课程规范标准《工业自动化设备安装与调试》案例解析.doc

-* 西安技师学院 电气自动化设备安装与维修专业 《工业自动化设备安装与调试》课程标准 西安技师学院工业自动化系编制 2012年07月17月 目 录 第一篇 课程标准 1.课程定位 1 1.1课程的性质与作用 1 1.2前导、后续课程 1 1.3课程基本理念 1 1.4课程设计的思路 2 2.课程目标 2 2.1技能目标 2 2.2知识目标 3 2.3素质目标 3 3.课程内容与学时 4 3.1学时分配表与考核权重 4 3.2 学习内容与要求 5 4.课程实施 10 4.1教学模式 10 4.2教学方法 10 4.3教学手段 10 5. 教学评价、考核要求 10 6．课程实施资源 11 6.1师资要求 11 6.2课程资源 12 6.3信息化教学资源 13 6.4 基础环境与设施要求 13 《工业自动化设备安装与调试》课程标准 课程编号： 适用专业：电气自动化设备安装与维修 所属系室：工业自动化系电气自动化教研室 课程类别：专业能力课程 修课方式：必修 教学时数：320学时 总学分数：12学分 1.课程定位 1.1课程的性质与作用 《工业自动化设备安装与调试》是为了培养从事工业自动化设备的安装、调试与维护专业人才而开设的专业核心课程。该课程是通过对自动化类相关行业的工作任务分析，参照高级维修电工的国家职业技能标准，以典型工作任务为依据，基于工作过程，按照由工作领域向学习领域转化的方法而开发的课程。通过该课程的学习使学生能够学会工业自动化设备安装与调试的一般流程和方法，能够完成工业自动化设备的安装、调试、程序调试、 维护、维修等工作，为学生后续学习和今后从事工业自动化设备技术领域的工作打下坚实的基础。 1.2前导、后续课程 前导课程：《电气制图CAD制图》、《机床电气控制线装调与维修》、《钳加工技术》、《液压与气动控制技术》。 后续课程：《工业自动化生产线安装与调试》，同时对学生进行后续顶岗实习进行必要的知识、能力储备。 1.3课程基本理念 本课程坚决贯彻国家教育方针，遵循职业教育教学规律，主动适应经济社会对工业自动化设备的安装、调试与维护专业人才培养的要求，全面推进素质教育，创造一种学与教互动的职业交往情境，采用行动导向教学模式，项目教学的方法，每个工作任务都是以学生为主体、教师为主导，通过共同实施一个完整的工作项目而进行的教学活动，在完成一个项目的全过程中，让学生掌握知识、提升技能。本课程坚持工学结合的课程开发理念，创新高技能人才培养模式，以学生综合职业能力培养为主线，把工学结合作为人才培养模式改革的重要切入点，探索产教结合、任务驱动、项目导向、顶岗实习等有利于提升学生职业能力的教学模式。本课程的开发从任务到教学组织、评价形式等完全是遵循一体化教学模式。 1.4课程设计的思路 经过调研，我们认识到以前对这门课的教学目标存在偏差。以前我们受实验台的导向，主要讲授PLC的各种编程方法。但是在实际的工作现场，只有部分岗位涉及到编程，更多岗位是PLC的安装、接线和监控。另外，除了PLC方面的知识，工业自动化设备中还涉及变频器、传感器、特种电机、触摸屏等方面的知识，为此，在行业专家与本院专业教师共同反复研讨下，对该课程的职业能力进行了重新的分析，打破以PLC知识传授为主要特征的传统学科课程模式，以工业自动化设备安装与调试的情境作为载体，以完成实际工程项目的过程为导向，按照完成工程项目所需知识及技能为主线组织教学内容，引导学生能够正确运用相关工控产品，理解贯彻国家标准，学会在工作中获取PLC、变频器、特种电机、传感器等相关工业控制的知识和技能。 工作任务以职业岗位分析为依据，由简到难的排列顺序进行排序，选取生活中的自动控制系统、电梯控制系统的安装与调试、机械手控制系统的安装与调试、带式输送机控制系统的安装与调试、恒压供水系统的安装与调试五个工作任务，将职业技能与素质教育贯穿整个教学过程中。授课过程中主要运用多种教学方法，将教、学、做有机融合，把实践训练贯穿始终，选择性学习针对性学习实现真正的一体化教学，让学生在快乐的气氛中学习，做到真正的“做中学”。 2.课程目标 2.1技能目标 (1) 能够根据设备要求选择合适的传感器，判断传感器的故障并对其进行更换； (2) 能够根据设备要求选择合适的电动机并进行电气连接； (3) 能够根据设备控制要求选择可编程控制器并完成编程与调试； (4) 能够根据设备控制要求选择变频器，并对电机变频调速控制； (5) 能够进行PLC和各种数字设备的通讯连接； (6) 能按照工业自动化设备的电气原理图、气动回路原理图进行元器件的选用、连接与调试； (7) 能够对工业自动化设备电气控制系统进行硬件配置、程序设计； (8) 能够完成工业自动化设备的操作、拆装与调试； (9) 能够遵循设备维修工作安全规范，制定维护、维修工作计划，正确选择检测设备和工具对工业自动化设备进行维护、故障诊断与排除； （10）能够根据工业自动化设备的验收标准对设备进行验收； （11）能够对已完成的任务进行记录、存档和评价反馈、规范编写技术文件； （12）能够严格按照国家电气行业标准、操作规范进行各项作业； （13）能严格执行6S管理制度。 2.2知识目标 (1) 了解工业自动化设备的组成、类型、基本功能及应用； (2) 掌握常见传感器的结构、原理、应用和选择； (3) 掌握步进电机的工作原理、结构、特性、选择和应用； (4) 掌握可编程控制器的特点、分类、工作原理、硬件组成、编程方法； (5) 掌握变频器的选择、接线、参数设置、调试运行、变频器的故障诊断、变频器维修检测常用方法； (6) 掌握PLC与各种数字设备的通讯技术（系统的配置、连接方式、通讯指令及其应用）； (7) 掌握工业自动化设备安装、控制程序设计、调试的方法和步骤； (8) 掌握工业自动化设备故障分析与检修的方法与步骤。 2.3素质目标 (1) 具有团队精神和协作精神； (2) 具有良好的心理素质和克服困难的能力； (3) 具备较强的标准规范意识、安全生产意识、质量意识、环保意识、服务意识； (4) 具有较强的事业心、高度的责任感，能按时高效完成工作任务； (5) 具有诚信、敬业、刻苦耐劳，科学、严谨的工作态度； (6) 具有创新意识和创新精神。 3.课程内容与学时 《工业自动化设备安装与调试》课程主要针对装备制造行业中技术服务岗位，对于不同工业自动化设备的安装、调试、维护保养及维修作业要求设置的课程内容。工业自动化设备的安装调试主要要求有：新设备安装配件及资料检查、设备装配、设备调试、常规维护和定期保养、设备故障分析及检修。本课程通过对学生进行工业自动化设备的认知、装配调试、验收交付、定期保养、故障分析及检修的教学，使学生掌握典型自动化设备安装调试、故障分析的步骤及方法，并且具备良好的职业素养和职业能力。 3.1学时分配表与考核权重 表1 学时分配表与考核权重 序号 学习任务 名称 学习情境 课时（H） 考核权重 1 生活中的自动控制系统 学习情境1： 池塘水位控制系统的安装与调试 40H 16H 10% 5% 学习情境2： 运粮小车控制系统的安装与调试 24H 5% 2 电梯控制系统的安装与调试 学习情境1： 二层电梯控制系统的安装与调试 80H 40H 25% 12% 学习情境2： 三层电梯控制系统的安装与调试 40H 13% 3 机械手控制系统的安装与调试 学习情境1： 注塑生产线上机械手控制系统的安装与调试 72H 32H 25% 12% 学习情境2： 饮料生产线上机械手控制系统的安装与调试 40H 13% 4 带式输送机控制系统的安装与调试 学习情境1： 机场值机输送机控制系统的安装与调试 64H 32H 20% 10% 学习情境2： 热电厂输煤输送机控制系统的安装与调试 32H 10% 5 恒压供水控制系统的安调与调试 学习情境1： 学校恒压供水控制系统安装与调试 64H 32H 20% 10% 学习情境2： 小区恒压供水控制系统安装与调试 32H 10% 320 H 100% 3.2 学习内容与要求 表2 学习内容及学时安排 序号 学习任务 内 容 学时 专业知识 职业技能 职业素质 1 生活中的自动控制系统 1. 掌握安全文明生产知识； 2. 了解以下国家/行业相关规范与标准： ◆《盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》GB50171—92； ◆《低压开关设备和控制设备》GB 14048； ◆《外壳防护等级》GB 4208-84； 3. 掌握生活中自动控制系统的控制原理、安装和调试的方法及步骤； 4. 掌握传感器的原理、分类、符号、接线方法等； 5. 掌握液位传感器和限位开关的工作原理、接线方法； 6. 掌握可编程控制器的定义、特点、型号规格、工作原理、硬件组成、安装和接线的方法； 7. 掌握基本指令的功能、编程方法。 1. 能够熟练操作可编程控制器的编程软件； 2. 能够熟练进行PLC基本指令的编程； 3. 能够识读生活中自动控制系统的原理图； 4. 能够根据原理图设计生活中自动控制系统的布局图和接线图； 5. 能够进行生活中自动控制系统的程序编制； 6. 能够按照生活中自动控制系统的原理图进行电气系统的安装和调试； 7. 能够判断和维修生活中自动控制系统的故障； 8. 能够规范编写生活中自动控制系统的技术文件。 1． 具有团队精神和协作精神； 2． 具有良好的心理素质和克服困难的能力； 3． 具备较强的安全生产意识、质量意识、标准规范意识、环保意识、服务意识； 4． 具有诚信、敬业、吃苦耐劳，科学、严谨的工作态度； 5． 具有创新意识和创新精神。 40H 2 电梯控制系统的安装与调试 1．了解电梯的机械结构、组成、控制要求； 2. 掌握电梯电气控制系统的组成及原理； 3.掌握变频器的定义、功能、工作原理、结构、分类； 4.掌握变频器的选择、安装、接线、参数设置、调试运行； 5.掌握变频器的故障诊断、变频器维修检测常用方法； 6.掌握光电传感器的原理及应用。 1. 能够根据电梯控制要求进行变频器的安装、接线、参数设置、调试运行； 2. 能够识读电梯控制系统的原理图； 3. 能够根据电梯的电气控制原理图绘制电气接线图； 5. 能够编写、调试电梯控制程序； 6. 能够按照电梯的电气系统原理图进行电气系统的安装和调试； 7. 能够判断和维修电梯的电气故障； 8. 能够规范编写电梯的技术文件。 1. 具有团队精神和协作精神； 2. 具有良好的心理素质和克服困难的能力； 3. 具备较强的安全生产意识、质量意识、标准规范意识、环保意识、服务意识； 4. 能按时高效完成工作任务； 5. 具有诚信、敬业、吃苦耐劳，科学、严谨的工作态度； 6. 具有创新意识和创新精神。 80H 3 机械手控制系统的安装与调试 1. 掌握机械手的基本组成、结构类型、控制要求； 2. 掌握霍尔传感器的作用、分类、接线方法； 3. 掌握直流减速电机、步进电机的原理、应用场合、接线方法； 4. 掌握可编程控制器状态编程法、顺序功能图编制步骤、顺控指令的意义及表示方法； 5. 掌握单流程控制程序的编程方法和步骤； 6. 掌握数据类软元件的类型、结构形式及使用； 7. 掌握功能指令的表达形式、使用要素及分类； 8. 掌握常用的数据处理指令及应用。 1. 能够使用状态编程指令进行程序的编制； 2. 能够使用常用的数据处理指令进行程序编制，常用功能指令：传送指令、比较指令、脉冲指令； 3. 能够识读机械手控制系统的电气原理图和电气接线图； 4. 能够根据原理图设计机械手控制系统的布局图和接线图； 5. 能够进行机械手控制系统的程序编制； 6. 能够按照机械手控制系统的原理图进行电气系统的安装和调试； 7. 能够判断和维修机械手控制系统的故障； 8. 能够规范编写机械手控制系统的技术文件。 1. 具有团队精神和协作精神； 2. 具有良好的心理素质和克服困难的能力； 3. 具备较强的安全生产意识、质量意识、标准规范意识、环保意识、服务意识； 4. 能按时高效完成工作任务； 5. 具有诚信、敬业、吃苦耐劳，科学、严谨的工作态度； 6. 具有创新意识和创新精神。 72H 4 带式输送机控制系统的安装与调试 1.了解带式输送机的机械结构、分类、控制方式； 2.掌握对射型光电传感器、拉绳开关、跑偏开关的原理、特性和应用知识； 3. 掌握选择性分支和并行性分支控制程序的编程方法。 1. 能够正确使用步进顺控指令编写并行性控制程序段； 2. 能够识读带式输送机控制系统的原理图； 3. 能够编写、调试带式输送机控制系统控制程序； 4. 能够按照带式输送机控制系统的电气系统原理图进行电气系统的安装和调试； 5. 能够判断和维修带式输送机控制系统的电气故障； 6. 能够规范编写带式输送机控制系统技术文的件。 1. 具有团队精神和协作精神； 2. 具有良好的心理素质和克服困难的能力； 3. 具备较强的安全生产意识、质量意识、标准规范意识、环保意识、服务意识； 4. 能按时高效完成工作任务； 5. 具有诚信、敬业、吃苦耐劳，科学、严谨的工作态度； 6. 具有创新意识和创新精神。 64H 5 恒压供 水控制系统的安装与调试 1. 了解恒压供水系统的结构、工作原理及工作过程； 2. 掌握恒压供水的方式、供水水泵的控制方法； 3. 掌握压力变送器的原理、作用、接线、检测指标； 4. 掌握PID的原理、特点、参数设定； 5. 掌握内置PID调节器的变频器的特点、作用； 6. 了解模拟量输入模块（A/D）、模拟量输出模块（D/A）的功能、参数设置、接线、性能指标； 7. 了解特殊功能指令（FROM、TO ）的用法。 1. 能够进行模拟量输入模块（A/D）、模拟量输出模块（D/A）的参数设置、接线、选择； 2. 能够识读恒压供水系统的电气控制原理图； 3. 能够根据恒压供水系统的电气控制原理图绘制电器布局图、电气接线图； 4. 能够编写、调试恒压供水系统的控制程序； 5. 能够根据控制要求设置变频器的参数； 6. 能够根据恒压供水系统的电气原理图进行电气控制系统的安装和调试； 7. 能够判断和维修恒压供水系统的电气故障； 8. 能够规范编写恒压供水系统的技术文件。 1. 具有团队精神和协作精神； 2. 具有良好的心理素质和克服困难的能力； 3. 具备较强的安全生产意识、质量意识、标准规范意识、环保意识、服务意识； 4. 能按时高效完成工作任务； 5. 具有诚信、敬业、吃苦耐劳，科学、严谨的工作态度。 64H 合计 320H 4.课程实施 4.1教学模式 自动化设备安装与调试教学过程是基于工作过程选取了五个典型的教学任务，每个任务采用工学结合的方式，课堂以学生小组为中心，以问题或任务驱动形成师生互动，学生合作的探究式学习氛围。教师通过设计任务、创设学习情境、引出任务、引导学生在任务驱动下自主学习、协作学习、提升技能。让学生在思考问题、分析问题、解决问题中达到本课程要求的职业能力。 4.2教学方法 教学方法上，将传统的教学手段和现代教育技术协调应用，强调理论教学与实践教学并重，实行一体化的教学方法，重视在实践教学中培养学生的实践能力和创新能力。教学方法是实施教学的必要手段，在实际的教学中综合运用小组讨论法、头脑风暴法等多种教学方法，学习任务分小组装配，并且可以设定时间进行装配比赛，小组选取组长进行总体指挥，或每组选取一名同学扮演工艺员对装配工艺进行检查；而在工艺方案的制定中可以采用头脑风暴法，再结合教师讲授，加深学生的印象，所有学习任务都采用任务驱动法，每一学习任务都有具体任务单下发到学生手中，任务单的设计与工作过程任务一致。个别任务让学生有独立完成工作的机会，培养学生的自我组织管理能力，又可以在小组共同作业中提升团队协作能力；在相关理论知识的学习中，可以采用讲授教学法进行统一知识传授。应用以上的教学方法，让学生在快乐的氛围中学习，培养学生的综合能力。 4.3教学手段 课堂教学在打破传统教学手段的基础上，加强现代化教学手段的应用，与多媒体课件紧密结合，利用现代网络资源的优势，配合实物和模型加强案例和习题，以取得良好地教学效果。 5. 教学评价、考核要求 本课程全面改革考核方法，注重过程评价，强调素质与能力的评价。 课程成绩＝过程考核占60%+相关知识考核占40%。 表3 情境考核权重表 专业及班级 姓 名 序号 工作情境名称 考核权重 得 分 1 生活中的自动控制系统 10% 2 电梯控制系统的安装与调试 25% 3 机械手控制系统的安装与调试 25% 4 带式输送机控制系统的安装与调试 20% 5 恒压供水控制系统的安装与调试 20% 合计 100% 6．课程实施资源 6.1师资要求 （1）从事本课程教学的教师需要具有工业自动化安装与调试理论知识和实践能力，要具备五年以上相关经验以外，主讲教师应具备以下资质： u 获得国家颁授的教师资格证书； u 职业技能等级二级以上证书； u 教育部大专以上学历证书； u 具有先进的教学理念； u 具有认真负责，严谨细致的工作态度和工作作风； u 熟悉电气自动化行业国家职业标准及工艺规范。 （2）从事本课程教学的兼职教师要有丰富的技术实践经验和较坚实的理论基础，至少要有5年以上的企业相关工作经历，具备工程师及以上技术职务任职资格。 （3）师资配置 本课程师资由专兼职教师共同组成，课程中30%以上的教学任务由兼职教师承担， 课程组教师数量应以3人为宜，生师比为20：1。 6.2课程资源 （1）使用教材 表4 “工业自动化设备安装与调试”课程学生使用教材 序号 教材名称 主编 出版社 1 《工业自动化设备安装与调试》课本 （2）项目配套学习资源 表5 “工业自动化设备安装与调试”课程各项目配套学习资源 序号 资源名称 1 《工业自动化设备安装与调试》各项目工作页 2 《工业自动化设备安装与调试》各项目考核评价表 3 《工业自动化设备安装与调试》各项目补充资料 4 《工业自动化设备安装与调试》PPT课件 5 《工业自动化设备安装与调试》视频资料 （3）参考资料 表6“工业自动化设备安装与调试”课程参考资料 序号 教材名称 主编 出版社 1 《维修电工》国家职业标准 中国劳动和社会保障部 中国劳动社会保障出版社 2 传感器原理与应用 戴焯 北京理工大学出版社 3 PLC编程实用指南 4 电机及拖动技术 胡淑珍 冶金工业出版社 5 机床电器与可编程序控制器 姚永刚 机械工业出版社 6 可编程控制器应用技术 张万忠 机械工业出版社 7 自动化生产线安装与调试 何用辉 机械工业出版社 6.3信息化教学资源 (1)工控自动化视频课程中心 网址：http://www.jcpeixun.com/lesson.aspx (2)plc技术论坛 网址：http://www.5iplc.com.cn/bbs/ (3)工控论坛：http://bbs.gkong.com/ (4)工业控制与自动化：http://ca.nstl.gov.cn/ 6.4 基础环境与设施要求 （1）标准一体化教室 包括：多媒体系统一套（含计算机、投影仪、电动幕、中控器）、空调、教师办公桌、文件柜、书架、计算机（能联网） 另外一体化教室在布置时要分为：教学区、实训区、资料区、讨论区、工具区 （2）实训设备 项目以小组分组完成，实训时要确保每组一个工位，一套实训设备。以每小班25人计算，每5人一组，共5组。 表7 “工业自动化设备安装与调试”课程教学设备 序号 设备名称 数量 单位 备注 1 运粮小车设备 1 台 电气控制线路板5个； 2 三层电梯设备 1 台 电气控制线路板5个； 3 物料搬运机械手设备 1 台 电气控制线路板5个； 4 带式输送机设备 1 台 电气控制线路板5个； 5 恒压供水设备 1 台 电气控制线路板5个； （3）其它设施配备 表8 “工业自动化设备安装与调试”课程 其它设施配备 序号 名称 规格 数量 单位 备注 1 工作环境设施 工作台 尺寸：1500（B）1200（T）800（H）mm 要求：可放虎钳、台钻等 5 张 沟通桌 尺寸：1500（B）800（T）750（H）mm 要求：四周坐人 5 张 方凳 30 张 配电盘 尺寸：1000（B）800（T）3（H）mm 30 块 2 工具 电钻 BOSCH GBM 350 RE 1 件 博世 钻头 Φ2.8 3 只 丝锥扳手 3#（M4-M12） 1 只 丝锥 M3 3 套 锯弓 2 把 锯条 300mm 10 根 电缆盘 1 卷 螺丝刀 “—”“+”字，长150mm 2 只 电工工具包 斜口钳 1 把 剥线钳 1 把 压线钳 1 把 3 材料 线材 BV 1mm2 30 卷 BV 2.5mm2 30 卷 冷压端子 UT1-3 10 包 UT1.5-4 10 包 号码管 Φ1 10 包 Φ2.5 10 包 扎带 3100 8 包 黑胶布 10 卷 4 电器 元件 转换开关 30A 30 个 熔断器 RT15 150 个 熔芯 RT15、5A 150 个 交流接触器 CJT1-10 90 个 中间继电器 JZ7-44 60 个 热继电器 JR36-20 30 个 时间继电器 JS7-4A 30 个 端子排 TB-1512（600V15A）不带导轨 60 个 按钮 LA2 150 个 5 气动元件 电磁阀 三位五通 5 个 气缸 SC标准气缸 5 个 气管 15 米 三联件 SF系列 10 个 6 仪器 打号机 LK-320 1 台 力码 7 仪表 万用表 VC890D 6 块 兆欧表 CZ2-4 6 块