計算機控制技術課程考核方案設計

寧 帆

（湖南師范大學 計算機教學部，長沙 410081）

計算機控制技術課程考核方案設計

寧 帆

（湖南師范大學 計算機教學部，長沙 410081）

計算機控制技術課程是自動化專業的核心課程，該門課程融合了多個相關課程的內容，又與工程實踐結合緊密，以往單純的筆試方式無法全面了解學生對該門課程的掌握程度，也無法對動手能力比較強的學生產生激勵作用，因此本文提出根據教學大綱要求，采用以能力評判為導向的課程改革新方法，實際考核操作過程表明該方法具有良好的評價效果，可實現性良好。

計算機；控制技術；考核方案；設計

計算機控制技術課程是自動化核心專業課程，其主要內容包括計算機硬件接口技術、硬件抗干擾技術、網絡通信技術、數字PID（比例-積分-微分）及先進控制技術，DCS（分布式控制系統）以及FCS（集中式控制系統）技術等核心內容，根據教學大綱要求，該課程需要掌握計算機硬件接口的實現方法和基本的抗干擾設計方法，掌握數字PID參數整定及優化方法，熟悉DCS和FCS基本結構，熟悉DCS在火電廠的具體應用，掌握DCS編程的基本方法。

由于該課程綜合了微機原理、自動控制原理、信號處理與火電廠檢測技術等課程的一些知識，學習內容又跟火電廠熱工控制結合緊密，根據大綱培養要求以及現有的實驗條件，以課程學習后應達到的專業能力進行綜合評估為改革方向，改變以單純的閉卷考試或者寫課程總結方式考核的方式，對于促進教學相長，提高學生工程能力有一定價值。

為此，特結合大綱要求以及火電廠熱工專業的相關能力的培養要求，擬充分利用現有的實驗條件和圖書館的文獻檢索條件，對學生的專業能力進行相關考核具體內容如下。

1　文獻檢索和閱讀分析能力考核（15%）

根據課程教學內容學生可對以下5個方面的內容進行研究及應用前沿進行分析與綜述，最后提交綜述報告，具體如下。

①硬件接口技術與抗干擾技術，包括AI、AO、DI、DO以及共模干擾信號的抑制方法；②數字PID以及先進控制技術，包括PID參數整定及優化方法，串級及前饋，模糊控制；③網絡通信技術，包括DCS以及FCS所用的網絡拓撲結構，網絡存儲方式，網絡訪問方式等國內外研究現狀；④DCS及FCS技術，包括兩種火電廠計算控制技術的發展趨勢與方向以及研究進展。

2　熱工控制系統實現方案設計能力（25%）

給定某一熱工被控對象及其被控參數相關技術要求，對DCS或者FCS相關的硬件設備進行選型，包括采集模件、DPU、通信模塊以及對執行器進行選型，主要對選型合理性進行評價，包括技術實現的可行性，性價比的合理性、可靠性以及維護的便捷性等多種因素進行綜合分析。若采用IPC+板卡的方式實現，則須選擇相應的工控機，I/O板卡、端子板、信號調理等相關的硬件，最后提交文字方案。

3　熱工軟件設計能力考核（25%）

結合熱電廠的某一被控對象參數控制要求，在DCS編程環境上利用圖元進行操作畫面組態，達到基本形象和直觀的要求，并利用動態顯示方式對被控對象參數進行模擬儀表功能的實現；控制功能的實現主要以利用DCS組態環境中的邏輯和控制模塊來實現對被控參數的調節，以及PID參數的整定和優化功能，可以結合MATLAB軟件進行參數優化。該內容具體考核的實施在DCS實驗室軟件平臺上實現。

4　I/O接口實現及硬件抗干擾設計能力考核（25%）

I/O接口以以下三種方式進行評價。

（1）給出輸入輸出信號范圍，自行設計信號調理電路和抗干擾電路，并利用電路仿真方式觀察調理電路設計的合理性，提交仿真結果。

（2）給定不同類型的多路標準信號，自行設計多通道采集系統，包含多路開關，A/D總線接口，查詢或中斷方式下跟ISA總線或者單片機（ARM）之間的擴展電路，提交相關的原理圖。

（3）利用實驗室現有的亞當模塊和信號發生器實現信號采集功能，并利用軟件編程實現抗干擾功能。

5　創新設計能力考核（10%）

雖然結合現有的DCS在火電廠產生了海量數據，但海量數據卻具有無法對火電廠工藝管理進行指導的特點，因此，應有針對性地設計一套能結合應用的數據提取方案。

在對某專業班級學生進行實際考核過程中，考核方案具有可操作性強，能比較客觀反映學生對課程的掌握程度等優點。

主要參考文獻

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10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.20.159

TP273.5

A

1673-0194（2016）20-0234-01

2016-09-20