《机床电气控制与PLC》课程标准.docx

机床电气控制与PLC课程标准课程代号：总学时数：96适用专业：机械制造与自动化一、课程的性质、目的和任务1 .课程性质：必修课程。2 .目的：(1)培养学生熟悉工业现场继电一一接触器控制电路的基本形式；(2)熟悉常用机床的运动形式、控制要求；(3)掌握电气控系统路的设计、安装、调试、维护；(4)熟悉PLC编程方法与技巧；(5)具有简单电气控制系统的PLC设计能力和继电一一接触器控制系统的 改造能力；(6)培养学生分析生产实际问题和解决实际问题的能力；(7)培养学生的团队协作、勇于创新、敬业乐业的工作作风。3 .课程任务：培养学生了解接触器控制电路的基本形式、可编程序控制器 的基本结构、工作原理、PLC的指令系统、编程方法，使学生掌握电气控系统路 的设计、可编程控制器的操作技能和程序设计的方法，具备一定的设计、安装、 维护和检修能力，为学生将来从事工程技术工作打好基础。二、课程定位根据培养一般工业企业和流程性工业企业中所急需的的高级电工、仪表工、 总控工、系统工程师等人员的工作岗位要求，PLC与控制技术课程是生产过 程自动化专业一门技术性、实践性很强的核心主干课程，通过本课程的学习，使 学生能够根据常见工业控制对象的特点和要求，正确选择控制方案和控制规律, 掌握常见传感器件和控制器件的选用和维护知识，熟练地掌握简单工业控制系统 的安装和调试方法。PLC与控制技术课程以电工电子技术基础、现场仪表与应用技术、 变频调速技术等课程为前导，学习了解这些专业知识和技能之后，更有利于 本课程的学习、理解、掌握。本课程的并行和后继课程为过程控制与自动化仪可编程序控制器应用技术实训指导可编程序控制器原理及应用院可编程序控制器应用指南可编程序控制器（PC）原理与应用可编程序控制器教程工厂电气控制技术可编程序控制器原理及应用版社现代电气及可编程技术学出版八、有关说明李俊秀赵金荣叶真编易传禄主编朱绍祥主编王兆义主编方承远主编 钟肇新彭侃编王永华主编化工出版社上海应用技术学上海科普出版社 上海交大出版社 机械工业出版社华南理工大学出北京航空航天大未尽事宜可在此处说明表、计算机控制系统应用技术等课程，学习了该课程，让学生更加清楚不同 控制系统设计、构建、调试。三、设计思路本课程标准的总体设计思路：打破传统的学科型教学按知识体系的逻辑顺序 模式课程设置模式，按照“以职业活动的工作任务为依据，以项目与任务作为能 力训练的载体，以，教、学、做一体化'为训练模式，用任务达成度来考核技能掌 握程度”的基本思路，紧紧围绕完成工作任务的需要来选择课程内容，变知识学 科本位为职业能力本位，打破传统的以“了解”、“掌握”为特征设定的学科型课 程目标，从“项目与职业能力''分析出发，设定职业能力培养目标；变书本知识的 传授为动手能力的培养，打破传统知识传授方式的框架，以“工作项目”为主线, 创设工作情境，结合职业技能证书考证，培养学生的实践动手能力。本课程以学生在一般工业企业和流程性工业企业等单位就业为导向，在进行 行业实际工作情况和岗位调查，并与行业技术专家对工作岗位分析的基础上，共 同制订了本课程的典型工作任务；在典型工作任务的基础上找到具有工作情景的 多个训练项目，并对每个项目明确各项任务的要求等，突出了工学结合与职业素 质的培养，满足学生职业生涯发展的需要。可编程控制器课程将技术学科和实践导向相融合，采用学与练结合的教学方 法，从工程角度出发，引入大量工程实例，学以致用，注重工程实践。在教学手 段上，本课程采用多媒体教学，理论与实践并重，并深入厂矿院所结合实例现场 教学，工程实例的仿真及实战的浙学等交叉并用。在教学方面要完成的任务，实现的目的，带着问题学习，启发式、互动式、 交互式教学方式并存，从实践到理论，又由理论到实践，进而在理论指导下进行 实践，提高了实践的知识含量，使学生既知该怎么做，又知道为什么这样做。要求课程设计要基于生产过程，充分体现校企合作、工学结合的特点，以真 实的工作任务或产品为载体来实施课程整体设计。U!、课程能力培养分解根据行业特点和岗位需求将本课程进行专项能力划分，教学内容根据能力分 解表来组织和实施，能力分解表如下:PLC应用技术课程能力培养分解表序号专项能力知识点培养方法1基础知识1、PLC的发展过程及基本 功能2、PLC的特点、性能 指标及分类3、PLC的基 本结构及工作原理4、PLC 的编程语言5、PLC与其他 工业控制装置的比较6、PLC的发展趋势一体化教学2基本技能1、S7-200PLC的硬件系统 组成，CPU的特性及I/O 编址规律。一体化教学3基本技能训练S7-200PLC的模块使用、接 线及项目建立训练一体化教学4综合技能工厂典型继电器电路的PLC控制设计一体化教学5工程应用1、水塔水位控制模拟；2、“自动配料/四节传送 带”系统模拟一体化教学五、课程目标（一）总体目标培养学生的专业能力与职业素质，学生以独立或小组合作的形式，在教师 指导下借助教材、（实验）实训指导书、参考书籍、PLC技术文档等资料，制 定PLC的使用、程序编写、调试、故障诊断、维护、安装、接线等作业计划， 并对已完成的任务进行记录、存档和评价反馈。学习完本课程后，学生能熟练 掌握S7 PLC的硬件安装、接线方法及STEP7软件的使用方法，掌握STEP7的 指令系统及其使用方法，学会PLC控制系统的基本设计方法、调试方法与故障 诊断方法，熟悉并掌握PLC的基本网络通信方法，会正确的绘制电气原理图、 I/O接线图及电气原件位置图等电气图纸等会规范编写系统设计及使用说明书、 电器元件明细表、I/O地址分配表等，掌握小型PLC控制系统设计或改造的基 本方法与设计步骤。在学习的过程中除了注重培养学生的专业知识和专业能力。 还要加强学生全面素质、和职业道德观的提升。通过本课程的学习过程，不仅 使学生的专业知识和专业能力得到提高，而且还要使学生的全面素质得到提升， 职业道德观得到加强。（二）具体目标基本技能教学目标：1、能独立完成规定的实验与实训；2、能正确安装可编程序控制器，正确完成外部的接线；3、会观察实验与实训现象，编制、调试、运行程序，掌握编程软件的使用；4、会查阅产品说明书和相关手册。解决生产现场实际问题的应用能力教学目标：1、能阅读和分析实际应用程序与梯形图；2、能借助产品说明书和相关手册，查阅有关数据、功能和使用方法的能力；3、能在生产现场正确安装可编程序控制器和正确完成接线；4、能在生产现场进行简单的程序设计，运行、调试、维护可编程序控制器系统。六、课程内容1、认识PLC在整个工业自动化控制网络中的重要地位及在生产自动化的典 型应用案例，掌握PLC的结构、工作原理及技术性能指标。2、掌握PLC的硬件组成、CPU特性、I/O编址规律。3、掌握PLC硬件模块的使用、维护及PLC外围电路的接线方法；掌握PLC 项目的建立、硬件组态、程序编写、程序运行调试。4、掌握PLC的基本编程原则，STEP7常用指令的基本功能及使用方法，学 会编写电器元件明细表、I/O地址分配表，掌握PLC对基本的继电-接触器电路、工厂自 动化基本的典型控制环节的设计或改造。5、掌握PLC的基本设计方法与设计步骤，掌握PLC系统现场调试、故障特 性及故障诊断的基本软件、硬件分析、解决方法。6、掌握PROFIBUS-DP现场总线、工业以太网的组态步骤及基本调试方法,能进行基本的PLC自动化网络设计、运行、维护。7、正确的绘制电气原理图、I/O接线图、电气原件位置图，规范编写系统 设计及使用说明书。8、对已完成的工作进行记录存档，并自觉保持安全作业的工作要求。（一）学习情境学习学习目标主要内学时学生知识教师知教学考核与评情境容理实能力要求识能力方法价名称论践要求建议学习知识目标：1、PLC8151、具备基1、提前讲授专业能力；情境1、理解PLC的定义，的发展本的沟做好相演示选教学质1自PLC的功能及主要特过程及通、理解关教学实验量控制点动化点；2、 了解PLC的基本功能力；2、视频、的内容进网络分类及发展趋势；3、能 2、PLC对工厂自图片资行相关专结构了解PLC在整个工业的特点、动化有一料的准业能力考及自动化控制网络中的性能指定的认备；2、核；自我PLC重要地位及典型应标及分识，参加及时了评价：学习在企用。类3、过前期的解PLC准备、计划业自能力目标：PLC 的下厂认识的最新和学习实动化1、掌握PLC的结构，基本结实习；3、技术动施的效果中的PLC的工作原理技术构及工对之前的态。安全操作应用性能指标；2、理解作原理学习领域和安全意实例PLC与其他工业控制4、PLC有一定基识。小组评装置的比较。的编程础。价：劳动保语言5、护能力，沟PLC 与通和协作其他工能力。业控制装置的比较6、PLC的发展趋势学习知识目标：1、7151、具备基1、系统讲专业能力；情境1、了解西门子S7 PLCS7-200P本的沟思考观授，选教学质2 PLC主要产品及技术指标。LC的硬通、理解念，逻演示量控制点系统2、了解 S7-200PLC 的件系统能力；辑思实验的内容进的组特性。组成，2、具备归维、表行相关专成研能力目标：CPU 的纳、讨论述能业能力考究及1、掌握 S7-200PLC特性及能力；3、力；2、核；自我特性的系统组成。2、掌握I/O 编养成做笔组织、评价：学习分析S7-200PLC 的 I/O 编址规律。记的习协调、准备、计划址方法。惯。沟通能 力。和学习实 施的效果 安全操作 和安全意 识。小组评 价：劳动保 护能力，沟 通和协作 能力。学习 情境 3 PLC 的模 块使 用，接 线及 项目 建立知识目标：1、理解 S7-200PLC 主要模块的特点、功能 及技术参数。2、学习STEP7软件的 基本功能。能力目标：1、掌握 S7-200PLC 主要模块的使用方法 及I/O模块外围电路的 接线方法。2、熟练运用STEP7 软件进行项目建立、 硬件组态、程序编写、 程序运行调试。S7-200PLC的模 块使用、 接线及 项目建 立训练7101、进行 了电气线 路配线的 电工基本 功实训， 能正确使 用电工工 具、仪器 仪表；2、具备电 气绘图基 本技能；1、具备 较好的 电路分 析设计 能力； 2、组 织、协 调、沟 通能 力；3、 发现问 题、分 析问 题、解 决问题 的能 力。讲授 演示 实验专业能力； 选教学质 量控制点 的内容进 行相关专 业能力考 核；自我 评价：学习 准备、计划 和学习实 施的效果 安全操作 和安全意 识。小组评 价：劳动保 护能力，沟 通和协作 能力。学习 情境 4基 本继 电器 PLC 控制 设计知识目标：1、理解 S7-200PLC 的系统存储器分类、功 能，掌握S7 PLC的基 本数据类型，理解 PLC的基本编程原 贝1； 2、以LAD为主， 掌握STEP7指令系统 中各指令的基本功能 及使用方法。能力目标：1、以LAD为主，能熟 练运用、组合各类指 令进行基本的程序设 计；2、能熟练应用PLC工厂典 型继电 器电路 的 PLC 控制设 计7101、进行 了电气线 路配线的 电工基本 功实训， 能正确使 用电工工 具、仪器 仪表；2、进行了 电工技能 综合实 训,具备 低压电器 配盘的基 本技能，1、具有 较好的 PLC 工 程实践 经验及 能力； 2、具备 较好的 电路分 析设计 能力；3、组 织、协 调、沟 通能 力；4、讲授 演示 实验 讨论专业能力； 选教学质 量控制点 的内容进 行相关专 业能力考 核；自我 评价：学习 准备、计划 和学习实 施的效果 安全操作 和安全意 识。小组评 价：劳动保 护能力，沟对基 本的继电器电路以及基本发现问通和协作进行控制设计；电路分题、分能力。3、能熟练的运用PLC析、设计析问对工厂自动化基本的能力。题、解典决问题型控制环节进行设计。的能 力。学习知识目标：1、水塔7101、具有较1、具有讲授专业能力；情境1、 了解PLC控制系水位控好的逻辑较好的演示选教学质5 PLC统设计的基本要求、制模拟；思维及分PLC 工实验量控制点控制内容及步骤。2、“自析能力及程实践讨论的内容进系统2、理解并掌握PLC动配料系统观经验及行相关专的设控制系统硬件设计的/四节传念；2、具能力；业能力考计与基本内容及方法。送带”有较好的2、组核；自我故障3、理解并掌握PLC系统模专业知识织、协评价：学习诊断控制系统程序设计及拟融合能调、沟准备、计划调试的基本方法。力；3、具通能和学习实能力目标：有较好的力；3、施的效果1、掌握PLC的基本电工综合发现问安全操作设计方法与设计步技能。题、分和安全意骤；析问识。小组评2、掌握PLC系统现题、解价：劳动保场调试、故障特性及决问题护能力，沟故障诊断的基本软的能通和协作件、硬件分析、解决 方法。力。能力。（二）课程单元学习情境 名称课程单元 名称学习 目标主要内 容（重难 点）学时教学设 计与组 织教学 地点教学 仪器 设备理论实 践学习情境1 自动化网 络结构及 PLC在企业 自动化中 的应用实 例课程单元1 PLC 在 自动化控 制中的应 用知识目标：1、理解PLC的定义， PLC的功能及主要特点； 2、 了解PLC的分类及 发展趋势；3、 了解 PLC在整个工业自动化 控制网络中的重要地位 及典型应用。能力目标：1、掌握PLC的结构， PLC的工作原理技术性 能指标；2、理解PLC 与其他工业控制装置的 比较O重点： PLC的功 能、主要 特点、工 作原理， PLC与其 他工业 控制装 置的比 较。难点： PLC的工 作原理。610教室多媒 体， PLC 实验 台学习情境2 PLC系统的 组成研究 及特性分 析PLC系统 的组成研 究及特性 分析知识目标：1、了解西门子S7 PLC 主要产品及技术指标。2、了解 S7-200PLC 的特 性。能力目标：1、掌握 S7-200PLC 的系统组成。2、掌握 S7-200PLC 的 I/O 编址 方法。重点： S7-200P LC的硬 件组成、 I/O 编 址。难点： S7-200P LC 的I/O编址 方法。610教室 PLC 实验 室PLC实验 台学习情境3 PLC的模块 使用，接线 及项目建 立模块 使用与接 线知识目标：1、理解 S7-200PLC 主要模块的特点、功能 及技术参数。2、学习STEP7软件的基 本功能。能力目标：1、掌握 S7-200PLC主要模块的使用方法及 I/O模块外围电路的接 线方法。2、熟练运用STEP7软 件进行项目建立、硬件 组态、程序编写、程序 运行调试。重点难 点：主 要模块 的特点、 功能、使 用方法； I/O 模 块外围 电路接 线方法； STEP7 软件 的基本 使用方 法。610教室PLC实验 室PLC 实验 台学习情境4 基本继电 器PLC控制 设计1、三相异 步电动机 正反转控 制2、三相 异步电动 机的减压 启动控制 3、传送带 与仓库控 制模拟4、 十字路口 交通灯控 制模拟知识目标：1、理解 S7-300/400PLC 的系统存储器分类、功 能，掌握S7PLC的基本 数据类型，理解PLC的 基本编程原则；2、以 LAD为主，掌握STEP7 指令系统中各指令的基 本功能及使用方法。能力目标：1、以LAD为主，能熟练 运用、组合各类指令进 行基本的程序设计；2、能熟练应用PLC对 基本的继电器电路进行 控制设计；3、能熟练的运用PLC重点难 点：S7 PLC 的 基本数 据类型； 常用指 令的基 本功能 及使用 方法；基 本继电 器电路 的 PLC 设计；工 厂自动 化基本 的典型610教室 PLC实验 室PLC 实验 台对工厂自动化基本的典 型控制环节进行设计。控制环 节的PLC 设计。学习情境5 PLC控制系 统的设计 与故障诊 断1、水塔水 位控制模 拟2、“自 动配料/ 四节传送 带”系统 模拟知识目标：1、 了解PLC控制系统 设计的基本要求、内容 及步骤。2、理解并掌握PLC控 制系统硬件设计的基本 内容及方法。3、理解并掌握PLC控 制系统程序设计及调试 的基本方法。能力目标：1、掌握PLC的基本设 计方法与设计步骤；2、掌握PLC系统现场 调试、故障特性及故障 诊 断的基本软件、硬件 分析、解决方法。重点：PLC 控 制系统 设计的 基本要 求、步 骤。难点：PLC 系 统现场 调试或 者故障 特性及 故障诊 断。610教室PLC实验 室PLC 实验 台学习情境6 PLC控制系 统的典型 应用1、典型 PLC控制 系统的研 习。2、机 械手模型 PLC 控 制。3、材 料分拣系 统 PLC 控制。4、 自动生产 线 PLC 控制。知识目标：1、 了解PLC控制系统 典型的应用设计。2、 掌握系统设计及使用说 明书的编写规范。 能力目标：1、掌握PLC控制系统 设计的一般方法。2、会 正确的绘制电气原 理图、I/O接线图、电 气原件位置图，会规范 编写系统设计及使用说 明书。3、培养良好的 工程设计习惯。重点：PLC 控 制系统 设计的 一般方 法 难点： 电气原 理图、 I/O 接 线图、电 气原件 位置图 的规范 绘制；规 范编写 系统设 计及 使用说 明书。610教室 PLC 实验 室PLC 实验 台七、教学资源可编程序控制器应用技术张万忠化工出版社