《电气控制与PLC》教学大纲

《电气控制与PLC》教学大纲课程编号：13180419英文名称：ElectricalControlandPLC学分：3学时：总学时56学时，其中理论40学时，实践16学时先修课程：电路原理、电机与电力拖动、运动控制技术课程类别：专业主干课程授课对象：电气工程及其自动化专业学生教学单位：机械与电气工程学院修读学期：第5学期一、课程描述和目标《电气控制与PLC》是电气工程及其自动化专业的必修主干课程。课程以工业过程模型为被控对象，从工程实践的角度出发，系统讲授工厂常用电器设备的结构、工作原理、电气控制系统设计、可编程控制器的原理和控制系统设计等内容。课程强调控制系统的设计、调试和实际问题的处理，与生产实际联系紧密，实践性强。本课程拟达到的课程目标:课程目标1：能够进行电气自动化系统的设计，特别是强电方面的设计和开发，能在电气控制与PLC系统的设计等方面中体现出创新意识。课程目标2：能够根据具体的检测、控制对象及其特征，制定电气控制与PLC项目的研究方法和技术路线，设计电气实验方案。课程目标3：了解电气控制与PLC系统相关的国际发展趋势、研究热点，理解和尊重世界不同品牌的差异性，及技术指标、开发方法等方面的多样性，在技术方面能够沟通。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标支撑强度3.3能够进行电气工程，特别是电机系统、电力系统的设计，并在设计中体现一定的创新意识；课程目标1H4.2能够根据具体的检测、控制对象及其特征，制定研究方法和技术路线，设计实验方案。课程目标2M10.2了解电气工程相关领域的国际发展趋势、研究热点和差异；课程目标3L三、教学内容、基本要求与学时分配（一）理论教学内容序号教学内容基本要求及重、难点（含德育要求）学时教学方式对应课程目标1导学：讨论电气控制与PLC的学习目标、学习方法、以及课程的教学形式、计划、考核要求基本要求：解读课程目标、明确任务要求、指明学习方法重点：课程目标与培养目标、毕业要求之间的联系，明确课程重要性难点：德育要求：大国青年的社会责任2集中讲授课程目标32常用低压电器：电气控制的基本概念、电器的分类和工作原理及电气控制中的常用电器、主令电器及动力线路中常用电器。基本要求：了解电器控制历史、掌握电磁机构原理、掌握基本电气符号重点：电磁机构原理难点：接触器、继电器原理与检测德育要求：新中国奋斗历程与辉煌成就4集中讲授课程目标2课程目标33电气控制基本控制规律：结合项目案例，了解电气控制线路的基本控制规律和基本控制环节。基本要求：掌握绘制电气控制线路的规则、学会电气控制的基本控制环节，能进行启动控制、制动控制、电动机的可逆运行和调速控制重点：典型控制线路以及应用特点难点：线路分析与按需设计德育要求：规范意识、社会责任4集中讲授课程目标1课程目标24电气控制系统分析与设计：结合项目案例，分析车床电气控制线路；学习电力拖动方案和电机的选择和电气控制线路的设计方法。基本要求：能对车床电气控制线路分析，并进行设计、了解其它机床电气控制线路。了解电气控制系统设计内容和原则、学会电力拖动方案和电机选择、掌握电气控制线路设计方法。重点：器件选型与电气线路设计难点：根据系统特性和要求设计实验方案德育要求：工匠精神4集中讲授+案例讨论课程目标1课程目标25PLC概述：PLC的简介、定义及其应用特点；学习PLC组件、结构和工作原理。基本要求：掌握PLC组成和各部分作用、掌握PLC结构、工作原理。重点：PLC结构与工作原理、软件组的应用与梯形图编程难点：/德育要求：爱国情怀6集中讲授+仿真讨论课程目标2课程目标36PLC指令系统：结合案例，学习PLC的基本指令、应用指令的编程规则和技巧基本要求：掌握基本指令和分类、传送、比较、循环移位、数据处理等应用指令。重点：指令规则与准确应用难点：编程技巧德育要求：规矩意识6集中讲授+仿真讨论课程目标1课程目标27PLC控制系统应用与设计：AD/DA模块、温度/液位控制系统系统基本要求：掌握模拟量输入/输出模块基本概念和使用方法，能用PID控制温度系统重点：闭环温控/液位系统方案设计与实现难点：PID控制、系统优化德育要求：可持续发展的意识6集中讲授+课堂讨论课程目标1课程目标28PLC控制系统应用与设计：计数器、串行通讯、交流电机变频控制基本要求：掌握编码器测速原理及其检测方法、串行通讯基本概念和模块使用方法，实现交流电机的闭环调速重点：闭环调速系统方案设计与实现难点：串行通讯、交流调速系统优化德育要求：爱岗敬业6集中讲授+课堂讨论课程目标1课程目标29总结：课程总结课程教学内容总结、实践项目分析讨论重点：项目设计技巧和心得探讨难度：德育要求：诚实守信2集中讲授+课堂讨论课程目标1课程目标2课程目标3合计40（二）实验教学内容序号实验项目实验内容与要求学时类型对应课程目标1继电接触控制初步熟悉继电接触控制方法熟悉电动机的接法要求：必修。2验证课程目标1课程目标22电动机互锁控制和顺序控制实验熟悉电动机互锁控制方法熟悉电机顺序启动方法要求：必修。2验证课程目标1课程目标23可编程序控制器编程熟悉PLC梯形图设计方法、软件编程界面,学会下载、调试程序要求：必修。2验证课程目标1课程目标24PLC基本操作及输入、输出实验熟悉PLC输入、输出模块及其外部连接方式熟悉输入、输出指令,学会编程器的使用方法要求：必修。2验证课程目标1课程目标25定时器计数器使用按照控制任务的要求设计控制电路和程序掌握PLC与被控制设备的连接和程序的调试、监控要求：必修。2设计课程目标1课程目标26十字路口交通灯自动控制熟悉PLC的应用指令掌握系统设计方法要求：必修。2设计课程目标1课程目标27交流电机变频控制通过实验，进一步熟悉PLC变频器的一些应用，掌握变频器参数设置要求：必修。4综合课程目标1课程目标2合计16四、课程教学方法1.总体设计采用“知识传授、实例仿真、项目作业、实验巩固、分层拓展”的方法，将电气控制与PLC设计贯穿于整个教学过程中，通过师生互动完成教学任务。采用探究式的教学模式，激发学生的学习兴趣，增强对所学知识的理解和掌握，完成复杂综合性项目训练。2.课堂教学课堂讲授：教师讲授为主、学生讨论为辅，在教学过程中采用多种教学方法和手段，如多媒体、项目制例题、虚拟仿真等。在课前预习的基础上，按知识模块，通过案例以演示和归纳主要知识点的应用，通过问题引导学生学习和讨论，不断强化学生对知识的理解。在讲授、讨论中，通过基础知识传授、实例仿真、基于项目的实例讲解等多种课堂教学模式，引导学生掌握PLC电气控制系统的设计和调试，使学生体验项目设计的过程，获得学习电气知识的成就感。课内讨论：围绕预习内容、讲授案例、作业问题、阶段作品，引导学生进行优化、完善和补充。3.实验教学在课外学习和作业实施的基础上，通过集中实验，理解有关知识点，掌握电气控制与PLC的设计和调试方法，采用集中指导、自主练习、个别答疑。4.课外学习课前预习：要求学生在课前按预习计划完成自主学习内容，即自学教材相关章节，观看课程网站上教学视频。课后作业：要求学生按时完成课后作业。复杂项目设计：完成一个复杂综合项目的设计，并进行集中验收和现场答辩。五、学业评价和课程考核（一）考核方式及具体要求1.课程成绩构成与要求课程考核注重形成性和终结性评价相结合，考核内容主要由平时作业、章节测试、课程实验、项目作业和期末考核组成，均按百分制计分，其中期末考核成绩占60%、平时作业和章节测试成绩占20%、课程实验占10%、项目作业占10%。2.课程目标达成考核与评价序号考核方式课程目标1（分值）课程目标2（分值）课程目标3（分值）合计1平时作业与章节测试1010202课程实验0100103项目作业550104期末考试50.49.6060课程目标对应分值65.424.610100（二）考核与评价标准1.平时成绩考核与评价标准分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分作业按时完成，90%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握到位。能够利用理论知识分析电气控制、PLC控制系统相关专业问题，并进行创新设计,非常了解电气控制与PLC的发展趋势、研究热点。按时完成，70%-90%左右的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握较到位。能够较好利用理论知识分析电气控制、PLC控制系统相关专业问题，创新意识较好,了解电气控制与PLC的发展趋势、研究热点。延时完成，60%以上的作业内容齐全，基本知识点理解、掌握基本到位。对电气控制、PLC控制系统专业问题有一定的分析和创新设计,对电气控制与PLC的发展趋势、研究热点有所了解。不交和补交，作业内容在60%以下，基本知识点理解、掌握有偏差。不能对电气控制、PLC控制系统进行有效分析和创新设计,不了解电气控制与PLC的发展趋势、研究热点。2.章节测试与评价标准章节测试根据测试题目及评分标注进行打分（百分制）。3.课程实验分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分课程实验能根据电气或PLC实验要求自主设计实验方案，搭建系统并安全实验，有自己的设计理念。实验报告完整，方案解析和结果分析有理有据。能根据电气或PLC实验要求搭建实验系统，并完成实验，有一定的设计思维。实验报告完整，方案解析和结果分析基本到位。能根据电气或PLC实验要求搭建实验系统，并安全实验，设计思维和创新意识较差。实验报告基本完整，方案解析和结果分析不准确。不参与实验或电气或PLC实验过程存在安全隐患，实验报告不交或内容不完整，无实验方案、结果分析等内容。4.项目作业分值观测点90-100分70-89分60-69分0-59分项目作业能根据电气自动化项目要求自主设计方案，搭建系统并完成实践，有自己的设计理念。项目报告完整，系统能很好运行，结果与要求一致。能根据项目要求搭建电气自动化系统，并完成实践，有一定的设计思维和创新意识。项目报告完整，系统能基本运行。能根据项目要求搭建电气自动化系统，并完成实践，设计思维和创新意识较差。项目报告基本完整，系统运行不太理想。不参与项目实践或项目过程存在安全隐患，电气自动化项目报告不交或内容不完整，无方案，不能运行或达不到要求。5.期末试卷考核与评价标准根据课程目标及教学内容，设计期末考核试题，综合检验学生对课程相关知识的掌握、综合应用及解决复杂问题的能力，根据考试题目设计相应评分标准。六、教材与参考书（一）推荐教材1．《电气控制与