儀表技能實訓仿真教學系統的開發

禹柳飛　黃曉鑫　李明朗　蔡文文

摘要：針對我校儀表技能實訓設備不足而需要參加實訓人員多的現狀，開發了儀表技能實訓仿真教學系統，系統采用模塊化的設計思想和開放性的設計理念，為學生學習儀表知識和掌握儀表操作技能提供了一個全新網絡化平臺，及時緩解了實訓設備不足的矛盾，減少了實操設備的故障率，為提高學生的實踐動手能力創造了有利條件，達到了提高儀表技能實訓效果和提高教學質量的目的。

關鍵詞：儀表技能實訓 仿真教學 模塊化 開放平臺

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）09-0160-02

1 引言

隨著高校的擴招，實驗室建設速度難以滿足教學的需求，相對集中的實踐教學時間使實驗設備難以招架，設備出現故障的時間間隔越來越短和臺套數越來越多，破解這一難題成了迫在眉睫的問題；我校自動化專業實驗室有八套儀表校驗設備、十套儀表接線實訓設備、十套氣動調節閥和八套過程控制系統設備，每年除了承擔自動化專業二個本科班、測控技術與儀器專業二個本科班、電氣工程及其自動化專業（卓越）一個本科班和電氣自動化技術一個專科班的儀表技能實訓外，還要負責過程裝備與控制工程、化學工程與工藝和石油化工技術（專科）十個班的實驗教學任務，由于開設實驗實訓的實驗室設備臺套數有限，而使用設備的學生人數眾多（一年700人以上），若學生對設備和操作流程不熟悉將必然導致實驗實訓時間長、設備故障頻繁和因分組組員多而出現有人根本就沒有動手機會的情況；如果有一平臺，學生能利用這一平臺熟悉實驗實訓設備、熟悉實驗實訓過程和操作流程，就可以加快學生實驗實訓進程、縮短實驗實訓時間和減少設備的故障率，若同時合理安排實驗實訓時間，開放實驗室，就為每個學生動手實踐創造了有利條件；基于以上原因萌發了開發儀表技能實訓仿真教學系統的想法，為了使學生熟悉實驗室儀表，仿真教學系統設計了儀表結構和原理模塊，為了使學生掌握儀表的使用方法和操作流程，仿真教學系統設計了儀表校驗、儀表接線和調節閥拆裝等模塊，為了使學生掌握自動控制的基本思想，仿真教學系統設計了系統調試與運行模塊，為使學生學習更方便，成為一個全新的學習平臺，仿真教學系統做成了開放性的網絡學習平臺。

2 仿真教學系統方案設計

2.1 實訓內容模塊化

儀表技能實訓仿真教學系統采用了模塊化的設計理念，根據企業對儀表自動化技術人員知識、能力和素質的要求，將系統劃分為常規儀表實訓和系統調試與運行實訓二個大模塊，對大模塊再細化，得到如圖1所示的儀表技能實訓仿真教學系統模塊結構圖。

了解儀表的結構和原理是儀表自動化技術人員從事專業技術工作的基礎，儀表校驗和調節閥拆裝是儀表自動化技術人員從事專業技術工作應具備的基本技能，而儀表接線將是儀表自動化技術人員從事專業技術工作經常要做的工作，因此常規儀表實訓模塊包括儀表結構與原理、儀表校驗、調節閥拆裝和儀表接線四個子模塊；儀表接線完成后，將進行系統調試與運行，先要對各個環節進行測試，通過后再進行整機調試和PID參數的整定，將上述過程中將出現一些常見的故障，對故障進行分析和排除也是儀表自動化技術人員從事專業技術工作的一項必備技能，故系統調試與運行實訓模塊包括環節測試、整機運行和故障分析三個子模塊。

2.2 網絡化的開放平臺

儀表技能實訓仿真教學系統是學習儀表知識和掌握儀表技能的一個全新平臺，只要有愿望都可以到平臺中來學習，故平臺開放性是系統開發的一個前提，系統沒有做成一個純粹的軟件，而是構建成一個網絡平臺，掛靠在計算機與電子信息學院的主頁下，有權限的同學都可以進入系統學習儀表技能；同時設有留言板，為師生交流和同學交流提供一個互動平臺。

3 軟件的開發

由于子模塊多，各個子模塊開發的方式也有所不同，這里只介紹儀表接線子模塊的設計過程。

3.1 儀表接線子模塊的功能需求

通過咨詢企業儀表工程技術人員、分析往屆學生的實操經歷、與實訓指導教師的探討及實驗室現場操作，認為儀表接線子模塊要具有以下功能：

（1）構建一個控制系統需要有哪些設備，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）動態顯示儀表接線過程。

（5）學習人員可以動態實現操作過程，并能及時提醒操作中的錯誤。

（6）動態顯示儀表布線過程。

（7）動態顯示儀表拆線過程。

3.2 儀表接線子模塊功能的實現

儀表接線子模塊前三項功能內容做成了網頁，通過菜單和工具欄調用；用flash制作動畫，用firework修圖，動態顯示儀表接線、拆線和布線過程；用actionscript交互，完成學習人遇動態實現操作過程和提醒操作中的錯誤。圖2、3、4、5、6所示是一流量控制系統的接線仿真過程（過程復雜，省略了很多步驟）。

4 結語

儀表技能實訓仿真教學系統的開發為學生學習儀表知識和掌握儀表操作技能提供了一個全新的平臺，通過平臺可以熟悉儀表的結構和工作原理，熟練掌握儀表的操作流程，緩解了實訓設備不足的矛盾，減少了實操時設備的故障率，對培養學生的儀表技能具有十分重要的意義。

參考文獻

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