《PLC编程及应用技术实训》课程标准.docx
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《PLC编程及应用技术实训》课程标准
《PLC编程及应用技术实训》课程标准
《PLC编程及应用技术》课程标准
一、概述
（一）课程性质
经过对从事机电设备PLC应用的技术人员进行调研，本课程对照高级维修电工国家职业技能标准和PLC应用的职业岗位技能要求，采用与职业岗位对应的工程项目构建主线，选取典型的生产设备和工作任务，根据高职学生的智能特点和认知心理顺序，针对工作过程的环节来构建学习情节和设计学习单元，重新融合成工作过程为中心的项目模块课程。
本课程分三个级别，其中A级和B级分别是电气自动化技术专业和机电一体化技术专业必修的行业特定能力模块课程，C级为其他专业了解必要的PLC控制应用知识与技能，以适应不同工作岗位的需要。
（二）课程基本理念
（1）以学生为主体，以能力为本位，着眼于人的全面发展，注重素质教育。
本课程强调让学习者在做中学、学中做，采用引探法教学，通过教师设置学习情境，引导学生积极主动地参与教学活动，把学生学习的主动性、探究性、参与性与创造性很好地融合到一起，全面锻炼学生的资料收集、团队合作、与人沟通等综合能力，培养学生的思维能力和科学精神和学习新技术的能力，提高学生的综合素质，加强学生的职业道德观，培养创新意识，挖掘学生的内在潜能，使他们的素质全面而和谐地发展。
（2）教学内容与高级维修电工（PLC部分）的国家职业技能要求相融通，便于学生取得相应的技能证书。
本课程对照PLC应用技术人员的典型工作环境来设计课程的每一个项目，通过一个项目的学习，学生可以完成职业的一个典型的综合性任务，通过若干个相互关联的所有子项目的学习，学生可以获得高级维修电工（PLC部分）职业的从业能力和资格。
（3）以职业技能为导向，采用分级别、模块化、学分制的结构，便于不同专业按要求灵活选择与组合。
（4）突破传统的学科体系教学框架，融入任务驱动、理实一体化的项目课程理念。
将课程内容设计成模块化生产应用型项目，以情境教学为主，任务驱动，按职业活动顺序的每一个过程环节来传授相关的技术知识和专业技能，实现操作技能和理论知识的有机整合，教师在整个教学行动过程中，扮演着一个组织者、协调人的角色，勤于提供咨询、帮助，注重学生岗位的职业能力和职业习惯的养成。
（5）改革评价方法，提高学生学习的主动性和积极性。
本课程不仅关注学生的学习结果，更关注完成学习任务的全过程，注重过程评价。
教学评价做到形成性评价与终结性评价相结合，定性评价与定量评价相结合，并更多地关注学生自身的发展，激发学生潜在的学习动力。
本课程理论知识考核采用课堂提问、课堂练习、作业、研究性习题，辅助以学习态度考核、阶段性考核、期末综合性考核等多种形式组合。
操作技能考核参照职业技能鉴定标准，依据教学项目设计技能操作技能考核评分表，在完成每个项目的训练后，要求学生按照评分标准自检、互检、教师检，从而保证公平、公正评价学生的学习。
3、课程设计思路
（1）以职业能力为目标，以工作过程为中心。
本课程的教学项目以模块化生产线的PLC控制为主，根据项目进程，不单传授PLC应用知识和技能，还传授必须够用的气动、电气、传感器应用知识和技能，以工作过程为中心，采用任务驱动的理实一体化教学。
（2）采用项目模块化的课程框架。
本课程全部在一体化教室组织授课，共十个项目模块，每个项目下设若干子项目。
以项目作为载体，在完成每一个实训环节中帮助学生获取经验性知识，并渗透理论知识的讲授，在完成数个任务的基础上，再拓展相关技术理论知识，最后以技术理论知识指导各项目的完成。
（3）将职业技能与素质教育贯穿整个教学过程中。
通过资讯（教师布置工程项目任务、学生收集资料）→决策（师生共同分析案例、讨论解决方案）→计划（设计工作过程、确定工作步骤、拟定检查与评价标准）→实施（学生完成工作任务、共同分析并解决问题）→检查（工作完成后学生按照评价标准自检）→评估（学生演示并介绍完成过程，教师检查并提出建议）等六个环节组织教学，拉近理论与应用的距离，注重学生职业能力的培养，也有利于拓展学生的创新思路。
（4）采用过程性考核与综合考核相结合。
在教学组织过程中，教师和学生共同对项目实施中的工作态度、协作精神、创新发挥、完成结果等进行成绩评定，作为过程性考核成绩；学期结束采用项目题库，根据学生独立完成情况给出综合考核成绩，课程成绩为两项之和。
二、课程目标
通过本课程的学习，使学生能使用FX2N型PLC控制电动机、汽缸和机械手等典型对象，能绘制并安装PLC的I/O接线，能使用基本指令、SFC、功能指令编写PLC程序，能编写较为复杂的程序对单台PLC控制的生产设备进行控制，能设计I/O口通讯程序对多台PLC进行联合控制，能使用S7-200和S7-300对自动生产线进行技术改型设计，能使用触摸屏显示PLC汇总的产品数据，能综合运行电气、机械、检测及PLC知识对自动生产线进行调试，具备高级维修电工（PLC部分）的职业技能，具备提出和解决问题的能力，逐步培养学生的辩证思维和严格的科学作风，具有创新思维、创新能力以及团队合作精神，具备一定的PLC从业人员的职业素养，为今后从事PLC技术工作打下扎实基础。
（一）知识目标
1、掌握FX2N型PLC的I/O接线图；
2、了解传感器、汽缸、电动机、指示灯和机械手的使用知识；
3、理解PLC的内部软元件资源；
4、掌握FX2N的基本指令、步进顺控指令，理解功能指令；
5、理解PLC较为复杂控制程序的编写思路与方法；
6、掌握PLC的I/O口通讯程序设计；
7、掌握单台PLC控制的调试方法，理解多台PLC联合控制的调试方法。
8、理解S7-200的指令及程序编写；
9、了解S7-300的指令及程序编写；
10、了解PROFIBUS-DP，了解上位PLC与下位PLC的联合控制；
11、了解PLC与触摸屏的综合应用。
（二）能力目标
1、职业专门技术能力
（1）能连接PLC的I/O接线；
（2）能调整PLC系统中的传感器位置，调整汽缸的运动速度，保证系统正常工作；
（3）能编写较为复杂的FX2N型、S7-200型PLC程序；
（4）能编写较为简单的S7-300型PLC程序；
（5）能使用GX软件和STEP-7软件进行编程与仿真调试；
（6）能对单站和整机生产线进行调试；
（7）能利用I/O、PROFIBUS-DP联系多台PLC；
（8）能简单使用触摸屏；
（9）能通过文献检索、网络，查阅相关资料，选择合适的解决方案；
（10）能综合运用所学知识与技能，在项目实施过程中能及时发现各种问题，并能对问题进行独立判断，提出合理的解决方案。
2、职业关键技术能力
（1）能按项目任务要求制定工作任务方案；
（2）能对其他的分析与解决方案提出建设性意见；
（3）能发现并解决工作过程中出现的一般技术性问题；
（4）能收集、整理相关资料，对PLC控制系统提出合理的设计方案和调试方法，完成工作任务，并对所采用的方案进行综合评价。
（三）素质目标
1、帮助学生树立正确的人生观、人才观，培养良好的团队合作精神和竞争意识；
2、激发专业学习兴趣，初步形成解决生产现场实际问题的应用能力；
3、逐步培养学生的思维能力和学习新技术的能力，培养创新意识，提高学生的综合素质；
4、追求实是求事、一丝不苟的工作作风，加强学生的职业道德观。
四、课程内容
项目
子项目
教学内容
能力要求
参考课时
项目一：
上料检测站的控制
子项目1：
供料电机控制
任务1第一站控制对象分析
任务2PLC安装及I/0接线
任务3编程控制供料电机
1、能绘制并连接FX2N型PLC的I/O接线
2、能简单使用GX软件并用基本指令进行长动控制
2
子项目2：
气动搬运台控制
任务1汽缸安装及控制要求分析
任务2编程控制气动搬运台
1、能理解汽缸的控制要求
2、能使用GX软件并用基本指令编写气动搬运台控制程序
3、能使用定时器优化程序（供料电机）
2
子项目3：
物料检测控制
任务1检测传感器安装
任务2报警控制
任务3物料检测控制
1、能安装调试检测传感器
2、能用基本指令控制物料检测及报警
3、能使用计数器优化程序
2
子项目4：
第一站单站控制与调试
任务1第一站单站控制要求分析
任务2单站控制与调试
1、能编写程序进行控制
2、能对第一站进行总体控制与调试
2
项目二：
搬运站的控制
子项目1：
物料机械手的上下、左右控制
任务1物料机械手控制要求分析
任务2第二站PLC的I/O接线
任务3物料机械手的上下、左右控制
1、较熟练地绘制并连接FX2N型PLC的I/O接线
2、能使用M继电器编写步进程序控制机械手的上下、左右动作
2
子项目2：
物料机械手的伸缩、夹持控制
任务1物料机械手的回原位控制
任务2物料机械手的伸缩、夹持控制
1、能使用SET/RST控制机械手回原位
2、能使用M继电器编写程序控制机械手的伸缩、夹持动作
2
子项目3：
第二站单站控制与调试
任务1机械手搬运物料控制与调试
任务2工作方式选择控制
1、能根据搬运要求合理控制机械手动作
2、能编写选择分支程序进行工作方式选择控制
3、能对第二站进行总体控制与调试
2
子项目4：
第一、二站联合控制与调试
任务1单站控制与调试
任务2设置第一、二站的通讯
任务3第一、二站联合控制与调试
1、能使用I/O进行站间通讯
2、能对两台PLC进行联合控制
2
项目三：
加工站的控制
子项目1：
四工位旋转工作台及钻孔机控制
任务1四工位旋转工作台控制
任务2钻孔机控制
任务3工作台及钻孔机联合控制
1、熟练地绘制并连接FX2N型PLC的I/O接线
2、能使用SFC编程控制工作台及钻孔机动作
2
子项目2：
产品检测控制
任务1检测器升降控制
任务2检测器与工作台联合控制
任务3读取检测信号，判断是否废品
1、能使用SFC编程控制检测器与工作台动作
2、能读取检测器获得的模拟量信号
4
子项目3：
第三站单站控制与调试
任务1第三站单站控制
任务2第三站调试
任务3工作方式优化
1、能使用SFC进行并行分支控制
2、能对第三站进行总体控制与调试
2
子项目4：
前三站联合控制与调试
任务1设置前三站的通讯
任务2前三站联合控制与调试
1、能使用I/O进行站间通讯
2、能对三台PLC进行联合控制
2
项目四：
安装站的控制
子项目1：
双料仓及真空吸盘机械手控制控制
任务1双料仓控制
任务2真空吸盘机械手控制控制
1、能使用SFC控制双料仓动作
2、能使用SFC控制真空吸盘机械手动作
2
子项目2：
第四站单站控制与调试
任务1废品信号与颜色信号向后站传递
任务2第四站单站控制与调试
1、能分析第四站控制要求
2、能对第四站进行总体控制与调试
3、能使用功能指令传送废品信号与颜色信号
2
项目五：
安装搬运站的控制
子项目1：
废品分拣控制
任务1接受前站颜色与废品信号
任务2分拣机械手分拣废品
1、接受前站信号
2、能使用SFC控制机械手分拣废品
2
子项目2：
分拣机械手控制
任务1分拣机械手分拣正品
任务2分拣机械手总体控制
1、能使用SFC分拣正品
2、能使用SFC进行选择性控制
2
子项目3：
第五站单站控制与调试
任务1第四站单站控制
任务2第四站单站调试
1、能分析第五站控制要求
2、能对第五站进行总体控制与调试
2
子项目4：
第三、四、五站联合控制与调试
任务1第三、五站联合控制与调试
任务2第四、五站联合控制与调试
任务3第三、四、五站联合控制与调试
1、能通过I/O口灵活接受两台PLC的信号
2、能对三站对象联合调试
4
项目六：
分类站及整机联合控制
子项目1：
产品分类控制
任务1外圈分类控制
任务2内圈分类控制
任务3四类产品分类控制与统计
1、能使用SFC对产品进行分类控制
2、能使用功能指令统计产品信息
4
子项目2：
第五、六站联合控制与调试
任务1第六站单站控制
任务2第五、六站联合控制与调试
1、能分析第六站控制要求
2、能对第六站进行总体控制与调试
3、能对第五、六站联合调试
2
子项目3：
整机联合控制与调试
任务1整机通讯分析总结
任务2整机联合控制与调试
1、能总结整机的I/O通讯
2、能对整机联合控制与调试
2
项目七：
前三站的控制改型
子项目1：
第一站控制改型与调试
任务1安装S7-200PLC并编写简单程序
任务2使用S7-200对第一站控制改型
任务3第一站的改型调试
1、能安装S7-200PLC
2、能连接绘制并S7-200PLC的I/O接线
3、能使用S7-200PLC控制第一站动作并调试
12
子项目2：
第二站控制改型与调试
任务1使用S7-200对第二站控制改型
任务2第二站的改型调试
1、能较熟练地编写S7-200简单程序
2、能使用S7-200PLC控制第二站动作并调试
10
子项目3：
第三站控制改型与调试
任务1使用S7-200对第三站控制改型
任务2第三站的改型调试
1、能初步编写S7-200较为复杂的程序
2、能使用S7-200PLC控制第三站动作并调试
10
子项目4：
前三站改型后的联合调试
任务1第一、二站联合调试
任务2第二、三站联合调试
任务3前三站联合调试
1、能利用I/O口进行通讯
2、能对两台S7-200控制的对象联合调试
10
合计
90
六、实施建议
1、教学建议
本课程的教学过程中教师应注重学生素质的全面发展，关注学生学习中存在的困难、问题，采取有效的教学策略引导、帮助学生，同时根据教师对课程的认识和对学生的理解，以学生为主体，激发他们的学习兴趣。
（1）营造职业氛围，充分利用教学场地。
本课程适合在实验室、实训室或工作现场教学，教学场地尽量按照工作现场布置，尽量采用实物进行项目教学。
建议项目一～六在三菱PLC实验室授课，项目七～十在西门子PLC实验室授课。
教学中要引入5S管理，培养学生营造规范、整洁的工作学习环境和科学的工作素养。
（2）注重行动导向，鼓励交流合作。
每个教学单元均设计有明确的学习任务，建议将学生分成若干学习小组，创造各种条件和形式，鼓励他们运用口头、书面、讨论、研讨等多种方式进行交流。
在项目实施工程中，要引导学生通过收集资料与讨论拟定工作方案，鼓励学生合作完成工作任务，使每一个人都能参与小组工作，培养学生的协作精神。
对于项目实施中获得的数据与发现的现象，要让学生应用科学的思维和方法进行分析，通过分析和归纳，找出规律，得出结论。
关注学生经历探究过程积累操作技能、经验知识和科学知识，获得知识、能力、素质的全面提高。
（3）发挥课堂主渠道作用，利用多种教学资源。
教师应对实际职业情境加工成具有普遍意义的学习情境，让学生在实践操作训练过程中，渗透理论知识讲解，将实践知识与理论知识有机地结合起来。
本课程在组织方式上，采用六步教学法组织教学，即：
资讯（教师布置工程项目任务、学生收集资料）→决策（师生共同分析案例、讨论解决方案）→计划（设计工作过程、确定工作步骤、拟定检查与评价标准）→实施（学生完成工作任务、共同分析并解决问题）→检查（工作完成后学生按照评价标准自检）→评估（学生演示并介绍完成过程，教师检查并提出建议）等六个教学环节。
建议充分利用编程软件，先进行仿真调试，基本完成后再利用生产线实物调试，全程利用电子教案、多媒体课件、教学录像等教学资源，帮助学生理解、消化所学知识，增加授课的信息量，提高教学效率。
（4）突出任务驱动，培养创新能力。
本课程教学以项目为基础，通过任务驱动使学生先感性后认知，激发学生潜在的学习动力，围绕完成任务中出现的问题、难题进行理论知识的学习，引导学生综合运用所学的知识和技能，进行工作任务的策划与设计、实施和评价，训练学生有序的工作方法，培养学生的工作能力。
项目实施中鼓励学生有一定的创新发挥，通过分析和解决完成任务中的创新要求，培养学生创新思维和创新能力。
另外，为了给学生更多的动手动脑机会，长期提供开放实验室和创新实验室，让学生不仅可以对课堂上的内容进行加深与巩固，还可以做课外的小课题，如让学生参与教师的科研工作，开展科技创新活动，使学生可以有更多的时间进行实践训练，从而确保学生经过培训后掌握课程所要求的职业技术能力，进一步提高学生的实践能力和创新能力。
2、评价建议
教学评价在课程改革中起着导向和质量监控的重要作用，是推动和促进课程实施的重要环节和保证，能激励学生的学习和促进教师的教学的发展。
本课程采用过程性考核与综合考核相结合，在教学组织过程中，教师和学生共同对项目实施中的工作态度、协作精神、创新发挥、完成结果等进行成绩评定，作为过程性考核成绩；学期结束采用项目题库，根据学生独立完成情况给出综合考核成绩；学生课程成绩中过程性考核成绩占60%，综合考核成绩占40%。
3、课程资源与利用开发建议
（1）改造实验室，增加设备台套数。
目前我院的三菱PLC实验室和电机实验室和中级电工实训室的配套设备已经基本满足教学需要，但是仍然建议做下列改造：
应增加各实验、实训室的电脑配置，并将电脑全部联网，以便于学生课内查找资料和修改项目方案；MPS生产线至少增加4套设备，并全部搬入实验室，便于组织教学；实验室管理人员的配备与培训应当同步跟上，便于课余时间向学生开放实验，鼓励学生自主地开展创新活动。
（2）重视利用网络资源和其他媒体信息。
鼓励教师制作与新课程配套的影像资料，开发优秀的多媒体教学课件，利用校园网建立教学案例、教学课件、参考文献、与本课程相关的科技动态、检测评价等数据库和学习讨论室，通过信息共享、交流反馈等方式，为师生提供大量的课程信息。
可利用相关的网站、公共数据库和专用数据库中的教学资源来为教学服务，拓宽教师与学生的视野，体现本课程与现代科技发展的联系。
4、教材编写与使用建议
（1）教材编写建议
①教材内容与编写体例
教材内容尽量体现高级维修电工职业资格标准（PLC部分）的重要内容，本课程的十个教学项目取自典型的自动生产线，先单站控制，再六站联合控制，最后利用上位PLC进行技术升级与改造，便于学生获得实际的工程体验。
建议按照项目课程的体例进行教材编写，即：
教学目标、工作任务、实践操作（相关实践知识）、问题探究（相关理论知识）、知识拓展（选学内容）和练习。
其中，工作任务建议增加学生创新发挥的内容。
②在教材编写中注重对学生学习方法的指导
教材不仅要组织好学习的内容，还应根据学生学习本课程的特点，突出学习方法的指导。
编写教材时应设计相应的学习指导语，教材中给出针对性的提示，指导学生进行科学的学习，有助于学生掌握学习的方法，为进一步学习后续行业特定能力模块课程打好基础。
③激发学生进行思考，促进学生的自主探索
教材应注意创设职业情境，从工程实际出发，使学生能够在完成任务中发现问题、提出问题，为引导学生自主探索留有比较充分的空间，有利于学生经历观察、猜测、实践、推理、交流、反思等过程。
编写教材时，可以通过设置具有启发性、挑战性的问题，激发学生进行思考，鼓励学生自主探索，并在独立思考的基础上进行合作交流，在思考、探索和交流的过程中获得对本课程较为全面的体验和理解。
④课后练习要多样化，应增加开放实验和创新实验内容
编写课后练习时，要在重视基础题的同时，设计一些开放习题、研究性习题，要结合开放实验室，设置一些与课堂实验教学相对应的创新实验，创新实验选取来自生活、生产实际的测试项目和教师的科研课题，让学生自主选取在课余时间完成，以培养学生的实践能力和创新精神。
（2）教材的使用建议
在教材的使用时，由于客观条件的差异、学生现有水平的差异以及具体教学实际情况的差异教师要善于结合实际教学需要，灵活地和有创造性地使用教材，对教材的内容、编排顺序、教学方法等方面进行适当的取舍和调整，鼓励补充新知识、新技术。
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