《小型電控系統(tǒng)綜合設計》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05166044課程性質：集中實踐課學分：2學分周數(shù)：2周先修課程：電氣控制與PLC（C）、傳感器技術等并修課程：運動控制系統(tǒng)A適用專業(yè)：自動化開課單位：電氣工程與自動化學院一、課程說明《小型電控系統(tǒng)綜合設計》是《電氣控制與PLC（C）》課程教學中的一個重要實踐性環(huán)節(jié)，是自動化類學生在電氣設計課程學習后進行全面、系統(tǒng)、深入的實踐性教學，培養(yǎng)學生電氣控制與PLC系統(tǒng)方案設計、設計計算、結構分析、繪圖及開發(fā)創(chuàng)新電氣控制與PLC系統(tǒng)集成的能力。將為學生學習后續(xù)課程及從事工程技術工作、科學研究以及開拓新技術領域打下堅實的基礎。二、課程目標通過課程設計，使學生達到如下目標：課程目標1：掌握電氣控制元件的選型方法，具有合理選擇、使用主要電器元件的能力；掌握典型小型電氣控制系統(tǒng)的基本原理與設計方法，通過文獻檢索與歸納總結，優(yōu)化設計方案。課程目標2：能夠針對具有特定需求的工程技術問題進行提煉和描述，確定相應的工程設計目標與技術方案。課程目標3：融會貫通電氣控制與PLC課程的理論和方法，能夠正確客觀地評價小型電氣控制系統(tǒng)產品對環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的影響。具有一定交流能力，能夠就實際控制問題和班級同學與老師進行有效溝通和交流，包括文獻查找、報告撰寫、文稿設計、發(fā)言陳述。三、課程目標與畢業(yè)要求《小型電控系統(tǒng)綜合設計》課程教學目標對自動化專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業(yè)要求關系畢業(yè)要求指標點課程目標支持強度1.工程知識1.3能夠將自動控制工程基礎知識用于分析自動控制相關復雜工程問題并提出解決方案。課程目標1：掌握電氣控制元件的選型方法，具有合理選擇、使用主要電器元件的能力；掌握典型小型電氣控制系統(tǒng)的基本原理與設計方法，通過文獻檢索與歸納總結，優(yōu)化設計方案。M2.問題分析2.3能夠根據(jù)數(shù)學、自然科學和控制工程科學的基本原理，并結合文獻研究，比較不同的解決方案，以獲得有效結論。課程目標1：掌握電氣控制元件的選型方法，具有合理選擇、使用主要電器元件的能力；掌握典型小型電氣控制系統(tǒng)的基本原理與設計方法，通過文獻檢索與歸納總結，優(yōu)化設計方案。H3.設計/開發(fā)解決方案3.2能夠根據(jù)要求，設計開發(fā)實現(xiàn)特定功能的自動控制系統(tǒng)、控制部件。課程目標2：能夠針對具有特定需求的工程技術問題進行提煉和描述，確定相應的工程設計目標與技術方案。M5.使用現(xiàn)代工具5.3能夠針對自動控制領域的具體對象，開發(fā)或選用滿足特定需求的現(xiàn)代工程工具進行專業(yè)問題的模擬與預測，并能夠分析其局限性。課程目標2：能夠針對具有特定需求的工程技術問題進行提煉和描述，確定相應的工程設計目標與技術方案。H8.職業(yè)規(guī)范8.2具有健康的體魄，良好的心理素質和勞動觀念，具備履行社會責任的基礎，理解自動控制工程職業(yè)道德和規(guī)范，能夠在自動控制工程實踐中自覺遵守，履行責任。課程目標3：融會貫通電氣控制與PLC課程的理論和方法，能夠正確客觀地評價小型電氣控制系統(tǒng)產品對環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的影響。具有一定交流能力，能夠就實際控制問題和班級同學與老師進行有效溝通和交流，包括文獻查找、報告撰寫、文稿設計、發(fā)言陳述。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關畢業(yè)要求的關聯(lián)度。四、教學內容、基本要求與學時分配教學內容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內容、基本要求與學時分配教學內容教學要求，教學重點難點課時安排對應的課程目標1.查閱資料，方案分析、比較教學要求：采用多媒體授課，以典型電氣控制系統(tǒng)為例講解課程設計的過程，下達任務書。學生根據(jù)任務書查閱資料、熟悉題目的具體內容及其控制原理。最終采用的電氣方案應該是硬件、軟件等的組合，要求至少是三個及以上子程序模塊。重點：各電氣方案的基本原理。難點：最佳電氣方案的確定。2天1、22.總體設計教學要求：根據(jù)電氣方案及已知條件確定電氣控制線路，以確保電氣控制線路總體結構合理，便于控制與保護等。其中，能夠實現(xiàn)相應工藝過程控制。重點：主電路、控制電路和系統(tǒng)網(wǎng)絡系統(tǒng)方案。難點：系統(tǒng)網(wǎng)絡系統(tǒng)可行且合理。1天1、23.電氣系統(tǒng)的設計教學要求：根據(jù)總體設計所獲得的參數(shù)信息，設計主電路、控制電路以及系統(tǒng)網(wǎng)絡等電氣連接的圖紙，其中主電路可以采用接觸器、變頻器或伺服控制器等，建議采用較為新穎的控制器；控制電路的設計應包括各種開關與傳感器、繼電器選型等；以及網(wǎng)絡系統(tǒng)圖紙表述信息充分。設計完畢后需校核其可靠性，以滿足設計需求。參數(shù)選擇在課程設計手冊中均有經(jīng)驗公式，直接采用即可。重點：電氣主電路的設計。難點：新穎的控制器使用。2天1、24.PLC程序的設計教學要求：根據(jù)總體設計所獲得的工藝信息，設計系統(tǒng)的PLC程序，使用PLC符號表功能，信息標注清晰；初始化正確，復位、置位的變量覆蓋面合理等。以滿足工藝功能要求。重點：執(zhí)行程序和流程控制程序的設計。難點：程序流程合理且完整。2天1、25.HMI組態(tài)的設計教學要求：根據(jù)系統(tǒng)設計功能的要求，合理設計人機界面內容。這類設計包含通訊配置、數(shù)據(jù)庫變量配置、運行畫面等。以滿足設計功能要求。重點：運行畫面構成要素完整性的設計方法。難點：數(shù)據(jù)庫變量配置的靈活應用。1天1、26.說明書編寫、圖紙繪制教學要求：根據(jù)理論設計過程編寫設計說明書，說明書應配有設計圖紙，便于電氣原理分析。圖紙繪制應先繪電氣原理總圖，檢查無誤后繪制控制電路圖、網(wǎng)絡系統(tǒng)圖和流程圖。圖紙應標注正確完整等。重點：說明書編寫與圖紙繪制。難點：圖紙的準確繪制。1天1、2、37.答辯教學要求：答辯是考核課程設計是否達到基本要求和相應水平的關鍵環(huán)節(jié)，是教師對學生論文的一次會診和指導?？己藘热莅▽W生對設計軟件、資料的運用。教師提問的內容包括選題、原理、繪圖、程序、組態(tài)及設計要求等。重點考察學生設計圖紙、系統(tǒng)程序及說明書的質量，設計過程中的態(tài)度。同時檢查設計創(chuàng)新性、工作量、有無違反學術規(guī)范現(xiàn)象等，提出改進意見。重點：相關基本原理與設計的整體考核。難點：課程設計質量的檢驗。1天1、2、3合計10天（2周）五、教學方法及手段由于課程內容與生產實踐緊密結合，學習者應根據(jù)課程設計手冊或電氣設計手冊，以自學為主、教師講授為輔，學會綜合應用各種電路創(chuàng)新設計及通用PLC程序的設計方法，并養(yǎng)成自覺遵守國家標準的習慣。六、教材和參考書1.推薦教材：(1)陳建明.電氣控制與PLC應用》[M].北京:電子工業(yè)出版社,2019.2.參考書：作者（譯者）.書名.出版社.出版時間．(1)張振國.工廠電氣與PLC控制技術(第5版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2017.(2)段禮才.西門子S7-1200PLC編程及使用指南(第2版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2020.(3)田淑珍.工廠電氣控制設備及技能訓練(第3版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2020.七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由：學習態(tài)度、工作量完成情況、設計能力、設計說明書（報告書）和圖紙質量、和答辯成績五部分構成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關系見表3。表3課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)分值考核/評價細則課程目標123學習態(tài)度10(1)主要考核學生學習紀律和答疑情況。(2)教師根據(jù)課堂整體表現(xiàn)情況評分。√√55工作量完成情況10(1)主要考核學生獨立完成設計任務情況。(2)教師根據(jù)獨立完成任務情況評分?！獭獭?34設計能力40(1)主要考核電氣電路和程序正確合理性。(2)教師根據(jù)設計合理性與否評分。√√2020設計說明書（報告書）和圖紙質量30(1)主要考核學生的設計水平高低情況。(2)教師根據(jù)設計質量高低評分?！獭獭?01010答辯成績10(1)主要考核學生答辯自述和回答問題情況。(2)教師根據(jù)答辯自述情況和回答問題正確性與否進行評分。√√√334合計：100414118八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定課程設計采用優(yōu)、良、中、及格、不及格五級評分制。即90分以上為優(yōu)，80~89分為良，70~79分為中，60~69分為及格，60分以下為不及格?？偝煽兎治宀糠郑簩W習態(tài)度、工作量完成情況、設計能力、設計說明書（報告書）和圖紙質量和答辯成績。其中：(1)學習態(tài)度占10%，無故曠課達3次取消總成績；(2)工作量完成情況占10%；(3)設計能力占40%；(4)設計說明書（報告書）和圖紙質量占30%；(5)答辯成績占10%。最后一周的周五進行驗收、答辯，由2-3位教師組成答辯考核小組，對每位學生進行口試答辯，要求學生根據(jù)設計回答教師所提出的問題。課程設計成績根據(jù)學生設計的合理性、計算的準確性、設計說明書和圖紙的規(guī)范性、設計中分析與解決問題的能力及設計態(tài)度和答辯情況綜合評定。2.成績評定標準考核內容、評價標準、所占比重見表4。表4考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥90（優(yōu)秀）90>x≥80（良好）80>x≥70（中等）70>x≥60（及格）x<60（不及格）學習態(tài)度10學習認真、態(tài)度端正，遵守紀律,表現(xiàn)優(yōu)秀學習認真、態(tài)度端正，遵守紀律,表現(xiàn)良好遵守紀律，學習態(tài)度良好，表現(xiàn)中等遵守紀律，學習態(tài)度一般，表現(xiàn)一般學習紀律較差，表現(xiàn)較差工作量完成情況10獨立完成設計任務的90%以上獨立完成設計任務的80%以上獨立完成設計任務的70%以上獨立完成設計任務的60%以上獨立完成設計任務的60%以下設計能力40綜合運用PLC理論知識、編程技能較強，能夠合理較好地完成電路設計方案綜合運用PLC理論知識、編程技能較強，能夠完成電路設計方案綜合運用PLC理論知識、編程技能一般，基本完成電路設計方案綜合運用PLC理論知識、編程技能一般，不能完成電路設計方案綜合運用PLC理論知識、編程技能較差，不能完成電路設計方案設計說明書（報告書）和圖紙質量30設計方案正確、表達清楚；設計思路、實驗（論證）方法科學合理；達到課程設計規(guī)定的要求；圖紙質量較高設計方案正確、表達較為清楚；設計思路、實驗（論證）方法科學合理；達到課程設計規(guī)定的要求；圖紙質量良好設計方案基本正確、表達較為清楚；設計思路、實驗（論證）方法基本合理；基本達到