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THE CULTIVATION MECHANISM WITH PRACTICE ABILITY AND INNOVATION SPIRIT OF AUTOMATION MAJOR
Zhang Tao
(North China Institute of Science & Technology, Sanhe, Hebei, 065201)
Abstract: The application type and innovation type cultivation mechanism of automation major in my university has been improved and matured by construction for several years. The paper summarizes and analyses the constructer, contents, styles and effects of application type and innovation type cultivation mechanism of automation major in my university. The paper especially expounds the cultivation effects, organization relation and mechanism characteristic of the application type and innovation type cultivation mechanism of automation major in my university. The practice teaching system has useful significance for others.
Key words: Automation Major; Practice Ability; Innovation Spirit; Cultivation Mechanism.
0 引言
华北科技学院是国家安全生产监督管理总局惟一直属的普通高等学校,始建于1984年,其前身是北京煤炭管理干部学院分院,1993年经原国家教委批准改建为华北矿业高等专科学校,2002年初经教育部批准升格为本科院校。学院面向全国招收普通全日制本、专科学生。学校设置有37个本科专业,涉及工学、理学、文学、法学、经济学、管理学、教育学等七大门类学科,已经形成以全日制本科教育为主,专科教育、成人学历教育、安全培训、函授教育并存的多学科、多层次、多形式的办学体系。
我校的自动化(专科)专业成立于1999年,2003年升格为自动化(本科)专业,面向全国招生。目前,自动化(本科)专业包括本科、专接本科、第二学位本科等多种本科办学形式,共有4个年级、20个班级,645名学生。
经过几年的发展,自动化专业的综合实力逐渐增强,教学质量和办学水平逐年提高。2007年,自动化专业被华北科技学院批准成为首批校级重点与特色专业建设点。2009年,自动化专业被教育部批准成为国家级特色专业建设点(编号:TS1Z214)。
本文就自动化专业学生的实践能力与创新精神的培养机制的建立、运行、完善等方面进行了阐述,并对具有我校特色的自动化专业实践能力与创新精神培养机制的培养效果进行了总结与分析。
1 自动化专业人才培养计划
1.1 自动化专业简介
自动化专业主要研究的是自动控制的原理和方法,自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用。它以自动控制理论为基础,以电子技术、电力电子技术、传感器技术、计算机技术、网络与通信技术为主要工具,面向工业生产过程自动控制及各行业、各部门的自动化。它具有“控(制)管(理)结合,强(电)弱(电)并重,软(件)硬(件)兼施”鲜明的特点,是理、工、文、管多学科交叉的宽口径工科专业。学生在毕业后能够从事自动控制、自动化、信号与数据处理及计算机应用等方面的技术工作。
1.培养目标
本专业培养的学生要具备电工技术、电子技术、控制理论、自动检测与仪表、信息处理、系统工程、计算机技术与应用和网络技术等较宽广领域的工程技术基础和一定的专业知识,能在运动控制、工业过程控制、电力电子技术、检测与自动化仪表、电子与计算机技术、信息处理、管理与决策等领域从事系统分析、系统设计、系统运行、科技开发及研究等方面工作的高级工程技术人才。
2.培养要求
本专业学生主要学习电工技术、电子技术、控制理论、信息处理、系统工程、自动检测与仪表、计算机技术与应用和网络技术等方面的基本理论和基本知识,受到较好的工程实践基本训练;具有系统分析、设计、开发与研究的基本能力。
1.2 自动化专业的课程设置
自动化专业的课程设置应该能够体现自动化专业的培养目标和培养要求,使学生掌握本专业领域必需的、较宽的技术基础理论知识,并受到较好的工程实践基本训练,在本专业领域内具备一定的科学研究、科技开发和组织管理能力,具有较强的工作适应能力。
1.自动化专业的主干课程
自动化专业的主干课程包括电路、模拟电子技术、数字电子技术、电力电子、电机拖动、直流控制系统、交流控制系统、自动控制原理、过程控制、微机原理、计算机控制系统等课程。自动化专业的学生必须深入理解和掌握这些课程的理论及其实践。
2.自动化专业的课程设置
自动化专业的课程设置包括通识基础教育课程、专业基础教育课程和专业方向教育课程三个方面的课程,每一方面的课程又包括理论教学课程和实践教学课程两大部分。自动化专业课程体系的设置如图1所示。
2 自动化专业人才培养过程中的教学改革
2.1 教学内容改革
为适应21世纪对人才的基本要求,在认真研究和借鉴以前运行的人才培养计划的经验和做法,并结合我校的办学定位和实际情况,我们对自动化专业的教学内容进行了多次研讨论证,主要包括教学课程设置的合理性、开课时间、理论学时与实践学时的分配、实验项目的设置、实践项目等内容。
教学内容改革的具体做法是:
一是根据实际条件的变化,适当增加实验课程的学时,适当调整实验课程的内容。例如《信号与系统分析》课程,因实验条件的改善,将原教学计划理论教学32学时、实验教学0学时,调整为理论教学28学时、实验教学4学时。
二是根据专业发展现状和发展趋势,适当增加专业选修课程的学时,适当调整专业选修课程的内容。例如《自动化仿真技术》、《自动化组态技术》两门专业选修课程,就是考虑到自动化专业技术的发展现状,突出自动控制系统仿真和组态方面的教学而增设的。
2.2 教学方法改革
正确灵活的教学方法将有助于深化提高教学效果,起到事半功倍的作用。教学方法改革的主要内容包括:
一是积极推进课堂讨论教学法,让学生在课外网络上查找资料,然后在课堂教学过程中引导学生对学习内容进行研讨、推理,适时让学生在课堂上进行发言讨论,最后总结得到合理的结论和推理。通过讨论,调动学生学习的积极性,教会学生怎样掌握新知识、探索新知识、获取新知识,并会运用新知识解决新问题,从而培养学生独立的探索精神和独立的创新意识与创新能力,提高综合素质。
二是创造和谐的师生关系,为促进提高教学效果奠定基础。师生关系是对立统一的,教师处于矛盾的主要方面,在运动变化中起着主导作用。因此,构建良好的师生关系关键在于教师,但同样也离不开学生的密切配合和积极响应。关于如何建立良好和谐的师生关系,请参考作者的相关论文《大学和谐师生关系的构建策略研究》(华中师范大学学报(人文社会科学版),2007)。
2.3 教学手段改革
在课堂教学过程中,讲授教学内容时可以采用黑板板书与多媒体相结合的教学手段。应该尽可能地利用多媒体教学这一现代化教学手段,因为多媒体教学可以对抽象的微观结构采用形象生动的动画,生动地展示教学内容,帮助学生理解抽象的概念,扩大教学内容的有效信息量,从而提高教学效果。
在大学教学过程中,采用多媒体教学也存在其有利的一面和不利的一面。对此,作者进行了研究,请参考作者的相关论文《大学中采用多媒体技术对教学的影响》(华北科技学院学报,Vol.4,2007)。同时,该论文获华北科技学院“深化教学改革,提高教学质量”研讨会优秀论文二等奖,并在大会上进行了宣读交流,论文的获奖证书如图2所示。
3 我校自动化专业学生的实践能力与创新精神的培养机制
3.1 培养学生实践能力的途径--实践教学体系
为提高学生的实践动手能力以不断适应社会经济发展的要求,我校自动化专业特别重视实践教学方面的投入和改革。目前,在我校自动化专业已经形成多层次开展、多学科综合、并具有安全特色的实践教学体系。
我校自动化专业的实践教学体系的内容丰富、层次合理,主要包括:
(1)实验类:各类课程的附属实验课程。
(2)设计类:各类课程的课程设计。
(3)训练类:各类技能训练。
(4)实习类:认识实习、生产实习。
(5)综合类:毕业实习、毕业设计。
3.2 培养学生工程素质的途径――工程训练平台
为实现高等工程本科教育的培养目标,达到目标所要求的学生应具备的工程素质,我们认为,一是要求具备良好的师资队伍,二是要对学生进行工程素质训练。
师资队伍建设应从以下几个方面着手进行:进一步提高师资队伍成员的职称和学历,加强“双师型”教师的培养;按照“学有所长,利用所长”的原则,使师资队伍成员不断进行专业方向凝练;推出“自动化专业学术论坛”,加强学术交流合作,浓厚团队学术研究氛围。
对学生进行工程素质训练应采取循序渐进的训练策略。首先,立足于河北省高校实验教学示范中心-华北科技学院电工电子实验中心的丰富实验资源,引导学生以严谨务实、认真仔细的态度对待每一个实验环节,在实验当中体验科学研究的全过程。其次,利用实验、实习、科研、毕业设计(论文)、工程实训等各个环节对学生进行工程素质训练,不断提高学生的工程素质和能力。图3为学生正在进行电动机PLC控制系统训练的过程照片。
3.3 培养学生创新精神的途径――科技创新机制
培养学生创新精神是一项长期性、系统性的工程,我们认为,培养学生创新精神一是要有相应的机制保证,二是要有具体的实施措施,这两方面缺一不可。
培养学生科技创新的机制建设包括:分别成立学生科技创新领导小组、学生科技创新指导教师团队、学生科技创新活动小组;学校提供科技创新所必需的活动场地、设备器材、经费支持等。
培养学生科技创新的具体措施包括:一是进行实验室开放,鼓励学生到开放的实验室进行各种教学实验和研究实验;二是设立创新实验室,鼓励和引导学生在创新实验室开展各种科技创新活动,图4为我校设置的学生科技创新实践室。
3.4 自动化专业学生的实践能力与创新精神培养效果
经过自动化专业相关部门和教师的共同努力,自动化专业学生的培养情况良好,在招生、就业、考研、科技创新活动等各方面取得了一系列重要的成绩。
自2003年开始招收自动化专业本科学生以来,自动化专业的办学规模在稳步发展。近几年,每年的自动化专业招生计划均为210人,入学报到在190人以上,编为6个班级。
自动化专业学生的就业情况良好,一次就业率较高。特别地,自动化专业作为华北科技学院煤炭主体专业,着力突出煤矿安全自动化这一行业特色,自动化专业毕业生积极响应号召,投身于煤炭相关企业、为突出我校的安全生产特色方面做出了重要贡献。
自动化专业学生积极进行科技创新活动,取得多项科技创新成果。仅在2011年,获得全国大学生电子设计大赛全国二等奖2项;飞思卡尔杯智能车竞赛全国一等奖1项,全国二等奖2项;全国挑战杯大赛河北省二等奖1项。图5为学生制作的科技创新作品(激光识别智能车),该作品获得2011年全国大学生电子设计大赛全国二等奖。
自动化专业学生的考研情况良好,考研录取率一直位居前列,表1为近几年自动化专业学生考取研究生情况汇总表。
4 总结与建议
作者认为,只有坚持循序渐进的培养策略,才能保证学生培养质量的不断提高。学生能力培养的层次关系应为:实践能力的基本标准,工程素质是最低要求,创新精神是最高追求,三者的层次关系如图6所示。
经过几年的发展,我校自动化专业学生的实践能力与创新精神的培养机制已经逐步完善、成熟,其特点可以归纳为以下几点:
(1)在完成教育部规定培养目标的前提下,进行教学内容改革、教学方法改革和教学手段改革,不断提高和强化教学效果。
(2)构建自动化专业的实践教学体系,丰富实践教学内容,合理布局实践教学层次,加强实践基础能力培养。
(3)构建自动化专业的工程训练平台,通过PLC工程实训项目和单片机工程实训项目等途径,使学生掌握自动控制系统的研究、设计、制作、检验等步骤的全部过程。
(4)构建自动化专业的科技创新机制,鼓励和引导学生在开放实验室、创新实验室开展各种科技创新活动,取得科技创新成果。
同时,我校自动化专业学生的实践能力与创新精神的培养机制还应进一步进行改革、充实、提高、完善,以不断满足人才培养的需求和社会经济发展的需要。
例如,训练类实践教学课程是提高自动化专业学生动手能力的重要手段和途径,对培养学生的理论联系实践的能力和实际动手能力有明显的帮助作用。因此,训练类实践教学课程的下一步改革思路是:教师提出更有难度的训练题目,学生可以采用多种方法实现训练题目的目标,进一步提高学生利用自动控制理论来解决实际问题的能力,最大程度地发挥训练类实践教学课程促进教学的良好作用。
参考文献
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中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)11-0107-02
一、引言
英语是国内外从事学术研究和工程应用人员的通用语言,目前,已经成为一种事实上的国际标准。以控制类学科及其应用领域为例,国际企业的自动化产品和设备的使用手册及说明书用英文编写,优秀的控制仿真软件、控制领域的研究论文、自动化专业国际经典教材、互联网上的自动化技术信息等多数资料也以英语作为写作语言。如此大量的自动化专业信息被非母语国家的理工科学生所接受和掌握,必然要求学生具备良好的专业英语知识[1]。因此,开设“自动化专业英语”课程或有选择地开设其他双语教学课程成为自动化专业培养计划中重要的教学环节[2]。合理地配置“自动化专业英语”的教学内容和改进教学方法,不但可以促进学生的专业外语能力的提高,而且更有助于其专业知识的学习与巩固。具有“一石二鸟”的人才培养效果。
内蒙古工业大学的“自动化专业英语”课程为自动化本科专业开设的一门专业必修课,分两个学期教授,总课时量为64学时。目前,“自动化专业英语”教学在服务于“国际化人才”培养方面存在着如下几点迫切需要解决的问题:(1)部分学生对学习“自动化专业英语”的重要性和必要性认识不足,致使学生学习的课堂积极性不高[3];(2)教师现有的教学方式过于简单,主要以科技文章翻译和生词讲解为主,难以激发学生的学习兴趣;(3)教学内容死板,以自动化技术基础课和专业课的英文原版教材节选的章节为主要学习内容,各教学内容之间彼此相对独立,教学效果等同于普通的“英文阅读理解”,无法形成对本专业理论体系的宏观认识和专业认同感。鉴于以上自动化专业双语课程体系建设中存在的若干问题,课题组提出以“动态系统理论”教学为主线重构“自动化专业英语”课程教学内容的新思想,在统一的“动态系统理论”框架下引入高等数学、电路、液压传动、信号系统、系统建模和控制原理的基础知识点,在组织教学的过程中,始终强化各知识点的有机结合,努力使学生在掌握“自动化专业英语”课程大纲所要求的科技词汇和科技文献翻译能力的同时,对“动态系统理论”体系融会贯通,为进一步专业知识的学习打下良好的基础。
二、“动态系统理论”思想指导下的“自动化专业英语”课程教学改革的现状分析
结合使用英语进行专业课程学习、科技文献阅读、研究论文写作以及从事双语教学工作的体会,笔者深切认识到:“动态系统理论”是自动化课程的方法论核心。动态系统理论最初来源于经典力学中对于物体运动和动力过程进行数学描述的需要,美国数学家G.D.伯克霍夫发展了法国数学家H.庞加莱在天体力学和微分方程定性理论方面的研究,奠定了动态系统理论的基础。现代控制理论的发展促进了对动态系统的研究,使其应用从经典力学扩大到一般意义下的系统,并成为应用于工程学、经济学、生物学、乃至社会科学的一般方法论。那么什么是动态系统呢?动态系统是指按确定性规律随时间演化的系统。严格地讲,任何有记忆的系统都可被称为动态系统,控制科学与控制工程研究本身就是一个对“动态系统”进行建模、分析和综合的过程。
目前,在一些发达的国家和地区,如,美国、英国、日本、韩国、新加坡、香港等,几乎所有工科专业,广泛开设被称为“系统动态”(System Dynamics)的英语教学课程,涵盖的内容包括:信号和系统的基本概念、电气、力学、机械、化学、生物过程的动态建模、微分方程的时间域和频域求解、控制理论基础知识、非线性系统理论基本知识、典型动态系统的仿真等。通过该课程的学习,控制专业的学生可以了解到本专业本质的理论核心,和由这一“系统动态”观点派生出的理论体系及其在各科学领域的应用,从而加深对系统理论和控制论的理解,进而提高学生的抽象思维水平和科研能力。
三、开展以“动态系统理论”教学为指导的“自动化专业英语”课程教学改革
借鉴国外工科教学体系改革的重要经验,并顺应当前我国人才的培养模式向“厚基础宽口径”方向改革的趋势,课题组提出加强以“动态系统理论”思想为主线的自动化专业英语教学,以深化自动化专业课程内容和教学方法改革,结合控制理论与控制工程科学研究的方法论本质和前沿动态,在增强学生专业英语听、说、读、写能力的同时,激发学生的学习兴趣,形成对本专业知识应用的认同感。
我们在自动化本科双语教学过程中明确和强化“动态系统理论”教学这一主线,着重从以下几个方面进行了改革与建设。
(一)整合现有“自动化专业英语”课程教学内容
从“系统学”的角度出发,提升课程的教学内容至方法论水平,将其统一到“动态系统理论”这一宏观框架下。课题组尝试使用一种具有连贯内容的“系统动态”讲义来进行专业外语教学,这一新颖的形式在“自动化专业英语”的学时内讲述了“系统动态”课程,学生既学习了专业英文词汇、翻译技巧,又掌握了“动态系统理论”分析和综合的方法,获得了专业知识的提升。授课讲义以自编部分为主,同时参考“系统动态”方面的国际经典教材(如,Katsuhiko Ogata教授编写的《System Dynamics》)[4],吸收了这些经典教材中大量的有益内容,讲义涵盖动态系统理论的大多数内容,不求精,但求逻辑上的连贯性和理论体系上的系统性。将高等数学、线性代数、矩阵论、电路、信号与系统、自动控制原理、过程控制等主干课程的核心内容统一到动态系统建模、分析、仿真这一完整框架中进行概括总结。(二)改革了过去较为单一的教学方式,充分调动学生的积极性和主动性
安排学生就某一理论、观点、概念进行专题讨论(内容涉及:系统、信号、线性向量空间、系统稳定性、可控性、可观测性、鲁棒性等基本问题)。鼓励以学生为主体的课堂发表形式,学生根据课前调查、研究,在课堂讨论中明确表明自己对某些理论问题的观点。课下采取大作业的形式来促进学生对课堂知识的巩固,从而提高他们分析问题、解决问题的能力。
(三)在课堂教学中引入教师的科研成果,广泛介绍“系统科学”发展的前沿及其在各个研究领域的应用实例
重点结合系统生物学和飞行器控制两个研究领域的研究实例,来进行“系统动态理论”的讲授。科研实例的引入,帮助学生在掌握系统科学相关的专业英语词汇的同时,还切实体会到本学科理论知识在其他各学科中的应用,使学生体会到本专业所学方法论的强大力量和广泛应用,激发学生的学习兴趣,进一步调动他们学习其他专业课程的积极性。
四、结语
本教学改革研究为促进自动化专业本科生专业外语水平的提高,提高他们对本专业基本方法和基本理论的认识,提出在现有的自动化专业外语课程教学过程中强化“动态系统理论”教学,以这一主线来改革课程内容安排和调整教学方法,帮助自动化专业学生构建自身的专业知识体系框架,加深对系统理论和控制论的理解,提高学生的抽象思维水平和科研能力。课题组采用双语或者英语教学方式来进行“系统动态”等相关课程内容的教学,参考国际经典教材,编写了英文课件和讲义,不但促进了学生对理论知识的理解,而且提高了学生的专业英语水平。笔者希望,这种双语教学改革的“理念”能引起国内教育、教学管理层面的重视,从而推动其他工科专业的双语课程教学改革,使广大学生受益。 [本文由WWw.dYLW.nEt提供,第 一专业,欢迎光临dYLW.neT]
参考文献:
[1]于宗艳,王丽,孟娇茹.“自动化专业英语”教学探讨[J].中国电力教育,2012,(26):148-149
中图分类号:G712文献标识码:B文章编号:1006-5962(2013)02-0027-02
高职机电一体化专业课程设置的培养目标是:面向工业企业生产现场,电气控制系统制造公司、机电设备制造公司、机电设备、电气设备、工控设备制造公司或公司、科技开发公司,培养适应社会需要,全面发展,适应本专业相对应职业岗位的高等技术应用性专门人才,主要岗位群定位是自动化设备安装员、自动化设备调试员、中高级维修电工等,本专业有五个主干学科:电气工程、电子工程、机械工程、计算机科学与技术、控制科学与工程,都是为了岗位需要设置的专业知识。其中《自动化生产线安装与调试》作为一门核心专业课在第四学期进行了贯穿和综合。
1自动化生产线的课程设置
机电一体化专业人才培养能力有:识图绘图能力、机电安装调试维修能力、电控系统调试检修能力、自动线调试维护能力、机电设备管理能力及机电产品营销能力等。《自动化生产线安装与调试》前序课程有PLC技术、传感器技术、电机与控制,后序课程有机床维修等。在我们所要实现的教学目标中知识目标涉及到:机械手工作原理、握机械手控制原理、机械手气动原理、熟悉安全操作规程;能力目标有:对已安装的机械手机械部件进行测量;对机械手的气路进行基本调试;根据故障现象判断故障部位;检查分析、找到故障点并分析解决故障;遵守安全操作规程;素质目标有严谨的职业态度、规范的操作习惯、创新精神、团结协作精神、自主学习精神及沟通能力。
此核心课程以项目驱动教学开展课程教学,提升学生的职业能力,以具体自动化生产线为载体,融合认知、安装、调试和检测等内容,实现教、学、做、评一体化教学,突出课程的职业性、实践性和开放性。以学生为主体,采取多样化教学方法。以自动化设备改造为工作过程,涉及电路图分析、电气图设计、程序设计、设备组装、设备运行调试、设备检测、设备维护等行动领域,设置六个学习情境:零配件拆装、传感器检测、气路检测、异步电机检测、步进电机检测、整体检测调试,分成20个任务。
项目一:供料站的安装,有机械拆装、气路拆装、电器拆装三个任务;项目二:加工站的安装,设计任务有加工站组装、光电传感器检测、限位传感器检测三个任务;项目三:装配站的安装,设计任务有装配站组装、电磁阀检测、气缸检测三个任务;项目四 :分拣站的安装,设计任务有分拣站组装、传送带的检测、异步电机的检测、变频器的检测四个任务;项目五:输送站的安装,设计任务有输送站组装、光纤传感器检测、机械手检测、步进电机的检测、溜板检测四个任务;项目六:整体运行调试,有PLC控制网络构建、程序编写、综合调试三个任务。
2自动化生产线的教学方法与评价设计
2.1教学方法。
(1)讲授法:讲解项目任务,传授项目任务相关的知识点,针对学生实施过程中出现的不足进行知识点的说明。
(2)现场教学法:在符合生产要求的工作环境中进行操作技能和维修应用能力实践,提高职业氛围,在工作过程中提升学生的职业道德、职业素养和岗位适应能力。
(3)任务驱动法:将教学过程融入项目任务中,让学生自主讨论分析实施,学生在工作过程中得到知识。
(4)小组讨论法:学生每六~八人为一个小组,小组讨论分析,讨论解决,分工协作完成项目任务。
六步教学实施:明确任务、讨论分析、制定方案、检测故障、检验效果、总结分析。老师交代目标,注意观察和记录小组对现象分析情况,解答学生提出的问题,对跟主题分析偏离太远的小组予以引导,让学生自行摸索,在后期对学生可能会引起事故或损坏设备和工具的异常操作给予纠正,最后老师组织小组进行故障排除工作汇报,互评,并对每组进行考核评价,再引导学生自行总结。
2.2评价设计。
课程采用过程考核与期终考核相结合、企业考核与校内项目考核相结合、教师考核与学生考核相结合的多元化考核方式,利于理论联系实际,有利于学生的学习创新和思考,更督促他们到实际中去发现和改进,去寻找合适自己的项目和课题。
课程考核为:校内项目,企业,综合实训三大类。当堂课的考核有:教师考核、小组互评、小组自评;教师考核内容为五项:任务分析情况,实施方案制定,任务完成质量、分工协作精神、故障检测手段、安全操作规范、小组总结。
和很多专业课一样,多种教学方法和全面的评价方案,有效保证了教学效果。
3相关课教学
3.1电机与电气控制的教学。
本课程以发电机为主题,以工作任务为导向,以工厂实用型电气控制系统设计、安装、调试与维护情景教学为主线贯穿全课程,用实物进行直观性教学,使学生感性认识强,理性认识够。
典型的教学任务有三相异步电动机全压启动、三相异步电动机长动控制、三相异步电动机正反转控制、三相异步电动机延时启动控制(或三相异步电动机Y-降压启动)、机械手控制等。
课程特色是学生充分利用所学知识、网络资源、闲瑕时间作为期三个月的“继电控制课程设计”。任务书要求能够根据功能要求选择个元器件的类型及其型号;了解个元器件的工作原理和使用方法;把各元器件连接起来实现本课程设计的要求。设计内容和要求:两台电动机都存在重载启动的可能,任何一级传送带停止工作时,其他传送带都必须停止工作,控制线路有必要的保护环节,有故障报警装置。课程设计书要有课题介绍、题目、摘要、总体方案设计、设计目的、控制要求、设计要求、 硬件选型、主电路原理图的设计、 控制电路原理图的设计、重载保护电路设计、欠压保护电路设计、总结。
3.2PLC教学。
PLC是可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)的简称,早期是一种开关逻辑控制装置,随着计算机技术和通信技术的发展,其控制核心采用微处理器,功能有了极大扩展,除了最广泛的取代传统的继电器-接触器控制的开关量逻辑控制外,还有过程控制,数据处理,通信联网与显示打印,PLC接口采用光电隔离,实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离,减小了电磁干扰。
PLC有5种编程语言:
(1)顺序功能图(SFC)。
顺序功能图常用来编制顺序控制类程序,包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法是将一个复杂的控制过程分解为小的工作状态,这些状态按顺序连接组合成整体的控制程序。
(2)梯形图(LD)。
梯形图沿袭了继电器控制电路的形式,是在常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的,形象、直观、实用,电气技术人员容易接受,要求用带CRT屏幕显示的图形编程器才能输入图形符号,是目前用得最多的一种PLC编程语言。
(3)功能块图(FBD)。
功能图编程语言是用逻辑功能符号组成的功能块来表达命令的图形语言,与数字电路中的逻辑图一样,极易表现条件与结果之间的逻辑功能。
(4)指令表(IL)。
采用经济便携的编程器将程序输入到可编程控制器就用指令表,使用的指令语句类似微机中的汇编语言。指令表程序较难阅读,其中的逻辑关系很难一眼看出,所以在设计时一般使用梯形图语言。如果使用手持式编程器,必须将梯形图转换成指令表后再写入PLC,在用户程序存储器中,指令按步序号顺序排列。
(5)结构文本(ST)是文字语言。
编程语言的学习是PLC教学的一项重要内容,中间加以不同的应用实例:顺序控制电路、常闭触点输入信号的处理,使用多个定时器接力定时的时序控制电路、三相异步电动机正反转控制电路、钻床刀架运动控制系统的设计,LED数码管显示设计,还经常根据继电器电路图设计梯形图。
增加的学习情境还常有如下任务:洗手间的冲水清洗控制、进库物品的统计、竞赛抢答器装置设计、彩灯或喷泉PLC控制;寻找数组最大值并求和运算、电热水炉温度控制等。
3.3单片机。
单片微型计算机就是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。用于示波器、报警系统、移动电话、彩电等日常方面,在智能仪器仪表、工业控制、家用电器、计算机网络和通信领域、医用设备领域、工商,金融,科研、教育,国防航空航天等领域也都有广泛应用。
数据大都在单片机内部传送,运行速度快,抗干扰能力强,可靠性高,微型单片化集成了如看门狗、AD/DA等更多的其它资源。教学内容以80C51为核心讲授单片机的的引脚、存储器组织结构、典型语句,以实例应用为线索:单灯受控闪烁、P1口外接8只LED发光二极管模拟彩灯、单片机做加、减、乘、除运算等项目。各子任务都作硬件电路及工作原理分析、主程序流程图设计、源程序的编辑、编译、下载、单片机的I/O接口分配及连接。
教学采用ISP-4单片机实验开发板,可以完成大量的单片机学习、开发实验,对学习单片机有极大的帮助。该板采用在线可编程的AT89S51单片机,有程序下载功能,可将编辑、编译、调试好的单片机代码下载到AT89S51单片机中。
3.4变频器技术及应用。
变频技术让学生熟练掌握各种电力电子器件的工作原理、主要参数、驱动电路与保护技术;掌握交-直-交变频器、交-交变频器、谐振型变频的工作原理和应用范围;掌握脉宽调制控制、矢量控制和直接转矩控制等先进技术;了解变频器与感应电动机组成变频调速系统、变频器与双馈电机组成调速系统、变频器与同步电动机组成变频调速系统,掌握电力电子电机系统的组成、工作原理、控制方法、运行特性等,是强电应用和现代技术推广的有力体现。
3.5传感器与自动检测技术。
传感器技术代替人的感观,在各种环境下应用,检测技术是一套有效的反应体系,包括信息的获得、测量方法、信号的变换、处理和显示、误差的分析以及干扰的抑制、可靠性问题等。因此掌握常用传感器的工作原理、结构、性能,并能正确选用,了解传感器的基本概念和自动检测系统的组成,对常用检测系统有相应的分析与维护能力。对工业生产过程中主要工艺参数的测量能提出合理的检测方案,能正确选用传感器及测量转换电路组成实用检测系统的初步能力。
教学过程进行小论文制作,让学生提高计算机应用水平,使学生从文字处理水平提高到办公处理水平。对分节、目录、文献标识作严格要求。题目如数字显示电子称、基于霍尔传感器的转速表、单片机电子秤研究、光纤测温仪、烟雾报警器、小车寻迹设计、电熨斗自动恒温系统、电涡流探伤、电感测厚仪等。
4毕业论文指导分析
毕业论文专业联系实际,通常小型自动化系统以单片机为主,大型自动化生产线以PLC为主,系统运行动力离不开电机,观察离不开传感器,调速可用变频器,综合所学,学生的论文涉及广泛,有效教学可对应从如下方面侧重指导。
4.1立意选题。
根据实际和研究方向做好侧重和体现,如“触摸屏控制的碱液配置系统”和“两种液体混合装置的PLC控制系统”的系统性和方向性,“车库自动门的PLC自动控制”和“测速雷达信号处理系统”的检测指标要求等。
4.2材料整合。
在任务要求明确的基础上,首先确定相关技术指标,对应查找并列出论文结构,一份毕业论文至少含有三到五门课的内容,对应于研究方向进行相应编排和取舍。
4.3技术处理。
所搜集图片的背景往往有水印,要去掉,图片按要求进行不同方向的剪切。图表里的文字应是五号或小五,注意表格标题要单独标出等等格式要求。流程图、梯形图的设计与表现。
多种教学方法和理论联系实际教出具有学习能力和创新能力的学生,系统的学习与应用创造练就出具有竞争力的学生,专业课的有效教学和毕业论文的顺利设计将显示本专业沉甸甸的含金量。
参考文献
[1]吕景全.《自动化生产线安装与调试》,中国铁道出版社,2010年7月
[2]马玉春.《电机与电气控制》,北京交通大学出版社,2011年1月
章村矿洗煤厂洗选工艺为高变质无烟煤重介洗选,具有煤质硬度高、密度大的特点,设备检修维护量递增,而人员逐年缩减,对洗煤厂的自动化技术要求越来越高,在该厂中自动化控制系统中保护装置的可靠性直接影响工艺生产系统运行的安全性[1]。
1 煤泥搅拌桶自动液位控制
煤泥搅拌桶是压滤机入料缓冲容器,随着压滤机工作循环的进行,煤泥桶内液位也在时刻发生变化,此岗位需要岗位工时刻关注搅拌桶的液位变化。结合现场实际,我们利用液位自动化控制可同时实现监测液位及自动控制底流泵开停的功能。电气原理图如下所示:
图中 KA1 KA2中间继电器
SB1 底流泵启动按钮 SB2底流泵停止按钮
工作原理:在煤泥搅拌桶直桶段上安装上压力变送器,变送器将液位转化为电流信号传送至数显仪表,不同电流对应的液位的上下限值设为显示仪表的上下限为触发动作值,从而控制底流泵的开停,使液位始终保持最佳的液位。
2 溜槽防堵装置
洗煤厂设备脱介筛、胶带输送机溜槽因杂物影响极易发生堵塞,灵活利用限位开关自行改造溜槽防堵装置,溜槽堵塞检测器安装在溜槽不受物料冲击的侧壁上,当溜槽内形成堵塞时,检测器将发出报警、停机信号,防止由物料堵塞溜槽而造成的恶性事故。
信号电源AC220V;LS――磁性开关;KZ――中间断电器。
原理:本装置采用门式结构,限位开关弹簧复位,安装在溜槽侧壁。当物料在溜槽中造成堵塞时堆积的物料必定给溜槽侧壁一个压力,从而将本装置的活动门向外推移[2]。当活动门偏转角度大于受控角度时,其限位开关LS动作,中间继电器动作常闭点断开,PLC控制回路断开,通过PLC内部梯形程序来控制生产工艺系统中相关联的设备停机,并同时在控制室计算机模拟屏上显示故障信息,提醒操作人员及时处理故障,堵塞故障排除后,活动门自动复位,方可重新开机。
3 物料探测装置
洗煤厂设有原煤缓冲仓、精煤及矸石仓,原始监测方法垂绳丈量,精确度低,劳动强度大。由于某种原因因仓满造成设备停机事故,为了避免以上现象发生,安装超声波料位计对原煤、产品仓及矸石仓的煤位信号进行实时监测,我厂先用的是超声波 VEGASON 仪表,测量范围可达 70米。适用于测量黏度大、腐蚀性或磨蚀性强的介质,安装方式为法兰式安装,传感器价格低,由于采用两线制技术,安装和布线的耗费大大减少,参数设定和仪表使用非常简便。
工作原理:压电陶瓷制成的高功率的测量探头发射聚焦的超声波脉冲,脉冲波束被介质表面反射回来,电子部件分析反射回来的波束的运行时间和信号形态可以给出精确的物位值。
超声波料位计输出的是4-20ma电流信号,转化为相应的煤位信号,并将采集信号进入PLC,上位机界面可实时监测煤仓显示数值,密控员可根据此值增减给煤量,优化调控洗选流程。
4 结语
通过几种自动化保护装置在章村矿洗煤厂的使用,大大提高了自动化水平,为解决人员短缺提供可靠保障,优化生产流程协调控制,同时在安全生产中降低了事故率,提高运行效率,保证洗煤厂安全高效生产,对提高经济效益显著。
参考文献:
[1]杨小权.几种自动化保护装置在大柳塔洗煤厂的应用[J].煤炭工程,2004(5).
一、引言
电气自动化专业英语是为了培养和提高该专业学生对英语专业文献的阅读、写作、听说和翻译能力而开设的课程,对于学生在专业方向上的发展,如研究生入学复试、工作面试、阅读和翻译实际工作中遇到的英文专业文献等,具有重要的作用。然而,在实际教学中,电气自动化专业英语却没有得到应有的重视,多数大学的自动化专业教学大纲对此多列为考查课的形式,学时也较少。以河南科技大学为例,该课程以必选考查课的形式,分成三个阶段进行,分别在第5、6、7学期开课,每阶段为16学时,共48学时。这种课程设置方式,无形地使学生降低了对该课程的重视程度。另外,由于各个大学都非常重视英语四、六级考试通过率,加大了对公共英语的教学投入,使学生的公共英语水平有了较大的提高,对专业英语则在主观上认为难度不大而不够重视。
因此,对电气自动化专业英语的教学方法进行研究和探讨是很有必要的。刘怡阐述了专业英语和基础英语在学习阶段、学习重心和教材甄选上的差异,结合电子技术类专业英语的新词层出不穷和缩写词汇多的特点,提出了增强学生对专业英语重要性的认识、提高教学的趣味性和教材多样化的建议。[1]李文娟等在明确专业英语定位的基础上,就电气工程及其自动化专业英语的教学内容、教学方式和教师培养进行了探讨,给出了所涵盖的专业知识范围,采用了回顾、自述、教学和总结的四步课堂教学方式及平时、笔试、口试综合的考核方式,指出了专业英语教师培养的建议。[2]李俊梅针对专业英语教学中存在的问题,提出了重构专业英语教学模式的具体解决办法。[3] 上述文献在不同侧面反映了当前专业英语教学的现状,所提出的解决方案对于专业英语教学具有一定的借鉴意义。
本文对教学内容和课堂教学方法进行探讨,强调教学内容与开课学期的主干课内容同步,针对不同的教学内容,提出了具体的教学方法。例如,针对词汇短语,提出了普遍联系法、反义词法和同义词法;针对句子,主要讨论句子成分划分和句型结构;针对段落,主要强调动词和名词的变化、段落主题句、段落的组织结构和语句之间的起承转合;针对篇章,主要讲述文章的层次结构、英文摘要写作、剖析和解读;同时,重视师生交互,关注学生对讲课内容和学习方法的掌握程度。主要手段有:课堂提问、公布电子邮箱、约定答疑和作业。还强调了多媒体教学、课外读物选择、考核方法、任课教师的选择在专业英语教学中的重要性。
二、课堂教学方法
1.教学内容与主干课程同步
强调教学内容与开课学期的主干课内容同步的目的,是在学习专业英语基本内容的同时,培养学生阅读英文教材的能力,提高主干课程学习兴趣,开拓学生获取专业知识的来源,相互印证专业主干课程的教学内容,起到查漏补缺的作用,还促使学生有能力登录国外重点大学的相关课程网站(如mit的courseware网站),下载和阅读专业课程学习资料,进一步提高专业主干课程的教学质量和学生的专业素质。
2.词汇短语学习
专业英语的词汇短语是构成句子和文章的基本要素,探讨词汇的教学方法有助于提高学生的专业英语水平。专业英语词汇一般比较生僻,往往是一个词的第三个意思,甚至更靠后,这与公共英语学习中所记忆的词义有很大的不同。例如:step一词,人们往往知道其意思是“脚步、台阶”等,但是在自动化专业英语中,它常用来表示阶跃信号,用在step response短语中,则表示为“阶跃响应”。在这种情况下,教师应鼓励学生与所学专业主干课程相联系,找到其中的中文表达,以帮助理解英文资料的内容。另外,还可在专业主干课程中找到其它的短语,如“斜坡响应”和“脉冲响应”,此时,教师应给出相应的英文表达,即“ramp response”和“pulse response”,这种称为“普遍联系法”的方法对于扩充专业英语词汇量非常有效。还可以借鉴一些公共英语词汇书籍的方法,通过查找同义词和反义词来扩充词汇量。
3.句子成分划分和句型
专业英语的句子结构不是很复杂,偶尔会遇到一些长句和难句,可采用公共英语中的句子成分划分的方法来剖析句子的结构,明晰各个部分之间的修饰关系,进而用符合中文习惯的行文方式,将其翻译出来,努力做到信、达、雅。对于一些常见句型,则通过模仿造句的方式加以练习,提高句型的实际应用能力。
4.段落主题句和动词、名词变化
英文段落往往有一个主题句,段落根据主题句层层深入地展开论述,将一个个句子组合成一个段落。应通过对段落主题句和段落组织结构的剖析,使学生模仿和掌握段落展开的方法。在英语文章中,强调动词和名词的变化,使文章富于变化,不再呆板,例如,在关于电机y-δ起动的章节中,给出了wye configuration、wye connection和delta arrangement三种变化。再如,在英文论文的摘要中,动词也富于变化,经常会看到present、discuss、scribe、propose等动词。
5.篇章
篇章阶段的课程材料是选择专业相关的、地道的英文学术论文。在整个文章的结构方面,主要理清作者架构文章的思路脉络,学习如何行之有效地组织整篇文章,进而写出符合英文论文格式的英文摘要。在写摘要时,强调动词和名词的变化。将论文的目的、主要研究过程、所用方法和由此得到的主要结果及推出结论表达清楚,在可能的情况下,还应提及论文结果和结论的适用范围和条件。阅读文章实际上是与作者的交流。有时,需要站在作者的角度去看问题、去构思文章和遣词造句,以此思路去阅读专业学术论文,能够获得很大程度的提高。
6.加强师生之间的沟通
加强师生之间的交互、交流和沟通,有助于教师更好地设计课堂内容,有助于教师了解学生对所讲内容的掌握程度和薄弱环节,有助于教师发现课程讲授中的问题,也有助于增强师生间的了解。常用的方式是上课随堂提问、课后答疑、公共电子邮箱和布置作业。通过这些手段,可以了解学生的英语水平和学习态度,进而给教师的课堂教学设计提供第一手资料。
7.课件设计和师资配备
专业英语学时少、任务重,仅依靠任课教师板书讲解,很难按计划完成教学任务,因此不得不对教学内容做出取舍。另外,一些专业的设计图和原理图是教师手工难以绘制的。这些问题均可借助多媒体课件加以解决。任课教师可根据教学内容制作相应的、多样的课件,形式可以是gif和flash动画,也可以是各种格式的图片,将这些素材放到powerpoint文档中就制作成了课件,也可将其以讲义的形式打印出来,便于学生复习,也有利于他们课前预习、课堂中集中精力听讲,节约笔记时间。
关于师资力量配备,可结合各阶段课程的具体教学内容和教师的专业背景、研究方向,选派合适的教师任教各个阶段的课程,避免了一个教师和一种风格的弊端。在专业英语的讲授过程中,可酌情添加各任课教师负责的科研项目等内容,有助于开拓学生的眼界,加深对课堂内容的理解,进一步调动学习积极性和主动性。
专业英语在各个专业学生的培养过程中起着重要的作用。教师通过各种方法和手段调动学生的学习热情、积极性和主动性,利用各种可以利用的资源,拓宽学生的专业知识面,发展他们应用专业英语知识解决实际问题的能力,能够读懂专业文献,写出高质量的英文摘要,听懂专业学术报告,讲出自己的学术思想,以及翻译出符合信、达、雅要求的专业文献资料,做到学以致用。
参考文献:
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.09.257
0 引言
滴灌自动化控制在我国发展依然处于起步阶段,滴灌自动化技术的应用不仅提高了农业灌溉的有效率,也从根源上解决了我国水资源紧缺等问题。与此同时,监理控制主要是从工程各方面分段控制,做好技术准备工作、设计阶段的控制和施工过程的控制,有效保证工程的质量,进而提高工程项目的灌溉率[1]。一般来说,滴灌自动化要做好施工质量控制工作,从各个方面了解设备性能,确定施工安装的技术要求与方法,并从设备安装工程角度明确施工要点,从均匀灌溉角度与节水灌溉角度加深滴灌自动化控制质量的监理,才能逐步提升滴灌自动化控制质量,更好的服务农业经济发展。然而,如何做好滴灌自动化控制|量的监理,论文作了以下简要概述。
1 滴灌自动化控制质量监理工作的技术准备
滴灌自动化控制质量监理工作的技术准备,加强专业技术能力的储备、总结滴灌自动化项目经验、深入分析水力自动化工程特点、加强水利自动化工程控制工作等方面进行。具体体现如下所示:
第一,加强专业技术能力的储备。滴灌自动化工程主要有自动控制、计算机、系统工程、信息技术以及地理信息等,相对而言滴灌自动化工程包括的专业比较多。快速发展的自动化技术产品升级较快,也有更新速度非常快的设备,需要体现滴灌自动化工程的专业性与复合型。
第二,总结滴灌自动化项目经验,发现问题并解决问题。滴灌自动化控制原有设计不可避免存在各种问题,比如说选择合适的滴灌带、确定阀门位置时没有分析自动化的根本需求,也就增加了自动化成本,降低灌水均匀度,也带来了滴灌故障一系列问题。然而,自从滴灌应用自动化技术后,从滴灌自动化的需求出发,才降低了系统成本,逐步提高了系统运行可靠性。
第三,深入分析水利自动化工程特点。一般来说,水利自动化工程比较复杂,相关人员仅提供方案和一些设备清单,缺乏详细施工设计图纸,以至于工程项目前期控制作用不突出。监理工作进行时需要耗费很多精力规划图纸,做好图纸会审工作,应从设计交底角度做好结构体系与关键环节的控制。滴灌自动化控制质量监理工作的进行,就要从设计意图、设备选型、施工工艺角度综合考虑。
第四,水利自动化工程的控制,就要从切实可行的监理细则出发,制定合理的监理规划,从规范标准和仪器设备角度做好工程的控制工作。与此同时应做好监理规划工作,加深人们对工程的熟悉与认知,才能有效开展监理工作。
因此,滴灌自动化控制质量监理工作的进行,技术准备工作必不可少,加强监理工作人员的专业知识技能,应从前瞻性的角度总结滴灌自动化项目经验,应分析项目现实情况,做好自动化工程的质量控制工作。
2 管网改造设计阶段与自动化设计阶段的控制
滴灌自动化控制的监理工作并不是单一的,而是需要从设计环节做起,确定切实可行的设计方案,进而做好自动化设计的有效控制。一般来说,滴灌自动化控制质量监理工作的进行,可从管网改造设计阶段做起,提升灌溉效果,做好自动化设计控制工作,才能保证系统的稳定进行。
第一,管网改造设计阶段的控制。管网改造时要及时发现并解决原有设计的问题,从自动化需求角度选择滴灌带、确定阀门数量和未知。先导式电磁阀打开要借助于水头压力的作用,这一过程必然损失了水力,灌溉效果极其不佳。改造官网时要从工程遇到的问题出发,监理方、组织专家与建设方要积极参与考虑,从自动化需求角度出发,进一步降低项目成本,才能保证系统灌水的均匀性,提高系统的稳定可靠运行性。
第二,自动化设计阶段的控制。确定项目工程地点,由于一些野外大田的气候条件比较恶劣,昼夜温差比较大,自动化设计环节需要从网络拓扑结构与设备功耗角度出发,与此同时应从设备性能与网络稳定性角度出发,才能做好田间灌溉控制工作。一般来说,田间灌溉控制环节,主要有现场总线通信方案、有线通信方式、GPRS通信方案与433MHz星型无线网方案等,而方案的确定要根据实际施工情况确定与之合理的施工方案。
3 施工质量控制
做好施工质量控制工作,可从监理细则角度严格审查施工法,做好产品质量控制工作,加强工程质量检验工作。原材料和设备进入场以后,即使检查设备型号、规格与数量等,以巡视和跟踪的方式做好系统测试工作。应及时抽查与测试设备的关键性能指标。质量控制环节,就要做好灌水均匀度测试工作,一般来说,作物的生长情况和灌水均匀度密切相关,一旦损坏了管道的水头,灌水均匀度也就受到很大的影响。施工方与设计方就要对任一地块进行均匀度试验[2]。这一信号的测试需要从现场情况规划设计信道,并确定规划文档。测试阀控器稳定性时,要从阀控器设备本身的稳定性角度出发,测试电磁阀开关控制的稳定性。与此同时应做好阀控器功耗测试工作,选用5号干电池实现供电,设计过程保证灌溉电池的使用量。一旦阀控器稳定性高,且功耗性低,系统才会有高质量的运行,进而为用户带来更大的效益。施工控制环节也要做好首部控制器的测试,可从专业技术角度出发,采取旁站监理的方式全面监控测试的结果。应测试监控中心软件,认真核实设计方案与实施的计划,一旦开发完成以后,从审核角度确定测试计划与测试用例,应做好施工方测试记录准备工作,进一步明确测试分析报告。测试分析报告提交以后,从业主试运行角度编写测试用例,并对其进行抽测,确保质量。
4 结语
总而言之,滴灌自动化监理控制需从多个角度做起,这就要求监理工作人员专业技术高超,应有更强的专业能力。滴灌自动化监理工作的推进,监理工作人员应从借鉴学习角度及时补充专业知识,做好自我技术能力的储备工作,应始终保持认真负责的态度,合理使用质量控制手段,确保滴灌自动化控制工程的顺利完成。
交流电流测量《电气工程毕业设计》课程是专业教学的最后一个环节,是整个电气工程及其自动化专业教学的总结,是培养学生综合运用所学知识和技能,进行工程技术和科学研究基本训练的重要教学环节,也是对大学生培养阶段教学质量的综合检验。
一、教学目的与要求
通过毕业设计环节,要突出对学生综合能力的培养和训练。要培养学生查阅和运用文献资料的能力,外语阅读和翻译能力,独立分析与思维能力,书面与口述表达能力,创新能力;结合毕业设计工作内容,有侧重地培养学生熟练进行程序设计和开发计算机应用系统的能力;培养学生树立严谨求实的工作作风。通过毕业设计(论文),要求学生在指导教师的指导下,独立完成一项选定的设计任务或专题研究题目,最终撰写出符合要求的毕业设计(论文)。包括:(1)调查研究,查阅、收集和综合文献资料的能力;(2)进行方案论证,分析比较,制订计划和试验研究方案的能力;(3)工程设计、计算和绘图能力;(4)安装、调整和实验研究的能力;(5)总结提高、撰写毕业设计论文的能力。
二、过程组织与管理
《电气工程毕业设计》课程总学时10周,10学分,安排在第8学期进行,可以校内集中或校外进行,也可以校内、校外相结合。第一阶段:选题。在第7学期末,根据学生人数,教研室安排老师布置毕业设计课题,给出每个课题的《毕业设计申报表》和《毕业设计任务书》,对相关毕业设计课题的任务要求、工作内容和时间安排做好确定,并填写《毕业设计选题登记表》,组织学生进行选题。确定毕业设计课题后,老师引导学生对课题进行分析,学生查阅、收集相关文献资料,分析研究后,撰写《开题报告》和《英文翻译》,为后续的课题设计做好准备。第二阶段:课题设计过程。在第8学期,进入毕业设计课题的具体工作阶段。在这个过程中,学生根据任务书中的工作内容和时间安排,对每个环节进行方案的分析、论证、选择、设计和调试,每周与老师交流两次,并填写《过程管理手册》,对问题和解决方法进行总结。在交流电流测量设计课题中,要求交流电流输入量程5A,经过信号取样电路、调理电路,采样保持电路,A/D转换电路,将采样值送单片机,计算并显示出电流有效值。第三阶段:答辩。由学院答辩小组负责组织毕业设计(论文)答辩工作,指定有经验的教师担任组长。每个学生的答辩分两阶段进行:①自述的学生扼要报告自己毕业设计的内容和成果,约10分钟;②答辩小组成员提问和学生回答问题,10分钟~15分钟。每个学生答辩的总时间一般不超过40分钟,特殊情况可酌情适当延长。通过《电气工程毕业设计》课程,学生应用已学过的专业知识达到设计任务的要求,实现从理论到实践的过程,同时在设计工程中积累经验、培养工程意识和思维方式,加强对学生创新能力、实践能力的培养,为以后工作能力的提高打好基础。
参考文献:
[1]吴萍.高职高专《液压与气动技术》实验教学探讨[J].考试周刊,2015.36.
一、概述
电网是一个不可分割的整体,对整个电网的一、二次设备信息进行综合利用,对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平,降低运行维护成本,提高经济效益,向用户提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展,一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统,已经成为必然趋势。另一方面,保护本身也需要自检查、故障录波、事件记录、运行监视和控制管理等更强健的功能。发展和完善变电站综合自动化系统,是电力系统发展的新的趋势。
二、系统结构
目前从国内、外变电站综合自动化的开展情况而言,大致存在以下几种结构:
(一)分布式系统结构
按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备,将它们连接到能共享资源的网络上实现分布式处理。系统结构的最大特点是将变电站自动化系统的功能分散给多台计算机来完成。分布式模式一般按功能设计,采用主从CPU系统工作方式,多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力,解决了CPU运算处理的瓶颈问题。各功能模块(通常是多个CPU)之间采用网络技术或串行方式实现数据通信,选用具有优先级的网络系统较好地解决了数据传输的瓶颈问题,提高了系统的实时性。分布式结构方便系统扩展和维护,局部故障不影响其他模块正常运行。该模式在安装上可以形成集中组屏或分层组屏两种系统组态结构,较多地使用于中、低压变电站。分布式变电站综合自动化系统自问世以来,显示出强大的生命力。目前,还存在在抗电磁干扰、信息传输途径及可靠性保证上的问题等。
(二)集中式系统结构
集中式一般采用功能较强的计算机并扩展其I/O接口,集中采集变电站的模拟量和数量等信息,集中进行计算和处理,分别完成微机监控、微机保护和自动控制等功能。由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能,后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能。目前国内许多的厂家尚属于这种结构方式,这种结构有以下不足:
前置管理机任务繁重、引线多,降低了整个系统的可靠性,若前置机故障,将失去当地及远方的所有信息及功能。
软件复杂,修改工作量大,系统调试烦琐。
组态不灵活,对不同主接线或规模不同的变电站,软、硬件都必须另行设计,工作量大并且扩展一些自动化需求的功能较难。
(三)分层分布式结构
按变电站的控制层次和对象设置全站控制级——变电站层(站级测控单元)和就地单元控制级——间隔层(间隔单元)的二层式分布控制系统结构。也可分为三层,即变电站层、通信层和间隔层。
这种结构相比集中式处理的系统具有以下明显的优点:
可靠性提高,任一部分设备故障只影响局部,即将“危险”分散,当站级系统或网络故障,只影响到监控部分,而最重要的保护、控制功能在段级仍可继续运行;段级的任一智能单元损坏不应导致全站的通信中断,比如长期霸占全站的通信网络。
可扩展性和开放性较高,利于工程的设计及应用。站内二次设备所需的电缆大大减少,节约投资也简化了调试维护。
三、常见通讯方式
目前国内常采用以太网通讯方式,在以太网出现之前,无论RS-232C、EIA-422/485都无法避免通信系统繁琐、通讯速度缓慢的缺陷。现场总线的应用部分地缓解了便电站自动化系统对通信的需求,但在系统容量较大时依然显得捉襟见肘,以太网的应用,使通讯问题迎刃而解。常见的通讯方式有:
双以太网、双监控机模式,主要是用于220-500kV变,在实现上可以是双控机+双服务器方式,支撑光/电以太网;单以太网,双/单监控机模式;双LON网,双监控机模式;单LON网,双/单监控机模式。
四、变电站自动化系统应能实现的功能
微机保护:是对站内所有的电气设备进行保护,包括线路保护,变压器保护,母线保护,电容器保护及备自投,低频减载等安全自动装置。各类保护应具有下列功能:故障记录;存储多套定值;显示和当地修改定值;与监控系统通信。根据监控系统命令发送故障信息,动作序列。当前整定值及自诊断信号。接收监控系统选择或修改定值,校对时钟等命令。通信应采用标准规约。
数据采集及处理功能:包括状态数据,模拟数据和脉冲数据
状态量采集。状态量包括:断路器状态,隔离开关状态,变压器分接头信号及变电站一次设备告警信号、事故跳闸总信号、预告信号等。目前这些信号大部分采用光电隔离方式输入系统,也可通过通信方式获得。模拟量采集。常规变电站采集的典型模拟量包括:各段母线电压、线路电压,电流和有功、无功功率值。馈线电流,电压和有功、无功功率值。
事件记录和故障录波测距。事件记录应包含保护动作序列记录,开关跳合记录。
变电站故障录波可根据需要采用两种方式实现,一是集中式配置专用故障录波器,并能与监控系统通信。另一种是分散型,即由微机保护装置兼作记录及测距计算,再将数字化的波型及测距结果送监控系统由监控系统存储和分析。
控制和操作功能。操作人员可通过后台机屏幕对断路器,隔离开关,变压器分接头,电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备,在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。
防误闭锁功能。系统的自诊断功能
系统内各插件应具有自诊断功能,并把数据送往后台机和远方调度中心。对装置本身实时自检功能,方便维护与维修,可对其各部分采用查询标准输入检测等方法实时检查,能快速发现装置内部的故障及缺陷,并给出提示,指出故障位置。
数据处理和记录。历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容,它包括上一级调度中心,变电管理和保护专业要求的数据,主要有:
断路器动作次数;断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数;输电线路的有功、无功,变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大,最小值及其时间;独立负荷有功、无功,每天的峰谷值及其时间;控制操作及修改整定值的记录。
根据需要,该功能可在变电站当地全部实现,也可在远动操作中心或调度中心实现。
人机联系系统的自诊断功能。系统内各插件应具有自诊断功能,自诊、断信息也像被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心与远方控制中心的通信。
近年来,计算机技术得到了十分迅速的发展,其应用领域也越来越广泛,基于数字理念的新技术在电力工业领域中的使用范围也越来越广泛,与普通的技术手段相比而言,数字技术的可操作性与可靠性更加的理想,性价比也较高,能够实现工业电气自动化的智能操作,也可以在一定程度上促进电力工业的发展,为了更好的实现工业电气的自动化发展,就需要对数字技术在工业电气自动化中的应用进行分析与创新。
1.数字技术在工业电气自动化中应用的作用
电气自动化对于国民经济的发展有着重要的作用,这不仅是科技产业化的载体,也是科学技术物化的重要基础,在科技水平的发展之下,数字化技术已经在电气工业自动化领域中得到了广泛的应用,这不仅能够促进该领域定量化与综合化的发展,也能够提升工业自动化领域的自动化水平。截止到目前为止,自动化技术也应用在电气工程、过程控制、科学计算、经济、信息、人工智能机网络通信系统以及计算机辅助系统之中,从这一层面而言,将数字技术应用在工业电气自动化中能够对计算机系统起到应有的辅助作用。
此外,数字技术不仅能够辅助计算机系统进行检测与管理,也能够对工业电气自动化开展维护,数字技术的广泛应用可以减少工业电气自动化设备的使用,也可以显著的提升其准确率与便捷性,此外,数字技术与光纤网络和数字化互感器的融合也可以显著的提升自动化应用的有效性以及安全性。与普通的技术相比而言,数字技术也具有操作简单、逻辑能力强的特征,可以更好的对数据信息进行识别,这样便可以减少人力、物力与财力的浪费,也能够保证工业电力自动化的持续性。在具体的操作过程中,操作人员仅仅需要对相关的指令进行传达与指示,数字技术便可以判别出其中包含的信息,并通过网络、光线、微波、电缆等完成信息的传送过程,这就大幅的提升了系统的工作效率。
2.数字技术在工业电气自动化中的创新应用方式
截止在现阶段,数字技术已经在工业电气自动化中得到广泛的应用,也取得了一定的发展,但是由于各种因素的影响,数字技术在工业电气自动化中的应用还存在一些不足之处,最为突出的表现就是发展时间短,未出现标准、统一的规范,且专业性的技术人才数量较少,这就限制了数字技术的应用。此外,我国互联网技术虽然得到了完善的发展,但是其智能化水平也相对降低,这就导致数字技术的智能化水平也普遍偏低。在社会的发展之下,电力行业对于数字技术的应用要求也越来越高,为了满足电力行业的发展,必须要创新数字技术,就目前的情况来看,数字技术的创新方式包括完善程序化操作、智能化安装以及使用虚端子几种形式,下面就针对这几种形式进行深入的介绍。
2.1. 完善程序化操作
完善程序化操作的前提就是调度命令,为进行调度命令之前,必须要将审核票据进行数字化处理,并设置好人工操作界面,并以此为基础设计开关与闸刀,并不断完善整个系统的功能。此外,为了保证提升系统的各项功能可以得到顺利的实施,可以先进行模拟工作,保证系统能够达到默认识别的状态,这时,即使工作人员不在场,系统也可以实现正常的运作。
2.2. 实施智能化安装
为了实施智能化安装,可以广泛的将光纤技术利用起来,在连接的过程中,利用间隔层与智能终端实现数据的采集与控制,以便完成双重设计终端的操作,其中一部分能够实现对现场信号的传达与遥控的保护,另外一部分则需要提升整个系统的可靠性。与此同时,还需要完善工业电气自动化程序的接口,设置好PC自动化平台,并将此平台与MES和ERP系统来接连,此外,为了保证数据质量,一般情况下,通讯标准则使用TCP/IP,这样就能够满足用户对不同数据标准的实际需求。这样不仅可以提升通讯的智能化效果,也能够解决平台自动化的问题。考虑到以上的因素,将数字技术应用于工业电气自动化的过程中,要做好相关的智能安装工作,保证整个工业自动化程序可以得到有序的进行。
2.3.虚端子的使用
虚端子在整个工业电气自动化中有着十分重要的作用,因此,在测控装置与智能终端的信息交换过程中也得到了广泛的应用,虚端子可以对母线、全站线路、主变、开关来进行控制,也可以将跳合功能开启,这样便可以实现不同装置间的通信,也能够保护连闭锁功能与测控遥控装置间隔层的保护,此外,虚端子也能够对二次回路进行管理,这种管理不仅包括对温度的调控,也包括对档位的调节,这样即可对非电量信息进行操作。此外,为了将数字技术的作用充分的发挥出来,还应该创新数字化装置的设计,以便满足工业电气自动化的发展需求。此外,在应用过程中,还要对虚端子进行相关的优化,以便对智能终端系统进行更好的控制。
2.4. 实现操作理念的程序化
对于数字化技术而言,执行力有着十分重要的作用,在下达调度命令之前,还有一些前期工作需要依靠电脑来完成,在进行实际操作时,应该设置好人工预界面,进行开关、闸刀设备的控制,为此,就必须要实现操作理念的程序化,这样才能够促进工业电力自动化的开放化与信息化发展。
3 .结语
将数字技术与工业电气自动化进行有机的结合便可以完成计算机系统的计算、检测与管理功能,同时,也能够减少对企业内部人力、物力和财力的浪费,促进电力工业的信息化发展。相信在科技水平的发展之下,数字技术应用性能将会得到不断的提升。
参考文献:
0 引言
独立学院是指普通高校依据教育部《关于规范并加强普通高校以新的机制和模式试办独立学院管理的若干意见》(教发(2003)8号)的规定举办的本科层次的实施本科教育的学院[1]。独立学院的教学目标是既注重传统课程理论的讲解,又要紧跟社会需求,加强学生实践能力的培养。课程建设是时展的需要,是深化教学改革、提高教学质量、增加学生就业率的根本保证。在我院信息与控制工程系本科教学的过程中,“电路”课程作为自动化专业和电气工程及其自动化专业重要的一门专业基础课,占有很重要的地位。
1 电路课程特点
《电路》是一门研究电路分析、设计和综合的理论,是电类个专业开设的一门重要的专业基础课。它的学科系统完整,理论性强,并以工程计算为背景。通过本课程的学习,使学生掌握电路的理论的基本知识的分析、计算方法,并受到必要的实验技能的训练,为后续专业课程的学习作好准备,为将来成为工程技术人员打下坚实的基础。其课程特点表现为:
1.1 科学性。由于电路的抽象性和参数理论计算较多,我们采用电路分析和网络综合的方法。所谓电路分析,就是在电路给定、参数已知的条件下,通过求解电路中的电压、电流而了解电网具有的特性;而网络综合是在给定电路技术指标的情况下,设计出电路并确定元件参数,使电路的性能符合设计要求[2]。
1.2 实践性。电路实验作为电子信息类工程专业的基础实验课,是学生素质素质培训的基础环节,它关系到学生工程意识的建立、工程技术及基本技能的掌握。独立学院的实验课,更应该使学生通过大量的动手实践,熟悉掌握常用电路器件和典型电路结构和特性,以达到电路理论和实践的统一。
2 激发学生的学习兴趣
而独立学院的学生的基础相对薄弱,在课程讲解过程中有一些必要的公式推导和理论分析,学生往往一时难以理解和驾驭。良好的启发和训练方式能够迅速提高教学效果,增强学生的信心。我们可以通过以下几方方面来提高学生的学习兴趣:
2.1 结合已知,接受新知。我认为在学生的学习过程中,应该充分利用他们之前的所学,如物理中的电阻电路的串并联、电磁产生过程等,去启发学生,增加他们的学习兴趣。如在含有耦合电感电路的分析时,完全可以由中学物理中磁力线的概念引出。
2.2 利用对偶,容易记忆。电路课程中的对偶定理,阐述了电路中大量的相似性。使对偶元件或对偶电路的分析更加简单,某些元素之间的关系(或方程)可以通过对偶元素的互换来推导出来。如戴维宁定理和诺顿定理互为对偶、KCL和KVL互为对偶、电容元件和电感元件的VCR互为对偶等。
2.3 结合实际,加深理解。电路教学中有些内容与实践是密切相关的,如三相电路。这些知识的传授,如果拘泥于课堂,学生的学习效果肯定不好,所以在讲授过程中,要结合实际,举例进行说明,会事半功倍。
3 教学方法的改进
为了提高独立学院相关专业学生的素质,加强学生的理解,必须对教学方法进行改进。可以从下面几个方面来进行。
3.1 转变教学理念
3.1.1 从单一讲授知识的观念向综合能力培养的观念转变。在教学过程中注重学生的自主学习能力、独立分析能力和专业能力的培养。
3.1.2 从以教师为主导的观念到以学生为主体的观念转变。在课堂上多提启发性问题,并定期请优秀学生谈些心得体会。
3.1.3 充分利用到多媒体技术。适量应用多媒体课件,可以增加学生的理解。
3.2 教学内容的选取 在课程的教学内容上,要根据教学计划中对学时的安排以及与其他课程(如模拟电子技术、电机与拖动、建筑供配电等)之间的关系,掌握各知识点之间的关系以及重点内容,合理选取教学内容。
如“非正弦周期电流电路和信号的频谱”,就可以不讲。因为在《信号与系统》这门课程中,会给出更详细的讲解;而且此部分内容与前后章节的内容的关联很少。
3.3 加强师资队伍建设 加强师资队伍的建设是提高教学质量的根本保证。我们可以由以下几方面,来提高独立学院的师资队伍建设,以形成独立学院特有的教学手段。
3.3.1 多讨论。由于各专业,各课程之间的衔接,教研室中不同专业的教师可以一起讨论,这样有利于学科之间的交叉和交流。每月定期召开1~2次教研活动,开展教学内容、教学手段、如何加深学生理解、如何加强课堂管理等内容的讨论。
3.3.2 多听课。教师可以利用上课之外的时间多听取老教师的课,虚心向老教师学习,以加深对课程的理解。
3.3.3 多培训。学校可以派教师参加相关课程精品课程的培训,通过培训,既能够向名师学习,加深教师对课程更深刻的理解,又可以了解到相关兄弟院校一些好的教学方法加以借鉴。
3.3.4 多论文。独立学院应多支持和鼓励教师发表相关课程教研、教改的论文。论文的撰写与发表,既是提升教学研究水平的途径,又是对自身教学经验的总结,同时也能够调动教师教研、教改的积极性。
3.4 丰富教学资源 在授课过程中,除了课本之外,还可以采用不同的教学资源,形成一个能够师生共享的资源库(如适合的参考书籍,相关院校的考研真题,多媒体课件等),以增强学生的自主学习能力,使教与学互为促进。
4 结语
通过对电路课程特点的理解,找到合适的方法来激发学生的学习兴趣,并且在学院领导和教师的共同努力下来进行相应的教学方法的改进,可以提高独立学院相关专业的学生对电路课程的理解,培养他们的独立分析能力和实践动手能力,取得了良好的效果。