以信息與控制為特色的過程控制專業(yè)核心課程群建設

1、以信息與控制為特色的過程控制專業(yè)核心課程群建設我校自動化專業(yè)以信息與控制為特色， 涵蓋計算機檢測與 控制，運動控制、過程控制，網(wǎng)絡與智能控制等。信息與控制核 心課程群涵蓋課程較多，包括自動控制原理，現(xiàn)代控制理論，微 機原理與接口技術、電力電子技術、檢測技術與儀表、計算機控 制系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)仿真、運動控制系統(tǒng)、過程控制等。目前 各主干課程均經(jīng)過不同程度的建設，具備了相對穩(wěn)定的師資隊 伍，教學手段有了一定的改善，有些還取得了一定的教學成果獎。 然而就課程群體系而言尚存在一些問題， 如課程群中每門課程追 求自身完整而缺乏配合，出現(xiàn)了內(nèi)容重復現(xiàn)象；有些課程先修、 后續(xù)的安排不夠合理，各科實驗孤立，

2、教學過程中重視知識的傳 授，輕視技能的培養(yǎng)等，造成了學生學習質量不高，學生缺乏對 控制系統(tǒng)構建的整體性概念。 因此，控制系統(tǒng)課程群的建設就有 了重要的顯示意義和價值。由于信息與控制課程群涵蓋課程較多， 對整個課程群的建設 需要時日。本次僅工業(yè)過程控制這一分支進行課程群的建設。過程控制分支的專業(yè)核心課程包括檢測技術與儀表，過程控制及計算機控制系統(tǒng)。它們有各自的理論體系，在教學內(nèi)容上各有側重， 其中檢測技術與儀表屬于專業(yè)基礎課程，過程控制和計 算機控制系統(tǒng)屬于專業(yè)必修課，檢測技術與儀表為系統(tǒng)提供過程參數(shù)的信息檢測， 而計算機控制則順應計算機逐漸代替模擬儀 表進行控制的趨勢，在過程控制系統(tǒng)的構成中起

3、到重要的作用。 這三門課程之間的內(nèi)在聯(lián)系比較緊密，具有很強地專業(yè)針對性。 根據(jù) 21 世紀人才培養(yǎng)目標的要求，打破課程之間的壁壘，依據(jù) 課程之間內(nèi)在邏輯和結構的聯(lián)系， 整合優(yōu)化課程資源， 提出了構 建“過程控制”核心課程群。1 梳理先修、后續(xù)課程，協(xié)調(diào)各課程理論教學內(nèi)容 本次課程群建設的內(nèi)容之一是梳理理清不同課程在課程群 系統(tǒng)中的邏輯關系，針對學生培養(yǎng)目標，規(guī)范教學內(nèi)容，突出重 點，避免內(nèi)容的簡單重復。1.1 先修后續(xù)課程授課時間的調(diào)整檢測技術與儀表是過程控制系統(tǒng)和計算機控制系 統(tǒng)的先修課程，目前由于考慮到各學期學分均衡的問題，這三 門課程安排在了通一學期開設， 從而造成了教學內(nèi)容上不必要的

4、重復。經(jīng)過課程組教師商討，可以檢測技術與儀表先開幾周，與 之關聯(lián)緊密的過程控制課程適當晚開設， 這樣解決了 檢測技術 及儀表與過程控制中關于溫度、壓力等參數(shù)的檢測教學內(nèi) 容上的簡單重復。1.2 理論教學內(nèi)容的協(xié)調(diào)知識的學習需要一定的重復， 以做到融會貫通， 但在授課過 程中應本著螺旋式上升的原則避免不必要的簡單重復。 檢測技 術與儀表重點從測量數(shù)據(jù)處理、典型傳感器的檢測變換原理、 測量電路等方面介紹，過程控制課程中刪去不必要的重復， 但對于相應的檢測儀表在選擇和安裝過程中應注意的問題， 檢測 儀表在構成安全火花防爆系統(tǒng)時的要求等在講解的過程中會再 度強調(diào)。 這樣學生在面對過程控制的實際問題時，

5、 能夠正確合理 地選用參數(shù)檢測儀表構成系統(tǒng)。 計算機控制系統(tǒng)和過程控 制中都講 PID 控制器， 過程控制偏重模擬 PID 控制器的組 成，講 PID 參數(shù)的整定方法，通過介紹 DDDZ-III 型控制器的結 構說明為何模擬儀表中 PID 參數(shù)的整定會相互影響， 講解在構成 回路時控制器正反作用的選擇，針對給定突變的問題提出數(shù)字 PID 算法的改進，以及避免積分飽和的解決手段；而計算機控制 系統(tǒng)中則主要介紹各種數(shù)字 PID 算法的實現(xiàn)， 學生通過這兩門課 程的學習可以從不同角度理解 PID的控制器的使用，并通過仿真 及實驗進一步加深對 PID 控制的理解。 這樣的安排既避免了簡單 的不必要的重

6、復，又符合知識學習過程中螺旋式上升的規(guī)律。過程控制 側重講解改善工業(yè)過程控制參數(shù)控制質量以及 滿足特殊工藝目的的控制方案，而計算機控制系統(tǒng)講解以計 算機作為控制裝置時控制系統(tǒng)的構成， 過程通道的實現(xiàn)， 抗干擾 問題的解決方案以及工業(yè)控制網(wǎng)絡的結構與配置等， 這樣通過這 兩門課程的學習，學生可以建立起過程計算機控制系統(tǒng)的概念， 為后續(xù)學習和研究打下一定的基礎。2 遞進式實踐教學體系構建 培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新能力是全面推進素質教育和實施科教興 國戰(zhàn)略的關鍵。 為了培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神， 我校過程 控制課程群的實踐教學體系涉及到了專業(yè)技能， 綜合訓練和工程 創(chuàng)新三個層面上的內(nèi)容。2.1 驗證性和

7、設計性實驗 為培養(yǎng)學生的專業(yè)技能加強實踐能力，結合專業(yè)培養(yǎng)疾患， 在實踐教學中每門課程均開出了一定比例的驗證性實驗和設計 性實驗，其中設計性實驗均占到 40%以上。檢測實驗室可以各種 傳感器的實驗，過程控制實驗室有 6 套過程控制系統(tǒng)的實驗設 備，可開出溫度、液位、流量等參量控制的基礎實驗和設計性實 驗，為通過組態(tài)軟件可以更方便的實現(xiàn)控制效果的監(jiān)測； 計算機 控制實驗室配備40套實驗箱，可以完成過程通道 AD/DA?C換、 數(shù)字濾波的實現(xiàn)，各種數(shù)字 PID 算法的實驗等單元驗證性實驗， 也可以風扇和小型溫箱為對象構成計算機控制系統(tǒng)開發(fā)進行設 計性實驗。2.2 課程群綜合性實踐 綜合性實踐是培養(yǎng)

8、學生綜合運用所學知識， 提出問題、 分析 問題和解決實際問題， 鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié)， 是對學生實際 工作能力的具體訓練和考察過程。 在學習完檢測技術與儀表 ， 過程控制及計算機控制系統(tǒng)課程之后，學生可以在雙容 水箱，電加熱鍋爐為被控對象，使用MCG監(jiān)控組態(tài)軟件設計液位、溫度監(jiān)控系統(tǒng)，在模型測試的基礎上通過 matlab 仿真軟件 整定 PID 參數(shù)，然后通過研華板卡實現(xiàn)對液位或溫度的單回路PID或串級PID控制方案，完成實時控制。在這些綜合實驗中， 學生需要連接管路和信號回路來構成過程控制系統(tǒng)， 實驗涉及監(jiān) 控組態(tài)軟件的使用，參數(shù)檢測，過程特性的測試，數(shù)字 PID 算法 的實現(xiàn)，過程通道的

9、構成等等，通過這些綜合性實驗的訓練，不 僅提高了學生的動手能力， 激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識， 而且學生可 以體會到仿真與實驗的差別， 使學生更加深刻地理解過程控制的 相關知識與技術。2.3 開展工程創(chuàng)新實踐教學活動 結合課程群的建設，開展多種多樣的工程創(chuàng)新實踐教學活 動。學生可以自主選擇開放性實驗的內(nèi)容，根據(jù)實驗要求，選用 合適的控制裝置和對象搭建控制系統(tǒng)并完成相應參數(shù)的控制， 比 如空氣溫濕度的監(jiān)控， 兩輪平衡車的控制等等。 每年組織學生參 加“西門子杯全國大學生工業(yè)自動化”， 積極引導學生參與“大 學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”并給予相應的指導。 這些創(chuàng)新實踐活動 的開展， 擴寬了學生們的學習渠道， 使教學內(nèi)容在實踐中得以延 伸和發(fā)展， 提高了學生的文獻查找能力， 同時培養(yǎng)了學生撰寫報 告和申報書的能力， 對學生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)起到了積極的促 進作用。3 結語 過程控制課程群的建設是我校“以