組態(tài)王在計算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)改革中的應(yīng)用

摘 要： 本文從《計算機(jī)控制技術(shù)》課程的性質(zhì)和內(nèi)容出發(fā)，圍繞提高教學(xué)質(zhì)量這個中心問題，以引導(dǎo)學(xué)生對上位機(jī)控制技術(shù)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的計算機(jī)控制技術(shù)學(xué)習(xí)興趣為目標(biāo)，探討了組態(tài)王在計算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)中的改革應(yīng)用問題。

關(guān)鍵詞： 《計算機(jī)控制技術(shù)》課程 教學(xué)改革 組態(tài)王軟件

1.引言

《計算機(jī)控制技術(shù)》課程是以計算機(jī)控制技術(shù)為核心，綜合了可編程控制技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并以電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)的精密化、生產(chǎn)設(shè)備的信息化、生產(chǎn)過程的自動化及機(jī)電控制系統(tǒng)的最佳化的專門學(xué)科[1]。由于計算機(jī)控制技術(shù)是一門綜合性強(qiáng)、包括領(lǐng)域廣的學(xué)科，在傳統(tǒng)的課程教學(xué)中存在深入理解難，實際使用方面模糊等問題。然而，將上位機(jī)開發(fā)軟件組態(tài)王的實際應(yīng)用引入到計算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)中，可以有效地提高教學(xué)質(zhì)量，加強(qiáng)學(xué)生對計算機(jī)控制技術(shù)的進(jìn)一步了解。

2.組態(tài)王軟件介紹

組態(tài)王軟件是北京亞控科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的國內(nèi)最早的商用組態(tài)軟件“組態(tài)王”。組態(tài)王已經(jīng)成功地應(yīng)用于我國工業(yè)領(lǐng)域的各行各業(yè)，例如石油、化工、電力、冶金、環(huán)保、機(jī)械制造等，在中國使用的上位機(jī)監(jiān)控軟件中，組態(tài)王擁有國內(nèi)最多的用戶。它具有如下特點(diǎn)[2]。

2.1基本人機(jī)界面功能

組態(tài)王能快速便捷地進(jìn)行圖形維護(hù)和數(shù)據(jù)采集，提供了豐富的快速應(yīng)用設(shè)計的工具，為方便畫面管理，提供了畫面分組管理功能。

2.2豐富的可擴(kuò)充的圖形庫

設(shè)計者利用系統(tǒng)提供的圖庫，可以輕松構(gòu)造自己需要的圖形，也可以簡單地從圖庫中取出圖庫精靈并放到自己的應(yīng)用中，并按照需要的大小縮放它，圖庫精靈任意縮放也不會失真。

2.3強(qiáng)大的控制語言和控件應(yīng)用

組態(tài)王命令語言是集成在組態(tài)王系統(tǒng)內(nèi)部的簡便、但功能強(qiáng)大的編程語言。它的作用就在于擴(kuò)充應(yīng)用系統(tǒng)的功能，以及對應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行最精確的控制。組態(tài)王不僅可以嵌入報表、圖片，通過其內(nèi)部相關(guān)控件還可以實現(xiàn)聲音、動畫、FLASH的播放，同時支持視頻采集設(shè)備。

2.4多通訊接口的數(shù)據(jù)采集與處理

數(shù)據(jù)采集與處理是計算機(jī)控制系統(tǒng)中安全監(jiān)視和控制的基礎(chǔ)，監(jiān)控系統(tǒng)可實時和定時采集設(shè)備的模擬量（如電流、電壓、功率、電度、頻率、溫度等）和開關(guān)量（開關(guān)位置信號、保護(hù)及自動裝置信號、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信號等）。

3.組態(tài)王軟件在計算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

3.1傳統(tǒng)的計算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)方法的缺陷

由于《計算機(jī)控制技術(shù)》是一門綜合性較強(qiáng)的學(xué)科，在傳統(tǒng)的計算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)中主要是理論性的教學(xué)，并且教學(xué)內(nèi)容聯(lián)系到多門學(xué)科的原理知識、計算方法等，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感到枯燥，學(xué)習(xí)起來沒有方向感，對計算機(jī)控制技術(shù)在實際應(yīng)用方面一片空白，因而忽略了《計算機(jī)控制技術(shù)》這門學(xué)科的重要性。另外，由于受到教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)設(shè)備條件的限制，還存在教學(xué)內(nèi)容滯后于新技術(shù)的實際應(yīng)用，不能夠?qū)崿F(xiàn)實際實踐應(yīng)用的缺點(diǎn)[3]-[4]。

3.2組態(tài)王促進(jìn)了計算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)方法的改革

為了讓學(xué)生對計算機(jī)控制技術(shù)有一個全面的了解，提高學(xué)生對計算機(jī)控制技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步提高學(xué)生對上位機(jī)軟件開發(fā)的認(rèn)識，在教學(xué)中添加了組態(tài)王上位機(jī)開發(fā)軟件。計算機(jī)控制系統(tǒng)是由計算機(jī)（工業(yè)控制機(jī)）和生產(chǎn)過程兩大部分組成的，其中計算機(jī)部分包括硬件組成和軟件組成，硬件組成主要有內(nèi)部總線和外部總線、人機(jī)接口、輸入輸出通道、通信接口等組成，生產(chǎn)過程包括被控對象和測量變換、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等裝置，然而傳統(tǒng)的教學(xué)大多以框圖、箭頭的形式連接表達(dá)進(jìn)行教學(xué)，很難將內(nèi)部總線和外部總線之間如何實現(xiàn)連接，通訊協(xié)議如何在上位機(jī)與設(shè)備之間交換的實現(xiàn)，生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)的采集如何在上位機(jī)上顯示，以及上位機(jī)如何實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制，數(shù)據(jù)的采集等一系列重要而又實用性的問題作出詳細(xì)的解釋。隨著課程的深入，集散DCS控制系統(tǒng)及現(xiàn)場總線FCS控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)進(jìn)一步加深了計算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)的難度，學(xué)生理解起來相對吃力。然而，這些問題都能夠在組態(tài)王的引入中得到解決。利用組態(tài)王圖庫繪制控制系統(tǒng)圖，組態(tài)王模擬串口設(shè)備通過通訊轉(zhuǎn)換，將現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行狀況、從設(shè)備采集過來的數(shù)據(jù)和組態(tài)王系統(tǒng)圖形中的報表、實時曲線、文本框及其動態(tài)圖形相關(guān)聯(lián)，結(jié)合實際可以完成控制系統(tǒng)的繪制，模擬現(xiàn)場場景設(shè)備運(yùn)行狀況，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障或超值超標(biāo)時，組態(tài)王安全系統(tǒng)能夠?qū)崟r記錄報警情況并發(fā)出警報。這樣，組態(tài)王能將整個計算機(jī)控制系統(tǒng)如何實現(xiàn)完整地展現(xiàn)出來。

4.組態(tài)王在計算機(jī)控制技術(shù)中的實踐舉例及教學(xué)中的效果

如上圖1為基于RS-485的分布式測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，上位機(jī)通過通訊接口將RS232通訊通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為RS485，通過RS485總線分配到各個現(xiàn)場設(shè)備中，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行實時數(shù)據(jù)的采集。在組態(tài)王引入計算機(jī)控制技術(shù)后的實際教學(xué)中，學(xué)生自己動手完成上位機(jī)中組態(tài)王畫面，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，報表的使用，實時數(shù)據(jù)的顯示，上位機(jī)和現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通訊等計算機(jī)控制系統(tǒng)的整個過程。最終能夠?qū)崿F(xiàn)上位機(jī)實時顯示現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)，通過上位機(jī)控制現(xiàn)場設(shè)備。從而讓學(xué)生對計算機(jī)控制系統(tǒng)有整體的了解，組態(tài)王生動的畫面及強(qiáng)大的控件功能更能提高學(xué)生對計算機(jī)控制技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣。

5.結(jié)語

《計算機(jī)控制技術(shù)》的教學(xué)實踐證明，在計算機(jī)控制技術(shù)的理論和實踐教學(xué)中，隨著上位機(jī)軟件組態(tài)王的引入，大大提高了教學(xué)質(zhì)量。一方面，提高了學(xué)生對計算機(jī)控制技術(shù)學(xué)習(xí)的興趣，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。另一方面，通過切合實際的應(yīng)用教學(xué)，也提高了教學(xué)質(zhì)量。隨著高等學(xué)校不斷地進(jìn)行社會需要人才的培養(yǎng)教學(xué)，組態(tài)王引入計算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)也會越來越廣泛。

參考文獻(xiàn)：

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