仿真软件范文
时间：2023-11-08 01:54:57
仿真软件篇1
一、仿真支撑软件apros
仿真支撑软件是为模型软件的开发、调试、维护和实时运行提供的一个环境。西安热工研究院有限公司在国内首次引进目前国际上先进的应用于热力系统工程分析的仿真支撑软件——芬兰vtt和fortum公司的apros软件。软件基于windows操作系统，兼顾仿真工程开发与实时运行环境，具有可视化、在线交互、图形化建模功能，且建模过程灵活、方便;可在线监视和修改模型程序的实时运行数据，集机组设备建模、热力系统流体网络建模、电气系统建模、控制系统建模为一体。
该仿真支撑软件在完全依据能量、质量和动量守衡原理基础上，提供了丰富的面向火电机组主要设备和部件的全物理过程工程模块，如:各种换热器、汽包、罐、管道、阀门、汽缸、汽轮机转子、凝汽器、风机、泵、发电机、变压器、断路器及各种执行机构和控制器等(模块图符示例见图1。)此外，还提供了通用的逻辑算法和基本算法模块。
在建模过程中根据机、炉、电工艺过程，选择相应的模块进行组态，进行模块参数设置及模块之间的连接即可完成数学模型的建立;一个分系统或子系统，可以由一定数量的模块集合而成，若干个分系统组合连接起来，即可形成一个完整的仿真对象。图2给出了锅炉汽水分离器系统的组态。根据火电机组的具体系统，仿真模型应用软件分为:锅炉模型软件、汽机模型软件、电气模型软件和控制系统模型软件。
为使所建模型软件既能反映系统的物理特征、几何特征和逻辑特性，又能反映系统的静态特性和动态特性，真实地再现系统的实际过程，就要求保证仿真模型的高精度、高逼真度。因此，在充分了解仿真支撑软件的原理和用法前提下，需要从实际机组收集大量资料和数据，并且对这些资料和数据进行分析、比较和筛选，使模块所选参数尽可能合理，以及仿真模型描述的仿真对象的物理过程尽可能符合现场实际，各个细节都必需以被仿真机组的设计和运行数据为依据。
控制系统建模则依据现场dcs的sama图、逻辑图和组态图，经过分析整理，采用支撑软件的基本算法模块进行组态，完成与实际控制系统相同的功能，包括模拟量控制系统、顺序控制系统、逻辑控制系统等。
为使建立的仿真数学模型可以涵盖机组的各种工况，完整地描述整个机组动态和静态全过程，对于支撑软件现有模块没有直接描述的物理现象，如各种转动机械的轴承金属温度、汽机振动、差胀等，首先将它们的实际过程进行合理简化，建立有效、合理且精度足够高的数学模型，然后用仿真支撑软件基本算法模块或利用其开放的外接模块功能来实现。
该仿真支撑软件在图形建模环境下，具备在线修改模型功能，并可立即得到修改后的结果。在模型开发调试过程中，要对每次仿真过程反映的现象进行综合分析，改进后再进行仿真运算，如此反复，直到模型的运算结果正确，能够准确反映被仿真对象的物理过程。在模型调试过程中，可以控制模型的计算步长(一般情况下为100ms)及计算速度，同时在正常运行时，只有被激活的模块参与过程运算，如需要排除故障或只运行若干子系统，可将不参与运算的模块或子系统退出模拟而作为边界条件，以提高模型软件组态和调试的效率。
二、开发300mw机组全范围仿真培训系统
2.1特点
(1)全范围、全过程、连续性仿真。锅炉系统包括锅炉本体、燃烧与风烟系统、汽水系统、燃煤制粉系统、点火燃油系统和辅机系统;汽机系统包括汽机本体、凝汽与循环水系统、回热与疏水系统、除氧与给水系统、旁路系统、辅助蒸汽系统、轴封系统及油系统、发电机冷却系统;电气系统包括发电机本体、主变压器、励磁系统、厂用电及其快切系统、继电保护系统、启动变压器系统、6kv系统及动力、400v系统及主要动力；控制系统包括监控系统(das)、顺序控制及联锁保护系统(scs)、燃烧器管理系统(fsss)、其它单回路调节系统及电调系统(deh/meh)、旁路控制系统(bps)。
(2)dcs操作站crt显示画面，各参数更新及报警均感觉不到时间延迟，与实际机组反应一致。
(3)仿真模型和实际机组的主要参数在特定工况下其动静态误差控制在允许范围以内。
(4)各种起停过程的仿真现象和动态参数与实际机组基本一致，符合运行规程要求。
(5)故障仿真的现象和原因正确，故障发生过程与现场实际机组一致。
(6)运行人员考核评分功能先进合理。
(7)具有虚拟盘台操作画面。
2.2硬件配置
仿真系统计算机设备是仿真系统支撑软件和模型软件的运行环境，为满足仿真机的可靠性、实时性和稳定性，以及满足通讯速度的要求，所有主机采用容量大、速度快、工作稳定的dell计算机。采用win-dows2000操作系统和标准tcp/ip网络通讯协议，配备的鼠标、专用键盘、硬手操器的功能与实际机组的一致，硬件系统工作稳定，响应速度快。其主要包括6套操作员站(其中1套为deh操作员站)，1套教练员站、l台cisco24通道的100m交换机和立盘(配套有水位计、纯平火焰及水位监视器、报警光字牌、操作表计)等。
2.3软件组成
(1)仿真系统计算机操作系统均采用实时、多任务、多用户、全中文界面的windows2000操作系统。
(2)在国内首次采用应用于中小系统的全中文工业通用组态软件《组态王6.02》，开发了大型机组dcs人机界面应用软件——操作员站应用软件;采用基于微机网络化的开发技术，解决了进口仿真支撑软件与人机界面软件的通讯接口问题。
(3)先进的仿真支撑软件及在此基础上开发的控制系统及机、炉、电过程模型应用软件。
(4)教练员站控制软件及i/o接口软件采用计算机高级语言编写。其采集操作盘上的操作信号(转换为数字量)，并将计算机输出数据转换为模拟量和开关量信号送到操作盘上的仪表和指示灯，同时实现教练员站的各项控制功能。
2.4系统功能
(l)dcs操作员站功能完成实际机组集控室dcs操作员站的功能仿真，在每台操作员站中包括dcs的所有显示画面和操作界面。所有显示画面和操作界面均根据实际机组dcs操作员站的画面进行1:1的设计，包括机、炉、电系统大画面、小操作显示画面及实时报警信息显示窗口，为电厂运行人员提供一个逼真的操作环境，达到与实际机组操作员站的仿真操作效果。
(2)deh/meh操作员站功能仿真系统的deh/meh操作员站完成实际机组集控室deh/meh操作员站的功能仿真。显示画面和操作界面均根据实际机组的deh/meh画面进行1:1的设计，包括系统画面和小操作画面。deh专用键盘可快速调出流程画面、实时报警信息显示窗口及进行模拟量定值数据输入，实现deh硬手操功能。
(3)教练员站功能教练员站控制整套仿真机的运行状态，指导和监视学生的培训情况，包括工况设置和故障设置等;其性能和功能的丰富性也是仿真水平高低的重要标志。该教练员站实现的监控功能主要有:1)模型程序的启动、停止;2)工况的存储和读取;3)任意工况的自动存储及回退(记录仿真系统连续运行数据的时间与所选记录频率有关);4)机、炉、电常见故障的设置和取消;5)仿真模型实时、快速、慢速运行功能:6)外部环境参数的修改;7)运行人员操作自动考核评分功能。
2.5仿真培训系统开发实例
西安热工研究院有限公司在引进、消化、吸收国际先进仿真支撑软件apros基础上，依据菏泽发电厂300mw机组的设计资料和设备制造资料及现场实际的运行数据，对机、炉、电本体和辅助系统及控制系统进行全范围、全过程仿真。建立的仿真数学模型是面向对象的机理性模型，可以涵盖机组的各种工况，并能实现机、炉、电各项故障模拟，同时利用国内较经济的界面组态软件进行技术再开发，替代国外界面组态软件和教练员站组态软件，节省了项目成本，实现了dcs及deh操作员站功能的1:1仿真。此外，还自主开发了教练员站各项功能。菏泽发电厂300mw机组已投入商业运行，因此对仿真系统的仿真范围、仿真精度和逼真度方面要求很高，同时由于实际机组dcs由英国abb公司设计，功能繁琐，控制逻辑与画面的制作与国内常规的设计思想不一致，使得仿真控制模型与主体模型数据通讯量较大。然而在系统网络配置和应用软件开发过程中已成功地解决了数据通讯量大影响模型计算实时性这一技术难题。
三、超临界及超超临界机组仿真培训系统的研发
目前国内尚无投入运行的超超临界机组，正在建设的超临界机组也较少，对超临界及超超临界机组的运行经验很少。与常规机组相比，超临界机组、超超临界机组的运行参数高，部件材质差别大，辅助系统更为复杂，其运行方式与常规机组也有较大的不同。研发高逼真度、全范围超临界及超超临界机组仿真系统，重点研究超临界和超超临界机组运行技术，对提高超临界及超超临界机组运行的安全性和经济性至关重要。
为使超临界及超超临界机组仿真系统的主要性能指标不逊于同类机组仿真系统的国际水平，使所建立的数学模型能够更逼真地模拟超临界及超超临界机组的动态运行及各种事故工况，采取了引进、消化、吸收和创新的原则，在成功开发300mw机组仿真系统的基础上，借鉴现代仿真技术的发展，在计算机硬件配置、仿真软件开发环境、仿真应用范围、仿真数学模型、数据库、数据通讯等方面迸行了研究。
超临界、超超临界机组仿真系统数学模型的计算量极其庞大，这对仿真系统的精确性和稳定性提出了更高的要求，同时，为了保证仿真系统的实时性，模型计算软件与仿真界面软件之间要进行大量的数据通讯。因此仿真培训系统的稳定性、精确性和实时性是超临界、超超临界机组仿真系统研发的关键技术之一。
收集国内外典型超临界及超超临界机组的设计资料和运行数据，并针对示范工程机组的详细资料，深入研究超临界及超超临界机组的静态特性和动态运行特性，开发高逼真度的仿真数学模型是超临界、超超临界机组仿真系统研发的技术难点。 四、结语
西安热工研究院有限公司基于仿真支撑软件apros开发的菏泽发电厂300mw机组全范围、全过程仿真系统，在稳态运行指标、暂态运行指标、实时性指标、可靠性指标等方面均满足电厂仿真培训要求，已于2003年12月16日通过菏泽发电厂组织的验收。该系统投入运行半年多，为菏泽发电厂及其它发电企业培训300多人次，并且应用该系统进行了两次技术比武。
仿真软件篇2
【关键词】电路仿真；软件；特点
电路级仿真分析由电子元器件构成的电路的性能，包括数字电路的逻辑仿真和模拟电路的交直流分析、时域和频域分析等。电路级仿真必须有包含PSPICE参数的元器件模型库的支持，仿真信号和输出数据代替了实际电路调试中的信号源和示波器。电路仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。电路仿真技术使工程师在实际电子系统产生之前，就有可能全面地了解电路的各种特性。现在电路仿真也广泛用于各类学校的电子专业教学。
商品化的电路仿真软件种类比较多，软件性能特点各不相同，应用的便利性也有差别。根据工程和教学的需要选择合适的电路仿真软件可大大提高工作效率和教学效果。
一、电路仿真技术的功能特点
电路仿真是经过广泛实践，被证明是相当有效的分析技术，被越来越多的电子设计者采用。电路仿真技术可以在下面几个方面发挥作用：
1.验证电子电路设计
采用电路仿真技术对不同的电路设计方案快速地进行模拟分析，保证设计思想正确。在电路形式确定以后，对电路的元件参数进行灵敏度分析和容差分析，优化电路参数，保证设计质量。电路设计采用仿真技术，能极大的减少人工劳动，缩短设计周期，降低设计成本。如滤波器设计中有大量的复杂分析。用人工计算全部数据的话，要耗费大量的时间。采用电路仿真软件可以在几分钟内得到结果，而且误差可保持在工程规范的范围内。
与传统的电路测量方法相比，计算机仿真可预测某特定电路参数的变化过程和最终结果，使人们对电路性能的变化规律有深入的了解。例如，元件参数的误差会给产品性能带来多大的影响？哪个元件的误差会给电路性能产生最大的作用？采用电路仿真技术中的蒙特卡洛分析能快速得出结论。应用最坏情况分析，设计人员可方便地测试各种极端情况，观察极限条件下电路的反应。灵敏性分析使用户能够确定由于设计或元器件参数更改引起的电路性能参数（诸如周期、增益或上升时间）的变化比例。
在常规测量有困难，特别是在实际系统中具有破坏性的实验研究中，电路仿真技术尤其有优势。如某些电子设计涉及高电压和大电流，不正确的设计参数可能造成电子元件损坏，使设计进程受阻。电路仿真用于数字电路同样具有高效率、高精度的特点。在搭建电路之前使用仿真技术，可避免各种致命的损坏，增加成功率。
作为一种模拟技术，仿真虽然还不能完全取代真实电路的实际测量。但由仿真产生的各种参数在设计中有决定性的意义，也为实物试验提供了数据基础。
2.电子专业的辅助教学
电子学是一门实验性很强的学科，电子学原理的学习最好和实验同步进行，以加深感性认识。实验需要测量仪器和电子元件。受到客观条件限制时，用电路仿真验证理论分析结论不失为一个有效的方法。电路仿真能记录分析中的全部数据，可以方便地重现各种电学过程，特别是一些瞬息即逝的现象。如振荡电路的起振过程，一般只有1毫秒左右。在没有存储功能的示波器上无法观察到这一过程。而使用仿真可记录电路起振的全过程；再如用电路仿真软件可构建各种运算电路，随时验证运算放大器的电路理论，比搭建实验电路更为简便快捷。绘制的电路图和产生的仿真曲线可被复制到文档中，使你的实验报告看起来更有说服力。
学习电子电路，不仅要掌握基本原理和计算方法，还要注重电路的设计、分析和研发能力的培养。通常实验室不可能提供世界上各厂家的最新器件。而电路仿真可以采用新器件的模型加以模拟和分析。应用电路仿真技术还可设计验证、测试、设计和创新等不同形式的训练，培养学生多方面的能力。
3.学习电子工程测量技术
测量是电子技术的基本技能之一。电子测量有两个方面的要求：掌握电子仪器的操作方法和数据的采集分析。表1列出了部分电子测量项目和电路仿真分析的对应关系。
在电子测量中，要用到多种信号发生器：如高频信号发生器、低频信号发生器和函数发生器等。这些仪器产生的信号在电路仿真软件中都能实现：如瞬态源可产生函数发生器的各种信号，非线性受控源可产生调幅波等。通过设置仿真源的信号参数，能深入理解各种波形的电学意义。
在仿真软件的图线界面中，根据对测量结果的期待，选择波形的显示参数，相当于调节电子仪器的各个旋钮。电路仿真产生的波形图线比示波器荧屏有更大的幅面和更精确的坐标。软件的图线测量工具可对信号曲线实施多种测量，如周期信号的幅值、频率、周期、相位及脉冲信号的上升时间，信号的过冲幅度等。测量工具是完全图形化的，具有很强的交互性，能自动计算各项参数。
波形计算器对波形进行数学计算。波形计算器使用各种数学符号及函数，计算信号的如平均值，微分积分等数据。在大多数软件中，利用波形计算器，可以交互地构建复杂的函数表达式，产生新的波形。部分仿真软件的测量结果可以被直接标注到图表中。
运用某些软件（如Multisim）中的虚拟仪器，对掌握真实仪器的性能和操作很有帮助。
二、电路仿真软件的基本性能
随着微机技术的发展，基于Windows的EDA软件水平不断提高，现在有很多不同软件公司生产PC版的电路仿真产品。这些产品有不同技术档次和应用定位。一些以印制电路板设计为主要应用的软件也有内嵌仿真组件，如ORCAD的PSPICE、Protel的Simulate等。专门用于电路仿真产品品牌比较多，如Multisim、TINA、ICAP/4、Circuitmaker和Micro-CAP等。通常这些软件都是基于电路仿真语言PSPICE。
各种电路仿真软件的界面和功能各有特点，数据的显示和处理方式也不尽相同。可以从下列四个方面来评价电路仿真软件的实用价值。
1.仿真项目的数量和性能
仿真项目的多少是电路仿真软件的主要指标。各种电路仿真软件基本的分析功能包括静态工作点分析、瞬态分析、直流扫描和交流小信号分析等4项。还可能有的分析功能有：傅里叶分析、参数分析、温度分析、蒙特卡罗分析、噪声分析、传输函数分析、直流和交流灵敏度分析、失真度分析、极点和零点分析等。仿真功能比较少的软件如SIMextrix只有6项，而TINA有多达20项。Protel、Orcad、P-CAD等软件的仿真功能在10项左右。专业化的电路仿真软件有更多的仿真功能，对电子设计和教学的各种需求考虑得比较周到。如TINA的符号分析、Pspice和ICAP/4的元件参数变量和最优化分析、Multisim的网络分析和数字电路仿真、CircuitMaker的错误设置等都是比较有特色的功能。
PSPICE语言长于分析模拟电路，对数字电路的处理不很理想。各种软件的解决方法也不一样：如Protel对数字元件采用Digital SimCode描述，并用乔治亚大学的XSPICE处理数字仿真。Multisim采用基于VHDL、Verilog或C代码描述的模拟和数字器件协同模型。对于纯数字电路的分析和仿真，最好采用基于VHDL等硬件描述语言的仿真软件，如Altera公司的可编程逻辑器件开发软件MAX+plus II等。
2.仿真元器件的数量和精度
软件元件库中仿真元件的数量和精度决定了仿真的适用性和精确度。电路仿真软件的元件库有数千到1、2万个不等的仿真元件，但软件内含的元件模型总是落后于器件的开发和应用。因此，除了软件本身的器件库之外，器件制造商的网站是元器件模型的重要来源。设计者可根据最新器件的外部参数自定义元件模型，构建自己的元件库。对于教学工作者来说，软件的元件模型库完全可以满足常规教学所需。
电路仿真软件的元件分类方式有两种：按元器件类型如电源、二极管、74系列等分成若干个大类；或按元件制造厂商分类。大多数仿真软件有电路图形符号的预览，便于取用。各电路仿真软件对元件的PSPICE模型都作了简化。如PSPICE的电阻模型有一阶、二阶和指数等三个温度系数。多数软件只定义了前两个温度参数，只有TINA定义了电阻的三个温度参数，而Protel的电阻未定义温度系数；又如双极型晶体管有40个PSPICE模型参数，Multisim规定了全部的参数、TINA也有32个，Protel只有22个。所以对仿真精度要求比较高的设计要采用高精度的元件模型，或根据实际元件修正模型参数。查阅和修改组件模型的方法各个软件的处理各有不同。有的在元件属性框中即可修改元件模型参数，而有的要打开专门的模型参数文件或界面才能修改。
3.数据显示和处理能力
运行仿真后会得到大量的电路数据。仿真数据的显示方式有列表和图线两种。如计算直流静态工作点后，Protel将节点电压、支路电流、元件消耗功能和电源端等效电阻等数据以列表显示；Pspice和Micro-CAP可将电压、电流和功率标示在电路图中。瞬态分析、直流扫描、交流小信号分析一般以图线显示结果。图线可以被打印或保存为特定格式的文件；部分软件可将波形保存为通用的PWL（以时间—电学量数对组表示的）格式文件，或导出到Excel中。也可以复制图线，把它粘贴到Windows的“画图”中，处理后保存为图片文件；或直接把图线粘贴到Word、PowerPoint、Autherware等软件的文档中。
各电路仿真软件对波形图线的处理能力不同。但一般都有如下数据处理功能：
（1）波形测量：显示为不同类型的坐标刻度（线性、对数、幅度、分贝等）；测出图线的有效值、方均根值、峰峰值、平均值、最大值、最小值、周期等。
（2）图线计算：对图线进行加、减、乘、除、微分、积分等运算。或将图线变量作为数学函数的自变量，得到新的数学变量。
（3）修饰图线：使图线更美观、更容易被理解。可更改图线的粗细、颜色、式样和标记；添加测量数据点标志和数据标签；改变图线的背景色、坐标的式样和颜色等。有些软件允许在图线画面中输入说明性的文字，甚至可以是中文文本。
4.虚拟仪器和教育功能
形象化的虚拟仪器是电路仿真软件的一个特色。最典型的例子是Multisim，该软件的虚拟仪器无论界面的外观还是内在的功能，都达到了同类软件的最高水平。其它备有虚拟仪器的软件有TINA和EDISON等。
虚拟仪器可以帮助学习者了解电子仪器的作用，深入理解电子测量的方法和技术要领。掌握电子仪器的各种操作方法，特别是各种控制按钮、旋钮的功能。Multisim和TINA虚拟仪器的功能实际上已超过了PSPICE本身，比较典型的是网络分析仪和逻辑分析仪。网络分析仪是分析射频组件和射频网络参数的专用仪器；而Multisim的逻辑分析仪具有真正的数字电路分析能力，符合实际数字系统分析的技术要求。部分软件还有虚拟的机电元件，如灯泡、按钮、继电器、接触器等电气元件，调用这些元件可构建机电控制电路。软件元件库中的数学和模拟控制器件可用以分析自动控制原理。
为适应教育单位对电路原理教学的需求，有的软件设置了教育功能。主要是允许使用者对元器件设置一些隐藏的错误，以提高训练学生提高分析问题和解决问题的能力。如Mulisim和TINA可对组件设置开路、短路和漏电阻三项参数；而Altium公司的另一个电路仿真产品CircuitMaker可以对组件和电路做更多的教学设置，并且可加上密码，以防止应用者修改组件属性。
表2是10个有代表性的电路仿真软件主要参数的统计。表中安装容量是指软件安装后在硬盘中所占用的空间，有些软件安装后包括PCB设计组件，如Altium；电源种类数的多少和软件对电源的分类有关，如有的软件将同一电源分别放在多个目录下，有的软件将5种瞬态分析源放在一个图标中；Pspice正式版的仿真元件数为1.6万个。
三、怎样选择电路仿真软件？
在电子工程的生产设计或电子学专业教学中，对电路仿真软件可能有不同的要求，应从软件功能特点和工作实际需要两个方面来考虑。
1.考虑生产和教学对电路仿真软件的需求
首先要考虑软件的实际生产能力，用此软件能完成什么样的工作？该软件的模型库能否满足设计需要；软件有哪些电路仿真功能；电路图有哪些输出格式，是否和企业现有的PCB设计软件兼容；软件的价格及提供哪些售后服务等等。如果本单位的产品比较复杂，就要考虑从电路设计、分析、优化，系统仿真、甚至机电系统设计在内的全面解决方案。
2.评估电路仿真软件的性能
各公司的软件产品有不同的销售定位，电路仿真软件的功能、扩展性和价格相差很大。
同一软件有不同的版本，以不同的功能和价格适应不同的业务需求。一般的教学单位只要学习电路仿真的相关原理，不必强求软件的高性能。使用学生版或教育版的软件完全可以应对日常教学所需。而作为电子生产企业，则要采用企业版或加强版的软件，还要考虑产品的设计、生产和管理等一系列问题，对软件的维护和技术支持也有一定的要求。所以应尽量采用大公司的产品。如ICAP/4、Orcad等；如果对电路设计和仿真有更高的综合性要求，可以考虑美国Synopsys公司的Saber。Saber适用领域广泛，包括电子学、电力电子学、电机工程、机械工程、电光学、光学、控制系统以及数据采样系统等等。
3.根据教学需要选择适用的软件
在教学中，要求电路仿真软件能清晰地展示电路图、信号图线和各种电路数据。Multisim在所有电路仿真软件中，它的仿真元器件、仿真分析类型和虚拟仪器都是最全的，是各级学校电路教学的理想仿真工具。Multisim的缺点是电路图画面只能放大到200%，电路线条比较细，投影到大屏幕上不太清晰。比较适合于职业技术学校的电路仿真软件是TINA 6.0简体中文版，该软件不但菜单和对话框是简体中文，所有的帮助也都是用中文写成，学生比较容易理解和接受。Altium的电路图和仿真图线界面的显示质量比较好，适合教师用于教学幻灯演示和制作各种文档中的插图。Altium也很适合用于印制电路板设计的教学。ICAP/4的优点是可以把仿真得到的电路波形插入电路图中，即可以显示电路中任何一点的波形。Orcad的Pspice在电路中显示仿真得到的节点电压、支路电流和元件消耗功率等数据，非常直观；MicroCAP有最强大的参数扫描功能，可时设置多达20个参数进行扫描分析。如果是电子学的初学者，则可以用有3D界面的电路仿真软件Edison，该软件界面生动直观，和实物形象相当接近，有助于认识和理解电路。
4.专用电路仿真软件
除了通常的电路仿真软件外，还有一些专门针对某一类设计应用的软件如：Intusoft公司的电源仿真设计软件Power Supply Designer和磁性元件（设计分析变压器和电感器）的设计软件Magnetics Designer；芬兰APLAC公司用于射频电路设计和仿真的软件APLAC；以及美国Ansoft公司的系列产品等。很多的半导体器件生产商为了推广它们的产品，也开发了专门的电路设计和仿真软件。如Altera公司的可编程逻辑器件设计软件Max+Plus II；TI公司的开关电源专用设计软件SWIFT Designer；Linear公司的电路仿真和开关电源设计软件SwicherCAD等。
最后要说明的是，现在电路仿真软件的发展方向已不再局限在电子学范围内。电路仿真技术在增强数模混合信号的仿真能力的同时，正在向电力电子、电光学、甚至是电机工程、机电工程等领域扩展，为工程实际和教学带来更多的方便。
本文提到的软件试用版，可以从各自生产商的官方网站上下载。
参考文献
[1]刘苏杰，马亮.电路仿真技术在科研生产中的应用[J].制导与引信，2011（06）.
[2]于海泉，曹凤奎.电路仿真软件在电子线路中的应用[J].中国新技术新产品，2010（14）.
[3]周洪亮，刘志远.基于IBIS模型的仿真在电路设计中的应用[J].安全与电磁兼容，2006（03）.
[4]翁硕.基于Multisim的数模混合电路仿真方法[J].苏州大学学报（工科版），2012（06）.
[5]王伟.OrCAD在电路优化设计中的分析和应用[J].中国西部科技，2009（34）.
[6]刘正，蒋常炯.PSpice在电路优化设计中的分析和应用[J].高职论丛，2009（Z1）.
[7]王海波，孙桂良.Multisim电路仿真在高职电子技术教学中的实践探究[J].重庆文理学院学报（自然科学版），2012（06）.
[8]侯继红.基于VHDL语言的按键消抖电路设计及仿真[J].现代电子技术，2009（23）.
[9]林军.基于Protel 99SE的电路仿真运用技术[J].舰船科学技术，2009（06）.
[10]邓友娥，苏祖全.基于Multisim10的电子电路设计与应用[J].韶关学院学报，2009（12）.
仿真软件篇3
关键词：Proteus Keil 单片机 项目教学 仿真
中图分类号：G712文献标识码：A
本文由金肯职业技术学院单片机技术及应用项目训练课程建设经费支持（课题编号KC0913）
传统的单片机教学多以理论教学为主，实验教学为辅。理论教学主要涉及单片机的原理及软硬件设计等内容，教学过程中学生感觉枯燥抽象，难以理解和掌握；而实验教学也大多是基于单片机实验箱的验证性实验，学生难以体会一个单片机系统的软硬件设计细节[1]。另外，采用单片机实验箱或实验板加硬件仿真器的方式，不仅需采购多款实验仪器设备，而且也大大增加设备的维护工作量[2]。Proteus和Keil软件的出现，解决了这些问题，为单片机课程的仿真教学提供了很好的平台。
一、Proteus和Keil介绍及联调
（一）软件简介
Proteus仿真软件是由英国LabCenter Electronics公司开发的一款仿真工具，由ISIS和ARES两个软件组成，其中ISIS是原理图编辑与仿真软件，ARES是布线编辑软件[3]。与其它单片机仿真软件不同的是，Proteus不仅能仿真单片机CPU的工作情况，也能仿真单片机电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。利用该软件，可以将单片机项目实例进行形象化地演示。
Keil是德国开发的一个51单片机开发软件平台，支持汇编语言和C语言等高级语言。现在常用的KeiluVision2不但可以进行纯粹的软件仿真（仿真软件程序，不接硬件电路），也可以利用硬件仿真器，搭接上单片机硬件系统，在仿真器中载入项目程序后进行实时仿真。还可以使用uVision2的内嵌模块Keil Monitor-51在不需要额外硬件仿真器的条件下，搭接单片机硬件系统对项目程序进行实时仿真[4]。
（二）联调方法
Proteus与Keil软件的联调即建立软硬件联合仿真调试的过程。软硬件联合仿真系统由一个硬件执行环境和一个软件执行环境组成，通常软件环境和硬件环境都有自己的纠错和控制界面，而Proteus与Keil软件可以实现软硬件系统的联合调试[4]。在该系统中，Proteus作为硬件仿真界面，Keil作为软件调试界面，如图1所示。具体步骤如下：
（1）在Windows中安装Proteus和KeiluVision2。
（2）安装Keil驱动程序，将VDM51.dll文件安装到Keil目录下的＼C51＼BIN中。
（3）运行Proteus的ISIS程序后，进入该仿真软件的主界面。在Proteus的原理图设计窗口中，放置单片机及所需的元件，设置各元件参数，连接元器件。在Proteus的Debug菜单中选中Use Remote Debug Monitor。
（4）每次新建Keil工程后，进入Project菜单下Option for Target‘Target 1’。在Debug选项卡右栏下拉菜单选中Proteus VSM Simulators。再进入Setting，如果同一台机则IP名为12 7．0．0．1， 如不是同一台机则填另一台的IP地址，端口号一定为8000。
（5）在Keil中编写单片机源程序并进行调试，同时在Proteus中查看运行的结果。
（6）若源程序调试正确，可在Keil中编译生成后缀名为“.hex”的可执行文件。将该文件加载到Proteus的单片机芯片中，即可通过Proteus的相关工具进行系统总体执行效果的调试。
图1Proteus与Keil软件联调框图
二、单片机项目分解
在单片机的教学过程中，所涉及到的内容主要包括了四方面，即系统资源、硬件接口、软件程序、综合应用。因此项目分解时，应该充分考虑课程的特点并作合理的模块划分。
（1）系统资源
任何一种单片机均提供了一定的系统资源。对于51系列单片机来讲，其所提供的资源是以寄存器和存储器的方式体现出来的。查看寄存器内容，可以采用各种模拟仿真51单片机的软件来实现。在Proteus 软件中，可以执行debug菜单下registers菜单项命令打开相应的窗口。对于系统内部存储器的查看，同样是执行debug 菜单下的 internal memory 菜单项命令打开相应的窗口。
（2）硬件接口
单片机的接口电路所涉及到的知识涵盖了电子电路设计的相关领域，也涉及到单片机应用系统具体的工作需要。Proteus实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合，具有各种仿真仪器仪表工具，如示波器、逻辑分析仪等[5]。利用Proteus 软件仿真电路时，可以根据具体的项目要求，让学生设计硬件电路并编写相应的程序。
（3）软件程序
在软件程序的教学中所涉及到的内容主要包括对语言中具体语句的执行效果验证、算法的具体实现、程序中语法错误的检查和逻辑错误的验证等内容。采用项目教学时，教师可以针对具体单片机项目内容，结合Keil软件演示讲解以达到预期的教学目的。
（4）综合应用
软件和硬件的结合，就是一个单片机的应用系统了。这一步在介绍完相关知识点后以项目的方式提出来，并且可以将其分解成不同的子任务分次完成，使学生易于接受。在这一阶段，硬件电路的设计已经不是最为关键的了，而软件系统的设计、调试和运行才是主要内容。因此教师可以引导学生按目标设计出具体的硬件电路，由学生进行软件的设计和调试。
结合单片机课程的教学任务和学生的具体情况，实际教学时我们将内容分解成单片机系统及软件的认识、霹雳灯的设计、输入电路的设计、键盘的设计、码表的设计以及LED点阵显示的设计等项目。将单片机的每个知识点穿插在具体的项目中，引导学生在实践中学习并掌握单片机的应用。
三、项目仿真教学实例
现以一个简易99秒码表的设计为例来说明单片机项目仿真教学过程。
该项目设计目标要求INT0所接的按钮开关具有启动码表及停止码表的功能，按一下INT0按钮开关，即可开始定时，7段LED数码管上每秒增加1；再按一下INT0按钮开关，即可停止定时。INT1所接的按钮开关的功能是将码表归零，按一下INT1按钮开关，则不管有没有定时，7段LED数码管都将从00开始。
运行Proteus软件，选择系统需要的元器件，如单片机、LED数码管、7447译码器、电阻、按钮等，在工作界面中绘制码表的硬件电路。在Keil软件中按照电路需要实现的功能要求编写汇编源程序。
对Proteus中的电路和Keil中的程序进行编译并联合调试，直至运行结果显示正确，如图2所示。
图2基于Proteus和Keil设计的电路仿真结果
四、结束语
采用Proteus和软件进行单片机仿真教学，具有比较明显的优势。比如克服了传统单片机教学过程中理论的枯燥性和实验的局限性，学生可以带着问题在软件中仿真实现项目目标，并掌握相关知识点，很好地扩展了学生的思路，提高了学生的学习兴趣。与传统的试验箱相比，这种软件仿真教学硬件投入少、实验过程中损耗小、基本没有元器件的损耗问题，既节约资源也省时省力确保了很好的教学效果。
参考文献
[1] 胡敬朋，王聪．单片机项目教学研究及实践[J]．电气电子教学学报，2009，31（5）：82-84
[2] 袁锋伟，赵立宏，朱慧玲，张莹. 基于Proteus的单片机课程教学与实验改革[J]．实验室研究与探索，2007，26（12）：75-78
[3] 刘燎原，孙秋波. Proteus软件在单片机项目教学中的应用[J]．徐州建筑职业技术学院学报，2009，9（2）：63-65
[4] 孙凌燕，黄允千. Proteus与Keil软件的整合在单片机实验开发中的应用[J]．实验室研究与探索，2008，27（4）：59-61
仿真软件篇4
关键词：计算机技术；仿真软件；物流系统
引言
现阶段，我国在物流系统方面的发展正逐渐步入高速时期。由于网络经济的发展，网上购物的便利性以及现阶段我国基础建设发展的需求，物流系统在我国资源运输方面正扮演着越来越重要的角色。在这一大环境下，为实现当下我国对物流系统高效高速的需求，物流系统的内部环境正在变得越来越复杂，相关的建设改革手段也变得越来越难进行。因此，以计算机软件为载体的计算机仿真软件就应运而生了。物流仿真技术借助了网络技术、计算机技术等当下较为发展完善的智能技术，对物流系统进行了实际模仿。利用计算机技术对物流系统进行模拟，能够避免传统模拟技术建立物理模型的大量投资，且在精确计算和验证分析方面相比于传统模拟技术更加具有优势。根据物流企事业单位建立起的计算机仿真系统能够直观有效的提供生产系统的生产量,确定瓶颈位置,报告资源利用率。因此决策者建立物流系统时进行计算机模拟技术的应用能够有效降低成本。本文就笔者观点，重点对现阶段国内外计算机物流仿真软件的应用现状进行分析，旨在为我国计算机物流仿真技术的提升做出帮助。
一、计算机模拟仿真技术
（一）计算机模拟仿真过程
计算机模拟仿真技术，即上文中所说的使用计算机软件对目标进行分析及模拟运算的相关技术手段。现阶段的计算机模拟仿真过程中主要涉及系统、目标模型以及计算机三大模拟仿真要素。其中目标模型的建立以及计算机相关技术都服务于系统。模拟仿真过程中的系统并不同于其他类型技术中的系统，其建立在模拟目标的系统流程之上。例如在对物流系统进行模拟仿真时，系统就由物流系统中物料的运输、与存储的动态过程和各种运输设备以及运输路线等元素构成的.计算机模拟仿真技术会通过对建立的系统中存在的各项因素进行分析，进而对物流系统中所有涉及物流运输的元素进行仿真算法，并建立组织模型，逐渐的形成了物流系统模拟现实的整个过程。在进行计算机软件模拟技术时，还应对模拟过程中存在的相关因素进行归纳分析，以确保构建出的模拟系统科学完整。例如模拟过程中的设备利用率、运输路线的走向以及物料搬运系统的流动周期、物流系统的实施微调整因素等。如果在计算机模拟软件中各项因素均得到了相关参考，且不存在对系统造成影响的无关变量，则可以确定完整的物流模拟仿真系统构建完毕。
（二）仿真数学模型的建立
仿真模型的建立，将直接影响到计算机仿真软件的模拟计算能否得到与实际情况无较大出入的预期结果。因此在物流系统的计算机仿真软件模拟中，利用QSIM算法以模拟出最为系统和理论化的应用常量及变量，能够为整体模拟环境的展开提供一个良好的数学运算基础。QSIM算法能够为整体模拟运算提供较为良好的数学基础的原因就在于其理论系统的建立较为牢固可靠。
二、计算机模拟仿真技术的物流系统
（一）计算机模拟仿真技术的类型
现如今，我国在计算机模拟仿真技术中主要存在着三种正在进行相关应用的仿真技术类型，即连续系统仿真、混合系统仿真以及离散型系统仿真。其中离散系统仿真耗时短、投资小且应用较为简便，因而在我国的物流计算机仿真软件中得到了广泛的使用。在物流系统中，核心竞争力就在于对时间的利用。物流体系中耗时的长短能够直接左右物流系统整体的工作效率，因而离散系统仿真利用了时间推进以及事件调度，进而对整个物流系统体系进行了实际物流动态过程的整体模拟，从而实现了软件模拟以及实际物流相结合的模拟方式达成。
（二）计算机仿真软件模拟技术如何应用于物流系统
计算机仿真软件模拟技术作为对实际物流系统的实时分析以及整体监控，目前在整体物流系统的实际应用中普遍参考着以下方式。1、建立数学模型计算机模拟仿真模型建立于实际物流自动化系统运行状态中，是一套非常智能的模拟仿真系统。因而在整体系统的模拟中，需要特别注意对系统结果的反馈程度。因此在模拟软件系统的建立中，需要对所模拟系统的整体进行较为精细化的还原，对系统中设备运行参数、实际物流运行状态的数据都进行完整的收集及运算，确保数学模型建立的完整性及科学性。2、编写程序根据收集完毕的数据以及当前系统的完整程度，对计算机模拟软件的程序进行编写。编写过程中应当注意程序的逻辑控制，避免程序执行时出现错误。同时在程序的实际编写阶段中应注重对模拟系统实际需求的参照，根据所模拟物流系统存在的特性，根据实际需求进行具体分析。在避免了程序出现不必要功能的同时缩短了计算机仿真软件模拟过程的时间。3、运行仿真系统的建立在模拟系统的数学模型建立完成以及系统编写完毕后，就需要建立仿真系统。建立仿真系统要按照物流自动化系统的预计流量和物料输出的频率来确定，因此在仿真系统的运行阶段，系统不仅会对整个模拟系统进行相关分析与优化，且在系统运行汇总时还能够针对物流系数的变化实现自身的实时变化，进而根据实际过程中出现的变化进行系统自身的调整。
（三）计算机模拟仿真技术在物流自动化系统设计中的优点
目前，由于物流系统的复杂性以及物流程序进行传统模拟的困难性，使用计算机仿真软件物流模拟技术进行模拟无疑对我国物流企事业单位进行模拟带来了极大便利，且由于其具有高效性和实用性，因此计算机仿真软件物流模拟目前最有优势的物流系统规划方案。与传统物流模拟技术相比，计算机仿真软件模拟技术的优点在于：一，由于在物流模拟过程中是由软件进行数据的相关操作，因而在方案的评估阶段能够有效的避免过多的主管参与，能够更加包容的进行相关模拟技术的实现，进而在评价过程中做到定量性以及客观性。二，由于在进行系统化模拟之前计算机仿真软件中收录了目标物流系统的全部参数，因此在该物流系统的模拟过程中能够对全部情况进行相关分析，甚至对人员、机械设备的利用效率都可以做出相关分析，是一套全面性的系统。三，由于仿真软件并非以一次性为目的的设计产物，因此在其实际应用中根据物流系统数据的实际变换不需要对系统进行再设计，模拟仿真的最大优势能够得以体现，通过数据来分析真实物流系统中可能遇到的困难只有仿真实验能够做到。
三、计算机仿真软件模拟物流系统的实际应用
现阶段，我国在计算机模拟物流的相关技术方面正处于脱离起步期，正在进行着发展速度的提升。就计算机仿真软件的应用而言，当前在实际应用的案例方面主要表现在以下两个方面：
（一）港口物流系统
计算机仿真技术在港口物流系统中的应用主要是船舶泊位设计、货柜堆场设计、装运搬卸工艺设计等等。在港口物流中，由于涉及的船舶型号、种类、编号以及载货量、货物的种类等方面都存在着较大的数据量以及较为庞大的数据系统，因而计算机仿真软件在港口物流系统的模拟中能够帮助港口物流较为科学合理的进行资源分配。在港口物流中进行计算机仿真软件模拟的应用另一大作用，还表现在港口物流工作作业中进行车辆作业路线、港口生产调度等作业时实现港口物流的实时化，通过物流系统的实时分析及最终从而达到节约物流总时间及总工作成本的目的，并能加强对物流系统性能的数据分析工作，进而为港口物流的工作提供最优方案。
（二）自动化立体仓库
作为现代物流作业的一大分支，自动化立体仓库与其他物流分支类似，同样具有着较为庞大的工作量以及较为繁复的工作流程。因此，在自动化立体仓库物流中进行管理和优化水平能够提高整个物流环节的效能。自动化立体仓库包括立体货架、出入库托盘输送机、通讯系统、有轨巷道堆垛机、尺寸检测条码阅读系统、计算机监控系统、调节平台、架配电柜等。由于计算机仿真软件模拟的真实性，因而在自动化仓库物流中进行相关模拟工作有助于仓库作业较为繁复的流程得到简洁化的表现，在管理人员进行仓库的整理工作以及相关管理中，对现实情境的模拟能够更好的实现对仓库物流的统计，从而进行全方面的快捷管理。
四、国内物流仿真软件应用分析
现如今我国在相关计算机仿真软件的使用中正借鉴着国外在计算机仿真技术方面的经验，其中使用的主要软件有AutoMod、Witness、Arena、Flexsim、ShowFlow等专业性仿真软件。
（一）AutoMod
作为国内离散事件系统仿真软件中相对功能较为完善的一款计算机模拟物流软件，AutoMod在工作中能够实现对制造系统、港口、车站、配送中心、自动化仓库、企业内部物流等多种情况下的物流模拟。该软件具有着精确三维建模功能，在功能方面具有着实现虚拟现实建模功能，且在物料操作中能够实现对物流系统的动态监测，即在参数发生变化时能够进行持续化的模拟。就仿真策略来看，AotoMod主要着重于进程交互方面，是应用范围较广的一个模拟仿真软件。AutoMod软件中包括着三大模块，用于给用户提供基于不同类型物流管理系统而进行分类划分的分析工具，在建模阶段流程较为繁琐。此软件在进行作业流程时，需要使用编程语言进行相关指令的输送，但在于功能性全面。如果对该软件能够进行灵活运用则能够实现其他软件难以实现的高难度仿真。
（二）Witness
作为上文中所提到的离散型系统仿真相关软件，Witness相对于其他同类型软件而言的优势在于，其采用的仿真原理是离散系统生产线仿真器，因此在硬件需求上需求较低，不需要像其他计算机仿真软件一样需要较为大型的集成计算机作为技术依赖，因而在家用电子计算机或个人计算机上就可以实现该软件的运行。且在硬件需求不高的同时，该软件同时还具有着基本需求的仿真模拟功能。同时作为应用能力拓展，该软件同时具有着三维立体显示功能。因此作为使用条件较低的仿真模拟软件，由于其适用范围广泛性而得到了计算机仿真技术应用受众的一致好评。
（三）ArenaArena
能够有效的解决计算机仿真与可视化的有机集成，其应用范围极广，包含可视化仿真技术所能够运用的几乎全部领域。而在物流方面上，Arena能够运用在整个价值链当中，从商品的供应到客户的配送，其中包括库房管理、分销物流、客户服务等，都能够起到重要的作用。
（四）FlexsimFlexsim
主要应用在系统的仿真和建模，或是业务流程的可视化方向。Flexsim中的各项数据直观的反映出了各种现实事物的数据，例如包装箱、车辆、人员等。通过利用Flexsim的层级结构，可以有效的优化系统内部的组织结构，提升工作效率。
结语
基于计算机仿真软件的物流系统模拟技术，作为能够实现物流企业长期运作的一项基础保障，能够对物流系统的运行进行简化，使得物流过程更加直观化，且对于物流系统的管理存在着一定积极意义。因此在物流管理中对仿真软件的相关应用，还需要相关管理者在实际应用时进行相关层面经验的丰富，进而真正的实现对企业实际问题的解决。
参考文献：
[1]杜静.关于计算机模拟仿真技术在物流自动化系统的相关研究[J].物流工程与管理，2015，01:97-98.
[2]王珊珊.计算机仿真技术下的自动化物流系统总体框架设计[J].自动化与仪器仪表，2016，11:103-104.
[3]邢大宁、初良勇.基于计算机仿真技术的物流实验室建设[J].航海教育研究，2015，01:69-72.
[4]张沛强.基于计算机仿真技术的自动化物流系统总体设计探讨[J].自动化与仪器仪表，2016，08:202-203.
仿真软件篇5
1.1物流仿真软件
物流仿真软件是以物流系统建模为基础，运用计算机技术编写的模拟实际物流活动，并进行相关决策分析的软件。运用仿真软件可以直观了解物流活动中各个变量之间的动态变化过程，以可视化的界面为物流计划、执行提供决策信息。物流仿真软件的开发始于20世纪80年代，软件研发主要集中在美国和欧洲，近几年我国部分企业也开始了仿真软件本土化的工作。目前，国内外主要的物流仿真软件有Flexsim、RaLC（乐龙）、Witness（SDX）、Automod、Show-Flow、eM-Plant、SimLab、SIMAnimation、Arena、Supplychainguru、Classwarehouse等，每一种软件都有其自身的特点。例如，Flexsim采用了三维仿真技术，可以模拟物流活动中所需的各种实物对象，每一个对象都有一个坐标、速度、旋转以及一个动态行为，为物流活动提供了逼真的图形动画和完整的运作绩效报告，可以在短时间内完成对各种方案优劣势的比较和评估。RaLC（乐龙）仿真软件是面向作业对象的，动态模拟分析物流配送中心传送、装卸、分拣、搬运、立体化存储等环节，通过对研究对象和设施设备参数进行设定，动态分析物流系统作业优化问题。
1.2SWOT分析方法
SWOT方法起源于波特的竞争战略理论，是一种态势分析法。其中S表示优势（Strengths），W表示劣势（Weak－nesses），O表示机会（Opportunities），T表示挑战（Threats）。通过综合分析活动主体所面临的以上四个方面的因素，提出解决办法并制定相关的策略。SWOT方法可以化繁为简，提高决策者分析判断的时效性和准确性。
2物流仿真软件应用于教学中的SWOT分析
2.1优势（Strengths）分析
2.1.1时间控制性强。在教学过程中，运用物流仿真软件可以根据课程内容和课时情况设定物流活动的时间。对于周期较长的物流活动，利用仿真软件可以压缩到几分钟甚至几秒钟模拟完成。对于需要学生掌握的难点和重点内容，可以利用仿真软件设计重复性的作业活动，延长作业时间，帮助学生理解掌握。2.1.2内容丰富。物流作业活动涉及到仓储、运输、配送、包装、流通加工等众多环节，传统的实训教学内容很难涵盖。利用仿真软件可以结合教学内容，建立不同功能的仿真模块、调用叉车、自动巷道机、立体化仓库、托盘、传送带、配送车辆等多种物流设施设备，同时还可以结合物流案例进行模拟分析。2.1.3吸引性强。传统物流教学主要以概念和理论的讲解、分析为主，实际教学中学生普遍反映理论讲述较为枯燥和抽象，希望增加实践操作的内容。物流仿真软件具有实践性强的特点，可以激发学生动手操作的兴趣，增强学生对物流活动决策分析的能力，加深学生对物流理论和系统建模的理解。2.1.4投入性价比高。物流设施设备具有种类多、投资大、维护费用高、更新换代快、场地要求高的特点，高校教学经费有限，短时间内很难配备齐全满足教学需要的实验设备。仿真软件运用计算机就能满足学生的实际操作需要，使学生有充足的学习时间去了解物流活动特点，掌握物流作业的各个环节，同时减少了日常作业的物料消耗和设备维护费用。另外物流仿真软件在虚拟环境中运行，基本避免了安全隐患，学生可以大胆独立进行操作。
2.2劣势（Weaknesses）分析
2.2.1缺乏亲身感知。实际物流作业活动中存在很强的经验性问题，例如仓储作业中安全库存的设定、最优配送路线的选择等，并不是简单的根据模型推导求出，需要结合实际情况人为调整。另外物流作业中的团队合作、次优选择问题等也是仿真软件无法进行模拟的。在物流仿真软件中无法替代学生物流实际操作过程中经验和感受的积累，可能出现一旦没有仿真软件，学生将不知如何开展物流活动的弊端。2.2.2缺乏动手实践。学生依靠键盘和鼠标运行仿真软件就可以迅速完成对物流活动的操作，但是实际物流活动纷繁芜杂、千头万绪，很多物流企业还停留在劳动密集型的阶段，没有进行现代化信息系统的建设。导致很多学生动脑思考性强，动手实践能力差，毕业进入企业后，无法适应简单基本的物流作业操作。
2.3机会（Opportunities）
2.3.1物流行业信息化水平提高。国务院办公厅在《关于促进物流业健康发展政策措施的意见》（〔2011〕38号）中明确指出“加强物流新技术的自主研发，适时启动物联网在物流领域的应用示范。加快先进物流设备的研制，提高物流装备的现代化水平，鼓励物流企业应用供应链管理技术和信息技术。”一系列政策和措施的出台促进了物流行业信息化水平的提高，使得仿真软件教学更能反映企业的实际物流操作，有利于教学和物流作业之间的互动。2.3.2高校加快教育信息化建设。在2013年全国教育工作会议上，明确指出要加快教育信息化建设，增加高等教育利用现代手段服务社会的能力。实训环节是物流教学的重要内容，也是培养物流专业人才的必要过程。高校信息化教育建设的加快发展为物流仿真软件引入教学提供了机遇，对促进物流学科发展、培养物流专业人才具有重要的意义。
2.4挑战（Threats）
2.4.1部分物流企业信息化水平不高。学生在学校里运用仿真软件，接触到的都是先进的物流设施装备和管理方法，然而我国物流企业还存在技术装备落后、信息化水平不高的现状。以快递行业为例，仿真软件中都是利用电子条码自动分拣，运用线路最优化技术提供配送方案，而目前快递行业整体信息技术水平还不高，大部分快递企业还是依靠人工分拣、配送路线也是由快递员自行设计。这样的局面会造成学生所学和毕业工作之间无法顺利对接，使学生产生就业心理落差。2.4.2师资培训相对滞后。物流仿真软件要求指导教师具备运筹学、系统建模、计算机操作、案例分析等方面的专业知识。目前针对物流仿真软件的师资培训工作相对薄弱，学校购买相关软件后，主要由软件卖方进行简单的操作培训，教师主要依靠操作手册指导学生上机练习，缺乏进一步运用软件进行系统建模、案例分析的能力。
3相关解决措施
通过对物流仿真软件进行SWOT分析，我们全面认识到把仿真软件运用到物流教学过程中带来的影响，为了进一步发挥其优势、减弱劣势、规避风险，提出相关解决措施。第一，结合仿真软件内容合理制定教学计划。在进行物流仿真软件实训之前，先给学生讲授运筹学、物流概论、案例分析等课程，安排学生先去物流企业进行简单操作的认知实训，增强学生的理论基础和亲身感知。在物流企业认识实训的过程中，指导教师通过和企业沟通，可以设计实际运营中物流问题，使学生带着问题进行仿真软件的学习，利用仿真软件解决企业实际问题。第二，将企业实训和物流仿真实训相结合。合理安排物流实训计划，将企业实训和物流仿真实训穿插结合，避免只重视仿真练习，减少企业实训的倾向。指导学生带着问题进行仿真练习，将仿真结果的决策代入企业实训。同时要向学生阐述物流仿真和实际作业活动的差异，通过科学引导调动学生对物流作业活动的兴趣，培养学生动手操作的能力。第三，加强物流仿真软件的师资培训。加强对指导教师进行信息技术、物流管理、运筹决策等能力的培训，培养老师运用物流仿真软件进行信息化教学的习惯和素养。通过开展各个层次学生物流仿真软件技能大赛，促进教师运用仿真软件和指导学生实际分析能力的提高。通过制定相关标准，规范培训体系，对教师运用仿真软件教学活动技能进行认证，并纳入教师资格认证体系。第四，校企合作开展物流仿真软件实训。通过调研，发现物流企业经济管理中的问题，选取有代表性的企业建立实训基地，以企业的需求为动力，指导学生设计仿真系统，进行决策分析，同时可以将决策结果反馈企业，接受实际检验。通过校企合作，可以增加学生动手操作的实践感，使学生深刻体会仿真练习和实际活动的差异，同时增强高校科技创新、服务社会的能力。
仿真软件篇6
关键字：机械制造；数控仿真软件；数控机床教学
中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：2095-980X（2015）11-0098-02
随着数控加工技术在机械制造业的广泛应用，对数控相关技术人员的需求增大和要求提高。为此，各院校的机械类专业都开设了“数控机床与加工”相关课程以契合市场需求，与此同时，昂贵的教学用数控设备及资金短缺的矛盾也凸显。因此，须探索出一套既符合本校教学现状，又能满足数控专业教学要求的模式。经教学实践发现：将数控加工仿真软件运用于实际教学，既能有效缓解教学实训需投入大量资金购置设备的矛盾，又能利用感观激发学生的主动意识和自觉意识，是一种有效的教学途径。
1仿真软件原理及软件类型
数控仿真软件是在虚拟现实技术与计算机技术相结合的基础上建立起来的，是一种利用计算机编程及建模，用二维或三维图形将加工过程以动态形式演示出来的软件。简而言之，就是通过计算机技术，对现实的运动过程进行模拟及声像演示。利用该软件，操作者可以如临其境地查看生产、实验、施工等过程，从而确认系统的性能或发现运动过程的缺陷。数控加工过程涉及多种不同类型的软件，根据其使用范围，可分为仿真软件及一体化软件等。
（1）模拟实际机床加工环境及工作状态的虚拟机床仿真软件。该类软件可以模拟真实的场景，实现操作者和仿真场景的交互，使操作者体验到真实的机床操作的感觉。这类软件以实用为出发点，较典型的例子如南京航宇自动化技术研究所、广州超软公司、武汉金银花公司等开发的数控仿真系统。
（2）以零件设计和加工程序为主的CAD/CAM一体化软件。这一类软件可以利用计算机完成零件加工前期的编程、设计等过程，使数控更佳精准、规范。如丹麦CIMCO公司的CImcoSoftwareSulte、SolidWorks等，该仿真流程如图2所示。数控仿真系统有着全面的仿真功能、完善的图形和标准数据接口；而且能与多种计算机操作系统兼容，对设备的配置要求较低；能大大节省教学设备投资，有效避免资源浪费。
2仿真软件在数控机床教学中的应用
（1）激发学生学习数控机床的积极性。数控理论相对来说比较复杂、枯燥，加之课程实践机会少、学习难度大，学生对该门学科缺乏一定的学习主动性。因此，利用先进的教学理念和教学手段来激发学生的参与热情显得尤为重要。数控机床课程要求理论与实践的高度结合，采用传统的教学方法对编程指令进行按部就班地讲解，学生只能接收到一些抽象、空泛、枯燥的计算机语言，而无法理解指令的真正内涵及实际应用情况。数控仿真软件具有和实际机床相同的用户界面和可操作性，利用仿真软件进行辅助教学，直观地向学生展示编程指令的实际加工过程，使学生能够更具象、更真实地了解数控机床的各个运动过程，轻松掌握机床的操作方法，从而激发学生的学习积极性，挖掘学生的内在潜力，培养学生刻苦钻研、勇于创新的精神。
（2）实现“教———学———练”一体式教学。运用数控仿真软件，可以实现“教———学———练”三位一体化的教学，如对刀过程，实际操作起来没有太大的难度，若采用传统的教学方法，仅纸上谈兵，就会使学生陷入僵硬、呆板的理论学习怪圈。但结合仿真软件的演示过程教学，通过对车刀及其他工件进行分步讲解与操作演示，学生就能通过教师的理论讲解和软件的实际操作来加深认识，理论与实践教学相互渗透，实现两者的同步教学。另外，在进行数控机床教学的过程中，教师可以充分利用仿真系统的示教功能对程序的编制过程进行详细的介绍，并通过虚拟的仿真系统显示加工路线及其过程。或者，利用测量功能检测所加工零件的尺度、粗糙程度是否达标。然后教师通过发送相关的编程实例，让每一位学生在该系统中进行程序的编制、录入、校验及加工，以此来锻炼学生的实际操作能力。对此，教师可以根据学生的学习情况设计操作过程中可能发生的各种事故、故障、缺陷等，让学生在发现问题、处理问题的过程中全面掌握加工技巧和方法。例如，在进行直线插补指令G01和快速插补指令G00的应用与区别时，可以在运行的第一个G01后面通过F的添加与否，让学生感受到切削进给与快速插补所带来的不同表现与影响，从而让学生在有限的时间内掌握更多的数控机床的操作方法，提高学生对不同数控机床的适应能力。
（3）提高数控机床课程的教学效率。传统的教学活动中，教师往往要花费较大的精力来批阅学生的作业，而数控编程具有较大的灵活性，使得每位学生编写的程序都存在一定的差异。如某学生用固定循环指令编程，而另一位学生则采用子程序编程，这样所产生的工艺路线也随之变化。如果采用传统的批阅式逐篇查阅，并不能保证每个课题都考查到；若未按时阅完学生的作业，还有可能影响后续的教学活动。在这种情况下，引入数控仿真软件，教师可以直接查看由学生编程导出的刀具轨迹和加工过程，并据此判定学生编程是否存在问题，或者通过图形反映出加工工件的最终形状，判定工件是否合格。这便有效减轻了教师的教学工作量，能保证各类课题进行全面的考核，也有利于后续教学任务的开展，提高了教学效率。
3运用于教学的优势及注意事项
（1）仿真操作在数控机床教学中的优势。将数控仿真软件运用于数控机床教学，充分利用网络系统为学生搭建交流平台，创设数控实习环境，不仅为师生提供了良好、安全的交互空间，还使传统教学中只能在数控实验室或实习工厂进行的教学演示功能得以实现，使教学过程变得更加灵活、方便、直观、有说服力。数控仿真软件不仅可以提高学生学习的积极性，还能促进“教———学———练”的有机结合，提高教学效率。
（2）应将仿真操作与实际训练相结合。将数控仿真软件运用于数控机床教学具有重大现实意义。但是，数控仿真软件毕竟是模拟操作，纵然已取得了较大的发展，但与真实的加床加工过程还存在一定的差距。因此，在进行数控机床的教学时，教师需要对数控仿真软件进行灵活、科学、合理的运用，并将仿真操作与实际训练相结合，以实现最佳的教学效果。
仿真软件篇7
摘要：本文旨在通过数控仿真软件教学与传统的实操教学方式的对比，以及使用数控仿真软件的心得，探讨中职学校数控专业实施数控仿真软件教学的重要性，为中职学校数控专业科学规划实验实训室提供借鉴。
关键词 ：教学方式 仿真软件 开出率
随着社会的发展，以前的机械专业逐渐分离出很多细微的专业方向，像数控专业就是其中的一类。现阶段各中职学校普遍开设了数控专业，但在这一专业领域里怎样规划合理且又适用的实训室成了众多学校头痛的大事。笔者认为可以通过配备数控仿真实验室与数控加工车间相结合的一体化实训室，来达到数控专业实训课教学的需要。
一、传统的实操教学方式
自从数控专业开设以来，都是采用理论加实践的教学方式。首先由老师在课堂里讲授理论知识，教给同学们编程知识，使他们掌握编程的方法和技巧，然后再到实训车间里进行数控加工。通过这种教学方式，学生们基本上能够掌握学校存在的数控系统的操作方法。这种方法的缺点就是，理论课程与实操课程相隔一段时间，使之在上完理论课之后，经过一定的时间，可能出现对所学知识有个遗忘的过程，导致对所学知识出现不熟悉的现象，又需要复习以前所学的知识，才能顺利地完成实操课程的教学任务，这给我们的教学带来很大的麻烦。
二、数控仿真软件教学方式
在数控专业，如采用数控仿真软件教学方式，只需要配备一个仿真课室（大约能满足一个班的教学需要，当然可以放在数控车间的旁边），根据学生人数配备一定数量的电脑，通过局域网连接起来，然后再装上仿真软件，就可以完成理论与实操教学。这样，我们在教学计划的编写中，可以将编程、仿真教学及数控加工实习安排在同一时段，完成编程的教学之后立即在电脑上完成实操教学。当学生们在仿真软件上能够熟练地操作时，教师根据教学计划的要求，再适当地安排一定时间进行强化训练。这不仅可以使学生们掌握必要的编程知识，同样通过理论联系实际，还可以完成实操的教学。
三、配备数控仿真软件实验室的重要性
1.减少设备投入，合理利用设备
大家都知道，数控专业如想学生们在毕业时能够熟练地操作数控机床，必须通过理论联系实际，既要掌握编程的方法及技巧，又能熟练地操作数控机床，适当地懂得一些数控机床维修的知识，才能算一个合格的毕业生。可要真正地掌握数控机床的操作，针对不同的数控系统，掌握他们的性能，并不是一件容易的事情。
因为随着机床行业的发展，新的数控系统的不断开发，导致现阶段市面上流行并存在很多不同类型的数控系统，像FANUC、PA、SIEMENS、华中数控、广州数控、大森数控、MITSUBISH等，且他们的控制面板及操作方法完全不一样（主要是对刀方法不一样）。学校很难做出如此大的投入，配备各种系统的数控机床（因为数控机床的价格是昂贵的）。如果选择数控仿真软件教学的话，只要选择合适的数控仿真软件（而且很多数控仿真软件已经做得很成熟，且能完成很多种类数控系统的教学），就可以完成多种系统的教学需要。
现阶段市面上比较常用的上海宇龙数控仿真软件系统，在上面就可以完成FANUC、PA、SIEMENS、华中数控、广州数控、大森数控、MITSUBISH等系统的数控车、铣、加工中心的实操教学（见下页图）。然后根据学校的实际情况，在数控车间合理配备数控机床，这样就可以为学校节约很多设备投入费用。
2.学生知识面拓宽且安全
前面所论述的，如果采用传统的教学，依靠老师在黑板上给同学们讲授编程知识，再到数控车间进行实操教学，针对各个学校对数控专业设备的投入情况不同，学生也只能掌握学校里仅有设备的操作方法，很难去操作其他的数控设备，这对学生的就业带来了很大的影响。如我们采用数控仿真软件教学，可以在上面完成很多不同类型的系统的数控车、铣、加工中心的教学，使学生能够在相同的时间里掌握更多的知识，掌握多种数控系统的操作方法，为他们的就业带来便利的条件。
因为数控操作是一门实践性很强的科目，安全系数较低。一台机床最多容纳3～4人操作，这使得数控车间能提供的工位相对较少。如在数控仿真软件上教学，可以让学生们对自己所编程序进行验证，发现错误及时编辑修改。不会出现像在数控机床上实习，如程序错误，就有可能出现撞刀甚至更为严重的事故。在师资紧缺的情况下，学生直接操作数控机床，很难保证学生的安全，但在数控仿真软件上可以得到很好的控制，且相对提供较多的工位。
3.理论与实践可以联系更紧密
如果学生自己所编写的程序能在数控机床上运行，并加工出符合要求的零件，对于学生本人来讲是一件令人兴奋的事情。但由于实习的数控设备数量有限，学生不可能一上完理论课，马上就操作数控机床。为解决这一矛盾，应让学生在电脑上利用仿真模拟软件对自己所编程序进行仿真模拟，显示整个切削加工过程，以及当前坐标位置、切削速度、快进、快退速度，当前所用刀具等。如果学生所编写的程序有错误，电脑就会显示出错号，程序暂停运行，让编写者做出正确修改后，程序才继续运行，模拟切削加工可一直显示到加工完毕。学生通过这个仿真系统在老师指导下进行编辑修改，检验自己所编写的程序是否正确，这对提高学生学习兴趣和编程水平都有很大帮助。
四、小结
当然，我们也应看到，仿真软件应用的目的是尽可能代替数控机床进行实践操作学习，增加工位。这也体现出了数控仿真软件的不足：没有切削用量概念，操作不会撞刀和崩刀，看不到工件加工质量，工件的测量完全依靠软件，忽略了机械基础知识。仿真软件的这些缺点都会使学习者丢失相关意识，软件学习后进行操作时也会忽略切削用量以及安全问题。为了防止以上副作用，我们在先进行简单的机床操作练习后，再进行仿真软件学习。教师在进行软件仿真学习过程中重点介绍实际操作过程，让学生完全按切削用量进行仿真，随时告诉学生软件操作和机床实际操作的区别。只要老师在课堂上及时解决好这些问题，数控仿真软件对于数控专业的实操教学，就会有很大的利处。
仿真软件篇8
【关键词】数字化教学；仿真软件；数控编程
《数控编程》是我校数控技术系数控技术应用专业核心课程，它的目的是培养学生掌握数控机床的编程技术以及数控机床操作，根据我校人才培养方案的目标和要求，以及未来社会对该专业的要求，应该对该专业的核心课程《数控编程与加工工艺》进行必要的改革，从而提高教学质量，培养学生掌握数控技术，满足市场对人才的需求。
1 当前数控编程教学现状
《数控编程》是实践性很强一门课程，学生既要学习专业理论知识，还得学习实践的操作，但是如果理论与实践操作不能结合起来进行教学，那么教学效果将大打折扣，因此如何能有效在理论教学时候，把专业操作技能快速交给学生，使学生教学中能有效学到理论知识，是教学的难点，过去理论教学场景都是一块黑板、一根粉笔、一位老师，这种教学模式已经跟不上时代脚步，必须与时俱进，进行教学改革。
2 仿真软件在数控编程教学中应用
2.1 数控仿真软件不但可以充分利用现有资源，弥补数控设备不足，而且还能为学校节约经费
数控专业的机床设备方面费用投入量是非常大的，如果想保证每个学生都有充足的实习时间，需要投入上百万甚至上千万资金，这对一般的职业学校来说有点力不重新。即使学校考虑采用“小班化”的教学手段，但是小班化需要师资力量做后盾，很多职业学校都没有这样的条件。如果我们转变思路，改变教学方法，将收到良好的效果，例如在学生实践操作之前，利用仿真软件进行模拟操作，就可以给学生充分的实习时间，节省了现场操作教学的时间，缩短了实习的周期。这样很多问题在这一个阶段就能够解决，实习周期缩短了，对于机床操作的熟练程度将大大提高，而且资金投入少，效果明显，并且为下一步的实践操作也做好了准备，实习效果也提高了。
2.2 利用数控仿真软件能有效的结合理论和实践操作，可实现同步教学
和许多专业课一样，数控课程既有抽象的一面，也有实践性一面。比如对刀过程，操作起来是其实很容易的事情，但如果用传统的教学方法，仅在课堂上纸上谈兵，讲解起来既费时又费力，吃力不讨好，大部分同学都学生都难以理解，我在以前教学中讲到对刀时候，就遇到这种情况，后来改为利用仿真软件一边演示一边教学，通过车刀和工件的运动学生就很容易理解，而且还能自己亲手操作来加深认识，理论和实践也能兼顾了。因此在后面教学中，讲解如工件坐标和机床坐标、G指令、M指令等都实现同步教学，使抽象内容形象化，提高了教学质量，学生也很受欢迎。
2.3 数控仿真软件的使用能极好的调动学生的学习积极性，培养了学生动手能力和创新意识
对于职校的学生来讲，由于学生学习能力普遍比较差，而数控编程课专业要求高，再加上教学过程的枯燥乏味，很容易让学生产生厌学的情绪，教学效果也不理想。而数控仿真软件由于与实际机床有着相同的用户界面，加上他的可操作性，极大的激发了学生的学习积极性，开展教学就容易很多，如果学生家里有台电脑装上数控仿真软件，学生就可以自学，一定程度上培养了他们的自学和创新精神。
2.4 利用数控仿真软件还可以实现网络教学和远程教学培训
在现代社会中，时代的大发展使现代企业对技能人才的需求量不断增大，职业学校如果只是仅仅培养在校学生，那么它还有许多社会职能没有尽责，例如担负着对社会劳动力的培训任务，这对职业学校的硬件设施条件也提出了更高的要求。利用仿真软件和网络搭建的平台，可以进行远程的教育，这种教学方式将成为一种新的教育教学模式，它既打破了地域和时间的限制，同时加大社会培训人员的数量，缩短了培训的周期。这种教学模式在很多专业学校已经开始运用，并取得了很好的效果。
3 仿真软件教学效果
经过在教学过程中的仿真软件的使用，教学效果很明显的。一方面给学校减少了资金的投入，充分利用了有限资源，提高了学生的学习兴趣和动手能力。这说明了在数控教学中利用仿真软件的可行性。根据我们学校高职2008级学生与2007级学生进行了对比。2007级高职学生没有把理论编程与模拟操作结合起来，结果学生的编程能力大打折扣，在刀具路径的掌握上具有一定的差距尤其对循环指令更是难以理解。并且在实训阶段由于事先没有接触过操作系统，所以对操作系统也一时难以适应，实训操作的教学进度缓慢、时间显得特别紧张、实习教师教学压力大，对此也为之着急，希望改变现阶段这种状况。到了2008级的学生上课时，学校在教学环节进行改变，把仿真软件教学和理论知识完好的结合。在教学中老师边教边学、学生边学边做、在学中做、在做中学过程中，学生的积极性被充分调动起来，在教学中老师和学生一样都感到非常轻松，大大提高了教学效果。学生的编程与操作能力也有了非常明显的效果，在数控实践操作考试中合格率达到99%，学生成绩和上届相比有了很大的进步。
4 结论
数控加工仿真教学本质上是虚拟加工，而数控加工技术是现代机械制造业中一种先进的实际生产方法，实践性强，是任何仿真所无法替代的。教师应十分重视数控加工仿真软件的在教学中的应用方法，摆正数控加工仿真软件在教学中的位置，既不能完全依赖数控加工仿真软件而放弃教师在教学中的引导作用，也不能在教学中教师单纯的采用常规的教学模式而忽视数控加工仿真软件的应用。要积极思考数控加工仿真软件在应用中产生的问题，主动采取应对措施。在教学中必须与实践操作相结合，合理、科学、有效地利用仿真软件，才能削减其负面效应，发挥它的最佳教学效果，提高数控教学水平，培养高素质的应用型技术人才。
随着我校的日新月异的发展，软硬件现已经有很大的改善。笔者坚信，我们学校的教学改革将进一步深化，各个学科都会得到长足的发展。作为教学一线教育工作者应发挥团结合作的精神，为学校的建设、改革尽力；为社会进步和社会高技能人才的培养做出自己的贡献。
【参考文献】
[1]国务院关于大力发展职业教育的决定[R].国发[2005]35号文件.
[2]唐向阳.数控技术与应用[J].1997.
[3]王彦章，曹会朝.数控仿真软件在数控教学中的应用[J].科技创新导报，2011（15）.
[4]王芊.有效提高学生实践能力的途径：仿真软件在数控技术专业教学中的应用[J].包头职业技术学院学报，2009（01）.