李曉武，蘇 展，龍理晴，王立德，陳鑄華

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司，湖南長沙410004;2.長沙電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長沙410131)

0 引言

電網(wǎng)設(shè)備的控制與保護(hù)主要由電控回路來完成，電力人員學(xué)習(xí)電控回路原理及故障處理十分必要?！半娍鼗芈贰闭n程是教師根據(jù)回路圖講解其工作原理，學(xué)生結(jié)合回路圖依靠想象思維理解的方式進(jìn)行。由于想象形成的記憶不能持久，很多情況學(xué)生因會(huì)忘記一部分，造成不能完全理解回路中的各種工作原理。筆者參照以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為在“電控回路”課程教學(xué)中加入聲音、光電和圖像等形式來表現(xiàn)回路中的工況變化，用動(dòng)畫替代抽象思維，可以幫助學(xué)生加深記憶和提高理解能力，從而提高教學(xué)質(zhì)量。于是，我們開發(fā)了電控回路教學(xué)軟件，并結(jié)合計(jì)算機(jī)和可視設(shè)備等教學(xué)硬件，引入課堂和現(xiàn)場培訓(xùn)中運(yùn)用，取得了良好效果。

1 軟件開發(fā)

1.1 電控回路可視化的設(shè)計(jì)思路

(1)以電操機(jī)構(gòu)電控回路原理圖為原圖，拍攝其元器件相片為輔助素材，使用Flash程序開發(fā)編制教學(xué)軟件;

(2)具備電控回路中的電機(jī)回路、控制回路、加熱回路工作原理全模擬演示功能;

(3)具備電控回路故障分析功能，包括:分類、歸納故障現(xiàn)象、針對(duì)故障現(xiàn)象在原理圖中展示故障位置和元器件圖片，并提出故障處理方案;

(4)原理圖中的元器件與實(shí)物相片存在對(duì)應(yīng)顯示的關(guān)系;

(5)回路中的元器件能根據(jù)操作指令進(jìn)行二元變位;

(6)使用色彩和圖形表現(xiàn)電流和元器件在回路中的各種狀態(tài)。

1.2 電控回路可視化的實(shí)施思路

(1)采用模塊化設(shè)計(jì);

(2)以CJ12操作機(jī)構(gòu)為例，將軟件分為“CJ12操作機(jī)構(gòu)控制回路原理模塊”和“CJ12操作機(jī)構(gòu)路故障分析模塊”;

(3)每個(gè)一級(jí)模塊包括以下4個(gè)二級(jí)子模塊:①靜態(tài)電路原理圖模塊;②動(dòng)態(tài)電流模塊;③按鈕和開關(guān)模塊;④菜單和故障指示模塊。

(4)采用Flash CS5繪制靜態(tài)模塊，再用Action-Script 3.0語言進(jìn)行模塊內(nèi)部的邏輯控制及模塊間通信。

1.3 一級(jí)模塊

“原理模塊”和“故障模塊”分別處于兩個(gè)不同的場景。在兩個(gè)場景中分別設(shè)置“故障模塊”按鈕和“返回”按鈕進(jìn)行場景的切換?！霸砟K”主要是展現(xiàn)元器件的原理和變化規(guī)律，控制電控回路中和電流變化;“故障模塊”收集所有故障類型，提供模塊化分析和處理意見。

1.4 靜態(tài)電路原理圖模塊

靜態(tài)原理圖按實(shí)際電控回路圖繪制，作為整款軟件的基礎(chǔ)背景框架。

1.5 動(dòng)態(tài)電流模塊

采用二維動(dòng)畫動(dòng)態(tài)直觀地展示不同狀態(tài)下回路中電流的流動(dòng)情況。交流電機(jī)回路A、B、C三相電流分別用黃綠紅三種顏色的三角表示，信號(hào)電流用淺藍(lán)色三角表示;控制回路做功前電流和做功后電流分別用紅色三角和藍(lán)色三角表示?；芈分杏须娢坏珱]有電流的線路用紅色線條表示。

1.6 按鈕和元器件模塊

采用按鈕對(duì)應(yīng)電控回路中元器件的二元?jiǎng)幼鳎粹o的開發(fā)設(shè)計(jì)從以下三方面展開:

(1)通過按鈕顏色改變表示按鈕狀態(tài)的改變;

(2)元器件模塊和按鈕模塊間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系;

(3)鼠標(biāo)指向按鈕時(shí)，顯示該元器件實(shí)物圖片。

1.7 菜單和故障指示模塊

故障模塊設(shè)置了樹型菜單，列出了電控回路常見的故障，分“合閘失靈”，“分閘失靈”和“加熱器失靈”三個(gè)一級(jí)菜單項(xiàng)，每個(gè)一級(jí)菜單項(xiàng)包括若干子菜單項(xiàng)。點(diǎn)擊任意一個(gè)子菜單項(xiàng)，顯示故障設(shè)備的實(shí)物圖片及解決方案，原理圖中采用紅黑交替出現(xiàn)的閃爍觸點(diǎn)或矩形作為故障指示模塊顯示故障位置，再次點(diǎn)擊該子菜單項(xiàng)上述內(nèi)容消失。

1.8 模塊間邏輯控制

在完成各個(gè)子模塊的設(shè)計(jì)之后，將其按照原理圖的布局放置在舞臺(tái)的各個(gè)圖層上，并為每個(gè)元件命名。由于電控回路上各個(gè)元器件動(dòng)作的先后順序都有嚴(yán)格規(guī)定，并且被自鎖邏輯和互鎖邏輯控制，因此在軟件設(shè)計(jì)時(shí)加入ActionScript 3.0語言程序控制模塊，以確保軟件能按照正確的邏輯順序運(yùn)行。

1.9 軟件發(fā)布

完成設(shè)計(jì)后將軟件發(fā)布為*exe格式文件。

2 教學(xué)實(shí)踐

2.1 課堂教學(xué)

長沙電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院的“電控回路”課程采用如下數(shù)字進(jìn)程。

(1)將軟件裝入教學(xué)電腦，通過投影儀向?qū)W生展示回路圖最初界面(如圖1)。在界面上介紹電機(jī)回路、控制回路和溫控回路的作用;

圖1 軟件的開始界面

(2)依次介紹原理圖中的元件名稱、符號(hào)與實(shí)物相片，講解其功能作用，開展圖實(shí)相符認(rèn)知，讓學(xué)生建立回路概念。鼠標(biāo)指針放置在元器件圖形上可顯示相應(yīng)元件的實(shí)物圖片，學(xué)生籍此可以加深印象(如圖2)。

圖2 元器件圖片顯示

(3)依次講解溫控回路、電機(jī)回路和控制回路

首先是溫控回路的講解，因?yàn)槠浠芈纷顬楹唵?，元器件最少，適合作為講述的切入點(diǎn)。

講述合上快分開關(guān)和模擬滿足溫控條件后，針對(duì)軟件顯示電流在回路中流經(jīng)的情景，逐一講解各種工況下的工作原理，直至學(xué)生全部理解(如圖3)。

圖3 電控回路中電流情況

其次是電機(jī)回路和控制回路的講解:因兩個(gè)回路中相互聯(lián)動(dòng)的元器件較多，所以先講述電機(jī)回路非聯(lián)動(dòng)元器件，再講解聯(lián)動(dòng)元器件的關(guān)聯(lián)原理和控制功能。按照標(biāo)準(zhǔn)操作順序點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)元器件圖形，進(jìn)行模擬操作，實(shí)時(shí)展現(xiàn)其對(duì)應(yīng)狀態(tài)下電控回路的元器件動(dòng)作情況和控制工況。學(xué)生在分步驟理解后，再經(jīng)教師整體講解，直觀地理解回路的動(dòng)作和控制原理。

(4)故障分析功能是將電控回路中的所有故障情況進(jìn)行了分類和歸納，組成一套故障現(xiàn)象菜單。每個(gè)子菜單下層都有故障位置提示、故障元器件圖片和故障處理的方案作為技術(shù)支持。故障分析界面如圖4所示。

(5)成效:通過使用該教學(xué)軟件在課堂電控回路的講解，學(xué)生直觀地觀察到回路的控制和元件動(dòng)作，很快地建立起清晰的回路概念，留下了深刻的印象。原定8個(gè)課時(shí)的教程，4個(gè)課時(shí)內(nèi)全部完成，提高了學(xué)習(xí)效率，取得了良好的效果。

圖4 故障分析界面

2.2 現(xiàn)場培訓(xùn)

湖南省電力培訓(xùn)分中心現(xiàn)場培訓(xùn)“電控回路”課程采用如下教學(xué)進(jìn)程。

(1)將該軟件裝入可移動(dòng)的可視設(shè)備上，放至現(xiàn)場對(duì)應(yīng)實(shí)物進(jìn)行電機(jī)回路、控制回路、加熱回路的原理、故障分析講解，然后開展操作機(jī)構(gòu)現(xiàn)場實(shí)訓(xùn);

(2)在操作機(jī)構(gòu)電控回路中設(shè)置故障，學(xué)生按照故障分析所列步驟對(duì)設(shè)備各個(gè)元器件進(jìn)行檢查診斷，查找并進(jìn)行故障處理;

(3)學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中產(chǎn)生疑問，隨時(shí)可在軟件“原理模塊”和“故障模塊”中進(jìn)行查詢，解除心中疑惑，記錄學(xué)習(xí)心得;

(4)學(xué)生實(shí)訓(xùn)完成后可對(duì)應(yīng)現(xiàn)場操作機(jī)構(gòu)，在教學(xué)軟件上講解故障原理，分析故障原因，總結(jié)培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)。

(5)成效:通過軟件與移動(dòng)型可視設(shè)備相結(jié)合，在實(shí)訓(xùn)現(xiàn)場讓學(xué)生迅速掌握CJ12操作機(jī)構(gòu)的電控回路原理和故障處理技能，并學(xué)習(xí)一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓收戏治隽鞒蹋?課時(shí)內(nèi)完成了16課時(shí)的實(shí)訓(xùn)課程。

3 結(jié)語

本文介紹我們開發(fā)的一款電控回路可視化軟件，在可視設(shè)備上將呆板的線條轉(zhuǎn)變成生動(dòng)的動(dòng)畫表現(xiàn)形式幫助學(xué)生深入理解電控回路的工作原理，提高故障分析處理的技能。我們將可視化教學(xué)運(yùn)用到學(xué)院教學(xué)和電力培訓(xùn)活動(dòng)中，不僅能提高教學(xué)和培訓(xùn)的效率，更能有效提高學(xué)生故障分析處理的實(shí)操技能。這些都充分表明電控回路可視化教學(xué)是一種比較理想的培訓(xùn)教學(xué)的模式，值得借鑒和推廣。

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[2]麥特立達(dá)創(chuàng)作室.閃客課堂一教你用FLASH5制作多媒體課件[M].北京:希望電子出版社，2002.

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[5]蔣鵬，金煒東.“操作系統(tǒng)原理”課程開放性實(shí)踐教學(xué)探討，[J].南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2014(1):90-91