《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(shí)：64學(xué)時(shí)（理論56學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)）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(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器人編程與系統(tǒng)集成等適用專(zhuān)業(yè)：機(jī)器人工程開(kāi)課單位：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院一、課程說(shuō)明《電氣控制與PLC(A)》是機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)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(lèi)、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(guò)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(guò)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(guò)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(shí)，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(shí)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(guò)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(kāi)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(lèi)相關(guān)工作的職業(yè)素質(zhì)以及專(zhuān)業(yè)知識(shí)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(shí)、勞動(dòng)技能以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。了解專(zhuān)業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，樹(shù)立為國(guó)家發(fā)展做出貢獻(xiàn)的觀念與愛(ài)國(guó)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(duì)機(jī)器人工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)要求的支撐見(jiàn)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(shí)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(shí)，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(shí)，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(shí)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(guò)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(kāi)拓創(chuàng)新課程目標(biāo)。M3.設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案3.1能夠針對(duì)機(jī)器人工程領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)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(guò)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(kāi)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(cè)、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(guò)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(kāi)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(lèi)相關(guān)工作的職業(yè)素質(zhì)以及專(zhuān)業(yè)知識(shí)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(shí)、勞動(dòng)技能以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。了解專(zhuān)業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，樹(shù)立為國(guó)家發(fā)展做出貢獻(xiàn)的觀念與愛(ài)國(guó)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(shí)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(shí)分配見(jiàn)表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)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(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)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(lèi)；1.2低壓電器的工作原理；1.3常見(jiàn)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(jiàn)電氣圖文符號(hào)，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(dòng)和制動(dòng)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(jiàn)電氣圖文符號(hào)；掌握電動(dòng)機(jī)基本控制線路；能設(shè)計(jì)常見(jiàn)的典型電氣控制線路。重點(diǎn)：電氣圖文符號(hào)識(shí)讀、電機(jī)常用基本控制線路識(shí)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(lèi)。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(kāi)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(kāi)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(yǔ)言的區(qū)別和適用場(chǎng)合；了解不同型號(hào)PLC的區(qū)別和適用場(chǎng)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(jí)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(jí)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(jí)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(jiàn)網(wǎng)絡(luò)類(lèi)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(jiǎn)單通訊網(wǎng)絡(luò)。重點(diǎn)：PLC的常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)類(lèi)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(jiǎn)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(shí)分配見(jiàn)表3。表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)硬件資源認(rèn)知實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：學(xué)習(xí)PLC試驗(yàn)臺(tái)硬件資源。實(shí)驗(yàn)要求：認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)臺(tái)各個(gè)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(duì)串聯(lián)、并聯(lián)、置位復(fù)位、邊沿指令、定時(shí)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(shí)器、計(jì)數(shù)器的使用。21、23.簡(jiǎn)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(tái)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(jiǎn)單設(shè)計(jì)法。21、2、34.高級(jí)指令綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：自動(dòng)化流水線、數(shù)碼管顯示、天塔之光等見(jiàn)典型控制設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)要求：掌握常見(jiàn)典型控制設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)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(jiàn)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(guò)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(guò)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(shí)和基本技能。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動(dòng)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(jiàn)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(dòng)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(shū)；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(duì)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(shū)：（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(lè).PLC技術(shù)在化工裝置電氣自動(dòng)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(dòng)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(dòng)化生產(chǎn)過(guò)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(dòng)化控制中的價(jià)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(dòng)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(guó)家級(jí)精品課電氣控制實(shí)踐訓(xùn)練/course/XMU-1001770002七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過(guò)程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見(jiàn)表4。表4課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過(guò)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(wèn)題情況進(jìn)行考核，滿(mǎn)分100分。（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?31階段測(cè)驗(yàn)8（1）根據(jù)階段性測(cè)驗(yàn)試卷的完成情況進(jìn)行考核，滿(mǎn)分100分。（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?23實(shí)驗(yàn)16（1）根據(jù)每個(gè)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(píng)分，滿(mǎn)分100分；（2）每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評(píng)分，取各次實(shí)驗(yàn)成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以實(shí)驗(yàn)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?310作業(yè)8（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿(mǎn)分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?41期末考核60（1）卷面成績(jī)100分，以卷面成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。（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(jiǎn)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(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)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(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽?jī)由期末考核成績(jī)和過(guò)程性考核成績(jī)組成。其中：期末試卷成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重60%）；課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)等過(guò)程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過(guò)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(shí)基本成比例。2.過(guò)程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見(jiàn)表5。表5過(guò)程性考核方式評(píng)價(jià)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(dòng)，踴躍回答問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于90%。認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問(wèn)題準(zhǔn)確率大于80%。偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問(wèn)題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。上課不認(rèn)真，不參與教學(xué)活動(dòng)。作業(yè)20布置作業(yè)平均成績(jī)布置作業(yè)平均成績(jī)布置作業(yè)平均成績(jī)布置作業(yè)平均成績(jī)布置作業(yè)平均成績(jī)階段測(cè)驗(yàn)20布置測(cè)驗(yàn)平均成