机船学院实验室综合解决方案

机械与船舶海洋工程学院自动控制技术综合实验室解决方案——以西门子平台为例2015年6月23日目录第一章自动控制技术综合实验室的建设分析一、自动控制技术综合实验室建设背景现代企业对员工的实践能力、科技开发与新技术应用能力要求越来越高，面向21世纪的高级技术人才应是复合型、创造型人才，应具备适应能力、发展能力和竞争能力；具备扎实的理论基础、广博的知识和合理的知识结构、较强的自动化工程实践能力；具备自动化大工程意识、创新意识、运用规范的自动化工程语言和各种技术信息资源解决工程实际问题的能力；具备一定的计划、决策、组织、协调和市场开拓及应变能力；具备科学、务实的思想作风和工作态度；具备善于抓住、占领现代科技发展前沿的意识和能力。我国现阶段迫切需要培养一大批能够适应和支撑产业发展的工程人才，建设创新型国家，提升我国工程科技队伍的创新能力，迫切需要培养一大批创新型工程人才；增加综合国力，应对经济全球化的拦挑战，迫切需要培养一大批具有国际竞争力的工程人才。我校作为国家首批应用型大学，是应用型人才培养的工厂，为区域的发展提供人才保障，所以建立自动控制技术综合实验室，培养应用型工程人才很有必要。二、自动控制技术综合实验室建设必要性2.1应用型大学的需要2.2服务地方经济发展的需要2.3自动化技术快速发展的需要2.4提高学生自动化技术实战操作能力的需要2.5教育教学改革的需要三、自动化实验室现状分析简述目前实验室有哪些设备，可以支撑哪些实验，有哪些不足四、建设实验室规划1.建设目标“自动控制技术综合实验室”的建设拟达到具体三个目标：在实际应用中进行认识学习；在实战项目中进行创新；在实训项目中培养动手能力。对于学生实验教学要求既能演示，又能参与开发，培养工程能力与创新能力；对于教师科研环境与平台，既能在上面展开研究，又能通过平台的某些改变调整用于转化科技项目或工程项目，提升教师科研能力与水平。强调关键技术的应用以及实际工程案例，理论结合实践。2、建设思路（1）以应用型人才培养为指导思路，建设培养过硬工程技术人才的实训平台。（2）以师资队伍的建设为核心，加强人才建设力度，采取引进、进修培养、兼职等措施提高实验教学队伍的水平，建设一支教学思想先进、具体过硬工程技术本领的实验教学队伍。（5）加强实验教学教学资源、信息平台、网络建设；建设实验室开放管理制度。坚持以学生为本的教育理念，不断挖掘人员和资源潜力，使实验室开放内容和开放领域不断扩大。为学生、教师和社会提供更优质服务。（6）以基本课程实践教学为基础，以行业工程应用实战为主，各项工程技术竞赛为辅，培养具备扎实基础设备操作能力以及较强工程系统设计能力的新型应用型工程技术人才。力争在2年时间内，实现以下目标，即：一流的实验教师队伍、一流的实验教学内容、一流的实验教学方法、一流的实验教学条件、一流的实验教学管理。3、建设内容与功能需求一个中心两个基本点提高学生职业技能，增加学生就业率循循渐进掌握过硬的专业技能知识通过实践提高动手及项目操作能力，并最终具备独立完成项目的能力1）基础实践教学满足基本的实践教学环节，加强学生对以下内容的认识以及应用：机、电、气动、液压技术；电子电力技术；传感器技术；变频器技术；人机界面技术；PLC逻辑控制器技术；总线技术；电机技术；运动控制技术；过程控制技术；DCS系统的应用技术；工业网络控制技术等。2）工程系统训练平台在工业自动化系统认识及基础训练平台基础上，结合实际行业应用，工艺特点，利用丰富的实验设备，仿真模拟，实验自动化行业解决方案的模拟开发等。3）综合与创新训练平台引入更多企业，结合西门子先进的自动化生产技术和行业经验，建设“校企示范工厂”。以某高校为例，引入当地汽车企业，双方共同筹建“校企示范工厂”。从而实现真实环境实训，企业管理培训，工艺培训，服务当地行业或企业的有效结合。“校企示范工厂”实现功能：以企业所需的产品作为生产对象；以企业的生产管理模式培训学生；理论与实践结合，实训生产设备；企业员工的培训中心及研发中心；企业以全理的价格回收生产合格的产品等。4）师资队伍培养通过建立自动控制技术综合实验室，更有利于提高老师对控制技术的实战掌握，并且通过平台的开发完成各项科研项目，并能通过平台加强与企业技术的交流。4、支撑基础课程及实验课程1：《计算机控制系统》实验1：计算机控制系统的认识实验实验2：A/D（模数）与D/A（数模）的转换实验实验3：计算机控制系统的对象特性测试实验实验4：单回路液位数字PID控制系统实验实验5：单回路流量数字PID控制系统实验实验6：单回路温度数字PID控制系统实验实验7：液位串级数字PID控制系统实验实验8：温度串级数字PID控制系统实验实验9：流量比值数字PID控制系统实验实验10：自主设计的计算机控制实验课程2：《传感器技术》实验1：控制系统整体结构的认识实验实验2：压力传感器的调校实验实验3：液位传感器的调校实验实验4：电磁流量计的调校实验实验5：涡流流量计的调校实验实验6：温度传感器与温度变送器的调校实验实验7：液位单回路控制实验实验8：温度单回路控制实验实验9：流量单回路控制实验课程3：《自动控制原理》实验1：自动控制系统的认识实验实验2：机理建模与模型验证实验实验3：辨识建模与模型验证实验实验4：纯比例液位控制实验与稳定性分析实验5：PI液位控制实验与稳定性分析实验6：液位对象的模糊控制实验实验7：PID参数自整定控制实验实验8：纯滞后对象的特性测试与辨识建模实验9：纯滞后对象的Smith补偿控制实验实验10：纯滞后对象的内模控制实验课程4：《集散控制系统》预留实验1：集散控制系统（DCSJX300）的认识实验实验2：DCS的数据采集与远程操作实验实验3：DCS操作画面组态实验实验4：DCS控制系统组态实验实验5：对象特性的阶跃响应测试实验实验6：DCS单回路控制实验实验8：DCS比值控制实验实验7：DCS串级控制实验实验8：DCS硬件配置练习实验实验9：DCS工业以太网组网练习实验实验10：DCS工程师站监控操作员站练习实验实验11：DCS工业大型综合控制系统模拟组态实验课程5：《过程控制工程》实验1：过程控制系统的认识实验实验2：控制对象的阶跃响应测试与特性参数获取实验3：液位对象的开关控制实验实验4：单回路PID控制器参数的离线与在线整定实验5：流量比值控制系统实验实验6：液位串级控制系统实验验7：液位对象的前馈反馈控制实验实验8：液位对象的选择控制实验实验9：PID参数的自整定控制实验实验10：液位对象的非线性控制实验实验11：四容水箱的多回路控制实验实验12：四容水箱的解耦控制实验实验13：温度纯滞后对象的Smith补偿控制实验实验14：纯滞后对象的内模控制实验待补充及完善……5、实验室承担科研及教学研究针对控制类课题，都可以通过本实验室进行模拟系统设计，帮助老师完成各项科研课题。第二章自动控制技术综合实验室建设方案总述一、方案总述自动控制技术综合实验室以满足自动化、机械工程、船舶与海洋工程等专业实践教学以及工程案例模拟应用为出发点建设，在满足学生学习的同时，也为教师课题研究提供强有力的保障。实验室在满足基础教学的基础上，以模拟港口重型机械自动化、港口装卸自动化、船舶电气自动化、炼油过程自动化、制糖自动化等为建设方向，逐一完善各模块系统，并进行模拟创新实践，以培养应用型工程人才。以下建设项目为2015年首期建设内容，初步预算经费600万元。二、模块化设计PLC控制器变频器伺服系统人机界面待补充……三、集成系统设计港口装卸自动化待补充……三、主要设备序号设备名称数量单位用途备注1PLC2345四、场地规划及装修1、模拟工厂或应用环境设计。2、实验室安全操作条例须挂在室内明显处，且每次实验前，须告知学生。待补充……模拟真实工厂或其他环境下进行装修设计五、项目建设进度及实施安排首期以建设各个自动化产品模块教学为主，并通过模块组合设计港口装卸自动化集成系统进行强化教学。第三章自动控制技术综合实验室建设效果评估一、学生预期受益情况机械工程、自动化等专业是一个重视操作、技术为先的实用性工科专业，实验教学是培养自动化工程技术人才的重要环节，也是保证学生就业质量、提高学生就业能力的必不可少的基础。实验教学中心的建立将会使我校控制相关的众多专业的学生得到多方面的帮助：1.进一步提高学生的学习效果通过先进、完备的实验设备和精心设计的实验课程，可以使学生掌握基本实践技能，培养综合运用各种测绘仪器的能力；激发学生的实验兴趣，调动学生学习的主动性和创新能力。确保学生掌握坚实的基础理论和基本技能。2.提高学生的仪器操作和软件设计水平实验中心实行开放式管理，学生可以根据需要申请课外实习和上机操作，从而保证学生在毕业前能够熟练掌握各种自动化设备的操作以及自动化工程系统的设计，为就业做好充分的准备。3.鼓励学生参加各种自动化相关大赛和自动化工程技术证书考试，增强学生的就业竞争能力。4.确保产学研结合的真正落实通过本实验室，学生可以通过实训掌握最先进的自动化技术产品以及产业应用实践开发。，障了实践应用与社会产业相结合。5.进一步培养学生的创新意识和创新能力。近年来，广西教育厅每年设立广西大学生实践创新训练计划项目，我校自动化相关专业的学生一直积极参加；实验教学中心的建立和开放将会给学生提供更先进的设备和技术手段，进一步提高学生的创新意识和创新能力。二、老师预期受益情况1.提供教师培训认证2.有助于教材的开发3.有助于科研项目的实际转化三、学校预期受益情况1、应用型大学示范性实验教学中心一个高水平、开放性的自动化技术实验教学中心将会为这些学校提供一个参照的建设标准，从而提高徐州乃至苏北的整体测绘相关的学生的实践能力。2.扩大资源共享，提高设备使用率，共同促进发展。自动控制技术实验室以模块化教学引导工程系统集成设计，将大大提高设备的使用率，并且面向社会开放培训项目，扩大资源共享。3.规范实习实验教学，力争取省部级、国家级教学成果获奖。四、社会预期受益情况1.为区域经济所需人才提供培训服务建立一个开放、合作的自动化培训平台，对社会开放培训项目，为区域有需求的工程技术人员提供更便捷的自动化技术应用培训。第四章自动控制技术综合实验室管理事项一、实验室安全管理制度1、实验室是进行实践和科研工作的重要基地。为做好实验室安全工作，确保实验工作的顺利开展，制订本管理制度。2、为确保全体实验人员自身安全和公司财产不受损失，实验室实验员、参加实验的其他人员，必须牢固树立“安全第一”的思想，严格遵守实验室管理制度和实验操作流程，防止任何安全事故的发生。3、实验室的钥匙应有专人保管，不得私自配备或转借他人。双休日、节假日及夜间进行实验，应经实验室负责人同意方可进行。4、严禁用湿手去开启电闸和电器开关，凡漏电仪器不要使用，以免触电。5、室内不准私拉电线，如工作需要，事先上报有关部门批准实验室内的一切电源要有专人负责管理，定期进行安全检查，发现隐患及时处理，。6、实验室内存放的一切易燃、易爆物品，都要单独隔离，与电源保持一定距离。7、实验室必须按要求配备消防器材。实验室工作人员应熟练掌握消防器材的使用方法，并将本实验室的消防器材放在干燥、通风、明显和便于使用的位置，周围不许堆放杂物，严禁消防器材挪做他用。8、实验室内不准举办一切与实验无关的活动。保持实验室环境整洁，走道畅通，设备器材摆放整齐，严禁占用走廊堆放杂物。9、实验仪器设备必须有专人管理，使用实验仪器设备必须实验室实验员同意。未经实验室管理人员许可，任何人不许随意动用实验室的仪器设备。凡使用贵重、大型精密仪器及电器设备，使用人员必须遵守操作规章，要坚守岗位，发现问题及时处理，因不听指导或违反操作规程导致仪器设备损坏，要追究当事人责任，并按有关规定给以必要的处罚。10、实验结束后，应关闭所使用的仪器设备，切断电源、气源和水源，清理和存档、保存实验用品。11、参加实验的人员离开实验室后，实验室实验员对实验室内的仪器设备、电（气、水）源等情况进行检查，确认无问题后，关好实验室门、窗。12、下班后或节假日，整理