計算機控制技術課程考核方案設計

寧 帆

（湖南師范大學 計算機教學部，長沙 410081）

計算機控制技術課程考核方案設計

寧 帆

（湖南師范大學 計算機教學部，長沙 410081）

計算機控制技術課程是自動化專業(yè)的核心課程，該門課程融合了多個相關課程的內(nèi)容，又與工程實踐結(jié)合緊密，以往單純的筆試方式無法全面了解學生對該門課程的掌握程度，也無法對動手能力比較強的學生產(chǎn)生激勵作用，因此本文提出根據(jù)教學大綱要求，采用以能力評判為導向的課程改革新方法，實際考核操作過程表明該方法具有良好的評價效果，可實現(xiàn)性良好。

計算機；控制技術；考核方案；設計

計算機控制技術課程是自動化核心專業(yè)課程，其主要內(nèi)容包括計算機硬件接口技術、硬件抗干擾技術、網(wǎng)絡通信技術、數(shù)字PID（比例-積分-微分）及先進控制技術，DCS（分布式控制系統(tǒng)）以及FCS（集中式控制系統(tǒng)）技術等核心內(nèi)容，根據(jù)教學大綱要求，該課程需要掌握計算機硬件接口的實現(xiàn)方法和基本的抗干擾設計方法，掌握數(shù)字PID參數(shù)整定及優(yōu)化方法，熟悉DCS和FCS基本結(jié)構(gòu)，熟悉DCS在火電廠的具體應用，掌握DCS編程的基本方法。

由于該課程綜合了微機原理、自動控制原理、信號處理與火電廠檢測技術等課程的一些知識，學習內(nèi)容又跟火電廠熱工控制結(jié)合緊密，根據(jù)大綱培養(yǎng)要求以及現(xiàn)有的實驗條件，以課程學習后應達到的專業(yè)能力進行綜合評估為改革方向，改變以單純的閉卷考試或者寫課程總結(jié)方式考核的方式，對于促進教學相長，提高學生工程能力有一定價值。

為此，特結(jié)合大綱要求以及火電廠熱工專業(yè)的相關能力的培養(yǎng)要求，擬充分利用現(xiàn)有的實驗條件和圖書館的文獻檢索條件，對學生的專業(yè)能力進行相關考核具體內(nèi)容如下。

1　文獻檢索和閱讀分析能力考核（15%）

根據(jù)課程教學內(nèi)容學生可對以下5個方面的內(nèi)容進行研究及應用前沿進行分析與綜述，最后提交綜述報告，具體如下。

①硬件接口技術與抗干擾技術，包括AI、AO、DI、DO以及共模干擾信號的抑制方法；②數(shù)字PID以及先進控制技術，包括PID參數(shù)整定及優(yōu)化方法，串級及前饋，模糊控制；③網(wǎng)絡通信技術，包括DCS以及FCS所用的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡存儲方式，網(wǎng)絡訪問方式等國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；④DCS及FCS技術，包括兩種火電廠計算控制技術的發(fā)展趨勢與方向以及研究進展。

2　熱工控制系統(tǒng)實現(xiàn)方案設計能力（25%）

給定某一熱工被控對象及其被控參數(shù)相關技術要求，對DCS或者FCS相關的硬件設備進行選型，包括采集模件、DPU、通信模塊以及對執(zhí)行器進行選型，主要對選型合理性進行評價，包括技術實現(xiàn)的可行性，性價比的合理性、可靠性以及維護的便捷性等多種因素進行綜合分析。若采用IPC+板卡的方式實現(xiàn)，則須選擇相應的工控機，I/O板卡、端子板、信號調(diào)理等相關的硬件，最后提交文字方案。

3　熱工軟件設計能力考核（25%）

結(jié)合熱電廠的某一被控對象參數(shù)控制要求，在DCS編程環(huán)境上利用圖元進行操作畫面組態(tài)，達到基本形象和直觀的要求，并利用動態(tài)顯示方式對被控對象參數(shù)進行模擬儀表功能的實現(xiàn)；控制功能的實現(xiàn)主要以利用DCS組態(tài)環(huán)境中的邏輯和控制模塊來實現(xiàn)對被控參數(shù)的調(diào)節(jié)，以及PID參數(shù)的整定和優(yōu)化功能，可以結(jié)合MATLAB軟件進行參數(shù)優(yōu)化。該內(nèi)容具體考核的實施在DCS實驗室軟件平臺上實現(xiàn)。

4　I/O接口實現(xiàn)及硬件抗干擾設計能力考核（25%）

I/O接口以以下三種方式進行評價。

（1）給出輸入輸出信號范圍，自行設計信號調(diào)理電路和抗干擾電路，并利用電路仿真方式觀察調(diào)理電路設計的合理性，提交仿真結(jié)果。

（2）給定不同類型的多路標準信號，自行設計多通道采集系統(tǒng)，包含多路開關，A/D總線接口，查詢或中斷方式下跟ISA總線或者單片機（ARM）之間的擴展電路，提交相關的原理圖。

（3）利用實驗室現(xiàn)有的亞當模塊和信號發(fā)生器實現(xiàn)信號采集功能，并利用軟件編程實現(xiàn)抗干擾功能。

5　創(chuàng)新設計能力考核（10%）

雖然結(jié)合現(xiàn)有的DCS在火電廠產(chǎn)生了海量數(shù)據(jù)，但海量數(shù)據(jù)卻具有無法對火電廠工藝管理進行指導的特點，因此，應有針對性地設計一套能結(jié)合應用的數(shù)據(jù)提取方案。

在對某專業(yè)班級學生進行實際考核過程中，考核方案具有可操作性強，能比較客觀反映學生對課程的掌握程度等優(yōu)點。

主要參考文獻

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10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.20.159

TP273.5

A

1673-0194（2016）20-0234-01

2016-09-20