TWS-01B型PLC可编程控制系统、单片机实验开发系统、自动控制原理综合实验装置
实训室里的“三剑客”：TWS-01B型PLC、单片机实验箱与自控实验台的教学之旅
看着学生们在实训台上从连错线路、调试不通，到最终让指示灯按预定规律亮起、电机平稳运转，作为职业院校的一名老师，我深刻体会到，一套设计优良的实验设备，就是连接抽象理论与生动实践的最佳桥梁。
近年来，在深化产教融合、推进“三教”改革的大背景下，我们的教学重点越来越聚焦于如何将课堂与产业岗位精准对接。
对于自动化、电气工程、智能制造这些专业的学生而言，动手能力和系统思维的培养至关重要。
今天，我想结合我们实训室里的核心装备，谈谈TWS-01B型PLC可编程控制系统、单片机实验开发系统与自动控制原理综合实验装置这“三剑客”如何协同作战，共同塑造学生的专业核心素养。
01 工业控制的中枢：TWS-01B型PLC可编程控制系统
在现代化工厂的车间里，可编程逻辑控制器是当之无愧的“大脑”。我们的TWS-01B型PLC教学系统，就是为了让学生在学校里就能触摸到工业现场的脉搏。
这套系统通常与类似欧姆龙NB系列的可编程终端（触摸屏）配合使用，构建一个完整的人机交互控制平台。
它的核心特点在于工业级的可靠性与集成性。它支持符合IEC 61131-3国际标准的编程方式，无论是传统的梯形图，还是更灵活的ST结构化文本，学生都能上手实践。
更重要的是，它能够在一个CPU单元内整合顺序控制与运动控制。这意味着学生可以完成从简单的继电器逻辑替代，到复杂的多轴同步运动控制等递进式项目。
我常对学生说：“别小看这个铁盒子，它能通过EtherCAT等工业网络，让电机、传感器、机械手像一支乐队一样协同工作。”
在教学中，我们从“三相电机启停保调”这样的经典项目开始，逐步过渡到“物料分拣生产线模拟”或“恒压供水系统”等综合实训。学生不仅学会了编程，更理解了系统集成的概念。
02 嵌入式系统的基石：单片机实验开发系统
如果说PLC是已经封装好的“工业电脑”，那么单片机就是一块需要我们亲手绘制蓝图的“芯片画布”。单片机教学，是培养学生底层硬件思维和嵌入式开发能力的基石。
我们采用的实验箱，以经典的MCS-51系列（如AT89S52）或更先进的STM32系列为核心。
这套系统最大的优势在于“开放”和“模块化”。所有地址、数据、控制总线都对用户开放，并留有广阔的扩展区域。
基础模块如数码管、矩阵键盘、LCD液晶屏，进阶模块如A/D（模数转换）、D/A（数模转换）、步进电机、直流电机、各类传感器（温度、压力、红外等）一应俱全。
教学从点亮第一个LED灯开始，这是所有单片机学习者的“Hello World”。随后是按键控制、中断应用、定时器使用，再到通过ADC0809读取电位器电压，通过DAC0832生成特定波形。
当学生成功用DS18B20数字温度传感器采集数据，并在LCD屏上实时显示时，他们眼中闪烁的成就感是最真实的。
我们还会引导学生完成“智能台灯”、“电子秤”、“简易示波器”等综合设计，鼓励他们利用WiFi、蓝牙模块探索物联网应用的雏形。
03 理论与算法的验证场：自动控制原理综合实验装置
自动控制原理课程常常伴随着大量的数学推导和抽象概念，如传递函数、频率特性、稳定性判据等。如何让这些理论“看得见、摸得着”？自控原理实验装置就是关键。
这类装置，例如北方工业大学开发的系统，其核心是一块高精度的A/D、D/A接口板，通过USB与上位机软件连接。计算机负责强大的信号发生、数据采集和图形分析功能，而硬件电路则用于构建真实的被控对象。
在实验课上，学生不再需要笨重的模拟示波器。他们可以在软件界面上轻松设置一个阶跃信号或正弦波，直接施加到由运放、电阻、电容搭建的“典型环节”（如惯性环节、振荡环节）电路上。
软件能实时绘制出系统的响应曲线，学生可以直观地比较不同参数下曲线的差异，并与理论计算结果对照。
实验内容从典型环节和二阶系统阶跃响应，延伸到系统频率特性测试（自动绘制波特图、奈奎斯特图），再到PID控制器设计与系统校正。
我曾见证，当学生通过调整PID（比例、积分、微分）三个参数，最终让一个原本振荡的电机转速快速且平稳地跟踪设定值时，他们对“反馈”、“稳定”、“优化”这些词的理解瞬间从纸上跃入了心中。
04 “三剑客”的融合与进阶
在高级课程和毕业设计阶段，我们会有意识地引导这三大平台走向融合。例如，一个“智能仓储小车”项目，可以用单片机做小车的本地核心控制器，处理传感器避障和电机驱动。
通过无线模块接收来自上位机（可运行在自控实验装置的电脑上）的路径指令，而整个多车调度和仓库管理逻辑，则可以由一台TWS-01B型PLC来统筹。
这种跨平台的综合实践，极大地锻炼了学生的系统架构能力和复杂工程问题解决能力。这也正契合了当前智能制造领域对复合型人才的需求：既要懂底层硬件和算法，也要懂上层系统集成与逻辑规划。
如今，走进我们的实训室，你会看到这样的景象：有的学生在PLC触摸屏上娴熟组态，有的在单片机实验箱前调试代码，还有的对着一阶系统的响应曲线热烈讨论。TWS-01B型PLC、单片机实验箱和自控原理实验装置，它们静立于实训台，却为无数学子打开了通往自动化世界的大门。作为一名老师，我深感肩上的责任，就是引导他们用好这些“钥匙”，将理论知识转化为未来职业生涯中解决实际问题的真实力量。
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