《自動控制系統(tǒng)集成》教學大綱

《自動控制系統(tǒng)集成》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05156011課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學分：2學分學時：32學時（理論16學時，實驗16學時）先修課程：傳感器技術(shù)、電氣制圖、電氣控制與PLC、液壓與氣壓傳動等后續(xù)課程：自動化綜合創(chuàng)新適用專業(yè)：自動化開課單位：電氣工程與自動化學院一、課程說明《自動控制系統(tǒng)集成》是自動化專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)選修課。本課程是一門實踐性很強的課程，其主要任務是使學生在學會電氣控制與PLC的基礎(chǔ)知識和編程方法的基礎(chǔ)上，掌握氣動技術(shù)、傳感技術(shù)、PLC編程技術(shù)等集成應用，從而將專業(yè)知識相互融會貫通，培養(yǎng)學生對成套自動控制設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)試等專業(yè)技能，為學生畢業(yè)后從事自動控制系統(tǒng)集成及相關(guān)工作奠定必要的基礎(chǔ)。二、課程目標通過本課程的學習，使學生達到如下目標：課程目標1：了解自動化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理、基本功能及各個環(huán)節(jié)的相互關(guān)系；掌握典型自動化生產(chǎn)線常用傳感、控制、執(zhí)行等元器件的工作原理與選用方法；熟悉氣動元件的結(jié)構(gòu)和基本氣動回路的工作過程；了解自動化生產(chǎn)線常用電氣元件的裝配工藝，掌握其精度或速度等的調(diào)整方法；掌握典型自動化生產(chǎn)線某個單元的電路設(shè)計方法。課程目標2：掌握按照典型自動化生產(chǎn)線的電氣、氣路系統(tǒng)原理圖進行元器件的選用、連接與調(diào)試的方法，能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝要求對典型自動化設(shè)備及生產(chǎn)線進行電氣原理圖設(shè)計和程序設(shè)計。課程目標3：培養(yǎng)學生樹立正確的勞動觀念，形成良好的勞動習慣，具有勞動精神和勞動意識；熟悉典型自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)的常見故障排除方法，能夠利用PLC編程軟件等工具完成典型自動化生產(chǎn)線的調(diào)試和運行，培養(yǎng)學生樂于思考、做事認真、自主學習、敢于創(chuàng)新、不懈奮斗的精神。三、課程目標與畢業(yè)要求《自動控制系統(tǒng)集成》課程教學目標對自動化專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度3.設(shè)計/開發(fā)解決方案3.2能夠根據(jù)要求，設(shè)計開發(fā)實現(xiàn)特定功能的自動控制系統(tǒng)、控制部件。課程目標1：了解自動化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理、基本功能及各個環(huán)節(jié)的相互關(guān)系；掌握典型自動化生產(chǎn)線常用傳感、控制、執(zhí)行等元器件的工作原理與選用方法；熟悉氣動元件的結(jié)構(gòu)和基本氣動回路的工作過程；了解自動化生產(chǎn)線常用電氣元件的裝配工藝，掌握其精度或速度等的調(diào)整方法；掌握典型自動化生產(chǎn)線某個單元的電路設(shè)計方法。M4.研究4.2能夠基于科學原理并采用科學方法對自動控制領(lǐng)域相關(guān)的復雜工程問題選擇研究路線，設(shè)計實驗方案。課程目標2：掌握按照典型自動化生產(chǎn)線的電氣、氣路系統(tǒng)原理圖進行元器件的選用、連接與調(diào)試的方法，能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝要求對典型自動化設(shè)備及生產(chǎn)線進行電氣原理圖設(shè)計和程序設(shè)計。H5.使用現(xiàn)代工具5.2能夠選擇和使用恰當?shù)默F(xiàn)代儀器、系統(tǒng)仿真與設(shè)計軟件、信息技術(shù)工具對自動控制領(lǐng)域復雜工程問題進行分析、計算和設(shè)計。課程目標3：培養(yǎng)學生樹立正確的勞動觀念，形成良好的勞動習慣，具有勞動精神和勞動意識；熟悉典型自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)的常見故障排除方法，能夠利用PLC編程軟件等工具完成典型自動化生產(chǎn)線的調(diào)試和運行，培養(yǎng)學生樂于思考、做事認真、自主學習、敢于創(chuàng)新、不懈奮斗的精神。M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、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配1.理論部分理論部分的教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內(nèi)容、基本要求與學時分配教學內(nèi)容教學要求，教學重點難點理論學時實驗學時對應的課程目標1.壓簧軛鐵鉚接機的認識1.1自動化生產(chǎn)線的概念及其應用1.2壓簧軛鐵鉚接機的基本結(jié)構(gòu)及功能1.3壓簧軛鐵鉚接機的供電電源及通信系統(tǒng)教學要求：了解自動化生產(chǎn)線的概念、應用、壓簧軛鐵鉚接機的基本結(jié)構(gòu)；熟悉壓簧軛鐵鉚接機的基本功能、供電電源和通信系統(tǒng)。重點：壓簧軛鐵鉚接機的基本功能。難點：壓簧軛鐵鉚接機的通信系統(tǒng)。212.供料單元的原理、編程與調(diào)試2.1供料單元的結(jié)構(gòu)與工作原理2.2供料單元中的傳感器2.3供料單元中的氣動元件2.4供料單元的電氣線路設(shè)計2.5供料單元的程序設(shè)計教學要求：了解壓簧軛鐵鉚接機的供料單元的結(jié)構(gòu)與工作原理；熟悉供料單元中的傳感器和氣動元件；掌握供料單元的電氣線路設(shè)計和程序設(shè)計。重點：供料單元的電氣線路設(shè)計；供料單元的程序設(shè)計。難點：供料單元的程序設(shè)計。441、2、33.鉚接單元的原理與編程3.1鉚接單元的結(jié)構(gòu)與工作原理3.2鉚接單元中的傳感器3.3鉚接單元中的氣動元件3.4鉚接單元的運動控制3.5鉚接單元的電氣線路設(shè)計3.6鉚接單元的程序設(shè)計教學要求：了解壓簧軛鐵鉚接機的鉚接單元的結(jié)構(gòu)與工作原理；熟悉鉚接單元中的傳感器、氣動元件和運動控制；掌握鉚接單元的電氣線路設(shè)計和程序設(shè)計。重點：鉚接單元的電氣線路設(shè)計；鉚接單元的程序設(shè)計。難點：鉚接單元的運動控制；鉚接單元的電氣線路設(shè)計；鉚接單元的程序設(shè)計。681、2、34.下料單元的原理與編程4.1下料單元的結(jié)構(gòu)與工作原理4.2下料單元中的傳感器4.3下料單元中的氣動元件4.4下料單元的電氣線路設(shè)計4.5下料單元的程序設(shè)計教學要求：了解壓簧軛鐵鉚接機的下料單元的結(jié)構(gòu)與工作原理；熟悉下料單元中的傳感器和氣動元件；掌握下料單元的電氣線路設(shè)計和程序設(shè)計。重點：下料單元的電氣線路設(shè)計；下料單元的程序設(shè)計。難點：下料單元的電氣線路設(shè)計；下料單元的程序設(shè)計。441、2、3合計16162.實驗部分實驗部分的教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表3。表3實驗項目、實驗內(nèi)容與學時實驗項目實驗內(nèi)容和要求實驗學時對應的課程目標1.供料單元的運行與調(diào)試實驗內(nèi)容：壓簧軛鐵鉚接機軛鐵供料單元的運行及調(diào)試實驗要求：了解軛鐵供料單元的結(jié)構(gòu)與工作原理，熟悉其PLC程序設(shè)計及調(diào)試運行。41、2、32.鉚接單元的電氣控制實驗內(nèi)容：壓簧軛鐵鉚接機鉚接單元的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計及調(diào)試實驗要求：了解鉚接單元的結(jié)構(gòu)與工作原理，設(shè)計其電氣線路、PLC程序，進行調(diào)試運行。81、2、33.下料單元的電氣控制實驗內(nèi)容：壓簧軛鐵鉚接機下料單元的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計及調(diào)試實驗要求：了解下料單元的結(jié)構(gòu)與工作原理，設(shè)計其電氣線路、PLC程序，進行調(diào)試運行。41、2、3合計16五、教學方法及手段本課程實踐性很強，采用以課堂講授和實驗教學相結(jié)合的方式開展教學，理論講授結(jié)合討論、案例、視頻資源共享等手段完成課程教學任務和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學生比較全面地熟悉電氣控制系統(tǒng)的硬件選型、電氣原理圖的設(shè)計、PLC程序的編寫及調(diào)試，將專業(yè)知識相互融會貫通，形成對成套自動控制設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)試等專業(yè)技能。實驗教學環(huán)節(jié)，在校企合作企業(yè)——廈門宏發(fā)電聲股份有限公司提供的設(shè)備A2壓簧軛鐵鉚接機上開展，通過啟發(fā)式教學、討論式教學培養(yǎng)學生針對具體的自動化生產(chǎn)線，能夠?qū)⑵涔に嚵鞒剔D(zhuǎn)化為狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，進一步轉(zhuǎn)化為完善的PLC程序，并進行調(diào)試及運行，滿足控制要求。培養(yǎng)學生自主學習能力、實際動手能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。在實驗前學生應復習和掌握與本實驗有關(guān)的教學內(nèi)容、認真閱讀實驗指導書，完成電氣原理圖的設(shè)計和程序流程圖的草圖；在實驗中要進一步完善自己的電氣原理圖、程序流程圖，并編制好PLC程序，按操作規(guī)程使用設(shè)備，進行運行和調(diào)試，直到滿足控制要求；實驗結(jié)束后，按規(guī)定對設(shè)備進行維護保養(yǎng)；每完成一項實驗，要認真完成一份實驗報告。六、課程資源1.推薦教材：雷聲勇.自動化生產(chǎn)線裝調(diào)綜合實訓教程[M].北京:機械工業(yè)出版社,2018.2.參考書：（1）孟愛華.工業(yè)自動化集成控制系統(tǒng)——基于西門子TIA博途系統(tǒng)[M].西安:西安電子科技大學出版社,2020.（2）何用輝.自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試[M].北京:機械工業(yè)出版社,2022.（3）高安邦,胡乃文.電氣控制綜合實例：PLC·變頻器·觸摸屏·組態(tài)軟件[M].北京:化學工業(yè)出版社,2019.（4）呂景泉.工業(yè)機械手與智能視覺系統(tǒng)應用[M].北京:中國鐵道出版社,2018.3.期刊文章：（1）尚敏娟.基于人工智能技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計研究[J].電子設(shè)計工程,2021,29(15):171-174．（2）陳鳳華.基于S7-1200PLC的工件裝配自動化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計[J].韶關(guān)學院學報,2019,40(3):85-88.（3）朱丹,陶曉慶,羅琛.教學用柔性自動化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)優(yōu)化[J].機械設(shè)計與制造工程,2021,50(10):37-40.（4）薛洪劍,張向宇,仲維亮,等.基于S7-200SMARTPLC控制的四料倉布料系統(tǒng).自動化技術(shù)與應用,2022,41(10):40-43.4.網(wǎng)絡資源：（1）中國大學慕課.陳小燕.工業(yè)機器人現(xiàn)場編程./course/CZMEC-1001755275?tid=1001838360．（2）中國大學慕課.陶麗萍.機器人視覺與傳感技術(shù)./spoc/course/WXSTC-1002776003?tid=1002953003．七、課程考核對課程目標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/評價細則及對課程目標的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標123過程性考核課堂表現(xiàn)18（1）根據(jù)學習通平臺線上課程的章節(jié)學習、課程視頻和線下課程的課堂互動綜合進行考核，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入課程總評成績。√√√684實驗30（1）根據(jù)每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質(zhì)量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，實驗1、2、3的占實驗總成績分別為：25%、50%、25%，三次實驗成績的加權(quán)平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?1510作業(yè)12（1）主要考核學生對各章節(jié)知識點的復習、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，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入課程總評成績?！獭獭?62大作業(yè)40（1）大作業(yè)成績100分，以大作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。（2）主要考核控制系統(tǒng)電氣原理圖設(shè)計是否規(guī)范，軟件設(shè)計思路是否清晰，程序流程圖是否規(guī)范。（3）大作業(yè)的格式也是一個重要的考核標準?！獭獭?01515合計：100分254431八、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)、實驗、作業(yè)、大作業(yè)等方式對學生進行考核評價。考核基本要求：考核總成績由大作業(yè)成績和過程性評價成績組成。其中：大作業(yè)成績?yōu)?00分（權(quán)重40%），要求學生總結(jié)本課程的內(nèi)容，把所有單元的電氣原理圖、程序流程圖歸納完善，完成一篇大作業(yè)；課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)等過程性評價成績?yōu)?00分（權(quán)重60%）；過程性評價分值分配應與教學大綱各章節(jié)的學時基本成比例。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)30線上課程的章節(jié)學習、課程視頻和線下課程的課堂互動三項總成績≥90分90分>線上課程的章節(jié)學習、課程視頻和線下課程的課堂互動三項總成績≥80分80分>線上課程的章節(jié)學習、課程視頻和線下課程的課堂互動三項總成績≥70分70分>線上課程的章節(jié)學習、課程視頻和線下課程的課堂互動三項總成績≥60分線上課程的章節(jié)學習、課程視頻和線下課程的課堂互動三項總成績<60分作業(yè)20所有作業(yè)平均成績≥90分90分>所有作業(yè)平均成績≥80分80分>所有作業(yè)平均成績≥70分70分>所有作業(yè)平均成績≥60分所有作業(yè)平均成績<60分實驗50實驗預習認真，程序流程圖設(shè)計規(guī)范，能夠熟練掌握方法與步驟，實驗操作過程熟練、規(guī)范，遵規(guī)守紀、團結(jié)協(xié)作，程序經(jīng)過調(diào)試能夠?qū)崿F(xiàn)要求的功能，討論合理。實驗前有預習，程序流程圖設(shè)計規(guī)范，能夠掌握方法與步驟，實驗操作過程正確，遵規(guī)守紀、團結(jié)協(xié)作，程序經(jīng)過老師指導能夠?qū)崿F(xiàn)要求的功能，討論適當。實驗前有預習，程序流程圖設(shè)計較為規(guī)范，基本能夠掌握方法與步驟，實驗操作過程基本正確、無協(xié)作，程序經(jīng)過老師幫助能夠?qū)崿F(xiàn)要求的功能，討論一般。實驗前有預習，程序流程圖設(shè)計不夠規(guī)范，不能掌握方法與步驟，無協(xié)作，程序經(jīng)過老師幫助基本能夠?qū)崿F(xiàn)要求的功能，無討論。沒有預習，不能完成實驗；實驗操作步驟有誤；程序不能實現(xiàn)要求的功能，沒有分析討論。3.大作業(yè)評分標準（1）90~100：電氣原理圖設(shè)計標準，電氣