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教学大纲:《电气控制与PLC原理及应用》

  文章作者:兰江人浏览次数:12084发布时间:2009/5/31 16:21:00 
一、课程基本信息
1.课程名称:电气控制与PLC原理及应用。
2.课程性质:本课程是为应用电子技术与自动化专业三年制职专开设的专业课。
3. 课程任务:主要内容是:一方面以电动机或其他执行电器为控制对象,介绍继电接触器控制系统的工作原理、典型机械的电气控制线路以及电气控制系统的设计方法。另一方面在阐明PLC基本原理的基础上,介绍相应的等效电路及指令系统和编程方法。通过对PLC的学习,掌握PLC的结构与原理,PLC指令系统,基本环节、程序设计方法,应用系统组建,PLC网络通信,PLC远程控制等基本教学内容。从而使学生具备高级技术人才所必需的程序控制器基本理论和编程技术,面向问题,面向现场设计程序、调试程序,提高学生的应用和实际控制问题的能力。
4.总学时:106学时。
5、使用教材:《电气控制与PLC原理及应用》,李道霖主编,电子工业出版社 2004。
6、课程概述:本课程是一门实用性很强的专业课。电气控制技术在生产过程、科学研究和其他各个领域的应用十分广泛。该课程的主要内容是以电机或其他执行电器为控制对象,介绍和讲解了继电接触式控制系统和可编程序控制器控制系统的工作原理、设计方法和实际应用。

二、课程教学目标
本课程的教学目标是:掌握常用低压控制电器的基本原理、规格及选用;掌握继电器控制的基本原理、线路分析与设计;掌握PLC基本原理、常用指令系统及应用、程序设计方法;掌握电器及PLC应用系统的设计方法。使学生具有电器及PLC应用系统的安装、调试与维修的能力,具有设计、改造、革新一般生产机械电器与PLC控制系统的初步能力。逐步培养学生的职业技能,提高全面素质,增强适应职业变化的能力。并注意渗透思想教育,逐步培养学生的辩证思维能力,增强学生的职业道德观念。

三、学时分配

序号
课题(项目)
各教学环节学时分配
备注
讲授
练习
讨论
实训
检查考核
其它
小计
1
绪论
2
 
 
 
 
 
2
 
2
电气控制线路的基本环节
6
 
2
 
 
 
8
 
3
典型电气控制线路分析与设计
8
 
 
6
2
 
16
 
4
可编程序控制器概述
2
 
 
 
 
 
2
 
5
S7-200系列PLC的硬件系统及内部资源
2
 
 
 
 
 
2
 
6
可编程控制器的基本指令及程序设计
8
 
 
12
6
 
26
 
7
可编程序控制器顺序控制指令及应用
6
 
2
8
 
 
16
 
8
S7-200系列PLC的功能指令
14
 
2
 
 
 
16
 
9
PLC的网络通讯技术及应用
8
 
2
 
 
 
10
 
总计课时
56
 
8
26
8
 
98
 
机动课时
8

 
四、基本理论和基本知识教学目标
1.了解继电器控制与PLC基本知识。
2.理解电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则,三相笼型异步电动机基本控制线路、降压启动控制线路、制动控制线路及速度控制线路,电气控制线路的简单设计法。
3.PLC的定义、发展、特点和用途、主要技术指标等基本知识。
4.PLC的硬件、结构、分类、软件、工作原理和控制系统设计的基本方法。
5.西门子程控器S7系列的基本知识。
6.PLC储存区的分配、CPU寄存器的定义、储存区的寻址方式。
7.PLC的指令系统,如位逻辑指令、定时器指令、计数器指令、传输指令、数学运算指令、比较运算指令、字逻辑指令、循环移位指令等。
8.PLC程序设计的一般步骤和方法,三种常用的程序设计的方法。
9.西门子PLC编程软件STEP7的使用方法。
10.PLC的通讯和网络技术。
11.PLC基础编程实例。
五、基本技能培养目标
1.熟悉常用控制电器的结构原理、用途,具有合理选择、使用主要控制电器的能力。
2.熟练掌握继电接触器控制线路的基本环节,具有阅读和分析电器控制线路的工作原理的能力。
3.熟悉典型设备的电器控制系统,具有从事电器设备安装、调试、维修和管理等知识。
4.学生必需在掌握PLC基本概念,指令系统基本环节、设计方法、编程技能、I/0连接及电气设备的控制的基础上,熟练操作PLC,用其编程器进行上机编程、调试及运行程序。
5.能阅读并理解PLC的梯形图及指令表,熟练编写简单控制系统的应用程序。
6.具备面向问题、面向现场进行程序编制与系统设计能力。
7.具备借助于工具书以及相关资料查阅PLC的相关技术数据、指令功能以及系统构成和调度、维护的能力。
六、教学内容和要求
理论教学模块
(一)常用低压电器的基础知识
1.常用低压电器
了解继电器控制的基本知识。
理解常用的低压电器的原理、图形、文字符号及绘制原则以及选取。
2.继电接触器控制系统的基本电路。
理解电气控制线路图的图形、文字符号及绘制原则,三相笼型异步电动机基本控制线路、降压启动控制线路、制动控制线路及速度控制线路,电气控制线路的简单设计法。
(二)PLC的基础知识                                                                                   
1.PLC的基本概念
了解PLC的定义,PLC的基于工业控制而出现的本质。
2.PLC的发展
了解PLC从诞生时起所经历的几个基本时期,PLC在未来的发展趋势。
3.PLC的特点和用途
了解PLC在工业应用中的特点,PLC的应用领域和主要用途。
4.PLC的工作
掌握PLC的扫描工作方式,了解PLC的响应时间及响应时间对控制系统的影响。
5.PLC的控制系统的设计
了解PLC控制系统设计的一般原则,熟悉PLC控制系统设计的基本步骤和方法。
(三)西门子S7系列PLC
1.S7—200系列PLC的应用领域,了解S7—200的编程软件STEP7—MICRO/WIM32,了解S7—200的四种CPU的技术指标,了解S7—200系列CPU的基本配置结构和扩展结构。
(四)CPU的存储区分配
1.存储区
了解存储区的基本概念,熟悉PLC存储区的7个组成部分,及输入区、输出区、位存储区、局部数据区、定时器区、计数器区、数据存储区,及各区中数据的表示方法。
2.CPU寄存器的定义
了解累加器、状态字寄存器、地址寄存器的位组成及含义。
3.存储区的寻址
了解PLC存储区中常用的三种寻址方法:立即寻址、直接寻址和间接寻址。
(五)PLC的指令系统
1.位逻辑指令
掌握常开接点、常闭接点,及两种接点的与、或和非运算,掌握基本输出线圈指令=、复位输出线圈指令R和置位输出线圈指令S的使用,了解RS触发器和SR触发器指令,掌握上微分指令EU和下微分指令ED的使用。
2.定时器指令
掌握两种基本定时器指令,即通电延时指令TON和断电延时指令TOFF的使用,了解其它两种定时器的使用。
3.计数器指令
掌握加计数器指令CTU和减计数器指令CTD的使用,了解加减计数器CTUD的使用。
4.整数算术指令
了解八种基本的算术运算指令,整数加、整数减、整数乘、整数除、双整数加、双整数减、双整数乘、双整数除的使用。
5.浮点算术指令
了解几种基本浮点数的运算指令,浮点数的加减乘除、取绝对值、乘方和开方等。
6.移位和循环移位指令
了解字左移、字右移、整数右移、双字的移位及循环移位指令的使用。
7.跳转指令
了解若跳转指令和非跳转指令的使用。
(六)PLC的程序设计
1.程序设计的方法和步骤
了解PLC程序设计的基本流程,即从工艺分析到程序设计再到程序调试的三步骤。
2.梯形图、指令表和功能块图三种常用编制方法的常用程序设计
了解几种常用小程序采用的三种常用编程方法的编程过程,几个基本小程序是:起停控制、异地起停控制、顺序控制、互锁控制、计时控制和计数器应用程序等。
(七)PLC的通讯和网络技术
1.网络技术简介
了解网络的基本概念,西门子中常用的几种网络,如工业以太网、ProfiBus、As—I和EIB等。
2.ProfiBus网络通讯
了解ProfiBus网络的特点,ProfiBus网络的传输介质和拓扑结构,ProfiBus网络的使用。
3.工业以太网
了解工业以太网的特点,工业以太网的传输介质和拓扑结构,工业以太网的使用。
4.HMI组态软件介绍
了解HMI组态软件的概况,了解西门子组态软件WinCC的特点、功能及使用。
实训教学模块
(一)继电接触器控制电路连接与故障分析
1.三相笼型异步电动机正反转控制线路连接与故障排除;
2.三相笼型异步电动机降压启动控制线路、制动控制线路及速度控制线路连接;
3.电气控制线路的简单设计法。
(二)西门子PLC的编程软件STEP7
1.STEP7简介
了解PLC编程软件STEP7的几个基本应用工具,即项目管理器、符号编辑器、硬件组态功能、编程软件、诊断硬件等。
2.STEP7的安装和授权
了解STEP7的安装要求、安装过程和授权的安装和取出、PG/PC接口的设置。
3.STEP7的项目管理器
了解项目管理器的组成及使用。
4.硬件管理器
了解硬件管理器的组成及使用。
5.程序编辑器
掌握程序编辑器的菜单组成和工具条组成,基本掌握其中各菜单项的含义及使用。
(三)西门子PLC的编程实例
1.编程实例一、三相异步电动机的星/三角换接起动控制
了解三相异步电动机的星/三角启动原理、起动的控制要求,输入输出的分配,确定编程的思路,编制梯形图程序。
2、编程实例二、送料装车系统的设计
了解送料装车系统的工作原理以及控制要求,输入输出的分配,确定编程的思路,编制梯形图程序。
3.编程实例三、十字路口交通灯模拟控制
了解十字路口交通灯控制中红绿黄灯的变化规侓,整理出课题的控制要求,输入输出的分配,编制梯形图程序。
4.编程实例四、LED数码管显示控制程序
了解LED八段数码管显示数字和字符的原理,了解课题的控制要求,输入输出的分配,通过一个显示方式(如从0显示到9显示),确定程序的编程思路,编程梯形图程序。
5、编程实例五、液体混合装置模拟控制
了解液体自动混合搅拌装置的工作过程,整个课题中三个电磁阀和电动机的运行规律,输入输出的分配,编制梯形图程序。
说明:
1、本课程应在《电工技术基础》、《电工技能与训练》《电子技术基础》、《计算机基础》、《电机及拖动系统》《机械常识》课程之后开设。
2、由于本课程具有较强的实践性,应充分利用实验教学加深对基本知识的理解,加强基本操作技能的训练。

3、本课程实践教学建议在上完相关理论部分之后进行。

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