可编程控制器应用技术课程标准Word格式文档下载.docx
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使学生能够在生产现场进行简单的程序设计,能够完成控制系统电气设备安装、调试、仿真、运行、检修、维护等实践操作,初步形成解决生产现场实际问题的应用能力;
培养学生能动脑会思考的思维能力和一丝不苟、踏实严谨的科学精神,培养学生探索新知识和新技术的学习能力;
提高学生爱岗敬业、团结友爱的综合素质和积极动脑、开拓进取的创新意识。
三、课程目标
(一)能力目标
1.能分析控制系统的任务,梳理控制系统各个部分的控制逻辑关系。
2.能根据实际工程进行可编程序控制器选型、低压电器型号的选择,并完成硬件线路的安装和软件的组态。
3.能熟练运用基本指令和步进指令进行PLC程序设计。
4.能运用编程软件进行程序的编制、仿真、下载、调试、运行的能力。
5.能根据故障现象分析故障原因,找出故障位置进行软件调整或硬件设置,完成系统排故。
表1能力目标1解析表
能力目标
能分析控制系统的任务,梳理控制系统各个部分的控制逻辑关系。
编号
01
具体描述
能根据可编程控制系统职业岗位要求,分析控制系统的任务
步骤
1.理解可编程控制系统职业岗位要求
2.对控制系统进行分析
3.总结控制系统的逻辑关系及动作流程。
工具与设备
1.S7-200PLC编程软件与博图编程软件
2.PLC实训台
知识基础
1.PLC控制系统认知
2、可编程控制器结构与原理
3、可编程控制器指令系统
4、梯形图设计
态度、素质
1.认真负责的态度
2.有进取心
3.遵守职业行为规范
考核标准
1、能分析控制系统任务
2.能表述控制逻辑关系和流程
表2能力目标2解析表
能根据实际工程进行可编程序控制器选型、低压电器型号的选择,并完成硬件线路的安装和软件的组态。
02
能够根据实际工程控制任务的要求,选择所用PLC的型号,所需要的低压电器型号,完成西门子S7-200或S7-1200PLC的电气连接,并设计梯形图,最终编写出完整的控制程序。
1.分析实际工程
2.选取可编程控制器选型、低压电器型号
3.完成硬件线路的安装和软件的组态。
1.PLC编程软件
3.所需要的硬件,导线,原件,带编程软件的编程设备
1.低压电器型号的选择
2.硬件安装的基本规则
2.遵守使用规则
3.有安全意识
1.在规定时间内选择合适的PLC型号
2.在规定时间内,根据任务要求选择合适的低压电器型号。
3.在规定时间内,使用编程软件进行硬件组态
4、在规定时间内、硬件线路的安装
表3能力目标3解析表
能熟练运用基本指令和步进指令进行PLC程序设计
03
能熟练运用基本指令和步进指令进行PLC程序设计。
1.学习PLC基本指令
2.学习PLC步进指令
3.根据所学指令编写程序
4、根据控制系统的任务安装并调试程序
1、可编程控制器(S7-200和S7-1200)指令系统
2.可编程控制器(S7-200和S7-1200)程序设计方法
3.编程软件使用方法
1.基本指令的应用
2.PLC简单编程
表4能力目标4解析表
能运用编程软件进行程序的编制、仿真、下载、调试、运行的能力。
04
能够熟练应用S7-200和S7-1200各自的编程软件进行程序的编制、调试、下载、运行的能力。
1.软件编制程序
2.软件程序的仿真、调试和下载
3.根据控制系统的任务安装并调试程序
1.S7-200和S7-1200各自的编程软件
1.可编程控制器(S7-200和S7-1200)指令系统应用
2、梯形图程序设计方法
2.软件的调试、下载方法
1.编制程序
2.仿真、下载、运行程序
表5能力目标5解析表
能根据故障现象分析故障原因,找出故障位置进行软件调整或硬件设置,完成系统排故。
05
能够根据设备出现的故障现象,分析故障出现的原因,根据控制要求,完成西门子S7-1200PLC的电气连接,并设计梯形图,最终正确排除设备出现的故障
1.分析故障现状
2.分析故障原因
3.根据原因检查硬件和软件,进行软件或硬件设置,最终正确排除故障
2.出现故障的设备
1.系统常见故障
2、出现故障设备的工作原理
3.常见故障的排除方法
1.系统故障的分析
2.系统故障的排除
(二)知识目标
1.熟悉PLC的编程软元件,掌握PLC编程软件的常用功能和使用方法。
2.熟悉PLC的基本指令、编程规则与典型程序块,弄清PLC编程的一般过程,掌握经验编程的方法。
3.掌握步进指令、顺序功能图及顺序编程方法,理解数据处理类应用指令,熟悉功能指令的应用方法。
4、掌握PID指令、高速计数器及高速脉冲,理解S7-1200PLC数字量、模拟量模块指令,熟悉功能指令的应用方法。
5.领悟PLC编程思想,掌握PLC控制系统的一般调试和排故方法。
6.清楚PLC系统开发过程,熟悉PLC在工程中的一般应用方法。
(三)素质目标
1.职业行为能力---养成良好的工作习惯,工作过程中器件、工具要合理放置,结束后能够按照要求将所有元器件复位,并完成工位的整理;
2.团结协作能力---组建团队、明确团队的任务、角色和责任;
团队成员间的沟通;
冲突的协调和解决。
3.语言表达能力---项目设计成果、效果答辩;
课堂讨论、调试过程说明
四、课程联系
(一)与先修课程的联系
可编程控制器应用技术的前身是电机与电气控制,两者之间的控制方式大同小异,逻辑思想是一样的。
学习可编程控制器应用技术前期,可以把电气控制原理图直接转换成PLC控制。
(二)与后续课程的联系
自动生产线课程中各个单元的核心部分采用的是可编程控制器来实现的控制,因此要想正确运行自动生产线,必须要编写可编程控制器程序。
五、课程内容与教学要求
根据课程目标结合S7-200和S71200的特点,将S7-200作为可编程控制器学习编程能力的基本,S7-1200作为可编程控制器学习能力的高,分别设计S7-200和S7-1200的学习内容。
本课程S7-200学习内容包括:
自动门的PLC控制(PLC的基础知识)、三相异步电动机控制系统的设计、安装与调试、灯光控制系统的设计、安装与调试、机电一体化控制设备的设计、安装与调试、带数字显示的自动停车场系统的设计、安装与调试、三层电梯控制系统的设计、安装与调试。
知识体系结构如下表:
表6《可编程控制器应用技术》S7-200内容及要求
序号
模块名称
主要内容
目标与要求
建议学时
1
电机点动的PLC控制(PLC的基础知识)
电动机的点动控制程序编写与调试
了解不同厂家生产的PLC型号,掌握S7-200PLC工作组成与原理,外形结构;
能用基本指令编写并调试电磁阀的起、保、停控制
4
2
三相异步电动机控制系统的设计、安装与调试
电动机的起、保、停控制程序编写与调试;
电动机的正反转控制程序编写与调试;
电动机的降压启动控制程序编写与调试;
电机超载报警的PLC控制控制程序编写与调试
能用基本指令编写并调试搅拌电机的正反转控制。
灵活使用置位和复位指令。
灵活使用定时器指令;
能用定时器指令编写并调试搅拌电机的降压启动控制;
灵活使用计数器指令;
能用计数器指令编写并调试搅拌电机循环正反转控制
16
3
灯光控制系统的设计、安装与调试
交通信号灯控制程序编写与调试;
闪烁灯控制程序编写与调试;
三人抢答器控制程序编写与调试;
超载报警的控制
灵活使用比较指令;
会进行PLC外部接线;
会编制控制程序;
会使用编程软件下载、调试程序。
灵活使用传送指令、循环移位指令;
能用传送指令和循环移位指令编写并调试搅拌电机循环正反转控制;
能用传送指令和循环移位指令编写并调试搅拌电机循环正反转控制
机电一体化控制设备的设计、安装与调试
工业机械手控制程序编写与调试;
液体混合控制程序编写与调试;
全自动洗衣机控制程序编写与调试
掌握功能流程图的组成和绘制;
能根据要求会编写并调试液体混合控制程序;
能根据要求会编写并调试全自动洗衣机控制程序
12
5
带数字显示的自动停车场系统的设计、安装与调试
自动停车场控制程序编写与调试;
带数字显示的停车场控制程序编写与调试
灵活应用增减指令,运算指令;
能正确编写并调试自动停车场控制程序灵活应用七段码指令,运算指令;
能正确编写并调试带数字自动停车场控制程序
合计学时
60
根据课程目标确定本课程学习内容包括:
电机起动与停止的PLC控制;
造纸生产线的速度控制;
房间温度的PID控制;
食品生产线的喷嘴控制;
自动定长切管机的PLC控制;
工作台滑动座电动机的PLC控制;
S7-1200PLC的工业以太网控制。
表7《可编程控制器应用技术》S7-1200内容及要求
电机起动与停止的PLC控制
电机起动停止控制;
电机星三角降压启动控制;
自动生产线控制
掌握PLC的基本指令;
了解S7-200与S7-1200在外形结构和硬件性能的不同。
掌握S7-1200的编程软件博图的集成开发环境;
会用博图软件编写电机起动停止控制;
自动生产线控制程序
造纸生产线的速度控制
半自动生产线的PLC控制;
掌握PLC的数字量模块和模拟模块;
会进行硬件组态。
掌握PLC的S7-1200的程序块、数据块的等用户程序结构;
会用PLC的数字量模块和模拟模块;
会实现半自动生产线的PLC控制;
8
房间温度的PID控制
液压站压力控制的PID构建;
了解S7-1200的工艺流程。
了解PID控制概念;
熟悉工艺流程中的PID控制器及其应用;
熟悉PID控制工艺对象;
能用自动化常用元件组成PID回路;
会构建液压站压力控制;
能用PID指令编写简单程序;
能用PID指令编写房间温度的控制
食品生产线的喷嘴控制
人机界面的PWM控制
了解PWM控制的工作原理;
熟悉PWM控制的硬件基础;
熟悉PWM和PTO的硬件差异;
能在编程软件中对PWM输出进行硬件配置;
会用PWM指令编写食品生产线的喷嘴控制程序
自动定长切管机的PLC控制
A/B正交下的速度测量;
了解脉冲量输出和高速计数器;
掌握高速计数器的4种工作模式;
掌握高速计数器的硬件;
能对HSC进行硬件组态;
会用高速计数器进行速度测量;
掌握高速计数器编程步骤
6
工作台滑动座电动机的PLC控制
工艺对象轴的组态与调试;
了解运动控制指令;
掌握PTO控制方法;
熟悉PTO轴工艺控制对象;
会连接PLC与步进电机、伺服电机的接线;
会对PLC轴工艺进行组态;
会用运动控制指令实现触摸屏对步进和伺服电机的控制
S7-1200PLC的工业以太网控制
S7-1200PLC与S7-1200PLC之间的工业以太网通信;
S7-1200PLC与S7-200SMARTPLC之间的工业以太网通信
了解工业以太网组成
;
掌握S7-1200PLC工业以太网通信参数设置方法;
掌握两个PLC进行工业以太网的工作过程;
会对两个S7-1200PLC进行硬件组态;
会编写两个PLC的程序;
会进行终端设置
六、课程实施
(一)教学方法建议
根据本课程的教学目标要求和课程特点以及有关学情,选择适合于本课程的最优化教学法。
综合考虑教学效果和教学可操作性等因素,本课程选用项目驱动教学法、案例教学法、探索式教学法、情境教学法、分层次教学法。
项目驱动教学法:
在课程的宏观设计中,精选数个工程案例中有代表性的设计项目,如:
交通灯控制模拟、机械手控制模拟。
项目主题与真实企业生产实际相联系,学生的学习更加具有针对性和实用性。
项目设计贯穿于整个教学过程中,让学生自主学习,内在动力得以充分调动,从而有效地促进学生创造能力的发展
案例教学法:
把每个重要知识点的教学均与案例结合起来,重视学生分析问题、解决问题能力的培养,让学生了解了分析问题的思路,要解决什么问题,如何解决,应用什么理论和方法,并根据分析结果,提出针对性的对策和措施,训练学生综合运用所学知识去解决实际问题的能力,激发学生学习的兴趣和求知的欲望。
如:
在学习触点竞争时可用一个点动加长动电路为案例进行教学,实现重点和难点的突破。
探索式教学法:
通过让学生自己通过阅读、观察、实验、思考、讨论、听讲等途径去独立探索,自行发现并掌握相应的原理和结论。
在教师的指导下,以学生为主体,让学生自觉地、主动地探索,掌握认识和解决问题的方法和步骤,研究客观事物的属性,发现事物发展的起因和事物内部的联系,从中找出规律,形成自己的概念。
对于同一控制任务,可能会有几种不同的控制方案,例如:
设计一个自动装卸料系统,可以用经验法,也可以用顺序功能图法。
就可以让学生去探索各种方案,并探讨总结各方案的优缺点。
从而培养了学生思考问题、分析问题、解决问题的能力以及创新能力和创新意识
情境教学法:
由教师演示一个实验,或创设一个情境,让学生产生一种观察和体验,从而加深对知识的理解。
在讲互锁电路时,为了让学生深刻理解和正确运用互锁这一概念,可以创设一个知识竞赛的场景,让学生设计一个抢答器。
分层次教学法:
由浅入深、逐次完成知识和技能的掌握。
(二)师资条件要求
校内专任教师必须熟悉plc技术的基本知识,有一定的教学经验和丰富实践经验,中级职称的“双师”型教师,或担任实践教学一年以上,初级职称的“双师”型教师。
校外兼职教师:
要有一定的表达能力,爱岗敬业,具有中级及以上职称企业技术人员或高级技师
(三)教学条件基本要求
实践性教学环境良好,建有一个PLC实训室以及一个电机与电气控制综合实训室。
配备有24套面板式实训装置。
面板上配有交通灯、电梯模型、皮带输送机、数码显示、三相异步电动机星角控制等模块,PLC实训室可供一个班50多名学生同时使用。
为了拓展学生的技能,还专门建设了自动生产线实训室为学生接触最先进的电气控制与PLC系统提供了条件。
我院与许继集团、森源电气等多家单位签订了实训基地协议书,为我院学生完成二年半学习后的实训提供良好的条件。
(四)教学资源基本要求
1.教材选用与编写原则
以机电行业的主要工作项目为载体设计训练项目,实现课程内容实操性、实用性和先进性,教学方法实用性、课程标准职业性,实现真实工作情景下的“教、学、做”一体化。
培养学生的实际动手能力与创新思维能力,达到优化学生的知识、能力和素质的目的。
使学生在学习过程中掌握工作过程组织方法,不断提高学生的综合职业能力和职业素质,为电商行业培养合格的高素质技能型人才。
教材是专业人才培养方案和课程标准的具体化,要体现人才培养方案的特色。
教材的编写要体现与工作过程紧密结合的学习模式。
2.推荐教材与参考书籍
《PLC控制系统设计与调试》,王成福,人民邮电出版社;
《可编程控制器应用技术》,杨一平,黄河水利出版社;
《可编程控制器原理与应用》,田淑珍,机械工业出版社;
《工厂电气控制技术》(第二版)张运波,高等教育出版社;
《S7-200PLC系列编程手册》
《深入浅出S7-1200PLC》,西门子公司,北京航空航天大学出版社;
《图解西门子S7-1200PLC入门与实践》,李方圆,机械工业出版社;
《S7-1200PLC编程与应用》,廖常初,机械工业出版社;
《S7-1200/1500PLC应用技术》廖常初,机械工业出版社;
3.网络资源建设
本课程开设了课程网站供师生在线学习与运用。
课程网站中有实验指导书、课程标准、教学录像、习题库、电子教材、教案、教学课件等。
4.信息化教学资源建设
教学软件:
S7-200编程软件STEP7-Micro/Win32
S7-1200集成开发环境“博途”
教学设备:
PLC模拟实训台,计算机,通信线,导线;
(五)其它要求
七、考核与评价
1.考核方式为全面考核学生的学习情况,本课程的考核按平时考核和期末考核两方面来进行,平时考核按到课、作业、回答问题、学习态度、参加实习实训等方面,占30%;
期末考核按笔试进行,占70%。
考核方式为实际操作考核,每个学生从题库中随机抽取三道题,在规定的时间内完成;
时间60分钟。
2.考核标准考核标准应与本专业的基础知识、自主学习和实际操作相结合,与相对应的职业资格证书相对接。
八、教学实施建议
1.课程模式建议
课程模式采用项目化教学,把教学内容由章节形式变成了项目形式,共设计了十四个项目,这十四个项目是按照课程定位与目标来设计的,涵盖了教材所有内容,每个项目均有其专业能力、方法能力以及社会能力目标,把教学内容渗透到项目中,把理论、实验、实训统统在项目中去完成。
在设计这十四个项目时,按基础篇、提高篇、和应用篇三个阶段循序渐进,逐次完成能力和素质的培养。
同时还考虑到了其他专业和课时的影响。
针对定时器的应用,设计了抢答器及LED显示、交通灯控制模拟系统两个项目,这样就可以根据专业和课时灵活选择一个项目。
2.教学建议
例如,本课程应重点讲解三相异步电机控制程序设计、安装与调试;
三人抢答器控制、交通信号灯控制等内容;
在讲解三相异步电机控制程序设计、安装与调试内容时,应结合实例重点介绍PLC定时器、计数器等指令的应用;
校内实训时,应以基本项目为重点;
校外实习时,应以综合项目(三层电梯控制、带数字显示的自动停车场控制)为重点。
应以综合项目(伺服电机控制、网络控制)为重点。
3.教学方法与教学手段
教学手段主要有:
计算机多媒体技术和网络技术的应用,提高了效率,配合实训项目操作录像,增强了课内外教学效果;
开放实验室,在相对宽松的时间内,提高学生的探究学习能力以及与他人合作的能力,增强学习力;
突出教师的支架作用,架设“学校教学”与“企业应用”的桥梁。
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