梅奕　王慧芬

摘要：文章針對電氣控制技術(shù)理論課程教學(xué)中存在的問題，利用WinCC組態(tài)軟件設(shè)計了仿真輔助教學(xué)平臺；具體介紹了該輔助教學(xué)平臺仿真軟件的構(gòu)成，并使用ANSI-C腳本語言實現(xiàn)了電氣控制線路畫面的動態(tài)運行，闡述了畫中畫的實現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：WinCC組態(tài)軟件；電氣控制技術(shù)；輔助教學(xué)平臺；仿真軟件；理論教學(xué)

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）36-0022-02

在《電氣控制技術(shù)》課程教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生不會靈活應(yīng)用一些基本電氣控制線路去設(shè)計電路，復(fù)雜的電氣控制線路更是不能理解，只會死記硬背，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是學(xué)生對基本電氣控制線路的原理不能夠很好理解，因而我們想到采用組態(tài)軟件來模擬電路工作過程，使電

氣線路的來龍去脈一目了然，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1 組態(tài)軟件的特點

組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，我們可以將它理解為“組態(tài)式監(jiān)控軟件”。組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務(wù)的過程。組態(tài)軟件簡單地說就是一種軟件平臺和開發(fā)環(huán)境。WinCC（Windows Control Center，視窗控制中心）是SIEMENS與Microsoft公司合作開發(fā)的、開放的過程可視化系統(tǒng)。是SIMATIC全集成自動化系統(tǒng)的重要組成部分，該軟件提供了良好的人機界面，具有強大的動態(tài)仿真功能，能夠真實模擬實物的動態(tài)運行效果。同時還具有延續(xù)性和可擴充性的特點，可以不需做很多修改而方便地完成軟件的更新和升級。除了在工業(yè)控制領(lǐng)域外，在科研和教學(xué)領(lǐng)域內(nèi)也有著越來越廣泛的應(yīng)用。

2 WinCC在電氣控制技術(shù)課程教學(xué)中的作用

《電氣控制技術(shù)》這門課程是高職高專電氣自動化技術(shù)、自動化生產(chǎn)過程控制、樓宇智能化等相關(guān)專業(yè)的一門實用性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課。但該課程往往是以理論教學(xué)為主、實踐為輔，重理論、輕實踐的教學(xué)模式來設(shè)計教學(xué)內(nèi)容的，并且在多媒體教室無法進行實物演示，并且通過現(xiàn)有實驗裝置不能明顯地看到線路的接通，因而在教學(xué)過程中，學(xué)生對于電氣控制線路的工作原理以及繼電器的動作順序很難理解，老師也不容易把問題講清楚。我們使用WinCC組態(tài)仿真軟件動態(tài)模擬繼電器各個部件的聯(lián)動效果，把電氣控制線路的工作過程用動態(tài)的效果模擬出來，讓學(xué)生能夠直觀地理解電路的工作原理、直觀地看到電氣線路的控制方式，也使課程教學(xué)不再那么枯燥。

3 電氣控制技術(shù)WinCC仿真系統(tǒng)構(gòu)成

由于該仿真系統(tǒng)用于課堂教學(xué)，那么根據(jù)我院《電氣控制技術(shù)》課程及課程相關(guān)實訓(xùn)——《中級維修電工考工實訓(xùn)》的教學(xué)需求將該仿真軟件分為典型電氣控制線路、復(fù)雜電氣控制線路和機床電氣控制線路三大部分。典型電氣控制線路包括了最基本的電動機控制電路的應(yīng)用，比如三相異步電動機的點動控制電路、長動控制電路、各種電動機正反轉(zhuǎn)控制電路；復(fù)雜電氣控制線路則包括了三相異步電動機各種常見的減壓起動控制電路和電氣制動控制電路；對于機床電氣控制線路則依據(jù)學(xué)校的實驗平臺，設(shè)置了車床、搖臂鉆床、萬能銑床三種電氣控制電路。復(fù)雜電氣控制線路和機床電氣控制線路包括電氣原理圖和實物動態(tài)模擬兩個部分，在教學(xué)過程中，可以讓學(xué)生在看到電氣原理的同時，又看到實物的工作過程，從而極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并加深了對該控制過程的理解。

4 仿真教學(xué)平臺的設(shè)計

利用WinCC組態(tài)軟件模擬仿真多種電氣線路控制對象，電氣線路的工作狀態(tài)、接觸器的觸點動態(tài)顯示則通過組態(tài)軟件畫面組態(tài)來實現(xiàn)。圖1所示為電動機自動往返控制電路，屬于復(fù)雜電氣控制線路，由電氣原理圖和小車自動往返運動的示意圖組成。當小車運行到左側(cè)擋塊時，行程開關(guān)SQ1接通，小車開始向右側(cè)行駛，電氣線路中交流接觸器KM1線圈通電變成綠色，接觸器觸點發(fā)生相應(yīng)的變化，控制電路中線路變成綠色表示小車向右行駛時的電路接通狀態(tài)，電機的風(fēng)扇向右側(cè)旋轉(zhuǎn)。通過組態(tài)畫面的動態(tài)顯示可以清楚地演示電氣線路的工作過程。

4.1 圖形移動

圖形移動是仿真系統(tǒng)平臺設(shè)計的一個重點內(nèi)容，主要包括水平（或垂直）移動和旋轉(zhuǎn)兩個方面，例如按鈕的移動就同時包含了這兩項；按鈕頭采用水平移動，“位置X”的設(shè)置使用動態(tài)連接中的“動態(tài)對話框”，表達式直接和變量進行連接，數(shù)據(jù)類型采用“布爾型”，表達式的結(jié)果分別為靜態(tài)和動態(tài)像素值；按鈕的觸點采用旋轉(zhuǎn)，對圖形對象的“旋轉(zhuǎn)角”進行動態(tài)連接，當按下按鈕時，會呈現(xiàn)觸點閉合和斷開的動態(tài)效果，這里必須要注意的一點是WinCC中圖形的旋轉(zhuǎn)參考坐標，旋轉(zhuǎn)參考坐標確定了圖形旋轉(zhuǎn)的基準點；而對于小車的平行移動，在對“位置X”進行動態(tài)連接時，表達式應(yīng)該為變量加上小車圖形位置X的靜態(tài)初始值，如“car_X+1070”，這樣才能讓圖形從初始靜態(tài)的位置開始移動。

4.2 腳本語言

所有的過程可視化系統(tǒng)基本上都或多或少地提供一些腳本語言，WinCC提供了兩種腳本語言：ANSI-C和VBScript。WinCC可以通過使用函數(shù)和動作使項目中的過程動態(tài)化，本系統(tǒng)采用ANSI-C語言來編寫腳本程序。

WinCC中圖形對象屬性的鼠標動作中的動態(tài)設(shè)置，如果采用直接連接，最多只能同時完成三個參數(shù)的設(shè)置，所以對于有條件的參數(shù)設(shè)置或者多個參數(shù)的設(shè)置可以采用C動作編輯器來完成，如圖2所示。圖形中按鈕的點動可以通過“事件—鼠標—按左鍵和釋放左鍵”的設(shè)置來實現(xiàn)。

系統(tǒng)通過使用創(chuàng)建全局動作來完成圖1中電機扇葉的旋轉(zhuǎn)和小車的平行移動。我們使用了WinCC中提供的幾個內(nèi)部函數(shù)“GetTagBit”、“GetTagSDWord”和“SetTagBit”、“SetTagSDWord”來讀取和設(shè)置變量的值，使用if函數(shù)進行圖形運行界面的判斷，以保證圖形在規(guī)定的范圍內(nèi)移動，而不會出現(xiàn)畫面跳轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。在完成程序編寫后要進行觸發(fā)器的設(shè)置，定時器采用周期設(shè)置可以使扇葉和小車按照固定頻率旋轉(zhuǎn)和移動。

4.3 畫中畫顯示

對于較為復(fù)雜的電氣控制線路，比如機床電氣控制線路如圖3所示，我們采用畫中畫的形式動態(tài)模擬現(xiàn)實機床電路的工作過程。

WinCC組態(tài)軟件提供了豐富的畫面組態(tài)功能。畫中畫的設(shè)置可以在繪制好的機床電氣控制線路圖上添加一個“畫面窗口”，將該窗口的對象屬性中的“顯示”改成“否”，也就是說系統(tǒng)運行時該畫面不顯示，我們利用圖3中右下角中的“搖臂鉆床結(jié)構(gòu)動態(tài)顯示”按鈕，通過鼠標動作的直接連接對話框，將“常數(shù)”“1”，賦值給“畫面窗口”的“顯示”屬性，當點擊該按鈕時，就可以將該畫面顯示出來。對于畫面窗口的其他屬性，比如“邊框”、“標題”、“移動”、“調(diào)整大小”等可以進行相應(yīng)的設(shè)置，使畫面更加豐富、使用更加方便。

5 結(jié)語

本文使用西門子WinCC組態(tài)軟件設(shè)計了電氣控制技術(shù)課程輔助教學(xué)仿真軟件。隨著各種教學(xué)手段的不斷發(fā)展和完善，組態(tài)仿真技術(shù)越來越多地應(yīng)用于理論課程的教學(xué)中。此外，仿真控制對象開發(fā)相對容易，具有很好的兼容性及可擴展性，隨著后期軟件的不斷擴充完善，可以使教學(xué)內(nèi)容更加多樣化、趣味化，能夠更好地達到教學(xué)目的。

參考文獻

[1] 史博.組態(tài)仿真軟件在高職PLC課程教學(xué)中的應(yīng)用

[J].遼寧職高學(xué)報，2010，（6）.

[2] 許仙真，單長考.組態(tài)軟件WinCC與S7_PLCSIM在PLC教學(xué)中的應(yīng)用[J].常熟理工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)），2012，（10）.

[3] 蘇昆哲.深入淺出西門子WinCC V6（第2版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

[4] 姚立波.組態(tài)監(jiān)控設(shè)計應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

作者簡介：梅奕（1973-），女，江蘇常州人，供職于常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院，碩士，研究方向：電氣自動化技術(shù)；王慧芬（1977-），女，江蘇常州人，常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院講師，碩士，研究方向：電氣自動化技術(shù)、系統(tǒng)集成等。

摘要：文章針對電氣控制技術(shù)理論課程教學(xué)中存在的問題，利用WinCC組態(tài)軟件設(shè)計了仿真輔助教學(xué)平臺；具體介紹了該輔助教學(xué)平臺仿真軟件的構(gòu)成，并使用ANSI-C腳本語言實現(xiàn)了電氣控制線路畫面的動態(tài)運行，闡述了畫中畫的實現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：WinCC組態(tài)軟件；電氣控制技術(shù)；輔助教學(xué)平臺；仿真軟件；理論教學(xué)

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）36-0022-02

在《電氣控制技術(shù)》課程教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生不會靈活應(yīng)用一些基本電氣控制線路去設(shè)計電路，復(fù)雜的電氣控制線路更是不能理解，只會死記硬背，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是學(xué)生對基本電氣控制線路的原理不能夠很好理解，因而我們想到采用組態(tài)軟件來模擬電路工作過程，使電

氣線路的來龍去脈一目了然，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1 組態(tài)軟件的特點

組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，我們可以將它理解為“組態(tài)式監(jiān)控軟件”。組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務(wù)的過程。組態(tài)軟件簡單地說就是一種軟件平臺和開發(fā)環(huán)境。WinCC（Windows Control Center，視窗控制中心）是SIEMENS與Microsoft公司合作開發(fā)的、開放的過程可視化系統(tǒng)。是SIMATIC全集成自動化系統(tǒng)的重要組成部分，該軟件提供了良好的人機界面，具有強大的動態(tài)仿真功能，能夠真實模擬實物的動態(tài)運行效果。同時還具有延續(xù)性和可擴充性的特點，可以不需做很多修改而方便地完成軟件的更新和升級。除了在工業(yè)控制領(lǐng)域外，在科研和教學(xué)領(lǐng)域內(nèi)也有著越來越廣泛的應(yīng)用。

2 WinCC在電氣控制技術(shù)課程教學(xué)中的作用

《電氣控制技術(shù)》這門課程是高職高專電氣自動化技術(shù)、自動化生產(chǎn)過程控制、樓宇智能化等相關(guān)專業(yè)的一門實用性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課。但該課程往往是以理論教學(xué)為主、實踐為輔，重理論、輕實踐的教學(xué)模式來設(shè)計教學(xué)內(nèi)容的，并且在多媒體教室無法進行實物演示，并且通過現(xiàn)有實驗裝置不能明顯地看到線路的接通，因而在教學(xué)過程中，學(xué)生對于電氣控制線路的工作原理以及繼電器的動作順序很難理解，老師也不容易把問題講清楚。我們使用WinCC組態(tài)仿真軟件動態(tài)模擬繼電器各個部件的聯(lián)動效果，把電氣控制線路的工作過程用動態(tài)的效果模擬出來，讓學(xué)生能夠直觀地理解電路的工作原理、直觀地看到電氣線路的控制方式，也使課程教學(xué)不再那么枯燥。

3 電氣控制技術(shù)WinCC仿真系統(tǒng)構(gòu)成

由于該仿真系統(tǒng)用于課堂教學(xué)，那么根據(jù)我院《電氣控制技術(shù)》課程及課程相關(guān)實訓(xùn)——《中級維修電工考工實訓(xùn)》的教學(xué)需求將該仿真軟件分為典型電氣控制線路、復(fù)雜電氣控制線路和機床電氣控制線路三大部分。典型電氣控制線路包括了最基本的電動機控制電路的應(yīng)用，比如三相異步電動機的點動控制電路、長動控制電路、各種電動機正反轉(zhuǎn)控制電路；復(fù)雜電氣控制線路則包括了三相異步電動機各種常見的減壓起動控制電路和電氣制動控制電路；對于機床電氣控制線路則依據(jù)學(xué)校的實驗平臺，設(shè)置了車床、搖臂鉆床、萬能銑床三種電氣控制電路。復(fù)雜電氣控制線路和機床電氣控制線路包括電氣原理圖和實物動態(tài)模擬兩個部分，在教學(xué)過程中，可以讓學(xué)生在看到電氣原理的同時，又看到實物的工作過程，從而極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并加深了對該控制過程的理解。

4 仿真教學(xué)平臺的設(shè)計

利用WinCC組態(tài)軟件模擬仿真多種電氣線路控制對象，電氣線路的工作狀態(tài)、接觸器的觸點動態(tài)顯示則通過組態(tài)軟件畫面組態(tài)來實現(xiàn)。圖1所示為電動機自動往返控制電路，屬于復(fù)雜電氣控制線路，由電氣原理圖和小車自動往返運動的示意圖組成。當小車運行到左側(cè)擋塊時，行程開關(guān)SQ1接通，小車開始向右側(cè)行駛，電氣線路中交流接觸器KM1線圈通電變成綠色，接觸器觸點發(fā)生相應(yīng)的變化，控制電路中線路變成綠色表示小車向右行駛時的電路接通狀態(tài)，電機的風(fēng)扇向右側(cè)旋轉(zhuǎn)。通過組態(tài)畫面的動態(tài)顯示可以清楚地演示電氣線路的工作過程。

4.1 圖形移動

圖形移動是仿真系統(tǒng)平臺設(shè)計的一個重點內(nèi)容，主要包括水平（或垂直）移動和旋轉(zhuǎn)兩個方面，例如按鈕的移動就同時包含了這兩項；按鈕頭采用水平移動，“位置X”的設(shè)置使用動態(tài)連接中的“動態(tài)對話框”，表達式直接和變量進行連接，數(shù)據(jù)類型采用“布爾型”，表達式的結(jié)果分別為靜態(tài)和動態(tài)像素值；按鈕的觸點采用旋轉(zhuǎn)，對圖形對象的“旋轉(zhuǎn)角”進行動態(tài)連接，當按下按鈕時，會呈現(xiàn)觸點閉合和斷開的動態(tài)效果，這里必須要注意的一點是WinCC中圖形的旋轉(zhuǎn)參考坐標，旋轉(zhuǎn)參考坐標確定了圖形旋轉(zhuǎn)的基準點；而對于小車的平行移動，在對“位置X”進行動態(tài)連接時，表達式應(yīng)該為變量加上小車圖形位置X的靜態(tài)初始值，如“car_X+1070”，這樣才能讓圖形從初始靜態(tài)的位置開始移動。

4.2 腳本語言

所有的過程可視化系統(tǒng)基本上都或多或少地提供一些腳本語言，WinCC提供了兩種腳本語言：ANSI-C和VBScript。WinCC可以通過使用函數(shù)和動作使項目中的過程動態(tài)化，本系統(tǒng)采用ANSI-C語言來編寫腳本程序。

WinCC中圖形對象屬性的鼠標動作中的動態(tài)設(shè)置，如果采用直接連接，最多只能同時完成三個參數(shù)的設(shè)置，所以對于有條件的參數(shù)設(shè)置或者多個參數(shù)的設(shè)置可以采用C動作編輯器來完成，如圖2所示。圖形中按鈕的點動可以通過“事件—鼠標—按左鍵和釋放左鍵”的設(shè)置來實現(xiàn)。

系統(tǒng)通過使用創(chuàng)建全局動作來完成圖1中電機扇葉的旋轉(zhuǎn)和小車的平行移動。我們使用了WinCC中提供的幾個內(nèi)部函數(shù)“GetTagBit”、“GetTagSDWord”和“SetTagBit”、“SetTagSDWord”來讀取和設(shè)置變量的值，使用if函數(shù)進行圖形運行界面的判斷，以保證圖形在規(guī)定的范圍內(nèi)移動，而不會出現(xiàn)畫面跳轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。在完成程序編寫后要進行觸發(fā)器的設(shè)置，定時器采用周期設(shè)置可以使扇葉和小車按照固定頻率旋轉(zhuǎn)和移動。

4.3 畫中畫顯示

對于較為復(fù)雜的電氣控制線路，比如機床電氣控制線路如圖3所示，我們采用畫中畫的形式動態(tài)模擬現(xiàn)實機床電路的工作過程。

WinCC組態(tài)軟件提供了豐富的畫面組態(tài)功能。畫中畫的設(shè)置可以在繪制好的機床電氣控制線路圖上添加一個“畫面窗口”，將該窗口的對象屬性中的“顯示”改成“否”，也就是說系統(tǒng)運行時該畫面不顯示，我們利用圖3中右下角中的“搖臂鉆床結(jié)構(gòu)動態(tài)顯示”按鈕，通過鼠標動作的直接連接對話框，將“常數(shù)”“1”，賦值給“畫面窗口”的“顯示”屬性，當點擊該按鈕時，就可以將該畫面顯示出來。對于畫面窗口的其他屬性，比如“邊框”、“標題”、“移動”、“調(diào)整大小”等可以進行相應(yīng)的設(shè)置，使畫面更加豐富、使用更加方便。

5 結(jié)語

本文使用西門子WinCC組態(tài)軟件設(shè)計了電氣控制技術(shù)課程輔助教學(xué)仿真軟件。隨著各種教學(xué)手段的不斷發(fā)展和完善，組態(tài)仿真技術(shù)越來越多地應(yīng)用于理論課程的教學(xué)中。此外，仿真控制對象開發(fā)相對容易，具有很好的兼容性及可擴展性，隨著后期軟件的不斷擴充完善，可以使教學(xué)內(nèi)容更加多樣化、趣味化，能夠更好地達到教學(xué)目的。

參考文獻

[1] 史博.組態(tài)仿真軟件在高職PLC課程教學(xué)中的應(yīng)用

[J].遼寧職高學(xué)報，2010，（6）.

[2] 許仙真，單長考.組態(tài)軟件WinCC與S7_PLCSIM在PLC教學(xué)中的應(yīng)用[J].常熟理工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)），2012，（10）.

[3] 蘇昆哲.深入淺出西門子WinCC V6（第2版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

[4] 姚立波.組態(tài)監(jiān)控設(shè)計應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

作者簡介：梅奕（1973-），女，江蘇常州人，供職于常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院，碩士，研究方向：電氣自動化技術(shù)；王慧芬（1977-），女，江蘇常州人，常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院講師，碩士，研究方向：電氣自動化技術(shù)、系統(tǒng)集成等。

摘要：文章針對電氣控制技術(shù)理論課程教學(xué)中存在的問題，利用WinCC組態(tài)軟件設(shè)計了仿真輔助教學(xué)平臺；具體介紹了該輔助教學(xué)平臺仿真軟件的構(gòu)成，并使用ANSI-C腳本語言實現(xiàn)了電氣控制線路畫面的動態(tài)運行，闡述了畫中畫的實現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：WinCC組態(tài)軟件；電氣控制技術(shù)；輔助教學(xué)平臺；仿真軟件；理論教學(xué)

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）36-0022-02

在《電氣控制技術(shù)》課程教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生不會靈活應(yīng)用一些基本電氣控制線路去設(shè)計電路，復(fù)雜的電氣控制線路更是不能理解，只會死記硬背，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要是學(xué)生對基本電氣控制線路的原理不能夠很好理解，因而我們想到采用組態(tài)軟件來模擬電路工作過程，使電

氣線路的來龍去脈一目了然，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1 組態(tài)軟件的特點

組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，我們可以將它理解為“組態(tài)式監(jiān)控軟件”。組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務(wù)的過程。組態(tài)軟件簡單地說就是一種軟件平臺和開發(fā)環(huán)境。WinCC（Windows Control Center，視窗控制中心）是SIEMENS與Microsoft公司合作開發(fā)的、開放的過程可視化系統(tǒng)。是SIMATIC全集成自動化系統(tǒng)的重要組成部分，該軟件提供了良好的人機界面，具有強大的動態(tài)仿真功能，能夠真實模擬實物的動態(tài)運行效果。同時還具有延續(xù)性和可擴充性的特點，可以不需做很多修改而方便地完成軟件的更新和升級。除了在工業(yè)控制領(lǐng)域外，在科研和教學(xué)領(lǐng)域內(nèi)也有著越來越廣泛的應(yīng)用。

2 WinCC在電氣控制技術(shù)課程教學(xué)中的作用

《電氣控制技術(shù)》這門課程是高職高專電氣自動化技術(shù)、自動化生產(chǎn)過程控制、樓宇智能化等相關(guān)專業(yè)的一門實用性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課。但該課程往往是以理論教學(xué)為主、實踐為輔，重理論、輕實踐的教學(xué)模式來設(shè)計教學(xué)內(nèi)容的，并且在多媒體教室無法進行實物演示，并且通過現(xiàn)有實驗裝置不能明顯地看到線路的接通，因而在教學(xué)過程中，學(xué)生對于電氣控制線路的工作原理以及繼電器的動作順序很難理解，老師也不容易把問題講清楚。我們使用WinCC組態(tài)仿真軟件動態(tài)模擬繼電器各個部件的聯(lián)動效果，把電氣控制線路的工作過程用動態(tài)的效果模擬出來，讓學(xué)生能夠直觀地理解電路的工作原理、直觀地看到電氣線路的控制方式，也使課程教學(xué)不再那么枯燥。

3 電氣控制技術(shù)WinCC仿真系統(tǒng)構(gòu)成

由于該仿真系統(tǒng)用于課堂教學(xué)，那么根據(jù)我院《電氣控制技術(shù)》課程及課程相關(guān)實訓(xùn)——《中級維修電工考工實訓(xùn)》的教學(xué)需求將該仿真軟件分為典型電氣控制線路、復(fù)雜電氣控制線路和機床電氣控制線路三大部分。典型電氣控制線路包括了最基本的電動機控制電路的應(yīng)用，比如三相異步電動機的點動控制電路、長動控制電路、各種電動機正反轉(zhuǎn)控制電路；復(fù)雜電氣控制線路則包括了三相異步電動機各種常見的減壓起動控制電路和電氣制動控制電路；對于機床電氣控制線路則依據(jù)學(xué)校的實驗平臺，設(shè)置了車床、搖臂鉆床、萬能銑床三種電氣控制電路。復(fù)雜電氣控制線路和機床電氣控制線路包括電氣原理圖和實物動態(tài)模擬兩個部分，在教學(xué)過程中，可以讓學(xué)生在看到電氣原理的同時，又看到實物的工作過程，從而極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并加深了對該控制過程的理解。

4 仿真教學(xué)平臺的設(shè)計

利用WinCC組態(tài)軟件模擬仿真多種電氣線路控制對象，電氣線路的工作狀態(tài)、接觸器的觸點動態(tài)顯示則通過組態(tài)軟件畫面組態(tài)來實現(xiàn)。圖1所示為電動機自動往返控制電路，屬于復(fù)雜電氣控制線路，由電氣原理圖和小車自動往返運動的示意圖組成。當小車運行到左側(cè)擋塊時，行程開關(guān)SQ1接通，小車開始向右側(cè)行駛，電氣線路中交流接觸器KM1線圈通電變成綠色，接觸器觸點發(fā)生相應(yīng)的變化，控制電路中線路變成綠色表示小車向右行駛時的電路接通狀態(tài)，電機的風(fēng)扇向右側(cè)旋轉(zhuǎn)。通過組態(tài)畫面的動態(tài)顯示可以清楚地演示電氣線路的工作過程。

4.1 圖形移動

圖形移動是仿真系統(tǒng)平臺設(shè)計的一個重點內(nèi)容，主要包括水平（或垂直）移動和旋轉(zhuǎn)兩個方面，例如按鈕的移動就同時包含了這兩項；按鈕頭采用水平移動，“位置X”的設(shè)置使用動態(tài)連接中的“動態(tài)對話框”，表達式直接和變量進行連接，數(shù)據(jù)類型采用“布爾型”，表達式的結(jié)果分別為靜態(tài)和動態(tài)像素值；按鈕的觸點采用旋轉(zhuǎn)，對圖形對象的“旋轉(zhuǎn)角”進行動態(tài)連接，當按下按鈕時，會呈現(xiàn)觸點閉合和斷開的動態(tài)效果，這里必須要注意的一點是WinCC中圖形的旋轉(zhuǎn)參考坐標，旋轉(zhuǎn)參考坐標確定了圖形旋轉(zhuǎn)的基準點；而對于小車的平行移動，在對“位置X”進行動態(tài)連接時，表達式應(yīng)該為變量加上小車圖形位置X的靜態(tài)初始值，如“car_X+1070”，這樣才能讓圖形從初始靜態(tài)的位置開始移動。

4.2 腳本語言

所有的過程可視化系統(tǒng)基本上都或多或少地提供一些腳本語言，WinCC提供了兩種腳本語言：ANSI-C和VBScript。WinCC可以通過使用函數(shù)和動作使項目中的過程動態(tài)化，本系統(tǒng)采用ANSI-C語言來編寫腳本程序。

WinCC中圖形對象屬性的鼠標動作中的動態(tài)設(shè)置，如果采用直接連接，最多只能同時完成三個參數(shù)的設(shè)置，所以對于有條件的參數(shù)設(shè)置或者多個參數(shù)的設(shè)置可以采用C動作編輯器來完成，如圖2所示。圖形中按鈕的點動可以通過“事件—鼠標—按左鍵和釋放左鍵”的設(shè)置來實現(xiàn)。

系統(tǒng)通過使用創(chuàng)建全局動作來完成圖1中電機扇葉的旋轉(zhuǎn)和小車的平行移動。我們使用了WinCC中提供的幾個內(nèi)部函數(shù)“GetTagBit”、“GetTagSDWord”和“SetTagBit”、“SetTagSDWord”來讀取和設(shè)置變量的值，使用if函數(shù)進行圖形運行界面的判斷，以保證圖形在規(guī)定的范圍內(nèi)移動，而不會出現(xiàn)畫面跳轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。在完成程序編寫后要進行觸發(fā)器的設(shè)置，定時器采用周期設(shè)置可以使扇葉和小車按照固定頻率旋轉(zhuǎn)和移動。

4.3 畫中畫顯示

對于較為復(fù)雜的電氣控制線路，比如機床電氣控制線路如圖3所示，我們采用畫中畫的形式動態(tài)模擬現(xiàn)實機床電路的工作過程。

WinCC組態(tài)軟件提供了豐富的畫面組態(tài)功能。畫中畫的設(shè)置可以在繪制好的機床電氣控制線路圖上添加一個“畫面窗口”，將該窗口的對象屬性中的“顯示”改成“否”，也就是說系統(tǒng)運行時該畫面不顯示，我們利用圖3中右下角中的“搖臂鉆床結(jié)構(gòu)動態(tài)顯示”按鈕，通過鼠標動作的直接連接對話框，將“常數(shù)”“1”，賦值給“畫面窗口”的“顯示”屬性，當點擊該按鈕時，就可以將該畫面顯示出來。對于畫面窗口的其他屬性，比如“邊框”、“標題”、“移動”、“調(diào)整大小”等可以進行相應(yīng)的設(shè)置，使畫面更加豐富、使用更加方便。

5 結(jié)語

本文使用西門子WinCC組態(tài)軟件設(shè)計了電氣控制技術(shù)課程輔助教學(xué)仿真軟件。隨著各種教學(xué)手段的不斷發(fā)展和完善，組態(tài)仿真技術(shù)越來越多地應(yīng)用于理論課程的教學(xué)中。此外，仿真控制對象開發(fā)相對容易，具有很好的兼容性及可擴展性，隨著后期軟件的不斷擴充完善，可以使教學(xué)內(nèi)容更加多樣化、趣味化，能夠更好地達到教學(xué)目的。

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作者簡介：梅奕（1973-），女，江蘇常州人，供職于常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院，碩士，研究方向：電氣自動化技術(shù)；王慧芬（1977-），女，江蘇常州人，常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院講師，碩士，研究方向：電氣自動化技術(shù)、系統(tǒng)集成等。