儀表技能實(shí)訓(xùn)仿真教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)

禹柳飛　黃曉鑫　李明朗　蔡文文

摘要：針對(duì)我校儀表技能實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足而需要參加實(shí)訓(xùn)人員多的現(xiàn)狀，開發(fā)了儀表技能實(shí)訓(xùn)仿真教學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)思想和開放性的設(shè)計(jì)理念，為學(xué)生學(xué)習(xí)儀表知識(shí)和掌握儀表操作技能提供了一個(gè)全新網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)，及時(shí)緩解了實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足的矛盾，減少了實(shí)操設(shè)備的故障率，為提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力創(chuàng)造了有利條件，達(dá)到了提高儀表技能實(shí)訓(xùn)效果和提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞：儀表技能實(shí)訓(xùn) 仿真教學(xué) 模塊化 開放平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）09-0160-02

1 引言

隨著高校的擴(kuò)招，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)速度難以滿足教學(xué)的需求，相對(duì)集中的實(shí)踐教學(xué)時(shí)間使實(shí)驗(yàn)設(shè)備難以招架，設(shè)備出現(xiàn)故障的時(shí)間間隔越來越短和臺(tái)套數(shù)越來越多，破解這一難題成了迫在眉睫的問題；我校自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)室有八套儀表校驗(yàn)設(shè)備、十套儀表接線實(shí)訓(xùn)設(shè)備、十套氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和八套過程控制系統(tǒng)設(shè)備，每年除了承擔(dān)自動(dòng)化專業(yè)二個(gè)本科班、測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)二個(gè)本科班、電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)（卓越）一個(gè)本科班和電氣自動(dòng)化技術(shù)一個(gè)專科班的儀表技能實(shí)訓(xùn)外，還要負(fù)責(zé)過程裝備與控制工程、化學(xué)工程與工藝和石油化工技術(shù)（專科）十個(gè)班的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，由于開設(shè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備臺(tái)套數(shù)有限，而使用設(shè)備的學(xué)生人數(shù)眾多（一年700人以上），若學(xué)生對(duì)設(shè)備和操作流程不熟悉將必然導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備故障頻繁和因分組組員多而出現(xiàn)有人根本就沒有動(dòng)手機(jī)會(huì)的情況；如果有一平臺(tái)，學(xué)生能利用這一平臺(tái)熟悉實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備、熟悉實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)過程和操作流程，就可以加快學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)進(jìn)程、縮短實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)時(shí)間和減少設(shè)備的故障率，若同時(shí)合理安排實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)時(shí)間，開放實(shí)驗(yàn)室，就為每個(gè)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐創(chuàng)造了有利條件；基于以上原因萌發(fā)了開發(fā)儀表技能實(shí)訓(xùn)仿真教學(xué)系統(tǒng)的想法，為了使學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)室儀表，仿真教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了儀表結(jié)構(gòu)和原理模塊，為了使學(xué)生掌握儀表的使用方法和操作流程，仿真教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了儀表校驗(yàn)、儀表接線和調(diào)節(jié)閥拆裝等模塊，為了使學(xué)生掌握自動(dòng)控制的基本思想，仿真教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行模塊，為使學(xué)生學(xué)習(xí)更方便，成為一個(gè)全新的學(xué)習(xí)平臺(tái)，仿真教學(xué)系統(tǒng)做成了開放性的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)。

2 仿真教學(xué)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容模塊化

儀表技能實(shí)訓(xùn)仿真教學(xué)系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計(jì)理念，根據(jù)企業(yè)對(duì)儀表自動(dòng)化技術(shù)人員知識(shí)、能力和素質(zhì)的要求，將系統(tǒng)劃分為常規(guī)儀表實(shí)訓(xùn)和系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行實(shí)訓(xùn)二個(gè)大模塊，對(duì)大模塊再細(xì)化，得到如圖1所示的儀表技能實(shí)訓(xùn)仿真教學(xué)系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)圖。

了解儀表的結(jié)構(gòu)和原理是儀表自動(dòng)化技術(shù)人員從事專業(yè)技術(shù)工作的基礎(chǔ)，儀表校驗(yàn)和調(diào)節(jié)閥拆裝是儀表自動(dòng)化技術(shù)人員從事專業(yè)技術(shù)工作應(yīng)具備的基本技能，而儀表接線將是儀表自動(dòng)化技術(shù)人員從事專業(yè)技術(shù)工作經(jīng)常要做的工作，因此常規(guī)儀表實(shí)訓(xùn)模塊包括儀表結(jié)構(gòu)與原理、儀表校驗(yàn)、調(diào)節(jié)閥拆裝和儀表接線四個(gè)子模塊；儀表接線完成后，將進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行，先要對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行測(cè)試，通過后再進(jìn)行整機(jī)調(diào)試和PID參數(shù)的整定，將上述過程中將出現(xiàn)一些常見的故障，對(duì)故障進(jìn)行分析和排除也是儀表自動(dòng)化技術(shù)人員從事專業(yè)技術(shù)工作的一項(xiàng)必備技能，故系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行實(shí)訓(xùn)模塊包括環(huán)節(jié)測(cè)試、整機(jī)運(yùn)行和故障分析三個(gè)子模塊。

2.2 網(wǎng)絡(luò)化的開放平臺(tái)

儀表技能實(shí)訓(xùn)仿真教學(xué)系統(tǒng)是學(xué)習(xí)儀表知識(shí)和掌握儀表技能的一個(gè)全新平臺(tái)，只要有愿望都可以到平臺(tái)中來學(xué)習(xí)，故平臺(tái)開放性是系統(tǒng)開發(fā)的一個(gè)前提，系統(tǒng)沒有做成一個(gè)純粹的軟件，而是構(gòu)建成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，掛靠在計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院的主頁下，有權(quán)限的同學(xué)都可以進(jìn)入系統(tǒng)學(xué)習(xí)儀表技能；同時(shí)設(shè)有留言板，為師生交流和同學(xué)交流提供一個(gè)互動(dòng)平臺(tái)。

3 軟件的開發(fā)

由于子模塊多，各個(gè)子模塊開發(fā)的方式也有所不同，這里只介紹儀表接線子模塊的設(shè)計(jì)過程。

3.1 儀表接線子模塊的功能需求

通過咨詢企業(yè)儀表工程技術(shù)人員、分析往屆學(xué)生的實(shí)操經(jīng)歷、與實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師的探討及實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)操作，認(rèn)為儀表接線子模塊要具有以下功能：

（1）構(gòu)建一個(gè)控制系統(tǒng)需要有哪些設(shè)備，基本的工作原理是什么。

（2）儀表接線的前期工作說明。

（3）儀表接線中需要要注意哪些問題。

（4）動(dòng)態(tài)顯示儀表接線過程。

（5）學(xué)習(xí)人員可以動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)操作過程，并能及時(shí)提醒操作中的錯(cuò)誤。

（6）動(dòng)態(tài)顯示儀表布線過程。

（7）動(dòng)態(tài)顯示儀表拆線過程。

3.2 儀表接線子模塊功能的實(shí)現(xiàn)

儀表接線子模塊前三項(xiàng)功能內(nèi)容做成了網(wǎng)頁，通過菜單和工具欄調(diào)用；用flash制作動(dòng)畫，用firework修圖，動(dòng)態(tài)顯示儀表接線、拆線和布線過程；用actionscript交互，完成學(xué)習(xí)人遇動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)操作過程和提醒操作中的錯(cuò)誤。圖2、3、4、5、6所示是一流量控制系統(tǒng)的接線仿真過程（過程復(fù)雜，省略了很多步驟）。

4 結(jié)語

儀表技能實(shí)訓(xùn)仿真教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)為學(xué)生學(xué)習(xí)儀表知識(shí)和掌握儀表操作技能提供了一個(gè)全新的平臺(tái)，通過平臺(tái)可以熟悉儀表的結(jié)構(gòu)和工作原理，熟練掌握儀表的操作流程，緩解了實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足的矛盾，減少了實(shí)操時(shí)設(shè)備的故障率，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的儀表技能具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)

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