TW-CK20 二容液位流量控制實(shí)驗(yàn)裝置
《TW-CK20二容液位流量控制實(shí)驗(yàn)裝置在教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐》
by 張明遠(yuǎn) - 高級(jí)講師，自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人
H2 引言
各位同仁，今天我想和大家分享一款在我們自動(dòng)化控制教學(xué)中表現(xiàn)突出的實(shí)驗(yàn)設(shè)備——TW-CK20二容液位流量控制實(shí)驗(yàn)裝置。作為一名在職業(yè)院校任教15年的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教師，我深知實(shí)踐教學(xué)對(duì)學(xué)生技能培養(yǎng)的重要性。這款裝置不僅完美契合了我們"理論聯(lián)系實(shí)際"的教學(xué)理念，更為學(xué)生提供了直觀理解復(fù)雜控制原理的平臺(tái)。
H2 設(shè)備概述與教學(xué)價(jià)值
H3 設(shè)備基本組成
TW-CK20二容液位流量控制實(shí)驗(yàn)裝置由上下兩個(gè)有機(jī)玻璃水箱、水泵、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)、液位傳感器等核心部件組成。這套裝置最吸引我的地方在于其模塊化設(shè)計(jì)，各部件布局合理，管路連接清晰可見(jiàn)，非常便于學(xué)生觀察和理解。
在實(shí)際教學(xué)中，我經(jīng)常利用這套裝置的透明特性，讓學(xué)生直觀地看到液體流動(dòng)和液位變化的整個(gè)過(guò)程。這種視覺(jué)化的教學(xué)方式，比單純講解理論要有效得多。
H3 教學(xué)應(yīng)用價(jià)值
從教學(xué)角度看，這套裝置的價(jià)值主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：
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基礎(chǔ)概念可視化：將抽象的液位控制、流量控制等概念具象化
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多種控制策略實(shí)踐：支持P、PI、PID等多種控制算法的實(shí)驗(yàn)
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故障模擬與診斷：可人為設(shè)置各種故障，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力
我特別欣賞它能夠模擬工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)的干擾因素，如泄漏、堵塞等情況。這為學(xué)生提供了難得的實(shí)戰(zhàn)演練機(jī)會(huì)。
H2 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施
H3 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
在我們的課程設(shè)計(jì)中，TW-CK20主要承擔(dān)以下基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：
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單容液位定值控制實(shí)驗(yàn)：這是學(xué)生接觸的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)理解反饋控制的基本原理
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雙容液位串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)：難度提升，讓學(xué)生理解多變量系統(tǒng)的耦合特性
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流量比值控制實(shí)驗(yàn)：模擬工業(yè)生產(chǎn)中的配比控制場(chǎng)景
在單容液位實(shí)驗(yàn)中，我通常會(huì)先讓學(xué)生手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度來(lái)控制液位，然后再引入自動(dòng)控制。這種"先手動(dòng)后自動(dòng)"的教學(xué)順序，能幫助學(xué)生更好地理解自動(dòng)控制的意義和優(yōu)勢(shì)。
H3 綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
除了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，我們還開(kāi)發(fā)了幾個(gè)綜合性實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目：
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液位-流量解耦控制：培養(yǎng)學(xué)生處理多變量耦合系統(tǒng)的能力
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抗干擾性能測(cè)試：通過(guò)人為加入干擾，測(cè)試控制系統(tǒng)的魯棒性
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不同控制算法比較：對(duì)比P、PI、PID等算法的控制效果
這些項(xiàng)目通常安排在課程后期，由3-4名學(xué)生組成小組共同完成。我觀察到，通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作解決實(shí)際問(wèn)題，學(xué)生的綜合能力得到了顯著提升。
H2 教學(xué)效果評(píng)估與反思
H3 學(xué)生反饋與成果
使用TW-CK20進(jìn)行教學(xué)三年來(lái)，學(xué)生的反饋非常積極。85%的學(xué)生表示這套裝置幫助他們更好地理解了控制理論；在最近的技能大賽中，我們的學(xué)生在"過(guò)程控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試"賽項(xiàng)中獲得了省級(jí)一等獎(jiǎng)。
特別值得一提的是，這套裝置的工業(yè)級(jí)配置讓學(xué)生提前熟悉了現(xiàn)場(chǎng)儀表的使用方法，如電磁流量計(jì)的安裝與校準(zhǔn)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)試等。這些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)學(xué)生畢業(yè)后快速適應(yīng)工作崗位大有裨益。
H3 教學(xué)改進(jìn)建議
當(dāng)然，在實(shí)際使用過(guò)程中，我也發(fā)現(xiàn)了一些可以改進(jìn)的地方：
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增加無(wú)線監(jiān)測(cè)功能：便于學(xué)生遠(yuǎn)程觀察參數(shù)變化
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擴(kuò)展物聯(lián)網(wǎng)接口：適應(yīng)工業(yè)4.0的教學(xué)需求
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配套虛擬仿真軟件：方便課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)
建議廠家可以考慮這些改進(jìn)方向，使設(shè)備更加完善。
H2 結(jié)語(yǔ)
總的來(lái)說(shuō)，TW-CK20二容液位流量控制實(shí)驗(yàn)裝置是一款非常優(yōu)秀的教學(xué)設(shè)備，它成功地將抽象的控制理論轉(zhuǎn)化為直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和理解深度。作為教師，我們也在使用過(guò)程中不斷探索更有效的教學(xué)方法，使這套設(shè)備發(fā)揮最大教學(xué)價(jià)值。
希望我的分享對(duì)各位同仁有所啟發(fā)，也歡迎大家一起交流過(guò)程控制教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)和心得。讓我們共同努力，培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的自動(dòng)化技術(shù)人才！
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