当前PLC、DCS教学与学生创新能力的培养研究

【摘 要】众所周知，在工业自动化控制方面，PLC以及DCS系统占据着重要地位。而作为一个国家工业发展的核心部位，工业自动化对我国工业经济的发展具有重要影响。因此必要中要重视PLC以及DCS系统的不断升级与完善。这就要求我国高等院校要着重加强PLC以及DCS教学，培养学生的创新能力，为工业建设提供具有创新精神的人才。本文主要围绕我国PLC以及DCS发展历程进行论述，同时对培养学生创新能力提出一些看法，以期有助于PLC以及DCS教学的健康发展。

【关键字】PLC；DCS；创新能力

一、PLC、DCS相关概念概述

逻辑可编程控制器简称PLC，是一种为适应工业环境而设计的数字运算的电子系统。PLC主要采用一种可编程的储存器，执行相应的逻辑运算、定时、计数、顺序控制以及算数操作等指令，其中要借助数字模拟的方式来对生产过程进行控制，这是工业控制的核心。PLC的主要特点是工作可靠、积木式结构、运行速度快，具备良好的兼容性、较高的网络功能。PLC的主要功能：可以有效完成实时顺序控制、条件控制以及步进控制；可以完成数据处理、实时监控以及通讯联网等功能。经过长期实践证明PLC是可靠耐用，能够根据工作环境进行加固，其故障排除简单，一直深得顾客的喜爱。DCS是集散控制系统，又称分布式控制系统，是在集中控制系统上演变而来的一种集过程监控与过程控制为一体的新型计算机控制系统。DCS系统的主要特征是控制与显示分离；完备的开放系统；网络通信技术的采用；综合化与专业化；高度可靠性；系统扩展灵活；实现人机对话；管理能力强。当前通信网络的不断发展使得DCS系统发展为集合计算机、显示、通信与控制等技术的体系。相较于虚拟化、云计算等新兴技术，DCS系统已经广泛的存在于企业的经营管理与生产控制环节，在冶金、电力以及化工等行业已经得到普及。经过多年实践表明DCS系统在连续控制领域发展为成熟与完善的控制系统，其拥有有好的人机界面，基于坚实技术的可靠性、单一的数据库，而且其组装方便，赢得了广大顾客的好评。[1]

PLC、DCS是工业自动化的基本技术结构，两者之间各有所长，但是随着计算机技术与通信技术的快速发展，两者之间的界限也变得模糊起来，这就需要PLC以及DCS制造商对市场需求进行深入研究，不断提升产品性能，才能确保产品在市场竞争中占据优势。

当前我国已经进入了多种型号的PLC以及DCS，成功运用于生产的各个行业。20世纪八十年代末我国大部分的高等院校的工科专业积极开设了可编程控制器以及集散控制系统这两门课程，是电气工程、自动化专业、机械设计等有关工业自动化专业的必修课。一般来说，PLC系统通常采取随机仪表的方式进行引进，没有响应的完整技术档案，这就使得日常的维护变得困难。DCS通常是表现为交钥匙工程的形式，供有关用户使用。最新一代的DCS系统朝着开放性与智能化的防线发展，其中APC，即先进过程控制系统得到广泛的推广与普及，为工业生产带来巨大的利润。但是我国的DCS系统的运行水平依然处于系统刚刚投运时候的状态。因此，当前迫应用切要求在引进技术以后能够及时被消化与吸收，要求工程技术人员在模仿中出出创新。这就要求我国各高等院校立足于提升我国PLC、DCS系统的应用水平的使命感，积极加强PLC以及DCS系统的课程建设，传授新知识以及新技能，同时着力培养学生的创新能力以及工程实践能力。[2]

二、培养学生创新能力的具体对策

（一）树立教育创新意识

当前应主要从教育观念、教学目标、教学方式、教学内容以及管理制度等方面有意识加强创新力度，通过教育的创新带动创新教育。具体到PLC以及DCS教学。要从激发教师的创造力方面着眼，由教师自主组织与编写相应的教材，按照创新超前性以及新颖性的理念对教材进行编写，通过热点问题引发学生的兴趣点，积极引导学生开展自己的研究，或者由教师带领，参与课题研究。提倡启发式教学，鼓励教师采用多媒体等现代化的手段，进行网上模拟训练，从而培养学生自主创新能力。[3]此外，还应积极创新教学评估体系。推动考试方式的改进，深化教学创新；适当减少闭卷考试力度，增加口试答辩、补充开卷以及操作实验等开放式考察形式，这样就不单能够了解学生的知识掌握能力，还能够培养学生的归纳与创新能力。

（二）营造高质量的教学条件

这主要体现在两个方面：教材与教学基地。首先，随着PLC以及DCS领域的新技术、新设备不断推陈出新，必须及时更新教材内容，跟踪学科的发展方向。例如，国际电工学会颁布有关PLC标准IEC-1131-3，规定PLC的主级语言是顺序功能图，梯形图、指令表以及结构文本是次级语言。因此，在编写有关可编程控制器顺序功能图这一章的时候就要严格依据这个规定编写。浙江巨化股份公司成功实验我国第一套基金会现场总线，标志着我国的现成总线控制系统已经成功步入实用阶段，这时候就要求高等院校将其及时吸收到教材中去，使得学生及时了解学科的热点以及发展动态，这也为培养学生的创新能力提供更坚实的支撑与基础。其次，为了配合理论教学，必须要及时配置相应的PLC、DCS以及相关的工业生产装置实验室，从而构建现代化工厂环境，为学生高质量完成利用PLC与DCS系统对机械设备以及生产中的软件组态、系统设计以及系统调试等进行实时控制的相关实验。通过建立条件优良的教学基地能够为学生动手能力以及设计能力的培养提供理想的工程试验场地，为帮助学生开发新的控制算法以及控制策略并将其成功运用于实践中营造了高质量的条件。[4]

（三）强化训练项目的开发

出于培养学生基本能力以及创新技术的目的，当前主要采取网上模拟以工程实践这两种方式。通过开发仿真软件以及模拟演示软件，帮助学生做好软件组态以及编程方面的训练工作；借助工程设计新以及相应的研究性实验室，使得学生树立技术创新意识，从而有效提升工程技术创新能力。[5]经过这些着力于培养学生创新能力的实践教学，不仅使得学生充分熟悉有关PLC以及DCS方面的新技术以及相关产品的应用，也使得学生能够有效掌握有关工程设计的和应用软件编程等方面的基本方法与技能。

三、小结

当前PLC以及DCS系统已经成长为工业控制领域的主流，其可靠性、运行简单使得它们在计算机、电子技术等行业得到广泛应用。但是两者之间并不是同等发展的。市场经济要求控制系统依循开发的原则，在这方面PIC系统远远超过DCS系统，PLC系统所具备的通用的界面软件以及相对开放的网络协议都成为其一大竞争优势，而且PLC的管理能力以及过程控制功能得到大大加强，在在某种程度上能够取代DCS的地位。而DCS系统由于其既有的历史缘故，在开放性方面不能有效适应客户的要求，其未来发展命运堪忧。因此，在PLC以及DCS教学中，要注重两者的发展态势，追踪学科前沿发展。