《电器与可编程控制器》教学大纲
课程代码 | 16044051 |
课程名称 | 电器与可编程控制器 |
Low-voltage Apparatus and Program Logic Controller（PLC） | |
课程性质 | 《电器与可编程控制器》是电气工程专业的一门重要专业课。 |
学分/学时 | 3学分 /48学时，其中：实验学时8 |
开课学期 | 三（3） |
开课单位 | 电气工程学院 |
适用专业 | 电气工程 |
教学语言 | 演示文稿、讲解、作业、试卷均采用中文 |
先修课程 | 电机及拖动基础，数字及模拟电子技术，计算机基础等。 |
后续课程 | 无 |
教材及参考书 | ²方承远主编《工厂电气控制技术》机械工业出版社，2011.8 ²朱善君,翁樟,邓丽曼,周卓伦编《可编程序控制系统》清华大学出版社 |
课程简介 | 本课程是电气工程专业的专业课程，本课程的教学目标是让学生熟悉目前常用的低压电器基本原理及分类，掌握阅读和设计一般电气控制线路图的方法，增强处理现场实际问题的能力；了解PLC在工业控制领域中的地位、现状及发展趋势，掌握PLC的硬件构成、工作原理及编程方法；通过实验环节的教学，使学生能熟练掌握梯形图编程方法并进行调试运行。 |
考核方式 | ²平时及课堂练习、作业等 20% ²实验成绩 30% ²期末考试 50% |
实验教学 | 实验教学（16学时）集中安排在学期后半部进行，实验内容主要是PLC的编程调试。详见《电器与可编程控制器实验课程教学大纲》。 |
专业培养能力 | 1.工程知识：具有从事电气工程专业所需数学、自然科学以及经济和管理知识；掌握电气工程基础理论和专业知识，具有较系统的工程实践学习经历；了解电气类专业的前沿发展现状和趋势；能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。 2.问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。 3.设计/开发解决方案：能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。 4.研究：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。 5.使用现代工具：能够针对复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。 6.工程与社会：了解与电气类专业相关行业的生产、设计、研究与开发等方面的方针、政策和法津、法规；能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。 7.环境和可持续发展：了解与电气类专业相关行业的环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法津、法规；能够理解和评价针对复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响。 8.职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。 9.个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。 10.沟通：能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。 |
课程培养学生的能力 | 1. 分析能力的培养：主要是对电气控制原理图进行分析的能力的培养，同时也要注意培养针对具体控制系统选取控制方案的能力的培养。 2. 自学能力的培养：通过本课程的教学，要培养和提高学生对所学知识进行整理、概括、消化吸收的能力，以及围绕课堂教学内容，阅读参考书籍和资料，自我扩充知识领域的能力。 3. 书面表达能力的培养：主要是通过实验报告，清晰、整洁地表达自己解决问题的思路和步骤的能力。 4. 创新能力的培养：培养学生独立思考、深入钻研问题的习惯，和对问题提出多种解决方案、选择不同控制方法，以及对系统进行简化和举一反三的能力。 |
教学内容与 学时分配 | 根据工科类专业人才对电气工程专业能力培养的要求以及现代电气技术发展趋势，以工业领域的电气控制系统为目标，讲授低压电器基本原理、继电器控制电路分析及设计、PLC原理及其应用系统设计等。通过授课与讨论、实验与课程设计等环节，培养学生的电气系统分析设计能力，培养学生的工程实践能力，并按照：基本概念、分析方法、工程应用体系组织教学。理论教学课时32学时，课程设计6学时，实验16学时（+16学时/课外），其中： 1、绪论（1学时/课内） 本课程概论，介绍电气控制技术的发展历史、研究内容和任务、当前行业发展动向，以及课程的学习要求等。 2、常用低压控制电器（6学时/课内） 掌握低压电器的概念与分类，熟悉刀开关、接触器、继电器、熔断器、主令电器等的不同特点及用途，能根据控制要求正确选用低压电器并选择相关参数。 3、电器控制线路的基本原则和基本环节（6学时/课内） 掌握电气控制线路的绘制原则，熟悉三相鼠笼型电动机简单的起、停电器控制线路、直流电机的控制线路以及各类、电气控制线路的保护环节。掌握电气控制线路的分析方法及电气控制装置设计的原则与步骤，并能熟练地进行电气控制线路设计。 4、电气控制电路设计课堂练习（6学时/课内+课外） 分组进行给定题目要求的电气控制电路设计，每个小组推举一位同学进行介绍讲解，根据设计完成情况及讲解情况进行评分。 5、可编程控制器的一般原理及组成（4学时/课内） 了解PLC基本结构、常用术语及编程语言，掌握PLC基本工作原理，了解PLC组网与通信技术。 6、PLC的编程（6学时/课内） 了解常用PLC编程方法，重点掌握梯形图编程语言，能熟练使用梯形图进行编程实现常用电气控制系统的控制功能。 7、PLC控制系统的设计与应用（6学时/课内） 了解PLC控制系统与传统继电器控制系统的异同，熟悉PLC控制系统的设计特点及设计原则，掌握PLC系统设计的优化方法，会合理选用符合控制系统要求的PLC设备。 8、答疑、期末考试（6学时/课外） 9、PLC编程实验（16学时/课内+16学时/课外） PLC及实验台、万用表的使用 通过实验掌握PLC梯形图编程及实验装置调试技能等 |
教学方法 | 课程教学以课堂教学、课外作业、课程设计及讨论、实验等共同实施。 本课程以工业领域的电气控制系统为目标，重点讲授低压电器基本原理、继电器控制电路分析及设计、PLC原理及其控制系统设计等。通过授课与讨论、实验与课程设计等环节，培养学生的电气系统分析设计能力，培养学生的工程实践能力。 本课程的教学将充分利用数字化技术、网络技术制作丰富多彩的教学和辅导材料，调动学习积极性，提高教学效率。本课程注重教与学过程，采用课外作业、课程设计、实验、考试等多种形式综合考核。 |
制定人 及发布时间 | 谢吉华，2015年5月15日 |
《电器与可编程控制器》实验教学大纲
课程名称 （英文名称） | 电器与可编程控制器 | ||
Low-voltage Apparatus and Program Logic Controller（PLC） | |||
总学时 | 48 | 学分 | 3 |
理论学时 | 32 | 实验学时 | 32 |
开课单位 | 电气工程学院 | ||
适用专业 | 电气工程 | ||
先修课程 | 电机及拖动基础，数字及模拟电子技术，计算机基础等 | ||
课程简介 | 本课程是电气工程专业的专业课程，本课程的教学目标是让学生熟悉目前常用的低压电器基本原理及分类，掌握阅读和设计一般电气控制线路图的方法，增强处理现场实际问题的能力；了解PLC在工业控制领域中的地位、现状及发展趋势，掌握PLC的硬件构成、工作原理及编程方法；通过实验环节的教学，使学生能熟练掌握梯形图编程方法并进行调试运行。 | ||
教学目标 与要求 | 1、进行实验基本技能的训练，巩固、加深并扩大所学的基本理论知识。 2、培养严谨踏实的科研作风和解决实际问题的能力。 3、掌握PLC的使用方法及程序编制与调试方法。 4、掌握分析与排除故障等的基本技能。 | ||
主要仪器设备 | PLC、PLC实验台、PC电脑、万用表等 | ||
考核及成绩评定方式与要求 | 实验报告：每次完成一份报告 | ||
考核： | |||
实验教材、指导书及其他学习资源 | 《三菱PLC实验指导书》（自编） | ||
制定人 及发布时间 | |||
《课程名称》实验教学大纲（实验教学安排）
序号 | 实验项目名称 | 学时分配（实验学时/总学时） | 实验内容提要 | 实验类型 | 实验要求 | 主要仪器设备、人员分组等其他需要说明的情况 |
1 | PLC认识实验 | 1/2 | 介绍试验箱结构，介绍PLC基本单元及特殊模块的技术指标以及接口电路、介绍如何使用编程软件，学生学会独立连接PLC系统，独立完成编写程序、编辑、写入、执行系列过程。 | 演示性 | 必做 | |
2 | 交流电动机Y/Δ启动的PLC控制实验 | 2/4 | 掌握交流电动机的Y/Δ启动控制电路原理，设计控制电路，并正确接线，编写PLC控制程序，从而能掌握PLC的顺序控制思想、掌握PLC的定时器等基本指令。 | 设计性 | 必做 | |
3 | 十字路口交通灯的PLC控制实验 | 2/4 | 设计十字路口交通灯的PLC控制电路，并正确接线，编写PLC控制程序，从而进一步掌握PLC的顺序控制思想、掌握PLC的定时器指令、移位寄存器指令等。 | 设计性 | 必做 | |
4 | 多种液体自动混合PLC控制实验 | 2/4 | 掌握多种液体自动混合的过程，设计控制电路，编写PLC控制程序，从而进一步掌握PLC的顺序控制思想、熟悉PLC指令。 | 设计性 | 必做 | |
5 | PLC的模拟量输入/输出模块应用实验 | 3/6 | 通过PLC的模拟量输入模块采样电压信号，并通过LED数码管显示采样结果,同时将结果送到D/A模块。设计该控制系统，编写PLC控制程序，从而熟悉ADC、DAC特殊模块，熟悉系统设计、掌握应用指令。 | 综合性 | 必做 | |
6 | 伺服电机单轴定位控制实验 | 3/6 | 掌握伺服放大器、伺服电机、PLC的定位模块的使用方法，设计控制电路，编写PLC控制程序，完成单轴精确定位控制。 | 综合性 | 必做 | |
7 | PLC与变频器控制电动机实验 | 3/6 | 熟悉PLC与变频器之间的控制电路、 熟悉变频器与三相交流电动机之间的连接电路，设计电路，并编写PLC控制程序，从而掌握变频器的使用，及熟悉PLC的特殊指令的应用。 | 综合性 | 必做 | |
8 | PLC网络设计与应用实验 | 通过PLC主站/从站模块，控制PLC网络中任意一台PLC的运行 | 创新性 | 选做 | ||
9 | PLC人机界面设计与应用实验 | 掌握人机界面接口，通过人机界面控制电机的正反转、或其他对象。 | 创新性 | 选做 |
