《PLC原理與應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

1、PLC原理與應(yīng)用課程教學(xué)大綱課程名稱：PLC原理與應(yīng)用課程代碼：ELEA3043英文名稱：The Principle & Applications of PLC課程性質(zhì)：專業(yè)選修課程學(xué)分/學(xué)時：2.5學(xué)分/45學(xué)時(27+18)開課學(xué)期：第5學(xué)期適用專業(yè)：電氣工程及其自動化先修課程：電路原理、電子技術(shù)基礎(chǔ)、計算機(jī)原理及應(yīng)用、自動控制原理后續(xù)課程：無一、課程性質(zhì)和教學(xué)目標(biāo)（在人才培養(yǎng)中的地位與性質(zhì)及主要內(nèi)容，指明學(xué)生需掌握知識與能力及其應(yīng)達(dá)到的水平）課程性質(zhì)：PLC原理與應(yīng)用是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)必修課程。本課程針對電氣工程及其自動化專業(yè)的特點，以低壓電器原理、PLC原理等基礎(chǔ)知識為

2、主，并且以實際應(yīng)用為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生運用PLC控制技術(shù)解決自動化領(lǐng)域?qū)嶋H工程問題的能力。教學(xué)目標(biāo)：在生產(chǎn)過程中、科研和其他產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，電氣控制的應(yīng)用都是十分廣泛的。隨著大規(guī)模集成電路的問世和微處理機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了可編程控制器（PLC），使電氣控制進(jìn)入了一個新的階段。本課程內(nèi)容涵蓋了電氣控制的技術(shù)和PLC應(yīng)用技術(shù)的基本知識和方法。通過本課程的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生分析控制電路和解決控制電路問題的能力；使學(xué)生系統(tǒng)掌握PLC的基本原理、功能、應(yīng)用、程序設(shè)計方法和編程技巧，使學(xué)生掌握一種基本機(jī)型，掌握PLC控制技術(shù)的基本原理和應(yīng)用，為今后從事機(jī)電、自動控制等領(lǐng)域的工作打下基礎(chǔ)。本課程的具體教學(xué)目標(biāo)如下：學(xué)習(xí)

3、和掌握PLC的基本概念、組成和基本原理、熟悉PLC的常用編程語言，掌握PLC梯形圖編程方法，培養(yǎng)學(xué)生使用梯形圖語言解決PLC程序問題的能力。通過PLC程序的設(shè)計、分析和測試，培養(yǎng)學(xué)生基于PLC綜合設(shè)計整體邏輯結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與邏輯算法的能力。掌握常用低壓電器的基本概念，熟悉基本的電氣控制線路及其分析、設(shè)計方法，理解以PLC為核心的電氣控制系統(tǒng)；熟悉PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計和維護(hù)方法； 培養(yǎng)學(xué)生PLC維護(hù)、解決實際自動化工程問題的能力。 教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系：畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)對應(yīng)關(guān)系說明畢業(yè)要求1：工程知識1-4 理解計算機(jī)軟硬件知識，掌握一門編程語言并用于解決復(fù)雜工程問題過程中的算

4、法實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)1要求掌握PLC的組成結(jié)構(gòu)、工作方式，掌握PLC梯形圖編程語言，掌握PLC軟件系統(tǒng)的內(nèi)部資源。畢業(yè)要求3：設(shè)計/開發(fā)解決方案3-2 能針對需求獨立進(jìn)行算法和程序設(shè)計，并能驗證算法和程序的正確性教學(xué)目標(biāo)2要求掌握PLC的程序設(shè)計方法，熟悉PLC的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，具備分析和調(diào)試PLC程序的能力。畢業(yè)要求4：研究4-2 能夠選用或搭建實驗裝置或仿真系統(tǒng)，采用科學(xué)的實驗方法，安全地開展實驗教學(xué)目標(biāo)3掌握低壓電器、電氣控制線路的基本知識，具備分析和設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的能力。二、課程教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配（含課程教學(xué)、自學(xué)、作業(yè)、討論等內(nèi)容和要求，指明重點內(nèi)容和難點內(nèi)容。重點內(nèi)容：；難點內(nèi)容：）

5、電氣控制系統(tǒng)常用器件（6學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)3）低壓電器的基本知識接觸器、繼電器、開關(guān)電器、熔斷器主令電器、信號電器、常用執(zhí)行器件與檢測儀表目標(biāo)及要求：掌握低壓電器的概念、了解低壓電器的分類方法；掌握電磁式低壓電器的結(jié)構(gòu)和工作原理；掌握接觸器的結(jié)構(gòu)、工作原理、用途，熟悉其類型、技術(shù)指標(biāo)；掌握常用繼電器的概念、工作原理、用途、符號；掌握常用開關(guān)電器的概念、作用與原理；掌握熔斷器的作用、結(jié)構(gòu)、原理、分類、符號、保護(hù)特性、選型方法等；掌握常用主令電器與信號電器的概念、作用與原理。熟悉常用執(zhí)行器件和檢測儀表的概念、作用。電氣控制線路基礎(chǔ)（4學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)3）電氣控制線路的圖形、文字符號及繪制原則

6、典型電氣控制線路及其原理電氣控制線路的設(shè)計方法目標(biāo)及要求：熟悉電氣控制線路的圖形、文字符號及繪制原則；掌握三相異步電機(jī)點動與連續(xù)控制電路、三相異步電機(jī)順序控制與多地控制電路、三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路、三相異步電機(jī)Y啟動電路的原理；掌握變頻調(diào)速的概念、熟悉變頻器的使用方法； 掌握電氣控制線路的簡單設(shè)計法?？删幊绦蚩刂破鞲攀觯?學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)1、3）PLC的產(chǎn)生、定義、發(fā)展、應(yīng)用領(lǐng)域、特點PLC與其他典型控制系統(tǒng)的區(qū)別PLC的分類、系統(tǒng)組成、工作原理、編程語言目標(biāo)及要求：熟悉PLC的產(chǎn)生、定義、發(fā)展、應(yīng)用領(lǐng)域、特點；掌握PLC與繼電器控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制系統(tǒng)、IPC控制系統(tǒng)、DCS控制系

7、統(tǒng)的區(qū)別；掌握PLC的典型分類方法與系統(tǒng)組成，掌握PLC的工作原理；熟悉PLC的幾種編程語言。S7-200 PLC基礎(chǔ)知識（4學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)1、2、3）S7-200 PLC概述S7-200 PLC內(nèi)部資源S7-200 PLC尋址方式與指令系統(tǒng)S7-200 PLC 程序結(jié)構(gòu)及特性目標(biāo)及要求：了解西門子PLC的體系及S7-200 PLC的定位；掌握S7-200 PLC的硬件系統(tǒng)基本構(gòu)成；掌握S7-200 PLC的內(nèi)部資源；掌握S7-200 PLC的尋址方式，掌握S7-200 PLC的程序結(jié)構(gòu)；熟悉S7-200 PLC的指令系統(tǒng)，了解S7-200 PLC的幾個特性。PLC基本指令及程序設(shè)計（4

8、學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)1、2）PLC的基本邏輯指令程序控制指令PLC初步編程指導(dǎo)典型環(huán)節(jié)的PLC程序設(shè)計目標(biāo)及要求：熟悉基本邏輯指令，掌握定時器、計數(shù)器得使用方法；熟悉程序控制指令，掌握應(yīng)用程序控制指令控制程序流程的方法；掌握梯形圖編程的基本規(guī)則，熟悉梯形圖與語句表之間的轉(zhuǎn)換方法；掌握PLC程序的簡單設(shè)計法。S7-200 PLC功能指令及應(yīng)用（4學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)1、2）傳送、移位、填充指令運算和數(shù)學(xué)指令表功能指令轉(zhuǎn)換指令、字符串指令子程序、中斷高速計數(shù)器指令、高速脈沖指令、PID回路指令目標(biāo)及要求：熟悉常用的功能指令；掌握PLC的子程序使用方法、中斷系統(tǒng)概念及中斷程序設(shè)計方法；通過表功能指令

9、掌握PLC程序的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法；結(jié)合程序示例提高閱讀程序及應(yīng)用功能指令的能力。PLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計（2學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)1、3）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟及內(nèi)容變頻器和PLC之間的配合目標(biāo)及要求：掌握控制系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟，掌握PLC選型的基本原則；了解PLC和變頻器的關(guān)系、變頻器的常用控制方式。實驗一：異步電動機(jī)可逆運行的線路控制（3學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)3）三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制方法三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路目標(biāo)及要求：掌握三相異步電動機(jī)可逆運行的原理、三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路的原理；掌握互鎖的原理、繼電器與接觸器的使用方法。實驗二：基本指令及Step7-Micro/Win的使

10、用（3學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)1、2）上機(jī)編制簡單的梯形圖程序熟悉Step7-Micro/Win的編程環(huán)境目標(biāo)及要求：熟悉PLC實驗裝置，S7-200系列編程控制器的外部接線方法；熟悉編程軟件STEP7的編程環(huán)境，軟件的使用方法；掌握使用基本指令實現(xiàn)邏輯功能的編程方法。實驗三：三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的PLC控制（3學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)1、2、3）繼電器控制與PLC控制的差異PLC程序的調(diào)試目標(biāo)及要求：掌握PLC控制系統(tǒng)的工作方式及與繼電器控制系統(tǒng)的區(qū)別；掌握單步調(diào)試、斷點設(shè)置、Watch監(jiān)視窗口等程序調(diào)試工具。實驗四：人行道按鈕控制交通燈程序設(shè)計實驗（3學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)1、2、3）定時器的使用方

11、法交通信號燈的控制程序目標(biāo)及要求：掌握定時器指令的使用及編程方法；熟悉時序控制程序的設(shè)計和調(diào)試方法。實驗五：傳送帶控制程序設(shè)計實驗（3學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)1、2、3）12.1設(shè)備啟動、停止、復(fù)位的PLC實現(xiàn)12.2傳送帶的時序控制程序目標(biāo)及要求：傳送帶的工作狀態(tài)分析；傳送帶的控制程序設(shè)計與調(diào)試。實驗六：搶答器程序設(shè)計實驗（3學(xué)時）（支撐教學(xué)目標(biāo)1、2、3）簡單搶答顯示程序的調(diào)試復(fù)雜搶答顯示程序的設(shè)計目標(biāo)及要求：熟悉S7-200 PLC的邏輯指令；編制簡單的PLC應(yīng)用程序項目；掌握編程軟件的使用方法和調(diào)試程序的方法。三、教學(xué)方法在教學(xué)方式上，根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容，綜合運用課堂講授和演示、課堂討論、課

12、堂練習(xí)、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)法和自學(xué)指導(dǎo)法，通過引入問題和啟發(fā)式教學(xué)，使學(xué)生更加明確教學(xué)內(nèi)容的知識體系，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，激發(fā)內(nèi)在學(xué)習(xí)動機(jī)，提高課堂的積極性。在目前的實驗教學(xué)條件基礎(chǔ)上，及時采用實驗練習(xí)法，強(qiáng)化所學(xué)知識的理解和運用，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。在實驗教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，思考解決方案，為后續(xù)教學(xué)內(nèi)容作鋪墊。結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容，本課程所采用的教學(xué)方法說明如下：電氣控制系統(tǒng)常用器件、電氣控制線路基礎(chǔ)。在教學(xué)中采用講授法、演示法和實驗練習(xí)法相結(jié)合，將抽象問題具體化。在講授概念、原理的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化學(xué)生對相關(guān)知識的理解，引導(dǎo)學(xué)生通過實驗對比和總結(jié)不同器件、線路的技術(shù)原理與特點。在演示器件與線路

13、工作原理時，引入相關(guān)概念，促進(jìn)學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容。PLC概述、S7-200 PLC基礎(chǔ)知識、S7-200 PLC網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用。在教學(xué)中采用講授法、討論法相結(jié)合。將相關(guān)知識形成網(wǎng)絡(luò)予以講授，幫助學(xué)生梳理知識體系，在講授知識和工作原理的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生對不同概念和技術(shù)原理加以討論，明確相關(guān)概念以及技術(shù)的應(yīng)用價值，并對討論予以適當(dāng)指導(dǎo)，及時強(qiáng)化教學(xué)內(nèi)容。PLC基本指令及程序設(shè)計、順序控制指令、功能指令、PLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計。教學(xué)內(nèi)容所涉及的指令和程序較多，對于缺乏實際經(jīng)驗和感性認(rèn)識的學(xué)生而言，內(nèi)容比較抽象，不容易留下深刻印象。教學(xué)中采用講授法和演示法和實驗練習(xí)法相結(jié)合。開始教學(xué)時，只講授指令的

14、要素和功能，通過示例程序予以演示指令的使用方法。在實驗中，引導(dǎo)學(xué)生按控制系統(tǒng)綜合設(shè)計的步驟完成實驗，并完成代碼編寫、調(diào)試和運行，最后給出示例程序，通過總結(jié)加深學(xué)生的理解和認(rèn)識。在教學(xué)方法的實際執(zhí)行過程中，每個教學(xué)環(huán)節(jié)都應(yīng)具有明確的目的性。同時，以上教學(xué)方法需要根據(jù)教學(xué)過程中的實際效果、學(xué)生對知識點的掌握和應(yīng)用情況不斷改進(jìn)。教學(xué)效果不好、學(xué)生對知識點理解程度不高時，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整教學(xué)方法，適當(dāng)增加演示法或?qū)嶒炗?xùn)練法，或在講授后續(xù)教學(xué)內(nèi)容時，引導(dǎo)學(xué)生前后聯(lián)系，結(jié)合前置難點內(nèi)容進(jìn)行討論，強(qiáng)化知識掌握。在學(xué)生對知識掌握情況較好，系統(tǒng)性較好、實驗訓(xùn)練效果較好的情況下，適當(dāng)提高教學(xué)內(nèi)容或?qū)嶒瀮?nèi)容的難度，或增加發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)法和自學(xué)指導(dǎo)法，設(shè)置具體應(yīng)用問題，引導(dǎo)學(xué)生探