《电气控制与PLC应用》课程整体设计方案.docx
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《电气控制与PLC应用》课程整体设计方案
课程整体教学设计方案
漯河职业技术学院
《电气控制与PLC应用》课程整体教学设计
教务处
2011年07月20日
目 录
1、基本信息
2、课程设计
2.1、课程目标设计
2.2、课程内容设计
2.3、课程项目设计
2.4、课程进度设计
2.5、第一节课设计梗概
2.6、考核方案设计
3、教材、资料
4、补充说明
1．基本信息
课程名称：
电气控制与PLC应用课程代码：
制（修）订人：
电气自动化教研室适用专业：
电气自动化技术专业、机电一体化专业、制冷与冷藏技术专业、数控应用技术专业
学分：
学时：
96或64学时
授课对象：
三年制普通高职课程类型：
专业核心课程
先修课：
《电工基础》、《电机与拖动》后续课：
《自动控制系统》、《变频器应用技术》
2．课程设计
2.1目标设计
知识目标：
通过本课程的学习，使学生系统了解电气控制与PLC应用技术的基本理论、原则与方法；准确理解电气控制与PLC应用技术的研究对象和特点；掌握常用低压电器的选型与使用方法；学会PLC几种典型的编程方法，能用低压电器和PLC完成一般的电气控制系统设计、调试和维护。
能力目标：
熟练进行电控柜装配；能够对较复杂的电气控制电路进行分析和排除常见故障；能独立阅读较复杂的PLC应用程序并能独立设计简单的PLC应用控制系统；学会与人沟通，能有意识地培养自己团队精神，在知识与技能两方面的目标保证都实现的同时，侧重于对学生在人际沟通能力方面的培养。
使学生养成善于观察、独立思考的习惯，同时通过教学过程中的实际开发过程的规范要求强化学生的职业道德意识和职业素质养成意识。
为学生从事电气自动化领域的工作打下坚实的基础。
2.2内容设计
序号
项目名称
工作任务名称
学时
1
项目一
基本电气控制电路
任务1电动机点动与自锁控制电路的分析与安装
4
16
任务2电动机正反转控制电路的分析与安装
2
任务3电动机多地与顺序控制电路的分析与安装
2
任务4电动机自动往返控制电路的分析与安装
2
任务5电动机降压起动控制电路的分析与安装
4
任务6电动机制动控制电路的分析与安装
2
2
项目二
常见机床控制电路
任务1C650车床控制电路分析与安装
2
6
任务2X62W铣床控制电路的分析与安装
2
任务3Z3040钻床控制电路的分析与安装
2
3
项目三
PLC基本指令的应用
任务1认识PLC
2
22
任务2电动机自锁控制程序
2
任务3楼梯照明控制程序
2
任务4三台电动机顺序起动控制程序
2
任务5产品出入库数量监控程序
2
任务6电动机单按钮起停控制程序
2
任务7电动机Y-△降压起动控制程序
2
任务8自动运料小车控制程序
4
任务9自动门控制程序
2
任务10按钮式人行横道交通灯控制程序
2
4
项目四
基本电气控制电路
任务18盏流水灯控制程序
4
24
任务24路抢答器控制程序
2
任务38台电动机顺序起动控制程序
2
任务424小时时钟显示程序
2
任务5密码锁控制程序
2
任务68站小车的呼叫控制程序
4
任务7车库门自动开关控制程序
4
任务8自动售货机控制程序
4
5
项目五
PLC特殊功能模块及数据通信
任务1电热水炉温度控制
4
8
任务2PLC数据通信
4
6
项目六
单元PLC控制系统设计案例
任务1LED数码显示控制系统
2
12
任务2单车道交通灯的PLC控制系统
2
任务3机械手的PLC控制系统
2
任务4多种液体混合装置的PLC控制系统
2
任务53层电梯的PLC控制系统
2
任务6Z3040摇臂钻床的PLC控制系统改造
2
7
项目七
PLC与触摸屏的综合应用
任务1触摸屏控制电动机的Y-△降压起动
4
8
任务2基于触摸屏的抢答器控制系统
4
总计
96
2.3项目设计
序号
项目名称
拟实现的能力目标
相关支撑知识
教学手段
结果
1
基本电气控制电路
●能根据控制要求，选配合适型号的低压电器。
●能根据控制要求，熟练画出典型控制电路原理图，并进行装配。
掌握常用控制电路的调试及维修方法。
能熟练运用所学知识读懂电气图纸。
●常用低压电器的结构、工作原理、型号规格、符号、使用方法及其在控制电路中的作用。
●电气控制电路国家统一的绘图原则和标准。
●电动机基本控制电路的工作原理及安装接线方法。
●观看录像、教师讲解、演示
●学生查阅资料、绘制工作电路
●教师指导学生接线和操作电动机
●学生可以掌握常用低压电器工作原理、结构、主要技术参数和使用，学会常用低压电器测试方法和好坏判断。
●掌握三相异步电动机基本控制电路的分析、安装与调试
2
常见机床控制电路
●通过对常见机床电气控制电路的分析，具备识读复杂电气控制电路图的能力和机床常见故障的诊断与排除能力。
●机床电气控制线路分析的一般方法和步骤。
●机床电气控制原理图。
●典型机床电气控制系统中常见故障的诊断与排除。
●在数控加工中心对机床的运动过程进行现场讲解
●通过PPT动画讲解机床的控制电路，指导学生进行配盘
●能理解普通车床、铣床等典型设备控制线路与摇臂钻床电气控制线路原理图绘制和工艺图设计与绘制；使用万用表等仪表检查排除电路故障。
3
PLC基本指令的应用
●能熟练运用PLC的基本逻辑指令编写简单的PLC程序。
●能根据控制系统输入信号和输出信号的要求，设计出PLC的硬件接线图，熟练完成PLC的外部接线操作。
●熟练操作GXDeveloper编程软件，完成程序的编写、下载、监测等操作，并对PLC程序进行调试、运行。
●PLC的基本结构和工作原理。
●FX系列PLC的编程元件，掌握主要编程元件的功能和应用注意事项。
●GXDeveloper编程软件的基本操作，熟悉软件的主要功能。
●FX2N系列PLC的基本逻辑指令系统。
●梯形图和指令表程序设计的基本方法。
●梯形图编程规则和编程技巧。
●教师讲解、演示、学生查阅资料、根据控制任务编程并上级调试程序
●学生可以熟悉PLC基本概念、端口电路及工作原理，熟练掌握PLC基本逻辑指令的编程与应用。
4
基本电气控制电路
●能熟练运用PLC的基本指令和应用指令编写PLC程序，并写入PLC进行调试运行。
●能熟练运用应用指令解决实际工程问题。
●应用指令的基本格式、表示方式、数据长度、位组件和执行方式等。
●应用指令解决实际问题的编程方法，进一步熟悉编程软件的使用，通过学习，提高编程技巧
●分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
●会利用应用指令解决实际问题
●熟悉编程软件的使用，通过学习，提高编程技巧。
5
PLC特殊功能模块及数据通信
●通过三菱FX系列的特殊功能模块的学习，具备特殊功能模块的使用和编程的能力。
通过对PLC通信的学习，具备实现数据通讯连接能力。
●PLC的特殊功能模块的类型。
●模拟量输入模块FX2N-4AD、模拟量输出模块FX2N--2DA等特殊功能模块的使用和编程。
●PLC的通信类型。
PLC的并行通信、N:
N通信。
●分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
●学生熟悉PLC对模拟量的处理与控制，熟悉传感器与PLC的连接及要求。
6
PLC控制系统设计案例
●能根据项目设计任务书，设计、安装和调试小型PLC单体控制系统。
●PLC控制系统设计原则和步骤。
●顺序功能图的转换编程方法。
●运用应用指令编写较复杂程序的方法。
●分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
●用PLC控制较复杂设备的方法，以项目承包方的角色组织、主导整个任务的实施工作。
7
PLC与触摸屏的综合应用
●能运用PLC和触摸屏进行综合控制，解决工程实际问题。
●触摸屏相关知识，掌握触摸屏的简单应用。
●三菱公司的GT-Designer编程软件的使用，掌握图形、对象的操作和属性的设置。
●GT-Designer组态软件编制触摸屏画面，并写入触摸屏与PLC进行联机调试运行。
●分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
●对触摸屏的安装连接要求、组法的步骤以及应用比较熟悉。
2.4进度设计
周次
学时
教学目标和主要内容
单元题目
能力目标
知识目标
主要内容及说明
考核内容和形式
1
4
题目1电动机点动与自锁控制电路的分析与安装
●能根据控制要求，选配合适型号的低压电器。
●熟悉常用低压电器的结构、工作原理、型号规格、符号、使用方法及其在控制电路中的作用。
刀开关、熔断器、按钮、接触器、热继电器、点动与自锁电路分析与安装
常用低压电器工作原理
课堂提问
1
2
题目2电动机正反转控制电路的分析与安装
●能根据控制要求，熟练画出典型控制电路原理图，并进行装配。
●掌握电动机基本控制电路的工作原理
电气原理图与安装接线图、正反转电路分析与安装
电机正反转原理图
课下练习
2
2
题目3电动机多地与顺序控制电路的分析与安装
●掌握常用控制电路的调试及维修方法。
●掌握电动机基本控制电路的工作原理及安装接线方法
断路器、两地控制、顺序控制电路分析与安装
多地与顺序控制的方法
学生自己查阅资料
2
2
题目4电动机自动往返控制电路的分析与安装
●能根据控制要求，熟练画出典型控制电路原理图，并进行装配。
●掌握电气控制电路国家统一的绘图原则和标准。
行程开关、接近开关、自动往返、电路分析与安装
实验室电机正反转接线调试
2
4
题目5电动机降压起动控制电路的分析与安装
●掌握常用控制电路的调试及维修方法。
●掌握电动机基本控制电路的工作原理及安装接线方法。
时间继电器、电流继电器、电压继电器、中间继电器、定子串电阻降压起动、自耦变压器降压起动、Y-△降压起动
课后习题故障分析
3
2
题目6电动机制动控制电路的分析与安装
●能熟练运用所学知识读懂电气图纸。
●掌握电动机基本控制电路的工作原理及安装接线方法。
速度继电器、能耗制动、反接制动控制电路分析与安装
实验室反接制动接线调试
3
2
题目7C650车床控制电路分析与安装
●通过对常见机床电气控制电路的分析，具备识读复杂电气控制电路图的能力和机床常见故障的诊断与排除能力
●了解机床电气控制线路分析的一般方法和步骤。
●能熟练分析机床电气控制原理图。
C650车床的结构、运动形式、电力拖动要求、控制电路分析、安装和故障排除
在数控加工中心对机床的运动过程进行现场讲解并现场提问
4
2
题目8X62W铣床控制电路的分析与安装
●通过对常见机床电气控制电路的分析，具备识读复杂电气控制电路图的能力和机床常见故障的诊断与排除能力
●掌握典型机床电气控制系统中常见故障的诊断与排除。
X62W铣床的结构、运动形式、电力拖动要求、控制电路分析、安装和故障排除
课后查资料
4
2
题目9Z3040钻床控制电路的分析与安装
●通过对常见机床电气控制电路的分析，具备识读复杂电气控制电路图的能力和机床常见故障的诊断与排除能力。
●掌握典型机床电气控制系统中常见故障的诊断与排除。
Z3040钻床的结构、运动形式、电力拖动要求、控制电路分析、安装和故障排除
课后习题故障分析
4
2
题目10认识PLC
●能熟练运用PLC的基本逻辑指令编写简单的PLC程序。
●掌握PLC的基本结构和工作原理。
PLC的基本结构、工作原理、FX序列PLC的基本单元、输入输出电路的接线方式
课下上网查找
有关PLC资料
5
2
题目11电动机自锁控制程序
●能根据控制系统输入信号和输出信号的要求，设计出PLC的硬件接线图
●熟悉FX系列PLC的编程元件，掌握主要编程元件的功能和应用注意事项
输入继电器X、输出继电器Y；PLC的编程语言；LD、LDI、OUT、END指令；AND、ANI、OR、ORI指令；SET与RST指令、GXDeveloper编程和仿真软件
课后习题程序设计
5
2
题目12梯照明控制程序
●熟练完成PLC的外部接线操作
●初步掌握GXDeveloper编程软件的基本操作
ORB指令、ANB指令；梯形图编程规则
课后习题故障分析
5
2
题目13三台电动机顺序起动控制程序
●熟练操作GXDeveloper编程软件
●熟悉GXDeveloper编程软件的主要功能。
辅助继电器M、定时器T
课后程序设计
PLC实验室调试
6
2
题目14品出入库数量监控程序
●完成程序的编写、下载、监测等操作，并对PLC程序进行调试、运行。
●掌握FX2N系列PLC的基本逻辑指令系统。
计数器
课下完成小程序设计
6
2
题目15动机单按钮起停控制程序
●设计出PLC的硬件接线图，熟练完成PLC的外部接线操作。
完成程序的编写、下载、监测等操作，并对PLC程序进行调试、运行。
●掌握梯形图和指令表程序设计的基本方法。
PLS和PLF指令、LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令
学生查阅资料、根据控制任务编程
6
2
题目16电动机Y-△降压起动控制程序
●熟练操作GXDeveloper编程软件，完成程序的编写、下载、监测等操作，并对PLC程序进行调试、运行。
●掌握梯形图编程规则和编程技巧。
。
MPS、MRD、MPP指令、MC和MCR指令
编程并上机调试程序
7
4
题目17自动运料小车控制程序
●熟练操作GXDeveloper编程软件，完成程序的编写、下载、监测等操作，并对PLC程序进行调试、运行。
●掌握顺序功能图设计的基本方法。
状态继电器S、顺序功能图SFC、步进指令STL、RET、单序列顺序功能图编程
课后习题设计程序并上机调试
7
2
题目18自动门控制程序
●设计出PLC的硬件接线图，熟练完成PLC的外部接线操作。
完成程序的编写、下载、监测等操作，并对PLC程序进行调试、运行。
●掌握选择序列顺序功能图的编程方法和梯形图的转换
选择序列顺序功能图编程
学生查阅资料、根据控制任务编程
8
2
题目19按钮式人行横道交通灯控制程序
●设计出PLC的硬件接线图，熟练完成PLC的外部接线操作。
完成程序的编写、下载、监测等操作，并对PLC程序进行调试、运行。
●掌握并行序列顺序功能图的编程方法和梯形图、指令表的相互转换
并行序列顺序功能图编程
学生查阅资料、根据控制任务编程
8
4
题目208盏流水灯控制程序
●能熟练运用PLC的基本指令和应用指令编写PLC程序
●掌握应用指令的基本格式、表示方式、数据长度、位组件和执行方式等。
应用指令的通用格式、应用指令的数据结构、传送指令MOV
分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
9
2
题目214路抢答器控制程序
●能熟练运用PLC的基本指令和应用指令编写PLC程序，并写入PLC进行调试运行。
●掌握应用指令的基本格式、表示方式、数据长度、位组件和执行方式等。
CALL和SRET指令、FEND指令、CJ指令
分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
9
2
题目228台电动机顺序起动控制程序
●能熟练运用PLC的基本指令和应用指令编写PLC程序，并写入PLC进行调试运行。
●掌握应用指令的基本格式、表示方式、数据长度、位组件和执行方式等。
位左移指令SFTL、位右移指令SFTR、循环移位指令ROR、ROL、RCR、RCL
分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
9
2
题目2324小时时钟显示程序
●能熟练运用PLC的基本指令和应用指令编写PLC程序，并写入PLC进行调试运行。
●掌握应用指令的基本格式、表示方式、数据长度、位组件和执行方式等。
七段译码指令SEGD、数据变换指令BCD和BIN
分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
10
2
题目24密码锁控制程序
●能熟练运用PLC的基本指令和应用指令编写PLC程序，并写入PLC进行调试运行。
●掌握主要应用指令的使用方法。
组件比较指令CMP、区间比较指令ZCP
分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
10
4
题目258站小车的呼叫控制程序
●能熟练运用PLC的基本指令和应用指令编写PLC程序，并写入PLC进行调试运行。
●学会利用应用指令解决实际问题的编程方法，进一步熟悉编程软件的使用，通过学习，提高编程技巧。
译码指令DECO、编码指令ENCO、加1指令INC、减1指令DEC
分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
11
4
题目26车库门自动开关控制程序
●能熟练运用应用指令解决实际工程问题。
●学会利用应用指令解决实际问题的编程方法，进一步熟悉编程软件的使用，通过学习，提高编程技巧。
实时时钟读取指令TRD、
实时时钟写入指令TWR、时钟数据比较指令TCMP、时钟数据区间比较指令TZCP
分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
12
4
题目27自动售货机控制程序
●能熟练运用应用指令解决实际工程问题。
●学会利用应用指令解决实际问题的编程方法，进一步熟悉编程软件的使用，通过学习，提高编程技巧。
加法指令ADD、减法指令SUB、乘法指令MUL、除法指令DIV
分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
12
4
题目28电热水炉温度控制
●通过三菱FX系列的特殊功能模块的学习，具备特殊功能模块的使用和编程的能力。
●了解PLC的特殊功能模块的类型。
●掌握模拟量输入模块FX2N-4AD、模拟量输出模块FX2N--2DA等
特殊功能模块的使用和编程。
FROM和TO指令、FX2N-2AD、FX2N-2DA模拟量模块、温度控制
分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
13
4
题目29PLC数据通信
●通过对PLC通信的学习，具备实现数据通讯连接能力。
●了解PLC的通信类型。
●掌握PLC的并行通信、N:
N通信。
通信基础知识、1：
N通信、N：
N通信
分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
13
2
题目30LED数码显示控制系统
●能根据项目设计任务书，设计、安装和调试小型PLC单体控制系统。
●了解PLC控制系统设计原则和步骤。
PLC控制系统的设计方法、用MOV指令、用SEGD指令、用移位指令实现7段数码管LED显示
分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
14
2
题目30LED数码显示控制系统
●能根据项目设计任务书，设计、安装和调试小型PLC单体控制系统。
●了解PLC控制系统设计原则和步骤。
PLC控制系统的设计方法、用MOV指令、用SEGD指令、用移位指令实现7段数码管LED显示
分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
14
2
题目31单车道交通灯的PLC控制系统
●能根据项目设计任务书，设计、安装和调试小型PLC单体控制系统。
●了解PLC控制系统设计原则和步骤。
用基本指令、顺控指令、移位指令、功能指令实现单车道交通灯的自动控制
分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
14
2
题目32机械手的PLC控制系统
●能根据项目设计任务书，设计、安装和调试小型PLC单体控制系统。
●掌握顺序功能图的转换编程方法
用移位指令、用顺控指令、实现机械手的PLC控制
分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
15
2
题目343层电梯的PLC控制系统
●能根据项目设计任务书，设计、安装和调试小型PLC单体控制系统。
●掌握运用应用指令编写较复杂程序的方法。
复杂程序的编程方法、技巧
分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
15
2
题目35Z3040摇臂钻床的PLC控制系统改造
●能根据项目设计任务书，设计、安装和调试小型PLC单体控制系统。
●掌握运用应用指令编写较复杂程序的方法。
将继电接触控制改造成PLC控制系统的方法
分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
15
4
题目36触摸屏控制电动机的Y-△降压起动
●能运用PLC和触摸屏进行综合控制，解决工程实际问题。
●了解触摸屏相关知识，掌握触摸屏的简单应用。
●熟悉三菱公司的GT-Designer编程软件的使用，掌握图形、对象的操作和属性的设置。
F940触摸屏的基本功能、使用、GTDesigner软件的介绍、用该软件编制Y-△降压起动的画面
分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
16
4
题目37基于触摸屏的抢答器控制系统
●能运用PLC和触摸屏进行综合控制，解决工程实际问题。
●能根据任务要求，熟练地使用GT-Designer组态软件编制触摸屏画面，并写入触摸屏与PLC进行联机调试运行。
F940画面切换的方法，抢答器系统画面的制作
分组讨论实施、场景模拟、实训法教师讲评、总结。
2.5第一节课设计梗概
首先用通俗的语言简单的向学生介绍何谓电气控制以及PLC，然后举一些我们日常生活中经常能够接触到的实例，让学生通过这些真真实实的例子明白这门课和我们的生活是息息相关的，也是他们考取中级和高级维修电工职业资格证书的必修课程，为学生日后找工作打下坚实的基础，由此加深学生学习的兴趣，调动学生的学习热情。
其次告知学生本课程所学的内容、总体安排、教材的处理、上课的方式，强调每次课的重要性和连贯性，告知学生本课程的考核方式，考核包括到理论考试、课堂纪律、平时作业、项目考核等，要求学生明确教学目标认真对待每一堂课。
然后进入正题，介绍本次课的主题：
电动机点动与自锁控制电路的分析与安装，紧接着介绍常用的低压电器，如刀开关、熔断器、按钮、接触器、热继电器的工作原理和作用，然后通过动画直观的让学生明白什么是点动现象，什么是自锁现象，怎么由之前讲的低压电器实现各自控制的，再学生明白点动和自锁原理的基础上，向学生提出问题，让学生思考。
最后让学生总结通过本次课的学习，大家掌握了什么，都能处理什么问题了。
最后2分钟给学生介绍这门课的一些相关工控网站方面学生搜集资料。
剩下的时间留给学生提问题。
2.6考核方案设计
根据课程特点与目标，采用平时项目考核与期末综合考核相结合并兼顾综合素质的多种考核方式。
具体是：
实践技能考核：
共60分（每个任务10分）；理论知识考核：
共40分（过程考核占60％，综合考核占40％）
1）实践技能考核内容根据各任务特点来设置。
其考核方式为“项目考核”。
2）理论知识及综合素质考核，
升级会员 