电气运行与控制专业仿真教学研究

近年来，随着计算机在中职学校教学的普及和仿真技术的成熟，社会对高端技能型人才的需求量增加，对学生要求提高。中职学校的实训教学，开始由单一的实训向多元化的实训结合的方式转变，为职业教育树立了一面崭新的旗帜。对实训资金缺乏保障的中职学校来说，要想按照传统的实训模式，为每个学生提供一个实训工位和充足的实训器材，显然是不现实的，要培养一个高端的技能型人才谈何容易。利用这些仿真软件进行仿真，既能解决学生对实际应用知识的欠缺问题，增强学生的感性认识，又能为学校节省大量资金。

为此，应用仿真成为有效解决在中职学校实习教学难题的方法之一。把仿真引入专业教学中，不但可以进一步提高和完善实训教学，而且作为节能降耗的一种新的手段。

一、电气运行与控制仿真的优点

仿真是将研究对象进行数学描述，建模编程，且在计算机中运行实现。它不怕破坏、易修改、可重用。实践证明，作为职校实习教学，一些常设专业课程，如《电工技能实训》、《电子技能实训》、《可编程控制器技术实训》、《气压与液压控制技术实训》、《电气自动控制系统》、《工厂供配电》等，在常规实训课程开设的同时，完全可以逐步引入仿真实习训练，弥补常规实训的不足。电气运行与控制引入仿真，最明显的好处是节能降耗，在一定程度上可缓解实习工位的不足。例如，电气自动控制系统设备和工厂供配电设备不足，很大程度需要电气自动控制系统仿真和工厂供配电仿真来完成。

仿真应用于电气运行与控制实训教学，至少在以下几个方面拥有明显的优点：

1.仿真能创造一个与实际近乎相同的特性环境。如西门子S7-200 PLC仿真软件，仿真的PLC模块与实际S7-200模块完全吻合，仿真操作与实际操作在面板控制部分近乎完全一致，通过软件仿真，学生可以观察各种PLC控制电路的运行过程。

2.仿真过程中，学生与仿真实训能进行互动，可以大大激发学生学习兴趣。学生参与仿真和仿真软件的开发，建立起使人感到身临其境的“互动式虚拟现实世界”。仿真过程具有“沉浸—互动—构想”三个基本特征，以虚拟现实技术创造虚拟环境，特别强调学生参与其中的身临其境的沉浸感，同时学生与虚拟环境之间可以有多维信息互动作用，学生从定性和定量综合集成的虚拟环境中，可以获得对实习对象的感性和理性的认识。

3.仿真应用于电气运行与控制安全、可靠。比如《工厂供配电实训》的高压电仅仅是模拟信号，没有安全隐患。另外操作对象如仪表、元件、器件等造成实质性损害，更不会因操作失误对学生造成人身危害。如上行下行电梯仿真，不会因为学生操作失误，造成设备器件本身损坏，电源接线有误等；而且，仿真中的声、光、文字警报，完全可以对学生操作错误进行提醒和纠正。

4.电气运行与控制专业引入仿真，最根本的好处是对原材料、工卡量具、仪表设备的节约。

5.电气运行与控制专业引入仿真可缩短材料、仪器或工卡量具的准备过程，实习完成后，也节省了回收时间。在仿真实习过程中，学生可以轻松对实习过程初始化，对未能完成的实习进行状态存贮，对已完成的实习进行调入回顾，极大提高了实习效率。

二、电气运行与控制专业如何引入仿真

电气运行与控制引入仿真应具备两个条件：

1.选择合适的仿真软件，不同课程需选择合适的仿真软件。

不同课程应选择合适的仿真软件，有可编程控制器仿真软件、电工电子仿真软件、电力电子及自动控制系统仿真软件、工厂供配电仿真软件、自动控制系统仿真软件。

例如，大型电力系统仿真软件具有以下功能：能模拟千余个节点的大型电力系统的稳态运行，包括断路器与隔离开关的倒闸操作；发电机及负荷的有功、无功和电压的调节；变压器的分接头的调节，电力系统调频、调压等运行状态，并能在瞬间反映在屏幕上。可以瞬间调出整个电力系统及各个发电厂或变电所的实时运行的主接线图，图上的数据是一致的。能模拟大型电力系统的故障运行，可以人为地制造包括各输电线路、发电机及变压器的各种故障，可以在屏幕上观察系统的运行情况。

2.综合课程设计仿真软件课程设计是综合考核整个专业的，所以要引入综合课程设计仿真软件，比如电气运行与控制专业教学仿真软件平台仿真软件，电气运行与控制仿真软件平台分为5个子系统：1）软件系统与权限管理子系统；2）可编程控制仿真子系统；3）可编程控制仿真考核子系统；4）电气运行与控制专业学习资源子系统；5）软件交互接口子系统。

三、电气运行与控制引入仿真的注意事项

电气运行与控制仿真作为一种新的教学方式，可给实习教学带来许多改變和效益，但必须指出的是，电气运行与控制仿真实习毕竟不是在真正的实训设备上操作，本身有不可替代的局限性。必须注意，采用仿真实习后，可缩短但决不能完全抛开真实的实习过程。这表现在以下几个方面：

1.无论采用物理仿真还是计算机仿真，其原理只是逼近，而不是等同于客观过程。

2.由于电气运行与控制仿真软件的在中职教学领域的发展还处于起步阶段，仿真水平还有待进一步提高。

3.部分电气运行与控制专业课程仿真难度大，仿真过程难以达到实习训练要求。所以，电气运行与控制专业引入仿真实习，应作为节能降耗的手段，在一定范围内进行。无论哪些课程采用仿真，都要给学生安排必须的实际操作实习，一方面让学生掌握实际操作，另一方面也是对仿真的检验和提高。同时，仿真对学生所生成的安全观念淡簿的影响，只有通过实际操作才能加以纠正。

四、电气运行与控制仿真的建议

电气运行与控制的实训教学不应该停留在传统的实训模式上，仿真有利于全面提高学生素质和综合职业能力，激发学生的独立思考的能力和创新意识，但传统的实训手段，基础教学和基本功的训练仍是职业技术学校培养学生的实操能力的基础；两者不可偏废，不能因为有新的手段方法而抛弃传统，也不能因为有好的传统不引进新的手段。抓住科技发展带来的契机，恰当引入仿真实习，利用先进的科技手段为学校节能降耗，从而降低办学成本，提高办学效率。将传统的实习手段和现代的仿真实习两者完美结合，培养出的学生一定能适应市场发展的需要。

作者简介：李鸿斌，男 ，1981年10月出生，籍贯：甘肃陇西 职称：中级讲师 学位：学士学位，研究方向：电工电子 职业教育