《电气控制与PLC》课程教学大纲（本科）.docx

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1、电气控制与PLC课程教学大纲一、基本信息课程编码：1021139606英文名称：Electrical Control and PLC （Scool-Enterprise Cooperation）1课程性质：专业必修课程学分：2学时：32学时开课学期：学期开课院系：机械工程学院适用专业：过程装备与控制工程先修课程：高等数学I、大学物理I、大学物理实验、电工与电子技术、控制理论与技术二、课程简介电气控制与PLC是机械工程及自动化、过程装备与控制工程、机械电子工程专业的一门专业课 程。电气控制与PLO）是在研究解决机床等机械设备的电气控制有关问题的基础上，系统地介绍现代 电气控制系统的构成与特点。本

2、课程在生产过程、科研及其它各领域的应用十分广泛。本课程是工程类 专业应用性较强的专业必修课程。三、课程教学任务与教学目标（一）教学任务课程的教学任务就是学习常用低压电器和PLC控制方面的知识，了解不同低压电器的特点和使用 方法，掌握电气原理图、电气安装接线图及元件布置图绘制的基本原那么和方法，了解西门子S7系列 PLC的特点，熟悉PLC的梯形图指令及编程方法，并能利用所学知识进行PLC控制系统的设计及PLC梯 形图编程，培养学生工程应用实践能力。本课程分为课堂教学与实验教学两局部，其基本任务如下：L通过多种形式的课堂教学，使学生掌握常用低压电器及PLC的基本原理，了解常用低压电器设备 的结构、

3、使用方法和国标电气符号等，掌握西门子S7-200PLC的梯形图指令及编程方法，培养学生进行 控制系统设计和梯形图编程的基本能力。课程在学习常用低压电器知识、电气原理图的绘制以及西门 子S7200PLC的梯形图编程；课程难点在于控制系统的设计及相关梯形图的编程。2通过实验教学，使学生掌握常用低压电器的使用方法以及简单控制系统的PLC编程，培养学生实 践操作及与分析解决具体问题能力。（二）教学目标1.教学目标（1）能够学习掌握常用低压电器的基础知识，熟悉各种低压电器的基本知识、常用低压电器的工作 原理及选用方法等；掌握电气元件的文字符号、图形符号及电气原理图的画法。（支撑毕业要求指标 点1.3）（

4、2）掌握基本电气控制电路的功能与工作原理，具备一般电气控制线路分析的能力。（支撑毕业要求指标点2.3、3.1）(3) 了解可编程的工作原理及结构组成，熟悉可编程序的基本逻辑控制指令，掌握用可编程序进行 控制系统设计的步骤和方法。(支撑毕业要求指标点2.3、3.4)2、教学目标对毕业要求的支撑矩阵表1教学目标对毕业要求的支撑矩阵毕业要求二级指标点课程教学目标(1)(2)(3)1 .工程知识：了解机械工业自动化装 备的开展现状和趋势。能够将数学、自然 科学、机械工程基础知识和机械电子工程 专业知识用于解决机械工业自动化装备领 域复杂工程问题。1.3.掌握机械工程基础知识和机 械电子工程专业知识，具

5、有机械工业 自动化装备领域复杂工程问题进行分 析与解决的能力。2.问题分析：能够应用数学、自然科 学和机械电子工程专业的基本原理，识 另IJ、表达、并通过文献研究分析机械工业 自动化装备领域复杂工程问题，以获得结 论并改进。2.3.运用机械电子工程专业知识 对机械工业自动化装备领域复杂工程 问题进行建模、求解和分析，寻求方 案。3.设计/开发解决方案：能够设计针对 复杂机械工程问题的解决方案，设计满足 机械电子工程特定需求的机械系统、控制 系统或成套装备，并能够在设计环节中体 现创新意识，考虑社会、健康、平安、法 律、文化以及环境等因素。3.1.根据机械电子工程特定需 求，针对机械工业自动化装

6、备领域复 杂工程问题，提出设计方案，并进行 论证和评价。3.4.综合运用理论和技术手段， 能够进行机械系统、控制系统、机械 工业成套装备的设计和加工制造。q四、教学内容及要求（一）教学内容及要求表2教学内容、要求与达成章节 （学时）教学目标教学内容教学要求难点教学活动达成能力达成 途径支撑 目标章电气控制 基础熟悉各种低 压电器的基 本知识、常 用低压电器 的工作原理 及选用方法 等。掌握基 本电气控制 电路的功能 与工作原 理，具备一 般电气控制 线路分析的 能力。电器的基本知 识：常用低压 电器（开关电 器、熔断器、 主令电器、接 触器、继电器 等）；电气控 制系统图的类 型及有关规 定；

7、电气控制 的基本电路（三相异步电 动机的全压启 动电路、减压 启动电路、制 动电路等）； 三相异步电动 机速度控制电 路1 .了解电器 的基本知识；熟 悉常用低压电器 知识；2.了解电气 控制系统图的类 型及有关规定；3. 掌握电气控制基 本电路的设计方 法。【本章】：接触器的结构 及工作原理；继 电器的结构原理 和分类；主令电 器的结构原理。 三相异步电动机 的起动控制、正 反转控制、制动 控制和调速控 制。难点：接触器和 继电器的结构原 理；电动机的起 动控制、正反转 控制、制动控 制。【课前提问】继电器的原理？接触器 的工作原理？【课堂讲授】接触器的结构及工作原 理；继电器的结构原理和分

8、类；主令 电器的结构原理。电气控制系统图的 类型及画法。三相异步电动机的起动 控制、正反转控制、制动控制和调速 控制。【教学】讲授、案例教学【习题作业】p78 2、3、4、7、8、10、19、23、26 o毕业要求1.工程知识：了解机械工 业自动化装备的开展现状和趋势。能够 将数学、自然科学、机械工程基础知识 和机械电子工程专业知识用于解决机械 工业自动化装备领域复杂工程问题。毕业要求2.问题分析：能够应用数 学、自然科学和机械电子工程专业的基 本原理，识别、表达、并通过文献研究 分析机械工业自动化装备领域复杂工程问题，以获得结论并改进。课堂提 问、习题 作业、期 末考试教学目标1、2章可编程

9、概 述了解PLC的 产生和发 展；熟悉 PLC的定义 和特点PLC的产生和 开展；PLC的 定义和特点； PLC的应用； PLC与微机及 继电器控制系 统的区别。1.了解PLC的产 生和开展；2. 掌握PLC的定 义和特点；3. 了解PLC的应 用；4.了解PLC 与微机及继电 器控制系统的 区别。【本章】：PLC的定义及 特点。【课前提问】PLC的定义？【课堂讲授】PLC的产生和开展以及 相关定义和特点。【教学】讲授、案例教学。【习题作业】p88 5、6、7o毕业要求1.工程知识：了解机械工 业自动化装备的开展现状和趋势。能够 将数学、自然科学、机械工程基础知识 和机械电子工程专业知识用于解

10、决机械 工业自动化装备领域复杂工程问题。课堂提 问、期末 考试教学目标3章节（学时）教学目标教学内容教学要求难点教学活动达成能力达成 途径支撑 目标章PLC的结 构和工作原 理了解可编程 的工作原理 及结构组 成。PLC的分类： PLC的基本结构 和控制系统的 组成；PLC 的性能指标； PLC的工作原 理；PLC的编程 语言。1. 了解PLC的 分类：2.了解 PLC的基本结 构和控制系统 的组成；3.了 解PLC的性能 指标；4.掌握 PLC的工作原 理：5.熟悉PLC 的编程语言。【本章】可编 程序的梯形图编程语言。【本章难点】可编程序的工作 原理。【课前提问】PLC的分类。【课堂讲授】

11、PLC的工作原理；PLC 的基本结构和控制系统的组成。【习题作业】p992、3、4、5、6、7题 【教学】讲授、案例教学、混合式教 学。毕业要求1.工程知识：了解机械工 业自动化装备的开展现状和趋势。能够 将数学、自然科学、机械工程基础知识 和机械电子工程专业知识用于解决机械 工业自动化装备领域复杂工程问题。课堂讨 论、习题 作业、期 末考试教学目标 3章S7- 200PLe的硬 件配置熟悉S7- 200PLe 的 硬件配置主机结构及特 性；I/O扩展模 块和功能扩展 模块；PLC内部 资源分配。1.熟悉主机结构及 特性;2.了解I/O 扩展模块和功能 扩展模块；3.了解 PLC内部资源分 配

12、。【本章】主机结 构和特性。【本章难点】PLC的I/O扩展模 块和功能扩展模 块。【课前案例】S7-200系列PLC简介。【课堂讲授】S7-200PLC主机及扩展模 块功能介绍、内部资源分配。【习题作业】pl088: 6、10题。【教学】讲授、案例教学、混合式教 学。毕业要求1.工程知识：了解机械工 业自动化装备的开展现状和趋势。能够 将数学、自然科学、机械工程基础知识 和机械电子工程专业知识用于解决机械 工业自动化装备领域复杂工程问题。课堂提 问、习题 作业、期 末考试教学目标 3章节 （学时）教学目标教学内容教学要求难点教学活动达成能力达成 途径支撑 目标章S7- 200PLe 的 基本指

13、令 及应用掌握S7- 200PLe的基 本指令数据类型和寻 址;S7-200PLC 的基本指令： 程序结构；程 序控制指令； 顺序控制指令 及编程应用。1 .掌握数据 类型和寻址；2.掌 握S7-200PLC的基 本指令；3.熟悉程 序结构；4.掌握程 序控制指令：5.熟 悉顺序控制指令 及编程应用【本章】PLC 的寻址；S7- 200PLe的基本 指令：程序结构。【本章难点】 程序结构；顺 序控制指令及 编程应用。【课前案例】PLC的编程方法介绍。【课堂讲授】PLC的寻址;S7-200PLC 的基本指令；梯形图程序结构；顺序功 能图程序设计【习题作业】pl70: 3、4、5【教学】讲授、案例

14、教学、混合式教 学毕业要求2.问题分析：能够应用数 学、自然科学和机械电子工程专业的基 本原理，识别、表达、并通过文献研究 分析机械工业自动化装备领域复杂工程 问题，以获得结论并改进。课堂提 问、习题 作业、期 末考试教学目标3章S7- 200PLe的功 能指令熟悉S7- 200PLC的功 能指令数据处理指 令；运算指 令；逻辑运算 指令；转换指 令；字符串指 令；表功能指 令；特殊指 令。1.掌握数据处理 指令；2.掌握运算 指令；3.掌握逻辑 运算指令；4.熟悉 转换指令：5.了解 字符串指令；6.T 解表功能指令；7. 了解特殊指令。【本章】数据处 理指令；运算指 令；逻辑运算指 令。【

15、本章难点】 数据处理指 令。【课前案例】数据处理指令的应用。【课堂讲授】数据处理指令：运算指 令；逻辑运算指令。【教学】讲授、混合式教学毕业要求2.问题分析：能够应用数 学、自然科学和机械电子工程专业的基 本原理，识别、表达、并通过文献研究 分析机械工业自动化装备领域复杂工程 问题，以获得结论并改进。课堂提 问、习题 作业期末 考试教学目标3第八章PLC 控制系统设 计实例掌握PLC控 制系统设计 的基本方法三相异步电动 机的PLC控制： 十字路口交通 信号灯的PLC控 制；液体混合 装置的PLC控 制；货物传送 带及机械手愕 控制系统；电 镀专用行车PLC 控制系统。1.掌握三相 异步电动机

16、的 PLC控制：2.掌握 十字路口交通信 号灯的PLC控 制；3.熟悉液体混 合装置的PLC控 制；4.了解货物传 送带及机械手臂 控制系统；5.了解 电镀专用行车 PLC控制系统。【本章】三相异步电动机 的PLC控制；十 字路口交通信号 灯的PLC控制。【本章难点】 货物传送带及 机械手臂控制 系统：电镀专 用行车PLC控制系统。【课前案例】S7-200PLC的应用实例。【课堂讲授】三相异步电动机的PLC控 制；十字路口交通信号灯的PLC控制。【教学】讲授、混合式教学毕业要求3.设计/开发解决方案：能 够设计针对复杂机械工程问题的解决方 案，设计满足机械电子工程特定需求的 机械系统、控制系统

17、或成套装备，并能 够在设计环节中表达创新意识，考虑社 会、健康、平安、法律、文化以及环境 等因素。课堂提 问、实 验、期末 考试教学目标3五、课程考核与评分标准（一）考核表4教学目标的考核序 号教学目标考核内容考核1能够学习掌握常用低压电器的基础知识， 熟悉各种低压电器的基本知识、常用低压电 器的工作原理及选用方法等；掌握电气元件 的文字符号、图形符号及电气原理图的画 法。开关电器、主令电器、熔断器、 接触器、继电器的结构及工作原 理；电气控制系统图的画法。课堂提问与讨论、 作业、期末考试2掌握基本电气控制电路的功能与工作原理， 具备一般电气控制线路分析的能力。三相异步电动机的起动控制、 正反

18、转控制、制动控制和调速 控制。课堂提问与讨论、作 业、期末考试3了解可编程的工作原理及结构组成，熟悉可 编程序的基本逻辑控制指令，掌握用可编程 序进行控制系统设计的步骤和方法。PLC的工作原理；PLC的基本结构 和控制系统的组成；S7-200PLC的 基本指令；梯形图程序结构；顺 序功能图程序设计课堂提问与讨论、 作业、期末考试（二）总成绩构成表5总成绩构成表序号教学 目标教学目标在各考核（环节）中的比例教学目标 占总成绩 比例课堂提问研讨+ 考勤作业实验期末考试1能够学习掌握常用低压电器的基础知 识，熟悉各种低压电器的基本知识、 常用低压电器的工作原理及选用方法 等；掌握电气元件的文字符号、

19、图形 符号及电气原理图的画法。40%50%10%40%35%2掌握基本电气控制电路的功能与工 作原理，具备一般电气控制线路分 析的能力。20%20%20%20%20%3了解可编程的工作原理及结构组成， 熟悉可编程序的基本逻辑控制指令， 掌握用可编程序进行控制系统设计的 步骤和方法。40%30%70%40%45%考核占总成绩比例10%10%20%60%100%（三）评分标准本课程考核：形成性评价（平时成绩）占40%,结果性评价（期末考试成绩）占60%。形成性评价：包括课堂提问研讨（10%）、作业（10%）和实验（20%）。1 .课堂研讨提问评分标准（10%）课堂研讨提问可提高学习兴趣，调到学生课

20、堂注意力，增强教学效果。采用现场打分、教学手册记录 或混合式教学自动记录。围绕课程教学进度设计问题，回答正确合理，发言积极，学习态度认真即为总分值A (90%),回答基本正确B (80%),回答局部正确C (70%),回答模糊、但内容合理D (60%),答案完全错误或不会回答E (50%) o2作业评分标准(10%)作业要求结合教学内容，完成，严格杜绝抄袭。具体的评分标准如下:考核内容A (95%)B (85%)C (75%)D (55%)作业完成进度按时完成按时完成延时完成没有完成知识掌握情况80%以上概念清晰 准确60%以上的概念清 晰准确40%以上的概念清 晰准确40%以下的概念 清晰准

21、确思路清晰，结果 正确80%以上60%以上40%以上40%以下表达分析解决问 题能力理论联系实际，完 成作业，有分析解 决问题能力，结果 正确、合理、。基本完成作业，有 一定分析解决问题 能力有一定分析解决问 题能力，但结果正 确性与性缺乏无完成作业能力3.实验(20%)以实验参与积极程度(含出勤率)、实验报告撰写的正确性、字迹是否工整、格式是否规范、内容是 否符合要求、实验结果如何等等作为评价的指标。评分原那么：实验方案及实验内容完整、合理，逻辑完整，字迹工整，实验结果符合要求，成绩为 (A)；方案及实验内容逻辑完整，概念正确，但实验结果稍有缺陷，成绩为(B)；方案基本完整，实验 结果有2处

22、及以上慨念性或逻辑问题，成绩为(C)；实验结果不完整，或有方法或明显概念性错误的，成 绩为(D) o结果性评价：期末考试试卷题型共分为六大类型，包括：填空题、选择题、简答题、分析题、计算题 和设计题。考试内容结合教学大纲与课程目标，做到全面覆盖，全面支撑毕业要求指标点的达成，内容涉 及开关电器、主令电器、熔断器、接触器、继电器的结构及工作原理；电气控制系统图的画法；三相异步 电动机的起动控制、正反转控制、制动控制和调速控制；PLC的工作原理、PLC的基本结构和控制系统的组 成、S7.200PLC的基本指令、梯形图程序结构、顺序功能图程序设计等，既有基本概念、基础理论，也更强 调知识的应用性和综

23、合性，以检验教学及学习效果。七、教材及参考书.教材：(1)电气控制与PLC应用技术，梅丽凤、郑海英，机械工业，2015(2)电气控制与PLC控制技术,许缪、王淑英，机械工业，2010.参考书籍：(1)机床电气控制，王炳实，机械工业，2004(2)可编程序：原理应用网络，徐世许，科学技术大学，2008(3)电气与可编程控制技术，谢云敏，上海交通大学，2012.期刊(杂志)：推荐期刊：电机与控制应用、工业控制计算机、自动化技术与应用等。1 .：西门子()官网、工控365工控；相关专业期刊以及知网、维普、万方等期刊数据库 等八、执行大纲应注意的问题1、教学中应注重基本知识、基本理论和基本方法的讲授，注意精讲多练。2、应选择适当时间为学生提供讨论与答疑。3、教学内容的顺序及其安排，教师可根据情况作适当安排。4、各章节授课前有必要对所需的物理、电工学、电子学等基础知识进行回顾与复习。