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2018年院级教学成果奖成果展示
来源: 发布时间:2018-03-19   字体:  

 

 

 

 

模拟供配电技能培训教学系统的开发研究

 

技术总结报告

 

 

 

成果负责人       王锁庭        

 

 

 

 

成果完成单位  皇冠赌博平台                            

                                    

 

  

 

 

 

       20183 10

 


1.研究目

“模拟供配电技能培训教学系统的开发研究”项目是根据学院教学改革和专业建设的需要提出的,结合电气自动化技术专业的培养目标和就业岗位的要求,开发一套模拟供电操作系统。这套操作系统既可以理论教学使用,也可以进行专业技能实训,还可以进行技能考核与技能鉴定,更好地进行讲练做一体化、项目化教学的开展与实施,填补学院电气自动化专业供配电技能培训教学设备的空白。主要解决以下问题

高压供配电设备操作安全问题

高压供配电实训设备投入大实训反复操作耗材的问题

提供供配电知识技能培训一体化教学平台

建设供配电技能培训与技能鉴定的教学平台更好地为社会服务

教师提供科研与技能项目开发的平台对于提高专业教师的综合素质与教学能力有着十分重要的意义

2.研究内容

利用电气供配电技术、计算机技术、组态控制技术、PLC技术等构建经济、先进和实用的模拟供电操作系统。

⑴开发、构建基于组态控制技术的模拟供电操作系统;

⑵确定电气自动化技术专业供变电技能实训项目;

⑶确定电气自动化技术专业供变电技能实训项目所对应教学手段;

⑷利用模拟供电操作系统实现实训教学;

⑸模拟供电操作系统试用与应用效果评估

使用教学系统进行讲练做一体化、项目化教学的开展与实施。

3.研究方法

综合了调查法、观察法、实验法、文献研究法、模拟法等多种研究方法,研制开发出教学系统。

4.研究成果

⑴确定了电气自动化专业岗位技能

电气自动化技术专业的职业核心能力之一是工厂供配电技能操作

 

与维护。把电工岗位技能确定为电气自动化技术专业的主要岗位技能。

⑵确定了技能训练任务

根据电工(中级工)国家职业标准有关供配电的技能与知识要求,供配电技能训练任务分为4个典型的工作任务以及18个子任务。

根据电工(高级工)国家职业标准有关供配电的技能与知识要求,将供配电技能训练任务分为3个典型的工作任务以及17个子任务。

⑶确定了专业岗位实训项目

根据电工(中级工和高级工)供配电技能训练项目的典型工作任务以及若干个子任务,充分考虑学院供配电教学实训设备的现状以及相关课程的教学大纲的要求,结合模拟供电操作系统的具体功能和实际实训教学的需要,确定了中级工的实训项目共有十二项,高级工的实训项目共有十项。

⑷开发出一套电气自动化技术专业模拟供电操作系统

该系统由硬件部分和软件部分组成。硬件由主接线模拟操作屏、PLC控制屏以及七个技能训练柜与监控设备组成;软件由LabVIEW软件、PLC工业控制组态软件以及WinCC人机界面组态软件组成。图1为模拟供电操作系统硬件结构的外形图,图2为上位机和主接线监控画面系统的主接线模拟结构图见图3所示

1  系统硬件结构的外形图     2  上位机和主接线监控画面

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3  系统的主接线模拟结构图

开发了实训操作项目,编写了“模拟供电操作系统”实训指导

⑹模拟供电操作系统的试用和调试,并进行了教学使用效果评

使用教学系统进行讲练做一体化、项目化教学的开展与实施,还可以进行专项技能培训、技能鉴定。通过系统的应用实践可以看出系统工作稳定可高,操作简单,图文并茂,模拟现场故障,反复操作,并取得了良好的教学效果,并取得了良好的培训效果,有利于高素质强技能人才的培养,有力地促进了自动化专业的建设和发展。

5.教学系统的功能特点

教学系统的功能

①电气系统图认知包括电气系统图的认知及电气元器件认知。

②模拟现场常规操作包括互感器接线、倒闸操作、有载调压等。

③计量表计应用包括磁电式指针表、多功能智能表、电能表等表计,可完成电压、电流、频率、有功功率、无功功率、电能等测量。

④自动装置应用包括高压线路保护、电动机保护、变压器保护、备用电源自动投入、无功补偿等自动装置,可实现装置参数整定操作。

⑤模拟现场常见故障模拟失电故障线路、电气设备的短路故障。

⑥远程监控模拟供电操作系统监控管理软件可切换远方与就地控制,可实现对系统的运行状态监视和远方控制。

教学系统的特点

①安全可靠,经济实用采用低压设备模拟实际现场高压供配电系统,建设及维护费用低,操作安全可靠,便于运行维护,还可灵活改变设备的运行方式,可以重复操作,提高设备的利用率。

②模拟操作和故障处理:采用真实的自动保护装置及模拟供电电气线路及电力负荷,可以模拟现场的各种常规操作,系统故障处理。

③软件模拟操作环境:基于NI的LabVIEW开发环境,及西门子PLC的开发平台STEP7,西门子HMI的开发平台WinCC,开发出一套模拟供电操作系统监控管理软件;软件完全模拟供电现场的操作环境,实现模拟供电操作系统的远程操作、监控、故障等功能。

④可扩展性:系统硬件接口的开放可满足基于本系统的其他组态开发环境的功能扩展,通过MCGS等工业组态软件实现上位机软件的功能。

6.成果的创新点与关键技术

技术创新点

①分立式结构设计:采用一个电气主控屏、一个控制屏与七个辅柜的结构设计形式,每个辅柜能独立完成特定功能,充分展现每个独立辅柜系统结构及设备的工作原理,以便于学生进行独立接线与实训操作。

②开放式接口设计:采用开放式接口设计,PLC及智能电量采用标准的(PPI、485)通讯协议,除满足已开发的系统监控管理软件通讯功能外,还可实现与扩展MCGS等工业现场组态软件的监控管理系统开发。

⑵关键技术

①硬件电路:采用低压设备模拟实际现场高压供电系统,构建模拟供电操作系统硬件电路,实现高压电气系统的常规操作及故障处理。

②数据通讯:采用PLC及智能电量采集模块进行信息采集、传送与监控,实现与微机的信息传送和数据通讯

③有载调压:采用PLC技术应用于变压器调压控制,实现变压器的+10%、-5%、0、-5%、-10%五段有载调压。

④系统软件:构建基于NI的LabVIEW开发环境和PLC技术的模拟供电操作系统监控管理软件,实现远程操作、监控、模拟故障等功能。

7.成果的应用效果与效益分析

⑴成果的应用效果

自2013年开发出该教学系统以来,使用该系统所涉及工厂供变电技术、工厂供配电技术、维修电工操作技术、自动化综合读图训练、电气基本操作技术等5门课程,涉及电气自动化技术、工业过程自动化技术等2个专业,涉及21个班级,惠及的学生数量达800余人。

开展的实训项目有系统电气主接线图的认知、主接线图中电气元器件认知、变压器有载调压、工厂供电倒闸操作、互感器接线方式实训等、指针式交流电压表电流表实训、功率表频率表实训、电力线路的继电保护等。该系统运行稳定可靠,操作方便,教学效果良好,达到了预期的目的。

该教学系统投入后,从使用的情况来看,系统工作正常,运行可靠,使用比较方便与灵活,操作简单,图文并茂,学生可以反复操作与训练,可以模拟现场操作,适合于进行“讲练做一体化教学”、“项目化教学”的开展与实施,实训耗材成本低,师生反映良好,收到良好的教学效果。

成果的效益分析

在电气自动化技术专业的教学过程中,各种实训设备是必不可少的,尤其是要投资一套现场实际使用的工厂供配电操作系统造价在几百万,学院无力购置,模拟供电操作系统投入使用,节约了大量投资,既可以理论教学使用,也可以进行技能实训。学生可以模拟现场进行手动操作,体验模拟现场的真实性;还可以对石油石化现场供配电操作工人进行技能培训与技能鉴定。综上所述,模拟供电操作系统的投入应用具有良好的社会效益和经济效益。

8.成果可推广应用的前景分析

模拟供电操作系统的开发是结合电气自动化技术专业的人才培养方案以及电工和维修电工岗位的供配电技能培训要求,又对当前教学方法、教学手段和教学设施的现状进行了综合分析的情况下提出的课题开发出的系统既能进行理论教学又能进行技能训练,还能进行技能培训与技能鉴定,更好地进行讲练做一体化、项目化教学的开展与实施

通过这个实训教学系统的研制和投入应用,提高了学院专业教师的专业技术水平和科研能力,促进了自动化专业的教学水平的不断提高;突破了传统的教学模式,填补自动化教学设备的空白,处于国内石油高职院校技能实训的先进水平。

根据模拟供电操作系统的功能及特点分析,它符合职业教育的教学规律,符合技能培训的反复操作的要求,对于国内石油院校的理论教学与技能实训具有较高的应用和实用价值。所以该项研究成果在国内石油高职院校具有良好的应用价值,建议在油田公司相关企业和相关的职业院校推广使用推广前景良好。

 

 

 

 

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