基于虚拟实验平台的自动化仪表与过程控制课程教学探索

自动化仪表与过程控制课程是本科自动化专业教学的重要学科,是一门与工业生产过程联系十分密切的课程。本课程能为学生今后从事控制领域的相关工作打下坚实的专业知识基础,但是传统教学方式过于抽象,学生对现场实际情况毫无概念,学习没兴趣,效率差。为克服传统教学的缺点,通过教师自己开发的基于TIA与Simulink虚拟实验系统平台软件应用在课程教学中,将抽象的理论知识转变为直观的系统仿真,提高了学生的学习兴趣和学习效率。     

基于PLC和组态王的过程控制实验系统

以S7200PLC为控制器,小型电热锅炉为被控对象,构成了过程控制实验系统,上位机采用组态王设计人机画面,实现对过程的监控并提供过程控制实验平台。锅炉的液位、出水温度、进水压力、流量通过测量变送接至PLC的模拟量输入,经数据处理和相应的控制运算,结果由模拟量输出给执行器,执行器为变频器和可控硅。描述了系统的组成、控制功能以及监控功能的实现。该装置充分模拟工业控制现场,可以方便地组合成多种过程控制实验,人机界面友好,操作简单,将过程控制领域的理论知识与工程实践得到很好的结合,加强了对学生工程应用能力的培养。     

基于Simulink/xPC的过程控制综合实验平台改造

针对自动化专业教学实验建设,在原有过程控制实验设备基础上,开发了基于Simulink/xPC的过程控制综合实验平台。该平台紧密结合理论教学,支持学生进行信号调理与滤波、对象特性测试与建模、控制算法设计、控制系统实时仿真等多种实验,加深了学生对过程控制系统设计的理解。介绍了当前实验装置的不足,提出了整体改造和设计思路,并就关键技术作出了较详细的阐述,给出了具体的实验实例。     

基于LabVIEW的过程控制实验平台开发

基于LabVIEW开发了A3000的实验平台,以进行虚拟仿真控制和实时通信控制实验教学。建立了A3000水箱系统的机理模型,完成了调节阀、变频泵和水箱特性等重要参数的测量和辨识,建成流量调节阀单回路控制、双容串级控制、下水箱前馈反馈控制、比值控制和扩展范围的分程控制等5个控制仿真实验平台。平台采用模块化设计,通过OPC server与实际A3000装置进行通信,实现了实时控制。     

过程控制综合实训平台的设计

基于罗克韦尔自动控制集成架构和PF-JD701过程控制实验装置,开发了过程控制综合实训平台。改变了以验证为主的实验模式,遵循工程项目开发流程,按照网络通讯架构、控制任务组态和监控界面设计三大任务进行训练,培养了高校工科学生的工程意识、工程素质和工程实践能力,通过实践收到了明显的效果。     

统计过程控制实验平台研制

为了加深学生对统计过程控制方法的认识与理解,研制了统计过程控制实验平台。该实验平台以电池充电过程为实验对象,通过连续检测电池充电量得到系列测量数据,根据测量数据变化趋势判断加工过程是否处于受控状态。充电电池内嵌射频识别芯片,利用读卡器读取电池序列号并记录电池状态,根据电池状态确定电池电量。测量示数由后台计算机控制,可按需生成休哈特提出的8种失控状态模式数据。实验平台具有情景真实、数据质量高、操作方便、成本低廉的特点,实际应用取得了良好的实验教学效果。     

基于ASEA实验平台的过程控制实验设计

针对传统的过程控制实验系统存在的种种缺点,吴重光教授的课题小组自主开发了新一代多功能过程与控制实验系统--ASEA实验平台.基于该平台,该文采用SIMATIC PCS 7 BOX开发了过程控制实验,达到ASEA实验平台多方面利用的目的,加深学生对过程控制的理解,更好地培养学生的实践能力和创新能力.     

基于力控软件的过程控制虚拟实验系统

为解决过程控制实验设备资源短缺、功能受限的问题,利用力控组态软件开发了典型工业过程控制虚拟实验系统。以锅炉燃烧控制系统为例说明过程控制虚拟实验系统的开发方法。开发的虚拟实验系统将典型工业过程控制系统方案设计、控制系统建模、控制策略创建和监控组态设计融为一体,为学生开展过程控制实验提供了开放性实验平台。学生不仅可以利用虚拟实验系统开展过程控制基本实验,而且可以按照虚拟实验系统的设计方法自行开发其他典型工业过程控制虚拟实验系统。     

基于S7-200 PLC的过程控制实验平台开发

提出了过程控制实验平台设计理念和思路,开发了过程控制实验平台,分为硬件设计和软件设计两部分。以西门子S7-200PLC为控制器,三容水箱为被控对象,构建对象柜和操控台等硬件系统,开发基于STEP7-Micro/WIN的实验项目程序,设计基于MCGS工控组态软件的实验平台监控界面,通过实时通信实现对典型生产工艺过程的监控。该实验平台可开展过程控制类相关实验,提高学生创新实验技能和综合应用能力。     

网络化过程控制实验平台的研究与建设

以学生职业技能提高为根本,研究网络化过程控制实验系统方案。该实践平台模拟一个数字化工厂,为实施“教、学、做、工融合”人才培养模式改革提供坚实的物质基础,投入运行以来,取得较好的教学效果。     

航空发动机虚拟装配培训实验平台的构建与实现

针对航空发动机机型和发动机装配与修理课程实验教学,探讨了仿真实验实践教学模式,构建了基于Cortona3D航空发动机虚拟装配培训实验平台,提出了实验平台的整体设计思路,提供了一种即时、动态、交互的认知形式,该虚拟装配培训实验平台可以让教学的表现形式丰富多彩且具有实用性和可操作性,经过几届学生的试用取得了良好的教学效果。     

水力压裂实施虚拟仿真实验平台的开发与研究

针对石油工程水力压裂专业实践教学面临的实验对象不可视、危险大、设备成本高、实验效果差等问题,通过利用3DMAX和Unity3D等计算机技术,建立高度还原水力压裂井场环境、井筒结构、井下工具及地下油气藏的三维数字化虚拟仿真平台,可为水力压裂的教学和实践提供可操作方案。     

实时同步协同虚拟实验平台

针对协同虚拟实验平台中多人协同实验时组员之间无法实时同步实验操作的问题,提出将实验操作全部配置化的设计思想,并且在.NET平台下,基于UDP协议,利用自行设计的连线算法,结合Socket技术、委托技术及C#编程语言,实现了协同实验时同组成员实时同步实验操作的功能。实践结果表明,基于此功能的平台能够让同组成员共同构建实验拓扑,实时同步组员实验操作,查看设备实时的配置信息,从而满足了协同虚拟实验平台的实时同步多人操作的功能需求,学生可以同时操作同一项实验,实时同步实验过程,最终同步完成实验,很大程度上提高了虚拟实验的效率。     

基于核心胜任力的护理学虚拟实验软件平台设计与开发

为了适应教育信息化发展的要求,推进护理实验教学改革,培养高素质的本科护理人才。基于核心胜任力框架,以提高学生临床护理技能和临床护理思维能力为主线,利用Unity 3D等技术,设计、开发V·Care-护理学虚拟实验软件平台。平台包含自主学习、虚拟操作、考核测评三大模块。根据临床真实情境构建虚拟场景,按照真实病例设计案例引导护理技能和临床思维训练。平台与实验室练习和临床实习结合互补,形成了"虚拟仿真模拟练习-实景仿真模拟教学-临床实习"的新型实验教学模式,有助于学生熟练掌握护理技能,训练临床护理思维,同时保证学生和患者的安全,节约实验成本。V·Care-护理学虚拟实验软件平台将信息技术与护理实验教学进行了深度融合,促进了高等护理教育向着信息化方向发展。     

基于虚拟公司的信息系统开发工厂实验平台构建

本文提出一套基于虚拟公司和车间模式,以培养学生创新实践能力为目标,通过模拟虚拟现实信息系统开发环境和各个开发角色职位,以学生亲身模拟角色实验方式,开展信息系统立项、咨询、规划、分析、设计以及实施测试等等全方位模拟,形成一个完整信息系统开发工厂。     

虚拟实验平台在嵌入式系统实验中的应用

针对目前嵌入式系统实验教学中的一些问题,建立Proteus与Keil虚拟实验平台,介绍了如何建立Proteus与Keil联合调试,并举1个ARM中断程序的例子,说明先用Proteus画硬件电路图,然后再在Keil中编写软件程序,最后图解1个ARM外部中断的产生、执行以及返回的过程.该虚拟实验平台将ARM嵌入式系统硬、软件的原理层层揭示,形象生动.因而,学生能较容易地理解ARM体系结构,教学效果明显提高.     

开放式虚拟实验平台的开发与应用

通过开放式虚拟实验平台和传统实验教学的对比分析,总结出其应用优势,进而给出平台开发的技术路线和实践方案,并在此基础上设计了基于开放式虚拟实验平台教学的一般模式,为理论运用于实践提供了一条切实可行的途径。     

植物学虚拟实验平台的构建及应用

植物学虚拟实验平台结合了虚拟显微镜系统、植物识别系统、植物学数字课程和虚拟仿真实验4个功能模块,系统地整合了植物组织解剖、植物类群分类两部分实验教学资源。平台首次将虚拟仿真教学资源应用于植物组织结构观察和植物分类识别鉴定的实验教学,各教学资源既相互独立、自成一体,又能贯穿植物学实验技术的整个过程,可根据实验要求进行灵活组合,以满足学生个性化学习方式的需求。通过该平台的应用,不仅扩充了教学信息容量,提升了教学效率,同时也有利于教学资源的管理和利用,推动了植物学实验教学模式的改革和创新。从植物学实验教学中的实际应用出发,具体探讨了虚拟实验平台的构建思路,实现模式及应用效果。     

虚拟语言实训平台设计与构建

针对目前语言实训平台中存在的问题,结合我院虚拟语言实训平台的构建过程,探讨了虚拟语言实训平台建设的理念、内容、方法与途径。该平台从分层次、分模块设计角度出发,把交互式口语实训、机器辅助翻译、自主学习与动态评价等虚拟语言实训模块进行深层次整合,实现了集专业语言实验教学、自主学习、动态评估和资源管理于一体的提升实验教学水平、促进资源整合的实训平台。实训平台以B/S系统设计为理念,结合语言实训中心发展需要,提高了实验室资源利用率,并在实验室资源整合和数据共享中发挥了显著作用。