TW-CK28 雙容液位計算機(jī)控制技術(shù)實驗平臺
《TW-CK28雙容液位計算機(jī)控制技術(shù)實驗平臺在教學(xué)中的應(yīng)用探索》
一、TW-CK28實驗平臺的技術(shù)特點與教學(xué)價值
TW-CK28雙容液位計算機(jī)控制技術(shù)實驗平臺是一款專為自動化、控制工程及相關(guān)專業(yè)設(shè)計的教學(xué)實驗設(shè)備。作為職業(yè)院校的一線教師，我在多年的教學(xué)實踐中深刻體會到，這款設(shè)備在培養(yǎng)學(xué)生實踐能力方面具有獨特優(yōu)勢。該平臺采用雙容器結(jié)構(gòu)設(shè)計，模擬了工業(yè)現(xiàn)場常見的液位控制場景，為學(xué)生提供了真實可控的實驗環(huán)境。
從技術(shù)參數(shù)來看，TW-CK28平臺配備了高精度液位傳感器（精度可達(dá)±1%）、可調(diào)式水泵、電磁閥組、工業(yè)級PLC控制器以及計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。這些配置不僅滿足了基礎(chǔ)教學(xué)需求，還能支持較為復(fù)雜的控制算法驗證。特別值得一提的是，平臺采用的模塊化設(shè)計理念，使得各個功能單元既可以獨立工作，又能靈活組合，這為分層次教學(xué)提供了極大便利。
在教學(xué)價值方面，該平臺完美契合了職業(yè)教育"理論聯(lián)系實際"的教學(xué)原則。通過TW-CK28，學(xué)生能夠直觀理解液位控制的物理過程，掌握PID控制算法的實際應(yīng)用，培養(yǎng)工業(yè)自動化系統(tǒng)的調(diào)試與維護(hù)能力。這些能力正是當(dāng)前制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級過程中，企業(yè)最看重的技能素質(zhì)。
二、實驗平臺在課程教學(xué)中的具體應(yīng)用
1. 基礎(chǔ)實驗項目設(shè)計
在自動化專業(yè)核心課程《過程控制系統(tǒng)》的教學(xué)中，我們依托TW-CK28平臺開發(fā)了一系列基礎(chǔ)實驗項目。單容液位定值控制實驗是學(xué)生接觸的第一個實操項目，通過這個實驗，學(xué)生要學(xué)會配置傳感器參數(shù)、校準(zhǔn)測量信號、設(shè)置控制器基本參數(shù)。這個看似簡單的實驗，卻能讓學(xué)生建立起控制系統(tǒng)的基本概念。
在雙容液位串級控制實驗中，學(xué)生需要處理兩個相互關(guān)聯(lián)的液位控制問題。這個實驗對培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)思維特別有幫助。我通常會先讓學(xué)生嘗試單回路控制，觀察系統(tǒng)響應(yīng)的不足，再引導(dǎo)他們理解串級控制的必要性。這種"發(fā)現(xiàn)問題-分析問題-解決問題"的教學(xué)流程，能有效提升學(xué)生的工程思維能力。
2. 進(jìn)階實驗項目開發(fā)
對于學(xué)有余力的學(xué)生，我們會安排一些進(jìn)階實驗項目。比如液位流量前饋控制實驗，要求學(xué)生分析干擾因素，設(shè)計前饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)。這個實驗?zāi)茏寣W(xué)生理解復(fù)雜控制策略的實際價值。
另一個深受學(xué)生歡迎的項目是控制系統(tǒng)故障診斷實驗。我們會人為設(shè)置一些常見故障，如傳感器信號漂移、執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡滯等，讓學(xué)生通過現(xiàn)象分析原因，制定排查方案。這種貼近工程實際的訓(xùn)練，顯著提升了學(xué)生的故障處理能力。
三、教學(xué)實踐中的經(jīng)驗分享
1. 分層次教學(xué)方法
針對學(xué)生基礎(chǔ)差異較大的實際情況，我們采用了分層次教學(xué)方法。將實驗項目分為必修基礎(chǔ)型和選修提高型兩個層次?；A(chǔ)型實驗確保所有學(xué)生掌握必備技能，提高型實驗則給優(yōu)秀學(xué)生提供發(fā)展空間。TW-CK28平臺的模塊化特點，正好支持這種差異化教學(xué)需求。
在實驗指導(dǎo)方面，我們逐步減少詳細(xì)操作步驟的提供，轉(zhuǎn)而采用任務(wù)書形式，只給出技術(shù)指標(biāo)和要求，讓學(xué)生自主設(shè)計方案。這種轉(zhuǎn)變雖然初期會增加教學(xué)難度，但長期來看能有效培養(yǎng)學(xué)生的獨立工作能力。
2. 虛實結(jié)合的教學(xué)模式
我們將TW-CK28實驗平臺與虛擬仿真軟件相結(jié)合，形成了"先虛擬后實操"的教學(xué)模式。學(xué)生在計算機(jī)上完成控制系統(tǒng)建模與仿真后，再將驗證過的控制方案下載到實物平臺運行。這種模式既提高了設(shè)備使用效率，又加深了學(xué)生對理論知識的理解。
特別值得一提的是，平臺配套的監(jiān)控軟件具有數(shù)據(jù)記錄和曲線回放功能，這為實驗分析提供了極大便利。課后，學(xué)生可以調(diào)取實驗數(shù)據(jù)，進(jìn)行更深入的分析研究，培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析能力。
四、實驗平臺使用效果與改進(jìn)建議
經(jīng)過三個學(xué)年的教學(xué)實踐，TW-CK28實驗平臺的使用效果得到了師生的一致好評。學(xué)生普遍反映，通過該平臺的學(xué)習(xí)，他們對控制系統(tǒng)的認(rèn)識從抽象的理論公式變成了具體的工程實踐。更讓我們欣慰的是，很多參加過相關(guān)實訓(xùn)的學(xué)生在就業(yè)面試時，能夠自信地討論液位控制相關(guān)問題，這直接提升了他們的就業(yè)競爭力。
當(dāng)然，在教學(xué)實踐中我們也發(fā)現(xiàn)了一些可以改進(jìn)的地方。比如，建議廠家可以考慮增加無線數(shù)據(jù)傳輸功能，方便學(xué)生用移動設(shè)備監(jiān)控實驗過程；另外，擴(kuò)充一些典型的工業(yè)通信協(xié)議支持，如Modbus、Profibus等，將使平臺更具工業(yè)實用價值。
總的來說，TW-CK28雙容液位計算機(jī)控制技術(shù)實驗平臺是一款非常符合職業(yè)教育教學(xué)需求的設(shè)備。它不僅幫助學(xué)生構(gòu)建了完整的控制系統(tǒng)知識體系，更重要的是培養(yǎng)了解決實際工程問題的能力。作為教師，我們將繼續(xù)深入挖掘平臺的教學(xué)潛力，為培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能人才做出更大貢獻(xiàn)。
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