以工业现场应用为导向的计算机测控实验平台设计
万 莉1，万 勇2
【摘 要】摘要：以电子信息工程专业培养应用型人才为目标，以工业现场实际应用为导向，结合实际的科研项目，设计了两套计算机测控综合实验平台。重点论述了硬件实验装置的设计和硬件实验内容的设置，软件功能的设计和软件实验内容的设置。该实验平台可以近似复现工业现场的实际情况，设置的实验内容可以较为全面地体现相关专业应用型人才培养的需求，可为相关专业实践类课程内容的设置提供参考。 【期刊名称】工业仪表与自动化装置 【年(卷),期】2024(000)004 【总页数】5
【关键词】应用型人才；计算机测控；实验平台；现场实际应用
基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助(16CX02033A)；中国石油大学(华东)校级教改项目(YK201607)；中国石油大学(华东)校级教改项目(JY-B201419)
0 引言
应用型人才的培养顺应社会和经济发展的要求，已经成为高等教育人才培养的发展方向。特别是对工科院校而言，其人才培养目标尤应以应用型人才为主[1]。教育部2014年度工作要点明确提出，要引导一批本科高校向应用技术类高校转型。我校是石油特色鲜明的工科类高等院校，以石油主干专业为主，同时也包含了较为完备的工科类其他专业。其中电子信息工程专业是电气信息类的重要专业，该专业致力于培养适应我国社会主义现代化建设需要、符合国际专业
认证需求、具有国际化视野和创新精神、系统掌握电子信息技术领域的专业知识和电子信息系统设计方法的应用型人才。在应用型人才培养的过程中，课程的设计应充分体现工业现场应用的需求，为此，教学院系为电子信息工程专业的本科生开设了《计算机测控综合实验》的实践类课程，该课程是计算机技术应用工业现场的一个很好的模拟，该课程的目的是使学生通过综合实验的练习，掌握工业现场数据采集系统各组成环节的工作原理及性能指标，掌握各部分接口和系统的设计方法，掌握上位机和下位机之间的数据通信以实现对工业现场的模拟过程，通过这种方式认识工业现场。目前我校为《计算机测控综合实验》开发的实验装置上主要设计了几个模拟现场的简单实验，可以开展铝块温度的控制实验、电机转速控制实验、水槽水位控制实验、红绿灯模拟控制实验等。目前的实验装置和可开展的实验存在如下一些问题：
1)现有实验装置对工业现场的仿真度较低，不能真实复现或者近似复现工业现场的实际情况，无法满足学生对工业现场进行深入认知的需求；
2)现有实验装置能开展的实验相对比较简单，学生只需要进行简单的连线，编写控制程序，即可实现各对象的简单控制，而工业现场的控制系统需要由工程师完成硬件系统的设计、搭建，并设计完善的软件系统。显然，目前的实验装置无法满足学生对硬件设计和软件设计的需求；
3)现有实验装置和实验项目缺乏与实际工程项目的结合，无法培养学生从事实际科学研究的能力。
针对以上问题，需要研究适合于工业现场实际应用的计算机测控综合实验平台。目前国内各高校在计算机测控系统实验方面也开展了相关的研究工作。王武礼等人提出了构建基于虚拟仪器技术的计算机测控实验平台，可以将计算机测控
教学中的一些基本理论方便地用图形表示出来[2]。杨燕罡等人研制开发了一种测控综合实验台，可以采集压力、液位、温度和流量等4种基本物理量，可以模拟工业现场的控制过程[3]。陈春俊等人开发了一种计算机过程测控综合实验系统，可对工业现场的一些重要过程量进行计算机数据采集巡回显示[4]。姚毓才等人设计了测控系统的实验室装置，此装置可以进行温度数据采集和处理，对电机速度和位置控制[5]。孙宇贞等人利用组态软件技术和CS4000过程控制实验平台的设备对象，对计算机测控系统实践教学进行了改革[6]。王强等人提出了一种基于模块化设计思想的方法来开发测控实验系统，完成了实验系统的硬件部分和软件部分的设计[7]。王玲玲等人设计了一个集传感器技术和数据采集技术于一体的计算机辅助水泵测控实验系统，利用虚拟仪器技术，可以快速、准确地进行水泵的多参数测量电动机的电参数测量及其他实验[8]。朱昊等人针对传统偏振光与波片实验过程繁琐、数据量大、耗时过长等问题，开发出计算机测控的教学实验系统，能大幅节省实验时间并提高精度[9]。胡陟等人介绍了为“检测技术基础”和“过程量控制”等课程配套的水温测量与控制教学实验的设计[10]。借鉴以上文献报道的已有实验方案并结合实际的科研项目，该文设计了面向工业现场实际应用的计算机测控综合实验平台，主要设计了两套实验平台供学生选择，一种是液压防喷器试压数据采集和控制实验系统；另一种是联合站输油管道运行状态综合监测实验系统。详细论述了硬件实验装置的设计和软件功能的设计。研究结果可为电子信息工程专业及其相关专业培养应用型人才的实践课程内容的设置提供参考。
1 硬件实验装置设计
结合实际的科研项目，为学生设计了两套可供选择的实验系统，下面介绍这两
以工业现场应用为导向的计算机测控实验平台设计
