化工儀表維修工技能培訓考核教學系統(tǒng)的開發(fā)與研究

王鎖庭 李駪

摘 要：本文結(jié)合職業(yè)技術(shù)院校化工儀表維修工就業(yè)崗位的知識與技能要求，針對培訓學員進行技能培訓和考核鑒定而開發(fā)設(shè)計的化工儀表維修工技能培訓考核教學系統(tǒng)，突出技能訓練的指導性、實用性和可操作性，著重培訓學員的動手操作能力，達到培養(yǎng)具有崗位能力和拓展創(chuàng)新型技能人才的目的；該教學系統(tǒng)既適用于職業(yè)院校相關(guān)專業(yè)的課程實訓教學和化工儀表維修工的技能培訓和考核鑒定，也可適用于石油化工企業(yè)儀表維修職工的技能培訓和考核鑒定，應(yīng)用范圍比較廣泛。

關(guān)鍵詞：技能培訓；鑒定考核；實訓教學；模擬操作

0 引言

目前，職業(yè)技術(shù)院校和職業(yè)培訓機構(gòu)中的技能培訓與鑒定考核教學設(shè)備數(shù)量不足，既能實現(xiàn)技能培訓又能進行鑒定考核的一體化教學設(shè)備十分短缺。為了解決這一難題，本文結(jié)合職業(yè)技術(shù)院校自動化類專業(yè)或儀表類專業(yè)化工儀表維修工就業(yè)崗位的知識與技能要求，針對培訓學員進行技能培訓和考核鑒定而開發(fā)設(shè)計的化工儀表維修工技能培訓考核教學系統(tǒng)（以下簡稱“系統(tǒng)”），涵蓋從初級工到高級技師的所有等級，突出技能訓練的指導性、實用性和可操作性，著重培訓學員的動手操作能力，達到培養(yǎng)具有崗位能力和拓展創(chuàng)新型技能人才的目的；該教學系統(tǒng)既適用于職業(yè)院校相關(guān)專業(yè)的課程實訓教學和化工儀表維修工的技能培訓和考核鑒定，也適用于石油化工企業(yè)儀表維修職工的技能培訓和考核鑒定。另外，教師參與該項目的開發(fā)研究，還有利于培養(yǎng)專業(yè)教師的實踐操作技能，加快了專業(yè)實訓室的建設(shè)步伐，有利于促進學院自動化技術(shù)專業(yè)的建設(shè)與發(fā)展。

1 系統(tǒng)的開發(fā)依據(jù)與功能要求

1.1 系統(tǒng)的開發(fā)依據(jù)

生產(chǎn)過程自動化技術(shù)專業(yè)的職業(yè)核心能力之一是化工儀表操作與維護。近年來，隨著石油石化、化工制藥等行業(yè)的蓬勃發(fā)展，生產(chǎn)過程自動化控制技術(shù)也發(fā)展很快，構(gòu)成過程自動化控制系統(tǒng)的化工儀表應(yīng)用十分廣泛，測量技術(shù)與手段也在不斷更新，因此化工儀表的應(yīng)用和維護量不斷增加。再者，化工儀表正在向智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展，這是發(fā)展的趨勢，對維修技術(shù)要求更高，維修難度也更大。

通過對石油石化企業(yè)、化工制藥企業(yè)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，他們需要從事生產(chǎn)過程檢測和控制及自動化控制系統(tǒng)安裝調(diào)試、運行維護能力的高技能人才，就業(yè)崗位主要分布于化工廠、煉油廠、制藥廠等相關(guān)企業(yè)過程儀表和控制系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、運行、維護崗位，這些崗位對應(yīng)的工種是化工儀表維修工。崗位要求包括及時獲取各種信息，解決工程、生產(chǎn)中遇到的檢測和控制問題，必須合理選擇和應(yīng)用各種傳感器，以實現(xiàn)現(xiàn)代化測量和自動控制。因此，學生必須掌握扎實的化工儀表操作與維護相關(guān)的知識和技能，我們把化工儀表維修工的崗位技能確定為自動化專業(yè)的主要崗位技能。

所以，系統(tǒng)的開發(fā)依據(jù)是適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場化工儀表操作與維護相關(guān)的崗位，根據(jù)自動化及相關(guān)專業(yè)的培訓教學需要，依托國家與化工儀表維修工各等級應(yīng)有的職業(yè)標準及技能實作細化指標，培養(yǎng)具有化工儀表維修工各等級技能要求的中高級創(chuàng)新型技能人才。

1.2 系統(tǒng)的功能要求

系統(tǒng)的功能要求是具備化工儀表維修工各等級的技能要求的培訓項目，應(yīng)采用國內(nèi)外先進儀器與典型儀表調(diào)校為實例，以技能操作為核心，可以完成儀器使用、儀表選型、測點選擇、儀表安裝、控案確定、儀表調(diào)校、回路測試、參數(shù)整定、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、運行調(diào)試、數(shù)據(jù)采集、控制運算、組態(tài)能力、故障診斷、復雜控制、網(wǎng)絡(luò)通訊、交工驗收、填寫報告等基本技能訓練。

2 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)的開發(fā)依據(jù)與功能要求，結(jié)合培訓教學需要，系統(tǒng)吸收了國內(nèi)外同類產(chǎn)品的特點和長處，匯集了儀表專家及培訓教師的豐富經(jīng)驗，精心設(shè)計、推出的全新系列技能培訓考核教學系統(tǒng)。它將連續(xù)性工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的容器、管路、泵、閥門等設(shè)備微縮、集中，配合自動測量、控制裝置可以對典型的物理參數(shù)（液位、流量、壓力、溫度）進行測量、顯示記錄和各種自動控制。系統(tǒng)硬件采用了開放式的結(jié)構(gòu)，按帶控制點工藝流程圖識讀可拆可裝，即所有的設(shè)備和一次儀表均可視、可調(diào)校、可操作；多階液位對象通過柔性連接可以實現(xiàn)多種被控過程；開放式軟件組態(tài)環(huán)境可根據(jù)不同的控制方案組態(tài)構(gòu)成不同的控制系統(tǒng)。裝置可配接多種控制器（模擬調(diào)節(jié)器、數(shù)字調(diào)節(jié)器、變頻器、可編程控制器、工業(yè)控制計算機等），實現(xiàn)從簡單到復雜、從經(jīng)典到現(xiàn)代的控制策略，并配有故障箱，以適應(yīng)各級各類不同層次培訓教學單位的需要。

該系統(tǒng)突出技能訓練的指導性、實用性和可操作性，有技能訓練課題幾十個；訓練內(nèi)容經(jīng)典，著重培訓學員的動手能力，達到培養(yǎng)具有關(guān)鍵能力和拓展創(chuàng)新型技能人才的目的。結(jié)合工業(yè)自動化技術(shù)最新應(yīng)用技術(shù)，充分考慮現(xiàn)代工業(yè)綜合自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢，研發(fā)既符合學校實訓要求又貼近工廠實際使用的創(chuàng)新型教學系統(tǒng)，并配套實訓教程。

教學系統(tǒng)是典型（三容）精餾工藝設(shè)備、獨立雙回路、不銹鋼容器與不銹鋼管路、現(xiàn)場儀表管路可按圖拆裝，控制裝置和被控對象分體、信號端口開放的配線結(jié)構(gòu)形式。

2.1 總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)硬件由被控對象和操控臺（柜）兩部分組成，中間采用接線端子連接，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

2.2 被控對象

被控對象部分采用鋁合金框架式結(jié)構(gòu)，并配有移動腳輪。裝置的工藝設(shè)備為一套雙獨立回路三容微縮水循環(huán)系統(tǒng)，其工藝流程如圖2所示（圖略）。設(shè)備的控制裝置用來測量和控制水循環(huán)系統(tǒng)運行過程中關(guān)鍵部位的工藝參數(shù)?？刂蒲b置由各種變送器﹑顯示儀表﹑執(zhí)行裝置和控制器組成，大多采用國內(nèi)名牌儀表及進口品牌工業(yè)級產(chǎn)品。執(zhí)行裝置由電動調(diào)節(jié)閥、變頻調(diào)速泵、晶閘管調(diào)功器等多種類型構(gòu)成（可使控制多樣化）?？刂蒲b置和儀表的小型化，使得教學裝置結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理、安裝維修方便。

2.3 操控調(diào)校臺

操控調(diào)校臺由各種儀表調(diào)校信號源（壓力、電流、電壓）與模擬顯示、記錄、控制器模塊、繼電器和按鈕模塊、智能儀表模塊、PC機和顯示器、鍵盤等組成。

3 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 DCS控制系統(tǒng)介紹

本系統(tǒng)選用了浙江大學工業(yè)控制技術(shù)研究所自行開發(fā)的新一代主控系統(tǒng)——UW500，該系統(tǒng)具有穩(wěn)定、先進實用、友好開放的特性，并已廣泛應(yīng)用于化工、制藥、煉油、石化、鋼鐵、能源、建材、輕工、造紙、環(huán)保等行業(yè)，具有可靠性高、系統(tǒng)開放、功能強大、維護簡便的特點。

本系統(tǒng)選用一臺計算機作為操作員站同時兼工程師站。針對不同的實訓內(nèi)容實現(xiàn)不同的功能，例如可以進行工藝流程的動態(tài)監(jiān)控、報警生成、報表生成、歷史數(shù)據(jù)和曲線的生成、查找。還可以進入后臺進行開發(fā)。硬件根據(jù)不同的儀表接口選用不同的I/O卡件。

DCS控制系統(tǒng)主要特點是可靠性高、功能強大、系統(tǒng)開放以及維護簡便。

3.2 新開發(fā)的考核評分軟件

根據(jù)培訓單位提出的評分標準，使用監(jiān)控軟件的后臺腳本，使用高級語言程序設(shè)計進行程序設(shè)計，編制出符合教學要求的XLS格式的評分軟件。

4 化工儀表維修工技能實作細化指標與技能培訓考核任務(wù)的確定

根據(jù)化工儀表維修工各等級的技能要求，確定其技能實作細化指標與技能培訓考核任務(wù)，以化工儀表維修工高級工為例進行說明。

4.1 化工儀表高級工應(yīng)有的技能實作細化指標

（1）工程圖紙識讀能力：復雜控制系統(tǒng)工程圖、儀表控制盤儀表安裝圖、DCS儀表控制室平面布置圖；

（2）智能儀表設(shè)置能力：智能壓力變送器、智能差壓變送器、氣動薄膜調(diào)節(jié)閥、閥門定位器、智能調(diào)節(jié)器、安全柵、真彩無紙記錄儀、閃光信號報警器、光柱顯示控制儀、流量積算記錄儀等；

（3）復雜控制系統(tǒng)構(gòu)成與系統(tǒng)投運：能對串級、比值、均勻、分程、選擇、前饋等控制系統(tǒng)進行PID參數(shù)整定；

（4）聯(lián)鎖報警系統(tǒng)連接與調(diào)試能力：復雜系統(tǒng)構(gòu)建后的聯(lián)鎖報警系統(tǒng)調(diào)試及系統(tǒng)運行，故障分析與排除；

（5）能對計算機控制系統(tǒng)的硬件進行調(diào)試與維護能力：針對控制系統(tǒng)計算機部分的系統(tǒng)服務(wù)器（SVR）、現(xiàn)場控制站（FCS）、操作員站（OPS）、工程師站（ENS）相關(guān)硬件調(diào)試與維護；

（6）儀表自動化系統(tǒng)施工及組織驗收能力：自動化系統(tǒng)施工后按圖及控制方案驗收，參照自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范GB50093-2002；

（7）能使用和維護化工分析儀表能力：氣相色譜儀、多流路樣品預處理系統(tǒng)及其外圍設(shè)備，能判斷和處理可燃氣體報警等系統(tǒng)的故障。

4.2 系統(tǒng)可以完成的技能培訓考核任務(wù)

根據(jù)化工儀表維修工高級工的技能實作細化指標，本裝置可以完成的培訓考核任務(wù)如表1。

5 系統(tǒng)的應(yīng)用教學效果

該教學系統(tǒng)于2015年11月開始在我院自動化專業(yè)教學過程中使用，教學系統(tǒng)運行正常，學生反映良好，使用比較方便，操作簡單，圖文并茂，收到了良好的教學效果。該教學系統(tǒng)不僅可以對學生進行課程教學演示和儀表維修工技能的培訓考核，還可以對石油石化現(xiàn)場儀表操作工人進行技能培訓與技能考核鑒定。

參考文獻

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[3] 李駪，汪濤.儀表維修工職業(yè)操作技能培訓教材[M].北京：化學工業(yè)出版社，2015，8.