计算机控制范文10篇

《计算机控制》技术是一门以控制理论为基础，以数字控制技术为核心，综合电子技术、微型控制器技术、计算机网络技术，从而实现生产技术的精密化、生产设备的信息化、生产过程的自动化及机电控制系统的最佳化的专门学科。目前《计算机控制》课程作为自动化专业的专业课程在工科院校也已普遍开设，但由于该课程理论体系庞大、应用技术宽泛，实际的《计算机控制》课程包含的教学内容并不统一。针对这一情况，本文通过分析现有教材内容的不足，提出适合应用型工科院校本科教学的《计算机控制》课程体系。

一、现有教材内容分析

目前国内《计算机控制》课程教材数量很多，从“读秀”网检索书名《计算机控制》，能搜索到近千本相关图书。这些教材依名称大致可分为《计算机控制技术》、《计算机控制系统》、《微型计算机控制技术》等3类。纵观上世纪90年代以来出版的代表性教材和规划教材，《计算机控制》教材内容可明显分为理论知识和应用技术2个部分。其中，理论知识部分内容相对统一，即包含线性离散系统的Z变换分析、数字控制器的模拟化设计、数字控制器的离散化设计、线性离散系统的离散状态空间分析等4大部分，但各教材对于这些内容的取舍不尽相同，且各部分篇目名称也不尽一致。应用技术部分内容虽然一般归在“计算机控制系统的设计与实现”篇目下介绍，但内容却很不统一。上述问题具体可归纳为以下几点：（一）理论知识内容取舍不够合理。《计算机控制》课程的理论内容基本承接自《自动控制原理》、《过程控制》和《现代控制理论》课程。具体说来，《自动控制原理》课程的“线性离散系统的分析与校正”是《计算机控制》课程的理论基础知识，这部分内容在应用型工科院校本科《自动控制原理》课程教学中一般讲授较少，所以，在《计算机控制》课程中应着重介绍，但现有《计算机控制》课程教材一般只介绍“Z变换及离散系统传递函数”部分，对于“离散系统频域分析”介绍不多，这会造成知识结构缺失，是应该避免的[1，2]。《过程控制》课程中的PID控制和克服线性系统纯滞后问题，在《计算机控制》课程中重新得到体现，其中“数字PID控制器”、“Smith预估控制”和“大林算法”等内容最为突出。从实现角度看，“数字PID控制器”和“Smith预估控制”属于数字控制器的“模拟化设计”，“大林算法”则属于数字控制器的“直接设计”。但有些教材过于强调《计算机控制》课程与《过程控制》课程的联系，将《过程控制》课程中的“串级控制”、“前馈-反馈控制”等“解耦控制”等数字控制技术也纳入《计算机控制》课程中，而限于篇幅，对这些内容的介绍与推导又不够详细，结果造成学生理解困难，不得要领[2]。其实，对于应用型工科院校能将“数字PID控制器”、“Smith预估控制”和“大林算法”掌握就足够了，“串级控制”等内容有需要者可以自学，不必专门介绍。《现代控制理论》课程的“状态空间模型与极点配置设计”内容在《计算机控制》课程中仍十分重要，离散系统的状态空间模型分析与观测器、控制器设计促进了现代控制理论的广泛应用，所以，虽然这部分内容较难理解，但不可或缺。很多现有教材对这部分内容略而不谈，这是很不应该的。随着电子信息技术的飞速发展，以往难以实现的先进控制方法陆续在实践中获得应用，一些较先进控制规律，如“二次型最优控制”、“自校正控制”、“预测控制”、“模糊控制”，甚至“网络控制”等数字设计也被写进了教材[3，4]。这部分内容几乎每一部分都曾是研究热点，掌握该内容对于拓展思路具有极大帮助，还可以为日后科研工作铺垫良好基础。但对于应用型工科院校学生而言，掌握这部分内容难度较大，且普遍兴趣不高，从就业前景看，这部分内容与之关系也较疏远。所以，这部分内容可以不必纳入课程，相关内容可以移到其他课程做详细介绍，如“模糊控制”可以归入《智能控制》课程、“网络控制”等可以归入《先进控制理论》（选修）课程或专题讲座。综合上述，结合应用型工科院校特点，《计算机控制》课程的理论内容应力求“细而精”，避免“全而疏”。理论推导应尽可能详细，即便是与前导课程中重复的内容，仍不要轻易省略，以免造成学生理解困难。（二）应用技术内容差异巨大。《计算机控制》课程的应用技术内容几乎涵盖了自动化专业所有应用领域。因应用涉及面太大，且技术更新较快，较早教材的应用技术部分已不适合现有教学[5]，但现有教材的应用技术内容差异却十分突出。具体表现可归纳为以下几点：1.《计算机控制》应用领域选择不够恰当做为一本容量有限的教材，不可能把所有《计算机控制》的应用领域内容都进行介绍，只能选择相对具有代表性的案例。而且选择的案例最好是前导课程没有介绍或较少介绍的内容。但有些教材过于偏重微型控制器的应用，将PLC或单片机控制系统做为主要应用对象介绍。其实，这部分内容已经在微机原理或单片机课程中做过详细介绍，没有必要再重复说明。2.应用技术案例设计介绍不够详细大部分教材选择“集散型控制系统”做为典型《计算机控制》应用案例，但对其《计算机控制》设计过程却说明的不够详细。这部分内容在《过程控制》课程中有所涉及，基于理论内容的延续性，在《计算机控制》课程中也应进行详细的介绍。“集散型控制系统”本身只会在大型或超大型工厂中应用，学生接触条件有限。如果教材仍然泛泛介绍系统架构，或以实例说明代替设计过程，会令学生既不能深入了解应用技术，也认识不到理论知识在实践中的具体应用，造成理论知识与应用知识的割裂。3.应用技术内容过于庞杂部分教材注意到了计算机控制新技术的应用与发展，将较为成熟的新技术，如组态软件、现场总线、实时网络控制等引进教材，这是值得肯定和学习的[1，3]。但这些内容有的与理论知识联系不大（如组态软件和现场总线），有的可以在其他课程中进行更为详细的介绍（如实时网络控制和现场总线），而且引入这些内容会让应用技术的内容过于庞杂。有些教材应用技术内容篇幅比例竟占全书80%，这种过于挤压理论知识的教材很不适合应用型工科院校学生学习。综合上述，结合应用型工科院校特点，《计算机控制》课程的应用技术内容仍应力求“细而精”，通过一二个具体应用案例，将应用理论知识的工程设计技术展示给学生，会让学生对《计算机控制》课程的学习有更生动的体会。（三）仿真分析介绍不足仿真分析是控制理论学习的重要组成部分，《计算机控制》也不例外。现有《计算机控制》课程的仿真分析一般都放在课程实验环节进行，由于《计算机控制》课程的理论知识相对理解较难，不及时跟进仿真分析，不利于知识点的掌握。但现有教材大多不涉及这部分内容，而是将这部分任务推给了配套的实验课程或实验指导书。即使有些教材辟出专门的仿真章节，仍不能满足对相关知识点的覆盖[3]。这种现象虽然和目前《计算机控制》课程实验平台单一、仿真实验简化有一定关系，但仍应该引起重视。

二、新的教学内容体系

针对上述问题，本文对《计算机控制》课程按“理论知识”、“应用技术知识”和“仿真分析”三部分安排教学内容，提出一种新的教学体系，具体如下：（一）理论知识部分。该部分仍以线性离散系统的Z变换分析、数字控制器的模拟化设计、数字控制器的离散化设计、线性离散系统的离散状态空间分析等4大部分为主体。其中，“离散系统的Z变换分析”主要包括“Z变换”、“离散系统脉冲传递函数”、“离散系统稳定性分析”、“离散系统频域特性分析”等，虽然内容较多，但因与《自动控制原理》课程重叠较大，可以安排较少学时；“数字控制器的模拟化设计”主要包括“数字PID”与“Smith预估控制”，该内容相对简单，应安排较少学时；“数字控制器的离散化设计”主要包括“最少拍控制器设计”和“大林算法”，涉及内容代表性强，难度较大，应安排较多学时；“线性离散系统的离散状态空间分析”包括“离散系统状态空间模型”、“系统能控性与能观性”、“极点配置观测器设计”和“状态不可测控制器设计”等，该内容难度最大，为了与《现代控制理论》课程衔接，所以，也应安排较多课时。教学过程中，教师对上述各部分的知识点均做详细推导，4部分的课时比例大致为2：1：4：3，这与现有教材篇幅比例有明显区别。（二）应用技术知识部分。该部分主要包括“计算机控制系统的设计”和“计算机控制系统的工程实现”2部分。其中，“计算机控制系统的设计”主要介绍计算机控制系统的硬件、软件设计基本原则与方法；“计算机控制系统的工程实现”主要通过一个具体计算机控制实例（如机器人控制或某一工业控制任务），详细介绍控制系统的计算机辅助设计过程，将理论知识在计算机控制任务设计中的具体应用展示出来，尤其要突出工程设计与理论计算之间的差异，并通过数字仿真，实现控制任务要求，从而掌握计算机辅助设计基本要领。该部分对于计算机控制实例的架构、硬件选型、软件搭建、通讯接口等只做简要介绍，重点突出离散控制系统的数字控制器设计与实现。应用技术知识部分是本课程教学内容与现有教材的明显区别之一。（三）仿真分析部分。该部分不设独立章节，而是在理论知识每一章的最后和应用知识部分的案例中安排仿真分析环节，采用MATLAB软件验证该章节主要理论知识点和设计结果。在理论知识点中融入仿真分析，学生可以边学习边仿真，加深知识点的理解，同时掌握仿真分析软件相关操作技巧。这些仿真分析技巧仍可以在配套实验课程中根据具体实验要求使用，这不但与实验课程不冲突，而且还有助于提高实验课程质量。理论知识仿真分析不占用教学课时，而是要求学生自学；应用知识部分的案例仿真则需要授课教学。仿真分析部分是本课程教学内容与现有教材的另一主要区别。以上3部分教学内容课时比例为6：2：2，理论知识仍是主体，这样做的目的并非减少课程的实践内容，而是突出重点，使学生在尽可能少的课时里掌握尽可能全面的知识点。

三、教学实践

随着“互联网+”时代到来，传统工业体系迎来了一场数字化革命，以智能化、自动化、人性化管理为发展目标，大量先进计算机控制技术被应用到冶金生产领域，有力促进了信息技术与冶金工业的融合。从冶金生产演变维度分析，冶金工业缘起于近代以来钢铁生产工艺改进与优化，在钢铁需求规模、种类不断提升的背景下，其生产流程日渐复杂、技术装备不断升级、创新能力亟待提升，计算机控制技术引进以后，有助于促进冶金工业高质、高效发展，在加速冶金生产一体化的同时，还可以大幅度降低成本、节约资源。郭爱民编著的《冶金生产计算机控制》（冶金工业出版社，2014年8月第1版）一书以我国冶金生产操作需求为前提，全方位、多层次地介绍了计算机控制技术在冶金中的应用方式。全书有三大特色值得读者关注。

一、深入解读计算机控制技术在冶金中的应用原理，具有权威性特征

本书基于理论与实例相结合的方式，深入解读了计算机控制技术如何在冶金生产中应用，将深奥晦涩的原理转化为平实易懂的形式，既有助于读者理解掌握，也不失学术权威特征。究其原因，与本书目标读者群体定位有关，作者在开篇之际就明确指出，本书是以提高应用型本科冶金类专业教育质量为目标的，因此书中列举的冶金生产工艺、设备、技术等，均以国内冶金企业为参照，如山西太钢、晋西集团等企业。客观上，由于冶金工业自身的复杂性，导致计算机控制技术应用的复杂性，作者采取了两种表述方式满足“深入浅出”的描述：其一，将冶金生产系统解构成六大模块，按照模块主题组织内容，包括“生产过程控制模块”“控制系统过渡模块”“调节控制模块”“单回路控制模块”等。其二，在内容中添加丰富的表达元素，除了文字、公式、工程模型等，添加了大量计算机控制技术应用示意图，以此增强读者的直观体验。

二、详细介绍计算机控制技术在冶金中的典型应用，具有实用性优势

我国自20世纪70年代就开始构建冶金工业自动化系统，发展至今，计算机控制技术已经渗透到冶金生产的各个领域、各种环节、各类流程中。然而，冶金工业属于知识技术高度密集的产业，产品创新速度快、周期短，相对落后的计算机控制技术会被迅速淘汰，例如机械设备硬件升级下，必然需要与之匹配的新型计算机控制技术。经过“大浪淘沙”式的进化，当前计算机控制技术在国内冶金生产应用领域形成了“三足鼎立”的格局，即其典型的应用包括“计算机集散控制（DCS）”“现场总线控制（FCS）”“可编程控制器（PLC）”三种。本书立足精益求精的研究宗旨，在三个具有代表性的计算机控制技术应用中进一步筛选，突出可编程控制器（PLC）的优势，这一技术在现实中也是应用最广泛的，具备操作方式简单、精准程度高、模拟量控制等特点，最为重要的是，PLC控制技术应用原理与冶金生产全过程管理高度契合，它通过“输入采样、程序执行、输出刷新”三个阶段实现功能，属于典型的顺序控制机制。此外，本书从计算机控制技术实用性出发，明确其在冶金生产领域未来趋势，即朝向“智能控制”发展，目前国内已经实现的专家控制系统、模糊控制系统等，都属于智能控制范畴。

三、全面演示计算机控制技术监控画面与操作手段，具有借鉴性价值

摘要:针对自主研制的计算机控制三容水箱实验系统存在的数据采集精度低、可控性较差等问题，从硬件和软件两方面进行了优化设计。硬件上采用了ADuCM360芯片作为控制核心，设计采集控制板为4层电路板，并完成了相关功能的测试。软件上采用单位时间内各模块实时采样的方法，增加了采集的数据量。改变了阀门的控制策略，并进行了控制特性测试，通过MATLAB进行数据拟合，分析了阀门的可控程度。对优化后的系统采用了动态矩阵控制与比例—积分—微分(PID)控制结合(DMC-PID)串级控制算法进行仿真验证。结果表明:优化后的系统在稳定性与可控性方面均有提高。

关键词:计算机控制;优化设计;ADuCM360芯片;动态矩阵控制;比例—积分—微分(PID)控制

在工业控制领域，工业系统越复杂，模型建立越困难，控制算法应用到工业对象验证的代价越高。一般采用MATLAB仿真的方法完成此类实验，但仿真实验并不能很好地体现工业控制过程。三容水箱实验控制系统作为计算机控制实验系统的典型代表，为控制算法实验提供了验证对象，解决了仅有理论分析、仿真计算而缺乏实验验证的问题。许多工业系统中的控制对象都可以抽象成三容水箱控制模型，该实验系统可被用来研究控制算法的可行性和有效性，之后再将算法还原于工业现场验证其实际控制效果［1］。三容水箱实验控制系统具有柔性化特点，可通过对阀门和水泵的灵活控制组合成多种过程状态，可构建复杂的多输入、多输出控制回路［2］，对液位、温度等多种参数进行监测与控制，具有良好的可观性，可以模拟复杂的工业控制过程［3］，与实际工业领域结合紧密，具有很高的研究意义与应用价值。李志军等人［4］使用西门子S7—300PLC，结合用于过程控制的OLE(objectlinkingandembeddingforprocesscontrol，OPC)技术设计了可控制液位的四容水箱实验系统;冯晓会［5］利用西门子S7—300PLC研制了可对液位、温度等参量进行监测与控制的三容水箱实验装置;蒋建波等人［6］以西门子S7—300PLC为控制器设计了仿真与实验相结合的三容水箱实验装置。目前大部分多容水箱实验系统以可编程逻辑控制器(programmablelogiccontroller，PLC)为主控装置，与采集控制模块无法集成到一块电路板中，接线繁杂且可靠性不高;多数实验系统仅能进行液位控制，功能较为单一;阀门大多需要手动调节开度，操作繁琐且不准确。本文以一种自主研制的三容水箱系统为研究对象。该三容水箱实验系统功能较为完备，但仍有其局限性:原系统主控芯片采集数据精度不高，软件中单位时间内分时采样，采集数据量少，导致阶跃响应曲线的绘制不精确进而影响系统辨识;原系统电动阀通过计时控制阀门开度，导致控制误差较大，影响算法控制的准确性与快速性;原系统采集控制板中传感器与执行器接口布局混乱，易产生电磁干扰，检修困难等。针对以上问题，本研究对该三容水箱实验系统进行了优化与设计。

1整体优化方案设计

优化后的三容水箱实验控制系统主要由数据采集模块、执行器控制模块、电源管理模块和上位机监控模块四部分组成，其功能框图如图1所示。采集控制板设计为4层电路板，采用负片的设计方式将模拟电路和数字电路分开，将地层与电源层合理分割，提高了系统稳定性与抗干扰能力。主控芯片为ADuCM360芯片，该芯片的内核为ARMCortex—M3，通过芯片内集成的两个24位高精度ADC，来采集3路液位、1路压力、1路温度信号，相比之前的16位ADC，采集精度大幅提高，并且可同时开启多路采样通道。

2路流量信号的采集

摘要：“计算机控制技术”课程是自动化类专业重要的专业课程。基于工程教育论证的思想，对该课程实验的教学内容、实验教学效果评价和学生实验项目成绩评定等方面进行了一些改革和实践，达到了课程教学目标的要求。

关键词：计算机控制技术；实验项目；教学评价

一、引言

“计算机控制技术”是自动化、机器人工程、电气工程及其自动化专业的主干专业课程，是一门理论和实践紧密结合的课程。本课程主要介绍计算机控制系统的基本理论、计算机控制器的设计方法及系统的实现。通过对本课程的学习，学生可以具备对计算机控制系统的分析能力和设计能力。“计算机控制技术”课程的主要教学内容包括：计算机控制系统的总体情况和设计方法、计算机控制系统的输入/输出通道的设计结构和设计、开环数字程序控制的原理和设计、数字PID控制、最少拍控制的基本原理和设计方法、工控组态软件的设计和控制系统应用软件的设计等。各高校根据各自的实验条件，开设了不同的实验项目，但基本上都是验证性实验项目和用Matlab做仿真实验。

二、课程实验内容的改革

对于课时较少的计算机控制技术课程来说，其实验课设定并不多，一般开设了输入/输出通道的数据采集实验、步进电机控制实验、数字PID实验等。为了进一步加深学生理论知识的学习效果，提高其工程实践能力以及对科技创新能力，课程增加了一个演示实验项目和一个创新设计类项目。演示实验项目的设备来源于部分教师科研项目。我们选择了倒立摆、机器人、磁悬浮装置、直线柔性控制系统等装置作为演示实验设备。一个班级分成两组，由课程实验教师和实验室指导教师分别演示和讲解。选择“水箱液位控制系统设计实验”作为创新设计类项目，该实验项目以水箱作为控制对象，提供了多种计算机控制硬件条件和软件编程语言，由学生自己设计一个计算机控制系统。学生可以根据自己的学习情况选择控制器，有PC、西门子PLC、8088和单片机可选，编程语言可根据选择不同的控制器选择汇编语言、Matlab、VB、MCGS、STEP7等，避免了控制系统的雷同。表1是我校开设的是实验项目和课程教学知识点的关系表。

计算机控制技术是自动化专业的必修课。该课程是在自动化技术、计算机技术、控制技术，通信技术和网络技术及管理信息系统的基础上发展和建立起来的，它是实现综合自动化的核心技术，是一门综合性和实践性较强的课程［1－2］。

目前计算机控制技术课程设计多数是以围绕单片机或8088微处理器为控制核心的实验平台开展的，还有部分设计是要求运用仿真软件验证控制算法的正确性。上述要求很可能导致学生所掌握的知识与工厂实际设备脱节。由于学生对计算机控制相关硬件设备没有感性认识，所以导致学生经过学习，还是对计算机控制技术的内容不能合理、科学、自如地运用。利用P／T数字转台作为课程设计的平台，首先，可以使学生对计算机控制技术有最初的感性认识，其次，由于该设备采用的是工业级运动控制板卡，学生在熟悉相关资料的基础上能够进一步理解计算机控制系统的构成原理及计算机控制应用程序的设计，达到将综合专业基础知识与工程实际有机结合，从而培养学生的工程实践能力。通过资料搜集、方案分析、系统设计与报告撰写的整个过程，学生可以得到科学研究工作的初步训练。

1P／T数字转台实验系统介绍

1．1转台电机控制系统

转台电机控制系统主要由运动控制器、具有PCI插槽的PC机、具有增量式编码器的伺服电机、伺服电机驱动器、驱动器电源、原点开关和正／负限位开关等6个部分组成控制伺服电机时，控制器输出＋／－10V数字电压控制信号。采用GT系列运动控制器组成的控制系统典型连接如图1所示。

1．2运动控制器

摘要：在新工科建设的新形势下，新一轮科技革命和产业变革深入发展。我国“十四五”规划和2035远景目标纲要提出增强职业技术教育的适应性，大力培养技术技能人才。针对传统的高职《计算机控制技术》教学存在的问题，本文从教学内容、教学设计、教学实施等方面对该课程进行改革，使其更符合新工科专业人才培养的需求。

关键词：新形势；高职；计算机控制技术；教学改革

1引言

近些年来，中国制造业通过数字智能实现转型升级，未来几年将是我国制造业实现“中国制造2025”的关键阶段。《计算机控制技术》作为装备制造大类自动化类的专业核心课程，一直备受重视，但传统的教学模式已不能满足智能化时代的课堂需求[1]。本文提出在新工科背景下对《计算机控制技术》课程进行教学改革，以一个教学项目--电子闹钟的设计为例，实现提高学生的自主学习能力与实践创新能力，最终提高电气自动化类专业人才的培养水平。

2教学改革内容

2.1课程目标改革

锅炉微计算机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，我国现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的1/3，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。提高热效率，降低耗煤量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。

作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。采用微计算机控制，能对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能。

锅炉微机控制系统，一般由以下几部分组成，即由锅炉本体、一次仪表、微机、手自动切换操作、执行机构及阀、滑差电机等部分组成，一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机，手自动切换操作部分，手动时由操作人员手动控制，用操作器控制滑差电机及阀等，自动时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行，除此以外为保证锅炉运行的安全，在进行微机系统设计时，对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置，以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置，这是必不可少的，以免锅炉发生重大事故。

控制系统：

锅炉是一个较为复杂的调节对象，它不仅调节量多，而且各种量之间相互联系，相互影响，相互制约，锅炉内部的能量转换机理比较复杂，所以要对锅炉建立一个较为理想的数学模型比较困难。为此，把锅炉系统作了简化处理，化分为三个相对独立的调节系统。当然在某些系统中还可以细分出其它系统如一次风量控制回路，但是其主要是以下三个部分：

炉膛负压为主调量的特殊燃烧自动调节系统

锅炉微计算机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，我国现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的1/3，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。提高热效率，降低耗煤量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。

作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。采用微计算机控制，能对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能。

锅炉微机控制系统，一般由以下几部分组成，即由锅炉本体、一次仪表、微机、手自动切换操作、执行机构及阀、滑差电机等部分组成，一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机，手自动切换操作部分，手动时由操作人员手动控制，用操作器控制滑差电机及阀等，自动时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行，除此以外为保证锅炉运行的安全，在进行微机系统设计时，对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置，以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置，这是必不可少的，以免锅炉发生重大事故。

控制系统：

锅炉是一个较为复杂的调节对象，它不仅调节量多，而且各种量之间相互联系，相互影响，相互制约，锅炉内部的能量转换机理比较复杂，所以要对锅炉建立一个较为理想的数学模型比较困难。为此，把锅炉系统作了简化处理，化分为三个相对独立的调节系统。当然在某些系统中还可以细分出其它系统如一次风量控制回路，但是其主要是以下三个部分：

炉膛负压为主调量的特殊燃烧自动调节系统

1高等职业教育实践教学中存在的问题

教育部在《关于加强高职高专人才培养工作的若干意见》中明确指出：“人才培养模式改革的重点是教学过程的实践性、开放性和职业性，实验、实训、实习是三个关键环节。”[1]实验、实训、实习等实践教学是培养学生职业技能、锻炼学生职业意识、实现高职培养目标的主体教学环节之一。高等职业院校的教师开展实践教学活动，要以培养学生的动手能力和创新能力为主，以职业的典型工作任务为导向，锻炼企业所期望的工作能力，增强职业意识，强调教学过程的实践性和职业性。但目前职业教育实践教学中的几个问题需引起我们的注意。第一，现有实验设备制约着学生动手能力和创新能力的培养与提高。目前，实验设备大多采用以实验模块为基本单元的实验箱形式，往往以最基本的认知性和验证性实验为主，综合性、创造性实验很难实施。对于这样的实验，学生是被动的，是为完成任务而做实验，因而无积极性可言。第二，传统的实践教学过程大多围绕硬件实物，在实验室、实训室或企业车间等场所实施，因其直观易感性和接近生产实际，向来都是高职实践课程的主流教学方式。然而这种教学方式存在先天不足，因其投入大、适应性差且难于开放，往往使实践教学过程面临窘境[2]。对没有实践经验的学生来说，设计过程中容易造成器件和仪器仪表的损坏，故开展实践教学需要购置的元器件数量增多，开支增大。第三，实践性很强的专业课程学时有限，而设计型的实践项目要求学生在学习原理图的基础上设计出实物来，若原理图不正确会影响实物设计，延长学生的设计时间，又影响学习进度。

2虚拟仿真技术的优势

伴随着计算机软件和硬件技术的发展，各种虚拟仿真系统为实际系统的开发提供了可靠的保证，运用虚拟仿真技术进行实践教学有以下优势：(1)培养学生职业技能。围绕模拟和仿真条件开发的虚拟实验实训项目，是参考专业技术领域有关生产要素及岗位能力要求而开发的。通过训练，可增强学生实践技能，提高创新能力和就业竞争力。(2)教学成本低。基于计算机软件的虚拟仿真技术实践教学模式，在多媒体机房或专业实训室安装计算机仿真软件即可开展实践教学活动，维护、维修和管理工作量小，节约了教学成本。

(3)提升综合效益。借助Matlab，Proteus等软件强大的仿真能力以及丰富的资源库，可以有效替代硬件仿真器进行先期的软硬件调试，再利用仪器仪表的输入输出功能对实验结果进行检测，待仿真结果基本理想时再进行实际的硬件调试。这样，一方面学生了解应用系统硬件电路结构，锻炼了编程技术，也学习了仪器仪表的使用，提高了设计水平；另一方面开发过程高效，损失减少，解决了实验室资源紧张的问题[3]。

3计算机控制系统虚拟实验室的建设

锅炉微计算机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，我国现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的1/3，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。提高热效率，降低耗煤量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。

作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。采用微计算机控制，能对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能。

锅炉微机控制系统，一般由以下几部分组成，即由锅炉本体、一次仪表、微机、手自动切换操作、执行机构及阀、滑差电机等部分组成，一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机，手自动切换操作部分，手动时由操作人员手动控制，用操作器控制滑差电机及阀等，自动时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行，除此以外为保证锅炉运行的安全，在进行微机系统设计时，对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置，以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置，这是必不可少的，以免锅炉发生重大事故。

控制系统：

锅炉是一个较为复杂的调节对象，它不仅调节量多，而且各种量之间相互联系，相互影响，相互制约，锅炉内部的能量转换机理比较复杂，所以要对锅炉建立一个较为理想的数学模型比较困难。为此，把锅炉系统作了简化处理，化分为三个相对独立的调节系统。当然在某些系统中还可以细分出其它系统如一次风量控制回路，但是其主要是以下三个部分：

炉膛负压为主调量的特殊燃烧自动调节系统