“自動化技術綜合實訓”實踐教學探討

湯立剛（湖北理工學院電氣與電氣信息工程學院,湖北黃石435000）

“自動化技術綜合實訓”實踐教學探討

湯立剛
（湖北理工學院電氣與電氣信息工程學院,湖北黃石435000）

自動化專業傳統的課程設計只隸屬于各門課程，課程之間銜接性較差，學生難以通過課程設計形成完整的知識體系；本文提出了一種新型綜合性、開放式實訓模式，它要求學生將學習的各門專業課程聯系起來，按照實際工程項目的開發步驟，經歷一個完整的控制系統的設計與實現過程；在實訓期間實驗室采取開放式的管理模式，以學生實際動手為基礎，激發學生學習興趣、培養學生分析問題與解決問的能力。自動化技術綜合實訓對培養學生工程實踐素養具有重要的作用。

自動化專業；課程設計；綜合實訓

近年來，隨著自動化技術的快速發展以及在國民經濟建設中作用的日益凸現，為高校自動化專業的發展提出了新的機遇和挑戰，我校是地方性的高等院校，學校的專業建設和發展要符合地方經濟發展的需求；隨著黃石的經濟發展轉型升級，該地區將建設成中部地區新型原材料基地，屆時將需要大量從事電氣自動化技術方面的工程設計、系統組態、投運調試、技術開發、生產技術管理以及工程科學研究等應用型高級技術人才。

“自動化技術綜合實訓”實踐課程是我校自動化專業新增的一門本科生實習/實訓類課程，是比課程設計更高層次的綜合性系統設計課程。該實訓要求學生以實際生產過程為基礎設計與實現一個完整控制系統；包括前期的系統方案設計、數學建模與仿真分析，以及后期系統的物理實現、調試、性能分析等；最后要求學生完成一份綜合實訓報告。整個實訓任務要求學生在兩周內完成，搞好自動化技術綜合實訓具有重要的意義。

1綜合實訓選題

我校自動化專業本科生的實踐教學層次分為：課程實驗→課程設計→綜合實習/實訓→畢業設計。綜合實訓是課程設計的延伸，是整個實踐教學體系中的重要一環。同時，本專業包括的專業課程主要有《自動檢測技術》、《過程控制及儀表》、《電氣控制與PLC》、《現場總線技術及應用》等，綜合實訓必須盡可能多的涉及到這些課程的內容并把它們融合起來，讓學生在實訓的過程中不斷充實、更新和完善所學過的知識。因此，我們在選題時，結合學院實驗室現有設備以及企業的需求，以培養應用型人才為目的，選擇了大量具有工程實用背景的課題。目前，我院自動化綜合實驗室主要有兩種實訓平臺：A3000高級過程控制系統平臺以及THNN-2型工業自動化網絡實訓平臺。帶實訓的教師經過研究討論在A3000高級過程控制系統平臺上，擬定了以下選題：單容、雙容水箱液位控制系統設計、管道流量、壓力控制系統設計、鍋爐水溫控制系統設計、流量比值控制系統設計、連鎖控制系統設計、水箱液位及流量串級控制系統設計等題型，在THNN-2型工業自動化網絡實訓平臺上我們擬定了基于材料分揀模型、機械手模型、立體倉庫模型、電梯模型等各模型單獨控制系統的設計，以及將這些模型結合起來所構成的現場總線控制系統的設計等題型。這些控制系統在工業生產中都具有代表性，且課題涉及到的PLC控制器編程、組態軟件的使用、變頻器及各種傳感器的使用等在工業控制領域也是相當重要的，經過綜合實訓的鍛煉之后，提高了學生的工程實踐能力，為學生畢業以后從事相關工作打下了堅實的基礎。

對綜合實訓的選題，學生可以在指定的范圍內自由選擇，我們每年所擬定的綜合實訓題目及均不盡相同，有些題目雖然相同，但研究工作任務要求也有所區別。比如對于水箱液位控制系統，既可以通過調節閥來控制，也可以通過變頻調節方式來控制，學生可以根據任務場景及要求采用不同的控制方式。

2綜合實訓教學內容及要求

由于在講授《電氣控制與PLC》理論課時我們主要所采用的是三菱FX-2N系列的PLC，而在綜合實訓中，我們采用的是西門子S7-200、S7-300系列的PLC，這兩種PLC是目前工業控制領域主流產品，學生需要熟悉相關編程軟件的使用。此外，對于變頻器的原理及維護我們還沒有開設專門的理論課，而變頻器目前的使用是相當廣泛的，對國家提倡的節能減排，產業升級起著重要的作用。因此,在正式開始綜合實訓之前約1個月時間，就開始分組和選題工作,在學生選定題目后,把實訓任務書、編程組態軟件以及PLC、變頻器、傳感器使用手冊等相關設備的資料提供給學生,要學生提前熟悉課題的內容和要求，自學相關知識,然后在綜合實訓規定的時間之內完成所選題目的設計和調試任務,具體內容和要求如下：

（1）老師向學生提交綜合實訓的任務書。學生可以按自身的興趣以小組為單位自由選題(每組4-5人左右)，題目選定以后小組各成員去查閱相關文獻、資料，并集中討論，最終確定一個初步的系統設計方案；要求各小組撰寫一份簡單的方案設計報告,包括研究內容、人員分工、計劃進度等。

（2）方案的實施。學生先利用計算機輔助軟件對被控對象進行數學建模、仿真分析,完成控制系統的理論設計；然后利用實驗室的實踐平臺對控制系統進行物理實現，包括硬件設計（提交相應的設計圖紙）、控制器的軟件編程及系統調試等，并對調試成功的系統進行性能測試和分析；老師對實施過程中遇到的問題給予指導，并負責驗收。

（3）綜合實訓的總結。老師組織每個小組的學生進行答辯與交流活動，學生對系統設計過程中的經驗與教訓進行總結。每個小組成員都要撰寫一份綜合實訓報告。

（4）老師根據學生在項目實施過程中的知識應用情況、實踐操作情況、問題分析及解決情況給出一個綜合評價。

3綜合實訓教學特點

自動化專業傳統的課程設計只隸屬于各門課程，課程之間銜接性較差，學生難以通過課程設計形成完整的知識體系，學時的利用率也不高。為克服傳統課程設計的不足，加強學生工程實踐能力培養，本文了提出了一種以系統化專業知識為主線，以開放的實驗室管理模式為前提，以學生實際動手為主、教師指導為輔，以激發學生興趣、培養學生工程實踐素養為目的的新型綜合性、開放式實訓模式，其基本思路是通過開設一個開放式的綜合式實訓，將不同專業課程的相關專業知識銜接起來，使學生得到一次系統化綜合應用的實踐鍛煉。這種新型的綜合實訓模式具有以下特點:

（1）豐富的實訓項目把分散在多門課程中的專業知識串聯在一起，系統化，有利于學生對專業知識的整體掌握與鞏固；培養了學生應用所學專業知識，綜合分析與解決問題的能力。

（2）每一個實訓項目學生都能在實驗室提供的實踐平臺上完成，學生可以先在計算機上通過仿真軟件進行理論的分析與設計，然后在實踐平臺上完成實際系統的搭建。這樣有利于學生加深對理論知識的理解，有利于學生了解工程實際的特點，做到理論與實踐相結合。

（3）實驗室采取開放式的管理模式，在兩周的綜合實訓期間,學生可以自由的選擇時間來實驗室進行操作,但總時間不少于10天。這樣給學生以更多自學、操作的機會和條件，同時也提高了實驗室的利用率。

通過2011級自動化專業學生的教學實踐情況來看，“自動化技術綜合實訓”得到了學生的積極參與，受到學生的好評，取得了良好的效果。同時，為了進一步搞好綜合實訓還需要擴大選題范圍以及加強實踐教學平臺建設。

4結語

“自動化技術綜合實訓”通過設計與實現一個完整的控制系統，使學生將不同專業課程的相關專業知識聯系起來，得到一次系統化綜合應用的實踐鍛煉。老師提交任務，學生自行分組選題；有利于培養學生的興趣，激發學生學習的主動性。學生綜合運用所學知識，自行設計方案并實施；因此,學生的工程實踐能力得到明顯提高。

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湯立剛（1980—），男，湖北黃石人，碩士，講師，研究方向：智能儀器與儀表。

湖北理工學院院級教學研究項目，項目編號：2013B07