时间：2023-03-14 15:19:10
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一、工业组态技术范畴
“组态”的本意是配置、设定，是指用户通过类似“搭积木”的方式来实现自己所需要的系统功能。很多高职院校在开设工业组态技术课程时，仅突出了组态软件的学习，将这门课程变成了一门纯软件课程。而严格意义上的工业组态技术应是以组态软件为核心，与PLC、变频器、触摸屏、特殊功能模块等共同构建满足工业监控需要的控制系统。若学生不懂与组态软件配合使用的其它工业设备，是不能真正掌握工业组态技术的。
二、课程价值与定位
（一）课程的性质与作用
在电气自动化技术专业课程体系中，本课程是专业主干课程之一，内容包括变频器原理及应用、组态软件、特殊功能模块、触摸屏。课程基于职业能力分析，将工业控制中的主要控制设备PLC与变频器、组态软件、特殊功能模块、触摸屏技术综合应用，通过理实一体化教学培养学生工业组态技术应用能力。
（二）本课程与本专业其它课程的关系
工业组态技术课程开设于电气自动化专业的第三学期，其前、后期课程如表1所示。前期课程皆为专业基础课，开设于一、二学期；后期课程皆为综合实训课程，开设于第四学期。工业组态技术课程将前期专业基础课程中所学相对独立的知识技能进行融合，为后期的综合实训课程做好准备，在课程体系中处于承上启下的重要位置。
三、授课建议
高职电气自动化专业工业组态技术课程主要内容包括可编程逻辑控制器PLC、变频器、组态软件、特殊功能模块、触摸屏等。课程知识覆盖面广，学习难度较大。经过多年的实践，总结出以下几点教学方法与措施。
一是组态软件。组态软件，又称组态监控软件，是进行数据采集与过程控制的专用软件。它们是处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，通过灵活的组态方式，为用户快速构建工业自动控制系统。组态软件的应用领域很广，可以应用于电力、水利、石油、化工等诸多过程控制领域。国外的组态软件主要有Wonderware（万维公司）的InTouch、西门子的WinCC、悉雅特集团的Citech等；国内的组态软件主要有三维力控、组态王、昆仑通态的MCGS等。组态软件作为工业组态技术的重要组成部分，不仅可以设计人机界面，其强大的策略脚本可以实现丰富的控制功能，能减轻系统设计者在控制器PLC中的编程压力。组态软件中自带的工程样例是高职学生最好的入门级实习素材，高职教师应好好利用。
二是理一体，突出应用。高职教师在讲解工业组态技术中的变频器、特殊功能模块、触摸屏等内容时，切忌照本宣科、盲目深入。高职教育讲求实用够用，以应用为主。变频器、特殊功能模块、触摸屏等内容的讲解应紧密结合对应的实训项目，推行理实一体化教学。通过学中做、做中学的方式让学生以点及面、由少积多，逐步掌握工业组态技术中变频器、特殊功能模块、触摸屏等知识技能。
三是以赛促学，以赛促教。高职高专层次中与电气自动化技术专业相关的各级各类赛项几乎都与工业组态技术应用有关。以四川航天职业技术学院经常参加的全国职业院校技能大赛为例，“自动化生产线安装与调试”、“现代电气控制系统安装与调试”及“工业机器人技术应用”全部用到工业组态技术，并在竞赛分值中占有较大比重。在日常教学中，教师可以将国赛赛题作为教学拓展训练课题。通过国赛赛题，学生可以增长见识，提升水平，激发学习动力；教师可以提升自己的教学水平并及时发掘逻辑思维灵敏、创造性强的优秀学生。
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2016.11.040
以任务为导向，结合企业工程案例设计教学模式，开展“教、学、做、练”四位一体，重在过程技能考核的一体化教学探索对于破解当前高职教育过于偏重理论的教学模式具有很好的意义。本文结合我院正在进行的“PLC与组态技术”一体化教学改革情况进行探讨，课程采用师生在一体化实训室围绕不同项目的任务边教、边学、边做、边练来完成一个个教学任务的教学模式。这种方法改变了传统的理论教学与实践教学相分离的教学形式，使学生能够将理论知识的学习很好地融入实践技能操作，能很快对所学的知识进行巩固和提高。
1 一体化教学与传统教学的区别
（1）传统教学模式理论教学与实践教学相分离，相脱节，学生学习起来比较吃力，学习效果不佳，同时考试内容重理论轻能力，考试重结果轻过程，不利于学生全面学习知识，不利于学生实践能力、创新能力的培养。
（2）一体化教学模式是将理论知识与实践教学集于一体，或是以项目的形式将理论知识融入实践教学的一种教学模式，打破传统的教学模式，重在培养学生的实践技能，同时又能够很好地学到理论知识，提高学生的学习兴趣以及学习成效。
2 教学实施五个一体化
我院积极探索一体化教学改革，选派年轻骨干教师参加高职国培省培，学习国家示范性院校的做法，学习先进的教学理念，同时选派教师学习澳大利亚先进的职业教育理念。通过培训，将学习到的先进做法应用于日常教学考核中，具体体现在“五个一体化”，即教材、场地、师资、教学安排与教学手段、学生考核等一体化，取得了一定的成效。
2.1 教材一体化
一体化教学的教材选取很关键，本课程组教师每年深入企业实践，掌握大量一线实际工程案例，同时结合学生的认知学习能力，编写了以项目为导向的学院自动化类一体化系列教材之《PLC与组态技术》。教材共由五个项目组成，每个项目引出若干个学习任务，按照由易入难，通过任务提出、知识点链接、任务解决方案、任务实施等循序渐进的方式安排教学内容，包括硬件接线、软件编程、组态界面等环节，每一个任务的实施都能够有效地服务该项目的理论知识内容，结合学生的学习情况，一步步开展教学，学中做、做中学，充分掌握课程的理论知识与实践技能。
2.2 场地一体化
经过近年来学院支持建设了PLC一体化实训室，目前实训室共有25个工位的一体化实训设备和配套电脑，同时具有多媒体课件、各种模型挂件等教学设备，能够满足日常的教学要求，形象直观的教学环境，能够让每个学生在学习过程中有更多的练习机会，提高学生的学习能力。
2.3 师资一体化
目前承担该课程教学全部为双师型教师，3人具有高职国培经验以及取得中国澳大利亚合作办学TAFE认证学习，同时全部教师每年参加暑期下厂实践的天数都不少于20天，教师理论和实践教学能力兼具，为开展一体化教学奠定了师资基础。
2.4 教学安排与教学手段一体化
本课程首先在电气自动化专业试点，课程每周6课时，为了方便一体化教学，拟安排在同一天进行一体化教学，每天进行任务完成情况验收并考核，或者安排4+2模式，即4节连上，另外2节安排另一天进行验收并考核，最后安排一周作为综合技能考核，比例分别占60%和40%。表1为每个项目的一体化教学内容具体安排内容：
其他自动化类的专业也可以根据此安排稍作调整，后续将开展其他专业班级的“PLC与组态技术”的一体化教学。
2.5 学生考核一体化
课程的总体评价以学生学习过程中任务的完成情况，以及各个学生在团队中发挥的作用进行评价，根据控制要求完成硬件软件设计、组态界面以及操作完成情况进行评分，每个任务结束均对团队和个人评分，填入考核表，同r给予指导意见并总结过程中出现的问题。考核表如表2所示。
以上过程考核（含考勤）占60%，期末综合技能考核40%，老师在期末考核中，以卷面形式出若干个不同的设计题，学生考试现场随机抽取，每个学生独立工位，通过在卷面答题，硬件分配和接线图作图，并通过实训室的设备台接线，PLC程序烧写、组态界面设计等调试，完成题目的整体设计，并根据完成情况进行现场评分，填入考核表，最终各项相加作为学生此课程的考核成绩。
3 一体化教学实施的优点
3.1 学生学习的积极性和自主能力都得到了很大的提高
课程全部集中在PLC一体化实训室完成，每个学生都能真真切切地感受到实际的工作环境和自己动手完成每一个任务，在这个过程中学生逐步建立自信心，从而更感兴趣去研究讨论各种不同的设计思路、设计方案，也在不断的实践中逐步掌握理论知识，提高学习课程的积极性。在课外，我们也有逐步开放实训室供学生自主学习，调试，学生的学习成效得到了很大的提高。
3.2 教师师资也得到了极大的提升
在一体化教学探索中，教师需通过不断调研周边地区企业人才需求状况以及人才素质的要求，探索改革新的教学模式，也要不断的加强自主学习，提高实践科研能力，在“PLC与组态技术”一体化的教学过程中，教师通过编写一体化教材、构建课程培养目标、设计不同的教学项目等环节，个人专业能力和教学水平也得到了很大的提升。
3.3 学生考核更全面更客观
一体化教学的考核打破了传统考试的重理论轻能力、形式单一、重结果轻过程的考核模式，更加注重学生的学习过程、理论结合实践的能力以及职业素养等方面的综合评价，重视实践考核，突出职教特色。建立综合素质考察机制，科学地评判学生，把课程期末综合考核与过程考核中学生取得的成绩，作为判断学生成绩的重要依据。
4 结束语
在一体化教学改革的过程中，也是逐步摸索逐步完善，今后还需要更加全面地提升学生技能水平，提高教师科研能力，多开展校企合作，进一步探索将学生的创新创业教育与课程的理论和技能教育结合起来，课程考核方式更加多样化，更好地满足学生的知识需求。
参考文献
作为工作在智能楼宇工程技术专业教学第一线的教师，在教学中对学生的实训条件有较深的了解。现有的实训方式、设备只能让学生对某种智能系统的安装、调试等技能进行有针对性的训练，但对系统的工作原理、兼容性、扩展性、关联性等在实际管理岗位中要求的技能无法进行训练。为了让人才培养不与社会需求脱节，让学生所学技能与实际工作岗位需求实现无缝对接，设计一种可以将多种楼宇智能控制系统进行有机结合、开放式设计的综合性楼宇智能控制系统实训平台已成为一种迫切的需求。
一、设计总体思想
在进行智能楼宇综合控制实训平台设计时，要打破原有智能楼宇实训系统只进行单一系统施工训练的模式，使学生在进行设备安装调试的施工过程中可以对系统的工作原理、工作过程有更深刻、更直观的认识，同时经过实训可以获得对各系统之间进行功能重组、结合使用、二次开发设计等实际工作岗位中需要的能力。
相对于传统的智能楼宇实训系统，本系统增加了由MCGS组态软件开发的智能楼宇实训系统的主监控界面平台。可以将安装调试好的楼宇智能系统的工作状态、运行过程在界面上直观的观察，并且可以由界面对装调好的楼宇智能系统进行控制，实现设备系统的平台化管理。
本系统可以对学生的系统装调施工结果进行检测，将各工作点的运行状态显示到主管理控制界面上，通过界面检测完成对学生施工过程的检查，提高实训效率。学生可以通过对平台的使用更深刻的理解每一个施工环节在整个系统中的作用，加深对系统工作原理的认识。在实训后期可以利用智能控制界面独立编程开发控制平台实现多智能楼宇控制系统的统一管理与功能结合，使学生具备综合楼宇控制系统的装调、检修、升级、功能扩展、智能化开发的实际工作能力。
二、系统设计方案
1.模拟建筑环境搭建
智能楼宇综合控制实训平台设计的前提条件，必须先搭建实际工作环境中最基础的建筑模型。原有实训系统往往只搭建了模拟墙体没有对其进行功能区域的划分，本系统为了符合实际工作环境，将模拟建筑群划分为了模拟小区、模拟办公楼、模拟管理中心室等符合实际使用环境的功能区域如图1所示。
图1 模拟建筑环境
2.智能楼宇基础控制系统设备组成
为了使系统的实用性更强，在模拟建筑内集成了楼宇智能照明控制系统、安防系统、门禁系统、视频监控系统和消防系统。学生可根据需要在模拟建筑物内对每一系统进行任意定位、安装、连接、调试、设置、检修等实训项目，达到知识、能力的综合培养。具体配置情况如下表。
3.智能楼宇实训系统主监控平台构建
相比原有的智能楼宇实训设备系统，本文设计的基于MCGS组态技术的智能楼宇综合控制实训平台增加了一个主监控平台，由PC机、PLC、MCGS组态界面构成。其功能为对本实训系统内所有智能楼宇设备进行集中监管，对每个设备的工作情况、启/停控制、报警信息等进行直观的监测与控制，使学生在使用本系统进行实训时可以得到将所学知识进行有机结合的训练。
（1）MCGS简介
MCGS （Monitor and Control Generated System，通用监控系统）是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft（各种32位Windows平台上）运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，它充分利用了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。
（2）PLC选型
西门子公司生产的S7-200PPI可编程控制器是一种可通过增加外接模块进行功能扩展的自动化控制设备，其硬件结构图如图2所示
图2 PLC模块排列
S7—200可编程控制器是德国西门子公司研制的一种新型可编程控制器。它工作可靠，功能强，存储容量大，编程方便，输出端可直接驱动2A的继电器或接触器的线圈，抗干扰能力强。S7-200系列小型PLC（Micro PLC）可应用于各种自动化系统。紧凑的结构、低廉的成本、功能强大的指令集使得S7—200 PLC成为各种小型控制任务理想的解决方案。
（3） 综合控制平台搭建方案
在楼宇智能化控制领域，无论是门禁系统、安防系统、消防系统还是照明系统其报警、运行状态都是依靠常开、常闭触点的状态改变进行体现的，而PLC控制器的输入/输出信号与之完全吻合，可以直接接入，并且PLC的输入/输出信号可根据需求在不同种类的电源间进行任意选择，适合各种智能楼宇控制系统设备的通信需求，不需要考虑接口转换问题。MCGS界面可以对PLC设备进行组态管理，将PLC输入/输出点的状态通过动画界面直观的反映出来并且可以用鼠标对界面内的设备进行点击操作，达到对PLC设备连接的智能楼宇控制设备的工作状态控制。
平台的具体连接方式采用对每个楼宇智能控制系统设备与PLC输入/输出点之间进行“拉手”连接。示意图如下：
图3 控制平台系统构成示意图
三、实训内容设计
本系统可以让学生进行由浅及深、由单一到综合、由规范到灵活的阶段性实训。具体实训过程可以分为以下三个阶段。
1.基础技能强化阶段
在本阶段需要让学生对所学的楼宇智能系统的结构、组成、安装、连接调试、检修、使用等基础技能进行熟练，结合本平台可在本阶段为学生开展以下实训项目：
（1）门禁系统的装调、检修、使用
（2）安防系统的装调、检修、功能测试、性能设置
（3）视频监控系统的定位、选型、校准、接口制作、矫线、设置、操作、管理等实训
（4）消防系统的走线、定位、编码、联动编程、检修、操作管理等实训
学生在每项实训任务完成施工后都可通过系统集中管理平台对每套系统的运行工作情况进行检测，直观的看到自己施工的每个设备的工作情况，找到问题，反思操作步骤，加深对系统原理的认识。
2.知识扩展阶段
在本阶段学生已经对各系统的基本结构及工作原理有了较深的理解，在此基础上可以让学生对各系统的运行逻辑关系进行修改，通过对MCGS组态界面的简单编程与外部连接线路的简单修改完成给定任务要求。
3.综合应用设计开发阶段
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2016）08C-0074-03
随着当前工业自动化集成度越来越高，管控一体化技术在企业中的应用也在不断扩大，从而推动了组态软件控制技术课程在高职自动化类专业中的开设，并将其作为专业骨干课程，但各高职院校在开设课程过程中对课程目标、内容和要求等方面具有一定差别。笔者根据多年来组态软件控制技术课程的教学经验，设计出广西职业技术学院自动化类专业组态软件控制技术课程标准，在此与大家进行探讨，共同推动组态软件控制技术课程教学质量的不断提高。该课程标准展示如下。
一、课程性质与定位
组态软件控制技术课程是高职电气自动化技术专业的专业核心课程，其目标在于培养学生在电气工程师岗位上从事电气设备和自动化系统集成开发等方面的职业能力，达到本专业获取中、高级职业资格证书考证的基本要求，也是技术技能型人才所必须掌握的基本要素。
在课程设置上，前导课程有电工电子技术、单片机原理与接口技术、PLC控制系统安装与编程、变频调速系统安装调试与运行维护等，后续课程有自动化生产线安装与调试等。
二、课程设计思路
引入自动化仪表与装置行业标准，以工程项目和企业自动化技术员职业成长过程所对应的典型工作任务为学习内容，将职业素质培养融入课程，实施教学做一体化的过程性评价方法，具体设计思路如下：
第一，组建以学院专任教师和企业专家的课程开发和实施团队，分析电气自动化技术在专业职业岗位的工作任务，按照一定的逻辑关系进行排序，对完成任务应具备的知识、能力、素质做出较为详细的描述，形成团队成员认可、线索清晰、层次分明的工作任务分析表。
第二，根据能力复杂程度，整合典型工作任务。召开有教学专家、课程建设团队人员参与的课程标准建设会议，形成课程标准。
第三，引入自动化仪表与装置行业标准，校企共同进行课程整体设计、单元设计、教学组织设计、教学情景设计。
第四，以相关企业自动化控制系统操作、维护维修等职业岗位的工作过程为导向，从初级到高级，从简单到复杂，设计反应车间监控中心控制系统设计、开关量组态工程设计、模拟量组态工程设计、铝加工组态控制系统综合设计四个学习项目，包含简单工程的建立与运行、南南铝业模拟铝挤压组态控制系统综合设计等16个情境。
第五，根据教学规律及认知过程，构建教学计划、考核评价办法、课程考核标准及题库、多媒体教学资源建设，按照资讯计划、决策实施、评价反馈等步骤组织教学。
三、课程目标
（一）总体目标
通过组态软件控制技术课程学习，学生掌握组态软件控制技术的理论知识、操作技能，并具备工业自控系统组态、控制软件编程、参数设置调整能力，为从事电气工程师等工作岗位打下基础，并注重职业素养和诚信教育，提高学生的综合素质。
（二）具体目标
1.知识目标。（1）掌握课程中组态控制技术中常用的基本术语、定义、概念和规律，在今后工作中应能较熟练地应用这些概念和术语；（2）掌握组态控制技术组态方法，通过工程实例，学会制作组态相关工程；（3）对组态控制技术的发展趋势有所了解。
2.能力目标。（1）具备组态软件编程的基本能力；（2）具备组态软件与开关量设备、模拟量等设备的联机调试能力；（3）具有较强的典型自控系统设计能力；（4）能完成组态控制系统综合设计。
3.素质目标。（1）具备自我管理、团队精神、交往能力；（2）诚实守信，具有完成任务和解决问题的能力；（3）具备创新能力和自我学习能力；（4）具有吃苦精神和责任心，勇于承担责任，具备良好的沟通能力。
四、课程内容与要求
组态软件控制技术课程的项目、学习情境、要求以及对应的学时数，如表1所示。
五、课程实施的建议
（一）教学方法
针对不同的学习情境，选用不同特点的教学方法，主要教学方法如表2所示。
（二）教学评价
课程考核与评价采取笔试、口试、实操、作业展示、项目总结等多种方式，学生自评、小组评分、教师评分相结合，过程考核与结果考核相结合，注重能力和过程考核，过程考核占总成绩60%，结果考核占总成绩40%，如表3所示。
（三）师资条件
组成一支职称结构、学历结构、年龄结构、专兼比例合理的课程教学“双师”结构师资队伍。主讲教师由校内专任教师担任，应具有硕士以上学历或中级以上职称，能综合运用行动导向教学法，能较好掌握计算机技术、网络技术等新知识新技能，并具有相关职业资格技能证书，动手能力强；辅助教师由企业兼职教师担任，应具有较强的专业技术技能，具有较丰富的企业一线工作经验，具有高级工以上职业资格证书。
（四）教学条件
1.教学场地条件。教学做一体化教室：要求配备有电脑、组态王软件、PLC、板卡、智能仪表等设备，并且配备多媒体教学软件、投影仪和白板，方便开展一体化教学。
2.实训设施、仪器配备要求。学生每人一台电脑，4人为一个小组，需要配备PLC、板卡、智能仪表等设备；组态王6.55网络版软件（50用户）一套。
（五）其他说明
1.由于组态软件控制技术课程对实践经验及操作技能要求较高，应由专业技能熟练的骨干教师和企业技术人员共同实施，以学生为主体，教师主导，按照“教、学、做”一体的方式组织实施。
2.同时组态软件控制技术应用性强，应重视现场教学，通过认识企业生产流程，掌握组态软件控制在工业生产上的应用，提高教学效果。
六、小结
组态软件控制技术课程标准在自动化类专业中经过多年检验，取得了良好的效果，在培养高素质技术技能型人才取得了良好的效果，学生普遍反映良好。当然，该课程标准也存在一定的问题，比如软件的更新换代和功能提升，教学方式多元化发展，需要不断修改课程标准来适应需求，相信通过不断的努力，将来课程标准会得到逐步完善。
【参考文献】
[1]王佐芳.高职院校课程标准建设探析[J].中国电力教育，2011（32）
[2]王雨华.关于高等职业教育课程标准建设的思考[J].辽宁高职学报，2011（5）
[3]钟建珍，李桂霞.从教学大纲到课程标准转变的思考[J].职教通讯，2012（3）
论文摘要：介绍了西南交通大学建成的教学用模拟变电所实训基地的结构、功能、特点、实践项目。使用表明，该基地具有国内领先技术水平，完善的教学、培训和科研的综合功能。由于采用最新的远程监控技术，该变电所可作为目前铁路牵引变电所技术改造的参考。
0引言
西南交通大学有部分直接服务于铁路现代化建设的专业，其中“铁道电气化”专业作为教育部、铁道部的重点特色专业而一直受到重视。
分布于铁路沿线的牵引变电所，是电气化铁道供电的枢纽。随着我国电气化铁路和城市轨道交通的发展，变电所综合自动化技术水平的不断提高，对从事牵引变电所设计、运行、管理等方面的专业技术人才的需求数量增加，同时对其掌握知识的广度和深度特别是具有较强的实践动手能力方面提出了更高的要求。因此，在教学环节中，应加强学生理论和实践相结合的能力的培养。在教育部“示范性教学实践基地”基金支持下，2002年西南交大在峨眉校区建成一座集教学、实习、培训和科研为一体的模拟变电所实训基地。
1模拟变电所简介
我校模拟变电所分为两期建成:
I期是与实际变电所相同的开关控制屏柜和继电保护屏柜、中央控制盘、交直流电源盘、以及自行设计的模拟负载电量和故障盘。如图1所示。
Ⅱ期是模拟一段地方电力网或电气化铁路的环境下，一个调度中心使用远动监控系统控制的五个变电所，图2是这五个模拟变电所的一次接线图。该项目综合了地方与铁路、不同主变、不同接线类型的各种变电所，且负载的大小和相位均可调节，其中S”模拟变电所采用了WBH-891型电铁主变微机保护装置、WKH-891型电铁馈线微机保护装置、DQWC-03牵引变电所二次设备测试系统。
模拟变电所中被监控设备的位置状态信号、保护动作信号、预告信号、事故信号等遥信信号通过电缆与RTU (Remote Terminal Unit远方终端)的开关量输人/输出模块相连接，电流、电压等遥测信号将通过信号变送器柜，输人RTU的模拟量输人模块;控制中心下发的遥控命令，通过以太网传输，实现遥信、遥测、遥控的功能。远动监控系统结构图如图3所示。RTU是采用施耐德电气公司的PLC系列中模块式结构的Momentum，其编程软件Con-cept是一个基于Microsoft Windows环境的编程软件套件，具有很强的设计性、可扩展性;主站组态软件iFix支持工业标准，具有开放性、可组态性、兼容性及可开发性。
为了比较和研究，我系的教师正在进行一系列的科研开发，其目标是在模拟变电所二次系统中采用测控、保护一体化的分布式控制系统(DCS)实现变电所自动化管理，其结构图如图4。
2教学实践基地的开发
1)校内学生及现场工程技术人员，可对照变电所各种屏柜，提高阅读二次系统接线图、安装施工图的能力，通过开闭操作、设置故障等项目的训练，可以培养他们对现场运行中出现的故障的分析和处理能力，包括一次设备的故障范围的判断、二次系统的故障判断、查找和处理。
2)变电所基本电器及二次接线方面实训项目n个。如断路器结构、原理;断路器参数的测量与调整;变电所二次接线、电缆的数字编号法以及“相对标志法”的识别;二次接线盘后安装图及实际安装技术;变压器控制、保护盘结构、接线、检测、调试及整套保护联动实验(包括整定计算);在以上各盘设置不同故障(可达几百种)练习查找及消除故障的方法等。
3)运动系统遥测、遥信信号源接线的校正及采集的遥测量的精度实验。
4)利用便携式计算机对遥控设备进行合、分实验，让学生了解远动系统是如何驱动被控设备动作。
5)利用一般的浏览器访问各RTU中PLC的网页，实时了解该PLC的运行、通信等状态的实验。
6)上位机各种功能的校核实验。通过该实验让学生了解调度员的工作职责、工作内容、iFix软件的各种功能的使用，从而对远动系统有更深层的了解。
7)利用组态软件Concept对PLC进行配置，使学生熟练掌握利用Concept按照所用的PLC型号及设计要求对PLC进行配置;利用Concept对PLC遥控、遥信和遥测功能的编程，使学生熟练掌握Concept编程方法。
8)自动化组态软件iFix系统的安装，熟悉掌握iFix系统软件的运行环境及其安装过程。
9)通过在iFix系统新增6#模拟变电所的实验，使学生了解iFix系统的可组态性及可扩展性。
10)进行继电保护单体测试及数据管理。
11)进行继电保护盘上测试及数据管理。
12)微机保护装置的调试与特性实验。
3实践意义
模拟变电所实训基地自1998年投入使用后，至今已连续培训了五届毕业生和一批现场工程技术人员，经总结，其实践意义在于:
1)为学生提供专业技能训练的条件与场所。能完成供变电工程、继电保护、变电所二次接线、微机监控技术等几乎全部专业课程的大量综合性实验，以及电气设备的实际操作技能、检修调试技术、查找故障及排除方法的实际训练。而且充分利用学校具有的学科优势，以模拟变电所为基地，配合学生专业课和专业基础课学习，开发如电工理论、电气装备、自动化、计算机应用、网络与通讯等领域的多个应用性、研究性实验;同时由于人员和设备的集中，能够按项目组织学生进行综合性实训，尽可能使学生参与以教师为主导的科研活动。
2)对于现场技术和施工人员，很重要的一点就是要能阅读二次回路图纸、熟练地掌握接线、配线工艺，能查找和处理运行故障和设计缺陷。通过实地培训，能大大的提高他们的读图、判断、查找、处理故障的能力。该基地于2000年为乐山电力股份有限公司培训和考核职工283人，取得良好的效果。
3)目前西南地区铁路已完全实现电气化，全区拥有牵引变电所200多座，其中大都为上世纪70~80年代所建，技术水平落后。而我校模拟变电所实训基地的建成，对其技术改造具有借鉴的意义，在应用新技术、新设备和进行技术创新方面起到示范的作用。
一、实验系统的意义及国内外现状分析
现场总线是一种工业数据总线，它是自动化领域中计算机通信系统最底层的低成本网络。相对于传统的自动化控制系统，现场总线控制系统（Fieldbus Control System）有以下几个优点：开放式、互操作性、互换性、可集成性；数字化的信号传输；可靠性高、可维护性好；降低系统成本另外，还可以减少厂房面积、节省投资等等。现场总线的出现使传统的自动化系统产生了革命性变革。它改变了传统的信息交换方式、信号调制和系统结构，改变了传统的自动化功能概念和结构形式，也改变了系统的设计和调试方式。
据不完全统计，目前世界上出现过的现场总线约有40多种。经过多年的竞争和完善，现在较有生命力的有10多种，并仍处于激烈的市场竞争中。目前主要得到应用的一些现场总线包括：FF现场总线、PROFIBUS现场总线、CAN、WorldFIP、Interbus、ControlNet、DeviceNet、CC-Link等。到目前为止，还没有一种现场总线能覆盖所有的应用面，因此，多种总线并存的局面还可能存在相当长的时间。
其中，PROFIBUS是过程现场总线（Process-Field Bus）的缩写。1991年，PROFIBUS成为德国国家标准DIN 19245，1996年6月成为欧洲标准EN 10170，1999年加入IEC 61158协议。PROFIBUS协议根据ISO 74898国际标准，以开放系统互连ISO/OSI为参考模型。A3000高级过程控制实验系统独创现场系统概念，而不是对象系统。现场系统包括了实验对象单元、供电系统、传感器、执行器（包括变频器及移相调压器）、以及半模拟屏，从而组成了一个只需接受外部标准控制信号的完整、独立的现场环境。OPC是OLE for Process Control的缩写（OLE对象链接和嵌入式）。它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁，是把OLE用于工业控制领域。OPC规范提供了两套标准接口：Custom标准接口，OLE自动化标准接口。通常在系统设计中采用OLE自动化标准接口。
本课题是结合A3000实验装置并基于现场总线中PROFIBUS-DP协议的控制系统。通过该设计，加深对PROFIBUS-DP协议的理解并掌握其应用以及组态控制的实现。
二、实验系统的研究目标、研究内容和拟解决的关键问题
（一）研究目标
利用现场总线技术和OPC技术，实现对过程实验装置的控制，开发出基于PROFIBUS-DP变频器网络控制系统。利用SIMATIC S7系统中PROFIBUS-DP实现对实验室的A3000实验装置，实现对液位、流量、温度、压力的过程控制。基于OPC技术建立MATLAB与STEP7的通信，实现在MATLAB环境下对A3000过程实验装置进行液位特性测试，编写PID控制算法进行控制。
（二）研究内容
①在掌握PROFIBUS-DP协议的原理、结构和总线存取控制技术的基础上，利用西门子Simatic PCS7和STEP7软件对变频器、ET200S输入输出模块进行设备硬件组态，实现对A3000过程控制实验装置的数据采集与基本控制。
②结合OPC技术，利用STEP7软件实现了OPC Server。
③采用组态王工控软件，组态开发基于PROFIBUS现场总线的A3000过程控制系统，实现对A3000装置液位、流量、温度各参数的单回路、串级和前馈控制方案。
④基于OPC技术建立MATLAB与STEP7的通信，实现在MATLAB环境下对A3000过程实验装置进行液位特性测试，编写PID控制算法进行控制。
（三）拟解决的关键问题
1.利用SIMATIC S7系统对PROFIBUS-DP进行组态，以便确定实验装置的信号采集。
2.利用组态王的OPC功能，组态王作为OPC Client访问STEP7软件提供的OPC Server进行数据交换，实现对A3000装置的控制，包括简单、串级、均匀、前馈、比值控制。
3.利用MATLAB的OPC功能函数，编写M文件，建立与STEP7 OPC Server的连接，进行数据通信，实现A3000装置的简单PID控制。
三、课题的研究方法、设计及试验方案，可行性分析
（一）研究方法、设计及试验方案
调研国内外相关资料，研制一套综合A3000过程控制实验装置并基于PROFIBUS-DP的变频器网络控制系统；
利用SIMATIC S7系统对PROFIBUS-DP进行组态，将实验装置的信号采集上来，实现对液位、流量、温度、压力等参数的控制，提供OPC SERVER；
利用组态王软件组态出实验装置的流程图，研究组态出液位、流量、温度、压力控制方案，实现对A3000过程控制实验装置的常规控制组态，包括简单、串级、均匀、前馈、比值控制。
（二）课题可行性分析
目前，在自动控制系统研究和开发中，很多采用Simatic STEP7软件对PROFIBUS-DP现场总线设备进行组态，并提供出OPC数据服务器，具有OPC功能的组态王和MATLAB软件都可以对其进行数据访问，本次设计也采用此设计理念，设计中，运用组态王的OPC功能，以A3000装置为对象，完成单回路的简单PID控制和串级、前馈-反馈等复杂控制，还在MATLAB环境下编写的PID算法控制对象，如果被控对象比较简单，控制效果会良好，如果对象比较复杂效果将会变差，这主要是控制算法的优化和检测值中干扰成分的处理。在此设计中将实时数据采集到MATLAB中进行处理，就可以实现预测控制和系统辨识等分析研究。
四、总结与展望
形成一整套以PROFIBUS-DP为基础的实验室A3000实验装置，以实现对液位、流量、温度、压力的过程控制。
参考文献
[1]齐宏，冼建生.计算机仿真、仿真实验和网络实验室[J].技术应用，2004（12上）.
[2]张祖鹰.浅谈计算机仿真技术在教学实训中的应用研究与实践[J].商场现代化，2007，7（下旬刊）.
[3]汪诗林，吴泉源.开展虚拟实验系统的研究和应用[J].计算机工程与科学，2000（2）：331.
中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）48-0261-02
近年来，随着经济的发展，市场结构、劳动组织方式以及对人才的要求都发生了巨大的变革，现代职业劳动出现了三大跨越。这种变化要求劳动者掌握从传统意义上来看属于不同岗位、甚至多种职业的技能和知识的能力。因此，近20年来，许多国家根据社会发展的形势，创造开发了一些适应社会、技术和生产发展要求的新的职业教学方法和教学模式，其中以培养关键能力为核心的“行动导向型”教学模式最被广泛推广。它使高等职业教育进入一种新的概念与模式下运作，对世界高等职业教育与培训事业的发展产生了极为深刻而广泛的影响。行动导向型教学法是德国文教部长联席会议在1999年制定《框架教学计划》所决定的一种新型的职业培训教学课程体系和先进的职业技术培训教学法。在行动导向的教学过程中，学生是学习过程的中心，教师是学习过程的组织者与协调人，以任务驱动，遵循“资讯（信息采集）、决策、计划、实施、检查、评估”这一完整的行动过程序列，在教学中，教师与学生互动，让学生通过独立地获取信息、制定计划、实施计划、评估计划，在自己“动手”的实践活动中，掌握专业知识，习得职业技能。教材是体现教学内容和教学方式的载体，是把教育思想、观念、宗旨等转变为具体教育现实的中介，是教学改革成果的结晶，也是教育教学改革的一个重要方面，是实现培养目标的重要工具。它对于稳定教学秩序、提高教学质量、深化课程内容体系改革、推动高职教育的发展具有重要意义。为此，中国电力教育协会联合国家电网公司人力资源部，在全国各电力高职高专院校和中国电力出版社共同参与下，组织编制了《全国电力高职高专“十二五”教材规划》。本次规划教材以《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》为指导，主要采用行动导向编写方式，根据高等职业教育人才培养目标和电力行业人才需求，按照“项目导向、任务驱动、理实一体、突出特色”的原则，以岗位分析为基础，以课程标准为依据，充分体现高等职业教育教学规律。《分散控制系统组态与检修维护》教材便是其中的一部，作为该教材的主编，笔者在这里将教材的编写过程做一回顾，谈谈教材编写中的一些体会与认识。
一、资讯准备
为保证教材具有通用性、先进性，我们利用现代便利的通讯、交通工具和网络同相关人员进行信息交流，并从网上查阅大量相关信息，对相关电力职业院校和相关企业进行了广泛调研。
1.深入发电企业搜集本课程对应岗位的新技术、新设备、新工艺及工作任务的规范、标准、职业素养要求等。20世纪80年代末和90年代初，分散控制系统（DCS）开始用于我国火电厂单元机组的控制中，历经二十多年的发展，其应用技术日臻成熟，在火电厂中已得到广泛应用。DCS作为多种技术的融合体，大量电子设备高速地传输、转换和处理各种信号，成为企业控制和管理领域最重要的综合控制系统，发挥着无法替代的作用。
2.了解相关电力高职高专院校的教学改革情况，吸取和借鉴其他院校改革的成功经验和优秀案例及项目，研讨课程标准。
3.了解相关电力院校的实训条件、所用设备，以便在项目或任务或案例选取时有所兼顾。目前，国内电厂所用DCS的主要品牌来源于ABB、西门子、艾默生、西屋、日立、FOXBORO等几家国外大公司，也有国内新华控制工程有限公司、国电智深、鲁能集团和利时等几家公司的产品；相关电力高职高专院校DCS实训设备主要配备有新华控制工程有限公司、鲁能集团、和利时、艾默生等几家公司的产品。
4.认真学习研究行动导向的教学模式，总结教育教学的实践经验。
二、课程标准及教材内容的决策
1.经过电话、邮件、会议等多种联系方式，多次探讨，最终确定《分散控制系统组态与检修维护》课程标准。
2.我们既考虑教材的通用与先进性，又兼顾到可操作及实用性，最终决定在《分散控制系统组态与检修维护》教材中以新华控制工程有限公司、鲁能集团、艾默生等几家公司的产品为案例，展开基于工作过程的行动导向型教学，同时注意举一反三能力的培养。
3.该教材根据高等职业教育人才培养目标和电力行业人才需求，按照“项目导向、任务驱动、理实一体、突出特色”的原则，以岗位分析为基础，以实现具体控制任务为目标，遵循学生认知规律和职业成长规律，按照生产过程具体任务的实施过程进行编写。
教材内容突出能力培养为核心的教学理念，引入国家标准、行业标准和职业规范，基于学生认知规律，体现出任务驱动的特征。目前，各高校分散控制系统实训室普遍配置有容纳一个班的学生的计算机以太网（工程师兼操作员站）、过程控制站、模拟控制对象（配有由水箱、电加热炉），通过模拟控制对象可以实现对学生有关控制系统的设计、计算、分析、接线、投运等综合能力的培养。本教材在内容编排上首先引导学生实现对DCS设备的基本认知，然后指导学生用DCS实现对模拟对象的水箱液位、加热炉温度控制任务的组态设计，再进一步完成火电厂典型控制系统的DCS组态设计，进而了解DCS在电厂中的整体应用设计，最后实现对整套DCS设备的检修与维护。
三、教材大纲的编写
我们通过科学合理地设计项目及任务，实现DCS的基本认知、DCS组态及维护操作、常用工具的使用和电力企业相关标准规范四部分主要内容的学习训练。本教材确立5个教学项目及相应的教学任务，由教学经验丰富的来自不同学校的5名教师与发电企业4位专家共同编写。
教材编写过程中充分考虑各种DCS的通用性，既要写出各系统的特色，又要站在各校角度统筹考虑问题，并注意可操作性。整本教材分为两大教学情境，教学情境中分为五个项目（参见教材大纲结构图）。
每个项目说明【项目描述】、【项目目标】、【实施计划】；在任务中分为【教学目标】、【任务描述】、【知识导航】、【任务实施】、【相关知识】等模块。任务是学习型工作任务，来源于生产实际的简化和提炼；任务中明确承载教学目标、理论知识与操作技能并重。学习情境一：DCS组态部分，项目一是通用性内容，项目二中的【知识导航】是通用性基础知识，【相关知识】体现DCS个性；因而项目三中的【知识导航】予以省略，项目四中也有相应部分省略。学习情境二：DCS检修维护部分，【知识导航】体现基本概念及理论；【任务实施】强调检修维护过程；【知识拓展】体现电力企业相关标准规范。
四、编写过程中注意的主要问题
1.在教材的编写过程中，始终注意“系统的应用知识和持续发展的能力”的培养，以各自专业学生必须具备的岗位职业能力为依据，以实现具体控制任务为目标，遵循学生认知规律和职业成长规律，按照生产过程具体任务的实施过程进行编写，将专业知识有机地结合起来，构建完整的教材体系；注重有关内容的相互渗透和融合以及与专业基础课之间的衔接，从而使本教材具有较强的系统性、完整性，使教材真正服务于“生产、管理第一线的高端技能型专门人才”的培养。
2.技能培养强调方法能力、社会能力、专业能力三个方面。方法能力是指具备从事执业活动所需要的工作方法及学习方法，学会学习，学会工作（制定计划、确定思路、评估结果等方式），以养成科学的思维、工作、学习习惯。社会能力是指具备从事职业活动所需要的行为规范及价值观念，学会相处、学会做人（与人相处合作能力、交流能力、约束能力等），以养成高尚的道德品质。专业能力强调具备从事“DCS组态及检修维护”的专门技能以及专业知识，能有目的地依据事实，并按照一种方法独立完成任务，解决问题，并评价结果的能力（工作方式方法、对劳动材料、工艺工具的认识使用等），以培养赖以生存的本领。
3.突出电力行业特色，充分分析电力高素质技能人才的工作性质和工作特点，紧跟行业发展现状并具有一定的前瞻性，防止教材成为设备或工作过程的使用说明书，防止教材成为工作流程的叙述、操作步骤的罗列。
4.充分考虑各院校实践教学条件差异和行业发展中的地域差异，解决好教材通用性问题。现代高职教育已经开始把以教师为主体的传统观念转变为以学生为主体的现代教育观念；把重理论、轻实践转变为理论与实践并重；把以知识传授为主线转变为以能力培养为主线。教材建设也应强调学生创造能力、创新精神和解决实际问题的能力培养，并不断把教学改革的有效成果、先进方法、新颖内容在教材中反映出来，从而进一步促进教学改革的深化。
一、基于企业需求的《PLC与变频器技能实训》教学设计的必要性
以企业需求的视角去审视《PLC与变频器技能实训》教学设计，实际上是职业教育的具体体现，其要求能够实现教育实训与企业生产需求之间的融合，保证学生学习到的技术都是可以被运用到实践生产中去的。之所以会倡导基于企业需求，去实现《PLC与变频器技能实训》教学设计，是存在多方面的原因的：其一，考量企业需求，实现现有实训课程体系的改造，可以使得知识学习与技能训练更加贴近产业，企业和岗位需求，这对于促进实训教育质量和效益提升来讲，是至关重要的；其二，在实训课程教学的时候，将企业的需求纳入其中，可以更加明确职业教育的目的性，从而使得教育目标得以实现，培养出符合社会需求的技术型人才；其三，实现课程体系的企业需求改革，可以使得学生切实的感受到技术的实践性和操作性，进而使得学生以更大的热情参与到实训课程中去，这对于实现学生全面素质提升来讲，是很有意义的。
二、基于企业需求的《PLC与变频器技能实训》教学设计策略
1.当前PLC与变频器技能实训教学现状
通过对于当前PLC与变频器技能实训教学情况的调查来看，其依然存在很多的缺陷和不足，具体来讲，主要可以将其归纳总结为以下几个方面：其一，实训教学过程中学生连基本的程序指令都难以理解，更难以切实的使用到实际的编程中去，自然难以保证实训课程的教学进度，而教学教师忽视了对于学生实际情况的考量；其二，程序调试和运行操作经验不足，对应的设备缺乏，难以保证学生有充足的时间去开展研究和实践；其三，课程体系内容针对性不强，并没有将当前企业的需求考量进去，实训设计的目标不明确，不利于学生实践操作能力的提升。如果上述提及到的实训教学问题长期存在，势必会给予PLC与变频器技能实训教学质量的提升造成极大的负面影响。
2.基于企业需求的《PLC与变频器技能实训》教学设计策略
基于企业需求的《PLC与变频器技能实训》教学设计，将成为该课程教学改革的重要契机，并且使得校企之间的联系更加密切，对于促进实践性人才的培养来讲，起着越来越重要的作用。为此，笔者认为我们需要积极地从以下几个角度入手：
（1）项目驱动教学法
针对于当前教学过程中很多学生对于基本概念难以理解，从而影响到运用指令去进行编程的问题，可以积极将项目驱动教学法运用到实际的教学中去。简单来讲，就是将教学大纲中规定的若干教学内容转化为教学项目，以实际的教学案例为背景，引导学生去慢慢理解各个指令的意义，进而循序渐进的进入到实际的教学任务中去，实现在做中学，在学中做。以抢答器控制为例，其项目可以分解为以下几个部分：其一，定时器指令和优先程序；其二，启动和自锁程序的设计；其三，设计4人优先抢答程序；其四，数码管数字显示程序设计；其五，抢答器声音程序设计；其六，抢答器项目的综合调试和运行。
（2）仿真软件教学法
PLC与变频器技能实训的关键性步骤在于程序的反复调试和运行，如果没有长时间的调试和运行经验的话，学生对于程序的操作往往还停留在理论的状态，是难以有效找到自身程序编写存在的缺陷和不足的，进而就会影响实践操作能力的提升，这就使得实训教学质量大打折扣。造成这种情况的原因之一就在于对应的设备不足，难以保证每一位学生都可以切实地使用对应的设备去进行操作。为了能够解决这样的问题，可以尝试以仿真软件来模拟程序，一般情况下倡导使用2.1版本的软件，其操作界面更加人性化，与企业生产过程中使用的情况比较类似，处于这样的模拟环境下，可以很好地帮助学生去更好地了解PLC和变频器相关的知识，并且实现了实践操作能力的提升。当然，在部分仿真软件难以达到教学效果的时候，还可以将远程监控技术使用其中，以保证实际模拟教学环境的营造。
（3）分组合作教学法
一般情况下，在学生完成相应数量实践项目之后，会开展一定时期的PLC和变频器的综合训练，主要是以物料传统分连系统的安装和调试，实现将理论向实践生产中的转化。为了能够与企业实际生产需求保持一致，一般会以小组合作的方式来分配每个学生的工作任务，在做好充足的准备工作的基础上，实现任务的划分；在此基础上教师给予学生对应的引导和启发，并且以进行通电调试的方式实现检查，要求小组的各个成员都参与进去，以培养其团队合作晋升和解决问题能力。其实在实际企业生产的过程中，也是会以分组的方式，并且形成相互监督的机制，以保证实际操作能力的全面提升。由此可见，分组合作教学法的确可以在实际PLC和变频器的课程设计中发挥着积极的作用。
三、结束语
综上所述，基于企业需求去实现PLC和变频器技能实训课程体系的重构，不仅仅可以改变传统课程教学存在的各种缺陷和不足，还可以使职业教育朝着高质量的方向发展和进步。无数的教学实践表明，以这样的课程体系去开展教学工作，并且由此培养出来的技术人才，其往往更加能够适应社会生产需求，能够在很短的时间内参与到对应的工作岗位上，而这就是职业教育一直追求的目标。
参考文献：
[1]李冬，冯乔.PLC实训项目的组态开发与设计[J].信息技术， 2012，（01）.
[2]李奎.基于组态软件的PLC实训系统设计研究[J].科技信息， 2012，（03）.
一、用户对火电机组仿真机功能的需求
1. 火电机组仿真机的用途
大型火电机组仿真机一般作为训练学生熟练正确地掌握机组设备在各种条件下的启、停和正常运行中的监视操作技术；训练学生正确判断和处理故障、事故的应变能力；对学生上岗前进行实际操作能力和分析判断能力的考核；供机组在各种工况运行中分析和改进操作方式、提高安全经济运行能力、为制定反事故措施提供验证环境；训练学生进行机组控制系统整定及试验验证等。
2. 用户对火电机组仿真机的一般要求
大型火电机组仿真机是对机组的炉、机、电、网控及热控系统实现全范围、全过程仿真。以被仿机组控制室内所有的监视、操作、控制为主，辅助以机组在启停和故障处理中需要在集控室外进行的就地操作，同时包括化学水处理、除灰除渣等辅助控制系统等。
仿真模型全部以物理过程为基础，建立完整、严格、精确的物理过程模型，能连续、实时、良好的反映系统动、静态过程，具有较高的动、静态精确度，对运行人员全部操作（包括控制盘、操作员站及就地操作员台上的操作）无论是正确的还是错误的，其反映都应和实际电厂一致。仿真机应能仿真电站机组运行中的异常和故障工况，产生的物理现象应当和被仿机组反映一致。对于各种故障或事故，学员可在盘上或操作员站上进行操作处理，如果处理合理，故障或事故应逐渐消除，如处理不当，模拟出事故扩大后的现象应与参考机组反映一样。
3. 用户对火电机组仿真机培训功能的要求
教练员台是仿真机培训控制中心，教练员通过显示器画面、键盘、鼠标等控制仿真机的启动、停止和工况的变化。教练员台一般要求能方便、灵活地监视学员的操作和活动，能对不同水平的学员选择和组合培训项目，实现仿真模型的启动/停止、运行/冻结、快速与慢速、回退/重演功能、故障加入、边界参数修改、变量监视等功能。
4.现代仿真机不能很好满足用户的需求
（1）关于学员成绩评定的需求。学员成绩评定功能是在对学员进行仿真培训时，通过软件对学员操作、参数、运行工况形成操作记录存档，通过软件分析得出客观评价，为教练员主观评分提供必要和有效的参考。教练员要求该功能能方便地预设评分方案，即预先编制仿真机培训课程（如培训课目、初始状态选择、故障选择等练习内容），在仿真机实现按步练习，实现自动评价学员操作，指出操作错误及误差，进行成绩评定和客观评分。
近年来，仿真机研发单位对学员成绩评定功能作了许多的研究和探索，但从用户使用的情况来看，都不是特别理想，不同程度地存在这样那样的问题。分析原因，主要是由于仿真机开发研制单位和仿真机用户在这一领域的合作上配合不够紧密。该功能在开发时需要大量的现场数据和丰富的运行经验，根据仪表参数和运行操作的重要程度，进行大量的设计和反复的调试工作，而仿真机研究和开发单位在这一方面的力量和经验需要加强，仿真机用户方也需要在理解开发思路后给予研发单位更多的配合和支持。
（2）关于网络通讯的需求。仿真机系统与电厂信息管理系统SIS网络进行通讯，能访问实际电厂SIS系统数据库的相关内容，采集现场数据作为仿真机系统的初始工况点，进行仿真机静态和动态的数学模型校核，验证仿真模型与实际机组工况吻合程度。利用事故前后的现场数据，例如发生MFT、重要辅机跳闸或重要参数越限时，在仿真机上进行事故重演分析。通过互联网，实现远方控制和远程培训功能。在保证系统安全的前提下，工程师/教练员可以通过互联网登陆工程师/教练员台，并通过一定手段直接控制和接管工程师/教练员台，其效果如同在仿真机上指导一样。被培训人员可以通过互联网登陆操作员台，并通过一定手段接受培训，其效果如同被培训人员在仿真机上操作一样。
（3）关于控制系统学习的需求。对实际机组控制系统的组态文本能完整地转换为仿真控制模型。现场操作员站画面和控制系统组态修改后，相应仿真模型即能自动更新。由于控制系统在电站安全运行中的作用重要性，仿真机控制系统要能进行学员在维护控制系统方面的培训，可以进行控制系统的组态、控制模块参数的修改；能进行不同运行工况下的调节系统的动态试验；模拟或设置现场热控设备、控制回路、控制逻辑等各种故障，热控人员处理的措施和效果应与真实机组一致。
（4）关于专家系统的需求。仿真机自教育专家系统可以使学员在没有教练员连续监控的情况下，在仿真机上进行培训。仿真机系统通过人工智能技术掌握教练员的决策，激活可执行程序，仿真机将在专家系统指令下进行培训。可以进行如下一些功能：装载仿真模型和它的初始条件；自动培训水平分级；自动提示；自动记分；自动举例；自动重复故障等。该功能在国内的研究较少，但已有用户希望开发使用。
二、仿真训练与考核办法的改革背景及实施情况
热能类专业电厂热能动力装置、火电厂集控运行等是火力力发电厂的核心专业，专业特色突出，但就业面窄。为保持特色的鲜明性，并增强就业竞争力，必须提高毕业生质量。加强职业能力训练，提高毕业生专业技能是提高毕业生质量、提高就业竞争力、增强学校办学实力的重要方面。为对热能类专业学生职业能力训练与考核体系进行改革，深化双证书制度，我们做了以下工作。
（一）修订人才培养方案
1.深化工学结合的人才培养模式改革
深化“双证书”制度，实质上也是培养模式改革。根据电力行业发展需求，开展与企业的多元合作，完善以电力行业职业能力标准为指导的在校学生职业能力训练与考核体系，实行具有电力行业特色的“双证书”制度，打造培养目标岗位化、培养方案“双证书”化、企业参与深入化的工学结合人才培养模式，构建与之相应的课程教学体系，建立完善的教学质量保障体系。
根据本专业人才服务的职业岗位，以国家汽轮机运行值班员、核能发电机组操作员、集控运行值班员、汽轮机检修工、汽轮机调节系统检修工、锅炉运行值班员、锅炉检修工等工种的职业技能鉴定规范为参考，进行工作任务分析，行动领域归纳、学习领域转换，也就是基于工作过程构建课程体系、制订课程标准。由学校教师和企业专家共同开发专业核心课程，突出课程的开放性和职业定向性，根据电力新技术发展变化和企业要求及时更新教学内容，企业与学校共同参与制订人才培养方案，教学日历和教材编写工作；由学校教师和企业专家共同授课，其中企业专家重点承担实践性强，与生产联系紧密的教学内容部分。使学生获得的知识、技能真正满足职业岗位的要求推行“双证书”制度，实现学历证书与职业资格证书的对接。
2.课程体系与教学内容的改革。根据专业人才培养目标和学生的个性发展要求，基于工作过程开发构建课程体系。
3.教学模式改革。在专业核心课程中全面推行项目导向、教学做一体的教学模式。以理论与实践为一体的情境教学为学习单元，形成“学中做、做中学”的一体化教学。课程模块遵循认知规律和职业成长规律，由基本到核心，而后拓展，从单一操作到综合训练，围绕职业核心能力培养，建立循序渐进、理实一体的教学模式。与河南电力行业协会、大唐洛阳首阳山发电有限公司等单位合作，将专业核心课程做成工学结合的优质课程，并进行推广。
（二）加强实训基地建设。培养高技能人才一定要让学生动手，真刀真枪去实践，不能搞“纸上谈兵”，要有真本事，能动手，具备职业能力。加强实践教学，进行职业技能训练，必须有能满足技能训练要求的场所（基地），它是实施双证书教育的基础条件。该基地应具有能进行多种职业技能训练的硬件设备，并有一定先进性。
（三）加强指导教师队伍建设。指导教师是实施双证书教育的关键条件。指导教师应是热爱职业教育事业、具有中高级技术等级实践技能和专业理论的双师型，并具有较丰富的实践教学经验和组织管理能力，既能指导学生技能训练又能对学生进行职业道德和全面素质教育。火电厂运行仿真实训是教学做一体的教学模式的主要一环，相关专业课教师有计划的通过带仿真实训熟悉本实训环节的教学，部分教师参加相关培训，取得仿真培训师证书，提高了师资队伍素质和仿真实训环节质量。
（四）认真组织技能鉴定
2005年积极进行“双证书”试点工作，已有八年，每年都鼓励在校学生参加电力职业技能鉴定，进行了以下具体工作：
1）积极动员。第四学期期末就进行技能鉴定报考动员。专门召开了全年级学生大会进行动员，充分阐述技能鉴定的重大意义，在学生中掀起报考职业技能鉴定的热潮。2005年以来，学生的报考率均在90%以上。
2）认真指导。学生报名后，对学生加强辅导和训练。首先对每个工种实行导师制，指定专人指导和辅导，包括理论考核和操作考核，并将考核结果纳入教师劳动竞赛。其次指定参考书目，使学生考前准备更有针对性；第三指导学生利用暑假复习准备理论考试，秋季开学后组织摸底考试，根据不足在进行有针对性的指导；第四是合理安排实训环节内容及时间，以技能鉴定为导向，让学生在课内完成大部分准备工作。
3）严格考核。在考核过程中，我们积极探索对在校学生技能鉴定的标准把握，既要保护学生的积极性，又要保证社会和行业对我校技能鉴定证书的认可程度。既要按照国家颁布的技能鉴定标准考核，又要根据在校学生的实际情况进行微调。最后我们经过反复研究，统一了思想，认为在校学生在理论考核中应严格要求，在操作考核中侧重于对理论和实际相结合能力的考核，不仅要会操作，更重要的是要理解为什么要这么操作。
4）及时总结。理论考核和操作考核结束后，我们及时对第一次大面积组织学生参加职业技能鉴定的情况进行了总结。不仅对考核结果进行总结，更重要的是对我们的训练和考核过程进行总结。每个指导教师都写出了书面的心得体会、意见和建议等，这些来自一线的意见和建议非常中肯，非常宝贵，我们认真进行了梳理，将逐一落实，完善职业技能训练与考核体系。
三、“双证书”制度试行效果
建立了与专业培养目标相匹配的职业技能考核鉴定制度，要求学生全部参加考试，2005年以来技能鉴定通过率达到了90%以上。（一）建设并完善了职业技能鉴定基地。2005年以来我校相继建成了200MW火电仿真机组， 135MW循环流化床锅炉机组仿真机，亚临界300MW火电仿真机组、超临界600MW火电仿真机组。这给学生进行仿真实训创造了良好的条件。2005年6月，我校电站仿真实训中心被河南省电力职业技能鉴定中心批准为电力职业技能鉴定站，承担了锅炉运行值班员、汽机运行值班员、集控运行值班员等工种的职业技能鉴定工作，为我校学生参加电力职业技能提供了方便和坚实的保障。
（二）培养了一批指导教师队伍。通过职业技能训练指导和技能鉴定过程培养了一大批“双师”素质教师，还有计划地送出培训考证。2005年以来每年都派3～5位教师参加华北电力大学举办的仿真培训指导教师的培训与考核，并全部取得了合格证书，
（三）学生的职业技能得到了显著提升。学生参加的职业技能鉴定中的运行工种如锅炉运行值班员、汽机运行值班员、集控运行值班员等具有综合性、复杂性的特点，是各技能鉴定工种中含金量较高的，也是不容易通过的。但学生经过强化训练，通过中级工技能鉴定考核后，专业技能得到了显著提升。通过仿真运行环节的训练，他们对设备系统有了更为清晰全面的了解认识，对机组运行特性和运行参数有了更工程化的认识。这使他们在校学习期间就能直接面对工作对象进行训练，缩短了岗前培训时间。在用人单位面试过程中，他们也能成竹在胸，从容不迫，表现出优秀的专业素质，给用人留下深刻印象，有利于顺利就业。更重要的是他们先人一步的职业能力将对他们的职业生涯产生积极的影响。
“双证书”制度的推行大大提高了热能类学生的职业技能，有效地促进了就业，用人单位反映很好。
四、存在的问题及拟采取的改进措施
（一） 存在的问题。1.报考动员组织问题。因技能鉴定是收费考试，学生中又有一定比例的贫困生，所以全员报考技能鉴定有一定困难，尤其是一次考试不通过者，如再次报考在经济上有压力。应积极想办法降低考试费用，争取对在校学生采取低收费。
2.教学计划衔接协调问题。因仿真机实习班级多，都赶在技能鉴定之前完成培训有一定困难，所以有些班级在技能鉴定时还没受过培训。
3.培训过程中的问题。实际操作时间有限，培训效果达不到技能鉴定要求。
（二）拟采取的改进措施
1.规范培训内容和过程。制定统一规范的职业技能培训内容，以使各指导教师的培训标准统一，提高培训效果。
作者简介：孔德彭（1976-），男，河南唐河人，浙江工业大学教育科学与技术学院，讲师。（浙江?杭州?310014）孔德辉（1978-），女，河南唐河人，河南省唐河县祁仪乡第一初级中学，中二。（河南?唐河?473413）
中图分类号：G642.4?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）24-0050-02电气控制及PLC应用课程是电气控制及自动化专业的主干课程，其内容与工程应用紧密结合，在工业自动化控制、智能仪器仪表、精密加工、数控机床以及机电一体化技术等领域中得到日益广泛的应用。本课程是浙江工业大学（我校）电气工程及自动化教育专业和机械工程及自动化教育的专业必修课。通过本课程的学习，除了让学生学习电气控制和可编程控制器应用技术基本知识外，还以提高学生的素质和全面能力为宗旨。具体教学要求是熟悉常用低压电器的结构、工作原理、特性及应用，掌握继电接触器控制系统基本分析和设计能力，掌握典型电气控制电路的分析和设计方法，掌握可编程控制器的工作原理及结构特点，熟练掌握基本逻辑指令的应用，掌握步进顺控指令编程方法及应用，了解PLC网络及通讯基本知识，继电接触器控制系统基本分析能力，特别是掌握典型电气控制电路的分析能力，重点是S7-224/S7-300可编程序控制器的编程技术、通信模式及调试技巧。
项目教学是以项目实施为主线有效组织理论和实践知识，师生共同实施并完成一个“项目”为主要学习方式的教学活动，[1]是建立在建构主义[2]和情景学习理论基础上体现行动导向教育理念的教学方法，将传授知识为主的传统教学转变为以完成项目、职业体验和解决问题为主的多维互动式的教学模式，在职业教育的专业课程教学中得到越来越广泛的应用。[3]通过项目实施过程，让学生学习必要的理论知识及掌握必备的专业技能，突出知识的学习服务于职业能力的建构。[4]
一、电气控制及PLC应用项目教学模块
实施项目教学，项目的选取要具有典型性、代表性和全面性，[5]以往的教学选取的项目经常基于小项目来教学，仅能说明一个知识点或某个问题，综合知识无法体现，这样各知识点之间彼此孤立，章节的联系比较匮乏，彼此的知识点无法连贯，逻辑关系无法得到梳理，不能对学生的综合能力进行锻炼。然而学生毕业后往往面对的是比较综合的工程项目，而他们的知识结构是孤立的，面对综合设计一个项目不知道从何处下手，尤其是既需要分析、设计又要安装调试的复杂的项目无从下手了。学生不能立即投入到生产实践中，无奈还要从头学起。
基于以上的问题，在展开项目教学法实施过程中，选取一个比较综合典型的真实项目——节能环保中水回用水处理厂智能控制系统来进行教学设计。参照教学大纲和紧扣教材内容，根据项目组成设计以下主要教学模块：（1）项目教学实施前准备工作及模拟招投标介绍；（2）中水回用水厂供配电介绍及用电安全；（3）中水回用水厂的用到的低压电器设备教学及知识点学习；（4）提升泵房、反冲滤池、加矾加氯、送水泵房仪器仪表的电气控制原理图、元器件布置图及施工图纸设计；（5）提升泵、鼓风机、反冲泵、送水泵的不同启动形式设计；（6）S7-200（含7个从站）和S7-300（含2个主站）PLC设计及编程；（7）主站PLC与各从站的Proface-Bus及中控制室的通信实现；（8）主站PLC触摸屏编程及中控室的主机系统组态；（9）整个中水回用系统与Intenet通信；（10）项目的竣工及验收—课程总结。随着自动化生产的发展，该课程涉及到许多新知识、新技术领域。我们以加强实践教学为突破口，以创新为契机，构建以项目为载体的理论实践一体化教学模式，符合技术师范本科专业的培养特点和定位，既要具备工程性，又要具备师范性，通过课程和专业训练使学生成为具有“讲师”、“工程师”等知识和能力结构的“双师型”人才。
二、项目教学设计
1.项目教学设计
（1）选择合适的配套教材。我们将电气工程及自动化教育和机械工程及自动化教育的专业岗位对电气方面的知识和技能需求为目标，以就业单位人才需要为基准，结合技术师范培养标准选择教材。以现行主流PLC为参考，以必需、实用知识为主，加强学生电气控制技能的培养，教材的内容包括常用低压控制电器、电气控制线路的基本原则和基本环节、可编程控制器基础、S7-200PLC的系统配置及质量系统、SETP7-Micro/WIN32编程软件、S7-300和S7-400PLC系统配置与编程及通信及网络等；[5-6]被选取的项目与教材结合紧密，涵盖的知识比较吻合，也是现在自动化行业及大学竞赛的主流技术。[7-8]
一、确定培养目标
为了主动适应陕西及周边地区产业发展要求，贯彻“工学四合”的人才培养模式。由学院电子系牵头成立调研小组以西安国家航空产业基地为核心，以西安高新开发区、西安经济技术开发区等国家级开发区为重点，对西安及周边地区的西安求实公司、西安中英杰等楼宇智能相关企业及毕业生就业的主要企业进行调研。通过问卷、访谈、研讨等方法，了解楼宇智能专业所面向的岗位群及岗位能力需求（表略）。通过对调研结果的分析、研讨和总结，进一步确定了我校楼宇智能专业培养定位为：适应企业需要的楼宇智能系统设计和操作人员、设备维护人员、销售服务人员、项目管理人员。
二、改变教学模式
