《自动控制系统集成》教学大纲

《自动控制系统集成》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：05156011课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（理论16学时，实验16学时）先修课程：传感器技术、电气制图、电气控制与PLC、液压与气压传动等后续课程：自动化综合创新适用专业：自动化开课单位：电气工程与自动化学院一、课程说明《自动控制系统集成》是自动化专业的一门专业技术选修课。本课程是一门实践性很强的课程，其主要任务是使学生在学会电气控制与PLC的基础知识和编程方法的基础上，掌握气动技术、传感技术、PLC编程技术等集成应用，从而将专业知识相互融会贯通，培养学生对成套自动控制设备电气控制系统的设计、调试等专业技能，为学生毕业后从事自动控制系统集成及相关工作奠定必要的基础。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：了解自动化生产线控制系统的结构、工作原理、基本功能及各个环节的相互关系；掌握典型自动化生产线常用传感、控制、执行等元器件的工作原理与选用方法；熟悉气动元件的结构和基本气动回路的工作过程；了解自动化生产线常用电气元件的装配工艺，掌握其精度或速度等的调整方法；掌握典型自动化生产线某个单元的电路设计方法。课程目标2：掌握按照典型自动化生产线的电气、气路系统原理图进行元器件的选用、连接与调试的方法，能够根据生产工艺要求对典型自动化设备及生产线进行电气原理图设计和程序设计。课程目标3：培养学生树立正确的劳动观念，形成良好的劳动习惯，具有劳动精神和劳动意识；熟悉典型自动化生产线系统的常见故障排除方法，能够利用PLC编程软件等工具完成典型自动化生产线的调试和运行，培养学生乐于思考、做事认真、自主学习、敢于创新、不懈奋斗的精神。三、课程目标与毕业要求《自动控制系统集成》课程教学目标对自动化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3.设计/开发解决方案3.2能够根据要求，设计开发实现特定功能的自动控制系统、控制部件。课程目标1：了解自动化生产线控制系统的结构、工作原理、基本功能及各个环节的相互关系；掌握典型自动化生产线常用传感、控制、执行等元器件的工作原理与选用方法；熟悉气动元件的结构和基本气动回路的工作过程；了解自动化生产线常用电气元件的装配工艺，掌握其精度或速度等的调整方法；掌握典型自动化生产线某个单元的电路设计方法。M4.研究4.2能够基于科学原理并采用科学方法对自动控制领域相关的复杂工程问题选择研究路线，设计实验方案。课程目标2：掌握按照典型自动化生产线的电气、气路系统原理图进行元器件的选用、连接与调试的方法，能够根据生产工艺要求对典型自动化设备及生产线进行电气原理图设计和程序设计。H5.使用现代工具5.2能够选择和使用恰当的现代仪器、系统仿真与设计软件、信息技术工具对自动控制领域复杂工程问题进行分析、计算和设计。课程目标3：培养学生树立正确的劳动观念，形成良好的劳动习惯，具有劳动精神和劳动意识；熟悉典型自动化生产线系统的常见故障排除方法，能够利用PLC编程软件等工具完成典型自动化生产线的调试和运行，培养学生乐于思考、做事认真、自主学习、敢于创新、不懈奋斗的精神。M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.压簧轭铁铆接机的认识1.1自动化生产线的概念及其应用1.2压簧轭铁铆接机的基本结构及功能1.3压簧轭铁铆接机的供电电源及通信系统教学要求：了解自动化生产线的概念、应用、压簧轭铁铆接机的基本结构；熟悉压簧轭铁铆接机的基本功能、供电电源和通信系统。重点：压簧轭铁铆接机的基本功能。难点：压簧轭铁铆接机的通信系统。212.供料单元的原理、编程与调试2.1供料单元的结构与工作原理2.2供料单元中的传感器2.3供料单元中的气动元件2.4供料单元的电气线路设计2.5供料单元的程序设计教学要求：了解压簧轭铁铆接机的供料单元的结构与工作原理；熟悉供料单元中的传感器和气动元件；掌握供料单元的电气线路设计和程序设计。重点：供料单元的电气线路设计；供料单元的程序设计。难点：供料单元的程序设计。441、2、33.铆接单元的原理与编程3.1铆接单元的结构与工作原理3.2铆接单元中的传感器3.3铆接单元中的气动元件3.4铆接单元的运动控制3.5铆接单元的电气线路设计3.6铆接单元的程序设计教学要求：了解压簧轭铁铆接机的铆接单元的结构与工作原理；熟悉铆接单元中的传感器、气动元件和运动控制；掌握铆接单元的电气线路设计和程序设计。重点：铆接单元的电气线路设计；铆接单元的程序设计。难点：铆接单元的运动控制；铆接单元的电气线路设计；铆接单元的程序设计。681、2、34.下料单元的原理与编程4.1下料单元的结构与工作原理4.2下料单元中的传感器4.3下料单元中的气动元件4.4下料单元的电气线路设计4.5下料单元的程序设计教学要求：了解压簧轭铁铆接机的下料单元的结构与工作原理；熟悉下料单元中的传感器和气动元件；掌握下料单元的电气线路设计和程序设计。重点：下料单元的电气线路设计；下料单元的程序设计。难点：下料单元的电气线路设计；下料单元的程序设计。441、2、3合计16162.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.供料单元的运行与调试实验内容：压簧轭铁铆接机轭铁供料单元的运行及调试实验要求：了解轭铁供料单元的结构与工作原理，熟悉其PLC程序设计及调试运行。41、2、32.铆接单元的电气控制实验内容：压簧轭铁铆接机铆接单元的电气控制系统设计及调试实验要求：了解铆接单元的结构与工作原理，设计其电气线路、PLC程序，进行调试运行。81、2、33.下料单元的电气控制实验内容：压簧轭铁铆接机下料单元的电气控制系统设计及调试实验要求：了解下料单元的结构与工作原理，设计其电气线路、PLC程序，进行调试运行。41、2、3合计16五、教学方法及手段本课程实践性很强，采用以课堂讲授和实验教学相结合的方式开展教学，理论讲授结合讨论、案例、视频资源共享等手段完成课程教学任务和相关能力的培养。学生比较全面地熟悉电气控制系统的硬件选型、电气原理图的设计、PLC程序的编写及调试，将专业知识相互融会贯通，形成对成套自动控制设备电气控制系统的设计、调试等专业技能。实验教学环节，在校企合作企业——厦门宏发电声股份有限公司提供的设备A2压簧轭铁铆接机上开展，通过启发式教学、讨论式教学培养学生针对具体的自动化生产线，能够将其工艺流程转化为状态转移图，进一步转化为完善的PLC程序，并进行调试及运行，满足控制要求。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。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，完成电气原理图的设计和程序流程图的草图；在实验中要进一步完善自己的电气原理图、程序流程图，并编制好PLC程序，按操作规程使用设备，进行运行和调试，直到满足控制要求；实验结束后，按规定对设备进行维护保养；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：雷声勇.自动化生产线装调综合实训教程[M].北京:机械工业出版社,2018.2.参考书：（1）孟爱华.工业自动化集成控制系统——基于西门子TIA博途系统[M].西安:西安电子科技大学出版社,2020.（2）何用辉.自动化生产线安装与调试[M].北京:机械工业出版社,2022.（3）高安邦,胡乃文.电气控制综合实例：PLC·变频器·触摸屏·组态软件[M].北京:化学工业出版社,2019.（4）吕景泉.工业机械手与智能视觉系统应用[M].北京:中国铁道出版社,2018.3.期刊文章：（1）尚敏娟.基于人工智能技术的电气自动化控制系统设计研究[J].电子设计工程,2021,29(15):171-174．（2）陈凤华.基于S7-1200PLC的工件装配自动化生产线控制系统设计[J].韶关学院学报,2019,40(3):85-88.（3）朱丹,陶晓庆,罗琛.教学用柔性自动化生产线控制系统优化[J].机械设计与制造工程,2021,50(10):37-40.（4）薛洪剑,张向宇,仲维亮,等.基于S7-200SMARTPLC控制的四料仓布料系统.自动化技术与应用,2022,41(10):40-43.4.网络资源：（1）中国大学慕课.陈小燕.工业机器人现场编程./course/CZMEC-1001755275?tid=1001838360．（2）中国大学慕课.陶丽萍.机器人视觉与传感技术./spoc/course/WXSTC-1002776003?tid=1002953003．七、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18（1）根据学习通平台线上课程的章节学习、课程视频和线下课程的课堂互动综合进行考核，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。√√√684实验30（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，实验1、2、3的占实验总成绩分别为：25%、50%、25%，三次实验成绩的加权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。√√√51510作业12（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。√√√462大作业40（1）大作业成绩100分，以大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。（2）主要考核控制系统电气原理图设计是否规范，软件设计思路是否清晰，程序流程图是否规范。（3）大作业的格式也是一个重要的考核标准。√√√101515合计：100分254431八、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、大作业等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由大作业成绩和过程性评价成绩组成。其中：大作业成绩为100分（权重40%），要求学生总结本课程的内容，把所有单元的电气原理图、程序流程图归纳完善，完成一篇大作业；课堂表现、实验、作业等过程性评价成绩为100分（权重60%）；过程性评价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30线上课程的章节学习、课程视频和线下课程的课堂互动三项总成绩≥90分90分>线上课程的章节学习、课程视频和线下课程的课堂互动三项总成绩≥80分80分>线上课程的章节学习、课程视频和线下课程的课堂互动三项总成绩≥70分70分>线上课程的章节学习、课程视频和线下课程的课堂互动三项总成绩≥60分线上课程的章节学习、课程视频和线下课程的课堂互动三项总成绩<60分作业20所有作业平均成绩≥90分90分>所有作业平均成绩≥80分80分>所有作业平均成绩≥70分70分>所有作业平均成绩≥60分所有作业平均成绩<60分实验50实验预习认真，程序流程图设计规范，能够熟练掌握方法与步骤，实验操作过程熟练、规范，遵规守纪、团结协作，程序经过调试能够实现要求的功能，讨论合理。实验前有预习，程序流程图设计规范，能够掌握方法与步骤，实验操作过程正确，遵规守纪、团结协作，程序经过老师指导能够实现要求的功能，讨论适当。实验前有预习，程序流程图设计较为规范，基本能够掌握方法与步骤，实验操作过程基本正确、无协作，程序经过老师帮助能够实现要求的功能，讨论一般。实验前有预习，程序流程图设计不够规范，不能掌握方法与步骤，无协作，程序经过老师帮助基本能够实现要求的功能，无讨论。没有预习，不能完成实验；实验操作步骤有误；程序不能实现要求的功能，没有分析讨论。3.大作业评分标准（1）90~100：电气原理图设计标准，电气