《可編程序控制器原理及應(yīng)用》課程名稱（中文/英文）：可編程序控制器原理及應(yīng)用（PrincipleandApplicationofProgrammableLogicController）課程編號：04021417學(xué)分：2學(xué)時：總學(xué)時32學(xué)時分配：講授學(xué)時：22實驗學(xué)時：10一、課程簡介/課程目標(biāo)《可編程序控制器原理及應(yīng)用》課程是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)重要課程。可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、電器控制技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、性能優(yōu)越、靈活通用、使用方便、可靠性高、抗干擾能力強等一系列優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。通過本課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握低壓電器的基本知識、電氣控制系統(tǒng)的基本控制環(huán)節(jié)、典型電路的基本原理，掌握可編程控制器工作原理、系統(tǒng)構(gòu)成、指令系統(tǒng)及編程方法，具備一定的PLC程序設(shè)計和PLC應(yīng)用能力，能熟練使用一種典型的PLC設(shè)備進行控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成設(shè)計、I/O地址分配設(shè)計、以梯形圖為主的PLC程序設(shè)計、控制系統(tǒng)的軟件調(diào)試以及故障分析。課程目標(biāo)1：悉常用低壓控制電器的基本原理、規(guī)格及選用，熟悉可編程控制器結(jié)構(gòu)、工作原理、外部線路連接方法、梯形圖和指令表的使用方法。課程目標(biāo)2：掌握可編程控制器的編程方法和選型方法，掌握電器及PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法，能根據(jù)實際情況設(shè)計出合理的軟硬件系統(tǒng)實現(xiàn)對復(fù)雜機械機構(gòu)的自動控制，并能理解可編程控制器與其他控制器控制方式的優(yōu)缺點。二、課程目標(biāo)和畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系序號畢業(yè)要求指標(biāo)點畢業(yè)要求1指標(biāo)點1.3能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識和數(shù)學(xué)模型方法用于推演、分析機械工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題。1.工程知識2指標(biāo)點5.3能夠針對具體的對象，開發(fā)或選用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，模擬和預(yù)測專業(yè)問題，并能夠分析其局限性5.使用現(xiàn)代工具三、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)與課程目標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系(一)理論教學(xué)表一理論教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和課程目標(biāo)的關(guān)系教學(xué)內(nèi)容知識點教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)講授作業(yè)第一章常用低壓控制電器1．概述2．接觸器3．繼電器4．熔斷器5．低壓開關(guān)和低壓斷路器6．主令電器7．低壓電器的產(chǎn)品型號√課程目標(biāo)1第二章基本電器控制線路1．電器控制線路的繪制2．三相異步電動機的起動控制3．三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制4．三相異步電動機的調(diào)速控制5．三相異步電動機的制動控制6．其它典型控制環(huán)節(jié)7．電器控制線路的設(shè)計方法√√課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2第三章可編程序控制器概述1．可編程序控制器的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀。2．硬件主要組成部分：中央處理器、存儲器和輸入、輸出接口等。3．可編程序控制器的工作原理。4．可編程序控制器的性能指標(biāo)及分類?！陶n程目標(biāo)1課程目標(biāo)2第四章西門子系列PLC的編程軟件基礎(chǔ)軟元件與基本指令1．西門子系列PLC內(nèi)部軟元件及其功能2．西門子系列PLC基本指令3．西門子系列PLC基本指令的編程原則4．基西門子系列PLC基本指令的編程應(yīng)用?！獭陶n程目標(biāo)1課程目標(biāo)2第五章西門子系列PLC的編程軟件進階和功能指令1.數(shù)據(jù)處理指令2數(shù)學(xué)運算指令3.程序控制指令4高速脈沖輸出與高速計數(shù)指令5.用戶程序結(jié)構(gòu)√√課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2第六章PLC步進順序控制指令的編程與應(yīng)用1．狀態(tài)編程的思想2．PLC單流程的步進順控編程與應(yīng)用3．PLC分支流程的步進順控編程與應(yīng)用4．PLC并行流程的步進順控編程與應(yīng)用5．西門子系列PLC步進順控指令√√課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2第七章PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計1．機型的選擇2．輸入輸出定義3．I/O模板配置及系統(tǒng)校驗4．程序設(shè)計技術(shù)與PLC應(yīng)用舉例√√課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2（二）實驗教學(xué)表二實驗教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求和課程目標(biāo)的關(guān)系序號實驗名稱實驗教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)要求學(xué)時課程目標(biāo)1電動機的正反轉(zhuǎn)控制1．僅接觸器互鎖的正反轉(zhuǎn)控制試驗。2．對上述的正反轉(zhuǎn)控制線路加以改進，使之操作方便。1．了解異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)，掌握三相繞組的正確接法。2．學(xué)習(xí)異步電動機正反轉(zhuǎn)控制接線方法。3．理解電動機繼電接觸器控制的基本原理及自鎖、互鎖的基本概念。2課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22PLC編程器與編程軟件認識1．進行接線練習(xí)。2．輸入驗證性程序，觀察各指示燈的變化情況。3．程序的寫入、檢查和修改、刪除。1．了解PLC的基本配置及其結(jié)構(gòu)、基本工作原理，掌握輸入輸出接口應(yīng)用。2．熟悉西門子可編程控制器的結(jié)構(gòu)和外部接線及各種指示燈的意義。3．了解博圖編程軟件的使用方法。2課程目標(biāo)1課程目標(biāo)23十字路口交通燈控制實驗1．PLC的基本指令練習(xí)。2．PLC定時器、計數(shù)器驗證。3．交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計。1．熟悉PLC的基本指令。2．掌握可編程控制器定時器、計數(shù)器等常用指令的使用方法。3．熟悉博圖編程軟件的使用，程序、變量等監(jiān)控的方法。2課程目標(biāo)1課程目標(biāo)24液體混合裝置控制實驗1．觀察布局，液位傳感器，熟悉其控制過程。2．用步進控制編寫控制程序并調(diào)試運行。1．掌握步進控制指令的使用。2．掌握液位控制技巧并了解傳感器原理及使用方法，使用可編程控制器數(shù)字量輸入、輸出控制液位混料裝置液位。2課程目標(biāo)1課程目標(biāo)25機械手控制系統(tǒng)1．觀察布局，熟悉其控制過程，理解諸多模擬位置傳感器的動作條件及動作過程。2．分配好I、O點數(shù)。3．用步進控制編寫控制程序并調(diào)試運行。1．熟練掌握步進控制指令的使用。2．初步了解工業(yè)自動控制的基本設(shè)計方法與步驟。2課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2實驗報告要求：1、每次實驗前必須根據(jù)實驗指導(dǎo)書結(jié)合講課內(nèi)容進行預(yù)習(xí)，明確實驗?zāi)康摹?、實驗報告要獨立完成，書寫整齊，圖表要整齊規(guī)范。3、實驗指導(dǎo)書名稱：《可編程序控制器實驗指導(dǎo)書》，實驗設(shè)備廠家編寫。四、教學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容課堂教學(xué)（學(xué)時）實驗（學(xué)時）總計（學(xué)時）第一章常用低壓控制電器22第二章基本電器控制線路224第三章可編程序控制器概述22第四章西門子系列PLC的編程軟件基礎(chǔ)、軟元件與基本指令66第五章西門子系列PLC的編程軟件進階和功能指令6410第六章PLC步進順序控制指令的編程與應(yīng)用224第七章PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計224合計221032五、課程考核（一）課程考核評價方式1、平時成績占40%，主要包括：平時作業(yè)占10%、實驗占20%、平時表現(xiàn)10%。2、期末成績占60%，考試范圍應(yīng)涵蓋所有講授及自學(xué)的內(nèi)容，考試內(nèi)容應(yīng)能客觀反映出學(xué)生對本門課程主要概念的記憶、掌握程度，對有關(guān)理論的理解、掌握及綜合運用能力?？己伺c評價方式課程目標(biāo)成績比例（期末成績60%+平時成績40%）合計平時成績（40%）課程考試（60%）作業(yè)（10%）平時表現(xiàn)（10%）實驗（20%）144103048266103052合計(成績構(gòu)成）10102060100（二）成績評定辦法及依據(jù)（1）平時作業(yè)評分標(biāo)準(zhǔn)成績課程目標(biāo)優(yōu)秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）課程目標(biāo)1（4%）按時交作業(yè)，基本知識掌握較全面，可編程控制器結(jié)構(gòu)、工作原理理解透徹，硬件連接熟練，會靈活使用梯形圖和指令表編程。按時交作業(yè)，基本知識掌握較全面，理解可編程控制器結(jié)構(gòu)、工作原理，硬件連接熟練，會使用梯形圖和指令表編程。按時交作業(yè)，理解可編程控制器結(jié)構(gòu)、工作原理，會硬件連接，會使用梯形圖和指令表編程。按時交作業(yè)，基本理解可編程控制器的結(jié)構(gòu)、工作原理，基本會硬件連接，會使用梯形圖和指令表編程但偶爾出現(xiàn)錯誤。不交或不按時交作業(yè)；有抄襲現(xiàn)象；不甚理解可編程控制器的結(jié)構(gòu)、工作原理，基本不會硬件連接，基本不會梯形使用圖和指令表。課程目標(biāo)2（6%）按時交作業(yè)，可編程控制器的編程方法和選型方法熟練，軟硬件系統(tǒng)設(shè)計合理，編寫程序邏輯清楚、層次分明。會靈活運用不同方法解決問題。按時交作業(yè)，可編程控制器的編程方法和選型方法熟練，軟硬件系統(tǒng)設(shè)計合理，編寫程序邏輯清楚、層次分明。按時交作業(yè)，對可編程控制器會正確選型，會編程，能進行軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計。按時交作業(yè)，基本會可編程控制器的編程方法和選型方法，能進行軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計，存在一些小問題，考慮不周全。不交或不按時交作業(yè)；有抄襲現(xiàn)象；可編程控制器的編程方法和選型方法不甚了解，設(shè)計的軟硬件系統(tǒng)不合理。每次作業(yè)按百分制評分，以所有作業(yè)的平均成績計入總成績。（2）平時表現(xiàn)的評分標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)考核內(nèi)容評分標(biāo)準(zhǔn)90-100分80-89分70-79分60-69分<60分課程目標(biāo)1（4%）考核學(xué)生課下預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、課堂考勤及參與情況。遵守課堂紀律，積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%；或能回答老師提出的問題，準(zhǔn)確率大于90%遵守課堂紀律，認真參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率高；或能回答老師提出的問題，準(zhǔn)確率大于80%；遵守課堂紀律，上課狀態(tài)一般，能回答老師提出的問題且正確率較高。遵守課堂紀律，上課狀態(tài)一般，能回答老師提出的問題但正確率不高。課堂有不應(yīng)當(dāng)行為（如玩手機），不正常參與課堂教學(xué)活動。課程目標(biāo)2（6%）考核學(xué)生課下預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、課堂考勤及參與情況。遵守課堂紀律，積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%；或能回答老師提出的問題，準(zhǔn)確率大于90%遵守課堂紀律，認真參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率高；或能回答老師提出的問題，準(zhǔn)確率大于80%；遵守課堂紀律，上課狀態(tài)一般，能回答老師提出的問題且正確率較高。遵守課堂紀律，上課狀態(tài)一般，能回答老師提出的問題但正確率不高。課堂有不應(yīng)當(dāng)行為（如玩手機），不正常參與課堂教學(xué)活動。（3）實驗環(huán)節(jié)考核與評價標(biāo)準(zhǔn)成績課程目標(biāo)優(yōu)秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）課程目標(biāo)1（10%）實驗操作過程規(guī)范，實驗報告撰寫規(guī)范。原理清楚，硬件連接熟練，能熟練使用梯形圖和指令表，有自己的思路并通過實驗驗證。實驗操作過程比較規(guī)范，實驗報告撰寫較規(guī)范。原理清楚，硬件連接熟練，能熟練使用梯形圖和指令表。能夠基本完成實驗，實驗報告撰寫基本規(guī)范。可以完成硬件連接，能使用梯形圖和指令表。能夠完成實驗，實驗報告撰寫不完整，經(jīng)提示可以完成硬件連接，基本可以使用梯形圖和指令表。不遵守實驗室規(guī)章制度；不能完成實驗，不能按時提交實驗報告，抄襲他人的實驗結(jié)果。基本不會硬件連接，不會梯形使用圖和指令表。課程目標(biāo)2（10%）實驗操作過程規(guī)范，實驗報告撰寫較規(guī)范。原理清楚，會選用相應(yīng)模塊硬件并且連接熟練，編寫程序序邏輯清楚、層次分明。會靈活運用不同方法解決問題。實驗操作過程比較規(guī)范，實驗報告撰寫較規(guī)范。原理清楚，會選用相應(yīng)模塊硬件并且連接熟練，編寫程序序邏輯清楚、層次分明。能夠基本完成實驗，實驗報告撰寫基本規(guī)范。并完成硬件連接，能完成程序設(shè)計，基本達到控制要求。能夠完成實驗，實驗報告撰寫不完整，會選用相應(yīng)模塊經(jīng)提示可以完成硬件連接，編程經(jīng)多次修改后可以完成。不遵守實驗室規(guī)章制度；不能完成實驗，不能按時提交實驗報告，抄襲他人的實驗結(jié)果?；静粫x用模塊硬件連接，編程錯誤較多。（4）期末考核與評分標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)考核內(nèi)容評分標(biāo)準(zhǔn)90-100分80-89分70-79分60-69分<60分課程目標(biāo)1（30%）低壓控制電器的基本原理、基本電器控制線路、可編程序控制器結(jié)構(gòu)、工作原理、外部線路連接方法、西門子系列PLC的軟元件與基本指令、梯形圖和指令表的使用方法掌握低壓控制電器、可編程序控制器結(jié)構(gòu)、工作原理，能熟練正確地接線，對西門子系列PLC的軟元件與基本指令清楚，使用梯形圖和指令表編程熟練，能隨時根據(jù)要求變更接線和程序。掌握低壓控制電器、可編程序控制器結(jié)構(gòu)、工作原理，外部線路能正確連接，對西門子系列PLC的軟元件與基本指令清楚，使用梯形圖和指令表編程熟練?；菊莆盏蛪嚎刂齐娖?、可編程序控制器結(jié)構(gòu)、工作原理，外部線路能正確連接，對西門子系列PLC的軟元件與基本指令清楚，會使用梯形圖和指令表編程。低壓控制電器、可編程序控制器結(jié)構(gòu)、工作原理、外部線路連接方法基本了解，對西門子系列PLC的軟元件與基本指令了解不夠，會使用梯形圖和指令表編程，偶有錯誤。不熟悉低壓控制電器、可編程序控制器結(jié)構(gòu)、工作原理、外部線路連接方法、對西門子系列PLC的軟元件與基本指令了解不夠，梯形圖和指令表的使用方法錯誤較多。課程目標(biāo)2（30%）西門子系列PLC的功能指令，步進順控指令的編程與應(yīng)用，PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計掌握西門子系列PLC的常用功能指令，理解參數(shù)并會應(yīng)用，能熟練應(yīng)用步進順控指令編程且邏輯清晰。掌握PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計過程與方法，步驟完整，條理明晰。會根據(jù)具體條件優(yōu)化方案。掌握西門子系列PLC的常用功能指令，理解參數(shù)并會應(yīng)用，能熟練應(yīng)用步進順控指令編程且邏輯清晰。掌握PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計過程與方法，步驟完整。掌握西門子系列PLC的常用功能指令，理解參數(shù)并會應(yīng)用，會用步進順控指令編程且沒有錯誤，掌握PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計過程與方法。基本掌握西門子系列PLC的常用功能指令，理解參數(shù)，會用步進順控指令編程且沒有明顯錯誤，基本掌握PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計過程與方法。對西門子系列PLC的常用功能指令掌握不多，參數(shù)不理解，步進順控指令的編程與應(yīng)用有明顯錯誤，PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計過程與方法掌握不過關(guān)。六、教學(xué)基本要求教師在課堂上應(yīng)對基本概念、基本原理和方法進行必要的講授，以學(xué)生為教學(xué)中心，了解學(xué)生的基礎(chǔ)知識牢固程度，針對性復(fù)習(xí)鞏固或者補充相關(guān)知識。重點、難點內(nèi)容要在課堂詳細講授；有條件應(yīng)采用多媒體輔助教學(xué)，增加學(xué)生的直觀感受。講授中應(yīng)注意理論聯(lián)系實際，結(jié)合生產(chǎn)生活中的實際例子，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對有關(guān)控制電路等內(nèi)容的理解。對學(xué)生的要求：課前要預(yù)習(xí)，對將要講授的內(nèi)容有大致了解；上課要認真聽講，與教師互動，積極發(fā)言；有問題要及時答疑，不得隨意缺課。課后及時復(fù)習(xí)，認真完成教師布置的作業(yè)；認真做實驗，實驗后能分析、歸納實驗結(jié)果，撰寫出完整的實驗報告。七、教學(xué)方法本課程理論教學(xué)以課堂講授和計算機實際編程和仿真為主，板書形式易于更改，能體現(xiàn)出程序設(shè)計是思路以及完善過程，計算機實際編程和仿真已經(jīng)接近實際操作，對學(xué)生學(xué)習(xí)極為有利，這兩種教學(xué)手段相輔相成。多媒體和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是重要的補充手段，因為圖片、視頻很多情況下要比語言文字描述更直觀易懂，同時從互聯(lián)網(wǎng)上可以得到及時的信息更新。實物實例剖析，促進學(xué)生積極思考，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的能力；教師在理論授課時注重教學(xué)互動形式，基礎(chǔ)知識講解完成后，拓展部分先講部分，再讓學(xué)生討論后回答的方式加強交流，然后老師再總結(jié)或糾正。教學(xué)過程循序漸進，首先對以前所講知識進行簡單回顧，然后再以實例引出新的內(nèi)容，或者就以前的解決方案存在的問題提出對策等方法進行新知識的學(xué)習(xí)。八、參考教材和閱讀書目1、《電氣控制與PLC原理及應(yīng)用——西門子S7-1200PLC》，陳建明白磊編著，北京：機械工業(yè)出版社，2023年2《S7-1200PLC編程及應(yīng)用》，廖常初編著，第3版北京：機械工業(yè)出版社，2017年3、《西門子S7-1200PLC編程與應(yīng)用》，劉華波編著，北京：機械工業(yè)出版社，2018年4、《電氣控制與S7-1200PLC應(yīng)用技術(shù)教程》，鄭海春編著，北京：機械工業(yè)出版社，2022年5、《電氣控制與S7-1200PLC應(yīng)用技術(shù)》，梁巖梁雪王泓瀟編著，北京：機械工業(yè)出版社，2023年6、《電氣控制與S7-1200PLC應(yīng)用技術(shù)》第2版，王明武編著，北京：機械工業(yè)出版社，202