《机电传动与PLC》教学大纲机电

PAGEPAGE11《机电传动与PLC》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称机电传动与PLC课程编号课程性质必修课课程类别核心课程开课单位机械电子教研室授课学期第6学期学分/学时3/48课内学时48理论授课44上机学时0课内实践0实验学时4课外学时48适用专业机械电子工程是否双语否先修课程电工电子学、信息技术基础后续课程机电传动与PLC课程设计、专业技能实训二、课程简介《机电传动与PLC》是机械电子工程专业核心课，为实践性较强的一门课程。本课程对机电传动控制系统和PLC控制系统知识进行理论讲授及实验验证、培养学生掌握电气控制与可编程序控制器技术的基本概念、基本理论，具备设计和分析设备或生产过程自动控制系统的能力，全面考核学生对机电传动控制知识的掌握、运用、分析问题、解决问题能力,使学生具备机电传动控制与PLC实践能力、创新能力和新产品设计开发能力。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1（知识目标）：(1）熟悉常用低压电器的基础知识，熟悉各种低压电器的基本知识、掌握电气元件的文字符号、图形符号及电气原理图的画法，培养工匠精神；(2）掌握基本电气控制电路的组成、功能与工作原理，熟悉常用机床电气控制线路的构成和工作原理，培养爱国精神；(3)理解可编程序控制器的工作原理及结构组成，熟悉可编程序控制器的基本逻辑控制指令，培养民族自信、家国情怀。课程目标2（能力目标）：(1)应用不同低压电器的特点和使用方法，选用常用低压电器元件。应用电气原理图绘制的基本原则，具备绘制电气原理图的能力，培养学以致用意识；(2）分析基本电气控制电路的功能与工作原理，能够设计三相异步电动机的启动、制动等各类控制电路，具备常用机床电气控制线路分析的能力，培养安全节约等意识；(3)应用可编程序控制器的工作原理及结构组成、基本逻辑控制指令，顺序控制指令、具备基本的可编程序控制器控制系统设计、安装、调试能力，培养创新创业意识。课程目标3（素质目标）：(1)综合应用机电传动控制系统知识，能初步进行机电传动控制系统的软硬件设计和调试，培养刻苦钻研的精益求精精神；(2）分析生产工艺，能够设计满足特定需求电气控制系统，并能够在设计环节中体现创新意识、培养实事求是的工作作风；(3)评价工程需求，能够在工程实践中正确地设计、使用和研制设备或生产过程的自动控制系统，培养开拓性思维、团队合作精神。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点1-31.工程知识课程目标2指标点2-22-问题分析课程目标3指标点3-33.设计/开发解决方案四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元绪论及低压电器基础（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）电气控制与可编程序控制器的基本概念、电气控制与可编程序控制器的特点、电气控制与可编程序控制器的发展和本课程的任务与教学要求；（2）接触器、继电器、熔断器、低压隔离器、低压断路器、主令电器等低压电器元件的结构；（3）低压电器元件的图形符号和文字符号、工作原理。2.重点和难点（1）各种低压电器的使用方法；（2）接触器的工作原理；（3）时间继电器的工作原理及图形符号。3.实施方式本单元课程采取提问启发式的教学方式，通过一系列问题使学生明确机电传动控制的重要意义，从而了解常用低压电气元件的基本结构、特点、应用领域。从而让学生真正体验到创新的精神意蕴与实践意义，达到知识目标和素质目标的实现。4.学习要求（1）掌握各种常用低压电器的组成、结构特点；（2）掌握各种常用低压电器的工作原理；（3）掌握各种常用低压电器的图形、文字符号及使用方法。5.学生学习预期成果（1）理解各种常用低压电器的工作原理；（2）应用各种常用低压电器元件。6.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑课程的知识目标和素质目标，全面了解常用低压电气元件的基本结构、特点、应用领域，培养刻苦钻研的精益求精精神。第二单元电气控制线路基本环节（学时数：10学时）1.课程主要内容（1）电气控制系统三种图样的用途。（2）电气原理图的阅读与绘制。（3）电机的启动控制、正反转控制、制动控制、双速电机控制等控制方法的工作原理和电气控制电路。（4）电机保护及其他基本环节控制电路。2.重点和难点（1）电气原理图的阅读和绘制；（2）三相异步电动机的Y-△降压启动；（3）电动机的各种保护环节和连锁环节。3.实施方式本单元课程采取讲授及讨论法的教学方式，在课堂讲授电机的启动控制、正反转控制、制动控制、双速电机控制等控制方法的工作原理和电气控制电路；讨论电气控制线路图纸及绘图原则。4.学习要求（1）掌握电气控制原理图的基本知识和绘图方法；（2）掌握三相异步电动机的启动、正反转、调速和制动的控制方法；（3）掌握电气控制系统常用保护措施。5.学生学习预期成果（1）理解电气控制原理图的基本知识和绘图方法；（2）应用三相异步电动机的启动、正反转、调速和制动的控制方法。6.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑课程的知识目标和素质目标，掌握电机的启动控制、正反转控制、制动控制、双速电机控制等控制方法的工作原理和电气控制电路，培养创新意识、实事求是的工作作风。第三单元电气控制电路实例分析与设计（学时数：6学时）1.课程主要内容（1）电气控制电路的阅读分析方法；（2）分析卧式车床的电气控制电路的方法；（3）分析Z3040型摇臂钻床的电气控制电路的方法；（4）电气控制电路的设计方法；（5）电气控制电路中各电气元件的选择方法。2.重点和难点（1）电气控制电路的阅读分析方法；（2）卧式车床的电气控制电路的分析方法；（3）电气控制电路的设计方法。3.实施方式本单元课程采取讲授及讨论法的教学方式，在课堂讲授电气控制电路的阅读分析方法、卧式车床的电气控制电路的分析方法；讨论电气控制电路的设计方法。4.学习要求（1）掌握电气控制线路分析方法；（2）掌握常用车床的电气控制原理；（3）掌握电气控制电路的设计方法。5.学生学习预期成果（1）分析常用电气控制电路；（2）理解常用车床的电气控制原理；（3）应用电气控制电路的设计方法。6.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑课程的能力目标和素质目标。通过学习，能够掌握电气控制线路分析方法；掌握常用车床的电气控制原理；培养工匠精神、爱国敬业的工作作风。第四单元可编程序控制器的硬件结构和工作原理（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）可编程序控制器的产生及发展过程；（2）可编程序控制器的定义及特点；（3）可编程序控制器的工作原理；（4）可编程序控制器的硬件及其分类。2.重点和难点（1）PLC控制的基本概念；（2）PLC的内部I/O电路；（3）PLC的循环扫描工作原理。3.实施方式本单元课程采取讲授及讨论法的教学方式，掌握可编程控制器的结构组成及工作原理，是对可编程控制器产品进行选型、控制系统设计、安装调试的基础。通过课堂讲授，展示结构图及机型图片，能够让学生很好地掌握可编程控制器的硬件组成结构特点及各模块的构成和原理。讨论PLC扫描工作过程。4.学习要求（1）掌握可编程序控制器的定义及特点；（2）掌握可编程序控制器的工作原理；（3）了解可编程序控制器的产生及发展过程。5.学生学习预期成果（1）理解可编程序控制器的工作原理；（2）认知可编程序控制器特点。6.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑课程的知识目标和素质目标，通过学习，掌握PLC的基本结构、工作原理等基础知识，培养民族自信、家国情怀。第五单元可编程序控制器程序设计基础（学时数：14学时）1.课程主要内容（1）可编程序控制器主要编程元件；（2）可编程序控制器的编程语言与程序结构；（3）存储器的数据类型和寻址方式；（4）位逻辑指令、定时器与计数器指令；（5）梯形图的经验设计法、根据继电器电路图设计梯形图的基本过程。2.重点和难点（1）位逻辑指令、定时器与计数器指令；（2）存储器的数据类型和寻址方式；（3）梯形图的经验设计法。3.实施方式本单元课程采取讲授法、实验、自主学习和练习的教学方式，在课堂讲授编程基础同时，要求学生通过相关视频及网上资料自主学习软件，布置一定的习题，使学生在掌握梯形图设计方法及编程规则的同时，能熟练应用可编程控制器编程软件完成特定功能的梯形图程序设计。通过实验使学生掌握编程软件的使用方法，掌握常用指令的实际应用。4.学习要求（1）掌握位逻辑指令、定时器与计数器指令；（2）掌握梯形图的经验设计法；（3）理解存储器的数据类型和寻址方式。5.实验要求（1）实验属性:设计性实验（2）开出要求：必做（3）分组要求：1人1组（4）实验准备①仪器设备：机电传动控制实验平台、计算机（编程软件）；②预习要求：按照实验指导书要求提前预习（5）其他要求：注重理论教学与实践教学相结合、注重新知识、新方法、新工艺、新技术的学习和应用。6.学生学习预期成果（1）认知存储器的数据类型和寻址方式；（2）理解位逻辑指令、定时器与计数器指令；（3）应用梯形图的经验设计法。7.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑课程的能力目标和素质目标。通过学习，能够掌握梯形图的基本电路、梯形图的经验设计法。第六单元顺序控制梯形图的设计方法与功能指令（学时数：10学时）1.课程主要内容（1）状态编程思想及步进梯形指令的使用方法。（2）状态转移图的类型及步进梯形图的实际应用。（3）使用步进梯形指令的梯形图程序设计方法。（4）传送与比较应用指令、数学运算应用指令、数据处理应用指令。（5）程序控制指令使用方法。2.重点和难点（1）状态编程思想；（2）步进梯形指令的使用方法；（3）使用步进梯形指令的梯形图程序设计方法。3.实施方式本单元课程采取讲授、实验及任务驱动式的教学方式，在课堂讲授步进顺控指令及功能图基本知识后，布置一定具有探究性的设计任务，学生通过查阅资料，对已有知识进行整理与总结，分组完成。使学生在掌握理论知识的同时，设计出较复杂的控制系统的顺序功能图。通过实验教学使学生进一步掌握顺序控制设计法。4.学生学习预期成果（1）掌握状态编程思想及步进梯形指令的使用方法；（2）掌握使用步进梯形指令的梯形图程序设计方法；（3）了解基本应用指令使用方法。5.实验要求（1）实验属性:设计性实验（2）开出要求：必做（3）分组要求：1人1组（4）实验准备①仪器设备：机电传动控制实验平台、计算机（编程软件）；②预习要求：按照实验指导书要求提前预习（5）其他要求：注重理论教学与实践教学相结合、注重新知识、新方法、新工艺、新技术的学习和应用。6.学生学习预期成果（1）认知步进梯形指令的使用方法；（2）理解状态编程思想；（3）应用步进梯形指令的梯形图程序设计方法。7.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑课程的能力目标和素质目标。通过学习，能够设计出基本的控制系统顺序功能图，并能写出对应指令语句表。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排第一单元绪论及低压电器基础提问启发式课程目标1、34第二单元电气控制线路基本环节讲授及讨论法课程目标1、310第三单元电气控制电路实例分析与设计讲授及讨论法课程目标2、36第四单元可编程序控制器的硬件结构和工作原理讲授及讨论法课程目标1、34第五单元可编程序控制器程序设计基础讲授、自主学习及练习法、小组实验课程目标2、314第六单元顺序控制梯形图的设计方法与功能指令讲授及任务驱动法、小组实验课程目标2、310合计48五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩30%作业（百分制）50本门课程5次作业，课后完成习题，主要考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握程度，作业评分的具体标准为提交时间、作业正确率等。目标分值=0.5*作业平均成绩测验（百分制）30随堂测试。主要考核学生对各单元知识点的理解和掌握程度目标分值=0.3*作业平均成绩课堂表现（百分制）20课堂纪律好、回答问题积极准确目标分值=0.2*课堂表现平均成绩实践成绩20%实验（百分制）100实验报告正确条理，书写认真。实验过程独立完成，实验设备能够正确使用，所得实验结果正确。目标分值=1*实验成绩期末考试50%知识40考核内容：低压电器基础、电气控制线路基本环节、电气控制电路实例分析与设计、硬件结构和工作原理、程序设计基础、顺序控制梯形图的设计方法与功能指令考试题型：填空题、程序题、简答题、设计题、分析题评价细则：按照答题要点、解题步骤评分能力40综合应用20（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元绪论及低压电器基础1-1常用低压电器的工作原理1-2常用低压电器的图形、文字符号及使用方法作业、期末考试课程目标1、3第二单元电气控制线路基本环节2-1电气控制原理图的基本知识和绘图方法2-2三相异步电动机的启动、正反转、调速和制动的控制方法作业、期末考试课程目标1、3第三单元电气控制电路实例分析与设计3-1电气控制线路分