《电气控制与PLC(A)》教学大纲

《电气控制与PLC(A)》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：05136041课程性质：学科基础必修课学分：4学分学时：64学时（理论56学时，实验8学时）先修课程：电路分析基础B、模拟电子技术C、数字电子技术A等后续课程：机器人驱动与运动控制、机器人编程与系统集成等适用专业：机器人工程开课单位：电气工程与自动化学院一、课程说明《电气控制与PLC(A)》是机器人工程专业的一门学科基础必修课程。本课程主要介绍常用低压电器、电气控制基本线路、可编程序控制器(PLC)的结构和分类、工作原理、指令系统、编程及其应用技术，系统地阐述电气控制和可编程序控制器系统的分析与设计的一般方法。通过本课程的学习，使学生能够熟练运用PLC的编程思想，进行电气控制系统的设计，并且能够根据工艺过程和控制要求进行PLC系统设计，为后续课程、毕业设计和今后的工作打下良好的基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：了解常用低压电器基础知识，掌握电气控制基本线路、可编程序控制器的结构、原理、指令系统、编程及其应用技术基础知识和电气控制和可编程序控制器系统的分析与设计的一般方法。课程目标2：具有获取课程相关信息和资源的能力，掌握运用逻辑顺序控制的思想进行电气控制系统的设计，并且能够根据工艺过程和控制要求进行PLC系统设计的能力。具有较强的学习和适应能力，能够不断开拓创新课程目标。课程目标3：具备良好的工程职业道德素质，具备从事电气控制类相关工作的职业素质以及专业知识和应用能力，并具备从事相关技术工作所需的行业背景知识、劳动技能以及团队协作能力。了解专业发展动态，树立为国家发展做出贡献的观念与爱国主义情怀。三、课程目标与毕业要求《电气控制与PLC(A)》课程教学目标对机器人工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.1掌握机器人工程领域所需的数学（高等数学、概率论与数理统计、线性代数、复变函数与积分变换）、大学物理等科学知识，具备理解和表述复杂工程的计算和分析能力。课程目标1：了解常用低压电器基础知识，掌握电气控制基本线路、可编程序控制器的结构、原理、指令系统、编程及其应用技术基础知识和电气控制和可编程序控制器系统的分析与设计的一般方法。课程目标2：具有获取课程相关信息和资源的能力，掌握运用逻辑顺序控制的思想进行电气控制系统的设计，并且能够根据工艺过程和控制要求进行PLC系统设计的能力。具有较强的学习和适应能力，能够不断开拓创新课程目标。M3.设计/开发解决方案3.1能够针对机器人工程领域的复杂工程问题提出网络化、智能解决方案。课程目标2：具有获取课程相关信息和资源的能力，掌握运用逻辑顺序控制的思想进行电气控制系统的设计，并且能够根据工艺过程和控制要求进行PLC系统设计的能力。具有较强的学习和适应能力，能够不断开拓创新课程目标。M5.使用现代工具5.3能够运用机器人工程仪器仪表，观测、分析相关设备与系统的特性，并理解其局限性。课程目标2：具有获取课程相关信息和资源的能力，掌握运用逻辑顺序控制的思想进行电气控制系统的设计，并且能够根据工艺过程和控制要求进行PLC系统设计的能力。具有较强的学习和适应能力，能够不断开拓创新课程目标。课程目标3：具备良好的工程职业道德素质，具备从事电气控制类相关工作的职业素质以及专业知识和应用能力，并具备从事相关技术工作所需的行业背景知识、劳动技能以及团队协作能力。了解专业发展动态，树立为国家发展做出贡献的观念与爱国主义情怀。H注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.常用低压电器1.1低压电器的定义和分类；1.2低压电器的工作原理；1.3常见的低压电器。教学要求：要求学生掌握接触器、继电器的选择与应用，了解常用低压电器。重点：低压电器的工作原理。难点：各种继电器的使用区别。41、22.电气控制线路基础2.1常见电气图文符号，电气控制线路的绘制原则；2.2三相笼型异步电机基本控制线路；2.3三相笼型异步电机启动和制动控制线路；2.4电气控制线路的设计方法。教学要求：掌握常见电气图文符号；掌握电动机基本控制线路；能设计常见的典型电气控制线路。重点：电气图文符号识读、电机常用基本控制线路识读。难点：电气控制线路的设计方法。81、2、33.可编程控制器基础3.1PLC的产生和发展历史；3.2PLC的应用特点；3.3PLC的工作原理；3.4PLC的分类。教学要求：熟悉可编程控制器基本组成；了解可编程控制器工作原理。重点：PLC的工作原理。难点：PLC的工作原理。41、2、3PLC系统配置与开发环境4.1PLC的系统结构和内部资源；4.2PLC编程软件开发环境；4.3PLC系统配置和扩展；教学要求：了解PLC多种编程语言的区别和适用场合；了解不同型号PLC的区别和适用场合；理解并掌握STEP7编程的编辑、调试、运行、监视等操作方法。重点：PLC内部资源及应用、PLC编程软件使用。难点：PLC内部资源及应用。42、35.PLC指令系统5.1PLC的基本指令；5.2PLC的高级指令；5.3PLC顺控编程思想。教学要求：理解并掌握PLC基本指令及应用；理解并掌握PLC高级指令及应用；理解并掌握顺控编程思想及应用。重点：PLC基本指令的功能、高级指令以及顺控指令的使用。难点：理解双线圈输出和顺控编程思想。2861、2、36.PLC通信与网络配置6.1通信及网络基础；6.2PLC的常见网络类型及配置。教学要求：理解通信及网络基础；可配置简单通讯网络。重点：PLC的常见网络类型及配置。难点：PLC的网络配置。41、3PLC控制系统设计与应用7.1PLC编程实现简单控制系统；7.2PLC控制系统的设计方法；7.3提高PLC控制系统可靠性的措施。教学要求：PLC控制系统典型环节和应用举例分析；理解并掌握可编程控制器应用系统设计方法。重点：PLC控制系统的设计方法。难点：提高PLC控制系统可靠性的措施。421、2、3合计5682.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.PLC实验台硬件资源认知实验内容：学习PLC试验台硬件资源。实验要求：认识实验台各个模块的硬件资源，基本输入输出回路的连接方法。212.基本指令综合应用实验内容：对串联、并联、置位复位、边沿指令、定时器、计数器基本指令使用。实验要求：掌握串联、并联、置位复位、边沿指令、定时器、计数器的使用。21、23.简单设计法综合应用实验内容：故障声光报警应用、两台电机控制应用、化工搅拌控制应用等。实验要求：掌握简单设计法。21、2、34.高级指令综合应用实验内容：自动化流水线、数码管显示、天塔之光等见典型控制设计。实验要求：掌握常见典型控制设计、简单设计法综合设计方法和顺控设计方法。22、3合计8五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、案例、视频资源共享、实验等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。学生比较全面理解常见低压电器的工作原理以及选用方法，掌握电气控制和可编程序控制器系统的分析与设计的一般方法，具有能够根据工艺过程和控制要求进行PLC系统设计计的初步能力。在实验教学环节中，通过启发式教学、讨论式教学培养学生掌握可编程序控制器基本知识和基本技能。培养学生自主学习能力、实际动手能力，激发学生的创新思维。实验教学着重讲授如何根据控制要求进行PLC系统设计，介绍常见的典型环节PLC控制程序，培养PLC控制系统的分析、设计、编程、调试能力，培养分析检查与排除故障、解决和处理实验结果的能力。采用教师讲授和学生动手操作的方法；在实验前学生应复习和掌握与本实验有关的教学内容、认真阅读实验指导书；在实验中要严格遵守实验纪律，按操作规程使用仪器；实验结束后，按规定对仪器进行维护保养；每完成一项实验，要认真完成一份实验报告。六、课程资源1.推荐教材：（1）王永华主编,现代电气控制及PLC应用技术（第6版）[M].北京:北京航空航天大学出版社,2020.2.参考书：（1）黄永红.电气控制与PLC应用技术（第2版）[M].北京:机械工业出版社,2022.（2）廖常初.PLC编程及应用（第5版）[M].北京:机械工业出版社,2019.（3）廖常初.S7-1200/1500PLC应用技术[M].北京:机械工业出版社,2022.（4）高安邦,成建生,陈银燕.机床电气与PLC控制技术项目教程[M].北京:机械工业出版社,2021.3.期刊文章：（1）李高乐.PLC技术在化工装置电气自动化控制中的应用[J].智能城市,2021,7(24):60-61（2）贾宇.电气自动化中PLC的应用及发展前景[J].科学技术创新.2018,(22):42-43.（3）张宝栋,薛丽英.工业自动化生产过程中PLC控制系统设计分析[J].石化技术,2021,28(12):13-14.（4）吝锐军.PLC在电气自动化控制中的价值及实践探究[J].新型工业化,2021,11(12):236-237+240.（5）陈磊,张睿.通信技术与PLC自动化控制系统分析[J].电子技术,2022,51(03):103-105.4.网络资源：（1）电气控制及可编程序控制器应用技术/course/ZZULI-1002123026（2）国家级精品课电气控制实践训练/course/XMU-1001770002七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现8（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√431阶段测验8（1）根据阶段性测验试卷的完成情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√323实验16（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√3310作业8（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√341期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核接触器工作原理、基本电气控制线路、可编程序控制器的原理、PLC基本指令及程序设计等核心内容等内容。（3）考试题型为：填空题、选择题、判断题、简答题、分析题和设计题等。√√√30282合计：100分434017八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、实验、作业、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末考核成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重60%）；课堂表现、实验、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现20积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课不认真，偶尔参与教学活动。上课不认真，不参与教学活动。作业20布置作业平均成绩布置作业平均成绩布置作业平均成绩布置作业平均成绩布置作业平均成绩阶段测验20布置测验平均成