吉順平，王鎖萍，陳海霞

(三江學(xué)院電氣與自動化工程學(xué)院，江蘇南京 210012)

為滿足社會對電氣自動化人才的需要，在電氣自動化相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)中［1-4］，很多應(yīng)用型的高校開設(shè)了工控系列課程:“PLC技術(shù)及應(yīng)用”、“現(xiàn)場總線技術(shù)”、“上位機監(jiān)控技術(shù)”、“觸摸屏技術(shù)及應(yīng)用”、“嵌入式系統(tǒng)”和“DSP技術(shù)”等。這些課程的開設(shè)，有利于夯實學(xué)生的工控技術(shù)基礎(chǔ)。但是，這些課程的開設(shè)還存在很多方面的不足，主要是對于新技術(shù)的跟進不夠，同時課程的系統(tǒng)性不足，不能很好的滿足社會對工控人才的要求。

1 工控新技術(shù)模塊的課程體系

1.1 工控新技術(shù)模塊的體系

現(xiàn)代工業(yè)控制是以網(wǎng)絡(luò)化控制為主體的綜合控制，網(wǎng)絡(luò)化控制的功能模型是從功能的角度對基于網(wǎng)絡(luò)的自動控制系統(tǒng)進行分層，簡稱功能模型，如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)控制功能模型

模型中，現(xiàn)場總線連接的是現(xiàn)場設(shè)備層，工業(yè)以太網(wǎng)所連接的是監(jiān)控層，而局域網(wǎng)Intranet連接的是管理層［5］。

為了建設(shè)工控新技術(shù)模塊的課程體系，就需要對圖中的內(nèi)容進行分類和整合，在電氣自動化基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)上，開設(shè)相關(guān)課程。

與工控新技術(shù)有關(guān)的課程有五門之多，涵蓋了從工業(yè)控制器到工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，再到監(jiān)控和人機界面技術(shù)等三大領(lǐng)域。我們認為工控新技術(shù)模塊的課程體系確定為如下的四門課程為宜，如表1所示。

表1 工控新技術(shù)模塊的課程體系

1.2 模塊中課程的內(nèi)容

(1)“PLC技術(shù)及應(yīng)用”課程是工控新技術(shù)的主要支撐點。教學(xué)內(nèi)容包括PLC的基礎(chǔ)知識、指令系統(tǒng)和編程方法等。

PLC的基礎(chǔ)知識主要包括PLC的定義、系統(tǒng)組成和工作原理等知識點。PLC的特點、應(yīng)用、發(fā)展方向和編程變量等也是需要涉及的基礎(chǔ)概念。

教學(xué)中都會圍繞具體機型，加以講授指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)包括位邏輯指令、定時器指令、計數(shù)器指令、傳送與移位指令、程序控制指令、中斷與子程序、數(shù)據(jù)運算、邏輯操作和通信等9類基本指令。除此之外還有系統(tǒng)功能指令。

編程方法有經(jīng)驗法和順序控制分析法之分。經(jīng)驗法是建立在一些經(jīng)典的常用電路的基礎(chǔ)上的，根據(jù)控制需要，應(yīng)用和擴充常用電路來編寫控制程序。而順序控制分析法將控制要求分解成若干步，根據(jù)條件或時間順序來控制步的順序和流向。順序控制分析法在實現(xiàn)時可以用邏輯控制指令來實現(xiàn)，也可以采用專門的步進控制指令來實現(xiàn)。

(2)“現(xiàn)場總線技術(shù)”課程中的現(xiàn)場總線實現(xiàn)了工控中的從元件(控制器PLC)到系統(tǒng)的跨越。該課程以IEC61158中的PROFIBUS和PROFINET為主講內(nèi)容，使學(xué)生掌握典型現(xiàn)場總線的一般原理和組網(wǎng)技術(shù)。

(3)“工業(yè)監(jiān)控技術(shù)”課程包括上位機監(jiān)控技術(shù)和觸摸屏技術(shù)，課程介紹了工控系統(tǒng)中的人機界面的問題。上位機監(jiān)控技術(shù)以主流的工控軟件WinCC和InTouch為主要內(nèi)容，介紹了監(jiān)控層和管理層的監(jiān)控問題;觸摸屏技術(shù)主要介紹觸摸屏的組態(tài)和應(yīng)用技術(shù)，涉及到現(xiàn)場層的監(jiān)控問題。

(4)“工業(yè)控制系統(tǒng)綜合設(shè)計”是綜合性的課程設(shè)計，是對上述三門課程的綜合，內(nèi)容上強調(diào)綜合性和設(shè)計性。該課程設(shè)計內(nèi)容包括某自動控制系統(tǒng)的PLC控制、現(xiàn)場總線的設(shè)計和上位機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，要求學(xué)生完成一個完整的工控系統(tǒng)的設(shè)計。目前常用的課程設(shè)計選題有“恒壓供水系統(tǒng)的PLC控制與遠程監(jiān)控”和“變頻調(diào)速系統(tǒng)的PLC控制與遠程監(jiān)控”等。

1.3 模塊中的實踐性課程

模塊中的課程包括理論課程、實驗課程和課程設(shè)計三個部分。三部分共同作用，可以培養(yǎng)學(xué)生具備完整的理論基礎(chǔ)、實驗技能和應(yīng)用的能力。

一般實驗課程是配合理論課程開設(shè)的，以驗證為主;而課程設(shè)計是獨立設(shè)課，獨立考核的。理論與實踐形成既相互配合又相互獨立的關(guān)系。實驗課程自身也形成內(nèi)在關(guān)聯(lián)。實驗內(nèi)容是從元件到系統(tǒng)發(fā)展的，在學(xué)生能力培養(yǎng)上也遵循了從單項實踐能力培養(yǎng)到綜合實踐應(yīng)用能力培養(yǎng)的過程。

綜上所述，公路工程安全事故的引發(fā)因素包括人員素質(zhì)不足、管理體系存在漏洞、建材存放未滿足相關(guān)要求以及存在設(shè)計缺陷等，這些因素導(dǎo)致公路在施工和運行中都可能產(chǎn)生安全事故。要解決這一問題，可以通過應(yīng)用新型技術(shù)、完善管理制度、提高人員素質(zhì)以及設(shè)立監(jiān)理系統(tǒng)等措施達成目的。

2 工控新技術(shù)課程特色

筆者所在高校是一所培養(yǎng)應(yīng)用型人才的本科院校。面對市場激烈的競爭和挑戰(zhàn)，必須發(fā)揮學(xué)校自身的特長與優(yōu)勢，立足創(chuàng)新與發(fā)展，探索一條適合自己的道路。該模塊的建設(shè)凸顯了地方新建本科院校工業(yè)控制課程模塊的特色。課程模塊的劃分有利于學(xué)生掌握模塊內(nèi)各門課程的關(guān)系，并進行綜合，盡早熟悉工控工作崗位的技能要求。

我們在工控新技術(shù)課程模塊的建設(shè)中，逐步形成以下的特色:

(1)課程模塊以工控新技術(shù)為主要內(nèi)容，以工程應(yīng)用為目標(biāo)，強調(diào)應(yīng)用性;

(2)理論精講簡講，強調(diào)實踐環(huán)節(jié)，整合后的實踐課程本身形成系統(tǒng);

(3)將多門課程整合為四門，注重加強了課程間的內(nèi)在聯(lián)系，提高了教學(xué)水平;

(4)以課程模塊建設(shè)促進專業(yè)建設(shè)，豐富專業(yè)內(nèi)涵，提升專業(yè)的核心競爭力;

(5)在實踐課程中，以項目教學(xué)驅(qū)動教學(xué)，多題目分組競爭，培養(yǎng)了學(xué)生的工程素養(yǎng)。

3 結(jié)語

本文從分析現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)的組成入手，以培養(yǎng)現(xiàn)代應(yīng)用性工控人才為目標(biāo)，總結(jié)出電氣自動化相關(guān)專業(yè)應(yīng)設(shè)置的技術(shù)課程，并將這些課程歸納為工控新技術(shù)課程模塊。

本文分析了模塊中各課程內(nèi)容以及它們之間的關(guān)系，界定各課程在模塊中的作用。

最后本文還介紹了近年來在相關(guān)專業(yè)中該模塊的實施情況，對工控新技術(shù)課程模塊在建設(shè)中形成的特色進行了總結(jié)。實踐證明了工控新技術(shù)課程模塊建設(shè)的合理性和可行性。

［1］ 教育部高等學(xué)校自動化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會.自動化學(xué)科專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告［R］.北京:高等教育出版社，2007

［2］ 萬秋蘭.21世紀(jì)電氣工程人才培養(yǎng)模式及教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革初探［J］.南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報，1999(12):3

［3］ 李曉，劉天野.電氣工程及其自動化專業(yè)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)研究［J］.太原:中北大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2007，23(1)

［4］ 鄒逢興，陳立剛，徐曉紅.關(guān)于自動化專業(yè)電子信息類課程教學(xué)改革的探索與思考［J］.北京:中國大學(xué)教學(xué)，2011，(9)

［5］ 吉順平等.西門子現(xiàn)場總線通信原理及應(yīng)用［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2009