《PLC及变频器应用实训》课程设计

1、 PLC及变频器应用实训 整体教学设计 所属分院： 汽车工程学院 专业名称： 楼宇智能化工程技术 制定人： 合作人： 制定时间： 2014年2月24日 课程整体教学设计一、课程基本信息课程名称：PLC及变频器应用技术课程代码：（可空）学分：4学时：104授课时间：第3学期授课对象：大二学生课程类型： 人文素养与职业素质课程专业能力课程专业能力拓展课程先修课程:电工技术及实训、传感器检测技术及实训后续课程:楼宇智能化系统与维护、综合实训二、课程定位1. 岗位分析就业方向职业及工作领域初次就业岗位发展就业岗位主要就业方向：消防工程安装与维护安防工程安装与维护楼宇智能化工程设计与施工智能小区及智能楼

2、宇管理物业管理其它电气自动化技术领域安装与调试或运行与维护。1、建筑电气系统的运行与维护2、楼宇智能化控制系统技术实施3、楼宇安全防范技术的实施与维护4、楼宇智能化系统的规划与简易设计5、楼宇设备施工与管理施工员物业管理员质检员安全员资料员电气设计助理楼宇智能管理师注册电气工程师注册建造师（机电工程）网络工程师物业管理师（3-8年发展，从事智能楼宇系统集成、编程、调试、故障处理；电气弱电系统的高级维修、管理和改造升级）相近就业方向：建筑设备安装工程预结算安装工程质量管理安装工程资料管理安装工程监理建筑电气设计。造价员资料员监理员管理员电气设计助理技术员注册建造师（机电工程）注册监理工程师造价工

3、程师高级技师故障是否排除否否故障控制电路设计、程序设计控制系统要求元件选择系统安装调试故障是否排除电气设计助理能够根据要求进行变频恒压供水系统的初步设计、进行元器件的选择与PLC的程编写和变频器的参数设定。2. 课程分析表1 楼宇专业课程体系楼宇建筑消防技术、智能楼宇综合布线、楼宇智能化系统运行与维护、楼宇系统集成及组态技术实训PLC及变频器应用实训电工技术及实训、电子技术及实训、建筑电气控制技术传感器与检测技术实训单片机控制技术表2 本课程在课程体系中的位置及作用3.与普通高校、中职（高职）、培训班同类课程的异同(1)共同点：培养学生PLC的安装与程序编写、变频器的安装与参数设置.(2)区别

4、：中职：面向一线施工员岗位，侧重培养识图与设备安装能力；高职：面向电气设计助理岗位，侧重培养元件选择与变频器参数设置能力；普通高校：面向工程师和建造师岗位，侧重系统设计与PLC程序编写能力。三、课程目标设计总体目标：本课程以西门子S7-200系列PLC为学习载体，重点掌握梯形图编程方法，将控制系统常用到的各种输入元件、输出元件、与被控对象一起构成应用项目，进行工学结合式的学习，从而使学生掌握梯形图语言编程的基本规则与方法，外围接口元件及设备与PLC的连接。掌握可编程控制系统的应用开发方法，能利用PLC的资源实现一些基本的测量与控制。进一步掌握一些基本的信号检测、处理、变送方法。为专业课程打下学

5、习基础和能力训练基础。能力目标：(1)能进行变频器恒压供水系统初步设计(2)能进行编程器和变频器等器件的选型(3)能进行PLC编程及变频器参数设置知识目标：(1)掌握变频控制技术(2)了解自动控制理论(3)了解计算机控制理论(4)掌握传感器工作原理(5)了解流体力学素质目标：(1)具有良好职业态度、工作责任心、价值观、道德观、身心健康等综合素质；(2)具有楼宇专业独立学习和继续学习能力；(3)具有较强的楼宇智能施工的决策能力。(4)具有适应电气控制类职业岗位变化的能力；四、课程内容设计：序号模块（或子模块）名称学时1PLC编程控制技术应用522变频器控制技术应用263小区5号楼恒压供水系统设计

6、26合 计104五、能力训练项目设计编号能力训练项目名称子项目编号、名称能力目标知识目标训练方式、手段及步骤可展示的结果1小区5号楼恒压供水控制系统设计11 PLC编程控制技术应用能够进行PLC的选型与程序编写(1)了解自动控制理论(2)了解计算机控制理论1、分组学习PLC的基础知识，包括：组成结构、优点、基础软元件的作用与功能。2、通过两地灯PLC控制电路安装与调试试熟悉PLC选型、控制电路的设计、安装。掌握PLC编程的基本方法。3、学生分组按照要求完成加压泵PLC控制系统设计安装与调试。4、通过扩展训练让学生了解更多的软元件的用途与使用方法。5、互相检查PLC控制系统的电路安装与编写好的程

7、序。搭建出模拟电路及上交设计文档12变频器控制技术应用能够进行变频器的选型与参数设置(1)掌握变频控制技术1、分组学习变频器的基础知识，包括：各种危险事项和注意事项、使用环境、安装方法等。2、通过电动机变频启动熟悉变频器选型、电路连接、参数设置基本方法。3、学生分组按照要求完成一拖二消防系统设计安装与调试。4、通过扩展训练让学生了解更多的参数与使用方法。5、互相检查一拖二消防系统的电路安装与参数的设定。搭建出模拟电路及上交设计文档13小区5号楼恒压供水系统设计小区5号楼恒压供水系统设计(1)掌握传感器工作原理(2)了解流体力学1、分组学习传感器的基础知识：传感器的用途、分类、工作原理等。2、组

8、织学生同一学习简单的流体力学的知识。3、结合上两个项目的知识设计小区5号楼恒压供水系统。搭建出模拟电路及上交设计文档六、项目情境设计楼宇智能化XX班XX同学到辽XX设计院进行顶岗实习，主要负责小区5号楼恒压供水系统设计工作。24表3 项目情境设计1234567891011121314151617181920总情境1万科物业楼宇智能化系统运行与维护项目1小区5号楼恒压供水控制系统设计情境1.1 PLC编程控制技术应用子项目1.1情境1.2变频器控制技术应用子项目1.2情境1.3小区5号楼恒压供水系统设计子项目1.3情境1.1.1按要求组装电动机连续运行控制系统。情境1.2.1XX拿到变频恒压供水

9、系统设计。情境1.3.1要求XX设计PLC与变频器联合控制的恒压供水系统。任务1.1.1设计电机连续运行控制电路，安装并调试。任务1.2.1.1该系统需要那些元器件，型号如何选择任务1.3.1.1该系统需要那些元器件，型号如何选择。情境1.1.2设计PLC控制电机连续运行控制系统。任务1.2.1.2控制电路的设计任务1.3.1.2PLC与变频器如何连接任务1.1.2.1查找资料了解PLC的硬件结构及编程方法。任务1.2.1.3控制系统的连接任务1.3.1.3控制电路设计，PLC程序编写与变频器参数设置。任务1.1.2.2设计PLC控制电路及控制程序。任务1.2.1.4变频器的参数的设定情境1.

10、3.2该系统未按照规定方式运行。任务1.1.2.3选择元器件并连接控制电路，输入控制程序。情境1.2.2供水系统未能按照要求供水？任务1.3.2检查电路连接，检查变频器参数设置是否正确，检查PLC是否有故障。情境1.1.3按下起动按钮电机没有反应，如何处理。任务1.2.2检查电路连接是否正确，变频器参数设置是否正确。情境1.3.3突发火灾供水系统应怎样工作任务1.1.3检查程序是否有错误，检查外部电路连接是否正确，检查PLC出点是否有故障。任务1.3.3在原有系统附加消防供水系统设计情境1.1.4XX拿到PLC供水系统设计要求。任务1.1.4.1该系统需要那些元器件？如何选型？报价。任务1.1

11、.4.2设计该系统电路图。任务1.1.4.3编写PLC控制程序任务1.1.4.4安装并调试系统情境1.1.5供水系统没有按照要求工作怎么办？任务1.1.5检查电路是否有问题，检查PLC硬件是否有问题。项目考核设计PLC控制电动机正反转控制系统一拖二消防系统设计加压泵PLC变频控制系统设计七、课程进程表第×次周次学时单元标题项目编号能/知目标师生活动其它（含考核内容、方法）136设计电机连续运行控制电路，安装并调试1.1.1（1）能进行交流电动机的使用（2）能初步掌握控制电路的分析能力通过分组学习，讨论在教师的引导下完成电机连续运行控制系统设计安装与调试的工作。接下来由学生自己组内根据

12、加压泵的控制要求讨论、确定控制方案并实施。最后给出一些控制要求，让学生编写程序扩展思路。课堂参与情况、设计文档、模拟电路搭建情况、组内互评、小组间互评。236查找资料了解PLC的硬件结构及编程方法1.1.2.1(1)能够进行PLC的选型与程序编写。(2)了解自动控制理论(3)了解计算机控制理论。组织学生查找相应的资料了解PLC硬件组成和各部分作用。课堂参与情况、问题回答情况、组内互评、小组间互评。334设计PLC控制电路及控制程序1.1.2.2(1)能够进行PLC的选型与程序编写。(2)了解自动控制理论(3)了解计算机控制理论。组织学生查找相应的资料了解PLC编程易语言和常用指令的作用。课堂参

13、与情况、问题回答情况、组内互评、小组间互评。436选择元器件并连接控制电路，输入控制程序1.1.2.3(1)能够进行PLC的选型与程序编写。(2)了解自动控制理论(3)了解计算机控制理论。通过分组学习，讨论在教师的引导下完成电动机PLC控制系统设计安装的工作。课堂参与情况、设计文档、模拟电路搭建情况、组内互评、小组间互评。534检查程序是否有错误，检查外部电路连接是否正确，检查PLC出点是否有故障。1.1.3(1)能够进行PLC的选型与程序编写。(2)了解自动控制理论(3)了解计算机控制理论。通过电动机连续运行的交流接触器控制电路转化成PLC控制程序。课堂参与情况、设计文档、组内互评、小组间互

14、评。646该系统需要那些元器件？如何选型？报价。1.1.4.1能够根据控制系统的要求选择相应的元件种类。根据控制要求，提示学生需要什么元器件，每种元器件需要多少个。课堂参与情况、设计文档、问题回答情况、组内互评、小组间互评。746设计该系统电路图1.1.4.2根据控制系统的数据选择元件的型号。根据控制系统的数据计算出所需元器件的参数。课堂参与情况、设计文档、问题回答情况、组内互评、小组间互评。844编写PLC控制程序1.1.4.3(1)能够进行PLC的选型与程序编写。(2)了解自动控制理论(3)了解计算机控制理论。通过分组学习，讨论在教师的引导下完成PLC供水控制系统设计工作。课堂参与情况、设

15、计文档、组内互评、小组间互评。946安装并调试系统1.1.4.4(1)能够进行PLC的选型与程序编写。(2)了解自动控制理论(3)了解计算机控制理论。通过分组学习，讨论在教师的引导下完成PLC供水控制系统安装工作。课堂参与情况、设计文档、模拟电路搭建情况、组内互评、小组间互评。1044检查电路是否有问题，检查PLC硬件是否有问题1.1.5(1)能够进行PLC的选型与程序编写。(2)了解自动控制理论(3)了解计算机控制理论。通过分组学习，讨论在教师的引导下完成PLC供水控制系统程序编写与调试工作。课堂参与情况、设计文档、组内互评、小组间互评。1156该系统需要那些元器件，型号如何选择1.2.1.

16、1能够根据控制系统的要求选择相应的元件种类。通过分组学习，讨论在教师的引导下完成电动机变频启动的工作任务。接下来由学生自己组内根据一拖二消防系统的控制要求讨论、确定控制方案并确定所需的元器件种类和数量。课堂参与情况、问题回答情况情况、组内互评、小组间互评。1256控制电路的设计1.2.1.2根据控制系统的数据选择元件的型号。根据系统要求和数据计算所需的各种元器件的规格型号。课堂参与情况、问题回答情况情况、组内互评、小组间互评。1354控制系统的连接1.2.1.3(1)掌握变频控制技术(2)能够进行变频器的选型与参数设置通过分组学习，讨论在教师的引导下完成电动机变频启动的工作任务。接下来由学生自

17、己组内根据一拖二消防系统的控制要求讨论、确定控制方案并设计控制电路。课堂参与情况、设计文档、组内互评、小组间互评。1456变频器的参数的设定1.2.1.4(1)掌握变频控制技术(2)能够进行变频器的选型与参数设置根据设计的控制电路进行安装。课堂参与情况、设计文档、模拟电路搭建情况、组内互评、小组间互评。1554检查电路连接是否正确，变频器参数设置是否正确1.2.2(1)掌握变频控制技术(2)能够进行变频器的选型与参数设置通过分组学习，讨论在教师的引导下完成电动机变频启动的工作任务。接下来由学生自己组内根据一拖二消防系统的控制要求讨论、确定控制方案并实施。最后通过一拖二给排水系统的设计 让学生明

18、确同一种控制方式应用在不同的环境下参数的设定有一定的差异。课堂参与情况、设计文档、模拟电路搭建情况、组内互评、小组间互评。1666该系统需要那些元器件，型号如何选择1.3.1.1能够根据控制系统的要求选择相应的元件种类。组织学生学习传感器的相关知识和流体力学知识。分组讨论小区5号楼恒压供水系统的控制要求确定所需元器件种类。课堂参与情况、问题回答情况、组内互评、小组间互评。1766PLC与变频器如何连接1.3.1.2根据控制系统的数据选择元件的型号。根据系统要求和数据计算所需的各种元器件的规格型号。课堂参与情况、问题回答情况、组内互评、小组间互评。1864控制电路设计，PLC程序编写与变频器参数

19、设置1.3.1.3(1)掌握传感器工作原理(2)了解流体力学(3)小区5号楼恒压供水系统设计组织学生学习传感器的相关知识和流体力学知识。分组讨论小区5号楼恒压供水系统的控制要求确定控制方案并设计控制电路。课堂参与情况、设计文档、组内互评、小组间互评。1966检查电路连接，检查变频器参数设置是否正确，检查PLC是否有故障。1.3.2(1)掌握传感器工作原理(2)了解流体力学(3)小区5号楼恒压供水系统设计根据控制系统的设计方案实施。课堂参与情况、设计文档、模拟电路搭建情况、组内互评、小组间互评。2064在原有系统附加消防供水系统设计1.3.3(1)掌握传感器工作原理(2)了解流体力学(3)小区5

20、号楼恒压供水系统设计组织学生学习传感器的相关知识和流体力学知识。分组讨论小区5号楼恒压供水系统的控制要求确定控制方案并实施。课堂参与情况、设计文档、模拟电路搭建情况、组内互评、小组间互评。八、第一次课设计（面向全课，力争体验）。项目一：围绕第一次课的能力目标（能够进行PLC的选型与程序编写），布置第一个项目：假设学生是PLC控制系统设计员，要求其按照客户的要求完成相应的PLC控制系统的设计安装与调试的工作。学生分组讨论，分析任务：任务1：两地灯PLC控制系统设计安装与调试。实战问题：1、需要那些元器件？如何选择？2、按照控制要求设计控制电路、输入给定程序。通过小组讨论、代表发言、总结解决以上问

21、题。任务2：加压泵PLC控制系统设计及、安装与调试。1、 程序编写方法。2、 编程练习：两台电机M1和M2，M1运行5分钟停3分钟，M2停5分钟运行3分钟。3、 强化训练：三台电机顺启逆停；4、 小组合作，完成项目；5、 代表小组展示，互相修改完善。九、最后一次课设计PLC编程控制技术及应用变频器控制技术应用 小区5号楼恒压供水系统设计 小区5号楼恒压供水控制系统设计 PLC与变频器联合控制方法PLC编程方法PLC安装注意事项 PLC编程语言 变频器应用范围 变频器参数设定方法变频器安装注意事项变频器参数功能 安装调试注意事项系统控制电路设计原则PLC程序编写及变频器参数设定PLC结构 十、考

22、核方案本课程以教师评价和学生互评相结合，过程评价和结果评价相结合。具体考核方式见表8。表8 PLC变频器应用实训课程考核方式考核项目考核方法考核比例过程考核出勤状况以100 分为基础，按出勤评定成绩，抽查缺一次扣10分，该项目如扣40分以上则记0分25%项目完成情况以100 为基础，小组互评40 分、教师评价60 分评定成绩，在操作过程中出现严重的事故，该项记0分。25%结果考核课程(笔试)考核统一试卷考核50%综合评价考核通过过程考核和终结考核评价总体学习效果合 计100表9 项目完成情况考核标准考核点评分标准评价标准学习态度考核学生参与课程学习的态度、敬业精神、团队协作精神、安全规定执行等

23、方面的情况20%以100 分为基础，按小组评价30 分、教师评价50 分、学生自评20 分评定成绩能力目标考核学生理论知识和实际操作能力学习效果50%表达沟通陈述清楚，回答问题正确等20%创新表现加分有独立分析、解诀问题的能力，合理化建议被采纳，实训成果有创新等10以10 分为上限，奖励在学习、实践上有突出表现和特色做法的学生合 计100表10 PLC变频器应用实训课程(笔试)考核标准序号教学模块或单元笔试考核知识点成缋1学习情境一：PLC编程控制技术应用PLC控制电动机正反转控制电路；接线图；梯形图。30分2学习情境二：变频器控制技术应用变频器控制一拖二控制电路；接线图；变频器参数设置步骤。

24、30分3学习情境三：小区5号楼恒压供水系统设计恒压供水系统控制电路；接线图；PLC与变频器联合控制方法。40分十一、教学材料（指教材或讲义、参考资料、所需仪器、设备、教学软件等）教材可编程控制器安装与调试校本教材参考资料：机电控制与可编程控制器三菱PLC编程手册西门子S7-300应用技术深入浅出西门子S7-200 PLC深入 浅出西门子LOGO西门子PLC编程手册实验中需配备的物品有：PLC实训台（每组一个）西门子S7-200PLC（每组一台）交流接触器（每组9个）热继电器（每组3个）变频器（每组1台）螺丝刀（一字、十字每种每组一1把）剥线钳（每组1把）斜口钳（每组1把）导线若干十二、需要说明

25、的其他问题课堂演练与课后项目相结合，教师起到引导和指导的作用，同时借助于网络中的资源得到自我提升。课程设计摒弃了以往纯粹的教师讲授课的形式，引入了情境任务教学，由于设计和应用仍处于试验阶段，所以该设计仍存在一些不成熟之处。十三、本课程常用术语中英文对照序号英文词汇中文对照1absolute绝对2absolute output绝对最大输出3actuator执行器4against对比5alter改变6ambient环境 周围7analog模拟8assign分配9back up battery备用电池10buffer memory缓冲存储11bus总线12case外壳13characteristic

26、特征14child-station子站15common terminal公共端16compatible兼容17condition条件18configuration组态19control level控制级20convenient方便21conversion转换22conveyor传送23debug调试24dedicated屏蔽25design设计26diagnosis诊断27erase清除28execute执行29expand扩展30faulty故障站31flexibly灵活的32hardware manual硬件手册33input输入34input point输入点数35instruction

27、指令36insulation隔离37interlocking互锁38mandatory强制39mantenance维护40momentary power failure瞬时断电41monitor监视42observation观察43occupy占用44occur发生45parameter 参数46path 路径47perform 进行48peripheral 外围49phase 相50power line 电源线51power on/off 上电断电52precaution 注意事项53print board 印刷电路板54procedure 过程55programing interface

28、编程口56protocol 协议57range 范围58rated input voltage 额定输入电压59recommend 建议60reduce 减少61resistor 电阻62resolution 分解，解析63scan 扫描64screw 螺丝65seamless network 无缝网络66short 短路67start up 起动附：课程整体设计体会在这次课程设计过程中，我又一次学习戴教授的以能力为导向的职业教育，学习并借鉴了历年青骨班老师的学习心得和成果，根据授课对象的学习目标及课程要求，我对PLC及变频器应用实训课程进行了又一次设计。这不仅是一个学习的过程，更是我能力的又

29、一次提升。通过这次设计对戴教授提出的以能力为导向的职业教育有了更深入的了解，对“什么是一堂好课”有了更深的理解。课程教学设计有三大原则，即突出课程能力的目标、能力要以项目任务来训练、课程评价要以学生为中心。当今高职教育的目标不应当仅仅是知识传授，而是以能力提高作为最终的目标，因此课堂教学设计必须坚持“以能力为本位”，而能力只能通过训练获得提高，其载体就是项目和任务。课程整体教学改革必须遵循六个原则、两个渗透。六个原则为：一是课程内容必须是职业活动导向、工作过程导向；二是突出能力目标；三是教学以项目和任务为主要载体；四是用任务训练职业岗位能力；五是课程必须以学生为主体；六是课程整体的知识、理论、实践必须要一体化。两个渗透为：把外语、道德、素质教育渗透到所有课程中；把职业核心能力渗透到教学中。高等教育课程应符合高职教育的特点，从高职院校学生的实际情况出发，遵循高职教育的规律，以职业能力为导向，以素