黃衛(wèi)庭

(黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系,湖北黃岡438002)

仿真技術(shù)在電氣控制技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用*

黃衛(wèi)庭

(黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系,湖北黃岡438002)

在許多高職院校的機電一體化、電氣自動化等相關(guān)專業(yè)都開設(shè)了“電氣控制技術(shù)”或與電氣控制技術(shù)相關(guān)的課程。該課程是一門專業(yè)實踐性要求很高的課程,因此在教學(xué)過程中,如能用真實現(xiàn)場實物演示教學(xué),學(xué)生易于理解,效果也好,但成本較高。為解決在教學(xué)中存在的這些矛盾,我們結(jié)合當(dāng)前仿真技術(shù),以宇龍機電仿真和組態(tài)軟件為平臺提供了一種簡便的電氣控制技術(shù)的仿真教學(xué)方案。

電氣控制技術(shù);仿真教學(xué);機電仿真

在電氣控制技術(shù)課程中有大量的電氣設(shè)備的組成和原理介紹,在許多的控制線路中,它們都有一個共同特點是觸點多,按鍵控制多。要把按鍵的控制效果,觸點的動作用動畫的方式或是類似燈光效果表現(xiàn)出來。同時我們在不斷地探討和改革教學(xué)方法和教學(xué)手段,在研究一種新型仿真教學(xué)系統(tǒng),著重學(xué)生的能力培養(yǎng),并給學(xué)生留有足夠的發(fā)揮空間、技術(shù)上的開發(fā)柔性和擴展性。學(xué)生可以自己利用開發(fā)平臺的各種庫中元件組成接近實際工業(yè)應(yīng)用的控制系統(tǒng),運行可靠后再用組態(tài)軟件轉(zhuǎn)化為互動性好、界面友好、并自已編制控制程序或是運行腳本,充分發(fā)揮學(xué)生個人的創(chuàng)造力和動手能力。同時,這樣的研究開發(fā)不僅能豐富教師的教學(xué)手段,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,擴展知識結(jié)構(gòu),也方便同學(xué)們的自主學(xué)習(xí)。在此我們就機電控制仿真軟件來仿真電氣控制技術(shù)教學(xué)中的一些應(yīng)用思路和方法進行介紹。

一、確定教學(xué)目標(biāo)

在進行電氣控制技術(shù)教學(xué)中,首先讓教師講解低壓電氣元器件,然后引用所講的元器件進行簡單控制系統(tǒng)設(shè)計,并且用機電仿真軟件來現(xiàn)場模擬。再根據(jù)教學(xué)大綱的要求由簡到深的進行設(shè)計,做一些典型工程控制環(huán)節(jié),這樣做的主要目的有以下三點:

第一,在練習(xí)中,學(xué)生由簡單到復(fù)雜,便于學(xué)生的掌握和學(xué)習(xí)。

第二,在教師的引導(dǎo)下,學(xué)生自己在設(shè)計和編程中就會產(chǎn)生成就感,使學(xué)生對后續(xù)的學(xué)習(xí)更加渴望和期待,為后面的課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

第三,不斷的學(xué)習(xí)和練習(xí)中不用投入太多的硬件設(shè)備和耗材,且更能發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

二、突出實踐性教學(xué)

電氣控制技術(shù)課程與工程實際聯(lián)系緊密,必須增加實驗實訓(xùn)課時,強化實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),應(yīng)當(dāng)在實踐條件有限的情況下,通過機電仿真軟件進行仿真教學(xué),可以得到事半功倍的教學(xué)效果,同時節(jié)約了教學(xué)經(jīng)費。在進行課程設(shè)計時,可以模擬生產(chǎn)一線,通過對一個具體的控制系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)試、模擬運行等過程的訓(xùn)練,使學(xué)生親自體驗設(shè)計的整個過程,培養(yǎng)了學(xué)生的綜合運用知識的能力,增強了學(xué)生的工程意識。開放教學(xué)場地,提高實驗室的利用率,在實訓(xùn)場地不夠的情況下利用仿真軟件進行電氣控制系統(tǒng)設(shè)計,這樣可以不受場地和經(jīng)費的限制。更重要的是對于在危險場合和故障分析中具有獨到作用,沒有實際接線中可能存在的潛在危險和資源浪費。

三、多種技術(shù)綜合應(yīng)用于一體

為達到提高教學(xué)效果,發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,應(yīng)充分調(diào)動各方面的的有利條件和資源進行多技術(shù)綜合應(yīng)用。例如在仿真教學(xué)中組態(tài)軟件主要是圖1中的五大部分進行對象的定義、制作和編輯,并設(shè)定其狀態(tài)特征參數(shù)的一個開發(fā)平臺。集動畫顯示、設(shè)備驅(qū)動、數(shù)據(jù)采集、流程控制、報表輸出為一體的設(shè)計集合,形象生動地展現(xiàn)控制過程,以取代價格昂貴的實物設(shè)備模型,并以機電控制仿真軟件為開發(fā)應(yīng)用平臺,充分利用該軟件的三大功能部件:電件、液壓系統(tǒng)功能部件、氣壓系統(tǒng)功能部件?？稍谌浖h(huán)境中,通過系統(tǒng)自帶的各種功能部件搭建所想象的電氣控制對象。

圖1 MCGS軟件的總體結(jié)構(gòu)組成及作用

四、以任務(wù)驅(qū)動仿真教學(xué)的幾個思想

整合電氣控制技術(shù)學(xué)習(xí)應(yīng)用中的能力,培養(yǎng)學(xué)生的工程意識和獨立分析問題、解決問題的能力、帶動學(xué)生創(chuàng)新能力、自學(xué)能力?；谝陨纤伎?我們在仿真教學(xué)中注重體現(xiàn)了以下幾個思想:

1.注重學(xué)生興趣的引導(dǎo),實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。在仿真教學(xué)中,主要采用情境教學(xué)法導(dǎo)入課題,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在一些工作場合,則讓他們按照教學(xué)目標(biāo)進行控制,比如樓道的燈光,車間的照明等。

2.講練結(jié)合。單就內(nèi)容而言,已在《電氣控制線路安裝與調(diào)試》課程中已講授過,對于學(xué)生來說并不難,而且也是學(xué)生非常感興趣的東西,因此在課堂上只需堅持精講多練的原則,重難點知識精講。

3.改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。利用任務(wù)驅(qū)動法,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,通過自主探究解決問題;學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動愉快的學(xué)習(xí),并且通過多種學(xué)習(xí)方式(仿真出動畫、聲音、顏色變化效果等)獲取信息,掌握操作,讓學(xué)生去設(shè)計一個合理、安全的照明系統(tǒng)。

4.充分利用積極性因素,從而促進學(xué)習(xí)?，F(xiàn)在的學(xué)生一般都有很強的表現(xiàn)欲,所以我充分利用學(xué)生在仿真實踐中的成果,讓學(xué)生展示自己的學(xué)習(xí)成果,從中學(xué)生有一種成就感,從而調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性,促進學(xué)生的學(xué)習(xí)。

五、仿真教學(xué)在電氣控制技術(shù)中應(yīng)用舉例

現(xiàn)以一個樓道燈的仿真控制為例,實現(xiàn)對電氣控制對象的控制。是在PC中建造一個虛擬的PLC來對設(shè)備進行調(diào)試運行。但由于無被控對象,無法觀察到其直觀運行效果。學(xué)生可以從部件庫中獲取所需要的各種功能部件,然后,用導(dǎo)線連接成各種電路,并可向PLC部件導(dǎo)入所編PLC程序。以歐姆龍PLC程序的編輯與仿真為例。在“元器件”選擇區(qū)選擇“PLC”,單擊展開,添加一個CPM1A-10CDR-A型號的PLC。具體操作仿真過程如下:

1.將鼠標(biāo)移至添加的PLC上,單擊鼠標(biāo)右鍵,選擇“新建程序”進入梯形圖程序編輯主界面進行編程。

2.從資源庫里添加一個PLC,右鍵點擊PLC,新建一個梯形圖編輯界面,編寫一段簡單的PLC控制程序。

3.點擊工具條中的按鈕進行PLC程序仿真,彈出仿真控制對話框。仿真控制對話框上半部分為PLC對應(yīng)的輸入控制;下半部分為PLC對應(yīng)的輸出顯示。例如,點擊0.00下的開關(guān),使開關(guān)閉和,即表示0.00有輸入,而當(dāng)10.00由黑色變?yōu)榧t色表示10.00有輸出。

4.點擊工具條上的按鈕可以停止仿真調(diào)試。

5.點擊工具條中的 按鈕,鼠標(biāo)右鍵點擊PLC所在的區(qū)域來選中PLC;在PLC區(qū)域中單擊鼠標(biāo)左鍵,彈出浮動菜單,選擇導(dǎo)入程序子菜單,將PLC程序?qū)氲诫娐返腜LC元器件中。

6.點擊工具條中的按鈕,運行電路;開啟所有的電源,點擊按鈕開關(guān)的按鈕區(qū),接通電路,燈泡通電后發(fā)光,如圖2所示,這就是樓道燈的仿真控制電路。

圖2樓道燈的仿真控制電路圖

五、結(jié)束語

通過以上實例,把機電仿真軟件和組態(tài)引入到電氣控制技術(shù)教學(xué)中,可以充分發(fā)揮豐富的圖庫及動畫效果,使學(xué)生對控制線路的認識更加直觀,理解更深刻,并可以結(jié)合相應(yīng)的電氣控制技術(shù),從而在電氣控制技術(shù)仿真教學(xué)中提高學(xué)生動手能力及模擬工業(yè)現(xiàn)場和大型設(shè)備的仿真能力,改善電氣控制技術(shù)教學(xué)效果。

[1]機電控制仿真軟件[Z].上海宇龍軟件工程有限公司.

[2]MCGS全中文工控組態(tài)軟件[Z].北京昆化通態(tài)自動化軟件科技有限公司.

Application of Imulation Technology in Electrical Control Technology Teaching

HUANG Wei-ting
(Huanggang Polytechnic College,Huanggang438002Hubei)

Many mechanical and electrical integration,electrical automation and other related professions in higher vocational colleges opened”Electrical Control Technology”or some related courses on the electrical control technology.The course is a course demanding professional practice,so in the teaching process,if we can use the real objects to demonstrate teaching,the students then can understand easilywith good effect,but the cost is higher.T o resolve these contradictions that exist in teaching,we combine the current simulation technology,simulation and configuration software Yulong electromechanical platform provides a simple simulation of the electrical control technology teaching program.

Electrical control technology;Simulation teaching;Electromechanical Simulation

G421

A

1672-1047(2010)05-0044-03

10.3969/j.issn.1672-1047.2010.05.13

[責(zé)任審校:秦春娥]

2010-07-11

黃衛(wèi)庭,男,講師。E-mail:weitinghuang@hgpu.edu.cn.