時間：2023-03-14 15:19:10
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一、工業組態技術范疇
“組態”的本意是配置、設定，是指用戶通過類似“搭積木”的方式來實現自己所需要的系統功能。很多高職院校在開設工業組態技術課程時，僅突出了組態軟件的學習，將這門課程變成了一門純軟件課程。而嚴格意義上的工業組態技術應是以組態軟件為核心，與PLC、變頻器、觸摸屏、特殊功能模塊等共同構建滿足工業監控需要的控制系統。若學生不懂與組態軟件配合使用的其它工業設備，是不能真正掌握工業組態技術的。
二、課程價值與定位
（一）課程的性質與作用
在電氣自動化技術專業課程體系中，本課程是專業主干課程之一，內容包括變頻器原理及應用、組態軟件、特殊功能模塊、觸摸屏。課程基于職業能力分析，將工業控制中的主要控制設備PLC與變頻器、組態軟件、特殊功能模塊、觸摸屏技術綜合應用，通過理實一體化教學培養學生工業組態技術應用能力。
（二）本課程與本專業其它課程的關系
工業組態技術課程開設于電氣自動化專業的第三學期，其前、后期課程如表1所示。前期課程皆為專業基礎課，開設于一、二學期；后期課程皆為綜合實訓課程，開設于第四學期。工業組態技術課程將前期專業基礎課程中所學相對獨立的知識技能進行融合，為后期的綜合實訓課程做好準備，在課程體系中處于承上啟下的重要位置。
三、授課建議
高職電氣自動化專業工業組態技術課程主要內容包括可編程邏輯控制器PLC、變頻器、組態軟件、特殊功能模塊、觸摸屏等。課程知識覆蓋面廣，學習難度較大。經過多年的實踐，總結出以下幾點教學方法與措施。
一是組態軟件。組態軟件，又稱組態監控軟件，是進行數據采集與過程控制的專用軟件。它們是處在自動控制系統監控層一級的軟件平臺和開發環境，通過靈活的組態方式，為用戶快速構建工業自動控制系統。組態軟件的應用領域很廣，可以應用于電力、水利、石油、化工等諸多過程控制領域。國外的組態軟件主要有Wonderware（萬維公司）的InTouch、西門子的WinCC、悉雅特集團的Citech等；國內的組態軟件主要有三維力控、組態王、昆侖通態的MCGS等。組態軟件作為工業組態技術的重要組成部分，不僅可以設計人機界面，其強大的策略腳本可以實現豐富的控制功能，能減輕系統設計者在控制器PLC中的編程壓力。組態軟件中自帶的工程樣例是高職學生最好的入門級實習素材，高職教師應好好利用。
二是理一體，突出應用。高職教師在講解工業組態技術中的變頻器、特殊功能模塊、觸摸屏等內容時，切忌照本宣科、盲目深入。高職教育講求實用夠用，以應用為主。變頻器、特殊功能模塊、觸摸屏等內容的講解應緊密結合對應的實訓項目，推行理實一體化教學。通過學中做、做中學的方式讓學生以點及面、由少積多，逐步掌握工業組態技術中變頻器、特殊功能模塊、觸摸屏等知識技能。
三是以賽促學，以賽促教。高職高專層次中與電氣自動化技術專業相關的各級各類賽項幾乎都與工業組態技術應用有關。以四川航天職業技術學院經常參加的全國職業院校技能大賽為例，“自動化生產線安裝與調試”、“現代電氣控制系統安裝與調試”及“工業機器人技術應用”全部用到工業組態技術，并在競賽分值中占有較大比重。在日常教學中，教師可以將國賽賽題作為教學拓展訓練課題。通過國賽賽題，學生可以增長見識，提升水平，激發學習動力；教師可以提升自己的教學水平并及時發掘邏輯思維靈敏、創造性強的優秀學生。
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2016.11.040
以任務為導向，結合企業工程案例設計教學模式，開展“教、學、做、練”四位一體，重在過程技能考核的一體化教學探索對于破解當前高職教育過于偏重理論的教學模式具有很好的意義。本文結合我院正在進行的“PLC與組態技術”一體化教學改革情況進行探討，課程采用師生在一體化實訓室圍繞不同項目的任務邊教、邊學、邊做、邊練來完成一個個教學任務的教學模式。這種方法改變了傳統的理論教學與實踐教學相分離的教學形式，使學生能夠將理論知識的學習很好地融入實踐技能操作，能很快對所學的知識進行鞏固和提高。
1 一體化教學與傳統教學的區別
（1）傳統教學模式理論教學與實踐教學相分離，相脫節，學生學習起來比較吃力，學習效果不佳，同時考試內容重理論輕能力，考試重結果輕過程，不利于學生全面學習知識，不利于學生實踐能力、創新能力的培養。
（2）一體化教學模式是將理論知識與實踐教學集于一體，或是以項目的形式將理論知識融入實踐教學的一種教學模式，打破傳統的教學模式，重在培養學生的實踐技能，同時又能夠很好地學到理論知識，提高學生的學習興趣以及學習成效。
2 教學實施五個一體化
我院積極探索一體化教學改革，選派年輕骨干教師參加高職國培省培，學習國家示范性院校的做法，學習先進的教學理念，同時選派教師學習澳大利亞先進的職業教育理念。通過培訓，將學習到的先進做法應用于日常教學考核中，具體體現在“五個一體化”，即教材、場地、師資、教學安排與教學手段、學生考核等一體化，取得了一定的成效。
2.1 教材一體化
一體化教學的教材選取很關鍵，本課程組教師每年深入企業實踐，掌握大量一線實際工程案例，同時結合學生的認知學習能力，編寫了以項目為導向的學院自動化類一體化系列教材之《PLC與組態技術》。教材共由五個項目組成，每個項目引出若干個學習任務，按照由易入難，通過任務提出、知識點鏈接、任務解決方案、任務實施等循序漸進的方式安排教學內容，包括硬件接線、軟件編程、組態界面等環節，每一個任務的實施都能夠有效地服務該項目的理論知識內容，結合學生的學習情況，一步步開展教學，學中做、做中學，充分掌握課程的理論知識與實踐技能。
2.2 場地一體化
經過近年來學院支持建設了PLC一體化實訓室，目前實訓室共有25個工位的一體化實訓設備和配套電腦，同時具有多媒體課件、各種模型掛件等教學設備，能夠滿足日常的教學要求，形象直觀的教學環境，能夠讓每個學生在學習過程中有更多的練習機會，提高學生的學習能力。
2.3 師資一體化
目前承擔該課程教學全部為雙師型教師，3人具有高職國培經驗以及取得中國澳大利亞合作辦學TAFE認證學習，同時全部教師每年參加暑期下廠實踐的天數都不少于20天，教師理論和實踐教學能力兼具，為開展一體化教學奠定了師資基礎。
2.4 教學安排與教學手段一體化
本課程首先在電氣自動化專業試點，課程每周6課時，為了方便一體化教學，擬安排在同一天進行一體化教學，每天進行任務完成情況驗收并考核，或者安排4+2模式，即4節連上，另外2節安排另一天進行驗收并考核，最后安排一周作為綜合技能考核，比例分別占60%和40%。表1為每個項目的一體化教學內容具體安排內容：
其他自動化類的專業也可以根據此安排稍作調整，后續將開展其他專業班級的“PLC與組態技術”的一體化教學。
2.5 學生考核一體化
課程的總體評價以學生學習過程中任務的完成情況，以及各個學生在團隊中發揮的作用進行評價，根據控制要求完成硬件軟件設計、組態界面以及操作完成情況進行評分，每個任務結束均對團隊和個人評分，填入考核表，同r給予指導意見并總結過程中出現的問題?？己吮砣绫?所示。
以上過程考核（含考勤）占60%，期末綜合技能考核40%，老師在期末考核中，以卷面形式出若干個不同的設計題，學生考試現場隨機抽取，每個學生獨立工位，通過在卷面答題，硬件分配和接線圖作圖，并通過實訓室的設備臺接線，PLC程序燒寫、組態界面設計等調試，完成題目的整體設計，并根據完成情況進行現場評分，填入考核表，最終各項相加作為學生此課程的考核成績。
3 一體化教學實施的優點
3.1 學生學習的積極性和自主能力都得到了很大的提高
課程全部集中在PLC一體化實訓室完成，每個學生都能真真切切地感受到實際的工作環境和自己動手完成每一個任務，在這個過程中學生逐步建立自信心，從而更感興趣去研究討論各種不同的設計思路、設計方案，也在不斷的實踐中逐步掌握理論知識，提高學習課程的積極性。在課外，我們也有逐步開放實訓室供學生自主學習，調試，學生的學習成效得到了很大的提高。
3.2 教師師資也得到了極大的提升
在一體化教學探索中，教師需通過不斷調研周邊地區企業人才需求狀況以及人才素質的要求，探索改革新的教學模式，也要不斷的加強自主學習，提高實踐科研能力，在“PLC與組態技術”一體化的教學過程中，教師通過編寫一體化教材、構建課程培養目標、設計不同的教學項目等環節，個人專業能力和教學水平也得到了很大的提升。
3.3 學生考核更全面更客觀
一體化教學的考核打破了傳統考試的重理論輕能力、形式單一、重結果輕過程的考核模式，更加注重學生的學習過程、理論結合實踐的能力以及職業素養等方面的綜合評價，重視實踐考核，突出職教特色。建立綜合素質考察機制，科學地評判學生，把課程期末綜合考核與過程考核中學生取得的成績，作為判斷學生成績的重要依據。
4 結束語
在一體化教學改革的過程中，也是逐步摸索逐步完善，今后還需要更加全面地提升學生技能水平，提高教師科研能力，多開展校企合作，進一步探索將學生的創新創業教育與課程的理論和技能教育結合起來，課程考核方式更加多樣化，更好地滿足學生的知識需求。
參考文獻
作為工作在智能樓宇工程技術專業教學第一線的教師，在教學中對學生的實訓條件有較深的了解?，F有的實訓方式、設備只能讓學生對某種智能系統的安裝、調試等技能進行有針對性的訓練，但對系統的工作原理、兼容性、擴展性、關聯性等在實際管理崗位中要求的技能無法進行訓練。為了讓人才培養不與社會需求脫節，讓學生所學技能與實際工作崗位需求實現無縫對接，設計一種可以將多種樓宇智能控制系統進行有機結合、開放式設計的綜合性樓宇智能控制系統實訓平臺已成為一種迫切的需求。
一、設計總體思想
在進行智能樓宇綜合控制實訓平臺設計時，要打破原有智能樓宇實訓系統只進行單一系統施工訓練的模式，使學生在進行設備安裝調試的施工過程中可以對系統的工作原理、工作過程有更深刻、更直觀的認識，同時經過實訓可以獲得對各系統之間進行功能重組、結合使用、二次開發設計等實際工作崗位中需要的能力。
相對于傳統的智能樓宇實訓系統，本系統增加了由MCGS組態軟件開發的智能樓宇實訓系統的主監控界面平臺?？梢詫惭b調試好的樓宇智能系統的工作狀態、運行過程在界面上直觀的觀察，并且可以由界面對裝調好的樓宇智能系統進行控制，實現設備系統的平臺化管理。
本系統可以對學生的系統裝調施工結果進行檢測，將各工作點的運行狀態顯示到主管理控制界面上，通過界面檢測完成對學生施工過程的檢查，提高實訓效率。學生可以通過對平臺的使用更深刻的理解每一個施工環節在整個系統中的作用，加深對系統工作原理的認識。在實訓后期可以利用智能控制界面獨立編程開發控制平臺實現多智能樓宇控制系統的統一管理與功能結合，使學生具備綜合樓宇控制系統的裝調、檢修、升級、功能擴展、智能化開發的實際工作能力。
二、系統設計方案
1.模擬建筑環境搭建
智能樓宇綜合控制實訓平臺設計的前提條件，必須先搭建實際工作環境中最基礎的建筑模型。原有實訓系統往往只搭建了模擬墻體沒有對其進行功能區域的劃分，本系統為了符合實際工作環境，將模擬建筑群劃分為了模擬小區、模擬辦公樓、模擬管理中心室等符合實際使用環境的功能區域如圖1所示。
圖1 模擬建筑環境
2.智能樓宇基礎控制系統設備組成
為了使系統的實用性更強，在模擬建筑內集成了樓宇智能照明控制系統、安防系統、門禁系統、視頻監控系統和消防系統。學生可根據需要在模擬建筑物內對每一系統進行任意定位、安裝、連接、調試、設置、檢修等實訓項目，達到知識、能力的綜合培養。具體配置情況如下表。
3.智能樓宇實訓系統主監控平臺構建
相比原有的智能樓宇實訓設備系統，本文設計的基于MCGS組態技術的智能樓宇綜合控制實訓平臺增加了一個主監控平臺，由PC機、PLC、MCGS組態界面構成。其功能為對本實訓系統內所有智能樓宇設備進行集中監管，對每個設備的工作情況、啟/?？刂?、報警信息等進行直觀的監測與控制，使學生在使用本系統進行實訓時可以得到將所學知識進行有機結合的訓練。
（1）MCGS簡介
MCGS （Monitor and Control Generated System，通用監控系統）是一套用于快速構造和生成計算機監控系統的組態軟件，它能夠在基于Microsoft（各種32位Windows平臺上）運行，通過對現場數據的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制、實時曲線、歷史曲線和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案，它充分利用了Windows圖形功能完備、界面一致性好、易學易用的特點，比以往使用專用機開發的工業控制系統更具有通用性，在自動化領域有著更廣泛的應用。
（2）PLC選型
西門子公司生產的S7-200PPI可編程控制器是一種可通過增加外接模塊進行功能擴展的自動化控制設備，其硬件結構圖如圖2所示
圖2 PLC模塊排列
S7—200可編程控制器是德國西門子公司研制的一種新型可編程控制器。它工作可靠，功能強，存儲容量大，編程方便，輸出端可直接驅動2A的繼電器或接觸器的線圈，抗干擾能力強。S7-200系列小型PLC（Micro PLC）可應用于各種自動化系統。緊湊的結構、低廉的成本、功能強大的指令集使得S7—200 PLC成為各種小型控制任務理想的解決方案。
（3） 綜合控制平臺搭建方案
在樓宇智能化控制領域，無論是門禁系統、安防系統、消防系統還是照明系統其報警、運行狀態都是依靠常開、常閉觸點的狀態改變進行體現的，而PLC控制器的輸入/輸出信號與之完全吻合，可以直接接入，并且PLC的輸入/輸出信號可根據需求在不同種類的電源間進行任意選擇，適合各種智能樓宇控制系統設備的通信需求，不需要考慮接口轉換問題。MCGS界面可以對PLC設備進行組態管理，將PLC輸入/輸出點的狀態通過動畫界面直觀的反映出來并且可以用鼠標對界面內的設備進行點擊操作，達到對PLC設備連接的智能樓宇控制設備的工作狀態控制。
平臺的具體連接方式采用對每個樓宇智能控制系統設備與PLC輸入/輸出點之間進行“拉手”連接。示意圖如下：
圖3 控制平臺系統構成示意圖
三、實訓內容設計
本系統可以讓學生進行由淺及深、由單一到綜合、由規范到靈活的階段性實訓。具體實訓過程可以分為以下三個階段。
1.基礎技能強化階段
在本階段需要讓學生對所學的樓宇智能系統的結構、組成、安裝、連接調試、檢修、使用等基礎技能進行熟練，結合本平臺可在本階段為學生開展以下實訓項目：
（1）門禁系統的裝調、檢修、使用
（2）安防系統的裝調、檢修、功能測試、性能設置
（3）視頻監控系統的定位、選型、校準、接口制作、矯線、設置、操作、管理等實訓
（4）消防系統的走線、定位、編碼、聯動編程、檢修、操作管理等實訓
學生在每項實訓任務完成施工后都可通過系統集中管理平臺對每套系統的運行工作情況進行檢測，直觀的看到自己施工的每個設備的工作情況，找到問題，反思操作步驟，加深對系統原理的認識。
2.知識擴展階段
在本階段學生已經對各系統的基本結構及工作原理有了較深的理解，在此基礎上可以讓學生對各系統的運行邏輯關系進行修改，通過對MCGS組態界面的簡單編程與外部連接線路的簡單修改完成給定任務要求。
3.綜合應用設計開發階段
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2016）08C-0074-03
隨著當前工業自動化集成度越來越高，管控一體化技術在企業中的應用也在不斷擴大，從而推動了組態軟件控制技術課程在高職自動化類專業中的開設，并將其作為專業骨干課程，但各高職院校在開設課程過程中對課程目標、內容和要求等方面具有一定差別。筆者根據多年來組態軟件控制技術課程的教學經驗，設計出廣西職業技術學院自動化類專業組態軟件控制技術課程標準，在此與大家進行探討，共同推動組態軟件控制技術課程教學質量的不斷提高。該課程標準展示如下。
一、課程性質與定位
組態軟件控制技術課程是高職電氣自動化技術專業的專業核心課程，其目標在于培養學生在電氣工程師崗位上從事電氣設備和自動化系統集成開發等方面的職業能力，達到本專業獲取中、高級職業資格證書考證的基本要求，也是技術技能型人才所必須掌握的基本要素。
在課程設置上，前導課程有電工電子技術、單片機原理與接口技術、PLC控制系統安裝與編程、變頻調速系統安裝調試與運行維護等，后續課程有自動化生產線安裝與調試等。
二、課程設計思路
引入自動化儀表與裝置行業標準，以工程項目和企業自動化技術員職業成長過程所對應的典型工作任務為學習內容，將職業素質培養融入課程，實施教學做一體化的過程性評價方法，具體設計思路如下：
第一，組建以學院專任教師和企業專家的課程開發和實施團隊，分析電氣自動化技術在專業職業崗位的工作任務，按照一定的邏輯關系進行排序，對完成任務應具備的知識、能力、素質做出較為詳細的描述，形成團隊成員認可、線索清晰、層次分明的工作任務分析表。
第二，根據能力復雜程度，整合典型工作任務。召開有教學專家、課程建設團隊人員參與的課程標準建設會議，形成課程標準。
第三，引入自動化儀表與裝置行業標準，校企共同進行課程整體設計、單元設計、教學組織設計、教學情景設計。
第四，以相關企業自動化控制系統操作、維護維修等職業崗位的工作過程為導向，從初級到高級，從簡單到復雜，設計反應車間監控中心控制系統設計、開關量組態工程設計、模擬量組態工程設計、鋁加工組態控制系統綜合設計四個學習項目，包含簡單工程的建立與運行、南南鋁業模擬鋁擠壓組態控制系統綜合設計等16個情境。
第五，根據教學規律及認知過程，構建教學計劃、考核評價辦法、課程考核標準及題庫、多媒體教學資源建設，按照資訊計劃、決策實施、評價反饋等步驟組織教學。
三、課程目標
（一）總體目標
通過組態軟件控制技術課程學習，學生掌握組態軟件控制技術的理論知識、操作技能，并具備工業自控系統組態、控制軟件編程、參數設置調整能力，為從事電氣工程師等工作崗位打下基礎，并注重職業素養和誠信教育，提高學生的綜合素質。
（二）具體目標
1.知識目標。（1）掌握課程中組態控制技術中常用的基本術語、定義、概念和規律，在今后工作中應能較熟練地應用這些概念和術語；（2）掌握組態控制技術組態方法，通過工程實例，學會制作組態相關工程；（3）對組態控制技術的發展趨勢有所了解。
2.能力目標。（1）具備組態軟件編程的基本能力；（2）具備組態軟件與開關量設備、模擬量等設備的聯機調試能力；（3）具有較強的典型自控系統設計能力；（4）能完成組態控制系統綜合設計。
3.素質目標。（1）具備自我管理、團隊精神、交往能力；（2）誠實守信，具有完成任務和解決問題的能力；（3）具備創新能力和自我學習能力；（4）具有吃苦精神和責任心，勇于承擔責任，具備良好的溝通能力。
四、課程內容與要求
組態軟件控制技術課程的項目、學習情境、要求以及對應的學時數，如表1所示。
五、課程實施的建議
（一）教學方法
針對不同的學習情境，選用不同特點的教學方法，主要教學方法如表2所示。
（二）教學評價
課程考核與評價采取筆試、口試、實操、作業展示、項目總結等多種方式，學生自評、小組評分、教師評分相結合，過程考核與結果考核相結合，注重能力和過程考核，過程考核占總成績60%，結果考核占總成績40%，如表3所示。
（三）師資條件
組成一支職稱結構、學歷結構、年齡結構、專兼比例合理的課程教學“雙師”結構師資隊伍。主講教師由校內專任教師擔任，應具有碩士以上學歷或中級以上職稱，能綜合運用行動導向教學法，能較好掌握計算機技術、網絡技術等新知識新技能，并具有相關職業資格技能證書，動手能力強；輔助教師由企業兼職教師擔任，應具有較強的專業技術技能，具有較豐富的企業一線工作經驗，具有高級工以上職業資格證書。
（四）教學條件
1.教學場地條件。教學做一體化教室：要求配備有電腦、組態王軟件、PLC、板卡、智能儀表等設備，并且配備多媒體教學軟件、投影儀和白板，方便開展一體化教學。
2.實訓設施、儀器配備要求。學生每人一臺電腦，4人為一個小組，需要配備PLC、板卡、智能儀表等設備；組態王6.55網絡版軟件（50用戶）一套。
（五）其他說明
1.由于組態軟件控制技術課程對實踐經驗及操作技能要求較高，應由專業技能熟練的骨干教師和企業技術人員共同實施，以學生為主體，教師主導，按照“教、學、做”一體的方式組織實施。
2.同時組態軟件控制技術應用性強，應重視現場教學，通過認識企業生產流程，掌握組態軟件控制在工業生產上的應用，提高教學效果。
六、小結
組態軟件控制技術課程標準在自動化類專業中經過多年檢驗，取得了良好的效果，在培養高素質技術技能型人才取得了良好的效果，學生普遍反映良好。當然，該課程標準也存在一定的問題，比如軟件的更新換代和功能提升，教學方式多元化發展，需要不斷修改課程標準來適應需求，相信通過不斷的努力，將來課程標準會得到逐步完善。
【參考文獻】
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論文摘要：介紹了西南交通大學建成的教學用模擬變電所實訓基地的結構、功能、特點、實踐項目。使用表明，該基地具有國內領先技術水平，完善的教學、培訓和科研的綜合功能。由于采用最新的遠程監控技術，該變電所可作為目前鐵路牽引變電所技術改造的參考。
0引言
西南交通大學有部分直接服務于鐵路現代化建設的專業，其中“鐵道電氣化”專業作為教育部、鐵道部的重點特色專業而一直受到重視。
分布于鐵路沿線的牽引變電所，是電氣化鐵道供電的樞紐。隨著我國電氣化鐵路和城市軌道交通的發展，變電所綜合自動化技術水平的不斷提高，對從事牽引變電所設計、運行、管理等方面的專業技術人才的需求數量增加，同時對其掌握知識的廣度和深度特別是具有較強的實踐動手能力方面提出了更高的要求。因此，在教學環節中，應加強學生理論和實踐相結合的能力的培養。在教育部“示范性教學實踐基地”基金支持下，2002年西南交大在峨眉校區建成一座集教學、實習、培訓和科研為一體的模擬變電所實訓基地。
1模擬變電所簡介
我校模擬變電所分為兩期建成:
I期是與實際變電所相同的開關控制屏柜和繼電保護屏柜、中央控制盤、交直流電源盤、以及自行設計的模擬負載電量和故障盤。如圖1所示。
Ⅱ期是模擬一段地方電力網或電氣化鐵路的環境下，一個調度中心使用遠動監控系統控制的五個變電所，圖2是這五個模擬變電所的一次接線圖。該項目綜合了地方與鐵路、不同主變、不同接線類型的各種變電所，且負載的大小和相位均可調節，其中S”模擬變電所采用了WBH-891型電鐵主變微機保護裝置、WKH-891型電鐵饋線微機保護裝置、DQWC-03牽引變電所二次設備測試系統。
模擬變電所中被監控設備的位置狀態信號、保護動作信號、預告信號、事故信號等遙信信號通過電纜與RTU (Remote Terminal Unit遠方終端)的開關量輸人/輸出模塊相連接，電流、電壓等遙測信號將通過信號變送器柜，輸人RTU的模擬量輸人模塊;控制中心下發的遙控命令，通過以太網傳輸，實現遙信、遙測、遙控的功能。遠動監控系統結構圖如圖3所示。RTU是采用施耐德電氣公司的PLC系列中模塊式結構的Momentum，其編程軟件Con-cept是一個基于Microsoft Windows環境的編程軟件套件，具有很強的設計性、可擴展性;主站組態軟件iFix支持工業標準，具有開放性、可組態性、兼容性及可開發性。
為了比較和研究，我系的教師正在進行一系列的科研開發，其目標是在模擬變電所二次系統中采用測控、保護一體化的分布式控制系統(DCS)實現變電所自動化管理，其結構圖如圖4。
2教學實踐基地的開發
1)校內學生及現場工程技術人員，可對照變電所各種屏柜，提高閱讀二次系統接線圖、安裝施工圖的能力，通過開閉操作、設置故障等項目的訓練，可以培養他們對現場運行中出現的故障的分析和處理能力，包括一次設備的故障范圍的判斷、二次系統的故障判斷、查找和處理。
2)變電所基本電器及二次接線方面實訓項目n個。如斷路器結構、原理;斷路器參數的測量與調整;變電所二次接線、電纜的數字編號法以及“相對標志法”的識別;二次接線盤后安裝圖及實際安裝技術;變壓器控制、保護盤結構、接線、檢測、調試及整套保護聯動實驗(包括整定計算);在以上各盤設置不同故障(可達幾百種)練習查找及消除故障的方法等。
3)運動系統遙測、遙信信號源接線的校正及采集的遙測量的精度實驗。
4)利用便攜式計算機對遙控設備進行合、分實驗，讓學生了解遠動系統是如何驅動被控設備動作。
5)利用一般的瀏覽器訪問各RTU中PLC的網頁，實時了解該PLC的運行、通信等狀態的實驗。
6)上位機各種功能的校核實驗。通過該實驗讓學生了解調度員的工作職責、工作內容、iFix軟件的各種功能的使用，從而對遠動系統有更深層的了解。
7)利用組態軟件Concept對PLC進行配置，使學生熟練掌握利用Concept按照所用的PLC型號及設計要求對PLC進行配置;利用Concept對PLC遙控、遙信和遙測功能的編程，使學生熟練掌握Concept編程方法。
8)自動化組態軟件iFix系統的安裝，熟悉掌握iFix系統軟件的運行環境及其安裝過程。
9)通過在iFix系統新增6#模擬變電所的實驗，使學生了解iFix系統的可組態性及可擴展性。
10)進行繼電保護單體測試及數據管理。
11)進行繼電保護盤上測試及數據管理。
12)微機保護裝置的調試與特性實驗。
3實踐意義
模擬變電所實訓基地自1998年投入使用后，至今已連續培訓了五屆畢業生和一批現場工程技術人員，經總結，其實踐意義在于:
1)為學生提供專業技能訓練的條件與場所。能完成供變電工程、繼電保護、變電所二次接線、微機監控技術等幾乎全部專業課程的大量綜合性實驗，以及電氣設備的實際操作技能、檢修調試技術、查找故障及排除方法的實際訓練。而且充分利用學校具有的學科優勢，以模擬變電所為基地，配合學生專業課和專業基礎課學習，開發如電工理論、電氣裝備、自動化、計算機應用、網絡與通訊等領域的多個應用性、研究性實驗;同時由于人員和設備的集中，能夠按項目組織學生進行綜合性實訓，盡可能使學生參與以教師為主導的科研活動。
2)對于現場技術和施工人員，很重要的一點就是要能閱讀二次回路圖紙、熟練地掌握接線、配線工藝，能查找和處理運行故障和設計缺陷。通過實地培訓，能大大的提高他們的讀圖、判斷、查找、處理故障的能力。該基地于2000年為樂山電力股份有限公司培訓和考核職工283人，取得良好的效果。
3)目前西南地區鐵路已完全實現電氣化，全區擁有牽引變電所200多座，其中大都為上世紀70~80年代所建，技術水平落后。而我校模擬變電所實訓基地的建成，對其技術改造具有借鑒的意義，在應用新技術、新設備和進行技術創新方面起到示范的作用。
一、實驗系統的意義及國內外現狀分析
現場總線是一種工業數據總線，它是自動化領域中計算機通信系統最底層的低成本網絡。相對于傳統的自動化控制系統，現場總線控制系統（Fieldbus Control System）有以下幾個優點：開放式、互操作性、互換性、可集成性；數字化的信號傳輸；可靠性高、可維護性好；降低系統成本另外，還可以減少廠房面積、節省投資等等?，F場總線的出現使傳統的自動化系統產生了革命性變革。它改變了傳統的信息交換方式、信號調制和系統結構，改變了傳統的自動化功能概念和結構形式，也改變了系統的設計和調試方式。
據不完全統計，目前世界上出現過的現場總線約有40多種。經過多年的競爭和完善，現在較有生命力的有10多種，并仍處于激烈的市場競爭中。目前主要得到應用的一些現場總線包括：FF現場總線、PROFIBUS現場總線、CAN、WorldFIP、Interbus、ControlNet、DeviceNet、CC-Link等。到目前為止，還沒有一種現場總線能覆蓋所有的應用面，因此，多種總線并存的局面還可能存在相當長的時間。
其中，PROFIBUS是過程現場總線（Process-Field Bus）的縮寫。1991年，PROFIBUS成為德國國家標準DIN 19245，1996年6月成為歐洲標準EN 10170，1999年加入IEC 61158協議。PROFIBUS協議根據ISO 74898國際標準，以開放系統互連ISO/OSI為參考模型。A3000高級過程控制實驗系統獨創現場系統概念，而不是對象系統?，F場系統包括了實驗對象單元、供電系統、傳感器、執行器（包括變頻器及移相調壓器）、以及半模擬屏，從而組成了一個只需接受外部標準控制信號的完整、獨立的現場環境。OPC是OLE for Process Control的縮寫（OLE對象鏈接和嵌入式）。它的出現為基于Windows的應用程序和現場過程控制應用建立了橋梁，是把OLE用于工業控制領域。OPC規范提供了兩套標準接口：Custom標準接口，OLE自動化標準接口。通常在系統設計中采用OLE自動化標準接口。
本課題是結合A3000實驗裝置并基于現場總線中PROFIBUS-DP協議的控制系統。通過該設計，加深對PROFIBUS-DP協議的理解并掌握其應用以及組態控制的實現。
二、實驗系統的研究目標、研究內容和擬解決的關鍵問題
（一）研究目標
利用現場總線技術和OPC技術，實現對過程實驗裝置的控制，開發出基于PROFIBUS-DP變頻器網絡控制系統。利用SIMATIC S7系統中PROFIBUS-DP實現對實驗室的A3000實驗裝置，實現對液位、流量、溫度、壓力的過程控制?；贠PC技術建立MATLAB與STEP7的通信，實現在MATLAB環境下對A3000過程實驗裝置進行液位特性測試，編寫PID控制算法進行控制。
（二）研究內容
①在掌握PROFIBUS-DP協議的原理、結構和總線存取控制技術的基礎上，利用西門子Simatic PCS7和STEP7軟件對變頻器、ET200S輸入輸出模塊進行設備硬件組態，實現對A3000過程控制實驗裝置的數據采集與基本控制。
②結合OPC技術，利用STEP7軟件實現了OPC Server。
③采用組態王工控軟件，組態開發基于PROFIBUS現場總線的A3000過程控制系統，實現對A3000裝置液位、流量、溫度各參數的單回路、串級和前饋控制方案。
④基于OPC技術建立MATLAB與STEP7的通信，實現在MATLAB環境下對A3000過程實驗裝置進行液位特性測試，編寫PID控制算法進行控制。
（三）擬解決的關鍵問題
1.利用SIMATIC S7系統對PROFIBUS-DP進行組態，以便確定實驗裝置的信號采集。
2.利用組態王的OPC功能，組態王作為OPC Client訪問STEP7軟件提供的OPC Server進行數據交換，實現對A3000裝置的控制，包括簡單、串級、均勻、前饋、比值控制。
3.利用MATLAB的OPC功能函數，編寫M文件，建立與STEP7 OPC Server的連接，進行數據通信，實現A3000裝置的簡單PID控制。
三、課題的研究方法、設計及試驗方案，可行性分析
（一）研究方法、設計及試驗方案
調研國內外相關資料，研制一套綜合A3000過程控制實驗裝置并基于PROFIBUS-DP的變頻器網絡控制系統；
利用SIMATIC S7系統對PROFIBUS-DP進行組態，將實驗裝置的信號采集上來，實現對液位、流量、溫度、壓力等參數的控制，提供OPC SERVER；
利用組態王軟件組態出實驗裝置的流程圖，研究組態出液位、流量、溫度、壓力控制方案，實現對A3000過程控制實驗裝置的常規控制組態，包括簡單、串級、均勻、前饋、比值控制。
（二）課題可行性分析
目前，在自動控制系統研究和開發中，很多采用Simatic STEP7軟件對PROFIBUS-DP現場總線設備進行組態，并提供出OPC數據服務器，具有OPC功能的組態王和MATLAB軟件都可以對其進行數據訪問，本次設計也采用此設計理念，設計中，運用組態王的OPC功能，以A3000裝置為對象，完成單回路的簡單PID控制和串級、前饋-反饋等復雜控制，還在MATLAB環境下編寫的PID算法控制對象，如果被控對象比較簡單，控制效果會良好，如果對象比較復雜效果將會變差，這主要是控制算法的優化和檢測值中干擾成分的處理。在此設計中將實時數據采集到MATLAB中進行處理，就可以實現預測控制和系統辨識等分析研究。
四、總結與展望
形成一整套以PROFIBUS-DP為基礎的實驗室A3000實驗裝置，以實現對液位、流量、溫度、壓力的過程控制。
參考文獻
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中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）48-0261-02
近年來，隨著經濟的發展，市場結構、勞動組織方式以及對人才的要求都發生了巨大的變革，現代職業勞動出現了三大跨越。這種變化要求勞動者掌握從傳統意義上來看屬于不同崗位、甚至多種職業的技能和知識的能力。因此，近20年來，許多國家根據社會發展的形勢，創造開發了一些適應社會、技術和生產發展要求的新的職業教學方法和教學模式，其中以培養關鍵能力為核心的“行動導向型”教學模式最被廣泛推廣。它使高等職業教育進入一種新的概念與模式下運作，對世界高等職業教育與培訓事業的發展產生了極為深刻而廣泛的影響。行動導向型教學法是德國文教部長聯席會議在1999年制定《框架教學計劃》所決定的一種新型的職業培訓教學課程體系和先進的職業技術培訓教學法。在行動導向的教學過程中，學生是學習過程的中心，教師是學習過程的組織者與協調人，以任務驅動，遵循“資訊（信息采集）、決策、計劃、實施、檢查、評估”這一完整的行動過程序列，在教學中，教師與學生互動，讓學生通過獨立地獲取信息、制定計劃、實施計劃、評估計劃，在自己“動手”的實踐活動中，掌握專業知識，習得職業技能。教材是體現教學內容和教學方式的載體，是把教育思想、觀念、宗旨等轉變為具體教育現實的中介，是教學改革成果的結晶，也是教育教學改革的一個重要方面，是實現培養目標的重要工具。它對于穩定教學秩序、提高教學質量、深化課程內容體系改革、推動高職教育的發展具有重要意義。為此，中國電力教育協會聯合國家電網公司人力資源部，在全國各電力高職高專院校和中國電力出版社共同參與下，組織編制了《全國電力高職高?！笆濉苯滩囊巹潯?。本次規劃教材以《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》為指導，主要采用行動導向編寫方式，根據高等職業教育人才培養目標和電力行業人才需求，按照“項目導向、任務驅動、理實一體、突出特色”的原則，以崗位分析為基礎，以課程標準為依據，充分體現高等職業教育教學規律?！斗稚⒖刂葡到y組態與檢修維護》教材便是其中的一部，作為該教材的主編，筆者在這里將教材的編寫過程做一回顧，談談教材編寫中的一些體會與認識。
一、資訊準備
為保證教材具有通用性、先進性，我們利用現代便利的通訊、交通工具和網絡同相關人員進行信息交流，并從網上查閱大量相關信息，對相關電力職業院校和相關企業進行了廣泛調研。
1.深入發電企業搜集本課程對應崗位的新技術、新設備、新工藝及工作任務的規范、標準、職業素養要求等。20世紀80年代末和90年代初，分散控制系統（DCS）開始用于我國火電廠單元機組的控制中，歷經二十多年的發展，其應用技術日臻成熟，在火電廠中已得到廣泛應用。DCS作為多種技術的融合體，大量電子設備高速地傳輸、轉換和處理各種信號，成為企業控制和管理領域最重要的綜合控制系統，發揮著無法替代的作用。
2.了解相關電力高職高專院校的教學改革情況，吸取和借鑒其他院校改革的成功經驗和優秀案例及項目，研討課程標準。
3.了解相關電力院校的實訓條件、所用設備，以便在項目或任務或案例選取時有所兼顧。目前，國內電廠所用DCS的主要品牌來源于ABB、西門子、艾默生、西屋、日立、FOXBORO等幾家國外大公司，也有國內新華控制工程有限公司、國電智深、魯能集團和利時等幾家公司的產品；相關電力高職高專院校DCS實訓設備主要配備有新華控制工程有限公司、魯能集團、和利時、艾默生等幾家公司的產品。
4.認真學習研究行動導向的教學模式，總結教育教學的實踐經驗。
二、課程標準及教材內容的決策
1.經過電話、郵件、會議等多種聯系方式，多次探討，最終確定《分散控制系統組態與檢修維護》課程標準。
2.我們既考慮教材的通用與先進性，又兼顧到可操作及實用性，最終決定在《分散控制系統組態與檢修維護》教材中以新華控制工程有限公司、魯能集團、艾默生等幾家公司的產品為案例，展開基于工作過程的行動導向型教學，同時注意舉一反三能力的培養。
3.該教材根據高等職業教育人才培養目標和電力行業人才需求，按照“項目導向、任務驅動、理實一體、突出特色”的原則，以崗位分析為基礎，以實現具體控制任務為目標，遵循學生認知規律和職業成長規律，按照生產過程具體任務的實施過程進行編寫。
教材內容突出能力培養為核心的教學理念，引入國家標準、行業標準和職業規范，基于學生認知規律，體現出任務驅動的特征。目前，各高校分散控制系統實訓室普遍配置有容納一個班的學生的計算機以太網（工程師兼操作員站）、過程控制站、模擬控制對象（配有由水箱、電加熱爐），通過模擬控制對象可以實現對學生有關控制系統的設計、計算、分析、接線、投運等綜合能力的培養。本教材在內容編排上首先引導學生實現對DCS設備的基本認知，然后指導學生用DCS實現對模擬對象的水箱液位、加熱爐溫度控制任務的組態設計，再進一步完成火電廠典型控制系統的DCS組態設計，進而了解DCS在電廠中的整體應用設計，最后實現對整套DCS設備的檢修與維護。
三、教材大綱的編寫
我們通過科學合理地設計項目及任務，實現DCS的基本認知、DCS組態及維護操作、常用工具的使用和電力企業相關標準規范四部分主要內容的學習訓練。本教材確立5個教學項目及相應的教學任務，由教學經驗豐富的來自不同學校的5名教師與發電企業4位專家共同編寫。
教材編寫過程中充分考慮各種DCS的通用性，既要寫出各系統的特色，又要站在各校角度統籌考慮問題，并注意可操作性。整本教材分為兩大教學情境，教學情境中分為五個項目（參見教材大綱結構圖）。
每個項目說明【項目描述】、【項目目標】、【實施計劃】；在任務中分為【教學目標】、【任務描述】、【知識導航】、【任務實施】、【相關知識】等模塊。任務是學習型工作任務，來源于生產實際的簡化和提煉；任務中明確承載教學目標、理論知識與操作技能并重。學習情境一：DCS組態部分，項目一是通用性內容，項目二中的【知識導航】是通用性基礎知識，【相關知識】體現DCS個性；因而項目三中的【知識導航】予以省略，項目四中也有相應部分省略。學習情境二：DCS檢修維護部分，【知識導航】體現基本概念及理論；【任務實施】強調檢修維護過程；【知識拓展】體現電力企業相關標準規范。
四、編寫過程中注意的主要問題
1.在教材的編寫過程中，始終注意“系統的應用知識和持續發展的能力”的培養，以各自專業學生必須具備的崗位職業能力為依據，以實現具體控制任務為目標，遵循學生認知規律和職業成長規律，按照生產過程具體任務的實施過程進行編寫，將專業知識有機地結合起來，構建完整的教材體系；注重有關內容的相互滲透和融合以及與專業基礎課之間的銜接，從而使本教材具有較強的系統性、完整性，使教材真正服務于“生產、管理第一線的高端技能型專門人才”的培養。
2.技能培養強調方法能力、社會能力、專業能力三個方面。方法能力是指具備從事執業活動所需要的工作方法及學習方法，學會學習，學會工作（制定計劃、確定思路、評估結果等方式），以養成科學的思維、工作、學習習慣。社會能力是指具備從事職業活動所需要的行為規范及價值觀念，學會相處、學會做人（與人相處合作能力、交流能力、約束能力等），以養成高尚的道德品質。專業能力強調具備從事“DCS組態及檢修維護”的專門技能以及專業知識，能有目的地依據事實，并按照一種方法獨立完成任務，解決問題，并評價結果的能力（工作方式方法、對勞動材料、工藝工具的認識使用等），以培養賴以生存的本領。
3.突出電力行業特色，充分分析電力高素質技能人才的工作性質和工作特點，緊跟行業發展現狀并具有一定的前瞻性，防止教材成為設備或工作過程的使用說明書，防止教材成為工作流程的敘述、操作步驟的羅列。
4.充分考慮各院校實踐教學條件差異和行業發展中的地域差異，解決好教材通用性問題?，F代高職教育已經開始把以教師為主體的傳統觀念轉變為以學生為主體的現代教育觀念；把重理論、輕實踐轉變為理論與實踐并重；把以知識傳授為主線轉變為以能力培養為主線。教材建設也應強調學生創造能力、創新精神和解決實際問題的能力培養，并不斷把教學改革的有效成果、先進方法、新穎內容在教材中反映出來，從而進一步促進教學改革的深化。
一、基于企業需求的《PLC與變頻器技能實訓》教學設計的必要性
以企業需求的視角去審視《PLC與變頻器技能實訓》教學設計，實際上是職業教育的具體體現，其要求能夠實現教育實訓與企業生產需求之間的融合，保證學生學習到的技術都是可以被運用到實踐生產中去的。之所以會倡導基于企業需求，去實現《PLC與變頻器技能實訓》教學設計，是存在多方面的原因的：其一，考量企業需求，實現現有實訓課程體系的改造，可以使得知識學習與技能訓練更加貼近產業，企業和崗位需求，這對于促進實訓教育質量和效益提升來講，是至關重要的；其二，在實訓課程教學的時候，將企業的需求納入其中，可以更加明確職業教育的目的性，從而使得教育目標得以實現，培養出符合社會需求的技術型人才；其三，實現課程體系的企業需求改革，可以使得學生切實的感受到技術的實踐性和操作性，進而使得學生以更大的熱情參與到實訓課程中去，這對于實現學生全面素質提升來講，是很有意義的。
二、基于企業需求的《PLC與變頻器技能實訓》教學設計策略
1.當前PLC與變頻器技能實訓教學現狀
通過對于當前PLC與變頻器技能實訓教學情況的調查來看，其依然存在很多的缺陷和不足，具體來講，主要可以將其歸納總結為以下幾個方面：其一，實訓教學過程中學生連基本的程序指令都難以理解，更難以切實的使用到實際的編程中去，自然難以保證實訓課程的教學進度，而教學教師忽視了對于學生實際情況的考量；其二，程序調試和運行操作經驗不足，對應的設備缺乏，難以保證學生有充足的時間去開展研究和實踐；其三，課程體系內容針對性不強，并沒有將當前企業的需求考量進去，實訓設計的目標不明確，不利于學生實踐操作能力的提升。如果上述提及到的實訓教學問題長期存在，勢必會給予PLC與變頻器技能實訓教學質量的提升造成極大的負面影響。
2.基于企業需求的《PLC與變頻器技能實訓》教學設計策略
基于企業需求的《PLC與變頻器技能實訓》教學設計，將成為該課程教學改革的重要契機，并且使得校企之間的聯系更加密切，對于促進實踐性人才的培養來講，起著越來越重要的作用。為此，筆者認為我們需要積極地從以下幾個角度入手：
（1）項目驅動教學法
針對于當前教學過程中很多學生對于基本概念難以理解，從而影響到運用指令去進行編程的問題，可以積極將項目驅動教學法運用到實際的教學中去。簡單來講，就是將教學大綱中規定的若干教學內容轉化為教學項目，以實際的教學案例為背景，引導學生去慢慢理解各個指令的意義，進而循序漸進的進入到實際的教學任務中去，實現在做中學，在學中做。以搶答器控制為例，其項目可以分解為以下幾個部分：其一，定時器指令和優先程序；其二，啟動和自鎖程序的設計；其三，設計4人優先搶答程序；其四，數碼管數字顯示程序設計；其五，搶答器聲音程序設計；其六，搶答器項目的綜合調試和運行。
（2）仿真軟件教學法
PLC與變頻器技能實訓的關鍵性步驟在于程序的反復調試和運行，如果沒有長時間的調試和運行經驗的話，學生對于程序的操作往往還停留在理論的狀態，是難以有效找到自身程序編寫存在的缺陷和不足的，進而就會影響實踐操作能力的提升，這就使得實訓教學質量大打折扣。造成這種情況的原因之一就在于對應的設備不足，難以保證每一位學生都可以切實地使用對應的設備去進行操作。為了能夠解決這樣的問題，可以嘗試以仿真軟件來模擬程序，一般情況下倡導使用2.1版本的軟件，其操作界面更加人性化，與企業生產過程中使用的情況比較類似，處于這樣的模擬環境下，可以很好地幫助學生去更好地了解PLC和變頻器相關的知識，并且實現了實踐操作能力的提升。當然，在部分仿真軟件難以達到教學效果的時候，還可以將遠程監控技術使用其中，以保證實際模擬教學環境的營造。
（3）分組合作教學法
一般情況下，在學生完成相應數量實踐項目之后，會開展一定時期的PLC和變頻器的綜合訓練，主要是以物料傳統分連系統的安裝和調試，實現將理論向實踐生產中的轉化。為了能夠與企業實際生產需求保持一致，一般會以小組合作的方式來分配每個學生的工作任務，在做好充足的準備工作的基礎上，實現任務的劃分；在此基礎上教師給予學生對應的引導和啟發，并且以進行通電調試的方式實現檢查，要求小組的各個成員都參與進去，以培養其團隊合作晉升和解決問題能力。其實在實際企業生產的過程中，也是會以分組的方式，并且形成相互監督的機制，以保證實際操作能力的全面提升。由此可見，分組合作教學法的確可以在實際PLC和變頻器的課程設計中發揮著積極的作用。
三、結束語
綜上所述，基于企業需求去實現PLC和變頻器技能實訓課程體系的重構，不僅僅可以改變傳統課程教學存在的各種缺陷和不足，還可以使職業教育朝著高質量的方向發展和進步。無數的教學實踐表明，以這樣的課程體系去開展教學工作，并且由此培養出來的技術人才，其往往更加能夠適應社會生產需求，能夠在很短的時間內參與到對應的工作崗位上，而這就是職業教育一直追求的目標。
參考文獻：
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一、用戶對火電機組仿真機功能的需求
1. 火電機組仿真機的用途
大型火電機組仿真機一般作為訓練學生熟練正確地掌握機組設備在各種條件下的啟、停和正常運行中的監視操作技術；訓練學生正確判斷和處理故障、事故的應變能力；對學生上崗前進行實際操作能力和分析判斷能力的考核；供機組在各種工況運行中分析和改進操作方式、提高安全經濟運行能力、為制定反事故措施提供驗證環境；訓練學生進行機組控制系統整定及試驗驗證等。
2. 用戶對火電機組仿真機的一般要求
大型火電機組仿真機是對機組的爐、機、電、網控及熱控系統實現全范圍、全過程仿真。以被仿機組控制室內所有的監視、操作、控制為主，輔助以機組在啟停和故障處理中需要在集控室外進行的就地操作，同時包括化學水處理、除灰除渣等輔助控制系統等。
仿真模型全部以物理過程為基礎，建立完整、嚴格、精確的物理過程模型，能連續、實時、良好的反映系統動、靜態過程，具有較高的動、靜態精確度，對運行人員全部操作（包括控制盤、操作員站及就地操作員臺上的操作）無論是正確的還是錯誤的，其反映都應和實際電廠一致。仿真機應能仿真電站機組運行中的異常和故障工況，產生的物理現象應當和被仿機組反映一致。對于各種故障或事故，學員可在盤上或操作員站上進行操作處理，如果處理合理，故障或事故應逐漸消除，如處理不當，模擬出事故擴大后的現象應與參考機組反映一樣。
3. 用戶對火電機組仿真機培訓功能的要求
教練員臺是仿真機培訓控制中心，教練員通過顯示器畫面、鍵盤、鼠標等控制仿真機的啟動、停止和工況的變化。教練員臺一般要求能方便、靈活地監視學員的操作和活動，能對不同水平的學員選擇和組合培訓項目，實現仿真模型的啟動/停止、運行/凍結、快速與慢速、回退/重演功能、故障加入、邊界參數修改、變量監視等功能。
4.現代仿真機不能很好滿足用戶的需求
（1）關于學員成績評定的需求。學員成績評定功能是在對學員進行仿真培訓時，通過軟件對學員操作、參數、運行工況形成操作記錄存檔，通過軟件分析得出客觀評價，為教練員主觀評分提供必要和有效的參考。教練員要求該功能能方便地預設評分方案，即預先編制仿真機培訓課程（如培訓課目、初始狀態選擇、故障選擇等練習內容），在仿真機實現按步練習，實現自動評價學員操作，指出操作錯誤及誤差，進行成績評定和客觀評分。
近年來，仿真機研發單位對學員成績評定功能作了許多的研究和探索，但從用戶使用的情況來看，都不是特別理想，不同程度地存在這樣那樣的問題。分析原因，主要是由于仿真機開發研制單位和仿真機用戶在這一領域的合作上配合不夠緊密。該功能在開發時需要大量的現場數據和豐富的運行經驗，根據儀表參數和運行操作的重要程度，進行大量的設計和反復的調試工作，而仿真機研究和開發單位在這一方面的力量和經驗需要加強，仿真機用戶方也需要在理解開發思路后給予研發單位更多的配合和支持。
（2）關于網絡通訊的需求。仿真機系統與電廠信息管理系統SIS網絡進行通訊，能訪問實際電廠SIS系統數據庫的相關內容，采集現場數據作為仿真機系統的初始工況點，進行仿真機靜態和動態的數學模型校核，驗證仿真模型與實際機組工況吻合程度。利用事故前后的現場數據，例如發生MFT、重要輔機跳閘或重要參數越限時，在仿真機上進行事故重演分析。通過互聯網，實現遠方控制和遠程培訓功能。在保證系統安全的前提下，工程師/教練員可以通過互聯網登陸工程師/教練員臺，并通過一定手段直接控制和接管工程師/教練員臺，其效果如同在仿真機上指導一樣。被培訓人員可以通過互聯網登陸操作員臺，并通過一定手段接受培訓，其效果如同被培訓人員在仿真機上操作一樣。
（3）關于控制系統學習的需求。對實際機組控制系統的組態文本能完整地轉換為仿真控制模型。現場操作員站畫面和控制系統組態修改后，相應仿真模型即能自動更新。由于控制系統在電站安全運行中的作用重要性，仿真機控制系統要能進行學員在維護控制系統方面的培訓，可以進行控制系統的組態、控制模塊參數的修改；能進行不同運行工況下的調節系統的動態試驗；模擬或設置現場熱控設備、控制回路、控制邏輯等各種故障，熱控人員處理的措施和效果應與真實機組一致。
（4）關于專家系統的需求。仿真機自教育專家系統可以使學員在沒有教練員連續監控的情況下，在仿真機上進行培訓。仿真機系統通過人工智能技術掌握教練員的決策，激活可執行程序，仿真機將在專家系統指令下進行培訓?？梢赃M行如下一些功能：裝載仿真模型和它的初始條件；自動培訓水平分級；自動提示；自動記分；自動舉例；自動重復故障等。該功能在國內的研究較少，但已有用戶希望開發使用。
二、仿真訓練與考核辦法的改革背景及實施情況
熱能類專業電廠熱能動力裝置、火電廠集控運行等是火力力發電廠的核心專業，專業特色突出，但就業面窄。為保持特色的鮮明性，并增強就業競爭力，必須提高畢業生質量。加強職業能力訓練，提高畢業生專業技能是提高畢業生質量、提高就業競爭力、增強學校辦學實力的重要方面。為對熱能類專業學生職業能力訓練與考核體系進行改革，深化雙證書制度，我們做了以下工作。
（一）修訂人才培養方案
1.深化工學結合的人才培養模式改革
深化“雙證書”制度，實質上也是培養模式改革。根據電力行業發展需求，開展與企業的多元合作，完善以電力行業職業能力標準為指導的在校學生職業能力訓練與考核體系，實行具有電力行業特色的“雙證書”制度，打造培養目標崗位化、培養方案“雙證書”化、企業參與深入化的工學結合人才培養模式，構建與之相應的課程教學體系，建立完善的教學質量保障體系。
根據本專業人才服務的職業崗位，以國家汽輪機運行值班員、核能發電機組操作員、集控運行值班員、汽輪機檢修工、汽輪機調節系統檢修工、鍋爐運行值班員、鍋爐檢修工等工種的職業技能鑒定規范為參考，進行工作任務分析，行動領域歸納、學習領域轉換，也就是基于工作過程構建課程體系、制訂課程標準。由學校教師和企業專家共同開發專業核心課程，突出課程的開放性和職業定向性，根據電力新技術發展變化和企業要求及時更新教學內容，企業與學校共同參與制訂人才培養方案，教學日歷和教材編寫工作；由學校教師和企業專家共同授課，其中企業專家重點承擔實踐性強，與生產聯系緊密的教學內容部分。使學生獲得的知識、技能真正滿足職業崗位的要求推行“雙證書”制度，實現學歷證書與職業資格證書的對接。
2.課程體系與教學內容的改革。根據專業人才培養目標和學生的個性發展要求，基于工作過程開發構建課程體系。
3.教學模式改革。在專業核心課程中全面推行項目導向、教學做一體的教學模式。以理論與實踐為一體的情境教學為學習單元，形成“學中做、做中學”的一體化教學。課程模塊遵循認知規律和職業成長規律，由基本到核心，而后拓展，從單一操作到綜合訓練，圍繞職業核心能力培養，建立循序漸進、理實一體的教學模式。與河南電力行業協會、大唐洛陽首陽山發電有限公司等單位合作，將專業核心課程做成工學結合的優質課程，并進行推廣。
（二）加強實訓基地建設。培養高技能人才一定要讓學生動手，真刀真槍去實踐，不能搞“紙上談兵”，要有真本事，能動手，具備職業能力。加強實踐教學，進行職業技能訓練，必須有能滿足技能訓練要求的場所（基地），它是實施雙證書教育的基礎條件。該基地應具有能進行多種職業技能訓練的硬件設備，并有一定先進性。
（三）加強指導教師隊伍建設。指導教師是實施雙證書教育的關鍵條件。指導教師應是熱愛職業教育事業、具有中高級技術等級實踐技能和專業理論的雙師型，并具有較豐富的實踐教學經驗和組織管理能力，既能指導學生技能訓練又能對學生進行職業道德和全面素質教育。火電廠運行仿真實訓是教學做一體的教學模式的主要一環，相關專業課教師有計劃的通過帶仿真實訓熟悉本實訓環節的教學，部分教師參加相關培訓，取得仿真培訓師證書，提高了師資隊伍素質和仿真實訓環節質量。
（四）認真組織技能鑒定
2005年積極進行“雙證書”試點工作，已有八年，每年都鼓勵在校學生參加電力職業技能鑒定，進行了以下具體工作：
1）積極動員。第四學期期末就進行技能鑒定報考動員。專門召開了全年級學生大會進行動員，充分闡述技能鑒定的重大意義，在學生中掀起報考職業技能鑒定的熱潮。2005年以來，學生的報考率均在90%以上。
2）認真指導。學生報名后，對學生加強輔導和訓練。首先對每個工種實行導師制，指定專人指導和輔導，包括理論考核和操作考核，并將考核結果納入教師勞動競賽。其次指定參考書目，使學生考前準備更有針對性；第三指導學生利用暑假復習準備理論考試，秋季開學后組織摸底考試，根據不足在進行有針對性的指導；第四是合理安排實訓環節內容及時間，以技能鑒定為導向，讓學生在課內完成大部分準備工作。
3）嚴格考核。在考核過程中，我們積極探索對在校學生技能鑒定的標準把握，既要保護學生的積極性，又要保證社會和行業對我校技能鑒定證書的認可程度。既要按照國家頒布的技能鑒定標準考核，又要根據在校學生的實際情況進行微調。最后我們經過反復研究，統一了思想，認為在校學生在理論考核中應嚴格要求，在操作考核中側重于對理論和實際相結合能力的考核，不僅要會操作，更重要的是要理解為什么要這么操作。
4）及時總結。理論考核和操作考核結束后，我們及時對第一次大面積組織學生參加職業技能鑒定的情況進行了總結。不僅對考核結果進行總結，更重要的是對我們的訓練和考核過程進行總結。每個指導教師都寫出了書面的心得體會、意見和建議等，這些來自一線的意見和建議非常中肯，非常寶貴，我們認真進行了梳理，將逐一落實，完善職業技能訓練與考核體系。
三、“雙證書”制度試行效果
建立了與專業培養目標相匹配的職業技能考核鑒定制度，要求學生全部參加考試，2005年以來技能鑒定通過率達到了90%以上。（一）建設并完善了職業技能鑒定基地。2005年以來我校相繼建成了200MW火電仿真機組， 135MW循環流化床鍋爐機組仿真機，亞臨界300MW火電仿真機組、超臨界600MW火電仿真機組。這給學生進行仿真實訓創造了良好的條件。2005年6月，我校電站仿真實訓中心被河南省電力職業技能鑒定中心批準為電力職業技能鑒定站，承擔了鍋爐運行值班員、汽機運行值班員、集控運行值班員等工種的職業技能鑒定工作，為我校學生參加電力職業技能提供了方便和堅實的保障。
（二）培養了一批指導教師隊伍。通過職業技能訓練指導和技能鑒定過程培養了一大批“雙師”素質教師，還有計劃地送出培訓考證。2005年以來每年都派3～5位教師參加華北電力大學舉辦的仿真培訓指導教師的培訓與考核，并全部取得了合格證書，
（三）學生的職業技能得到了顯著提升。學生參加的職業技能鑒定中的運行工種如鍋爐運行值班員、汽機運行值班員、集控運行值班員等具有綜合性、復雜性的特點，是各技能鑒定工種中含金量較高的，也是不容易通過的。但學生經過強化訓練，通過中級工技能鑒定考核后，專業技能得到了顯著提升。通過仿真運行環節的訓練，他們對設備系統有了更為清晰全面的了解認識，對機組運行特性和運行參數有了更工程化的認識。這使他們在校學習期間就能直接面對工作對象進行訓練，縮短了崗前培訓時間。在用人單位面試過程中，他們也能成竹在胸，從容不迫，表現出優秀的專業素質，給用人留下深刻印象，有利于順利就業。更重要的是他們先人一步的職業能力將對他們的職業生涯產生積極的影響。
“雙證書”制度的推行大大提高了熱能類學生的職業技能，有效地促進了就業，用人單位反映很好。
四、存在的問題及擬采取的改進措施
（一） 存在的問題。1.報考動員組織問題。因技能鑒定是收費考試，學生中又有一定比例的貧困生，所以全員報考技能鑒定有一定困難，尤其是一次考試不通過者，如再次報考在經濟上有壓力。應積極想辦法降低考試費用，爭取對在校學生采取低收費。
2.教學計劃銜接協調問題。因仿真機實習班級多，都趕在技能鑒定之前完成培訓有一定困難，所以有些班級在技能鑒定時還沒受過培訓。
3.培訓過程中的問題。實際操作時間有限，培訓效果達不到技能鑒定要求。
（二）擬采取的改進措施
1.規范培訓內容和過程。制定統一規范的職業技能培訓內容，以使各指導教師的培訓標準統一，提高培訓效果。
作者簡介：孔德彭（1976-），男，河南唐河人，浙江工業大學教育科學與技術學院，講師。（浙江?杭州?310014）孔德輝（1978-），女，河南唐河人，河南省唐河縣祁儀鄉第一初級中學，中二。（河南?唐河?473413）
中圖分類號：G642.4?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）24-0050-02電氣控制及PLC應用課程是電氣控制及自動化專業的主干課程，其內容與工程應用緊密結合，在工業自動化控制、智能儀器儀表、精密加工、數控機床以及機電一體化技術等領域中得到日益廣泛的應用。本課程是浙江工業大學（我校）電氣工程及自動化教育專業和機械工程及自動化教育的專業必修課。通過本課程的學習，除了讓學生學習電氣控制和可編程控制器應用技術基本知識外，還以提高學生的素質和全面能力為宗旨。具體教學要求是熟悉常用低壓電器的結構、工作原理、特性及應用，掌握繼電接觸器控制系統基本分析和設計能力，掌握典型電氣控制電路的分析和設計方法，掌握可編程控制器的工作原理及結構特點，熟練掌握基本邏輯指令的應用，掌握步進順控指令編程方法及應用，了解PLC網絡及通訊基本知識，繼電接觸器控制系統基本分析能力，特別是掌握典型電氣控制電路的分析能力，重點是S7-224/S7-300可編程序控制器的編程技術、通信模式及調試技巧。
項目教學是以項目實施為主線有效組織理論和實踐知識，師生共同實施并完成一個“項目”為主要學習方式的教學活動，[1]是建立在建構主義[2]和情景學習理論基礎上體現行動導向教育理念的教學方法，將傳授知識為主的傳統教學轉變為以完成項目、職業體驗和解決問題為主的多維互動式的教學模式，在職業教育的專業課程教學中得到越來越廣泛的應用。[3]通過項目實施過程，讓學生學習必要的理論知識及掌握必備的專業技能，突出知識的學習服務于職業能力的建構。[4]
一、電氣控制及PLC應用項目教學模塊
實施項目教學，項目的選取要具有典型性、代表性和全面性，[5]以往的教學選取的項目經?；谛№椖縼斫虒W，僅能說明一個知識點或某個問題，綜合知識無法體現，這樣各知識點之間彼此孤立，章節的聯系比較匱乏，彼此的知識點無法連貫，邏輯關系無法得到梳理，不能對學生的綜合能力進行鍛煉。然而學生畢業后往往面對的是比較綜合的工程項目，而他們的知識結構是孤立的，面對綜合設計一個項目不知道從何處下手，尤其是既需要分析、設計又要安裝調試的復雜的項目無從下手了。學生不能立即投入到生產實踐中，無奈還要從頭學起。
基于以上的問題，在展開項目教學法實施過程中，選取一個比較綜合典型的真實項目——節能環保中水回用水處理廠智能控制系統來進行教學設計。參照教學大綱和緊扣教材內容，根據項目組成設計以下主要教學模塊：（1）項目教學實施前準備工作及模擬招投標介紹；（2）中水回用水廠供配電介紹及用電安全；（3）中水回用水廠的用到的低壓電器設備教學及知識點學習；（4）提升泵房、反沖濾池、加礬加氯、送水泵房儀器儀表的電氣控制原理圖、元器件布置圖及施工圖紙設計；（5）提升泵、鼓風機、反沖泵、送水泵的不同啟動形式設計；（6）S7-200（含7個從站）和S7-300（含2個主站）PLC設計及編程；（7）主站PLC與各從站的Proface-Bus及中控制室的通信實現；（8）主站PLC觸摸屏編程及中控室的主機系統組態；（9）整個中水回用系統與Intenet通信；（10）項目的竣工及驗收—課程總結。隨著自動化生產的發展，該課程涉及到許多新知識、新技術領域。我們以加強實踐教學為突破口，以創新為契機，構建以項目為載體的理論實踐一體化教學模式，符合技術師范本科專業的培養特點和定位，既要具備工程性，又要具備師范性，通過課程和專業訓練使學生成為具有“講師”、“工程師”等知識和能力結構的“雙師型”人才。
二、項目教學設計
1.項目教學設計
（1）選擇合適的配套教材。我們將電氣工程及自動化教育和機械工程及自動化教育的專業崗位對電氣方面的知識和技能需求為目標，以就業單位人才需要為基準，結合技術師范培養標準選擇教材。以現行主流PLC為參考，以必需、實用知識為主，加強學生電氣控制技能的培養，教材的內容包括常用低壓控制電器、電氣控制線路的基本原則和基本環節、可編程控制器基礎、S7-200PLC的系統配置及質量系統、SETP7-Micro/WIN32編程軟件、S7-300和S7-400PLC系統配置與編程及通信及網絡等；[5-6]被選取的項目與教材結合緊密，涵蓋的知識比較吻合，也是現在自動化行業及大學競賽的主流技術。[7-8]
一、確定培養目標
為了主動適應陜西及周邊地區產業發展要求，貫徹“工學四合”的人才培養模式。由學院電子系牽頭成立調研小組以西安國家航空產業基地為核心，以西安高新開發區、西安經濟技術開發區等國家級開發區為重點，對西安及周邊地區的西安求實公司、西安中英杰等樓宇智能相關企業及畢業生就業的主要企業進行調研。通過問卷、訪談、研討等方法，了解樓宇智能專業所面向的崗位群及崗位能力需求（表略）。通過對調研結果的分析、研討和總結，進一步確定了我校樓宇智能專業培養定位為：適應企業需要的樓宇智能系統設計和操作人員、設備維護人員、銷售服務人員、項目管理人員。
二、改變教學模式
