《電氣控制與PLC(A)》教學(xué)大綱

《電氣控制與PLC(A)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05136041課程性質(zhì)：學(xué)科基礎(chǔ)必修課學(xué)分：4學(xué)分學(xué)時：64學(xué)時（理論56學(xué)時，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時）先修課程：電路分析基礎(chǔ)B、模擬電子技術(shù)C、數(shù)字電子技術(shù)A等后續(xù)課程：機(jī)器人驅(qū)動與運(yùn)動控制、機(jī)器人編程與系統(tǒng)集成等適用專業(yè)：機(jī)器人工程開課單位：電氣工程與自動化學(xué)院一、課程說明《電氣控制與PLC(A)》是機(jī)器人工程專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)必修課程。本課程主要介紹常用低壓電器、電氣控制基本線路、可編程序控制器(PLC)的結(jié)構(gòu)和分類、工作原理、指令系統(tǒng)、編程及其應(yīng)用技術(shù)，系統(tǒng)地闡述電氣控制和可編程序控制器系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)的一般方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠熟練運(yùn)用PLC的編程思想，進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并且能夠根據(jù)工藝過程和控制要求進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為后續(xù)課程、畢業(yè)設(shè)計(jì)和今后的工作打下良好的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：了解常用低壓電器基礎(chǔ)知識，掌握電氣控制基本線路、可編程序控制器的結(jié)構(gòu)、原理、指令系統(tǒng)、編程及其應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)知識和電氣控制和可編程序控制器系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)的一般方法。課程目標(biāo)2：具有獲取課程相關(guān)信息和資源的能力，掌握運(yùn)用邏輯順序控制的思想進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并且能夠根據(jù)工藝過程和控制要求進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力，能夠不斷開拓創(chuàng)新課程目標(biāo)。課程目標(biāo)3：具備良好的工程職業(yè)道德素質(zhì)，具備從事電氣控制類相關(guān)工作的職業(yè)素質(zhì)以及專業(yè)知識和應(yīng)用能力，并具備從事相關(guān)技術(shù)工作所需的行業(yè)背景知識、勞動技能以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。了解專業(yè)發(fā)展動態(tài)，樹立為國家發(fā)展做出貢獻(xiàn)的觀念與愛國主義情懷。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《電氣控制與PLC(A)》課程教學(xué)目標(biāo)對機(jī)器人工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識1.1掌握機(jī)器人工程領(lǐng)域所需的數(shù)學(xué)（高等數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)與積分變換）、大學(xué)物理等科學(xué)知識，具備理解和表述復(fù)雜工程的計(jì)算和分析能力。課程目標(biāo)1：了解常用低壓電器基礎(chǔ)知識，掌握電氣控制基本線路、可編程序控制器的結(jié)構(gòu)、原理、指令系統(tǒng)、編程及其應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)知識和電氣控制和可編程序控制器系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)的一般方法。課程目標(biāo)2：具有獲取課程相關(guān)信息和資源的能力，掌握運(yùn)用邏輯順序控制的思想進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并且能夠根據(jù)工藝過程和控制要求進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力，能夠不斷開拓創(chuàng)新課程目標(biāo)。M3.設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案3.1能夠針對機(jī)器人工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題提出網(wǎng)絡(luò)化、智能解決方案。課程目標(biāo)2：具有獲取課程相關(guān)信息和資源的能力，掌握運(yùn)用邏輯順序控制的思想進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并且能夠根據(jù)工藝過程和控制要求進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力，能夠不斷開拓創(chuàng)新課程目標(biāo)。M5.使用現(xiàn)代工具5.3能夠運(yùn)用機(jī)器人工程儀器儀表，觀測、分析相關(guān)設(shè)備與系統(tǒng)的特性，并理解其局限性。課程目標(biāo)2：具有獲取課程相關(guān)信息和資源的能力，掌握運(yùn)用邏輯順序控制的思想進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并且能夠根據(jù)工藝過程和控制要求進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力，能夠不斷開拓創(chuàng)新課程目標(biāo)。課程目標(biāo)3：具備良好的工程職業(yè)道德素質(zhì)，具備從事電氣控制類相關(guān)工作的職業(yè)素質(zhì)以及專業(yè)知識和應(yīng)用能力，并具備從事相關(guān)技術(shù)工作所需的行業(yè)背景知識、勞動技能以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。了解專業(yè)發(fā)展動態(tài)，樹立為國家發(fā)展做出貢獻(xiàn)的觀念與愛國主義情懷。H注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時實(shí)驗(yàn)學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.常用低壓電器1.1低壓電器的定義和分類；1.2低壓電器的工作原理；1.3常見的低壓電器。教學(xué)要求：要求學(xué)生掌握接觸器、繼電器的選擇與應(yīng)用，了解常用低壓電器。重點(diǎn)：低壓電器的工作原理。難點(diǎn)：各種繼電器的使用區(qū)別。41、22.電氣控制線路基礎(chǔ)2.1常見電氣圖文符號，電氣控制線路的繪制原則；2.2三相籠型異步電機(jī)基本控制線路；2.3三相籠型異步電機(jī)啟動和制動控制線路；2.4電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法。教學(xué)要求：掌握常見電氣圖文符號；掌握電動機(jī)基本控制線路；能設(shè)計(jì)常見的典型電氣控制線路。重點(diǎn)：電氣圖文符號識讀、電機(jī)常用基本控制線路識讀。難點(diǎn)：電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法。81、2、33.可編程控制器基礎(chǔ)3.1PLC的產(chǎn)生和發(fā)展歷史；3.2PLC的應(yīng)用特點(diǎn)；3.3PLC的工作原理；3.4PLC的分類。教學(xué)要求：熟悉可編程控制器基本組成；了解可編程控制器工作原理。重點(diǎn)：PLC的工作原理。難點(diǎn)：PLC的工作原理。41、2、3PLC系統(tǒng)配置與開發(fā)環(huán)境4.1PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部資源；4.2PLC編程軟件開發(fā)環(huán)境；4.3PLC系統(tǒng)配置和擴(kuò)展；教學(xué)要求：了解PLC多種編程語言的區(qū)別和適用場合；了解不同型號PLC的區(qū)別和適用場合；理解并掌握STEP7編程的編輯、調(diào)試、運(yùn)行、監(jiān)視等操作方法。重點(diǎn)：PLC內(nèi)部資源及應(yīng)用、PLC編程軟件使用。難點(diǎn)：PLC內(nèi)部資源及應(yīng)用。42、35.PLC指令系統(tǒng)5.1PLC的基本指令；5.2PLC的高級指令；5.3PLC順控編程思想。教學(xué)要求：理解并掌握PLC基本指令及應(yīng)用；理解并掌握PLC高級指令及應(yīng)用；理解并掌握順控編程思想及應(yīng)用。重點(diǎn)：PLC基本指令的功能、高級指令以及順控指令的使用。難點(diǎn)：理解雙線圈輸出和順控編程思想。2861、2、36.PLC通信與網(wǎng)絡(luò)配置6.1通信及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)；6.2PLC的常見網(wǎng)絡(luò)類型及配置。教學(xué)要求：理解通信及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)；可配置簡單通訊網(wǎng)絡(luò)。重點(diǎn)：PLC的常見網(wǎng)絡(luò)類型及配置。難點(diǎn)：PLC的網(wǎng)絡(luò)配置。41、3PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用7.1PLC編程實(shí)現(xiàn)簡單控制系統(tǒng)；7.2PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；7.3提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施。教學(xué)要求：PLC控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)和應(yīng)用舉例分析；理解并掌握可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)：PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。難點(diǎn)：提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施。421、2、3合計(jì)5682.實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.PLC實(shí)驗(yàn)臺硬件資源認(rèn)知實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：學(xué)習(xí)PLC試驗(yàn)臺硬件資源。實(shí)驗(yàn)要求：認(rèn)識實(shí)驗(yàn)臺各個模塊的硬件資源，基本輸入輸出回路的連接方法。212.基本指令綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：對串聯(lián)、并聯(lián)、置位復(fù)位、邊沿指令、定時器、計(jì)數(shù)器基本指令使用。實(shí)驗(yàn)要求：掌握串聯(lián)、并聯(lián)、置位復(fù)位、邊沿指令、定時器、計(jì)數(shù)器的使用。21、23.簡單設(shè)計(jì)法綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：故障聲光報(bào)警應(yīng)用、兩臺電機(jī)控制應(yīng)用、化工攪拌控制應(yīng)用等。實(shí)驗(yàn)要求：掌握簡單設(shè)計(jì)法。21、2、34.高級指令綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：自動化流水線、數(shù)碼管顯示、天塔之光等見典型控制設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)要求：掌握常見典型控制設(shè)計(jì)、簡單設(shè)計(jì)法綜合設(shè)計(jì)方法和順控設(shè)計(jì)方法。22、3合計(jì)8五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享、實(shí)驗(yàn)等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面理解常見低壓電器的工作原理以及選用方法，掌握電氣控制和可編程序控制器系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)的一般方法，具有能夠根據(jù)工藝過程和控制要求進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)的初步能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生掌握可編程序控制器基本知識和基本技能。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。實(shí)驗(yàn)教學(xué)著重講授如何根據(jù)控制要求進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)，介紹常見的典型環(huán)節(jié)PLC控制程序，培養(yǎng)PLC控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試能力，培養(yǎng)分析檢查與排除故障、解決和處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力。采用教師講授和學(xué)生動手操作的方法；在實(shí)驗(yàn)前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)和掌握與本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書；在實(shí)驗(yàn)中要嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律，按操作規(guī)程使用儀器；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按規(guī)定對儀器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)；每完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，要認(rèn)真完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。六、課程資源1.推薦教材：（1）王永華主編,現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)（第6版）[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2020.2.參考書：（1）黃永紅.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)（第2版）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2022.（2）廖常初.PLC編程及應(yīng)用（第5版）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2019.（3）廖常初.S7-1200/1500PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2022.（4）高安邦,成建生,陳銀燕.機(jī)床電氣與PLC控制技術(shù)項(xiàng)目教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2021.3.期刊文章：（1）李高樂.PLC技術(shù)在化工裝置電氣自動化控制中的應(yīng)用[J].智能城市,2021,7(24):60-61（2）賈宇.電氣自動化中PLC的應(yīng)用及發(fā)展前景[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新.2018,(22):42-43.（3）張寶棟,薛麗英.工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析[J].石化技術(shù),2021,28(12):13-14.（4）吝銳軍.PLC在電氣自動化控制中的價值及實(shí)踐探究[J].新型工業(yè)化,2021,11(12):236-237+240.（5）陳磊,張睿.通信技術(shù)與PLC自動化控制系統(tǒng)分析[J].電子技術(shù),2022,51(03):103-105.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）電氣控制及可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)/course/ZZULI-1002123026（2）國家級精品課電氣控制實(shí)踐訓(xùn)練/course/XMU-1001770002七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)8（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績。√√√431階段測驗(yàn)8（1）根據(jù)階段性測驗(yàn)試卷的完成情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績?！獭獭?23實(shí)驗(yàn)16（1）根據(jù)每個實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量單獨(dú)評分，滿分100分；（2）每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評分，取各次實(shí)驗(yàn)成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實(shí)驗(yàn)成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績。√√√3310作業(yè)8（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績?！獭獭?41期末考核60（1）卷面成績100分，以卷面成績乘以其在總評成績中所占的比例計(jì)入課程總評成績。（2）主要考核接觸器工作原理、基本電氣控制線路、可編程序控制器的原理、PLC基本指令及程序設(shè)計(jì)等核心內(nèi)容等內(nèi)容。（3）考試題型為：填空題、選擇題、判斷題、簡答題、分析題和設(shè)計(jì)題等?！獭獭?0282合計(jì)：100分434017八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、期末考試等方式對學(xué)生進(jìn)行考核評價。考核基本要求：考核總成績由期末考核成績和過程性考核成績組成。其中：期末試卷成績?yōu)?00分（權(quán)重60%）；課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核和考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)20積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。認(rèn)真參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。偶爾參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，偶爾參與教學(xué)活動。上課不認(rèn)真，不參與教學(xué)活動。作業(yè)20布置作業(yè)平均成績布置作業(yè)平均成績布置作業(yè)平均成績布置作業(yè)平均成績布置作業(yè)平均成績階段測驗(yàn)20布置測驗(yàn)平均成