格。過程控制系統(tǒng)包含單回路控制系統(tǒng)和串級控制系統(tǒng)兩種。單回路控制系統(tǒng)由于回路比較單一，相應(yīng)的過渡時間也比較短。由于單回路控制系統(tǒng)簡單良好的自我調(diào)節(jié)能力，一般呈現(xiàn)出來的穩(wěn)定性也比較高，對一些干擾液位的影響因素的抵抗能力相對也比較強(qiáng)。因此，單回路控制系統(tǒng)滿足液位過程控制要求的一般過程。串級控制系統(tǒng)由兩組檢測變送器和兩個調(diào)節(jié)器組成，兩個調(diào)節(jié)器通過串在一起工作，前一個調(diào)節(jié)器的輸出設(shè)置給下一個調(diào)節(jié)器。系統(tǒng)主要包括主變量和子變量兩種變量，串級控制系統(tǒng)中的主變量是變量的主導(dǎo)變量，子變量引入的主要作用是為了穩(wěn)定主變量。主調(diào)節(jié)器的輸出作為子調(diào)節(jié)器的參考，系統(tǒng)通過輸出子調(diào)節(jié)器來操縱執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)主控制變量的控制。整個系統(tǒng)包括主回路和子回路控制回路。主回路是指副回路閉合狀態(tài)下等效的單回路，此時，副回路相當(dāng)于一個等效的控制閥。副回路有時也被叫作內(nèi)環(huán)，它具有快速調(diào)節(jié)的作用。一次擾動不包括子回路中的干擾，主要被主回路控制。副回路的目的是快速克服內(nèi)環(huán)中的各種擾動，主要是二次擾動的影響，即子回路中的干擾。

3過程控制的仿真設(shè)計(jì)及應(yīng)用

3.1控制系統(tǒng)仿真的一般步驟

（1）首先建立過程控制系統(tǒng)中需要的數(shù)學(xué)模型。包括應(yīng)用對象結(jié)構(gòu)功能測試，PID參數(shù)測試以及驗(yàn)證系統(tǒng)性能指標(biāo)的控制系統(tǒng)的測試等在內(nèi)的數(shù)學(xué)模型。

（2）設(shè)計(jì)算法并在計(jì)算機(jī)程序中創(chuàng)建仿真模型。這個數(shù)學(xué)模型通過計(jì)算機(jī)程序語言來進(jìn)行調(diào)整和運(yùn)行。

（3）使用仿真模型模擬實(shí)。通過在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行仿真模型，然后根據(jù)模擬結(jié)果調(diào)整數(shù)學(xué)建模的參數(shù)以達(dá)到最理想的仿真模型。

3.2PID參數(shù)調(diào)節(jié)

PID（比例積分微分）是一種傳統(tǒng)的過程控制方法。由于許多受控過程具有調(diào)節(jié)復(fù)雜，變化原因復(fù)雜，反應(yīng)機(jī)理復(fù)雜等特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中常常需要考慮PID控制中一個重要問題即調(diào)整PID參數(shù)。經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)工藝參數(shù)和模型結(jié)構(gòu)一般都對時間和工作環(huán)境比較敏感，在PID控制中，它一般需要能夠在極短的時間內(nèi)發(fā)揮PID參數(shù)整定超前作用讓被控過程快速趨于穩(wěn)態(tài)，并且可以在線調(diào)整PID參數(shù)以滿足實(shí)時控制的要求。

PID控制廣泛應(yīng)用于過程控制，操作簡單，實(shí)用，易于實(shí)現(xiàn)。控制器的設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是PID控制器的調(diào)整。考慮實(shí)際應(yīng)用中要求節(jié)省成本，降低經(jīng)濟(jì)，避免重復(fù)調(diào)整PID控制器參數(shù)，在生產(chǎn)中要注重有效性、快速性。PID控制模型采用下式形式：

G（s）=Kc（1+1/Tis+Tds）

一般控制系統(tǒng)常用ISE誤差平方積分方法、ISTE時間誤差平方方法、IST2E時間平方誤差積分方法，根據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)的響應(yīng)波形和負(fù)載擾動確定PID參數(shù)。典型的PID控制器參數(shù)如下：

Kc=（a1/K）*（T/T）b1

Ti=T/（a1+T*b2/T）

Td=a3T（T/T）b3

對于不同的T/T范圍，PID各參數(shù)可通過得到的（a，b）參數(shù)表算出。

我們經(jīng)常使用衰減曲線法來調(diào)整參數(shù)，先將調(diào)節(jié)器變?yōu)榧儽壤饔茫ㄟ^改變給定值的方法加階躍干擾，按照遞減的順序依次改變比例度，直至出現(xiàn)4∶1（10∶1）為止。將比例度δk記錄下來，衰減周期Tk可以從曲線上計(jì)算得到：

衰減曲線法等工程整定法對于頻繁干擾、不規(guī)則的記錄曲線等情況，難以直接應(yīng)用于實(shí)際，所以可以通過仿真方法來獲得控制器的參數(shù)，它可以在工業(yè)領(lǐng)域中使用。

3.3PCI數(shù)據(jù)采集

PCI數(shù)據(jù)采集卡普遍應(yīng)用于工業(yè)中，在控制程序的設(shè)計(jì)，主要使用VB調(diào)用一個動態(tài)鏈接庫或者控件的方式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集過程。一些專家和學(xué)者為了實(shí)現(xiàn)分析和數(shù)據(jù)采集的高精度目標(biāo)，使用MATLAB控制Nl采集卡來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。復(fù)雜高級的控制算法一般僅靠MATLAB難以開發(fā)，經(jīng)過不斷探索發(fā)現(xiàn)結(jié)合MATLAB和PCI采集卡可以實(shí)現(xiàn)這一目的。采用這種組合，這種高級的控制算法開發(fā)比較容易，時間相對也比較短，代碼也可以重復(fù)使用。另外，這種組合也可以簡化計(jì)算過程和數(shù)據(jù)的存儲，最終達(dá)到過程控制的目的。

鍋爐水溫控制中主要是通過MATLAB工具結(jié)合數(shù)據(jù)采集卡來實(shí)現(xiàn)過程控制的原理。鍋爐水溫控制是采用的是成本低但功能強(qiáng)大的PCI-1711型號的采集卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和過程控制。該卡同時擁有16個數(shù)字輸入、16個數(shù)字輸出端以及12位的A/D轉(zhuǎn)換器，這種型號的數(shù)據(jù)采集卡的采樣速率可以高達(dá)100000赫。

MATLAB數(shù)據(jù)收集工具盒是專門使用在數(shù)據(jù)采集方面的一組函式庫，可以智能和及時采集數(shù)據(jù)。這種工具盒集合了數(shù)學(xué)計(jì)算，圖形化輸出和強(qiáng)有力的計(jì)算機(jī)程序語言。數(shù)據(jù)采集工具盒包含3種組件：M文件函數(shù)（MFF）、數(shù)據(jù)采集引擎（DAE）、硬件驅(qū)動適配器（HDA）。MATLAB程序通過這三個部件實(shí)現(xiàn)硬件互連并采集數(shù)據(jù)的指令。

4結(jié)束語

在這項(xiàng)研究中，使用MATLAB/Simulink相結(jié)合的方式，對過程控制中的PID參數(shù)調(diào)節(jié)做了仿真研究，通過仿真比較驗(yàn)證了PID調(diào)節(jié)器的比例、微分和積分調(diào)節(jié)作用，發(fā)現(xiàn)其能夠在偏差出現(xiàn)時自動產(chǎn)生調(diào)節(jié)和控制作用，從而實(shí)現(xiàn)了PID參數(shù)實(shí)時調(diào)節(jié)。因此，很多實(shí)際過程控制系統(tǒng)當(dāng)受到干擾而偏離原來的平衡狀態(tài)時，PID參數(shù)實(shí)時調(diào)整有助于系統(tǒng)快速從初始偏差回復(fù)到原平衡的狀態(tài)。另外，對鍋爐水溫控制系統(tǒng)中應(yīng)用MATLAB實(shí)現(xiàn)過程控制作了簡單的介紹，基于MATLAB的PCI數(shù)據(jù)采集容易開發(fā)出高級的控制算法，它具有開發(fā)周期短，高代碼重用率，輕松實(shí)現(xiàn)過程控制的優(yōu)勢。

過程控制系統(tǒng)論文:基于PLC的過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K開發(fā)

摘 要 設(shè)計(jì)基于PLC控制器的過程控制實(shí)驗(yàn)?zāi)K，可結(jié)合PLC、PLC模擬量擴(kuò)展模塊等構(gòu)成便利性、實(shí)用性很強(qiáng)的綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，能滿足過程控制、PLC課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，可使學(xué)生加深對過程控制系統(tǒng)、PLC控制、PID技術(shù)等知識的掌握。目前該實(shí)驗(yàn)?zāi)K已獲國家發(fā)明專利。

關(guān)鍵詞 過程控制系統(tǒng)；PLC；實(shí)驗(yàn)裝置

1 前言

^程控制是一門理論與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合緊密的自動化專業(yè)課程，具有很強(qiáng)的工程實(shí)踐性，相應(yīng)的過程控制實(shí)驗(yàn)是本課程重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，可以了解各種過程控制儀表（包括檢測元件及變送器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器），掌握過程對象的建模方法和過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法（包括系統(tǒng)構(gòu)建、控制算法設(shè)計(jì)、控制參數(shù)整定等），并對計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)有一定的了解及掌握。

南京工程學(xué)院為提高學(xué)生的理論素質(zhì)、實(shí)踐能力和改善就業(yè)，用大量資金購置多套專業(yè)實(shí)驗(yàn)裝置。過程控制實(shí)驗(yàn)室原先采用的是浙大中控10多年前的SUPCON JX-300 DCS系統(tǒng)，配上基于工業(yè)過程的物理模擬對象系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括流量、溫度、液位、壓力等熱工參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)辨識、單回路控制、串級控制、前饋―反饋控制、比值控制、解耦控制等多種控制形式。但由于使用年限較長，技術(shù)陳舊，且系統(tǒng)站點(diǎn)通信也不，給實(shí)驗(yàn)的正常開展及實(shí)驗(yàn)效果帶來很大影響。

學(xué)校近年添置一套南京科遠(yuǎn)自動化NT6000 DCS系統(tǒng)，但該系統(tǒng)沒有配備物理控制對象，只能在DCS的工程師站上進(jìn)行模擬組態(tài)和運(yùn)行，使得學(xué)生不能通過實(shí)驗(yàn)真實(shí)體驗(yàn)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程控制的具體流程，不能幫助學(xué)生真正建立過程控制系統(tǒng)的概念，存在理論和實(shí)踐脫節(jié)的問題。

以上兩種基于DCS的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)都屬于站點(diǎn)多（包括現(xiàn)場控制站、工程師站、操作員站等）的大型裝置，占用實(shí)驗(yàn)場地大，添置、改造成本高，實(shí)驗(yàn)的靈活性、便利性較差。另外，PLC作為工業(yè)自動化的三大支柱之一，由于其技術(shù)的發(fā)展、性能的提高、組網(wǎng)通信功能的靈活，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于過程控制領(lǐng)域，與過程控制的結(jié)合愈發(fā)緊密。為此，研究開發(fā)一套基于PLC控制器的混合信號實(shí)驗(yàn)?zāi)K。該模塊既可作為過程控制系統(tǒng)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，又可作為PLC課程的實(shí)驗(yàn)控制對象，分別進(jìn)行開關(guān)量和模擬量控制的多個實(shí)驗(yàn)，減少專業(yè)實(shí)驗(yàn)裝置的投資，有效提高裝置的利用率和實(shí)驗(yàn)的便利性。此外，在該實(shí)驗(yàn)?zāi)K基礎(chǔ)上還可進(jìn)行設(shè)計(jì)性拓展，有利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新意識和科研素質(zhì)。

2 實(shí)驗(yàn)?zāi)K設(shè)計(jì)

系統(tǒng)框圖 設(shè)計(jì)的基于PLC控制器的過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框圖如圖1所示。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由PLC、實(shí)驗(yàn)?zāi)K（PCB板）、PLC模擬量擴(kuò)展模塊等構(gòu)成，是一套便利性、實(shí)用性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)裝置，能滿足過程控制、PLC課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，還可為學(xué)生加深對過程控制系統(tǒng)、PLC控制、PID技術(shù)等知識的掌握，建立明晰的系統(tǒng)概念。

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)各部分說明 由實(shí)驗(yàn)?zāi)K作為主要受控對象構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要包括模塊PCB板、PLC控制器和PLC模擬量擴(kuò)展模塊：PCB板包括DC-DC電路、信號給定及被控對象電路（模擬PI調(diào)節(jié)模塊和模擬二階被控對象模塊）、數(shù)字信號輸入輸出電路、譯碼鎖存及數(shù)碼顯示電路、PCB板輸入輸出接口、及時端子排和第二端子排；PLC控制器包括電源電路、PLC控制器輸入輸出接口和中央處理單元；PLC模擬量擴(kuò)展模塊包括PLC模擬量擴(kuò)展模塊輸入輸出接口。數(shù)字信號輸入輸出電路、譯碼鎖存及數(shù)碼顯示電路和PCB板輸入輸出接口均通過及時端子排與PLC控制器輸入輸出接口相連接，信號給定及被控對象電路通過第二端子排與PLC模擬量擴(kuò)展模塊輸入輸出接口相連接。

實(shí)驗(yàn)?zāi)K的特點(diǎn) 采用通用化設(shè)計(jì)，PLC主機(jī)及其模擬量輸入輸出模塊可以根據(jù)用戶要求自行配置，如西門子、三菱、歐姆龍、松下、臺達(dá)等，適應(yīng)性強(qiáng)；功能，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目豐富，結(jié)合過程控制和PLC的經(jīng)典控制實(shí)驗(yàn)，可以豐富目前高等院校過程控制及PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容；成本低廉、輸入輸出接口通用、使用靈活方便、擴(kuò)展靈活、易于維護(hù)、占用PLC資源少，方便教學(xué)實(shí)驗(yàn)，具有良好的應(yīng)用前景。

3 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)

基于PLC控制器的過程控制實(shí)驗(yàn)?zāi)K，作為模擬被控對象，結(jié)合PLC及PLC的模擬量輸入輸出模塊，既可以做諸如多路信號巡回檢測及數(shù)據(jù)處理、基于PLC的數(shù)字PID閉環(huán)控制、顯示及報警等傳統(tǒng)過程控制的實(shí)驗(yàn)，也可做諸如帶的交通信號燈控制、順序控制、多路彩燈控制等經(jīng)典PLC實(shí)驗(yàn)，功能。

基于PLC的巡回檢測及數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn) 由PCB板上的信號給定模塊提供兩路模擬實(shí)測物理量，經(jīng)PLC（以西門子S7 200 PLC為例）模擬量擴(kuò)展模塊（型號EM235）定時采集輸入，與內(nèi)給定值進(jìn)行比較，輸出相應(yīng)切換信號，并且可以設(shè)定物理量的上下限值進(jìn)行越限報警，同時實(shí)現(xiàn)實(shí)測物理量的顯示。

基于PLC的PID閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn) 可通過PCB板上的調(diào)試開關(guān)連接模擬PI調(diào)節(jié)模塊102c和模擬二階被控對象模塊102b，模擬二階被控對象模塊102b的輸出量通過PLC模擬量擴(kuò)展模塊（型號EM235）輸入，通過信號給定模塊102a改變給定值，通^模擬對象輸出量的顯示觀測PID閉環(huán)調(diào)節(jié)的過程，可以通過實(shí)驗(yàn)比較模擬PI調(diào)節(jié)與PLC的數(shù)字PID調(diào)節(jié)的效果。

基于PLC的交通信號燈控制系統(tǒng) 由PCB板上的16個LED指示燈分別模擬十字交通路口的12個紅、黃、綠指示燈和4個路口4輛汽車的行止?fàn)顟B(tài)，由PLC的數(shù)字量輸出口進(jìn)行控制，東西、南北向的交通控制時間可由數(shù)碼管進(jìn)行倒計(jì)數(shù)顯示。另外，若將12個紅、黃、綠LED指示燈分成3組，就可模擬進(jìn)行不同要求的彩燈實(shí)驗(yàn)；還可將16個LED燈分組模擬不同對象，進(jìn)行各種順控實(shí)驗(yàn)。

4 結(jié)語

采用基于PLC的過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，豐富了過程控制系統(tǒng)和PLC兩門課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以方便地組成多種控制實(shí)驗(yàn)，模塊結(jié)構(gòu)配置簡單、靈活，綜合性強(qiáng)、性價比高。該模塊將開關(guān)量、模擬量采集與控制結(jié)合起來，充分模擬工業(yè)控制實(shí)際。通過該系統(tǒng)可以使學(xué)生對過程控制系統(tǒng)和PLC控制有比較的認(rèn)識和理解，更重要的是能讓學(xué)生將過程控制和PLC的理論知識與工程實(shí)踐得到很好的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)把多種專業(yè)知識在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中交叉、融合，為解決目前高校過程控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊落后的問題提供設(shè)計(jì)思路，具有良好的實(shí)踐意義。■

過程控制系統(tǒng)論文:微課視角下構(gòu)建《過程控制系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的應(yīng)用探究

摘要：《過程控制系統(tǒng)》是一門專業(yè)性、理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程。建設(shè)實(shí)驗(yàn)課程，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)至關(guān)重要。通過分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的問題，將微課應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，并通過教學(xué)案例分析，說明將微課應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，豐富了教學(xué)方式，優(yōu)化了教學(xué)效果，促使教學(xué)的實(shí)施。說明構(gòu)建微課實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境在于：定位、主次分明，多元教學(xué)、引領(lǐng)創(chuàng)造，主題明確、碎片構(gòu)建，不同課題，不同方案等方面。

關(guān)鍵字：過程控制系統(tǒng)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；微課；實(shí)際效果

《過程控制系統(tǒng)》是一門專業(yè)性、理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的課程，要求學(xué)生對自動控制原理，檢測與儀表技術(shù)，傳感器原理，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等有綜合應(yīng)用的能力[1]。良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能有效地將理論知識與實(shí)際應(yīng)用關(guān)聯(lián)起來，加深對工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的理解[2]。建設(shè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)課程，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法至關(guān)重要。

一《過程控制系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

隨著現(xiàn)代控制理論的廣泛應(yīng)用，《過程控制系統(tǒng)》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)也在不斷的變化，改革教學(xué)方法，改進(jìn)教學(xué)手段，改善教學(xué)環(huán)境，也取得了一定的效果。但還是存在一些問題，如：

1.實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足，導(dǎo)致先進(jìn)的大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量和種類都較少；

2.課時不足，學(xué)科的綜合性強(qiáng)，內(nèi)容多，信息量較大，學(xué)生自身實(shí)踐和創(chuàng)新能力也存在差異；

3.傳統(tǒng)的教學(xué)模式和方法單一，學(xué)生的積極性和興趣不高，課堂缺乏活力，課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)更是形同虛設(shè)；

4.學(xué)生課后沒有復(fù)習(xí)和重復(fù)練習(xí)的條件，動手能力得不到提高。

二 微課走進(jìn)高職實(shí)踐課堂，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)

（一）微課應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

“微課”全稱“微型視頻課例”，它以教學(xué)視頻為主要呈現(xiàn)方式，圍繞學(xué)科重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑難問題、實(shí)驗(yàn)操作等教學(xué)過程及相關(guān)資源之有機(jī)結(jié)合，時間在10分鐘以內(nèi)，有明確的教學(xué)目標(biāo)，集中說明一個問題的小課程[3-4]。微課應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程包括以下4個部分：

1. 課前準(zhǔn)備階段：教師應(yīng)按照教學(xué)大綱，教學(xué)目標(biāo)的要求，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟等多方面因素，廣泛的收集、組織、設(shè)計(jì)、編排微課視頻，設(shè)計(jì)出富有美感、人性化的符合學(xué)習(xí)者需求的微課件，認(rèn)真細(xì)致的書寫微教案。并將微課資源包及時上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺，以供學(xué)生提前預(yù)習(xí)，教師通過平臺與學(xué)生交流互動，了解學(xué)生的理論知識“盲點(diǎn)”，便于在實(shí)踐課堂上加強(qiáng)鞏固。

2. 課中教學(xué)階段：課堂教學(xué)是教學(xué)活動的主要部分，但也會受實(shí)驗(yàn)條件的影響，使學(xué)生不能多方位的去了解和掌握驗(yàn)的整個過程。此時，將微課視頻引入實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，多方位的展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)儀器以及實(shí)驗(yàn)過程，使處在不同方位和角度的同學(xué)在視覺、聽覺等方面受到多方位的沖擊。講解結(jié)束后，學(xué)生在進(jìn)行交流討論、分組實(shí)驗(yàn)、匯總數(shù)據(jù)的同時，不間斷的微課視頻播放，能夠提醒學(xué)生注意實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)，幫助學(xué)生解決遺忘或沒有聽清楚等問題。

3. 課后鞏固階段：利用共享的微課資源包，學(xué)生可以在手機(jī)、pad、電腦等移動終端上觀看豐富的圖片、視頻、文字材料等，幫助學(xué)生回憶實(shí)驗(yàn)?zāi)康模^程等細(xì)節(jié)，完整實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理、分析和實(shí)驗(yàn)報告的填寫工作。

4. 長期發(fā)展階段：教學(xué)活動的結(jié)束并不意味著微課應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的結(jié)束，通過QQ、微信、云盤等公共平臺，共建教學(xué)資源庫，達(dá)到教師與教師，教師與學(xué)生，學(xué)生與學(xué)生及時交流互動的教學(xué)合一的目的，保持微課教學(xué)的長期良性循環(huán)發(fā)展。

（二）利用微課優(yōu)化“單容水箱液位定值控制系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)例

“單容水箱液位定值控制系統(tǒng)”是《過程控制系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)中典型基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，是掌握串級、比值、前饋-反饋等復(fù)雜控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。以本實(shí)驗(yàn)為例，把微課融入到整個教學(xué)過程中，其中課中教學(xué)階段細(xì)節(jié)如下：

（1）微課視頻重復(fù)講讀實(shí)驗(yàn)室安全管理制度，本次實(shí)驗(yàn)安全操作和注意事項(xiàng)；

（2）導(dǎo)入工廠鍋爐液位實(shí)時控制視頻；

（3） ppt講解，板書結(jié)合引出實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?

（4）教師口頭講解實(shí)物平臺，并配合微課視頻，多方位展示全貌圖，細(xì)節(jié)圖等；

（5）學(xué)生交流討論，實(shí)驗(yàn)分組，視頻循環(huán)播放。

（三）教學(xué)效果分析

經(jīng)過一個學(xué)年的教學(xué)實(shí)施，微課在《過程控制系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)效果初見成效。

微課教學(xué)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，豐富教學(xué)方式，優(yōu)化教學(xué)效果，提高課堂的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，促使教學(xué)的實(shí)施，同時還促進(jìn)教師專業(yè)化發(fā)展的氛圍和自身能力的提高。

三 構(gòu)建微課實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境

完善實(shí)踐教學(xué)方式，改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，科學(xué)分配理論與實(shí)踐的教學(xué)時間是現(xiàn)代職業(yè)教育的重點(diǎn)。在信息化的基礎(chǔ)上，構(gòu)建信息時代的教育新秩序，新形態(tài)，造就具有創(chuàng)新能力的學(xué)習(xí)者，也是當(dāng)今智慧教育的要求[5]。微課作為信息化教育的產(chǎn)物，構(gòu)建微課實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，開放實(shí)踐教學(xué)渠道，也就成了現(xiàn)代職業(yè)教育的發(fā)展必須。構(gòu)建智慧化的微課實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，需考慮以下幾個方面：

（一）定位、主次分明

要正確處理“微”和“全”的關(guān)系，微課不能理解成是一個微型的課程，不能取代教師的作用，它只是一種可以輔助學(xué)習(xí)與教學(xué)的資源。在微課作為教學(xué)資源被教師引用于教學(xué)之前，需要進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃，設(shè)計(jì)。根據(jù)教學(xué)大綱和教學(xué)目標(biāo)的要求，準(zhǔn)備定位，分清“課堂教學(xué)”和“微課資源”的主次，以及在課程中充當(dāng)?shù)慕巧?

（二）多元教學(xué)、引領(lǐng)創(chuàng)造

“多元教學(xué)”有兩層含義：及時，多元層次的學(xué)習(xí)者。在微課建設(shè)時，要充分體現(xiàn)和適應(yīng)學(xué)生多元層次的需求，注重學(xué)生能力的培養(yǎng)和發(fā)展。第二 ，多元化的教學(xué)方式。通過微課豐富的圖片、視頻、文字材料開展多元化的教學(xué)方式，精心設(shè)計(jì)，力求創(chuàng)新，引領(lǐng)創(chuàng)造在教學(xué)前沿也是構(gòu)建智慧化的微課實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的必須。

（三）主題明確、碎片構(gòu)建

教師在進(jìn)行微課制作時，知識點(diǎn)的選擇應(yīng)當(dāng)認(rèn)真斟酌，并且可以將知識點(diǎn)按照一定的邏輯進(jìn)行分割，碎片式知識鏈接，構(gòu)建出完整精煉的知識構(gòu)架。主題明確，內(nèi)容突出，碎片構(gòu)建完整的知識鏈。

（四）不同課題，不同方案

教師應(yīng)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)類型、實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)出風(fēng)格不同，類型不同的微課視頻，交互元素實(shí)時增加，不同課題亦有不同方案。同時不斷及時的更新微課件、微教案，爭取做到“一課一題，一題一案，一案一形式”的教學(xué)模式。不同課題和不同方案的結(jié)合組成完整的教學(xué)資源庫更是職業(yè)教學(xué)對構(gòu)建智慧化微課實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的必然要求。

四 結(jié)語

針對《過程控制系統(tǒng)》課程的特點(diǎn)，分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的問題，將微課應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，豐富了教學(xué)方式，優(yōu)化了教學(xué)效果，促使教學(xué)的實(shí)施，并且擴(kuò)大了學(xué)生的知識面，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)。，說明構(gòu)建智慧化微課實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境必須注意的四個方面。同時，微課作為一種新興的教學(xué)模式并不完善，還需要更深的探索、研究和完善。