过程装备计算机控制技术实验探讨

岳永周

【摘要】随着社会经济的发展，各种技术手段比以前有了很大的提高。现阶段，过程装备计算机控制技术也有了很大的提高。但是，在实际使用该技术的过程中，也出现了很多问题，该技术的作用并没有完全发挥出来，甚至产生了一定的不良影响。在此基础上，本文分析了过程装备计算机控制技术设计和应用中存在的问题，并提出了解决方案。

【关键词】过程装备;计算机;控制技术;实验

中图分类号：TN92                       文獻标识码：A                 DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.16.029

工业化的发展必然与城市化进程有关。在这个过程中，必须考虑技术发展对工厂设备和制造质量的整体影响。因此，有关部门应予以高度重视。员工在考虑控制技术时，还应关注机械操作技术，力求最大限度地发挥制造技术的有效性，并在部门间进行有针对性的培训，让工作人员实时更新技能知识。

1. 过程装备计算机 控制技术实验的概述

过程设备计算机控制技术是一门以化学工程原理和自动控制原理为基础的综合性多学科知识的实践性很强的课程。实验培训侧重于各种仪表的选型和配置，各种控制算法程序的设计和编写。主要是通过综合设计实验来实现对被控对象的控制。以往，由于实验条件不足或认识不深等因素的影响，实验基本上是带装置的验证实验，效果并不理想。针对这种情况，实验教学改革为开放式实验室的形式，并在老师的指导下，让学生熟悉和设计控制对象及相关工具的特点。编写自己的实验程序控制算法程序，调试软硬件，最终完成实验训练任务。自行设计完成的实验，激发学生的实验兴趣，增强实验技能，增强独立综合获取知识的能力，增强分析解决问题的能力，锻炼耐心，对教师起到强有力的辅助作用。”研究取得了非常成功的实验教学效果，随着实验室建设的发展，一些先进的实验室设备，如计算机控制的实验箱/单片机、过程设备集散控制系统等，逐渐将这些设备应用于过程设备计算机控制技术实验。通过更先进、更实用的实验，让学生有兴趣深入了解。

2. 实验过程中需要注意的相关问题

开放式实验场所是学生练习自己设计方案的地方。教师需要给予学生更多的鼓励，必须耐心引导每个学生，从学生的基础出发，提出自己的设计方案和具体问题。过程装备计算机控制技术实验的分析调查主要是为学生提供实际操作的场所。在整个实验过程中，教师必须按照设计好的和以学生为导向的程序来引导学生。表现好的学生应该得到一定程度的认可和表扬。表现较差的学生需要一点鼓励和帮助，更好地掌握过程装备计算机控制技能。实验过程中需要注意的问题主要分析如下。

2.1 调节器原理

设备所使用的调节器是智能、通用且配置灵活。大多数人很难在短时间内完全了解其功能、数值选择、单回路控制、级联控制设置的一些差异等。

2.2 通信过程

由于本实验课内容非常全面，涉及领域广泛，学生在掌握计算机理论、控制理论和通信理论方面会遇到一些困难。因此，在实验准备阶段，导师必须详细讲解相关原理和知识。

2.3 构造理论

配置是指每个计算机控制系统所需要的设计环节，包括硬件选型、工艺规划、操作画面设置等综合多方面的内容。教师应特别注意该领域的理论知识，使学生在进行实验时少走弯路，节省时间。

2.4 实验总结

总结控制系统的响应效果和规律，并根据规格生成报告。这个过程对培养学生的独立性很有帮助，但是在进行任何具体的实验之前，需要注意一定要为学生确定实验要求和实验目标，使实验过程不失去前后的有效联系。

3. 过程控制实验系统

3.1 实验系统组成

实验装置由控制对象、控制台和计算机组成，系统布局合理，外形美观，控制对象包括：上水箱、下水箱和储水箱。水箱采用进口有机玻璃，不仅坚固耐用，而且透明度高，方便学生直接观察液位变化和记录实验结果。控制台包含多种模拟调节器和数据采集模块，留有多种线材接口，方便不同控制方案的设计和选择以及系统的进一步升级。计算机可以代替调节器对所控制的对象进行直接数字控制（DDC），或者调节器控制和计算机控制可以共存。

3.2 实验项目

考虑到被控制系统基本参数的复杂性，包括流量、水位、温度、压力等因素，单回路控制、前馈控制、比例控制、预测控制和分离控制分别为采用准确识别系统参数，可达到调节器和计算机控制的实验目的。

3.3 实验的具体过程

一般情况下，部分实验在课程中后期的课外时间进行，依托开放实验室即可完成实验训练的基本任务。老师先汇报具体任务，然后给出说明和注意事项，学生向老师提出自己的实验方案，经老师同意后方可进行实验。具体过程包括（1）熟悉实验所需的设备，熟悉各仪器设备的功能和使用要点。（2）实验指南和相应的教材，阅读并注意避免实验过程中出现错误。（3）保证功能的精确性和完整性，对实验中使用的设备进行调试。（4）设置机器的手动操作界面，方便实验工作。（5）据此建立实验模型，编写基本算法（6）在老师的帮助下，确认每个学生认可的实验行为。在实验过程中，要表扬学生的优点，指出不足之处，以便日后改进。最后，指导学生写出实验报告和相应的实验工作总结。

4过程装备计算机控制技术应用的内容

目前，我国的大学教育正在逐步从精英教育向大众教育转变，而且专业的培养对象大多是合格的工程师。本课程应包括以下重点：仪表知识、可编程控制器、计算机控制技术、控制通信、控制理论、经典控制理论中的拉普拉斯变换传递函数、单输入输出调节控制器、串级控制系统、恒速调节等。如果课时足够，还可以引入新的内容，比如自适应控制、模糊控制、神经网络控制、多元控制理论等。如果加上这些知识点，仅仅依靠过程装备计算机控制技术及其应用是不够的，学生必须根据自己的实际情况进行选择。

基于过程装备计算机控制技术和应用，可以扩展新知识，例如加强当今工厂广泛使用的可编程逻辑控制器，开设过程设备电气控制技术。还可以增设可编程逻辑控制技术知识、电机调速知识、过程设备机械通用电气控制、工业控制通信技能、单片机等课程。开设与控制理论相关的课程是没有意义的，学生不是电类专业出身，控制理论的基础课时也偏少，决定了控制理论不能太深。为解决控制理论新知识与基础知识之间的矛盾，可开设研讨会或一些高级讲座，开阔学生的视野。过程设备计算机控制工程应用与过程设备控制技术必须从各学校的过程设备控制工程专业中选择。

5. 过程装备控制技术设计应用策略

5.1 切实增强过程装备控制人员动手操作能力

根据现阶段的实际情况，为使过程装备控制设计与制造达到最佳效果，相关机构先后引进了多台先进的实验室实训设备，为工艺设备的实际运行加大资金投入，提供实践培训，提高過程装备控制人员的实践经验，为提高实际工作水平提供了良好的平台，在此基础上理论知识与实际工作有效结合。能够熟练应用和操作专业设备，掌握工艺设备控制技术。具体包括以下内容：首先，定期对过程装备控制人员进行专业课程的培训教育，提供大量实践学习机会，提高其实际操作能力，将抽象的理论知识内容可以有效转化为具体的实践体系，合理应用于具体的设计过程中。例如，培训师在描述过程装备控制专业的特点时，可以通过辅导练习的形式帮助他们更直观地学习，因为其中包含许多复杂的数学模型和数据参数。比如用MCGS分析实际内容，对经验特征曲线的详细描述，有效加深了过程装备控制人员的学习印象。其次，过程装备控制任务的开展还需具备一定实践平台配套性优势，需要基于特定的实用平台合理引入一些先进的仿真控制软件系统来支撑效益。可以通过训练控制系统和手动操作的控制系统来学习如何使用自动控制方法创建更完整的控制系统来解决实际问题，以更好地理解。

5.2 不断加大团队建设力度

在某种程度上，过程设备和控制人员之间存在着合作关系，控制人员可以充分发挥作用，积极开展科学研究，促进过程装备控制，取得非常丰富的研究成果。而且随着科研成果的不断丰富，过程装备控制建设的整体水平也可以得到一定程度的提高，而且这方面的内容往往占有很大的比重，具有很强的国界性和现代性。特别是在当今发展中的社会，工业发展的比重很大。越来越多的高科技人才开始投入过程设备设计和制造行业，推动工艺设备控制，使其具有更好的发展前景。过程装备控制人员还需要对设备设计、工程研究和设备技术有深入的了解，以及对过程装备控制的设备和控制两个重要方面有全面的了解。其本质上属于一个有机系统的整体结构，为了便于整个运行设备的有效调配，在控制工艺设备时往往需要充分考虑设备的尺寸、材料、结构、安全性和可靠性。做好监控管理，维护安全，延长寿命，促进过程装备控制达到设计制造的最佳效果。

6. 结语

总之，随着开放实验室的迅速发展，越来越多的先进的现代化实验室设备将用于实验，这将使我国的过程装备计算机控制技术更加先进和现代化。因此，学生必须学会在实验过程中执行相应的分析和总结任务，最终帮助学生更好地掌握过程装备计算机控制技能。

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