機電系統(tǒng)計算機控制0001

1、中國海洋大學本科生課程大綱課程名稱機電系統(tǒng)計算機控制Computer Control of Mechatronics System課程代碼082103101307課程屬性專業(yè)知識課時/學分32/2.5課程性質(zhì)必修實踐學時16責任教師課外學時課程屬性：公共基礎(chǔ)/通識教育/學科基礎(chǔ)/專業(yè)知識/工作技能，課程性質(zhì)：必修、選修一、課程介紹1. 課程描述：機電系統(tǒng)控制是現(xiàn)代機電設(shè)備的靈魂，對提升機械制造自動化和智能化具有重要 的作用。機電系統(tǒng)汁算機控制課程包括傳統(tǒng)繼電器控制和現(xiàn)代PLC控制兩部分，是認 識和掌握機電系統(tǒng)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過課程的學習和大量的實踐，要求學生掌握不 同控制系統(tǒng)的參數(shù)計算、選型

2、、設(shè)計和編程方法，并能夠利用這些理論和方法，對機 電設(shè)備進行控制、升級和改造等。2. 設(shè)計思路:開設(shè)依據(jù)：通過課程基礎(chǔ)知識的學習，掌握機電系統(tǒng)電氣控制和PLC控制系統(tǒng)的參數(shù) 計算、選型和設(shè)計的方法，并將以上方法應(yīng)用到機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)設(shè)計過程的汁算、 分析和研究中（支撐畢業(yè)要求的能力1.4和1.6）,可針對復(fù)雜的機電系統(tǒng)控制問題進 行分析、開發(fā)解決方案及研究（支撐畢業(yè)要求的能力2.1、2.2、2.3、2. 5和2.6）。在 課程的實驗環(huán)節(jié)中，學生將以小組為單位開展控制系統(tǒng)設(shè)計、優(yōu)化、軟件實現(xiàn)等任務(wù), 將課程的理論知識用于實踐中，同時鍛煉學生的獨立擔當與團隊協(xié)作能力（支撐畢業(yè) 要求的能力3.1和3

3、.2）o1.41.62. 12.22.32.52.63. 13.2機電控制系統(tǒng)簡介傳統(tǒng)繼電器控制PLC控制實驗環(huán)節(jié)課程內(nèi)容：（-）緒論：簡要介紹機電控制系統(tǒng)的分類、發(fā)展歷程，并用兒個案例進行分析，使 得學生對機電系統(tǒng)的控制部分有初步認識。（二）第一章電氣控制系統(tǒng)常用器件：主要講解常用低壓電器（接觸器、繼電器、開 關(guān)電器、熔斷器等）的作用、工作原理、參數(shù)及選型，為后續(xù)傳統(tǒng)繼電器控制打下基 礎(chǔ)。此部分采用理論講授和實踐相結(jié)合的方式進行。（三）第二章電氣控制線路基礎(chǔ)：學生將掌握電氣控制線路圖繪制原則和電氣控制線 路的圖形文字符號及繪制原則，深入學習三相籠型異步電動機的控制線路（起保?？?制、降壓啟動

4、控制、制動控制、速度控制等），并對典型生產(chǎn)機械電氣控制線路進行分析。（四）第三章可編程序控制器概述：學生將從PLC的產(chǎn)生和定義、發(fā)展、應(yīng)用領(lǐng)域及 特點，開始認識PLC。并通過PLC與其他典型控制系統(tǒng)的對比，加深對PLC特點的認識。 通過PLC的分類、系統(tǒng)組成、工作原理和編程語言的學習，學生將進一步認識PLC。（五）第四章S7-200PLC基礎(chǔ)知識：學生將認識到西門子S7-200系列PLC的硬件構(gòu)成, 掌握機電控制系統(tǒng)的PLC選型依據(jù)。學生將掌握PLC的內(nèi)部資源（軟元件）的種類、 特點和作用，并掌握軟元件的尋址方式，從而為后續(xù)PLC程序開發(fā)奠定基礎(chǔ)。最后將 學習PLC程序的簡單設(shè)i|法，激發(fā)學生

5、編程的興趣。（六）第五章PLC的基本指令及程序設(shè)計：學生將學習基本邏輯指令（邏輯取及線圈 驅(qū)動、觸點串并聯(lián)、置位復(fù)位、比較指令、定時器、訃數(shù)器等），并應(yīng)用這些指令設(shè)計 典型簡單電路和環(huán)境的PLC程序（延時脈沖電路、瞬時接通/延時斷開電路、延時接通、 閃爍電路、報警電路等），最后通過案例加深PLC邏輯指令的認識。（七）第六章S7-200 PLC功能指令及應(yīng)用：主要學習S7-200系列PLC的功能指令（包 括傳送移位和填充指令、運算和數(shù)學指令），并學習高級功能指令（中斷指令、高速計 數(shù)器指令、PID閉環(huán)指令等），通過功能指令的學習全面認識PLC的指令系統(tǒng)，并為后 續(xù)開發(fā)大型控制程序打下基礎(chǔ)。（八）

6、第七章S7-200PLC順序控制指令及應(yīng)用：順序功能圖是S7-200PLC的高級功能, 可以方便地實現(xiàn)順序流程控制的需求。主要學習順序控制指令及順序功能圖的主要類 型，通過選擇合適類型的功能圖（單流程、可選擇的分支和連接、并行分支和連接、 跳轉(zhuǎn)和循環(huán)）實現(xiàn)不同的順序控制流程，最后通過選擇和循環(huán)電路舉例、并行分支和 連接電路舉例、選擇和跳轉(zhuǎn)電路舉例鞏固順序控制指令。（九）第八章S7-200網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用：主要學習工業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)編碼/ 通訊/傳輸/差錯控制/傳送介質(zhì)/拓撲結(jié)構(gòu)/串行通信接口/通訊協(xié)議等，然后針對S7-200介紹西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、S7-200支持的通信協(xié)議等，最后通過案

7、例學習通信 指令。（十）第九章PLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計：主要學習PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟及內(nèi)容，通過 雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)設(shè)汁和薄刀式分切壓痕機控制系統(tǒng)設(shè)計提高PLC控制系統(tǒng)綜 合設(shè)計的能力。（十一）第十章編程軟件及其使用：主要學習S7-200的編程軟件STEP 7,通過編程 軟件與S7-200的連接、編程、調(diào)試及運行監(jiān)控，培養(yǎng)學生的實踐能力。本章節(jié)為PLC 編程實驗的先修知識，因此，將在第五章PLC程序設(shè)計之前講述。3. 課程與其他課程的關(guān)系：先修課程：機械原理，機械設(shè)訃，電工電子學，工程測試技術(shù)，機械工程控制基 礎(chǔ)。本課程與這五門課程密切相關(guān)，其中機械原理、機械設(shè)計和電工電子學是本專業(yè) 的學

8、科基礎(chǔ)課程，幫助學生認識設(shè)備的機械傳動原理和電子控制器件原理；工程測試 技術(shù)和機械工程控制基礎(chǔ)讓學生掌握機電設(shè)備的控制和測試的基礎(chǔ)知識。本課程是連 接前面課程的紐帶，通過機電控制技術(shù)的學習，實現(xiàn)機械設(shè)訃和電氣控制的融會貫通。二、課程目標本課程的LI標是培養(yǎng)學生的工程觀點和工程設(shè)計能力，達到華盛頓公約規(guī)定的國際工 程師認證的標準，培養(yǎng)符合國家經(jīng)濟發(fā)展需要的工程技術(shù)人才。（1）學生將對機電控制系統(tǒng)遵循的電氣規(guī)范增進認識，樹立準確獲取和汁算工程數(shù)據(jù) 的工程意識。學生將提高查閱資料、使用手冊、標準和規(guī)范的能力，做到基于規(guī)范和 設(shè)訃方法來分析和設(shè)計控制系統(tǒng)。（2）學生將掌握機電控制系統(tǒng)中機電器控制和PL

9、C控制的基本知識，尤其是西門子 S7-200系列PLC的控制系統(tǒng)基本指令、控制流程和網(wǎng)絡(luò)通信等。通過案例分析和程序 設(shè)訃，學生可以實現(xiàn)控制功能分析、控制方案設(shè)計、控制器件選型和控制程序設(shè)訃等。 在實驗環(huán)節(jié)，學生將理論知識用于實際控制系統(tǒng)中，通過控制程序設(shè)計、問題診斷和 調(diào)試等環(huán)境，培養(yǎng)學生的機電控制系統(tǒng)設(shè)計能力，力求達到工程教育認證標準。三、學習要求機電系統(tǒng)計算機控制是一門應(yīng)用型綜合性的課程。通過本門課程和相關(guān)課程的學 習，學生可以做為一名機電系統(tǒng)的電氣控制工程師。如果要勝任電氣控制工程師的職 位，在校期間學生不僅要掌握扎實的理論知識和專業(yè)技能，而且要有一定的經(jīng)濟常識, 做到技術(shù)上先進經(jīng)濟上合

10、理。因此，學生務(wù)必做到：（1）按時上課，上課認真聽講，積極參與課堂討論、作業(yè)典型案例分析。本課程 將包含較多的課下作業(yè)、討論、小組作業(yè)展示等課堂活動。（2）保質(zhì)保量的按時完成課下作業(yè)。針對機電控制系統(tǒng)設(shè)計的各個環(huán)節(jié)均有書面作業(yè) 需要提交，只有在作業(yè)中才能夠不斷掌握所學習的內(nèi)容。（3）積極搜集和學習各種案例，爭取編程實現(xiàn)案例的功能需求。不斷的深入練習 才能快速地設(shè)訃出實現(xiàn)各種功能的控制系統(tǒng)。四、教學進度序號專題 或主題2主要內(nèi)容概述實驗實 踐 內(nèi)容或課外 練習等1緒論2電氣控制技術(shù)的發(fā)展 電氣控制案例分析 PLC學習機介紹2第一章常用低壓 電器2認識各種低壓電器的結(jié)構(gòu)、功 能以及文字、圖形符號。

11、3第二章電氣控制 線路基礎(chǔ)2學會電氣原理圖繪制方法，掌 握設(shè)計的基本規(guī)律，開始分析簡單線路。掌握三相籠型異步 電動機的常用控制線路4第二章電氣控制 線路基礎(chǔ)2簡單設(shè)計法及案例5常用低壓電氣實 驗21認識接觸器/空氣開關(guān)等電器2.電機運動控制實驗16第三章可編程序控制器概述2了解PLC的產(chǎn)生、應(yīng)用和發(fā) 展，掌握PLC的定義、分類和 工作原理。熟悉PLC與繼電器 控制系統(tǒng)軟硬件的區(qū)別及應(yīng)用 場合。7第四章S7-200系 列PLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源2掌握S7-200系列PLC的硬件系 統(tǒng)和軟元件（內(nèi)部資源）的表 示和用途。8第五章PLC的基本指令及程序設(shè)計2基本邏輯指令及定時器9第五章PLC的基

12、本指令及程序設(shè) 計2計數(shù)器及典型電路的PLC程序10PLC實驗1 （第十 章編程軟件的使 用）2了 解 SIMATICS7-200PLC編程軟件的使用，掌握 該軟件編程方法。掌握PLC程 序調(diào)試方法。交通信號燈的 PLC設(shè)計實驗，掌握定時器的 程序設(shè)計方法實驗211第六章S7-200PLC 順序 控制指令及應(yīng)用2功能圖的產(chǎn)生及基本概念，順 序控制指令，功能圖的主要類 型，順序控制指令應(yīng)用舉例-2 -12PLC實驗22PLC控制電機正反轉(zhuǎn)實驗313第七章S7-200PLC 的功能指令2傳送、移位和填充指令，運算 和數(shù)學指令，表功能指令，轉(zhuǎn) 換指令，字符串指令，時鐘指 令，中斷，髙速計數(shù)器指令，

13、高速脈沖輸出指令，PID回路 指令。典型案例分析14第八章PLC的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)及應(yīng)用2通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識，S7-200 的通信與網(wǎng)絡(luò)，S7-200通信指 令，S7-200的通信擴展模塊15第九章現(xiàn)代PLC 控制系統(tǒng)綜合設(shè) 計實例2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟及內(nèi) 容，雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng) 設(shè)計，薄刀式分切壓痕機控制 系統(tǒng)，PLC在工程應(yīng)用中要注 意的一些實際問題16PLC實驗32PLC控制物件搬運平臺/加工 平臺/檢測平臺（任意選擇一 項）實驗4五.參考教材與主要參考書教材：現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)（第3版）王永華主編 北京航空航天大學出版社2013年第3版；參考書：1. 電氣控制與可編程序控制器林明星主編 機械工業(yè)出版社2004年第1版；2. 電氣控制與PLC應(yīng)用余雷聲主編 機械工業(yè)出版社2002年第1版；3. 工廠電氣控制技術(shù)方承遠、張振國編 機械工業(yè)出版社2006年第3版；六.成績評定（一）考核方式