郭丙君

可編程控制系統(tǒng)在相關(guān)專業(yè)實(shí)踐中是一門重要的技術(shù)，其實(shí)踐性要求比較高，如何進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐是一個重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，本文應(yīng)用基于積件庫的方式開發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬遠(yuǎn)程可編程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，分析了其遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，同時開展了相關(guān)的可編程控制系統(tǒng)設(shè)計，應(yīng)用了相關(guān)的仿真軟件進(jìn)行了驗(yàn)證，對于開展相關(guān)的創(chuàng)新實(shí)踐具有一定的參考價值。

遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)在互聯(lián)網(wǎng)的時代具有重要的意義，如可編程控制系統(tǒng)這樣的課程對于實(shí)踐性的教學(xué)要求很高，而工科課程的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教學(xué)過程中的一個薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量、開展工科專業(yè)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)十分必要。由于學(xué)生在不同地點(diǎn)、不同時間開展實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，決定了遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)不受時間和空間的限制，目前一種基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實(shí)驗(yàn)開發(fā)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，利用開發(fā)的積件庫可以自由的搭建相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)。該技術(shù)是開放性的，完全基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，非常適合于遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的開發(fā)，本文基于目前使用比較廣泛的“靜一積件式教學(xué)仿真軟件”開發(fā)環(huán)境，開發(fā)了可編程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，用于遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，同時對于同類遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的開發(fā)課程設(shè)計，應(yīng)用相關(guān)的仿真軟件進(jìn)行了驗(yàn)證，對于開展相關(guān)的創(chuàng)新實(shí)踐具有一定的指導(dǎo)意義。

基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬遠(yuǎn)程可編程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺

采用基于積件庫為基礎(chǔ)的虛擬遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺，這種仿真實(shí)驗(yàn)首先要進(jìn)行有效的建模，一般是根據(jù)物理模型建立數(shù)學(xué)方程組，然后應(yīng)用數(shù)值計算方法進(jìn)行仿真計算，將實(shí)驗(yàn)的要素制作成為積件庫，由學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求來搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，形成積件式教學(xué)仿真軟件。該虛擬實(shí)驗(yàn)平臺是軟件基于B/S結(jié)構(gòu)開發(fā)的，以其為核心的積件庫平臺可以運(yùn)行于互聯(lián)網(wǎng)，由于是基于Internet的思想來開發(fā)實(shí)驗(yàn)的，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化，擺脫了實(shí)驗(yàn)對物理環(huán)境的依賴。

和大多數(shù)的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺一樣，其具有“教學(xué)-實(shí)驗(yàn)-評測”的閉環(huán)特點(diǎn)，滿足了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主管理的目的。同時，該實(shí)驗(yàn)平臺還具有類似于監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件的功能，可以實(shí)現(xiàn)可編程控制系統(tǒng)的被控對象構(gòu)建，實(shí)時控制及監(jiān)控功能。可編程控制系統(tǒng)課程是電氣工程及其自動化專業(yè)中的專業(yè)課程，學(xué)習(xí)好可編程控制系統(tǒng)課程，開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)十分必要。

目前已經(jīng)開發(fā)了比較多的實(shí)驗(yàn)項目，包括：

①Y/△換接起動的模擬控制；

②噴泉的模擬控制；

③數(shù)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(jī)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(qū)恒壓變頻供水系統(tǒng)的模擬控制等仿真實(shí)驗(yàn)。

這些項目可以和實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的硬件實(shí)驗(yàn)平臺互相補(bǔ)充，發(fā)揮出各自的優(yōu)點(diǎn)、取長補(bǔ)短，滿足學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)的需求。

可編程控制系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計實(shí)踐

在創(chuàng)新實(shí)踐課程的建設(shè)過程中，還可以進(jìn)行了可編程控制系統(tǒng)的設(shè)計，以提高學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)，在指導(dǎo)過程中設(shè)計了如下的設(shè)計題目：

①專用鏜孔機(jī)床的可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計；

②氣流除塵機(jī)可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計；

③千斤頂油缸加工專用機(jī)床可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計；

④機(jī)械手可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計；

⑤深孔鉆可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計；

⑥全自動雙面鉆可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計；

⑦成型磨床可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計；

⑧專用榫齒銑可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計；

⑨揀球裝置的可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計；

⑩噴水池裝置的可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計。

要求學(xué)生進(jìn)行硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)計的有效性，同時鼓勵有興趣的學(xué)生在積件庫虛擬遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺上構(gòu)建相關(guān)的被控對象，進(jìn)行可編程控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，取得了比較好的實(shí)踐效果。

創(chuàng)新建設(shè)內(nèi)容是豐富多彩的，應(yīng)根據(jù)各個學(xué)科的特點(diǎn)來進(jìn)行創(chuàng)新建設(shè)，在可編程控制系統(tǒng)的創(chuàng)新建設(shè)實(shí)踐過程中，應(yīng)用虛擬遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)及小設(shè)計的方式進(jìn)行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，形成以平臺為核心的人才培養(yǎng)新模式。