TW-CK20 二容液位流量控制實驗裝置
《TW-CK20二容液位流量控制實驗裝置在教學(xué)中的應(yīng)用與實踐》
by 張明遠 - 高級講師，自動化技術(shù)專業(yè)負責(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化控制教學(xué)中表現(xiàn)突出的實驗設(shè)備——TW-CK20二容液位流量控制實驗裝置。作為一名在職業(yè)院校任教15年的自動化專業(yè)教師，我深知實踐教學(xué)對學(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。
H2 設(shè)備概述與教學(xué)價值
H3 設(shè)備基本組成
TW-CK20二容液位流量控制實驗裝置由上下兩個有機玻璃水箱、水泵、電動調(diào)節(jié)閥、電磁流量計、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，各部件布局合理，管路連接清晰可見，非常便于學(xué)生觀察和理解。
在實際教學(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和液位變化的整個過程。這種視覺化的教學(xué)方式，比單純講解理論要有效得多。
H3 教學(xué)應(yīng)用價值
從教學(xué)角度看，這套裝置的價值主要體現(xiàn)在三個方面：
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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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多種控制策略實踐：支持P、PI、PID等多種控制算法的實驗
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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)生的問題解決能力
我特別欣賞它能夠模擬工業(yè)現(xiàn)場常見的干擾因素，如泄漏、堵塞等情況。這為學(xué)生提供了難得的實戰(zhàn)演練機會。
H2 實驗項目設(shè)計與實施
H3 基礎(chǔ)實驗項目
在我們的課程設(shè)計中，TW-CK20主要承擔(dān)以下基礎(chǔ)實驗：
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單容液位定值控制實驗：這是學(xué)生接觸的第一個實驗，重點理解反饋控制的基本原理
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雙容液位串級控制實驗：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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流量比值控制實驗：模擬工業(yè)生產(chǎn)中的配比控制場景
在單容液位實驗中，我通常會先讓學(xué)生手動調(diào)節(jié)閥門開度來控制液位，然后再引入自動控制。這種"先手動后自動"的教學(xué)順序，能幫助學(xué)生更好地理解自動控制的意義和優(yōu)勢。
H3 綜合實訓(xùn)項目
除了基礎(chǔ)實驗，我們還開發(fā)了幾個綜合性實訓(xùn)項目：
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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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抗干擾性能測試：通過人為加入干擾，測試控制系統(tǒng)的魯棒性
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不同控制算法比較：對比P、PI、PID等算法的控制效果
這些項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，通過團隊合作解決實際問題，學(xué)生的綜合能力得到了顯著提升。
H2 教學(xué)效果評估與反思
H3 學(xué)生反饋與成果
使用TW-CK20進行教學(xué)三年來，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"過程控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試"賽項中獲得了省級一等獎。
特別值得一提的是，這套裝置的工業(yè)級配置讓學(xué)生提前熟悉了現(xiàn)場儀表的使用方法，如電磁流量計的安裝與校準(zhǔn)、電動調(diào)節(jié)閥的調(diào)試等。這些實踐經(jīng)驗對學(xué)生畢業(yè)后快速適應(yīng)工作崗位大有裨益。
H3 教學(xué)改進建議
當(dāng)然，在實際使用過程中，我也發(fā)現(xiàn)了一些可以改進的地方：
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增加無線監(jiān)測功能：便于學(xué)生遠程觀察參數(shù)變化
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擴展物聯(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方向，使設(shè)備更加完善。
H2 結(jié)語
總的來說，TW-CK20二容液位流量控制實驗裝置是一款非常優(yōu)秀的教學(xué)設(shè)備，它成功地將抽象的控制理論轉(zhuǎn)化為直觀的實驗現(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)價值。
希望我的分享對各位同仁有所啟發(fā)，也歡迎大家一起交流過程控制教學(xué)的經(jīng)驗和心得。讓我們共同努力，培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的自動化技術(shù)人才！
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