組態王在計算機控制技術教學改革中的應用

摘 要： 本文從《計算機控制技術》課程的性質和內容出發，圍繞提高教學質量這個中心問題，以引導學生對上位機控制技術的學習，培養學生的計算機控制技術學習興趣為目標，探討了組態王在計算機控制技術教學中的改革應用問題。

關鍵詞： 《計算機控制技術》課程 教學改革 組態王軟件

1.引言

《計算機控制技術》課程是以計算機控制技術為核心，綜合了可編程控制技術、單片機技術、計算機網絡技術，并以電子技術、自動控制技術、計算機應用技術為基礎，實現生產技術的精密化、生產設備的信息化、生產過程的自動化及機電控制系統的最佳化的專門學科[1]。由于計算機控制技術是一門綜合性強、包括領域廣的學科，在傳統的課程教學中存在深入理解難，實際使用方面模糊等問題。然而，將上位機開發軟件組態王的實際應用引入到計算機控制技術教學中，可以有效地提高教學質量，加強學生對計算機控制技術的進一步了解。

2.組態王軟件介紹

組態王軟件是北京亞控科技發展有限公司生產的國內最早的商用組態軟件“組態王”。組態王已經成功地應用于我國工業領域的各行各業，例如石油、化工、電力、冶金、環保、機械制造等，在中國使用的上位機監控軟件中，組態王擁有國內最多的用戶。它具有如下特點[2]。

2.1基本人機界面功能

組態王能快速便捷地進行圖形維護和數據采集，提供了豐富的快速應用設計的工具，為方便畫面管理，提供了畫面分組管理功能。

2.2豐富的可擴充的圖形庫

設計者利用系統提供的圖庫，可以輕松構造自己需要的圖形，也可以簡單地從圖庫中取出圖庫精靈并放到自己的應用中，并按照需要的大小縮放它，圖庫精靈任意縮放也不會失真。

2.3強大的控制語言和控件應用

組態王命令語言是集成在組態王系統內部的簡便、但功能強大的編程語言。它的作用就在于擴充應用系統的功能，以及對應用系統進行最精確的控制。組態王不僅可以嵌入報表、圖片，通過其內部相關控件還可以實現聲音、動畫、FLASH的播放，同時支持視頻采集設備。

2.4多通訊接口的數據采集與處理

數據采集與處理是計算機控制系統中安全監視和控制的基礎，監控系統可實時和定時采集設備的模擬量（如電流、電壓、功率、電度、頻率、溫度等）和開關量（開關位置信號、保護及自動裝置信號、設備運行狀態信號等）。

3.組態王軟件在計算機控制技術教學中的應用

3.1傳統的計算機控制技術教學方法的缺陷

由于《計算機控制技術》是一門綜合性較強的學科，在傳統的計算機控制技術教學中主要是理論性的教學，并且教學內容聯系到多門學科的原理知識、計算方法等，使得學生在學習過程中感到枯燥，學習起來沒有方向感，對計算機控制技術在實際應用方面一片空白，因而忽略了《計算機控制技術》這門學科的重要性。另外，由于受到教學內容和教學設備條件的限制，還存在教學內容滯后于新技術的實際應用，不能夠實現實際實踐應用的缺點[3]-[4]。

3.2組態王促進了計算機控制技術教學方法的改革

為了讓學生對計算機控制技術有一個全面的了解，提高學生對計算機控制技術的學習興趣，進一步提高學生對上位機軟件開發的認識，在教學中添加了組態王上位機開發軟件。計算機控制系統是由計算機（工業控制機）和生產過程兩大部分組成的，其中計算機部分包括硬件組成和軟件組成，硬件組成主要有內部總線和外部總線、人機接口、輸入輸出通道、通信接口等組成，生產過程包括被控對象和測量變換、執行機構等裝置，然而傳統的教學大多以框圖、箭頭的形式連接表達進行教學，很難將內部總線和外部總線之間如何實現連接，通訊協議如何在上位機與設備之間交換的實現，生產過程中數據的采集如何在上位機上顯示，以及上位機如何實現對現場設備的控制，數據的采集等一系列重要而又實用性的問題作出詳細的解釋。隨著課程的深入，集散DCS控制系統及現場總線FCS控制系統的學習進一步加深了計算機控制技術教學的難度，學生理解起來相對吃力。然而，這些問題都能夠在組態王的引入中得到解決。利用組態王圖庫繪制控制系統圖，組態王模擬串口設備通過通訊轉換，將現場設備的運行狀況、從設備采集過來的數據和組態王系統圖形中的報表、實時曲線、文本框及其動態圖形相關聯，結合實際可以完成控制系統的繪制，模擬現場場景設備運行狀況，當設備出現故障或超值超標時，組態王安全系統能夠實時記錄報警情況并發出警報。這樣，組態王能將整個計算機控制系統如何實現完整地展現出來。

4.組態王在計算機控制技術中的實踐舉例及教學中的效果

如上圖1為基于RS-485的分布式測控系統結構框圖，上位機通過通訊接口將RS232通訊通過轉換器轉化為RS485，通過RS485總線分配到各個現場設備中，對現場設備進行實時數據的采集。在組態王引入計算機控制技術后的實際教學中，學生自己動手完成上位機中組態王畫面，關聯數據，報表的使用，實時數據的顯示，上位機和現場設備進行通訊等計算機控制系統的整個過程。最終能夠實現上位機實時顯示現場設備數據，通過上位機控制現場設備。從而讓學生對計算機控制系統有整體的了解，組態王生動的畫面及強大的控件功能更能提高學生對計算機控制技術的學習興趣。

5.結語

《計算機控制技術》的教學實踐證明，在計算機控制技術的理論和實踐教學中，隨著上位機軟件組態王的引入，大大提高了教學質量。一方面，提高了學生對計算機控制技術學習的興趣，提高了學生的學習效率。另一方面，通過切合實際的應用教學，也提高了教學質量。隨著高等學校不斷地進行社會需要人才的培養教學，組態王引入計算機控制技術教學也會越來越廣泛。

參考文獻：

[1]吳作勛.計算機控制技術的發展現狀[J].開發與研究，2005（3）：15-19.

[2]孫旭霞，李生民，張維娜.工業自動化通用組態軟件—組態王的功能分析及應用[J].儀器儀表用戶，2001，8（4）：29-31.

[3]李敏艷.計算機控制技術課程設計的創新與實踐[J].實驗室科學，2010，13（2）：112-114.

[4]邢航，張鐵民.“計算機控制技術”教學改革探索與實踐[J].實驗室研究與探索[J]，2007，26（12）：370-371.