浅谈自动化专业基础课程实验室建设

葛春　火箭军工程大学士官学院



浅谈自动化专业基础课程实验室建设

葛春火箭军工程大学士官学院

摘要：本文分别从两门自动化专业基础课程的教学目标和基础建设需要出发，在现有实验室软硬件条件基础上，提出了几点关于测试技术实验室、微机与接口技术实验室的建设发展对策。

关键词：实验室建设测试技术微机与接口技术

引言

高校实验室是创新人才培养的重要场所[1],优化实验室资源配置、提升实验室管理水平对促进高校的教学和科研工作具有重要意义[2]。高校实验室的基础建设必须做到与时俱进，与现代科技接轨，这样才能培养出适应社会发展需要的高素质应用复合型人才[3]。本文以测试技术、微机原理与接口技术两门自动化专业基础课程为例，分别浅谈一下这两个实验室的建设发展对策。

一、突出测试信号传输关系，扎实推进测试技术实验室建设

1.以测试计算机为核心，不断改进工控机和PLC试验平台

测控系统的核心部件一般都为计算机，常用的测试计算机有微机、工控机、PLC等，大部分测试技术实验室现已构建工控机和PLC（可编程序控制器）实验平台，但还需要在以下几个方面不断改进。一是增加学生搭建系统硬件环节，如工控机板卡安装、信号线连接等，更好的让学生在动手过程中理解信号的传输过程；二是选用部分较为简单的软件程序，如实现定时控制的PLC梯形图程序，让学生自主编写，体会软件控制的基本原理；三是跟踪技术发展前沿和新型测试设备的应用，适当补充DSP(数字信号处理器)、FPGA（现场可编程逻辑阵列）等计算机控制技术试验设备。

2.以测试总线为重点，持续补充典型测试总线实验平台

如果说测试计算机是测控系统的核心，那么测试总线就是核心到达各分支部件的信号传输主干桥梁。测试总线种类繁多、性能各异，为达到更好的教学效果，需要持续补充典型总线测试平台。一是紧跟总线技术发展趋势，适时增加PXI总线、1553B航空总线等试验平台；二是完善计算机与智能仪器通信总线实验项目，实现RS-232C、RS-422、RS-485、USB、IEEE1394、GPIB串并口通信实验的系列化建设；三是增加学生动手连接总线电缆、搭建基于总线测控系统的实践环节，如安装VXI总线功能模块、连接VXI机箱与测控计算机，有助于学生理解信号的传输处理机制。

3.以测试仪器为重要支撑，逐步实现常用智能仪器的多样化

测试计算机是测控系统的核心，测试总线是信号传输主干桥梁，那么测试仪器则是末端的有效执行者。常用测试仪器种类较多、功能各异，需要进一步实现常用智能仪器的多样化。一是力求达到实验仪器的系列化，在原有直流稳压电源、示波器、多功能数字万用表、信号发生器等电子仪器基础上，适时增加温度智能控制仪、智能系统终端等常用智能仪器；二是增强实验室测试仪器与测试计算机、测试总线之间的联系，尽量选用基于RS-422/RS-485/GPIB/USB多种通信接口的智能仪器，即可达到学生练习使用仪表的功能，又可锻炼学生通过各种通信总线实现与测试计算机通信的技能；三是开展基于LabVIEW平台的虚拟仪器实验平台建设，使学生通过动手编写程序能搭建简单典型的虚拟仪器。

二、强调微机控制工作过程，不断优化微机与接口技术实验室建设

1.以硬件条件为有力支撑，完善接口试验箱、多功能实验板等实验实作条件

部分院校的微机与接口技术实验室硬件系统主要由多个实验单元、投影仪和教师机等组成，每个实验单元由一台计算机、一台接口实验箱、一个仿真器、一台示波器、一个稳压器和部分实验电路板等组成，硬件条件比较完善，起到了很好的支撑作用，但也需要在以下几方面不断完善。一是扩充不同功能实验板种类与数量，保证学生学习微机控制的知识完整性和多样性；二是增加学生动手焊接实验板、搭建简易控制系统的实验环节，有利于学生理解微机的控制工作过程；三是可实时增加实验单元数量，以满足一名学生对应一组设备的教学需求。

2.以软件条件为重要辅助，搭建虚实结合、对照原理操作实践的实验环境

微机软件编程方法种类多、难度大，根据课程标准要求，针对不同理论基础的学生，需要在现有条件下继续搭建虚实结合、对照原理操作实践的实验环境。一是安装基于伟福VW和Keil uVision的编程环境，既能满足基础偏弱学生基于汇编语言的软件编程，又能满足基础较强学生基于C语言的软件编程；二是为了减小学生理解微机控制工作过程的难度和实现实物实验前的热身，安装Proteus虚拟软件环境，让学生在实物实验前能完成虚拟系统搭建，既能看清信号关系，又可增加实验种类的多样性；三是探索各软件平台之间兼容融合的问题，充分发挥各自的效益和之间的联系。

3.以网络化教学平台为特色，实现基于多媒体教学控制软件平台的互动式教学

相对硬件电路的搭建，微机软件编程学习难度大，学生在动手编程过程中容易出现思路不清晰、代码输入错误、编译不通过等常见问题，这就需要进一步构建基于Lanstar等多媒体教学控制软件的互动平台，实现互动式的网络化教学模式。一是通过多媒体教学控制软件平台实现教师对每位学生的操作过程现场监控，从而及时发现问题并做出解答；二是通过该平台将学生的故障案例和典型作品公布讲述给所有其他学生，达到分析导航与作品评价的良好效果；三是通过该平台共享系统资源，便于教学内容和素材的下发和收集。

参考文献：

[1]王杰，任佳.大力推进高水平实验室建设，着力培养创新人才[J].实验室研究与探索，2015，34（11）：233-237.

[2]应窕.论新形势下研究型高校的实验室建设[J].实验室技术与管理，2015，32（3）：239-241.

[3]都丽丽，张仲文. 关于高校实验室管理与建设的思考[J].教育教学论坛，2015,4（14）：252-253.

作者简介：葛春（1984.2-），男，硕士，讲师，主要研究方向：士官职业技术教育、测试与控制技术。