电器与可编程控制器教学大纲

电器与可编程控制器教学大纲课程中文名称：电器与可编程控制器课程英文名称：Low-voltageapparatusandProgrammableController课程编号：204T0134学分：2学时：32（其中：讲课学时：32实验学时：0实践学时：0）先修课程：电路原理II、电子技术基础（一）/（二）、电机与拖动等适用专业：自动化课程类别：专业核心课/必修使用教材：《电气控制与PLC原理及应用西门子S7-1200PLC》陈建明，机械工业出版社，2020年9月开课单位：电气与新能源学院课程简介：“可编程控制器”是工业领域常用的控制器，具有很高的可靠性，随着模块化发展趋势，可编程控制器系统的功能越来越强大。可编程控制器的应用范围十分广泛，它不仅用于一般工业，也广泛用于交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源发电等，在照明、空调等家用电器及其他领域中也有着广泛的应用。一、课程性质《电器与可编程控制器》是自动化专业教学计划中具有重要意义的专业核心课，本课程的任务是通过学习，使学生掌握电气控制线路的设计原则、方法，熟悉和了解常用低压电器的基本组成和原理，掌握典型的电器控制线路，并能读懂和分析电器控制原理图；熟悉可编程控制器的结构原理及工作方式、基本指令和功能指令，掌握LAD、STL、顺序控制功能图的基本编程规则，了解和掌握可编程控制器编程软件的使用方法，能根据需求进行PLC选型、I\O资源分配并编程实现，为将来从事专业工作打下坚实的基础。二、教学目标课程目标1：通过本课程学习，强化学生的“四个自信”，帮助学生初步掌握科学的方法论和认识论，塑造学生正确的世界观、人生观和价值观。课程目标2：通过本课程学习，培养学生整体工程思想，以及把握关键环节的能力。课程目标3：通过本课程学习，学习查找文献资料的方法，依据现实设计多种可选择解决方案。课程目标4：通过本课程学习，能够分析用户需求，完成复杂控制系统软硬件设计，并体现创新意识。课程目标5：通过本课程学习，了解自动化专业的数据采集、处理、分析、仿真常用的仪器和软件，理解其使用场合。三、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求毕业要求指标点课程目标对毕业要求的支撑关系2.问题分析2.1能运用相关科学原理，识别和判断自动化系统复杂工程问题的关键环节。课程目标1课程目标22.问题分析2.3能认识到解决自动化系统工程问题有多种方案可选择，会通过文献研究寻求可替代的解决方案。课程目标1课程目标33.设计/开发解决方案3.2能够针对自动化系统工程设计与产品开发的特定需求，完成元件和系统的设计，在设计中体现创新意识。课程目标1课程目标45.使用现代工具5.1了解专业常用的现代仪器、信息技术工具、工程工具和模拟软件的使用原理和方法，并理解其局限性。课程目标1课程目标5四、教学内容及要求第一章绪论1.教学内容（1）了解电器与可编程控制器的学科地位、基本内容和发展历史；（2）电器与可编程控制器课程的任务与要求；（3）了解可编程控制器的国内外发展概况。2.重点难点：主要电器与可编程控制器在自动控制系统中的应用。3.课程思政融入点：建设新型工业控制系统，电气控制起着重要的技术支撑作用。4.考核要点：可编程控制器的国内外发展。5.教学方法：基于雨课堂教学。6.作业安排：1.1、1.5第二章、常用低压控制电器及电气控制系统分析1．教学内容：（1）低压电器分类、低压电器的作用；（2）接触器、继电器、熔断器、低压开关和断路器及主令电器等的基本结构、工作原理、产品型号选型原则和方法等。（3）三相异步电动机的启动控制、正反转控制、调速控制、制动控制等基本环节线路的工作原理分析。2.重点难点：三相异步电动机的启动控制、正反转控制、调速控制、制动控制等基本环节线路的工作原理分析。3.课程思政融入点：分析传统电气控制设计方法，培养学生积极创新的工程意识。4.考核要点：三相异步电动机的启动控制、正反转控制、调速控制、制动控制等基本环节线路的工作原理分析。5.教学方法：基于雨课堂教学。6.作业安排：2.3、2.7、2.13、2.15第三章、PLC的基础概述1．教学内容：（1）了解PLC的产生、发展概况。（2）了解PLC的用途和功能特点。（3）掌握PLC的硬件组成、工作方式。（4）了解PLC常用编程语言。（5）了解PLC主要性能指标。2.重点难点：PLC的硬件组成、工作方式3.课程思政融入点：对比国内外PLC的生产厂家及性能对比，激起学生的品牌意识。4.考核要点：PLC的硬件组成、工作方式5.教学方法：基于雨课堂教学。6.作业安排：3.6、3.7第四章、S7-1200PLC的系统配置1．教学内容（1）了解S7-1200PLC的机种及系统构成。（2）掌握外端子图、软元件。2.重点难点：软元件3.课程思政融入点：软元件是硬件软化的一种思路，激起学生的创新意识。4.考核要点：软元件5.教学方法：基于雨课堂教学。6.作业安排：4.2、4.4、4.6第五章、PLC的基本逻辑指令及程序编制1．教学内容（1）掌握S7-1200PLC基本逻辑指令。（2）掌握梯形图的编程方法。2.重点难点：梯形图3.课程思政融入点：梯形图是西门子PLC产品的一种编程语言，而西门子PLC在市场上的占有率为第一，唤起学生的爱国情怀。4.考核要点：梯形图5.教学方法：基于雨课堂教学。6.作业安排：5.2、5.3、5.4、5.6第六章、S7-1200PLC的基本功能指令及应用1．教学内容（1）掌握S7-1200PLC基本功能指令。（2）了解功能指令的编程方法和应用分析。2.重点难点：功能指令应用3.课程思政融入点：通过学习基本功能指令，学生已经能够阅读基本的系统程序，帮助学生树立设计开发复杂工业控制系统的信心。4.考核要点：功能指令应用5.教学方法：基于雨课堂教学。6.作业安排：6.2、6.4、6.6第七章、S7-1200PLC的顺序控制指令及应用1．教学内容（1）了解功能图的产生、基本概念。（2）掌握功能图的绘制原则、顺序控制指令。（3）功能图的结构化实现方法。2.重点难点：功能图的结构化实现方法3.课程思政融入点：通过学习顺序控制指令，学生已经能够阅读常用的过程控制系统程序，帮助学生树立设计开发复杂工业控制系统的信心，激起爱国情怀。4.考核要点：功能图的结构化实现方法5.教学方法：基于雨课堂教学。6.作业安排：7.1、7.4、7.5、7.7第八章、S7-1200PLC的功能指令及应用1．教学内容（1）了解跳转指令、循环指令的使用。（2）掌握子程序、中断程序的使用原则。（3）掌握基本的程序组织结构2.重点难点：子程序、中断程序的使用原则。3.课程思政融入点：通过学习功能指令，学生已经能够进一步简化控制系统程序结构，帮助学生树立设计开发复杂工业控制系统的信心，培养精益求精的工程师精神。4.考核要点：子程序、中断程序的使用原则。5.教学方法：基于雨课堂教学。6.作业安排：8.3、8.5、8.7第九章、S7-1200PLC的脉冲处理指令及运动控制技术1．教学内容（1）了解脉冲与运动控制概念。（2）掌握高速计数器指令、高速脉冲输出指令。（3）掌握PTO及PWM功能配置与编程。2.重点难点：PTO及PWM功能配置与编程。3.课程思政融入点：通过本章学习，学生已经能够设计运动控制系统并形成闭环控制，帮助学生树立设计开发复杂工业控制系统的信心，培养精益求精的工程师精神。4.考核要点：PTO及PWM功能配置与编程。5.教学方法：基于雨课堂教学。6.作业安排：9.3第十章、S7-1200PLC的模拟量单元及PID指令1．教学内容（1）了解EM235模拟量工作单元。（2）掌握PID控制及PID指令。（3）掌握模拟量处理程序编制。2.重点难点：模拟量处理程序编制。3.课程思政融入点：通过本章学习，学生已经能够设计运动控制系统并形成闭环控制，帮助学生树立设计开发复杂工业控制系统的信心，培养精益求精的工程师精神。4.考核要点：模拟量处理程序编制。5.教学方法：基于雨课堂教学。6.作业安排：10.5五、教学内容对课程目标的支撑关系章节教学内容学时分配支撑的课程目标讲课实验实践第一章绪论11、2第二章常用低压控制电器及电气控制系统分析81、2、3第三章PLC的基础概述11、2、3、4、5第四章S7-1200PLC的系统配置41、2、3、4、5第五章PLC的基本逻辑指令及程序编制21、2、3、4、5第六章S7-1200PLC的基本功能指令及应用61、2、3、4、5第七章S7-1200PLC的顺序控制指令及应用21、2、3、4、5第八章S7-1200PLC的功能指令及应用41、2、3、4、5第九章S7-1200PLC的脉冲处理指令及运动控制21、2、3、4、5第十章S7-1200PLC的模拟量单元及PID指令21、2、3、4、5六、考核方式及成绩评定标准1.课程考核方式：闭卷考试占60%，平时成绩占40%。平时成绩包括课堂表现和雨课堂25%、课程作业15%。支撑毕业要求课程目标考核与评价方式合计平时成绩（40%）期末考试（60%）课堂表现25%课程作业15%闭卷考试课程目标155指标点2.1课程目标2102030指标点2.3课程目标3102030指标点3.1课程目标481018指标点5.1课程目标571017总分占比%40601002.课程考核评分标准课程目标考核要求评分标准高于预期达到预期低于预期优秀良好合格不合格1.通过本课程学习，强化学生的“四个自信”，帮助学生初步掌握科学的方法论和认识论，塑造学生正确的世界观、人生观和价值观。（5分）平时表现课堂讨论543<32.通过本课程学习，培养学生整体工程思想，以及把握关键环节的能力。（30分）平时表现课程作业课程考试27-3024-2618-23<183.通过本课程学习，学习查找文献资料的方法，依据现实设计多种可选择解决方案。（30分）平时表现课程作业课程考试27-3024-2618-23<184.通过本课程学习，能够分析用户需求，完成复杂控制系统软硬件设计，并体现创新意识。（18分）平时表现课程作业课程考试16-1813-1512-13<115.通过本课程学习，了解自动化专业的数据采集、处理、分析、仿真常用的仪器和软件，理解其使用场合。（17分）平时表现课程作业课程考试1