电气控制与PLC教学大纲.docx
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电气控制与PLC教学大纲
《电气控制与PLC》教学大纲
课程编码：
学时数：
学分数：
课程类型：
专业课
先修课程：
《电路、电工原理、电工学、电机及拖动基础》
一、课程的性质与任务：
《电气控制与PLC》是电气技术专业的一门重要专业课程。
本课程性质是一门应用性很强的的课程，并随着我国电气设备行业的不断发展，不断采用最新的国内外电器设备，应用当代最先进的理论和实践相结合的课程。
本课程任务是：
通过课堂讲授和实践教学，使学生熟悉电气控制设备的基本构成，掌握电气设备的基本原理和分析方法，学会正确选择和使用电气设备，具有一定的电气控制线路设计能力，通过参观实验室和企业的参观学习，使学生建立感性认识，再通过课程设计，对所学内容和所参观的实物，作更进一步的深入研究。
二、课程教学的基本要求：
本课程是在《电路、电工原理、电工学、电机及拖动基础》等课程的基础上，进行学习的一门专业课程；本课程主要要求学生掌握工厂常用控制电器的原理和选择，三相异步电动机的起动、调速、制动等基本环节的控制线路，掌握PLC的梯形图和编程语言，熟悉各种控制线路的阅读分析方法，掌握电气接线图的工艺设计思想以及数控系统的基本组成，逐步培养各种电气控制线路分析能力和初步设计的能力；了解各种常见机床设备的基本结构、运动情况以及机械和电气的配合关系等，为学生以后从事电气设备方面设计、运行、维护等打下良好的基础。
三、课程基本内容和教学要求：
（一）常用低压电器
重点：
1、接触器；
2、控制继电器；
3、其它常用电器；
难点：
接触器；
教学要求：
要求学生掌握接触器的选择与应用，了解其它常用电器。
（二）拖动系统基本控制电路
重点：
1、三相交流异步电动机全压起动控制电路；
2、三相交流异步电动机降压起动控制电路；
3、三相交流异步电动机制动控制电路；
4、三相交流异步电动机变极调速控制电路；
5、三相绕线转子感应电动机起动控制电路；
6、电液控制技术；
难点：
三相交流异步电动机起动、制动控制电路；
教学要求：
要求学生掌握电动机全压起动控制电路；了解电动机起动、制动控制电路。
（三）典型生产机械电气控制系统
重点：
1、车床电气控制电路；
2、摇臂钻床电气控制电路；
3、万能铣床电气控制电路；
4、卧式镗床电气控制电路；
5、平面磨床电气控制电路；
6、组合机床电气控制电路；
7、桥式起重机电气控制电路。
难点：
电气控制线路原理分析；
教学要求：
要求学生掌握车床电气控制线路；熟悉其它电气控制线路。
（四）电气控制系统设计
重点：
1、电气控制系统设计的基本原则和内容；
2、电气控制系统设计的一般规律；
3、电气接线图的设计；
4、电气控制系统设计的应用举例。
难点：
电气接线图的设计
教学要求：
要求学生掌握简单电气控制电路图和接线图的设计方法；熟悉电气控制系统设计的一般规律。
*（五）数控技术基础
重点：
1、机床数控技术的基本概念；
2、数控机床程序编制；
3、插补原理；
4、数控机床的位置检测及伺服驱动系统；
5、加工中心电气控制。
难点：
程序编制、插补原理；
教学要求：
要求学生熟悉数控机床程序编制；了解插补原理。
（六）可编程控制器概述、构成原理
重点：
1、可编程控制器分类、功能特点；
2、可编程控制器基本组成；
3、可编程控制器工作原理；
难点：
可编程控制器基本组成和工作原理；
教学要求：
熟悉可编程控制器基本组成；了解可编程控制器工作原理。
（七）施耐德NEZATSX08CD12F8A系列可编程控制器
重点：
1、施耐德NEZATSX08CD12F8A可编程控制器的构成；
2、施耐德NEZATSX08CD12F8A的内部元件；
3、施耐德NEZATSX08CD12F8A的程序概念
难点：
施耐德NEZATSX08CD12F8A的内部资源及应用；
教学要求：
要求学生熟悉施耐德NEZATSX08CD12F8A的内部资源；了解施耐德NEZATSX08CD12F8A的编程语言。
（八）PL707forNeza的编程软件
重点：
1、PL707forNeza编程软件
2、PL707forNeza软件介绍
3、程序编制及运行。
难点：
PL707forNeza软件应用；
教学要求：
要求学生熟悉PL707forNeza软件应用方法；掌握PL707forNeza编程的编辑、调试、运行、监视的方法。
（九）施耐德NEZATSX08CD12F8A系列PLC基本指令
重点：
1、基本逻辑指令；
2、算术、逻辑运算指令；
3、数据处理指令；
4、程序控制指令。
难点施耐德NEZATSX08CD12F8A系列PLC基本指令的功能。
教学要求：
要求学生掌握施耐德NEZATSX08CD12F8A系列PLC基本指令的功能；熟悉施耐德NEZATSX08CD12F8A系列PLC基本指令的应用。
（十）可编程控制器应用系统设计
重点：
1、可编程控制器应用系统设计；
2、应用程序设计方法；
3、可编程控制器应用举例。
难点：
可编程控制器应用系统设计方法。
教学要求：
要求学生通过可编程控制器应用举例分析，掌握可编程控制器应用系统设计方法。
四、教学实验及及实践环节
教学实验：
实验一：
PC软件的基本操作练习
实验二：
PC应用实验
课程设计：
1、通过对某一机床线路图的设计，使学生对所学的知识进行一次综合的应用，为以后从事相关的专业打下良好的基础。
2、通过对多个PC应用系统设计，以及PC综合能力实验，培养学生可编程控制器的综合应用能力。
五、学时分配
序号
内容
讲课学时
实验学时
1
常用低压电器
8
2
拖动系统基本控制电路
12
3
典型生产机械电气控制系统
14
4
电气控制系统设计
2
*5
*数控技术基础
6
6
可编程控制器概述、构成原理
2
7
施耐德NEZATSX08CD12F8A系列可编程控制器
4
8
PL707forNeza的编程软件
2
2
9
施耐德NEZATSX08CD12F8A系列PLC基本指令
6
2
10
可编程控制器应用系统设计
2
11
机动
2
共计
56
4
六、考核方式
1．实验成绩
2．课程设计
3．平时作业
4．期中期末考试
七、推荐教材、参考书
1、孙平主编《电气控制与PLC》高等教育出版社，2004年12月；
2、孙平主编《可编程控制器原理及应用》高等教育出版社，2003年1月；
3、赵明主编，《工厂电气控制设备》机械工业出版社，1996年1月；
4、方承远主编，《工厂电气控制设备》机械工业出版社，2000年10月；
5、李仁主编，《工厂电气控制设备》机械工业出版社，1980年5月；
6、刘占庆主编，《机床电气自动控制》机械工业出版社，1980年7月；
*号作为选讲内容
《电气控制与PLC》实验教学大纲
课程名称：
电气控制及PLC
英文名称：
ElectricalControlandPLC
课程编号：
23110109
课程性质：
课程类型：
综合选修是否为独立设课的实验课：
否
适用专业：
机械设计制造及其自动化专业
学时与学分：
总学时：
54总学分：
2.5实验学时：
10实验学分：
0.5
执笔人：
胡晓朋
制定时间：
2006年12月修订
一、实验课的任务、性质与目的：
实验1目的；
掌握常用低压的使用性能，掌握一般电机低压电路的设计和安装
实验2目的；
熟悉并掌握PLC的编程过程，了解部分编程技巧
实验3目的；
掌握常用PLC控制系统所需部件及接线、掌握常用PLC控制系统的调试过程
实验任务；
每个实验教师在实验室做师范操作和讲解占用1学时。
课后学生分组实验，时间不限，但要求学生在实验完毕1星期内交实验报告。
二、主要仪器设备及环境：
PLC-2型实验系统15套
三、实验项目的设置与实验内容
序号
实验项目名称
实验内容
实验
要求
实验
时数
每组
人数
实验
类型
1
低压电气元件控制交直流电机
（1）用继电器作数码二极管译码及显示电路
（2）用低压电器按规定程序分作交直流电机的主电路和控制电路
选做
2
2
验证性实验
2
PLC软件编程
（1）设计一个与教材不同的电梯控制程序
（2）设计步进机铣床刻花半自动控制程序
必做
4
2
验证性实验
3
PLC程序接线及调试
（1）对电梯控制程序作实际接线和调试
（2）对刻花程序作实际接线和调实
必做
4
2
验证性实验
四、教材、实验教材（指导书）：
1.电气控制及PLC胡晓朋主编机械工业出版社2005.12
2.电气控制与PLC实验指导自编
3.工厂电气控制技术方承远主编机械工业出版社2000.10
《电气控制与PLC》课程教学大纲
一、课程的地位、作用和任务
《电气与可编程控制器应用技术》是电气自动化技术、电气工程及其自动化、机电一体化、数控技术及应用、机械设计制造及其自动化等专业的一门专业课，是集计算机技术、自动控制技术和网络通信技术于一体的综合性学科。
其质量标准是使学生掌握常用电器的原理与使用、控制电路的基本环节、典型电路的基本原理、常见故障分析方法、可编程控制器的工作原理与系统构成、指令系统、可编程控制器控制系统的设计及编程方法，包括开关量控制、模拟量控制、位置控制、数据通信及网络和计算机辅助编程等有关知识。
形成控制电路的设计、安装、调试、故障处理能力和应用可编程控制器实现电气自动控制要求的能力。
二、教学内容及教学要求
（一）常用低压电器
1．知识点和教学要求
（1）掌握各种常用低压电器的工作原理，图形和文字符号及使用方法。
（2）理解各种常用低压电器的组成和结构特点。
（3）了解各种常用低压电器的一般技术指标。
2．能力培养要求
通过常用低压电器的学习，使学生具有选择和使用各种常用低压电器的能力和简单故障判断能力。
（二）电气控制电路的基本控制环节
1．知识点和教学要求
（1）掌握电气控制原理图的基本知识和绘图方法，三相异步电动机各种全压启动、降压启动的控制方法，正反转控制、变速控制和电气制动控制方法，电动机的各种保护环节和连锁环节，控制系统中常用的控制原则，时间原则、速度原则、电流原则、行程原则、频率原则等。
（2）理解三相绕线式异步电动机的启动控制方法。
（3）了解直流电动机的启动、反转、调速和制动的控制方法。
2．能力培养要求
通过电气控制电路的基本环节的学习，使学生具有分析和设计简单电气控制电路图的能力。
（三）生产机床电气控制
1．知识点和教学要求
（1）掌握阅读和分析电气控制原理图的方法和步骤。
（2）理解常用机床电气控制原理，如M7120型平面磨床、Z3040型摇臂钻床、C62型万能铣床、T68型卧式镗床。
（3）了解常用机床电气控制系统故障分析。
2．能力培养要求
通过常用机床电气控制系统的学习，逐步培养学生具有阅读和分析电气控制原理图的能力和机床常见电气故障诊断和分析的能力。
3.桥式起重机电气控制
（1）．知识点和教学要求
理解桥式起重机的电气控制原理，凸轮控制器和主令控制器的工作原理。
了解桥式起重机的结构、电气控制要求、电动机的几种工作状态。
（2）．能力培养要求
通过桥式起重机电气控制的学习，使学生初步具有分析和操作桥式起重机电气控制线路的能力。
（四）可编程控制器概述
1．知识点和教学要求
（1）理解可编程控制器的定义和特点。
（2）了解可编程控制器的来源、应用范围、发展趋势以及在工业自动控制领域中的地位和作用。
（五）可编程控制器的工作原理和基本结构与工作原理
1．知识点和教学要求
（1）掌握可编程控制器的各种内部软继电器的功能及编号。
（2）理解可编程控制器的工作原理、基本结构、软硬件组成，几种编程语言的特点和语句格式。
（3）了解可编程控制器的一般技术指标。
2．能力培养要求
通过可编程控制器的工作原理和基本结构的学习，使学生具有识别和应用各种内部软继电器编号的能力。
（六）F1系列可编程控制器的内部继电器
掌握PLC内部继电器的编号好功能
理解输入输出方式
（七）基本逻辑指令
1．知识点和教学要求
（1）掌握20条基本逻辑指令的功能、名称、符号、操作元件范围及使用要求，计数器/定时器设定值的设定方法。
（2）了解I/O接线图的设计，基本逻辑指令的应用，梯形图的编程规则和技巧。
（3）了解各种指令的执行程序步数。
2．能力培养要求
通过基本逻辑指令的学习，使学生具有设计梯形图和指令表的能力。
（八）步进顺控指令及编程方法
1．知识点和教学要求
（1）掌握2条步进顺控指令的功能、符号及使用方法。
（2）掌握常用功能指令的助记符，各种功能指令的特点、编程格式、编程代码及编程方法。
（3）理解状态转移图的设计方法，单流程功能图、选择性分支与汇合功能图和并行分支与汇合功能图的特点及编程方法。
（4）了解步进梯形图的特点，转移源自动复位功能、允许双重线圈输出功能和主控功能。
2．能力培养要求
通过步进顺控指令的学习，使学生具有设计三种功能图的能力和根据状态转移图绘制步进梯形图及编写指令程序的能力
（九）F1-20简易编程器
了解编程器的结构类型与用途
了解编程器的监控制方式
（十）可编程控制器的设计
1．知识点和教学要求
（1）掌握可编程控制器控制系统设计的内容、步骤和设计方法。
（2）理解可编程控制器在常用控制系统中的应用举例。
2．能力培养要求
具有应用可编程控制器实现电气自动控制要求的设计能力。
（十一）可编程控制器用于模拟量控制和位置控制
1．知识点和教学要求
（1）理解可编程控制器模拟量控制模块的功能、特性及应用，FX2系列模拟量输入/输出单元的特性。
点位控制脉冲输出单元F2-30GM和可编程凸轮控制器F2-32RM的功能及用途。
（2）了解模拟量输入/输出模块F2-6A、模拟量输入模块FX-4AD、模拟量输出模块FX-2DA及相应接口模块的应用。
2．能力培养要求
具有应用模拟量模块和位置模块的初步能力。
（十二）网络与通信
1．知识点和教学要求
（1）理解可编程控制器与计算机通信和网络的有关知识。
（2）了解可编程控制器与计算机联网的有关知识。
2．能力培养要求
具有可编程控制器与计算机通信和联网的初步能力。
三、课程实践环节
实习
实习不随堂进行，单独安排实习2周，具体安排和要求详见《电气控制实习》和《PLC实习》教学大纲
四、学时分配建议表
序号
教学内容
理论教学
1
常用低压电气
6
2
基本控制环节
10
3
机床电气控制
10
4
桥式起重机电气控制
6
5
PLC概述
2
6
PLC的基本原理
6
7
基本逻辑指令
6
8
步进顺控指令
6
9
功能指令
10
10＊
PLC的应用
4
11＊
模拟量和位置控制
2
12＊
PLC网络与通信
2
13
机动
2
合计
72
五、教学重、难点及教学建议
（1）常用低压电器部分：
重点是常用低压电器的图形符号和文字符号，难点是常用低压电器的结构、工作原理。
（2）电气控制电路的基本控制环节部分：
重点是电气控制原理图的基本知识和绘图方法，三相异步电动机各种全压启动、降压启动的控制方法，正反转控制、变速控制和电气制动控制方法，电动机的各种保护环节和连锁环节，控制系统中常用的控制原则，时间原则、速度原则、电流原则、行程原则、频率原则等。
难点是电气控制原理图的基本知识和绘图方法。
（3）常用机床电气控制系统部分：
重点是阅读和分析电气控制原理图的方法和步骤，Z3040型摇臂钻床、X62型万能铣床、T68型卧式镗床的电气控制原理分析与故障排除，难点是T68型卧式镗床的电气控制原理分析与故障排除。
（4）桥式起重机电气控制部分：
重点是桥式起重机的电气控制原理分析，难点是凸轮控制器和主令控制器的工作原理分析。
（5）可编程控制器概述部分：
重点是可编程控制器的定义和特点。
（6）可编程控制器的工作原理和基本结构部分：
重点是可编程控制器的各种内部软继电器的功能及编号，难点是可编程控制器的工作原理、基本结构、软硬件组成。
（7）基本逻辑指令部分：
重点是20条基本逻辑指令的功能、名称、符号、操作元件范围及其使用要求，计数器/定时器设定值的设定方法。
难点是I/O接线图的设计，基本逻辑指令的应用，梯形图的编程规则和技巧。
（8）步进顺控指令部分：
重点是2条步进顺控指令的功能、符号及使用方法，难点是状态转移图的设计方法，单流程功能图、选择性分支与汇合功能图和并行分支与汇合功能图的特点及编程方法。
（9）功能指令部分：
重点是常用功能指令的助记符，各种功能指令的特点、编程格式、编程代码及编程方法，难点是功能指令的应用。
（10）可编程控制器的应用部分：
重点是可编程控制器控制系统设计的内容、步骤和设计方法，难点是可编程控制器在常用控制系统中的应用。
（11）可编程控制器用于模拟量控制和位置控制部分：
重点是可编程控制器模拟量控制模块的功能、特性及应用，难点是点位控制脉冲输出单元F2-30GM和可编程凸轮控制器F2-32RM的功能及用途。
（12）网络与通信部分：
重点是可编程控制器与计算机通信和网络的有关知识，难点是可编程控制器与计算机联网的有关知识。
六、几点说明
1．本教学大纲适用于招收高中毕业生、学制为3年的高等职业技术教育“电气自动化技术专业”。
完成本课程教学的理论学时建议为72学时。
2．课程教学大纲对各单元知识点提出了分层次要求。
其中“了解”是对知识的初步认识，规定为“了解”的内容，应能说出它的要点，大意或利用它进行简单计算；“理解”是对知识的进一步认识；规定为“理解”的内容，应能对它进行完整、确切的描述，并能运用它来分析有关现象或进行一般计算；“掌握”是对知识的更深入的认识，规定为“掌握”的内容应能在前述“理解”的基础上，正确全面地把握它的含义；使用条件、应用范围，灵活运用它来解决有关问题，对于不属于以上三个要求层次的知识，只要求知道即可。
3．本课程教学大纲中的学时分配是指导性的。
4．与其他课程的衔接与分工。
（1）本课程应安排在《电路》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》《电机与拖动》等专业基础课程后进行。
（2）电气控制实习应安排在第三章内容进行完之后，PLC实习应安排在第九章内容进行完之后。
5．作业要求。
课本每章节后习题可选择性完成。
6．考核方式与成绩评定
期末笔试。
7．推荐教材和参考书目。
《电气控制与PLC应用技术》吴丽主编兵器工业出版社
《工厂电气控制技术》方承远主编机械工业出版社
《机床电气控制技术》焦振学主编高等教育出版社
《可编程控制器原理及应用》钟肇新、彭侃主编华南理工大学出版社
《实用小型可编程控制器》王兆义主编机械工业出版社
《可编程控制器原理及应用》孙平主编高教出版社
《可编程控制器应用技术》胡学林主编高教出版社
《可编程控制器技术教程》吕景泉主编高教出版社
自动化网（）
中国电工网（）
国际电气电子工程中心（）
北极星电技术网（）
中华工控网（）
《自动化仪表》杂志中国仪器仪表学会、上海工业自动化仪表研究所主办
《电气传动》杂志天津电气传动设计研究所、中国自动化学会主办
《建筑电气》杂志中国建筑学会建筑电气分会主办
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（九）F1-20简易编程器
了解编程器的类型与功能
（十）可编程控制器的设计
重点扩展设计定时器计数值和定时范围。
了解输入输出简化方法
（十一）可编程控制器的应用
1．知识点和教学要求
（1）掌握可编程控制器控制系统设计的内容、步骤和设计方法。
（2）理解可编程控制器在常用控制系统中的应用举例。
2．能力培养要求
具有应用可编程控制器实现电气自动控制要求的设计能力。
（十二）欧姆小型可编程控制器
了解C系列基本指令及常用功能
（十三）西门子PLC
了解指令系统
（十四）PLC网络控制
1．知识点和教学要求
（1）理解可编程控制器与计算机通信和网络的有关知识。
（2）了解可编程控制器与计算机联网的有关知识。
2．能力培养要求
具有可编程控制器与计算机通信和联网的初步能力。
《电器及PLC控制技术》教学大纲
适用于电气信息类、机电类专业
一、课程的性质、任务和教学目标
课程性质：
本课程是的一门专业必修课。
本课程实践性强，与生产实际联系紧密，知识的覆盖面较宽，是强电与弱电的结合，机、电、液的结合。
课程任务：
本课程主要介绍由常用低压控制电器的基本结构、原理与选用，电器控制线路的原理和应用，可编程控制器基本工作原理、程序设计，可编程控制器控制系统设计及工程应用中注意的问题，可编程控制器网络通信与现场总线技术。
通过本课程教学，学生应达到下列教学目标：
1．熟悉常用低压控制电器的基本原理、规格及选用；
2．掌握继电器控制的基本原理、线路分析与设计；
3．掌握PLC基本原理、指令系统及应用、程序设计方法；
4．掌握电器及PLC应用系统的设计方法；
5．具有电器及PLC应用系统的安装、调试与维修的能力；
6．具有设计、改造、革新一般生产机械控制系统的初步能力。
二、课程内容和要求
（一）理论教学
课题一绪论
了解电气控制的发展及现状，本课程的性质、内容、任务及学习方法。
课题二常用低压电器
掌握接触器、继电器、保护电器、主令电器及人机界面等常用低压电器的结构、原理、规格及选用。
电器的现状与发展趋势。
课题三继电器控制的基本原理与线路分析
掌握点动与自锁、联锁与互锁的基本概念及应用、掌握位置原则、时间原则、速度原则等控制线路，掌握一般电器线路的设计，掌握典型设备电器控制线路分析方法、故障分析与排除方法。
课题四可编程控制器基础知识
掌握PLC控制系统与继电器接触器控制系统的相同及异同点，掌握PLC的基本组成及工作原理，了解PLC的特点、应用领域、编程语言、分类等。
课题五小型可编程控制器性能与指令系统
了解常用PLC及其性能，掌握某一种小型PLC的内部软继电器功能、指令系统及应用，掌握简易编程器的功能及使用。
课题六可编程控制器的程序设计
掌握梯形图的特点及设计规则；了解PLC程序的常用设计方法，重点掌握顺序控制设计法；学会PLC程序的设计与调试。
课题七可编程控制器应用系统的设计
掌握PLC应用系统设计的步骤和内容、PLC在应用中应注意的若干问题；熟透PLC的
升级会员 