
可编程序控制器应用技术
二、内容简介:100字左右
本课程主要培养职业岗位所需的PLC的硬件接线、软件编程、调试、故障排除能力。本课程通过实际控制项目为教学载体,基于工作过程导向,任务驱动来教学,使学生掌握PLC的基本工作原理、硬件结构、指令、梯形图编程的基本方法,以及开发PLC控制生产过程的基本方法,为学生毕业后从事工业生产过程自动化打下良好的基础。
三、课程定位
(一)课程专业背景分析
可编程序控制器(PLC)作为现代化的自动控制装置已普遍应用于工业企业的各个领域,是生产过程自动化必不可少的智能控制设备。它综合了计算机技术、电气控制技术、自动控制技术和通信技术,具有结构简单、编程方便、性能优越、灵活通用、使用方便、可靠性高、抗干扰性强的特点。《可编程序控制器应用技术》作为核心课程,是交通安全与智能控制、应用电子技术专业学生必须学习的课程。
(二)职业能力需求分析
学生毕业后从事工业生产过程自动化工作时,需要掌握PLC的基本工作原理,具有硬件接线能力、利用梯形图或语句表进行编程的能力、能进行PLC程序调试和故障诊断。
四、课程设计指导思想及原则
以职业能力培养为重点,与企业合作进行基于工作过程的课程开发与设计,充分体现职业性、实践性和开放性的要求。本课程根据五个由简单到复杂的典型控制过程设计教学过程,以此五个项目作为教学载体,将每一项目又分解为若干任务,设计了技能循环训练,能力逐步提高,知识理论由浅入深的教学内容。
本课程需要在理实一体化教室进行教学。
五、建议课时:
该课程教学学时为84学时及1周的专门实训。
六、课程目标:
(一)课程能力目标
1.总体目标
通过本课程的学习,使学生掌握PLC的基本工作原理、硬件结构、指令、梯形图编程的基本方法,以及开发PLC控制生产过程的基本方法,为学生毕业后从事工业生产过程自动化打下良好的基础。
2.具体目标
(1)能熟练使用PLC的编程软件;
(2)能利用编程软件对中等复杂程度的控制过程进行编程;
(3)能根据任务要求选择合适PLC和扩展模块,并能进行I/O地址分配;
(4)能进行PLC的硬件接线和调试;
(5)能用PLC构成简单的工业网络,并进行通信;
(6)能完成一个中等难度项目的项目设计任务。
(二)知识目标
(1)了解PLC的产生与发展状况、基本组成、内外部结构、基本工作原理;
(2)理解PLC的编程方法和规则、各种指令的功能和作用;
(3)掌握PLC的硬件接线、各种指令的实际应用。
七、课程内容设计
| 项目编号 | 项目名称 | 学时分配 | 
| 1 | 电动机自动控制 | 20 | 
| 2 | 交通信号灯控制 | 16 | 
| 3 | 温度控制 | 14 | 
| 4 | 电动机转速测量 | 14 | 
| 5 | PLC通信 | 20 | 
| 6 | 综合实训 | 30 | 
| 合计 | 84 | 
八、能力训练项目设计
| 项目编号 | 任务名称 | 拟实现的能力目标 | 相关支撑 知识  | 训练方式 手段步骤  | 结果(可展示) | 
| 1 | 1.电动机的接触器-继电器控制 | 1.认知各种低压控制电器 2.读懂电气原理图  | 1.电压电器的结构及工作原理 2.电气原理图  | 认识低压电器;控制线路接线 | 根据原理图进行实物接线 | 
| 2.PLC的认知 | 掌握PLC的内外结构和工作原理 | PLC的结构和工作原理 | 认知PLC | 认知S7-200系列PLC | |
| 3.编程软件的使用 | 掌握PLC编程软件的使用方法 | PLC编程软件的使用 | 上机操作 | ||
| 4.基本指令的应用 | 掌握基本指令的实际应用 | 基本指令的梯形图及语句表 | 上机编程 | 电动机的正反转 | |
| 5.定时器、计数器的应用 | 1.掌握定时器的应用; 2.掌握计数器的应用 | 定时器、计数器指令 | 上机实践 | 电动机的星/三角形启动 | |
| 2 | 1.子程序的应用 | 掌握子程序的创建及调用 | 子程序 | 上机实践 | |
| 2.顺序控制应用 | 掌握顺序功能图的画法及程序编写 | 顺序控制指令 | 1.绘制顺序功能图;2.上机实践 | 交通信号灯显示 | |
| 3.时钟应用及用模拟电位器调节定时器设定值 | 1.掌握读写时钟指令;2.掌握模拟电位器的使用 | 读写时钟指令 | 上机实践 | ||
| 3 | 1.数据处理功能的应用 | 掌握各种数据处理指令的应用 | 1.数据传送指令 2.数据比较指令 3.数据移位指令 4.数据转换指令 5.数据运算指令  | 上机实践 | |
| 2.模拟量处理功能的应用 | 1.掌握模拟量输入输出模块的使用方法 2.掌握模拟量PID调节功能的应用  | 1.模拟量输入输出模块的类型 2.模拟量温度模块 3.模块接线及地址分配 4.PID调节指令  | 上机操作 | 模拟量输入输出模块的接线 | |
| 4 | 1.中断程序的应用 | 掌握中断处理功能及其应用 | 1.中断的概念 2.中断事件及优先级 3.中断指令  | 上机操作 | 彩灯循环点亮 | 
| 2.高速计数器的应用 | 掌握高速计数器的应用 | 1.高速计数器的工作模式 2.高速计数器指令  | 上机操作 | 电机转速测量 | |
| 3.高速脉冲输出的应用 | 了解PWM及PTO的应用 | 1.高速脉冲输出方式 2.高速脉冲输出指令  | 上机操作 | ||
| 5 | 1.数据表指令的应用 | 掌握数据表的数据输入、输出及查询 | 数据表指令 | 上机操作 | |
| 2.PLC通信的硬件配置 | 掌握PLC通信的硬件接线 | PLC通信的硬件 | 硬件接线 | ||
| 3.PLC自由口、PPI、Profibus通信 | 掌握PLC自由口、PPI、Profibus通信协议及应用 | PLC通信的发送、接收指令及网络读写指令 | 上机操作 | 两个PLC之间的通信 | |
| 4.PLC与变频器的通信 | 掌握PLC与变频器之间的通信 | PLC与变频器之间的接线、USS通信指令 | PLC与变频器的接线及上机实践 | 电动机的变频调速 | |
| 5.PLC与触摸屏的通信 | 掌握PLC与触摸屏之间的通信 | 1.触摸屏的知识 2.触摸屏与PLC之间的接线及通信  | 
九、课程进度表(2学时为一单元)
| 周次 | 能力训练项目编号 | 单元顺序号 | 学时 | 教学内容和教学目标 | ||
| 能力目标 | 知识目标 | 其他内容 (含考核评价)  | ||||
| 1 | 1 | 1 | 2 | 认知低压电器 | 了解各种低压电器的工作原理 | |
| 2 | 2 | 识读电气原理图 | 掌握接触器-继电器控制电气原理图 | |||
| 3 | 2 | 认知PLC | 了解PLC的工作原理 | |||
| 2 | 1 | 1 | 2 | 能熟悉PLC的硬件配置 | 掌握PLC的硬件配置 | |
| 2 | 2 | 能熟悉PLC的内存结构 | 掌握PLC的内存结构 | |||
| 3 | 2 | 能使用PLC编程软件 | 熟悉PLC编程软件及编程规则 | |||
| 3 | 1 | 1 | 2 | 能用基本指令编程 | 掌握基本指令的编程要求 | |
| 2 | 2 | 能用定时器指令编程 | 掌握定时器的类型及编程方式 | |||
| 3 | 2 | 能用计数器指令编程 | 掌握计数器的类型及编程方式 | |||
| 4 | 2 | 1 | 2 | 能用子程序编程 | 掌握子程序的概念 | |
| 2 | 2 | 能用子程序编程 | 掌握无参数子程序的编程方式 | |||
| 3 | 2 | 能用子程序编程 | 掌握有参数子程序的编程方式 | |||
| 5 | 2 | 1 | 2 | 能绘制顺序功能图 | 掌握顺序控制的概念及绘制顺序功能图的方法 | |
| 2 | 2 | 能用顺序控制指令编程 | 掌握顺序控制指令的编程方式 | |||
| 3 | 2 | 能用顺序控制指令编程 | 掌握顺序控制的各种结构的编程方法 | |||
| 6 | 2 | 1 | 2 | 能使用时钟指令编程及内置模拟电位器 | 掌握时钟指令及模拟电位器的编程方式 | |
| 2 | 2 | 能进行PLC基本指令的应用 | 复习基本指令 | |||
| 3 | 2 | 能进行子程序的综合应用 | 复习子程序 | |||
| 7 | 3 | 1 | 2 | 能使用数据传送\比较\移位指令编程 | 掌握数据传送\比较\移位指令的编程方式 | |
| 2 | 2 | 能使用数据运算指令编程 | 掌握整数\实数及位逻辑运算的编程方式 | |||
| 3 | 2 | 能使用数据转换指令编程 | 掌握数据转换指令的编程方式 | |||
| 8 | 3 | 1 | 2 | 能使用模拟量输入输出模块 | 掌握模拟量输入输出模块的类型 | |
| 2 | 2 | 能使用模拟量输入输出模块 | 掌握模拟量输入输出模块的接线方式 | |||
| 3 | 2 | 能使用温度模块 | 了解温度模块的接线及编程要求 | |||
| 9 | 3 | 1 | 2 | 能进行模拟量PID功能编程 | 了解模拟量的PID功能 | |
| 4 | 2 | 2 | 能使用PLC的中断处理功能 | 掌握PLC的中断概念及类型 | ||
| 3 | 2 | 能进行中断程序编程 | 掌握中断功能指令的编程方式 | |||
| 10 | 4 | 1 | 2 | 能使用PLC的高速计数器功能 | 掌握高速计数器的加计数方式 | |
| 2 | 2 | 能使用PLC的高速计数器功能 | 掌握高速计数器的减计数方式 | |||
| 3 | 2 | 能进行高速计数器编程 | 掌握高速计数器指令的编程要求 | |||
| 11 | 4 | 1 | 2 | 能进行PID控制 | 了解PID的控制方式 | |
| 2 | 2 | 能使用PLC的高速脉冲输出 | 了解PLC的高速脉冲输出方式及指令 | |||
| 5 | 3 | 2 | 能将温度传感器、变频器与PLC连接 | 了解温度传感器、变频传动与人机界面的基本知识 | ||
| 12 | 5 | 1 | 2 | 能使用PLC的数据表功能 | 掌握数据表指令的编程要求 | |
| 2 | 2 | 能进行PLC之间的通信接线 | 了解PLC的通信装置 | |||
| 3 | 2 | 能进行PLC与上位机之间的通信接线 | 了解PLC的通信装置 | |||
| 13 | 5 | 1 | 2 | 能进行PLC的自由口通信 | 掌握自由口通信的编程要求 | |
| 2 | 2 | 能进行PLC的PPI通信 | 掌握PPI通信的编程要求 | |||
| 3 | 2 | 能将PLC与变频器连接在一起使用 | 了解PLC与变频器之间的通信方式及接线 | |||
| 14 | 5 | 1 | 2 | 了解触摸屏的使用 | 了解触摸屏的使用 | |
| 2 | 2 | 能将PLC与触摸屏连接在一起使用 | 了解触摸屏及PLC与触摸屏之间的通信 | |||
| 3 | 2 | 能对PLC进行简单的维护 | 了解PLC的常见故障及维护方法 | |||
| 实训周 | 30 | 多道口交通信号灯控制或风机变频调速控制 | ||||
| 合计 | 114 | |||||
十、课程考核方案
(一)考核方式的改革思路
针对高职高专人才培养的要求和特点,改革考试模式,推行口试、实践操作、论文、答辩、开卷考试或部分开卷考试等质量评定模式,重点考察学生的职业能力,淡化知识记忆考核。
(二)课程方式及标准
1.考核内容:方法考核和实践考核。
2.评分标准:方法考核按试卷不同题目设定不同的评分标准,实践考核按不同的考核内容评分。
3.考核方法(包括补考形式):方法考核采取闭卷考核的方式,实践考核采取随机抽取试题的方式考核。补考形式与之相同。
4.成绩构成要素(例如作业、阶段性测验、期末考试、学习态度和学习纪律的考评等)及各要素所占比重:
总成绩由三部分组成:平时成绩、期末实际操作考试成绩和期末方法考试成绩。
(1)平时表现占总成绩的20%
平时成绩主要是对日常出勤情况、课堂表现、课堂实操、作业完成情况及平时阶段测验成绩的考核。
其中:出勤情况占20%
课堂表现占20%
课堂实际操作占20%
作业完成情况占20%
平时阶段测验成绩占20%
(2)期末实际操作考试成绩占总成绩的40%
(3)期末方法考试成绩占总成绩的40%
十一、课程教学参考资料
(一)教材
(1)《PLC控制技术》,李方圆 主编,电子工业出版社2010年出版
(2)《PLC应用技术》,徐国林 主编,机械工业出版社2009年出版
(二)参考书
(1)《可编程控制器应用技术》,何献忠 主编,清华大学出版社2007年出版
(2)《S7-200 PLC基础教程》,廖常初 主编,机械工业出版社2006年出版
十二、教学设计特色与创新
(一)课程设计的主要特点
本课程每一项目采用项目导向、任务驱动的教学方法。
(二)课程设计的创新之处
针对不同的教学任务采用分组讨论式、案例分析式等教学方法来提高学生职业技能水平。
十三、可行性及效果分析
电子信息工程系有PLC实训室,S7-200PLC十余台,与之配套的实训设备十余套,能完成本课程所应完成的各项实训任务。通过本课程的学习,学生对PLC有了充分的了解,硬件接线、软件编程、程序调试、故障诊断与维护等职业技能都得到了较大提高。
