《工业自动控制设备编程与调试》课程标准

PAGEPAGE2《工业自动控制设备编程与调试》课程标准一、课程基本信息课程名称：《工业自动控制设备编程与调试》课程学时：366开课时段：第三学年（第6学期）、第四学年（第7学期）适用专业：适用六年制工业机器人应用与维护专业授课对象：工业机器人应用与维护专业学生二、制订课程标准的依据本标准依据工业机器人应用与维护专业教学标准中的人才培养规格要求和对《工业自动控制设备编程与调试》课程教学目标要求，对接工业机器人应用与维护专业服务的职业岗位群职业能力和相关技能标准而制订。用于指导《工业自动控制设备编程与调试》课程建设与课程教学。三、课程性质与任务《工业自动控制设备编程与调试》是工业机器人应用与维护专业的专业方向课程之一，是工业机器人应用与维护专业的配套课程，是工业机器人系统安装与调试必备的知识，通过专周项目实训实现。本课程实践性较强，学习时应注意理论联系实际，培养实际应用能力，是集专业理论与技能训练于一体的专业方向课程，是工业机器人应用与维护专业方向性课程，学生通过学习掌握单片机和PLC的应用技能，学会运用相关知识分析问题和解决问题，树立安全用电意识，具有一定的创新思维能力、科学的工作方法和良好的职业道德意识，为职业能力发展奠定良好的基础。四、本课程与其它课程的关系序号前期课程名称需要本课程支撑的主要能力1可编程序控制器技术应用(三菱)程序编写与调试能力2工业网络技术具有常用工业协议系统认知的能力序号后续课程名称需要本课程支撑的主要能力1工业机器人系统集成应用工业机器人应用于产线的设计、安装与调试的能力2工业机器人系统安装与调试C语言编程基础及模块化编程方法五、课程目标与要求通过本课程的学习和训练，使学生具备以下知识-能力-素质：1.了解单片机结构2.了解C语言基本语句格式3.掌握C语言模块化编程方法4.学会单片机控制系统的设计和维护方法5.能对设备装置（送料、分拣单元）进行装配和调试6.能理解S7-300的系统特性；7.能掌握编程语言、指令及程序结构，正确使用软件进行程序设计；8.能设计WINCC的监控画面；9.能正确应用变频器和射频装置；10.能正确应用PROFINET进行组网；11.能综合应用传感器技术、气动技术、HMI技术以及PLC技术编程并调试自动化生产线；12.具有电气控制、可编程控制器、变频器等现代化工业控制系统技术知识；了解掌握工控组态和触摸屏应用技术，了解一定的自动化系统集成知识和自动控制系统及监控系统装调的基本知识；具备电气设备安装、调试与维护能力，具备生产自动化设计、编程、装调能力。13.养成诚信、敬业、科学、严谨的工作态度和较强的法律法规、安全、质量、效率、保密及环保意识，具有良好的职业道德素质。14.培养自学能力、工具应用（如资料检索等）能力、技术文件写作表达能力、沟通与团队协作能力等方法能力与社会能力，具备较强的工作能力、知识迁移应用能力，具有终身学习的精神和和可持续发展能力。六、课程的主要内容与建议学时序号一级学习情境二级学习情境学时教学形式备注1单片机系统装配与调试1.生产线拆卸与装配2.生产线送料模块设计与调试3.生产线材料分拣模块设计调试4.生产线颜色分拣模块设计调试5.基于单片机控制系统的生产线综合设计与调试84理虚实一体化教学。理论学习+protell仿真软件进行电路仿真及程序设计与调试+设备连接及程序调试项目引导学习2西门子控制系统设计与调试1.认识西门子S7-3002.S7-300PLC指令及程序应用设计3.顺序控制GRAPH编程方法4.WINCC工程化组态设计5.结构化程序设计及编程应用6.射频技术及应用7.变频技术及应用8.工业网络技术应用9.综合设计应用198通过实训室设备、HMI监控画面及FactoryIO软件实现项目引导学习3自动化生产线设计与调试1.自动化产线单站编程与调试2.自动化产线多站联动控制系统设计与调试84通过实训设备、三菱PLC、变频器以及HMI实现项目引导学习合计366七、课程结构与内容学习情境名称教学目标学习的内容与训练的项目学时建议1.生产线拆卸与装配1.掌握识读装配图的方法2.能够正确使用装配工具完成系统装配2.掌握连接件的作用和防松方法3.能够根据实际情况编制工作计划4.掌握实际操作中的劳动保护和安全操作知识1.识读装配图的方法常用连接件：螺钉、螺栓连接与防松2.装配工具的使用方法3.编制装配工作计划4.材料成本和工时成本核算122.生产线送料模块设计与调试1.了解单片机内部结构及最小系统2.了解C51语言编程环境、基本语句格式3.掌握for、while语句的格式应用4.了解按键扫描的编程方式5.掌握步进电机的工作原理及控制方式6.掌握舵机的工作原理及控制方式7.掌握光电传感器的工作原理及应用1.51系列单片机最小系统组成2.keil软件的使用3.C51编程的基本结构及常用数据类型4.延时子函数5.按键扫描方式6.步进电机原理及控制方式7.舵机的工作原理及控制方式8.传感器的分类及用途123.生产线材料分拣模块设计调试1.进一步掌握C51编程语句结构2.掌握if语句的格式及应用3.进一步掌握for、while语句应用4.掌握直流电机的工作原理及控制方式5.掌握金属传感器的工作原理及编程应用6.掌握光电传感器的装调1.if、for、while语言编程应用2.直流电机的工作原理及控制方式3.金属传感器的工作原理及编程应用4.光电传感器的装调方式124.生产线颜色分拣模块设计调试1.进一步掌握C51编程语句结构2.进一步掌握if、for、while语句应用3.掌握颜色传感器的工作原理及编程应用1.if、for、while语言编程应用2.颜色传感器的工作原理及编程应用245.基于单片机控制系统的生产线综合设计与调试1.掌握C语言模块化编程方法2.掌握单片机外部中断编程方式1.模块化编程方式2.单片机外部中断246．认识西门子S7-3001.了解西门子集成自动化系统的结构和意义2.了解西门子S7-300PLC的硬件结构3.能使用STEP7根据实际设备进行硬件组态学习的内容：1.安全教育（安全用电知识，“5S”管理）S7-300系列PLC简介2.S7-300PLC的存储区3.西门子PLC的编程语言训练的项目：1.硬件组态147．S7-300PLC指令及程序应用设计1.了解PLC的编程语言与程序结构；2.熟悉PLC的存储器的数据类型与寻址方式；3.掌握的定时器与计数器指令；4.能应用位逻辑指令、MOVE及算术运行指令等进行简单的程序设计。学习的内容：1.位逻辑指令2.定时器指令3.计数器与数据处理指令的应用4.CPU时钟存储器5.MOVE指令的应用6.数学运算指令训练的项目：1.电动机正反转控制系统设计2.小便池冲水控制系统设计3.故障信息显示系统设计4.流水灯控制系统设计5.WINCC的应用6.简单运算器系统设计288．顺序控制GRAPH编程方法1.理解程序块的概念；2.掌握以转换为中心的单序列顺序控制设计方法；3.掌握以转换为中心的选择分支及并行分支的顺序控制设计方法。学习的内容：1.用户程序中的块2.顺序控制设计法与顺序功能图训练的项目：1.1.三台电机顺启逆停系统设计2.小车自动运行控制系统设计3.小车手自动运行控制系统设计309.WINCC工程化组态设计1.能理解HMI的作用及与PLC的联系。2.能正确设置和使用WINCC软件。3.掌握按钮、I/O域、灯及棒图灯的变量组态方式；4.具有根据控制要求设计组态画面的能力。学习的内容：1.矢量图和棒图2.画面的切换3.开关的设置4.时间格式的转换5.配方的应用6.用户管理权限训练的项目：1.组态灌装自动化生产线监控画面2810.结构化程序设计及编程应用1.掌握用户程序块的类型及功能；2.理解结构化程序结构并应用；3.能标准化程序；4.理解多重背景的意义。学习的内容：1．S7-300用户程序结构2．全局变量与局部变量3．实际参数与形式参数训练的项目：1.调用功能的方法实现电动机正转控制2.调用功能的方法实现函数运算3.水箱水位控制系统设计4.多重背景下的水箱水位控制系统设计5.结构化编程应用设计2811.射频技术及应用1.能理解射频设备的功能；2.能对射频装置进行数据的写入和读取；3.能通过程序修改数据。学习的内容：1.射频技术的原理2.射频设备3.射频的组态及编程训练的项目：1.公交卡充值及刷卡系统设计1412.变频技术及应用1.能正确使用IOP面板；2.能正确设置变频器的参数3.能应用变频器完成控制要求。学习的内容：1.IOP面板2.G120系列变频器简介3.变频器的参数4.G120的调试步骤训练的项目：1.液体混合控制系统设计1413.工业网络技术应用1.理解现场总线通信与网络基本知识；2.了解现场总线协议/规范；3.了解常用工业协议系统；4.掌握CC-Link总线的基本应用。学习的内容：1.现场总线通信与网络基本知识2.现场总线协议/规范3.工业以太网技术应用4.CC-Link总线技术应用训练的项目：1.多地电机控制系统设计1414.综合设计应用1.能根据要求查找资料，制定系统功能；2.能制定工作计划和梳理工作流程；3.能根据需求设计触摸屏监控画面；4.能运用所学实现功能；5.具有良好的沟通和团队协作能力。学习的内容：1.查找资料，制定计划和工作流程2.团队合作3.展示汇报训练的项目：1.投币式自动咖啡机控制系统设计2815.自动化产线单站编程与调试1.能正确应用传感器实现分拣等功能2.掌握气动元器件及气动回路的搭建和功能3.理解单站功能和结构的基础上，能进行单站程序的编写和调试学习的内容：1.传感器的调试与设置2.气动回路的连接训练的项目：1.供料单元编程与调试2.翻转单元编程与调试3.提取单元编程与调试4.加盖单元编程与调试5.冲压单元编程与调试6.分拣单元编程与调试5416.自动化产线多站联动控制系统设计与调试1.掌握Profibus的连线及设置方式2.掌握联网后数据交换的方法3.能通过编程实现多站联动学习的内容：1.基于Profibus的工业网络连接2.数据的交换训练的项目：1.三站联动程序编写与调试2.多站联动程序编写与调试30教学方法手段与资源利用建议：教学方法：采用讲授法、演示法、实操法等教学方法。媒介资源：教材、教案、多媒体课件、图片、视频、技术手册、规范、案例、软件、实物等。教学环境说明：多媒体设备、网络设施、单片机与传感器实训室。考核评价：过程考核与终结考核相结合。八、课程实施与保障1.教学团队的基本要求（1）团队规模：专兼职教师19人左右（含专业实训指导教师），其中，专职教师14人，兼职教师5人，职称和年龄结构合理，互补性强。（2）教师专业背景与能力要求：具备机电专业背景，掌握一定的教学方法与教学艺术。（3）“双师型”教师：“双师”比例应达到70%以上，承担理、虚、实一体化课程的专业教师应为“双师型”教师。通过校企共建方式建设专兼结合的“双师型”教师队伍。2.教学硬件环境基本要求实施《工业自动控制设备编程与调试》课程教学，校内实验实训硬件环境应具备以下条件：序号名称基本配置要求场地大小/m2功能说明1单片机与传感器实训室网络环境、1套投影设备、1台教师机、20套单片机与传感器实训设备。144具备一体化教室功能，为《工业自动控制设备编程与调试》课程的模块1西门子单片机系统装配与调试的实施以及培训鉴定提供条件。2西门子自动化控制实训室网络环境、1套投影设备、1台教师机、20套西门子标准变频控制系统设备。265具备一体化教室功能，为《工业自动控制设备编程与调试》课程的模块2西门子自动化控制系统设计与调试的实施以及培训鉴定提供条件。3机电一体化实训室网络环境、1套投影设备、1台教师机、5套FESTOMPS。200具备一体化教室功能，为《工业自动控制设备编程与调试》课程的模块3自动化生产线设计与调试的实施以及培训鉴定提供条件。3.教学资源基本要求（1）基本的《工业自动控制设备编程与调试》多媒体网络课程资源。（2）《实训室操作手册》、有关专业图书与期刊等图书资源。（3）来自企业合作伙伴提供的企业生产与管理规范、生产案例等企业生产软资源。九、其它说明1.学生学习基础要求（1）具备简单电子技术知识（2）