《电气控制与PLC应用》教学大纲

电气控制与PLC应用教学大纲（56课时）西门子S7-200系列PLC版 本教学大纲中涉及PLC实际教学的部分均采用西门子S7-200系列PLC课程编码：课程类别：职业核心能力课课程归属：信息与控制技术学院编制人：徐文编（修）制日期：2008年10月审定组（人）：审定日期：2008年10月适用专业：计算机控制技术一、课程的性质与任务电气控制与PLC应用课程是计算机控制技术专业的职业核心能力课，是集计算机技术、自动控制技术和网络通信技术于一体的综合性学科。目前PLC集三电（电控、电仪、电传）为一体，性能价格比高、高可靠性的特点已使其成为自动化工程的核心设备。 PLC作为具备计算机功能的一种通用工业控制装置，其使用量高居首位。PLC目前是现代工业自动化的三大技术支柱（PLC、机器人、CAD/CAM ）之一。本课程的任务是让学生学习和掌握低压电器的基本知识、电气控制系统的基本控制环节、典型电路的基本原理，具有电气控制系统分析和阅读电气系统图的基本能力；掌握可编程控制器工作原理、系统构成、指令系统及编程方法（包括开关量控制、模拟量控制、数据通信及网络），具备一定的PLC程序设计和PLC应用能力，能熟练使用一种典型的PLC设备进行控制系统的结构组成设计、I/O地址分配设计、以梯形图为主的PLC程序设计、控制系统的软件调试以及故障分析。教学容大致分为低压电器（模块一）、电气控制基本环节（模块二）、PLC基础知识（模块三）和PLC控制系统设计与编程实现（模块四）部分。其中PLC控制系统设计与编程实现（模块四）部分可以根据教学条件和教师资源选择三菱FX2N系列或西门子S7-200系列可编程控制器。二、教学基本要求电气控制与PLC应用具有很强的实践性，要求学生具有良好的电子、电工基础知识和操作技能，并具备基本的逻辑判断能力和计算机软件的基础知识。在教学中注意该课程的理论与实践、应用相结合，采用启发式、讲练结合式、案例式等多种教学方法，培养学生针对实际应用工程的项目开发能力。常用低压电器的结构原理、用途、型号及选用方法常用电气控制系统的图形符号基本知识可编程控制器(PLC)的基本原理，软、硬件组成，分类、特点以及性能指标三菱FX2N系列或西门子S7-200系列PLC的硬件组成、产品配置三菱FX2N系列或西门子S7-200系列PLC的指令系统，重点包括基本指令、步进指令和部分应用指令（功能指令）PLC控制系统的硬件设计、软件设计、抗干扰设计知识PLC系统的通讯知识电气控制与PLC基本技能阅读理解电气控制系统图，分析基本电气控制电路图的能力开关量控制系统梯形图设计方法：经验设计法、步进顺序控制设计法（使用三菱STL指令或者西门子SCR指令的编程方法）A/D、D/A转换的PLC程序设计方法PLC的通讯编程实现方法PLC控制系统的综合设计、编程、设备连接和系统调试能力科学严谨的态度基本素养勤奋好学的精神遵纪守法的意识三、教学条件 上课条件：多媒体教室。 上机条件：PLC控制专业实训室，并含以下设备：l 安装有Windows2000操作系统和STEP7-Micro/Win SP6上位编程软件的计算机（4050台）l TKPLC-B型实验箱（含西门子S7-200系列可编程控制器）（4050台）l PC/PPI编程电缆（4050根）l 螺丝刀、万用表、锁紧导线若干四、教学方法1教学设计的宗旨：以学到实用技能、提高职业能力为出发点，注重提高学生项目综合分析、系统设计、编程与监控调试能力。2采用多种方法的组合教学手段：理论教学在多媒体教室进行，实训教学（操作）在机房实现，理论教学和实训操作相结合。根据不同模块（章节）的教学容采用不同的教学方法，采用电子课件+教案教学形式，主要教学方法采用讲授式、讲练结合式、讨论式、启发式和操作演示式等多种形式。实训采用专门的实训容，以学生操作为主，精讲多练，注重培养学生的自主学习能力。3各模块教学注意事项l 低压控制电器的结构、原理以电磁式电器为核心进行介绍；介绍各种电器时应该侧重于其规格、符号及选用，多采用电器实物示教，注意新型电器的介绍。l 讲授电器控制线路时，应该注意培养学生设计电路的方法及其严谨态度，强调电路的可靠性。重点分析、介绍按行程原则、时间原则、速度原则、电流原则等不同形式的电路。l 可编程控制器部分的讲授应该建立在继电器-接触器控制的基础上进行，应注意两者之间的衔接。以某一种典型小型可编程控制器为样机，讲授指令系统时应以基本指令为主，程序设计部分重点介绍逻辑设计法中的步进顺序控制设计法，要通过加强实验环节以提高学生的实践应用能力。l 可编程控制器应用部分容要结合实例进行，同时充分利用实验室资源进行现场讲授，注重与生产实际的结合。五、课时分配本课程讲授约需3034课时，同时可安排2632课时左右的实验，上完本课约需5676课时，另外适当保留少量机动和考试时间。具体分配见下表。教 学 容理论课学时数实践课学时数(一) 低压电器682(二) 电气控制基本环节44(三) PLC基础知识42(四) PLC控制系统设计与编程实现(三菱FX2N系列PLC或西门子S7-200系列PLC)161816(五)课程综合实践016机 动2考 试2合 计30342642六、考试方式1本课程采用形成性考核方式，总成绩由平时考核和期末考试两部分形成。总成绩平时考核成绩（40分） 期末考试成绩（60分）。2平时考核成绩（40分）平时学习表现考核（考勤，课堂提问、讨论、练习等表现，作业情况）（10分）+ 平时实训成绩（30分）。3期末采用书面闭卷考试的方式，时间100分钟。4平时实训成绩评定的具体办法见“电气控制与PLC实践教学大纲（56课时）”。七、开课条件 授课教师资格：具有大学本科及以上学历或中级以上职称，同时具备实际控制项目的设计和开发经验。 设备条件：多媒体教室、PLC控制专业实训室。 前后续课程：l 前期课程：计算机应用基础、电工电子相关基础课程，如电工技术、模拟与数字电子技术、电工及电气测量技术等。l 后续课程：根据不同专业教学计划，可以是交直流调速控制技术、计算机控制技术、变频技术、数控机床控制技术、控制系统综合实训和毕业设计等。 保障措施：本课程实用性、实践性较强，任课教师应具有实际的控制项目开发能力；授课时应采用多媒体教学，以提高教学效果；实训项目的设计应该从工程应用的角度出发借助试验箱等设备平台进行项目仿真设计。八、教材与参考书目：1PLC 基础及应用廖常初机械工业2PLC编程及应用（实验指导书）廖常初机械工业3三菱Fx2n系列PLC入门严盈富人民邮电4PLC应用开发实用子程序严盈富人民邮电5图解PLC控制系统梯形图和语句表（基本实例）贾德胜人民邮电6PLC原理及应用长久机械工业7电气控制与PLC原理及应用林春方交通大学8电气控制与PLC应用巫莉 黄江峰中国电力9电器识图吕庆荣 于晓明 王润卿化学工业10怎样阅读电气工程图白公机械工业12电气技术识图朱献清机械工业13电器控制与PLC应用第3版许寥 王淑英机械工业14S7-200可编程控制器系统手册西门子公司2007.915S7-200CN可编程序控制器产品目录西门子公司2008.4九、教学容(一)低压电器 应知：1、 低压电器基础知识：低压电器的定义、用途、主要分类、全型号表示法及代号含义2、 常用低压配电电器的结构原理、技术参数、分类和常用产品、型号说明、选用原则：刀开关、熔断器、断路器3、 常用低压控制电器（接触器）的结构原理、技术参数、分类和常用产品、型号说明、选用原则4、 常用低压控制电器（继电器）的结构原理、特性、整定、与接触器差别、主要参数：中间继电器、电流继电器、电压继电器、时间继电器、热继电器、固态继电器、干簧继电器、其它信号继电器5、 常用低压控制电器（主令电器）的结构原理、技术参数、分类和常用产品、型号说明、选用原则：按钮、行程开关、（万能）转换开关、控制器、信号灯 应会：1、 理解常用低压电器的结构和工作原理2、 识别低压电器的图形符号和文字符号3、 能够选择满足特定规格要求的低压电器 实训项目：电气控制系统的低压电器识别(二) 电气控制基本环节 应知：1、 电气控制系统图的符号2、 电气控制电路基本控制规律：点动与连续运转的控制、自锁与互锁的控制、多地联锁控制、顺序控制、自动往复循环控制3、 电气控制系统常用的保护环节：短路保护、过电流保护、过载保护、零电压和欠电压保护、弱磁保护4、 典型控制电路应用知识 应会：1、 了解电气控制系统图的符号、主要类型以及识图要领2、 点动与连续运转的控制设计3、 自锁与互锁的控制设计4、 多地联锁控制设计5、 顺序控制设计6、 自动往复循环控制设计7、 理解电气控制系统常用的保护环节8、 掌握电气控制电路应用注意事项 实训项目：1、 异步电机基本控制电路的PLC模拟实现2、 运料小车循环往复运动的PLC模拟实现 (三) PLC基础知识 应知：1、 可编程序控制器概述:PLC的定义、PLC的产生与发展、PLC的典型供应商与产品、PLC的特点及应用领域、 PLC的分类、PLC与其它工业控制系统的比较2、 可编程序控制器的硬件组成：中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出接口、电源、扩展接口、通信接口、智能I/O接口、编程器、智能单元、其他部件3、 可编程序控制器的软件组成4、 可编程序控制器的编程语言5、 可编程序控制器的工作原理PLC的定义工作方式与运行框图、PLC工作过程、PLC扫描工作方式的特点、PLC的中断处理(可选)、PLC对输入/输出的处理原则6、 可编程序控制器的主要性能指标 应会：1、 了解PLC的硬件的基本组成、软件组成、主要性能指标2、 理解开关量输入/输出接口类型和原理，在实际的I/O接线中能够正确无误3、 根据控制系统的类型和规模能够初步明确I/O点数的规划，以及相应模块类型和数量的选取4、 理解可编程序控制器的扫描工作方式与其它微机系统中断工作方式的差异5、 明确可编程序控制器的编程语言主要形式6、 初步掌握Micro/Win上位编程软件的使用 实训项目：Micro/Win上位编程软件操作训练(四) PLC控制系统设计与编程实现(西门子S7-200系列PLC)第一章 S7-200概述 应知：1、 S7-200的系统硬件配置：基本组成、接口模块、主机可带模块数、部电源的负