电气控制与PLC应用教学大纲.doc

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1、?电气控制与PLC应用?教学大纲56课时西门子S7-200系列PLC版 本教学大纲中涉及PLC实际教学的局部均采用西门子S7-200系列PLC课程编码：课程类别：职业核心能力课课程归属：信息与控制技术学院编制人：徐文编修制日期：2021年10月审定组人：审定日期：2021年10月适用专业：计算机控制技术一、课程的性质与任务?电气控制与PLC应用?课程是计算机控制技术专业的职业核心能力课，是集计算机技术、自动控制技术与网络通信技术于一体的综合性学科。目前PLC集三电电控、电仪、电传为一体，性能价格比高、高可靠性的特点已使其成为自动化工程的核心设备。 PLC作为具备计算机功能的一种通用工业控制装置

2、，其使用量高居首位。PLC目前是现代工业自动化的三大技术支柱PLC、机器人、CAD/CAM 之一。本课程的任务是让学生学习与掌握低压电器的根本知识、电气控制系统的根本控制环节、典型电路的根本原理，具有电气控制系统分析与阅读电气系统图的根本能力；掌握可编程控制器工作原理、系统构成、指令系统及编程方法包括开关量控制、模拟量控制、数据通信及网络，具备一定的PLC程序设计与PLC应用能力，能熟练使用一种典型的PLC设备进展控制系统的构造组成设计、I/O地址分配设计、以梯形图为主的PLC程序设计、控制系统的软件调试以及故障分析。教学内容大致分为低压电器模块一、电气控制根本环节模块二、PLC根底知识模块三

3、与PLC控制系统设计与编程实现模块四局部。其中PLC控制系统设计与编程实现模块四局部可以根据教学条件与教师资源选择三菱FX2N系列或西门子S7-200系列可编程控制器。二、教学根本要求?电气控制与PLC应用?具有很强的实践性，要求学生具有良好的电子、电工根底知识与操作技能，并具备根本的逻辑判断能力与计算机软件的根底知识。在教学中注意该课程的理论与实践、应用相结合，采用启发式、讲练结合式、案例式等多种教学方法，培养学生针对实际应用工程的工程开发能力。常用低压电器的构造原理、用途、型号及选用方法常用电气控制系统的图形符号根本知识可编程控制器(PLC)的根本原理，软、硬件组成，分类、特点以及性能指标

4、三菱FX2N系列或西门子S7-200系列PLC的硬件组成、产品配置三菱FX2N系列或西门子S7-200系列PLC的指令系统，重点包括根本指令、步进指令与局部应用指令功能指令PLC控制系统的硬件设计、软件设计、抗干扰设计知识PLC系统的通讯知识电气控制与PLC根本技能阅读理解电气控制系统图，分析根本电气控制电路图的能力开关量控制系统梯形图设计方法：经历设计法、步进顺序控制设计法使用三菱STL指令或者西门子SCR指令的编程方法A/D、D/A转换的PLC程序设计方法PLC的通讯编程实现方法PLC控制系统的综合设计、编程、设备连接与系统调试能力科学严谨的态度根本素养勤奋好学的精神遵纪守法的意识三、教学

5、条件 上课条件：多媒体教室。 上机条件：PLC控制专业实训室，并含以下设备：l 安装有Windows2000操作系统与STEP7-Micro/Win SP6上位编程软件的计算机4050台l TKPLC-B型实验箱含西门子S7-200系列可编程控制器4050台l PC/PPI编程电缆4050根l 螺丝刀、万用表、锁紧导线假设干四、教学方法1教学设计的宗旨：以学到实用技能、提高职业能力为出发点，注重提高学生工程综合分析、系统设计、编程与监控调试能力。2采用多种方法的组合教学手段：理论教学在多媒体教室进展，实训教学操作在机房实现，理论教学与实训操作相结合。根据不同模块章节的教学内容采用不同的教学方法

6、，采用电子课件+教案教学形式，主要教学方法采用讲授式、讲练结合式、讨论式、启发式与操作演示式等多种形式。实训采用专门的实训内容，以学生操作为主，精讲多练，注重培养学生的自主学习能力。3各模块教学考前须知l 低压控制电器的构造、原理以电磁式电器为核心进展介绍；介绍各种电器时应该侧重于其规格、符号及选用，多采用电器实物示教，注意新型电器的介绍。l 讲授电器控制线路时，应该注意培养学生设计电路的方法及其严谨态度，强调电路的可靠性。重点分析、介绍按行程原那么、时间原那么、速度原那么、电流原那么等不同形式的电路。l 可编程控制器局部的讲授应该建立在继电器-接触器控制的根底上进展，应注意两者之间的衔接。以

7、某一种典型小型可编程控制器为样机，讲授指令系统时应以根本指令为主，程序设计局部重点介绍逻辑设计法中的步进顺序控制设计法，要通过加强实验环节以提高学生的实践应用能力。l 可编程控制器应用局部内容要结合实例进展，同时充分利用实验室资源进展现场讲授，注重与生产实际的结合。五、课时分配本课程讲授约需3034课时，同时可安排2632课时左右的实验，上完本课约需5676课时，另外适当保存少量机动与考试时间。具体分配见下表。教 学 内 容理论课学时数实践课学时数(一) 低压电器682(二) 电气控制根本环节44(三) PLC根底知识42(四) PLC控制系统设计与编程实现(三菱FX2N系列PLC或西门子S7

8、-200系列PLC)161816(五)课程综合实践016机 动2考 试2合 计30342642六、考试方式1本课程采用形成性考核方式，总成绩由平时考核与期末考试两局部形成。总成绩平时考核成绩40分 期末考试成绩60分。2平时考核成绩40分平时学习表现考核考勤，课堂提问、讨论、练习等表现，作业情况10分+ 平时实训成绩30分。3期末采用书面闭卷考试的方式，时间100分钟。4平时实训成绩评定的具体方法见“?电气控制与PLC?实践教学大纲56课时。七、开课条件 授课教师资格：具有大学本科及以上学历或中级以上职称，同时具备实际控制工程的设计与开发经历。 设备条件：多媒体教室、PLC控制专业实训室。 前

9、后续课程：l 前期课程：计算机应用根底、电工电子相关根底课程，如电工技术、模拟与数字电子技术、电工及电气测量技术等。l 后续课程：根据不同专业教学方案，可以是交直流调速控制技术、计算机控制技术、变频技术、数控机床控制技术、控制系统综合实训与毕业设计等。 保障措施：本课程实用性、实践性较强，任课教师应具有实际的控制工程开发能力；授课时应采用多媒体教学，以提高教学效果；实训工程的设计应该从工程应用的角度出发借助试验箱等设备平台进展工程仿真设计。八、教材与参考书目：1?PLC 根底及应用?廖常初机械工业出版社2?PLC编程及应用实验指导书?廖常初机械工业出版社3?三菱Fx2n系列PLC入门?严盈富人

10、民邮电出版社4?PLC应用开发实用子程序?严盈富人民邮电出版社5?图解PLC控制系统梯形图与语句表根本实例?贾德胜人民邮电出版社6?PLC原理及应用?李长久机械工业出版社7?电气控制与PLC原理及应用?林春方上海交通大学出版社8?电气控制与PLC应用?巫莉 黄江峰中国电力出版社9?电器识图?吕庆荣 于晓明 王润卿化学工业出版社10?怎样阅读电气工程图?白公机械工业出版社12?电气技术识图?朱献清机械工业出版社13?电器控制与PLC应用第3版?许寥 王淑英机械工业出版社14?S7-200可编程控制器系统手册?西门子公司2007.915?S7-200CN可编程序控制器产品目录?西门子公司200九、

11、教学内容(一)低压电器 应知：1、 低压电器根底知识：低压电器的定义、用途、主要分类、全型号表示法及代号含义2、 常用低压配电电器的构造原理、技术参数、分类与常用产品、型号说明、选用原那么：刀开关、熔断器、断路器3、 常用低压控制电器接触器的构造原理、技术参数、分类与常用产品、型号说明、选用原那么4、 常用低压控制电器继电器的构造原理、特性、整定、与接触器差异、主要参数：中间继电器、电流继电器、电压继电器、时间继电器、热继电器、固态继电器、干簧继电器、其它信号继电器5、 常用低压控制电器主令电器的构造原理、技术参数、分类与常用产品、型号说明、选用原那么：按钮、行程开关、万能转换开关、控制器、信

12、号灯 应会：1、 理解常用低压电器的构造与工作原理2、 识别低压电器的图形符号与文字符号3、 能够选择满足特定规格要求的低压电器 实训工程：电气控制系统的低压电器识别(二) 电气控制根本环节 应知：1、 电气控制系统图的符号2、 电气控制电路根本控制规律：点动与连续运转的控制、自锁与互锁的控制、多地联锁控制、顺序控制、自动往复循环控制3、 电气控制系统常用的保护环节：短路保护、过电流保护、过载保护、零电压与欠电压保护、弱磁保护4、 典型控制电路应用知识 应会：1、 了解电气控制系统图的符号、主要类型以及识图要领2、 点动与连续运转的控制设计3、 自锁与互锁的控制设计4、 多地联锁控制设计5、

13、顺序控制设计6、 自动往复循环控制设计7、 理解电气控制系统常用的保护环节8、 掌握电气控制电路应用考前须知 实训工程：1、 异步电机根本控制电路的PLC模拟实现2、 运料小车循环往复运动的PLC模拟实现(三) PLC根底知识 应知：1、 可编程序控制器概述:PLC的定义、PLC的产生与开展、PLC的典型供给商与产品、PLC的特点及应用领域、 PLC的分类、PLC与其它工业控制系统的比拟2、 可编程序控制器的硬件组成：中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出接口、电源、扩展接口、通信接口、智能I/O接口、编程器、智能单元、其他部件3、 可编程序控制器的软件组成4、 可编程序控制器的编程语言5、

14、 可编程序控制器的工作原理PLC的定义工作方式与运行框图、PLC工作过程、PLC扫描工作方式的特点、PLC的中断处理(可选)、PLC对输入/输出的处理原那么6、 可编程序控制器的主要性能指标 应会：1、 了解PLC的硬件的根本组成、软件组成、主要性能指标2、 理解开关量输入/输出接口类型与原理，在实际的I/O接线中能够正确无误3、 根据控制系统的类型与规模能够初步明确I/O点数的规划，以及相应模块类型与数量的选取4、 理解可编程序控制器的扫描工作方式与其它微机系统中断工作方式的差异5、 明确可编程序控制器的编程语言主要形式6、 初步掌握Micro/Win上位编程软件的使用 实训工程：Micro

15、/Win上位编程软件操作训练(四) PLC控制系统设计与编程实现(西门子S7-200系列PLC)第一章 S7-200概述 应知：1、 S7-200的系统硬件配置：根本组成、接口模块、主机可带模块数、内部电源的负载能力2、 S7-200的技术指标3、 S7-200的软资源编号划分4、 S7-200的编程语言梯形图为主、语句表为辅 应会：1、 了解S7-200的系统硬件配置与各类参数2、 根据控制系统的类型与规模能够设计S7-200PLC的I/O模块配置3、 理解梯形图与继电器-接触器控制系统的内在联系4、 识别与应用S7-200内部包括软继电器在内的各种软资源编号的能力 实训工程：第二章 可编程

16、控制器的指令系统 应知：1、 指令根底：梯形图LAD指令系统与语句表STL指令系统的内在联系、 操作数标识、数据类型、寻址方式2、 根本指令：逻辑位指令触点指令、线圈指令、堆栈指令、触点串联、触点并联、串联电路块的并联、并联电路块的串联、多重输出电路、边沿触发指令、 计数器指令、定时器指令3、 步进顺控指令SCR、SCRT、SCRE及状态转移图的类型与设计方法4、 局部功能指令：功能指令通那么、程序控制指令空操作指令、跳转、子程序、程序完毕指令、算术运算指令整数、双整数、实数的各类四那么运算指令、数据处理指令传送指令、移位指令、数据转换指令、比拟指令、通讯指令、其他指令 应会：1、 通过根本逻

17、辑指令的学习，使学生初步具有利用根本指令设计梯形图与语句表的能力2、 灵活使用操作数标识、数据类型、寻址方式等指令根底知识正确设计程序3、 通过步进顺控指令的学习，使学生初步具有设计三种类型状态转移图的能力与根据状态转移图绘制步进梯形图及编写指令程序的能力4、 具有功能指令的编程与应用能力5、 理解梯形图LAD指令系统与语句表STL指令系统的内在联系 实训工程：1、 根本指令的编程练习2、 装配流水线控制的PLC模拟实现3、 LED数码显示控制第三章 可编程控制器的程序设计方法 应知：1、 梯形图的特点与绘制原那么2、 继电器梯形图程序设计方法经历设计法3、 步进顺序控制梯形图程序设计方法以转

18、换为中心的步进顺控设计法4、 A/D与D/A转换程序设计方法 应会：1、 能够使用经历设计法、步进顺控设计法进展小型控制工程的PLC控制系统设计包括程序设计2、 理解A/D与D/A转换程序设计方法，具有应用模拟量模块的初步能力3、 在梯形图程序设计的过程中能够根据简化原那么进展设计 实训工程：1、 异步电机根本控制电路的PLC模拟实现2、 运料小车循环往复运动的PLC模拟实现3、 十字路口交通灯控制的PLC模拟实现4、 天塔之光5、 运料小车循环往复运动的步进控制PLC模拟实现6、 A/D、D/A的实现第四章 PLC控制系统的设计与系统调试 应知：1、 设计内容与步骤：设计原那么、一般步骤PL

19、C控制系统硬件设计方法：机型选择、PLC配置I/O点数、用户存储容量、I/O模块类型与数量、功率估算与电源模块选择、编程设备选择、I/O地址分配、输出点的保护、平安回路设计、抗干扰设计节省PLC的I/O点数的方法控制系统调试方法 应会：1、 明确并掌握PLC控制系统的设计内容与步骤2、 根据控制规模等需求完成机型选择、PLC配置、功率估算与电源模块选择、编程设备选择的初步能力3、 根据控制需求完成I/O地址分配的初步能力4、 初步掌握PLC控制系统调试的根本方法 实训工程：水塔水位控制的PLC模拟实现第五章 PLC工业通讯网络 应知：1、 工业通讯网络概况2、 S7-200系列PLC通讯网络：

20、网络构造、协议、通讯设备、通讯方式、参数设置3、 上位机与S7-200系列PLC的通讯指令的程序设计与通讯操作实物通过实例操作 应会：1、 了解PLC工业通讯网络概况，理解PLC与计算机通信与网络的有关知识2、 具有可编程控制器与计算机通信与联网的初步能力 实训工程：PLC通讯编程的实现第六章 PLC应用工程案例16课时：课程综合实践 应知：1、 PLC技术的根底知识，包括根本概念、根本功能、适用领域等2、 S7-200系列PLC硬件构造组成与软件资源3、 PLC的根本使用方法，包括硬件连接、软件编程、调试排故等4、 S7-200系列PLC的指令系统5、 工程领域的实际应用方法，包括PLC应用工程的规划、硬件设计、软件设计、系统调试等6、 电子、电工的根底知识，包括数电、模电、电子技术、低压电器、电气控制根本电路等 应会：1、 掌握PLC的根本原理，能够阅读PLC的程序，分析PLC控制系统，能够根据生产实际的需要，设计相应的PLC控制系统，编写控制程序，并能够调试、排故2、 逐渐培养创新意识，有自我完善的能力，能够通过各种渠道，获得需要的知识支撑。 实训工程根据学生学习程度任选其一：1、 机械手的PLC控制工程设计与实现2、 多级传送带的PLC控制工程设计与实现3、 三四层电梯PLC控制工程设计与实现4、 闭环控制的PLC工程设计与实现第 14 页