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教学大纲

2021版（第5至第8学期）

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《可编程控制器原理及应用》教学大纲

作者:智能制造学院发布日期:2023-04-06 13:20:35浏览次数:22370

《可编程控制器原理及应用》教学大纲

一、课程基本信息

课程类别	专业选修课程		课程性质	理论	课程属性	选修
课程名称	可编程控制器原理及应用			课程英文名称	The Principle & Application On The Programmable Logical Controller
课程编码	F10ZX10E			适用专业	电子信息工程
考核方式	考查			先修课程	电路分析基础，模拟电子技术，数字电子技术，单片机原理及应用
总学时	48	学分		3	理论学时		36
实验学时/实训学时/ 实践学时/上机学时				实验学时：12
开课单位				智能制造学院

二、课程简介

《可编程控制器原理及应用》是电子信息工程专业的拓展选修课程。可编程控制器（简称PLC）是在工业控制领域中得到广泛应用、典型的嵌入式计算机控制系统。其内容与工厂控制设备密切关联，是一门实践性很强的实用课程。

本课程主要内容包括：电气控制系统的构成、PLC基本原理及构成、PLC基本指令及其应用、PLC功能指令及其应用、PLC步进指令及其应用、PLC控制系统及综合应用等。

开设本课程，旨在拓展学生的就业范围，提升学生的求职竞争力。通过本课程的学习，使学生了解电器控制设备的基本理论和基本设计方法，能理解常用低压电器元件的组成结构以及常用控制系统的基本工作原理；理解典型的控制电路和典型的PLC控制系统；熟练掌握可编程控制器系统的基础知识、基本理论和基本的编程语言设计方法。

三、课程教学目标

课程教学目标		支撑人才培养规格指标点	支撑人才培养规格
知识目标	目标1：使学生掌握PLC的基本概念、基本定律、基本原理及一般分析方法。	3-1：掌握数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能够用于表述电子信息领域的相关工程问题。	3、工程知识
能力目标	目标2：使学生具有运用PLC基本原理和基本分析方法解决实际问题的能力。	5-2：具备参与电子信息领域相关应用系统的软硬件设计、开发与调试的能力，能够针对特定需求，设计满足指标和要求的系统、软硬件单元（部件）。 5-3：具备进行电子产品开发与设计、技术改造与创新等、解决实际工程应用问题的能力，在设计中能够综合利用电子信息工程的专业知识和新技术，体现创新意识。	5.设计与开发能力
素质目标	目标3：使学生具备电子信息工程专业的设计、制造、服务等的基础知识、基本技能和专业背景及素养。	8-2：理解工程技术的社会价值以及工程师的社会责任，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德、法律、伦理等制约因素。	8.职业规范

四、课程主要教学内容、学时安排及教学策略

（一）理论教学

教学模块

学时

主要教学内容与策略

学习任务安排

支撑课程目标

电气控制系统的构成

重点：常用低压电器；继电器控制系统基本电路。

难点：继电器控制系统的工作原理。

思政元素：现实中的控制系统怎样影响和改变了我们的生活。

教学方法与策略：首先介绍常用低压电器的原理、特点及功能，然后根据控制要求逐步讲解基于这些低压电器所构造的控制系统。这些控制系统及其概念将贯穿后续相关模块。

课前：预习。

课堂：讲解及回答问题。

课后：复习。

目标1

目标2

PLC基本原理及构成

重点：PLC的基本结构和工作原理。

难点：程序运行的串行工作方式；内部继电器的概念及其作用。

思政元素：PLC产生的背景及其发展历程揭示了技术进步的逻辑。

教学方法与策略：首先介绍继电器控制系统存在的不足，然后逐步讲解采用PLC解决问题的方法。

课前：预习。

课堂：讲解及回答问题。

课后：复习。

目标1

目标2

PLC基本指令及其应用

重点：基本指令的作用及其调用方法，程序设计的基本方法及其应用。

难点：上升沿、下降沿指令及其应用；PLC程序执行的特点。

思政元素：人类思维顺序的启示。

教学方法与策略：通过介绍PLC的基本指令，进而逐步建立并讲解基于这些基本指令的实际应用型控制系统。

课前：预习。

课堂：讲解及回答问题。

课后：复习。

目标1

目标2

目标3

PLC功能指令及其应用（1）

重点：数据传送功能、比较功能、算术逻辑运算功能等指令的使用方法及其应用案例。

难点：功能指令与基本指令的差异及其灵活运用。

教学方法与策略：通过在较大规模使用基本指令时的不方便，继而引出功能指令并讲解其应用。

课前：预习。

课堂：讲解及回答问题。

课后：复习。

目标1

目标2

目标3

PLC功能指令及其应用（2）

重点：循环移位、数据处理等功能等指令的使用方法及其应用案例。

难点：功能指令与基本指令的差异及其灵活运用。

教学方法与策略：通过在较大规模使用基本指令时的不方便，继而引出功能指令并讲解其应用。

课前：预习。

课堂：讲解及回答问题。

课后：复习。

目标1

目标2

目标3

PLC步进指令及其应用

重点：步进顺控指令及其应用。

难点：一般指令控制与顺序控制的区别及其灵活运用；流程图设计方法。

教学方法与策略：通过一般指令控制引出顺序控制的方法，然后详细讲解顺序控制方法及其应用。

课前：预习。

课堂：讲解及回答问题。

课后：复习。

目标1

目标2

目标3

PLC控制系统及综合应用

重点：PLC控制系统设计的基本原则及基本步骤；PLC控制系统的一些典型应用案例。

难点：PLC控制系统的综合应用。

教学方法与策略：结合实际需求介绍并讲解PLC综合控制系统的设计方法及其应用。

课前：预习。

课堂：讲解及回答问题。

课后：复习。

目标1

目标2

目标3

（二）实践教学

实践类型	项目名称	学时	主要教学内容	项目类型	项目要求	支撑课程目标
实验	触摸屏+气缸控制	2	重点：初步熟悉PLC实际控制系统及其与触摸屏的联动控制。难点：触摸屏控制的设计方法。	训练	实验2人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标1 目标2 目标3
实验	触摸屏+多台电机控制	2	重点：运用基本指令实现多机控制。难点：顺序起动逆序停止思路的程序实现方法。	设计	实验2人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标1 目标2 目标3
实验	触摸屏+步进电机控制	2	重点：理解步进电机的控制原理以及运用基本指令与功能指令的结合实现其控制原理。难点：如何使用功能指令简化程序。	设计	实验2人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标1 目标2 目标3
实验	自动售货机控制	2	重点：综合运用PLC指令实现控制目标。难点：各种指令的灵活应用。	设计	实验2人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标1 目标2 目标3
实验	十字路口交通灯控制	2	重点：步进指令的应用。难点：步进指令并行结构运用。	设计	实验2人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标1 目标2 目标3
实验	电动机运行时间在线设定及控制	2	重点：定时器时间的间接设定。难点：数码开关与D存储器内数据的对应关系。	设计	实验2人一组，须完成实验报告。实验报告须有详细的实验记录。	目标1 目标2 目标3
	备注：项目类型填写验证、综合、设计、训练等。

五、学生学习成效评估方式及标准

考核与评价是对课程教学目标中的知识目标、能力目标和素质目标等进行综合评价。在本课程中，学生的最终成绩是由平时成绩、实验成绩、期末考试等三部分组成。

1.平时成绩（占总成绩的30%）：采用百分制。平时成绩分作业（占10%）、课堂问答（占10%）和考勤（占10%）三个部分。评分标准如下表：

等级

评分标准

1.作业；2.课堂问答；3.考勤。

优秀

（90～100分）

1、作业书写工整、书面整洁；90％以上的习题解答正确。

2、回答问题准确；能提出问题或有自己的见解。

3、全勤。

良好

（80～89分）

1、作业书写工整、书面整洁；80％以上的习题解答正确。

2、回答问题准确。

3、出勤率在80%以上。

中等

（70～79分）

1、作业书写较工整、书面较整洁；70％以上的习题解答正确。

2、回答问题基本准确。

3、出勤率在70%以上。

及格

（60～69分）

1、作业书写一般、书面整洁度一般；60％以上的习题解答正确。

2、能够理解并回答问题。

3、出勤率在60%以上。

不及格

（60以下）

1、字迹模糊、卷面书写零乱；超过40％的习题解答不正确。

2、不能够理解并回答问题、

3、出勤率在60%以下。

2.实验成绩（占总成绩的10%）：采用百分制。评分标准如下表：

等级	评分标准
等级	实验报告
优秀（90～100分）	实验数据记录全面、实验内容及步骤准确和完整、书写工整、书面整洁；90％以上的实验结果正确，分析合理。
良好（80～89分）	实验数据记录全面、实验内容及步骤准确和完整、书写工整、书面整洁；80％以上的实验结果正确，分析合理。
中等（70～79分）	实验数据记录较全面、实验内容及步骤较准确和完整；70％以上的实验结果正确，分析基本合理。
及格（60～69分）	有实验数据记录、有一些实验内容及步骤；60％以上的实验结果正确，无分析或有分析但分析不够合理。
不及格（60以下）	无实验报告或实验报告所记录数据超过40％不准确，缺少实验内容和步骤及分析等。

3.期末考试（占总成绩的60%）：采用百分制。期末考试的考核内容、题型和分值分配情况请见下表：

考核模块	考核内容	主要题型	支撑目标	分值
电气控制系统的构成	常用低压电器、继电器控制系统基本电路等方面的概念与知识。	填空选择判断	目标1 目标2	15
PLC基本原理及构成	PLC工作过程、IO接口电路、软元件等方面的概念与知识。	简答填空选择	目标1 目标2	15
PLC基本指令及其应用	PLC基本指令构成的控制系统的分析与应用。	分析解答填空选择	目标1 目标2 目标3	10
PLC功能指令及其应用	PLC功能指令构成的控制系统的分析与应用。	分析解答填空选择	目标1 目标2 目标3	40
PLC步进指令及其应用	PLC步进指令构成的控制系统的分析与应用。	分析解答填空选择	目标1 目标2 目标3	10
PLC控制系统及综合应用	综合运用基本指令和功能指令构成的控制系统的分析与应用。	分析解答填空选择	目标1 目标2 目标3	10

六、教学安排及要求

序号	教学安排事项	要求
1	授课教师	职称：讲师以上学历（位）：研究生其他：中级以上职称的具有相关经验的专业技术人员
2	授课地点	√教室 √实验室 □室外场地 □其他：
3	学生辅导	线上方式及时间安排：建立企业微信群，随时与学生沟通。线下地点及时间安排：根据实际情况酌情安排。

七、选用教材

[1] 孙春虎等.PLC应用技术 [M].西安:西北工业大学出版社,2021年1月.

[2] 王阿根.电气可编程控制原理与应用（第2版） [M].北京:清华大学出版社,2010年1月.

八、参考资料

[1] 付华等.电气控制与PLC [M].北京:电子工业出版社,2016年9月.

[2] 吴文灵.三菱FX3U PLC编程及应用（第2版）[M].北京:清华大学出版社,2021年8月.

网络资料

无

执笔人：龙允聪

参与人：张惠敏、唐志辉

系（教研室）主任：曹丽娟

学院（部）审核人：连元宏