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机床电气控制与PLC教学大纲 / 课程编码：04050302课内学时：84适用专业：数控技术开课学期：3课程名称：机床电气控制与PLC课程类型：专业核心课开课单位：汽车工程学院大纲撰写人：姜丹丹一、课程的性质与任务（一）本课程的性质本课程面向机电一体化技术专业及数控技术专业，是必修课，并且是专业核心课程。本课程以机械制图与AutoCAD、机械设计基础、电工与电子技术等课程为基础，并为数控原理与数控机床、机电一体化技术、机电设备故障诊断与维修、机床电气实训、机电设备维修实训等打下了坚实的基础，同时也为考取中/高级电工资格证书、机床维修资格证书、PLC编程师四级资格证书、上岗就业等做好技术准备。 （二）本课程的任务本课程在数控技术专业人才培养方案中占有重要地位，是该专业的主要的核心课程。课程内容设计上与维修电工的国家职业技能要求相融通，是指导帮助学生考取中/高级电工职业资格证书、维修电工资格证书和PLC程序设计师资格证书的核心课程。本课程侧重培养学生的综合职业能力。通过学习，使学生掌握一般常用机床电控系统识图、设计、安装、接线的方法、步骤、技巧和技术要求；能分析并排除电气控制电路中的常见故障；能用先进的PLC控制技术改造传统的机床电控系统；能创新设计出一般常用机床的PLC控制系统。二、课程的基本要求及重点、难点(一)课程的基本要求通过本课程的教学，应达到的知识目标和能力目标如下：1.知识目标：（1）熟知一般机床的机械结构、工艺过程、主要运动，机床传动用电动机，机床常用低压电器与图形、文字说明，机床电气制图与识图，机床电气控制的基本环节和控制原则，能够阅读一般机床电气控制线路图。（2）掌握PLC的基本概念、结构和工作原理，所使用PLC的性能和软硬件资源，以及在机床控制中的应用，能够阅读一般机床PLC控制线路图。2.能力目标（1）掌握机床电气控制设计方法、内容和步骤，能够设计一般机床电气控制线路图。（2）掌握机床PLC控制设计方法、内容和步骤，能够设计一般机床PLC控制线路图。（3）在学会阅读和能够设计一般机床电气与PLC控制线路图的基础上，能够进行机床电气与PLC控制常见故障的维护检修。（二）课程的重点机床用电动机、常用低压电气的原理及使用，机床电气和PLC控制线路原理图和接线图，PLC控制技术及其在工业控制中的应用，并能利用PLC技术对传统落后机床进行技术改造和创新设计，常用机床电气和PLC控制系统的维护管理。（三）课程的难点能对一般机床电气与PLC控制线路图进行设计，能够进行机床电气与PLC控制常见故障的维护检修。三、课程内容（一）课程主要内容学习领域学习情境主要教学内容教学要求项目1 如何阅读机床电气控制线路图任务1 了解机床设备的机械结构、生产工艺过程、主要运动形式和对电控的要求（1）机床的机械结构组成；（2）机床的生产工艺流程；（3）机床设备的运动；（4）机床设备对电气传动控制度要求。掌握机床结构、机床电动机、低压电器、电气制图、控制环节、控制原则、机床电气图阅读、分析方法等相关知识，并学会阅读、分析典型机床电气控制图。任务2 熟识机床传动中的三相交流电动机（1）机床常用电动机的结构组成；（2）机床电动机的工作原理和运行特性；（3）机床电动机的选用和维修。任务3 掌握机床控制常用的低压电器（1）信号和控制电器；（2）执行电器；（3）保护电器。任务4 了解机床电气制图与识图方法（1）机床电气制图；（2）机床电气识图。任务5 熟知机床控制中常用的基本电路环节（1）机床的全压/降压起动环节；（2）机床的可逆运行；（3）机床的停机能耗/反接制动电路环节；（4）机床的电气变极调速电路环节；（5）机床的点也控制电路环节；（6）机床的保护控制电路环节。任务6 掌握机床控制常用的控制原则（1）机床的时间控制原则；（2）机床的行程（位置）控制原则；（3）机床的速度控制原则；任务7 嵌入中级电工资格考试的机床电气控制基本实践训练（1）机床的点动、长动实践训练（2学时）；（2）机床的正反转可逆运行实践训练（2学时）；（3）机床的Y/降压起动实践训练（2学时）；（4）机床的停机能耗制动实践训练（2学时）；（5）机床的正序起动/逆序停机实践训练（2学时）；（6）机床的多地点控制实践训练（2学时）；（7）实践训练考试（4学时）。任务8 项目综合训练1典型CA6140车床电气控制电路图阅读分析综合训练项目2 如何阅读机床设备的PLC控制电路图任务1 认识机床控制中的PLC技术（1）PLC的基本结构及工作原理；（2）PLC的技术性能；（3）PLC的编程语言。掌握机床中的PLC技术、机床中所使用PLC的软硬件资源、编程工具、规则、环节、考证训练、典型PLC电路分析等，学会阅读、分析典型机床PLC控制图。任务2 熟知所使用PLC的硬软件资源（1）FX系列PLC型号名称的含义；（2）FX2N系列PLC的主要软硬件性能指标；（3）FX2N系列PLC的八大变成元器件；（4）FX2N系列PLC的27条基本逻辑指令和2条步进梯形指令。任务3 会使用所选用PLC最常用的编程器或编程工具软件（1）熟知SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件功能；（2）掌握编程软件的基本操作；（3）掌握PLC的模拟编程训练接线。任务4 掌握PLC基本指令编程规则和编程技巧（1）PLC基本指令变成规则；（2）PLC编程技巧。任务5 掌握机床PLC控制常用的基本编程环节（1）机床PLC控制梯形图程序；（2）机床PLC控制指令字程序；（3）机床PLC控制状态转移图程序。任务6 进行嵌入PLC程序设计师考证的机床PLC控制基础实践训练（1）PLC和编程工具的认识实践训练（2学时）；（2）天塔之光PLC控制实践训练（2学时）；（3）机床电机PLC控制实践训练（2学时）；（4）城市交通指挥灯PLC控制实践训练（2学时）；（5）8组抢答器PLC控制实践训练（2学时）；（6）自动轧钢机PLC控制实践训练（2学时）；（7）实践训练考试（4学时）。任务7项目训练2C650普通车床PLC控制电路案例分析。项目3 如何设计机床设备的电气控制系统任务1 熟知机床电气控制系统设计的基本内容和一般原则（1）机床电气控制系统设计的基本内容；（2）机床电气控制电路图的一般原则。掌握机床电气控制设计的基本内容和一般原则，会确定电力拖动方式、机床调速方案、机床电动机的选择，掌握机床起动、制动和反向要求。了解机床电气控制电路图的设计方法，掌握机床电气低压元件的选择，会进行机床电气控制系统工艺设计。任务2 拟定任务书，掌握机床电力拖动方案确定原则和电动机的选择（1）拟定任务书，确定电力拖动方式；（2）确定机床调速方案；（3）进行机床电动机的选择；（4）掌握机床起动、制动和反向要求。任务3 了解机床电气控制电路图的设计方法（1）经验设计法；（2）逻辑分析设计法；（3）原理设计中应注意的几个问题。任务4 掌握机床电气低压元件的选择（1）继电器、接触器的选择；（2）熔断器、常用控制电器的选择；（3）低压开关、电磁铁、控制变压器的选择。任务5 进行机床电气控制系统工艺设计（1）机床电气设备总体配置设计；（2）机床电气元器件布置图及接线图的绘制；（3）机床电气元器件清单、使用说明书的编写。任务6 项目综合训练3典型机床C6163型卧式车床电气控制系统的设计案例项目4 如何设计机床设备的PLC控制系统任务1 熟知机床PLC控制系统设计的基本原则和基本内容（1）机床PLC控制系统设计的基本原则；（2）机床PLC控制系统设计的基本内容；（3）机床PLC控制系统设计设计的一般步骤；（4）机床PLC控制系统常用的设计和编程方法。掌握机床PLC控制设计的基本内容和一般原则，会选用PLC、进行I/O口地址分配，画实际接线图、编制梯形图和指令字程序、输入PLC、系统调试等，具有设计典型机床PLC控制系统图的能力。任务2 项目综合训练4用翻译法设计机床工作台自动循环PLC控制系统案例任务3 项目综合训练5用状态法设计机械搬运手PLC控制系统案例项目5 如何进行机床电气与PLC控制系统常见故障的维修任务1 如何进行机床电气控制系统常见故障的维修（1）机床电气故障常采用的检测方法和检修步骤；（2）典型机床常见故障的类型分析；（3）CA6140型车床电气控制线路故障检修实例。在学会阅读分析和设计常用机床电气与PLC控制电路图的基础上，继续提高，能够进行机床电气与PLC控制系统常见故障的维修，重点在于故障的排查和处理。任务2 如何进行机床PLC控制系统的调试、故障分析与维护（1）PLC控制系统的调试故障分析；（2）PLC控制系统故障分析流程；（3）PLC的日常维护；（4）FX系列PLC的故障诊断与维修。（二）实验、实训、实习内容实验一 机床电动机单向连续运行电气控制柜的装配（2学时）实验目的：1掌握电气控制的元件布置、安装过程和控制柜的调试。2培养从事设计工作的整体观念及工程应用能力，增强工作适应能力。实验二 机床电动机的正反转（可逆）运行控制实验（2学时）实验目的：1掌握机床异步电动机的正反转（可逆）运行控制电路的连接和操作。2理解机床异步电动机的正反转（可逆）运行控制电路的工作原理。3了解机床异步电动机正反转（可逆）运行操作互锁和接触互锁的作用。实验三 机床电动机的Y-降压起动控制实验（2学时）实验目的：1掌握笼型异步电动机的Y-降压起动控制电路的连接和操作。2理解笼型异步电动机的Y-降压起动控制电路的工作原理。3了解时间继电器的结构、原理及使用方法。实验四 机电电动机的能耗制动控制实验（2学时）实验目的：1掌握笼型异步电动机能耗制动的控制电路的连接和操作。2理解笼型异步电动机能耗制动的制动原理。3掌握笼型异步电动机能耗制动的控制电路的控制原理与相关故障的排除。实验五 多台机床电动机的顺序控制起动控制（2学时）实验目的：1提高电气控制的设计能力，掌握多地控制的设计方法2培养从事设计工作的整体观念及工程应用能力，增强工作适应能力。3增强电气控制电路的安装、调试的能力实验六 机电设备的多地控制设计（2学时）实验目的：1提高电气控制的设计能力，掌握多地控制的设计方法2培养从事设计工作的整体观念及工程应用能力，增强工作适应能力。3增强电气控制电路的安装、调试的能力实验七 PLC和编程工具认识试验（2学时）实验目的：1熟悉了解TVT-90C学习机的功能和特点；2熟悉了解日本三菱公司FX2N系列PLC的硬、软件功能和性能；3用电脑编程工具练习PLC常用的基本编程指令。实验八 天塔之光的PLC控制实验（2学时）实验目的：1用PLC构成灯光闪烁控制系统；2熟悉掌握日本三菱公司FX2N系列PLC的硬、软件功能和性能后，练习PLC的实用接线；3练习PLC的编程。实验九 电动机的PLC控制实训（2学时）实验目的：1通过电动机PLC控制系统的建立，掌握应用PLC技术设计控制系统的思想和方法。2掌握PLC编程的技巧和程序调试的方法。3训练分析和解决工程实际控制问题的