電氣運行與控制專業仿真教學研究

近年來，隨著計算機在中職學校教學的普及和仿真技術的成熟，社會對高端技能型人才的需求量增加，對學生要求提高。中職學校的實訓教學，開始由單一的實訓向多元化的實訓結合的方式轉變，為職業教育樹立了一面嶄新的旗幟。對實訓資金缺乏保障的中職學校來說，要想按照傳統的實訓模式，為每個學生提供一個實訓工位和充足的實訓器材，顯然是不現實的，要培養一個高端的技能型人才談何容易。利用這些仿真軟件進行仿真，既能解決學生對實際應用知識的欠缺問題，增強學生的感性認識，又能為學校節省大量資金。

為此，應用仿真成為有效解決在中職學校實習教學難題的方法之一。把仿真引入專業教學中，不但可以進一步提高和完善實訓教學，而且作為節能降耗的一種新的手段。

一、電氣運行與控制仿真的優點

仿真是將研究對象進行數學描述，建模編程，且在計算機中運行實現。它不怕破壞、易修改、可重用。實踐證明，作為職校實習教學，一些常設專業課程，如《電工技能實訓》、《電子技能實訓》、《可編程控制器技術實訓》、《氣壓與液壓控制技術實訓》、《電氣自動控制系統》、《工廠供配電》等，在常規實訓課程開設的同時，完全可以逐步引入仿真實習訓練，彌補常規實訓的不足。電氣運行與控制引入仿真，最明顯的好處是節能降耗，在一定程度上可緩解實習工位的不足。例如，電氣自動控制系統設備和工廠供配電設備不足，很大程度需要電氣自動控制系統仿真和工廠供配電仿真來完成。

仿真應用于電氣運行與控制實訓教學，至少在以下幾個方面擁有明顯的優點：

1.仿真能創造一個與實際近乎相同的特性環境。如西門子S7-200 PLC仿真軟件，仿真的PLC模塊與實際S7-200模塊完全吻合，仿真操作與實際操作在面板控制部分近乎完全一致，通過軟件仿真，學生可以觀察各種PLC控制電路的運行過程。

2.仿真過程中，學生與仿真實訓能進行互動，可以大大激發學生學習興趣。學生參與仿真和仿真軟件的開發，建立起使人感到身臨其境的“互動式虛擬現實世界”。仿真過程具有“沉浸—互動—構想”三個基本特征，以虛擬現實技術創造虛擬環境，特別強調學生參與其中的身臨其境的沉浸感，同時學生與虛擬環境之間可以有多維信息互動作用，學生從定性和定量綜合集成的虛擬環境中，可以獲得對實習對象的感性和理性的認識。

3.仿真應用于電氣運行與控制安全、可靠。比如《工廠供配電實訓》的高壓電僅僅是模擬信號，沒有安全隱患。另外操作對象如儀表、元件、器件等造成實質性損害，更不會因操作失誤對學生造成人身危害。如上行下行電梯仿真，不會因為學生操作失誤，造成設備器件本身損壞，電源接線有誤等；而且，仿真中的聲、光、文字警報，完全可以對學生操作錯誤進行提醒和糾正。

4.電氣運行與控制專業引入仿真，最根本的好處是對原材料、工卡量具、儀表設備的節約。

5.電氣運行與控制專業引入仿真可縮短材料、儀器或工卡量具的準備過程，實習完成后，也節省了回收時間。在仿真實習過程中，學生可以輕松對實習過程初始化，對未能完成的實習進行狀態存貯，對已完成的實習進行調入回顧，極大提高了實習效率。

二、電氣運行與控制專業如何引入仿真

電氣運行與控制引入仿真應具備兩個條件：

1.選擇合適的仿真軟件，不同課程需選擇合適的仿真軟件。

不同課程應選擇合適的仿真軟件，有可編程控制器仿真軟件、電工電子仿真軟件、電力電子及自動控制系統仿真軟件、工廠供配電仿真軟件、自動控制系統仿真軟件。

例如，大型電力系統仿真軟件具有以下功能：能模擬千余個節點的大型電力系統的穩態運行，包括斷路器與隔離開關的倒閘操作；發電機及負荷的有功、無功和電壓的調節；變壓器的分接頭的調節，電力系統調頻、調壓等運行狀態，并能在瞬間反映在屏幕上。可以瞬間調出整個電力系統及各個發電廠或變電所的實時運行的主接線圖，圖上的數據是一致的。能模擬大型電力系統的故障運行，可以人為地制造包括各輸電線路、發電機及變壓器的各種故障，可以在屏幕上觀察系統的運行情況。

2.綜合課程設計仿真軟件課程設計是綜合考核整個專業的，所以要引入綜合課程設計仿真軟件，比如電氣運行與控制專業教學仿真軟件平臺仿真軟件，電氣運行與控制仿真軟件平臺分為5個子系統：1）軟件系統與權限管理子系統；2）可編程控制仿真子系統；3）可編程控制仿真考核子系統；4）電氣運行與控制專業學習資源子系統；5）軟件交互接口子系統。

三、電氣運行與控制引入仿真的注意事項

電氣運行與控制仿真作為一種新的教學方式，可給實習教學帶來許多改變和效益，但必須指出的是，電氣運行與控制仿真實習畢竟不是在真正的實訓設備上操作，本身有不可替代的局限性。必須注意，采用仿真實習后，可縮短但決不能完全拋開真實的實習過程。這表現在以下幾個方面：

1.無論采用物理仿真還是計算機仿真，其原理只是逼近，而不是等同于客觀過程。

2.由于電氣運行與控制仿真軟件的在中職教學領域的發展還處于起步階段，仿真水平還有待進一步提高。

3.部分電氣運行與控制專業課程仿真難度大，仿真過程難以達到實習訓練要求。所以，電氣運行與控制專業引入仿真實習，應作為節能降耗的手段，在一定范圍內進行。無論哪些課程采用仿真，都要給學生安排必須的實際操作實習，一方面讓學生掌握實際操作，另一方面也是對仿真的檢驗和提高。同時，仿真對學生所生成的安全觀念淡簿的影響，只有通過實際操作才能加以糾正。

四、電氣運行與控制仿真的建議

電氣運行與控制的實訓教學不應該停留在傳統的實訓模式上，仿真有利于全面提高學生素質和綜合職業能力，激發學生的獨立思考的能力和創新意識，但傳統的實訓手段，基礎教學和基本功的訓練仍是職業技術學校培養學生的實操能力的基礎；兩者不可偏廢，不能因為有新的手段方法而拋棄傳統，也不能因為有好的傳統不引進新的手段。抓住科技發展帶來的契機，恰當引入仿真實習，利用先進的科技手段為學校節能降耗，從而降低辦學成本，提高辦學效率。將傳統的實習手段和現代的仿真實習兩者完美結合，培養出的學生一定能適應市場發展的需要。

作者簡介：李鴻斌，男 ，1981年10月出生，籍貫：甘肅隴西 職稱：中級講師 學位：學士學位，研究方向：電工電子 職業教育