可編程控制系統在創新建設中的應用

郭丙君

可編程控制系統在相關專業實踐中是一門重要的技術，其實踐性要求比較高，如何進行創新實踐是一個重要的實踐環節，本文應用基于積件庫的方式開發了基于網絡的虛擬遠程可編程控制系統實驗，分析了其遠程實驗教學方法，同時開展了相關的可編程控制系統設計，應用了相關的仿真軟件進行了驗證，對于開展相關的創新實踐具有一定的參考價值。

遠程實驗在互聯網的時代具有重要的意義，如可編程控制系統這樣的課程對于實踐性的教學要求很高，而工科課程的遠程實驗教學是教學過程中的一個薄弱環節，進一步提高教學質量、開展工科專業遠程實驗教學十分必要。由于學生在不同地點、不同時間開展實驗的特點，決定了遠程實驗不受時間和空間的限制，目前一種基于網絡的虛擬實驗開發技術得到了廣泛的應用，利用開發的積件庫可以自由的搭建相關課程的實驗。該技術是開放性的，完全基于網絡環境，非常適合于遠程實驗的開發，本文基于目前使用比較廣泛的“靜一積件式教學仿真軟件”開發環境，開發了可編程控制系統實驗，用于遠程實驗教學，同時對于同類遠程實驗的開發課程設計，應用相關的仿真軟件進行了驗證，對于開展相關的創新實踐具有一定的指導意義。

基于網絡的虛擬遠程可編程控制系統實驗平臺

采用基于積件庫為基礎的虛擬遠程實驗平臺，這種仿真實驗首先要進行有效的建模，一般是根據物理模型建立數學方程組，然后應用數值計算方法進行仿真計算，將實驗的要素制作成為積件庫，由學生根據實驗要求來搭建實驗系統，形成積件式教學仿真軟件。該虛擬實驗平臺是軟件基于B/S結構開發的，以其為核心的積件庫平臺可以運行于互聯網，由于是基于Internet的思想來開發實驗的，使實驗教學真正實現了網絡化，擺脫了實驗對物理環境的依賴。

和大多數的虛擬實驗平臺一樣，其具有“教學-實驗-評測”的閉環特點，滿足了學生自主學習、自主管理的目的。同時，該實驗平臺還具有類似于監控系統組態軟件的功能，可以實現可編程控制系統的被控對象構建，實時控制及監控功能。可編程控制系統課程是電氣工程及其自動化專業中的專業課程，學習好可編程控制系統課程，開展實驗教學十分必要。

目前已經開發了比較多的實驗項目，包括：

①Y/△換接起動的模擬控制；

②噴泉的模擬控制；

③數碼顯示的模擬控制；

④舞臺燈光的模擬控制；

⑤交通燈的模擬控制；

⑥三機械手的模擬控制；

⑦停車場的模擬控制；

⑧流水線的模擬控制；

⑨小區恒壓變頻供水系統的模擬控制等仿真實驗。

這些項目可以和實驗室現有的硬件實驗平臺互相補充，發揮出各自的優點、取長補短，滿足學生的自主實驗的需求。

可編程控制系統系統設計實踐

在創新實踐課程的建設過程中，還可以進行了可編程控制系統的設計，以提高學生的實踐能力培養，在指導過程中設計了如下的設計題目：

①專用鏜孔機床的可編程序控制系統設計；

②氣流除塵機可編程序控制系統設計；

③千斤頂油缸加工專用機床可編程序控制系統設計；

④機械手可編程序控制系統設計；

⑤深孔鉆可編程序控制系統設計；

⑥全自動雙面鉆可編程序控制系統設計；

⑦成型磨床可編程序控制系統設計；

⑧專用榫齒銑可編程序控制系統設計；

⑨揀球裝置的可編程序控制系統設計；

⑩噴水池裝置的可編程序控制系統設計。

要求學生進行硬件設計和軟件設計，并進行仿真實驗，驗證設計的有效性，同時鼓勵有興趣的學生在積件庫虛擬遠程實驗平臺上構建相關的被控對象，進行可編程控制系統的實驗，取得了比較好的實踐效果。

創新建設內容是豐富多彩的，應根據各個學科的特點來進行創新建設，在可編程控制系統的創新建設實踐過程中，應用虛擬遠程實驗及小設計的方式進行創新能力的培養，激發學生的自主學習興趣，形成以平臺為核心的人才培養新模式。