《工控网络与组态技术》课程标准、授课计划

PAGE5PAGE*****学院《工控网络与组态技术》课程标准课程名称：工控网络与组态技术课程考核性质：考试课时数：48学分：3适用专业：机电一体化技术、智能控制技术1.前言1.1课程的性质本课程是高等职业技术院校自动化类各专业的一门应用性专业必修课程，目标是使学生了解工业控制设备中的网络通信技术和组态软件的画面程序设计等。本课程以西门子触摸屏为平台，介绍HMI组态技术，主要有画面组态、PLC编程、HMI与PLC通信等；以西门子S7-1200PLC为硬件平台，讲解工业设备通信中的串口通信、以太网通信等相关知识和应用实例，如ModbusRTU、S7通信、开放式用户通信等。本门课程牢固树立理论联系实际的观点，扩大学生在现场总线技术、通信技术、网络技术及组态软件技术新知识、新发展、新应用方面的视野，为今后从事专业工作打下坚实的基础。它需要以《电工技术》、《液压与气压传动》、《检测与传感技术》、《PLC应用技术》等课程的学习为基础。1.2设计思路本课程的设置是依据机电一体化技术、智能控制技术专业工作任务与职业能力分析表中的相应职业能力要求，并根据自动控制行业技术发展趋势及其对人才要求的变化进行调整。根据市场调研和企业人才需求分析，本专业毕业生所从事的工作岗位主要是机电设备的运行、维修和维护等，工控网络与组态技术能力是学生胜任这些岗位所需要的基础职业能力之一。西门子PLC在我国的应用较为普遍、也是高职相关课程中选用最多的PLC类型。为不失一般性，在工控网络与组态技术课程中以西门子触摸屏、PLC为主要平台，引进相关的串口通信、以太网通信作为学习和实践的教学内容，同时，组态软件应用广泛，将其与PLC的联机调试内容作为教学的主要内容，使得该课程既能满足专业相关课程的前后关联性，又能使学生了解工业以太网、现场总线在工业分布式系统中的作用，培养学生触摸屏的使用和编程能力。因此本课程在机电一体化技术、智能控制技术专业中具有一定的地位，应当作为专业必修课程。本课程要求打破纯粹讲述的教学方式，立足于实际能力的培养，实施项目教学以改变学与教的行为,以项目为载体来组织课程内容，转变为以工作任务为中心组织课程内容和课程教学，让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识，确定了4个典型工作任务，课程内容突出对学生职业能力的训练，理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行。课程实际项目设计既有在企业中应用的普遍性和典型性，又能最为有效的促进学生职业能力发展，达到本课程的目标。本课程的建设将与业务规范、技术先进的机电类企业紧密合作，遵循学院与企业“工作任务合作完成”、“工作岗位交替互换”、“工作环境共建共享”的建设思路，按照课程的实际工作任务、工作过程、工作职责和工作场景进行课程内容的设计、教学模式设计、实施方案设计、共享资源设计、教学队伍建设和校内外实训基地建设，使教师和学生置身于知识和职业活动高度融合的情境之中，培养教师和学生的具体职业工作能力和综合职业素养。为了更为清楚的表述课程目标，提高课程目标对教学过程的指导价值，本课程采用表现性课程目标表达方法，用学生在相关课程内容掌握中所能表现出的实际行为来表述课程目标。技能要求的基本格式为“能（会）+程度用语+动词+对象”。本课程所涉及知识掌握的程度用语主要有“了解”、“熟悉”、“掌握”。“了解”指对知识有基本印象，不要求学生熟记；“熟悉”指能熟练记住所学过的知识，能把它们熟练地复述出来；“掌握”指用事物运行的原理或特定技术操作在实践中的熟练应用。该门课程为48学时，3学分。2.课程目标通过本课程的学习，学生能了解以太网络与协议的原理、设置与应用；现场总线的特点、系统构建方法；触摸屏使用和编程的基本方法，了解项目的组态、画面的组态、画面元素的组态、与PLC的联接、趋势视图的组态、报警视图的组态和用户视图的组态方法；能熟练操作MCGS软件，培养触摸屏编程的基本能力和团队沟通与协作能力。2.1职业能力培养目标：能够完成触摸屏的硬件组态、属性设置，并实现与西门子1200PLC的网络连接；根据要求能够实现HMI多画面切换、棒图动态显示、移动动画显示等屏画面显示效果；能够使用S7-PLCSIM和西门子WinCC的仿真功能完成HMI与PLC的联机调试；能够根据故障排查PLC程序或屏画面故障。熟悉工业控制现场总线的结构及特点；掌握现场总线数据通讯基础的相关知识；能够利用串口通信实现PLC之间的数据交换；能够利用以太网通信实现PLC之间的数据交换；能进行离线和在线调试。2.2素质目标具备勤奋学习的态度，严谨求实、创新的工作作风；具备良好的心理素质、职业道德素质以及高度责任心和良好的团队合作精神；具备一定的判断、分析、解决问题的能力；养成“认真负责、精检细修、文明生产、安全生产”等良好的职业道德；3.课程内容和要求序号工作任务知识要求技能要求学时1触摸屏及仿真软件应用基础1、掌握触摸屏的硬件组态、属性设置；2、掌握西门子1200PLC与触摸屏的网络连接方法；3、掌握HMI变量与PLC变量的关联；4、掌握触摸屏根画面按钮、灯的组态方法；5、掌握S7-PLCSIM的使用；6、掌握西门子WinCC的仿真使用；7、掌握HMI与PLC的联机调试；8、能够根据故障排查PLC程序或屏画面故障。1、能够完成触摸屏的硬件组态、属性设置，并实现与西门子1200PLC的网络连接；2、能够编写触摸屏根画面，并完成按钮、灯的组态；3、能够使用S7-PLCSIM和西门子WinCC的仿真功能完成HMI与PLC的联机调试；4、能够根据故障排查PLC程序或屏画面故障。62触摸屏应用实例1、掌握HMI的I/O域的设置和使用（输入和输出）；2、掌握触摸屏“图形视图”的组态；3、掌握触摸屏功能键（F1-F8）的组态，HMI的棒图组态方法，4、掌握触摸屏多画面的切换组态；5、掌握触摸屏的移动动画效果的组态；6、掌握西门子PLC的定时器、计数器指令、传送类指令以及FC函数块功能的使用.1、根据要求能够实现HMI多画面切换、棒图动态显示、移动动画显示等屏画面显示效果；2、能够根据控制要求合理编写PLC程序和HMI的画面，实现HMI变量与PLC变量的联机调试；3、能够根据设备故障排查PLC程序或屏画面故障。183串口通信技术1、掌握串口通信的基础知识：通信方式、接口类型、通信参数等；2、掌握S7-1200PLC的串口通信模块基本知识；3、掌握1200PLC的自由口通信：点对点通信PtPCommunication；4、掌握点对点通信的硬件组态过程，软件编程指令。1、能了解目前市场最常见的现场总线的结构及其特点；2、能够合理选用串口通信方式；3、能合理选用S7-1200PLC的通信模块；4、能利用点对点通信指令完成两台PLC之间的数据传输。94以太网通信技术1、掌握以太网通信的基础知识：计算机网络通信模型、IP地址、子网掩码等；2、掌握1200PLCProfinet通信的硬件组态和调试过程；3、掌握1200PLC的S7通信的硬件组态和软件程序指令的编程；4、掌握1200PLC开放式用户通信的硬件组态过程，软件编程指令。1、能够根据控制要求选用合适的以太网通信；2、能够利用1200PLCProfinet通信实现两台PLC之间的数据传输；3、能够利用1200PLC的S7通信实现两台PLC之间的数据传输；4、能够利用1200PLC开放式用户通信实现两台PLC之间的数据传输。5、能够利用以太网通信实现具体的控制项目。15总课时484.实施建议4.1教材编写依据本课程标准选用或编写教材，要充分体现知识和能力的工程性、系统性、应用性，实例和项目选取要科学、符合学习科学的规律，让学生在完成分析的过程中逐步提高职业能力，同时要考虑可操作性。教材内容要反映新技术，并在内容选取上本着理论与实践一体化的原则，注重工程应用的实际训练，使学生能够及时、准确地掌握控制科学技术的最新知识。根据以上原则，选用机械工业出版社出版的《工控网络与组态技术》，ISBN：9787111761082，作为本课程的选用教材。4.2教学建议1.应加强对学生实际职业能力的培养，强化案例教学或项目教学，注重以任务引领型案例或项目作业来诱发学生兴趣，使学生在案例分析或完成项目的过程中掌握电气自动化技术。2.应以学生为本，注重“教”与“学”的互动。通过选用典型活动项目，由教师提出要求或示范，组织学生进行活动，让学生在活动中增强职业意识，掌握本课程的职业能力。3.应注重职业情景的创设，以多媒体、录像、案例分析、角色扮演（系统开发时的角色）、实验实训等多种方法来提高学生分析问题和解决问题的职业能力。4．教师必须重视实践，更新观念，加强校企合作，实行工学结合，走产学研相结合的道路，探索中国特色职业教育的新模式，为学生提供自主发展的时间和空间，为学生提供轮岗实训的机会与平台，积极引导学生提升职业素养，努力提高学生的创新能力。4.3教学条件专业教师要求：具备讲师（工程师）及以上职称，有扎实的电气控制与PLC、触摸屏的理论基础，具备较强的PLC编程和触摸屏操作技能与经验的人员。实训装备要求：西门子PLCS7-1200实训装置，安装有西门子博途V15软件的电脑；并要有计算机，实训场地要有多媒体教学设备。4.4课程资源1.注重多媒体课件，教学视频等常用课程资源和现代化教学资源的开发和利用，这些资源有利于创设形象生动的工作情境，激发学生的学习兴趣，促进学生对知识的理解和掌握。2.积极开发和利用网络课程资源，充分利用诸如电子书籍、电子期刊、数据库、数字图书馆、教育网站和电子论坛等网络信息资源，使教学从单一媒体向多种媒体转变；教学活动从信息的单向传递向双向交换转变；学生单独学习向合作学习转变。同时应积极创造条件搭建远程教学平台，扩大课程资源的交互空间。3．产学合作开发实验实训课程资源，充分利用本行业典型的企业资源，加强产学合作，建立实习实训基地，实践工学交替，满足学生的实习实训需求，同时为学生的就业，创造机会。4.5教学评价序号任务评价方式评价内容分值一、平时成绩（60%）601HMI组态技术教师评分（50%）小组评分（50%）1.实现要求的控制系统的组态运行2.小组协作能力，交流沟通能力3.自主解决问题能力302串口通信技术教师评分（50%）小组评分（50%）1.串口通信项目的编程调试2.小组协作能力，交流沟通能力3.自主解决问题能力103以太网通信技术教师评分（50%）小组评分（50%）1、实现两台PLC之间的以太网数据传输2.小组协作能力，交流沟通能力3.自主解决问题能力20二、期末成绩（40%）40期末考试笔试知识的理解、应用、融会贯通40合计1005.其它说明本课程标准主要适用于*****学院。执笔人：审核人：制定（修订）日期：*****学院教学日历考试考查√***——***学年第二学期课程：工控网络与组态技术学分：3院系：******学院年级：*****专业：*********课时：48序号周次/星期日期/节次授课内容授课形式作业备注12/四2.23/6-8节1.1触摸屏及仿真软件应用基础（一）讲授+上机实验23/四3.2/6-8节1.2触摸屏及仿真软件应用基础（二）讲授+上机实验34/四3.9/6-8节2.1电机星三角减压启动控制讲授+上机实验项目操作45/四3.16/6-8节2.2灯塔之光控制--PLC程序、触摸屏画面讲授+上机实验项目操作56/四3.23/6-8节2.3水塔水位控制--PLC程序、触摸屏画面讲授+上机实验项目操作67/四3.30/6-8节2.4液体混料装置控制--PLC程序、触摸屏画面讲授+上机实验项目操作79/四4.13/6-8节2.5手自动切换小车装卸料控制--PLC程序讲授+上机实验810/四4.20/6-8节2.5手自动切换小车装卸料控制--触摸屏画面讲授+上机实验项目操作911/四4.27/6-8节3.1串行通信的基础知识讲授+上机实验1012/四5.4/6-8节3.2自由口通信应用实例-功能概述、指令应用和实例讲解讲授+上机实验项目操作1113/四5.11/6-8节3.3ModbusRTU通信应用实例讲授+上机实验项目操作1214/四5.18/6-8节4.1工业以太网的基础知识-以太网概述、1200PLC的以太网通信协议讲授+上机实验1315/四5.25/6-8节4.2PROFINET通信应用实例-功能概述、实例练习讲授+上机实验项目操作1416/四6.1/6-8节4.3S7通信应用实例讲授+上机实验项目操作1517/四6.8/6-8节4.4开放式用户通信应用实例-功能概述、实例练