仪表技能实训仿真教学系统的开发

禹柳飞　黄晓鑫　李明朗　蔡文文

摘要：针对我校仪表技能实训设备不足而需要参加实训人员多的现状，开发了仪表技能实训仿真教学系统，系统采用模块化的设计思想和开放性的设计理念，为学生学习仪表知识和掌握仪表操作技能提供了一个全新网络化平台，及时缓解了实训设备不足的矛盾，减少了实操设备的故障率，为提高学生的实践动手能力创造了有利条件，达到了提高仪表技能实训效果和提高教学质量的目的。

关键词：仪表技能实训 仿真教学 模块化 开放平台

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）09-0160-02

1 引言

随着高校的扩招，实验室建设速度难以满足教学的需求，相对集中的实践教学时间使实验设备难以招架，设备出现故障的时间间隔越来越短和台套数越来越多，破解这一难题成了迫在眉睫的问题；我校自动化专业实验室有八套仪表校验设备、十套仪表接线实训设备、十套气动调节阀和八套过程控制系统设备，每年除了承担自动化专业二个本科班、测控技术与仪器专业二个本科班、电气工程及其自动化专业（卓越）一个本科班和电气自动化技术一个专科班的仪表技能实训外，还要负责过程装备与控制工程、化学工程与工艺和石油化工技术（专科）十个班的实验教学任务，由于开设实验实训的实验室设备台套数有限，而使用设备的学生人数众多（一年700人以上），若学生对设备和操作流程不熟悉将必然导致实验实训时间长、设备故障频繁和因分组组员多而出现有人根本就没有动手机会的情况；如果有一平台，学生能利用这一平台熟悉实验实训设备、熟悉实验实训过程和操作流程，就可以加快学生实验实训进程、缩短实验实训时间和减少设备的故障率，若同时合理安排实验实训时间，开放实验室，就为每个学生动手实践创造了有利条件；基于以上原因萌发了开发仪表技能实训仿真教学系统的想法，为了使学生熟悉实验室仪表，仿真教学系统设计了仪表结构和原理模块，为了使学生掌握仪表的使用方法和操作流程，仿真教学系统设计了仪表校验、仪表接线和调节阀拆装等模块，为了使学生掌握自动控制的基本思想，仿真教学系统设计了系统调试与运行模块，为使学生学习更方便，成为一个全新的学习平台，仿真教学系统做成了开放性的网络学习平台。

2 仿真教学系统方案设计

2.1 实训内容模块化

仪表技能实训仿真教学系统采用了模块化的设计理念，根据企业对仪表自动化技术人员知识、能力和素质的要求，将系统划分为常规仪表实训和系统调试与运行实训二个大模块，对大模块再细化，得到如图1所示的仪表技能实训仿真教学系统模块结构图。

了解仪表的结构和原理是仪表自动化技术人员从事专业技术工作的基础，仪表校验和调节阀拆装是仪表自动化技术人员从事专业技术工作应具备的基本技能，而仪表接线将是仪表自动化技术人员从事专业技术工作经常要做的工作，因此常规仪表实训模块包括仪表结构与原理、仪表校验、调节阀拆装和仪表接线四个子模块；仪表接线完成后，将进行系统调试与运行，先要对各个环节进行测试，通过后再进行整机调试和PID参数的整定，将上述过程中将出现一些常见的故障，对故障进行分析和排除也是仪表自动化技术人员从事专业技术工作的一项必备技能，故系统调试与运行实训模块包括环节测试、整机运行和故障分析三个子模块。

2.2 网络化的开放平台

仪表技能实训仿真教学系统是学习仪表知识和掌握仪表技能的一个全新平台，只要有愿望都可以到平台中来学习，故平台开放性是系统开发的一个前提，系统没有做成一个纯粹的软件，而是构建成一个网络平台，挂靠在计算机与电子信息学院的主页下，有权限的同学都可以进入系统学习仪表技能；同时设有留言板，为师生交流和同学交流提供一个互动平台。

3 软件的开发

由于子模块多，各个子模块开发的方式也有所不同，这里只介绍仪表接线子模块的设计过程。

3.1 仪表接线子模块的功能需求

通过咨询企业仪表工程技术人员、分析往届学生的实操经历、与实训指导教师的探讨及实验室现场操作，认为仪表接线子模块要具有以下功能：

（1）构建一个控制系统需要有哪些设备，基本的工作原理是什么。

（2）仪表接线的前期工作说明。

（3）仪表接线中需要要注意哪些问题。

（4）动态显示仪表接线过程。

（5）学习人员可以动态实现操作过程，并能及时提醒操作中的错误。

（6）动态显示仪表布线过程。

（7）动态显示仪表拆线过程。

3.2 仪表接线子模块功能的实现

仪表接线子模块前三项功能内容做成了网页，通过菜单和工具栏调用；用flash制作动画，用firework修图，动态显示仪表接线、拆线和布线过程；用actionscript交互，完成学习人遇动态实现操作过程和提醒操作中的错误。图2、3、4、5、6所示是一流量控制系统的接线仿真过程（过程复杂，省略了很多步骤）。

4 结语

仪表技能实训仿真教学系统的开发为学生学习仪表知识和掌握仪表操作技能提供了一个全新的平台，通过平台可以熟悉仪表的结构和工作原理，熟练掌握仪表的操作流程，缓解了实训设备不足的矛盾，减少了实操时设备的故障率，对培养学生的仪表技能具有十分重要的意义。

参考文献

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