中等职业学校运用仿真技术建立电工仿真实训系统.doc

中等职业学校运用仿真技术建立电工仿真实训系统湖北省建始县中等职业技术学校 王建平摘 要：随着计算机科学技术的日益成熟，且与其它学科的关系日益紧密，使仿真模拟技术在科学研究、职业教育实训等方面得到广泛关注和应用，本文阐述了电工仿真模拟实训系统的组成、功能、设计要求及仿真实训系统在教学中的应用等，证明了中等职业学校电工技能实训辅助教学之仿真模拟实训的实践教学体系构建是中职教育实训教学改革的新思路、新途径和新方向。关键词：中等职业学校 电工实训教学 仿真模拟实训 随着职业教育的发展，技能实训辅助教学之仿真模拟实训是技能实训教学行之有效的教学手段。维修电工模拟仿真实训系统就是建立虚实结合高度逼真的维修电工主装置操作环境，实现主装置运行数据的真实再现，体现主装置运行现场的真实状态，是构建维修电工实训教学改革的新思路、新途径和新方向。作为中职学校要积极适应时代的发展需要，建立健全仿真实训室，建构仿真实训系统，完善中职学校实训教学模式，为国家培养合格的技能型人才做出贡献。一、系统的组成系统由计算机硬件控制系统、装置仿真软件系统等组成。（一）计算机硬件控制系统由计算机控制系统建立标准化仿真实训室，标准化仿真实训室安装计算机50-100台，可以同时供50-100名学生仿真实训用。（二）装置的仿真软件系统由于装置本身没有任何真实进出元器件，所有电工实训的各种现象工艺现象通过教学模型来实现，形式上有多媒体演示动画课件和自学型交互软件，视频部分在大型的一流企业实景拍摄，所使用的设备与工艺流程，皆为生产车间现在正在使用的生产技术。特别是软件系统对操作情景的模拟，使浏览者在计算机旁即可学习到常用仪器的使用方法、注意事项，能够身临其境地感受到操作仪器的逼真效果。需要设计电工实训仿真软件，用于进行实际装置实训教学前的仿真实训并可以实现多人配合操作的教学项目，独立运行的仿真软件包括：1、电工基本常识与操作软件：（1）开展安全用电常识；（2）常用电工工具；（3）常用导线连接；（4）手工焊接工艺等仿真实训。2、常用电工仪表与操作软件：（5）开展指针万用表测直流电流、交流电流、直流电压、交流电压、电阻仿真实训；（6）数字万用表测直流电流、交流电流、直流电压、交流电压、电阻仿真实训；（7）电能表外形、原理、检测、布局、连线仿真实训；（7）钳形表外形、原理、检测、布局、连线仿真实训；（8）兆欧表外形、原理、检测、布局、连线仿真实训；（9）直流电桥外形仿真实训；（10）配电板外形、布局、连线仿真实训。3、照明电路安装软件：（11）开展荧光灯器材、电路、原理、接线、排故仿真实训；（12）两地控制电路器材、电路、接线仿真实训。4、电机与变压器软件：（13）开展三相异步电动机的外形、结构、装配、原理、维修仿真实训；（14）单相异步电动机的外形、结构、装配、原理、维修仿真实训；（15）伺服电动机的外形、结构、装配、原理、维修仿真实训；（16）步进电动机的外形、结构、装配、原理、维修仿真实训；（17）直流电动机的外形、结构、装配、原理、维修仿真实训；（18）变压器的外形、结构、装配、原理、检测仿真实训。5、常用低压电器软件：（19）开展交流接接触器的外形、结构、原理、组装、检测仿真实训；（20）继电器的外形、结构、原理、检测仿真实训；（21）常用低压开关的外形、结构仿真实训；（22）低压断路器的外形、结构、原理、组装、检测仿真实训；（23）熔断器的外形、结构仿真实训；（24）起动器的外形仿真实训；（25）主令电器的外形、结构仿真实训。6、电动机的控制软件：（26）开展有过载保护的三相异步电动机控制电路器材、电路、原理、布局、连线、运行、排故仿真实训；（27）有过载保护的三相异步电动机双重连锁控制电路器材、电路、原理、布局、连线、运行、排故仿真实训；（28）有过载保护的三相异步电动机生产机械行程控制电路器材、电路、原理、布局、连线、运行、排故仿真实训；（29）自耦补偿器控制三相异步电动机降压启动电路器材、电路、原理、布局、连线、运行、排故仿真实训；（30）接触器自动控制三相异步电动机Y降压启动电路器材、电路、原理、布局、连线、运行、排故仿真实训；（31）时间继电器自动控制三相异步电动机Y降压启动电路器材、电路、原理、布局、连线、运行、排故仿真实训；（32）三相异步电动机机械制动控制电路器材、电路、原理、布局、连线、运行、排故仿真实训；（33）三相异步电动机反接制动控制电路器材、电路、原理、布局、连线、运行、排故仿真实训；（34）三相异步电动机能耗制动控制电路器材、电路、原理、布局、连线、运行、排故仿真实训；（35）接触器控制的双速三相异步电动机调速电路器材、电路、原理、布局、连线、运行、排故仿真实训；（36）电动葫芦控制电路器材、电路、原理、布局、连线、运行、排故仿真实训；（37）线绕式电动机串电阻启动控制电路器材、电路、原理、布局、连线、运行、排故仿真实训；（38）C620车床电气控制电路器材、电路、原理、布局、连线、运行、排故仿真实训；（39）M7120平面磨床控制电路器材、原理、布局仿真实训；（40）Z535钻床控制电路器材、原理、布局仿真实训；（41）直流电动机的调速控制电路器材、原理、布局仿真实训；（42）直流电动机的制动控制电路器材、原理、布局仿真实训；（43）直流电动机的正反转控制电路器材、原理、布局仿真实训7、电工识图软件：（44）开展电工识图、图形符号、原理图绘制、分析方法、接线图绘制原则、相对编号发等仿真实训。仿真系统通过与建成的实物装置、实训操作系统相结合，就完成了对复杂的真实生产实训装置的模拟，保证了仿真软件高逼真的进行工艺操作过程的开、停车、正常运行、故障状态操作及控制。二、实训系统设计要求电工仿真系统要求以主装置为背景，按一定比例缩小。在设计时应充分考虑了装置的安全性、实用性、经济性。具体设计要求为：1、数字高度真实仿真：采用开放性的工艺参数设计和先进的软件平台。要求工艺参数真实仿真，实现主装置运行数据的真实再现，体现主装置运行现场的真实状态。2、 实际主装置对象背景：鉴于电工仿真实训的特殊性，建设虚实结合的仿真实训，尽最大可能给受训者提供一个“真实”生产场景、生产装置，以增强学生电工实训装置的感性认识。在真实的硬件装置上学生亲自动手操作，以全工况动态实物模拟装置的电路、原理、布局、连线、运行、排故等处理，满足学生仿真与实际相结合的实训要求，切实提高学生的操作技能。3、情景化操作：设计要求按实际主装置系统控制和现场操作相结合，使得操作控制实现工厂情景，并能满足进行正常运行操作、开停车、断电事故处理等工厂中的全部操作。4、开放性故障点设置：全部参数均可作为故障点，模拟电工实训操作柜中的各种故障。以培养学生认识故障现象，分析故障原因，完成故障处理，提高学生判断意识、锻炼和提高学生排除故障的能力。5、广泛性教学目的：设计时应充分考虑机电类专业、电子类专业、仪表及自动化专业的特点，选型时要求同类设备多样化，并兼顾设备的经典性和先进性。三、系统的功能系统采用基于虚拟现实技术的计算机仿真模拟技术，突出训练学生的职业技能，突出学习的自我参与，系统地、逼真地再现了电工电子技能训练项目，既适用于从事电子、仪器仪表、电气与自动化等专业实训课教师授课使用，也适用于维修电工、家用电子维修工、家用电器维修工、电子设备装接工、空调制冷工、汽车电器维修工、计算机维修工等所有与电工设备有关的专业的学生作技能训练使用。系统所有的模块设计均以岗位需求和职业能力为本位，通过计算机仿真模拟技术，及生产一线实景拍摄的视频实录，呈现常用电工技能的常识及操作过程，使读者犹如身临其境，可提高学习效率，取得更好的学习效果；系统包含很多互动性项目，让读者亲身参与实操训练，强调训练步骤，强化形成性练习与养成性习惯，突出实践技能的培养，该课件力争体现职业性、过程性、交互性及情景性的职业教育特色。四、仿真系统在教学中的应用1、操作人员技能培训员工的实际操作技能的培训是企业员工培训的重点，也是中职学校学生培养的重点。仿真系统建立能很好地解决这一难题。仿真系统可逼真地模拟工厂的开车、停车、正常生产和各种事故过程的现象和操作。与传统的“师傅带徒弟”的培训方法相比，可以大大提高培训效果，而且可以大大节省培训费用，缩短培训时间，是一种高效的培训手段。在仿真系统上训练，可以使学生和操作工人在数周之内取得现场二至五年才能取得的经验。2、操作人员技能鉴定多年来维修电工行业操作人员的实际操作技能的考核一直找不到科学合理的方法和手段。维修电工技能人鉴定全国主要依托原各级劳动保障部门开展对维修电工行业的人员技能鉴定培训服务，由于各级劳动保障部门的工作性质，无法为更多的社会人员开展技能鉴定服务，远远满足不了行业快速发展对操作人员技能鉴定考核的需要。学校建立维修电工行业仿真实训系统可广泛地面对社会开展技能鉴定培训服务，完整的仿真系统是技能培训与技能考核（技能鉴定）相结合的统一体。3、装置生产事故案例分析与培训在仿真系统上可设定可能发生的各种类型的事故并进行事故组合。如刚接好的荧光灯电路，通电后启辉器不闪亮，灯也不亮或者通电后灯闪了一下，再也不亮了，灯丝一端发黑；三相异步电机运行中电动机转速低、带负载能力差并且伴有噪音等等。通过仿真实训软件实现事故应急处理教学。由此可增加事故的“突发性”和“随机性”，使得事故仿真更加符合实际生产。另一方面仿真系统也为生产技术人员提供一种“预想事故案例”的仿真试验环境，生产技术人员可以进行装置生产安全分析和事故处理预案的提炼，这在实际工厂中是无法实现的。综上所述，运用仿真技术通过将电工实训与仿真技术结合建立电工仿真实训系统，满足了集多种教学和实训功能于一身、全工况可操作、真实感强、可一机多用、无须物料、没有产物和副产物。满足维修简单、节能、安全、环保、投资省、见效快等理想实训系统的要求，使学生在校期间就能进行“工厂化”的上岗操作，学以致用。而且，由于电工仿真实训不进真实元器件，所有现象的变化依靠仿真软件操作而来，实际装置常温、常压，所以绝对安全、环保，在运行期间也没有太多能耗，损耗极低，满足学校大批量、高密度的培训需求。参考文献：