《可編程序控制器原理及應(yīng)用》教學大綱課程名稱：可編程序控制器原理及應(yīng)用（ThePrincipleandApplicationofProgrammableLogicController）課程編號：1502ZY017 課程類別：專業(yè)基礎(chǔ)課程-選修學分：3分總學時：48學時，其中：理論學時36學時；實驗學時：12學時適用專業(yè)：電氣工程及其自動化專業(yè)先修課程：模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片原理與應(yīng)用、工程制圖基礎(chǔ)一、課程性質(zhì)本課程是自動化、電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)選修課，涉及低壓電器基礎(chǔ)知識、可編程控制器軟硬件設(shè)計等內(nèi)容，是一門具有較強實踐與應(yīng)用性的課程。課程通過對西門子S7-1200PLC的硬件系統(tǒng)組成、軟硬件設(shè)計方法等內(nèi)容的講解，使學生掌握PLC的基本原理和應(yīng)用方法。學生通過本課程的學習可以具備基本的電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計，為今后從事現(xiàn)代計算機控制自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)的維護、開發(fā)、應(yīng)用與管理打下良好的基礎(chǔ)。二、課程目標（一）育人目標從培養(yǎng)學生的辯證思維方式，愛國教育、社會責任、人生領(lǐng)悟、民族自信等方面入手，將育人要素和可編程序控制器專業(yè)知識嵌入到課堂中教學，凝聚學生對社會主義核心價值觀的共識。通過科學家故事學習科學精神，通過課程概念原理學習系統(tǒng)論、工程論、科學思維，利用可編程序控制器實際應(yīng)用研究學習科技自信及愛國主義情懷，師生互動進行“三觀”教育和學習方法指導，培養(yǎng)學生的專業(yè)素質(zhì)、學術(shù)和職業(yè)道德，全面提高學生緣事析理、明辨是非的能力，培養(yǎng)學生成為德才兼?zhèn)?、全面發(fā)展的人才。（二）知識和能力目標1、掌握PLC的基本概念，對S7-1200PLC的硬件系統(tǒng)組、工作原理、存儲器結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)等內(nèi)容深入的認識。熟悉西門子PLC開發(fā)環(huán)境，能利用PLC的基本指令、邏輯指令、定時器和計數(shù)器指令以及各種功能指令等進行簡單梯形圖程序設(shè)計。（畢業(yè)要求3.2）2、了解電氣控制設(shè)計的基本軟硬件設(shè)計方法，能合理的分析電氣控制系統(tǒng)各部分作用與功能，并通過制圖軟件繪制相應(yīng)的電氣工程原理圖、接線圖與布局圖，并利用控制設(shè)計法與經(jīng)驗法進行控制系統(tǒng)軟件設(shè)計。（畢業(yè)要求5.2）課程目標與畢業(yè)要求指標點對應(yīng)關(guān)系課程目標畢業(yè)要求指標點課程目標12.3能運用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，借助文獻研究，評價電氣工程領(lǐng)域中復雜工程問題分析過程中的影響因素，給出正確的電氣工程領(lǐng)域中復雜工程問題解決方案，并評價解決方案的合理性。課程目標25.2能夠針對電氣工程領(lǐng)域復雜工程問題，選擇并合理使用計算機虛擬仿真軟件、軟硬件設(shè)計開發(fā)平臺等工具，完成電氣工程施工圖紙的設(shè)計和仿真計算。三、基本要求本課程主要圍繞可編程序控制器的基本原理及其在電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用展開講解，主要介紹了常用低壓電氣及電氣控制線路基礎(chǔ)、PLC的硬件組成與工作原理、指令系統(tǒng)、應(yīng)用程序設(shè)計方法以及PLC的通信與網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容，具有很強的實用性。教學過程中要注意與先修課程內(nèi)容的聯(lián)系，幫助學生了解電氣控制系統(tǒng)中低壓電氣系統(tǒng)的基本設(shè)計方法，能夠理解電氣工程制圖的基本內(nèi)容，并進行簡單的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計。通過重點講解PLC的硬件組成結(jié)構(gòu)及其指令系統(tǒng)，使學生能利用基本指令、邏輯指令、定時器和計數(shù)器指令以及各種功能指令等進行簡單的PLC程序設(shè)計。在可編程控制系統(tǒng)應(yīng)用的講述中，注意培養(yǎng)學生分析系統(tǒng)指標以及查閱相關(guān)技術(shù)資料的能力，重點培養(yǎng)學生對電氣控制系統(tǒng)各模塊功能與作用的分析能力，使學生了解電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，具備一定的軟、硬件綜合設(shè)計能力。四、教學內(nèi)容分章節(jié)說明教學內(nèi)容，課時安排，融入思政元素，并說明教學重點與難點、主要教學模式（包括授課、課后習題等）以及對應(yīng)的知識、能力要求。章節(jié)教學內(nèi)容學時思政元素教學模式對應(yīng)課程目標1常用低壓電氣及電氣控制線路基礎(chǔ)4從低壓電氣及其控制線路繪制中重點器件和操作軟件進行講解與分析，激發(fā)學生的專業(yè)認同感，定位自己的社會責任課堂授課，課后練習2題，實驗一22PLC概述2對PLC發(fā)展歷程中的重要事件進行分析解讀,激發(fā)學生的愛國情懷和專業(yè)認同感，定位自己的社會責任，從而明確本課程學習的目標。課堂授課，課堂討論、課后練習2題13PLC的硬件組成與工作原理4講述PLC的硬件組成與工作原理，使學生了解當前國內(nèi)外PLC設(shè)計開發(fā)的特點，激發(fā)學生的愛國情懷，定位自己的社會責任。課堂授課，課堂討論、課后練習2題14PLC程序設(shè)計基礎(chǔ)及基本指令4重點講解PLC的程序基礎(chǔ)與基本指令，培養(yǎng)學生良好的程序開發(fā)規(guī)范，激發(fā)學生自主學習能力。課堂授課，課堂討論、課后練習4題1/25PLC的應(yīng)用程序設(shè)計方法8重點講解PLC的應(yīng)用程序設(shè)計方法，培養(yǎng)學生良好的程序開發(fā)規(guī)范，激發(fā)學生對所學知識的總結(jié)能力，樹立其為國家建設(shè)做貢獻的責任心。課堂授課，課堂討論、課后練習4題，實驗二，實驗三1/26PLC的功能指令4重點講解PLC的功能指令，培養(yǎng)學生良好的程序開發(fā)規(guī)范，激發(fā)學生對所學知識的總結(jié)能力，樹立其為國家建設(shè)做貢獻的責任心。課堂授課，課堂討論、課后練習2題1/27PLC的通信與網(wǎng)絡(luò)2重點講解PLC的通信與網(wǎng)絡(luò)，使學生了解國內(nèi)外工業(yè)信息化發(fā)展現(xiàn)狀，激發(fā)學生的愛國情懷，定位自己的社會責任。課堂授課，課堂討論、思考題，實驗四1/28PLC在模擬量閉環(huán)控制中的應(yīng)用4重點講解PLC在模擬量閉環(huán)控制中的應(yīng)用，使學生了解PLC的主要應(yīng)用環(huán)境與發(fā)展現(xiàn)狀，激發(fā)學生的愛國情懷，定位自己的社會責任。課堂授課，課堂討論、課后練習2題1/2第一章常用低壓電氣及電氣控制線路基礎(chǔ)1概述常用低壓電器電氣控制線路基礎(chǔ)常用電氣控制線路本章重點：掌握電器相關(guān)的基本概念。幾種常用低壓電器、電氣控制電路圖的相關(guān)知識和三相異步電動機的基本控制電路環(huán)節(jié)分析與設(shè)計。能力：能夠理解與設(shè)計簡單的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計圖紙。第二章PLC概述PLC的產(chǎn)生及發(fā)展PLC的定義及特點PLC的分類及功能PLC與其它控制系統(tǒng)的比較及應(yīng)用領(lǐng)域本章重點：了解PLC的基本知識。能力：能夠了解PLC的基本功能、應(yīng)用領(lǐng)域及其發(fā)展特點。第三章PLC的硬件組成與工作原理PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC的組成部分PLC的工作原理PLC硬件系統(tǒng)的組成PLC的數(shù)據(jù)存儲器及尋址方式本章重點：掌握PLC的硬件組成及工作原理。能力：能夠了解PLC的硬件基本結(jié)構(gòu)，并未后續(xù)軟件設(shè)計打下基礎(chǔ)。第四章PLC程序設(shè)計基礎(chǔ)及基本指令PLC的編程語言及程序結(jié)構(gòu)位邏輯指令邏輯堆棧指令定時器與計數(shù)器指令本章重點：掌握PLC的基本編程指令。能力：能夠利用PLC的基本指令進行簡單的程序設(shè)計。第五章PLC的應(yīng)用程序設(shè)計方法梯形圖的編程規(guī)則典型控制功能的程序設(shè)計PLC程序的經(jīng)驗設(shè)計法PLC程序的順序控制設(shè)計法本章重點：熟悉PLC應(yīng)用程序的設(shè)計方法。能力：能夠利用經(jīng)驗設(shè)計法與順序控制法進行簡單的程序設(shè)計。第六章PLC的功能指令功能指令概述程序控制指令數(shù)據(jù)處理指令數(shù)學運算與邏輯運算指令中斷程序與中斷指令本章重點：了解部分功能指令的應(yīng)用和復雜程序的設(shè)計。能力：能夠利用PLC的基本指令進行簡單的程序設(shè)計。第七章PLC的通信與網(wǎng)絡(luò)通信與網(wǎng)絡(luò)概述PLC的網(wǎng)絡(luò)類型及配置本章重點：了解數(shù)據(jù)通信方式和通信參數(shù)的設(shè)置。能力：能夠利用PLC的通信指令進行簡單的網(wǎng)絡(luò)控制。第八章PLC在模擬量閉環(huán)控制中的應(yīng)用閉環(huán)控制系統(tǒng)與PID控制器設(shè)計模擬量PID控制實例本章重點：熟悉模擬量控制程序的設(shè)計。能力：能夠了解控制電氣控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與基本設(shè)計思路。五、實驗內(nèi)容與學時分配序號實驗項目學時實驗性質(zhì)驗證綜合設(shè)計1電機正反轉(zhuǎn)繼電器控制線路實驗2√2基于PLC的交通燈模擬控制4√3基于WinCC的交通燈控制界面設(shè)計2√4基于ModbusRTU協(xié)議實現(xiàn)電機變頻調(diào)速4√實驗一電機正反轉(zhuǎn)繼電器控制線路實驗?zāi)康囊笳莆战佑|器的工作原理并理解其主要技術(shù)參數(shù)；了解熱繼電器的工作原理和用法；了解控制按鈕的結(jié)構(gòu)和使用；了解電氣原理圖及其繪制原則；掌握三相交流電機的起停及正反轉(zhuǎn)控制線路。主要實驗儀器及材料電力電子綜合實訓平臺。3．掌握要點掌握傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的基本接線方法。實驗二基于PLC的交通燈模擬控制目的要求學習使用博途TIA軟件，掌握PLC的硬件組態(tài)與軟件編程；掌握順序功能圖的程序設(shè)計方法；學習使用PLCSIM仿真軟件。主要實驗儀器及材料計算機、博圖TIA軟件、西門子S7-1200PLC。3．掌握要點掌握基于順序功能圖的程序設(shè)計方法。實驗三基于WinCC的交通燈控制界面設(shè)計1.目的要求學習使用WinCC軟件，掌握PLC的組態(tài)軟件編程。2．主要實驗儀器及材料計算機、博圖TIA軟件。3．掌握要點掌握基于WinCC的組態(tài)軟件設(shè)計方法。實驗四基于ModbusRTU協(xié)議實現(xiàn)電機變頻調(diào)速目的要求了解S7-1200的通信資源；初步了解變頻器的使用，學習S7-1200ModbusRTU通信協(xié)議。主要實驗儀器及材料計算機、博圖TIA軟件、PowerFlex520變頻器、三相交流電機3．掌握要點掌握基于ModbusRTU的S7-1200通信程序設(shè)計。六、教學方法本課程主要圍繞電氣控制系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)展開講述，是一門具有較強實踐應(yīng)用性的課程。在課程教學中著重培養(yǎng)學生的動手能力和綜合分析能力，其教學方法和手段如下：在課堂教學中采用多媒體課件和板書相結(jié)合的方式，采取“啟發(fā)式”教學方法，鼓勵和引導積極學生思考。通過可編程控制器系統(tǒng)應(yīng)用實例的講解，理論聯(lián)系實際，激發(fā)學生學習興趣。通過課堂提問、課后習題查看學生對所學知識的掌握情況。在課堂教學過程中，從基礎(chǔ)知識出發(fā)，通過對特定應(yīng)用實例的提問，引發(fā)學生思考，擴展學生思維，培養(yǎng)學生的思維能力和創(chuàng)新能力。在實驗教學過程中，學生利用計算機網(wǎng)路資源查閱各種文獻資料完成實驗要求內(nèi)容。通過實踐進一步加深學生對可編程序控制器的軟硬設(shè)計方法的認識，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。鼓勵學生利用課外實踐觀看與課程相關(guān)的慕課，鞏固學生對所學知識的理解。七、考核與評價方式及標準考核標準與成績評定課程考核包括平時成績、期末考試兩個部分。平時成績（百分制），主要包括課后作業(yè)。平時成績評價標準基本要求評價標準優(yōu)秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）掌握可編程序控制器的基本對可編程序控制器對可編程序控制器的對可編程序控制對可編程序控制概念及其硬件的組成，掌握可的基本概念及其硬基本概念及其硬件組器的基本概念及器的基本概念及編程序控制器的指令系統(tǒng)，掌件組成有深入的理成有清晰的理解。獨立其硬件組成有一其硬件組成未掌握可編程序控制器的程序設(shè)解。獨立正確的課堂正確的課堂作業(yè)，回答定的理解。獨立握。無法應(yīng)用可計方法。作業(yè)，回答課堂提課堂提問。能熟練的應(yīng)正確的課堂作編程控制器程序問。能熟練的應(yīng)用可用可編程控制器程序業(yè)，回答課堂提設(shè)計思路獨立進編程控制器程序設(shè)設(shè)計思路獨立進行簡問。能應(yīng)用可編行簡單的程序設(shè)計思路獨立進行復單的程序設(shè)計。程控制器程序設(shè)計。雜的程序設(shè)計。計思路獨立進行簡單的程序設(shè)計。實驗成績評價標準基本要求評價標準優(yōu)秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）目能夠根據(jù)實驗項目1~4能夠根據(jù)實驗要能夠根據(jù)實驗要基本上能根據(jù)實基本上能根據(jù)標的內(nèi)容開展實驗，設(shè)計求開展相應(yīng)實驗，求開展相應(yīng)實驗，驗要求開展相應(yīng)實驗要求開展3實驗方案，觀察實驗現(xiàn)實驗方案設(shè)計清實驗方案設(shè)計較實驗，設(shè)計實驗方相應(yīng)實驗，實象，分析實驗結(jié)果。晰、正確，實驗結(jié)清晰、正確，實驗案，實驗結(jié)果正驗結(jié)果不正果正確，對實驗結(jié)結(jié)果正確，對實驗確，對實驗結(jié)果進確，無結(jié)果分果進行全面的分結(jié)果進行較全面行一定的分析與析；設(shè)計性實析與歸納。報告書的分析與歸納。報歸納。報告書寫工驗的方案不正寫工整、清晰，符告書寫工整、清整、清晰，符號等確。號等符合規(guī)范。晰，符號等符合規(guī)符合規(guī)范。范。期末成績：70%，考試方式為考察，主要包括隨堂測試與課堂大作業(yè)等方式。課程期末考試考核內(nèi)容與評價標準基本要求評價標準比例（%）優(yōu)秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）目標掌握PLC的基本概念和基礎(chǔ)知識，對對PLC的基本概念、硬件組成、對PLC的基本概念、硬件組對PLC的基本概念、硬件組成、對PLC的基本概念、硬件組成、1S7-1200PLC的硬件系統(tǒng)組、工作原理、存儲工作原理、存儲器結(jié)構(gòu)、指令系成、工作原理、存儲器結(jié)構(gòu)、工作原理、存儲器結(jié)構(gòu)、指令系工作原理、存儲器結(jié)構(gòu)、指令系器結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)等內(nèi)統(tǒng)等內(nèi)容回答正指令系統(tǒng)等內(nèi)統(tǒng)等內(nèi)容回答基統(tǒng)等內(nèi)容回答錯容。熟悉西門子PLC開發(fā)環(huán)境，能利用PLC的基本指令、邏輯指確。對PLC指令系統(tǒng)及其應(yīng)用回答正確。容回答較正確。對PLC指令系統(tǒng)及程序本正確。對PLC指令系統(tǒng)及程序設(shè)計回答基本正誤較多。對PLC指令系統(tǒng)及程序設(shè)計回答錯誤較70令、定時器和計數(shù)器指設(shè)計回答較正確。多。令以及各種功能指令確。等進行簡單梯形圖程序設(shè)計。（畢業(yè)要求3.2）目了解電氣控制設(shè)計的對電氣控制系統(tǒng)對電氣控制系對電氣控制系統(tǒng)對電氣控制系統(tǒng)標基本軟硬件設(shè)計方法，設(shè)計的各個環(huán)節(jié)統(tǒng)設(shè)計的各個設(shè)計的各個環(huán)節(jié)設(shè)計的各個環(huán)節(jié)2能合理的分析電氣控的功能與作用回環(huán)節(jié)的功能與的功能與作用回的功能與作用回制系統(tǒng)各部分作用與答正確。利用控作用回答較正答基本正確。利答錯誤較多。利功能，并通過制圖軟件制設(shè)計法與經(jīng)驗確。利用控制用控制設(shè)計法與用控制設(shè)計法與繪制相應(yīng)的電氣工程法進行控制系統(tǒng)設(shè)計法與經(jīng)驗經(jīng)驗法進行控制經(jīng)驗法進行控制30原理圖、接線圖與布局軟件設(shè)計正確。法進行控制系系統(tǒng)軟件設(shè)計基系統(tǒng)軟件設(shè)計錯圖，并利用控制設(shè)計法統(tǒng)軟件設(shè)計較本正確。誤較多。與經(jīng)驗法進行控制系正確。統(tǒng)軟件設(shè)計。注：該表格中的比例為期末考試試卷成績比例。成績評定為：考試成績*70%+平均平時成績*30%。課程目標達成評價《可編程序控制器原理及應(yīng)用》課程目標達成評價分析報告一、課程基本信息課程名稱可編程序控制器原理及應(yīng)用課程性質(zhì)專業(yè)基礎(chǔ)，選修學時學分48/3開課學期專業(yè)班級考核方式考察任課教師：評價人員：課程組長，命題教師，閱卷教師二、課程目標達成評估課程目標支撐指標點課程目標評價數(shù)據(jù)源評價依據(jù)分值平均分達成值Ki評價方式目標1：掌握通信系統(tǒng)畢業(yè)要求1.4能將信號處