基于Flash技术的电气控制虚拟实验室开发

杨 洋 高 龙

（东莞职业技术学院，广东东莞 523808）

机床电气控制技术是自动化专业的专业课，教学过程中具有较强的实践性要求.在教学过程中，典型的电路控制分析是其中的一个重点、难点，仅靠静止的线路图很难表述动态的控制过程.另外受办学条件、管理体制、操作的繁琐程度以等因素的影响，学生不容易熟练掌握实验部分的实际操作.文中基于 Flash技术的教学实验一体化的虚拟实训室，结合授课，变静为动，变讲解为讲演结合，变思考为思考与观察相结合，形象地展示整个工作过程，可以很好地提高教学效果，迅速激发学生的学习兴趣.

1 电气控制虚拟实验室的构想

1.1 开发思路

虚拟实验要明确实验对象都是现实具体实验过程及现象的模拟.首先应对实际控制实验设备进行合理逼真地模拟布置，让学生实现实验控制环境的模拟，虚拟实验室的开发因此具有可视效果及交互功能；其次，学生可以通过交互功能完成虚拟实验模拟现实操作的各项具体操作；再次，虚拟的实验的设计应与实际的实训一样具有明确的实验目标、实验过程、注意事项，应对实际实训有详细的展示.学生可以通过鼠标的点击及调节操作来完成模拟真实的实验过程，能够直观地观察到与实际相符的实验过程与现象，从而达到形象、直观、逼真的虚拟教学环境的效果.

1.2 实验框架

实验框架是电气控制虚拟实验室系统设计的核心.运用计算机技术进行虚拟实验室的设计在很多领域，效果都不错.但查阅相关资料，实现电气控制实验室的虚拟仿真主要借助于Action Script脚本程序来实现，目前比较成熟的系统还没有.经过对比其他虚拟实验室的研究分析，本系统选用树框架图（图1）.

1.3 开发步骤

第一步：进行实验基本素材准备，拍摄现实实验设备及相关图片，理清实验各元件动作顺序及逻辑关系，写出实验原理的动作描述.

第二步：完成电气控制虚拟实验室界面的整体构思、元件布局及元件制作；对系统中的每个元件按控制要求编写程序，建立元器件库，以备不同的控制原理图中调用.

第三步：相关动画的制作，每个控制动作要实现实际过程的“动态”高度模拟.

第四步：制作具有交互过程的系统，仿真过程要具有动感，实现同步显示，配有相关的实际元件动作声音，以便整个系统更加符合实际场景.

图1 系统架构图

2 电气控制实验的实现

以三相异步电机正-停-反转控制电路图为例，详细说明虚拟实验室中动态电气控制图的制作过程.图2电路中：M为异步电动机，AF为断路器，FU为熔断器，KM1和KM2分别为控制电机正转与反转的接触器，SB1为停止按钮，SB2和SB3分别为控制电机正反转动按钮.控制原理为：启动断路器AF，接通电源.按下正转按钮SB2，电动机正向转动；按下停止按钮SB1，电动机停止转动；按下反向转动按钮SB3，电动机反向转动.电动机运行中，接触器KM1和KM2的常开辅助触头形成自锁，确保正反转按钮复位后电路实现长动，接触器常闭辅助触头形成互锁，确保正反转转换过程中不发生短路事故.

图2 电气互锁的正-停-反控制电路图

2.1 元件制作

根据每个元件的性质来确定该元件应制成哪种类型的组件.Flash中有3种元件类型，分别为：影片剪辑、按钮、图形，除了图形类型外，另外两种类型都可以设置动作.图2中的接触器线圈可以选择影片剪辑类型，SB1~SB3按钮选择按钮类型，电动机选择图形类型.以按钮常开触点SB2为例，打开Flash软件后，从插入下拉菜单中选择创建新元件，在弹出的对话框中选择“类型”为按钮，并将名称改为“按钮开关常开触点”，点击确定后进入元件编辑窗口；将触点分为3个部分用线条工具画出并分别占用3个图层.线条颜色和粗细可以适当选择.绘制完毕后将其转化成组件放入图库，以便今后修改和应用，如图3、图4所示.

图3 按钮开关常开触点

图4 按钮开关常开触点的3部分

2.2 元件动画设置

根据实际教学需要，开关不应该有一种状态，为了形成动态效果还应为各种元件再定义动作时的状态，这个通过在编辑组件窗口下插入关键帧来实现.按照相同的方法，将电气控制电路中的按钮、线圈、常开常闭触点等电气元件都做成动画效果.

2.3 建立电气控制原理图，设定元件动作顺序

在完成动画设置的基础上，将Flash图库中的元件拖放至Flash设置好的场景中，用线条将各个元器件连接起来就可以得到一副静态的电气控制图.在这个过程中，最好一个器件占用一个图层，这样可使得后续的控制和修改简单易行.在完成静态的电气控制原理图后，根据实际控制动作过程顺序及元件间的逻辑关系，以及实际教学的需要完成元件的动画制作.对于开关类原件采用在对象动作中写入Action Script语句的方法来驱动被控开关，利用判断对象状态来驱动各元件之间的逻辑关系.

2.4 输出转化成Flash播放文件

将调试后满足性能要求的电气控制图运用Flash软件的“开始”菜单的“导出”及“导出影片”菜单项，转化成便于以后修改的（*.fla）和 Flash播放文件（*.swf）.

3 结 语

利用Flash软件的动画及脚本Action Scrip语言设计电气控制教学中的实验，操作简单，学生使用灵活，摆脱了时间地点的限制，减少了常用仪器长期使用带来的磨损，且可以随时添加价格昂贵的设备.但是，虚拟实验毕竟不是真实实验，也不能完全替代真实实验，它虽有自身的优点，但却有一些不可避免的缺陷，应虚拟实验结合实际实训，达到最优的配合，以进一步提高实训教学效果.

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