《可编程控制器应用技术》课程标准
(适用于三年制电气自动化专业)
制定人:陆晶晶 审核人:吴巍
一、制定课程标准的依据
本课程标准依据生产过程自动化技术专业群电气自动化技术专业人才培养目标和培养规格以及对《可编程控制器应用技术》课程教育目标要求而制定,用于指导《可编程控制器应用技术》课程教学和课程建设。
二、课程的性质与作用
《可编程控制器应用技术》是电气自动化技术专业的核心课程。学生通过S7-1200PLC编程和调试等典型工作任务的学习,能够识读PLC控制系统的电路图和编程软件的操作,具有从事PLC程序设计、电器设备安装、运行维护和故障检修等能力。通过本课程的学习,使学生职业岗位能力、职业素养得到提升,对学生从事本专业职业领域活动具有重要作用。
三、本课程与其他课程的关系(见表1)
表1 本课程与其他课程的关系
序号 | 前期课程名称 | 为本课支撑的主要能力 |
1 | 电工技术 | 学习直流电路、正弦交流电路、磁路和铁芯线圈电路等电路基本理论;电测、电机与电控的结构、原理及使用方法 |
2 | 电子技术 | 熟悉常用电子元器件性能特点,会合理选用、测试常用电子元器件;掌握基本电路的组成、工作原理和整机电路的分析能力。 掌握常用组合逻辑电路、时序电路的组成及分析方法;了解脉冲的产生及整形电路、A/D、D/A转换电路的典型应用。 |
3 | 电机控制及维修 | 熟悉电动机、变压器、常用低压电器、机床电气控制线路等方面知识,可从事一般电气设备的装配、调试、检测和维修等工作。 |
序号 | 后续课程名称 | 需要本课程支撑的主要能力 |
1 | 传感器技术 | 使学生了解工业常用传感器的工作原理及其测量电路,能够使用和调整控制系统中的传感器及其测量电路。 |
2 | 顶岗实习 | 熟悉常用电气设备的基本特性及其在电力系统中线路、变压器、发电机等设备保护的基本原理、分析方法和整定原则。 |
四、课程的教育目标
培养学生德、智、体、美、劳全面发展,具有良好的职业道德,使之成为生产一线需要,能对PLC控制装置进行安装、调试、维护和检修工作,能完成电气控制系统的投运、维护、管理等技术工作的高素质高技能应用型人才。
(1)知识目标
能够理解掌握PLC硬件的基本结构、CPU相关参数和工作原理;
能够理解PLC的安装方法、地址分配和选型原则;
能够对相应的PLC控制电路进行基本分析;
能够掌握PLC的编程语言,基本逻辑指令的使用方法;
能够掌握常用PLC功能应用指令;
能够理解顺序功能流程图;
能够掌握顺序控制指令;
能够熟练运用博图编程软件;
能够理解PPI通信协议;
掌握小型控制系统PLC控制线路的故障分析及检修熟悉PLC的组成,掌握PLC的安装和扩展方法。
(2)能力目标
能够根据PLC接线原理图正确安装PLC并接线;
能够看懂PLC用户手册并根据需要正确选用PLC型号;
能够正确理解传感器与PLC之间的相互联系;
能够编写基本的PLC逻辑控制程序并正确调试;
能够控制三相异步电动机各种运转;
能够根据PLC原理图分配IO地址,正确接线;
能够利用PLC、变频器调节三相异步电机的转速;
能够使用PPI通信协议组建PLC通信网络;
能够读懂顺序功能图;
能够分析复杂的顺序控制程序,并根据需要修改程序。
(3)素质目标
培养学生的自主学习能力,钻研和创新精神;
培养学生的善于沟通、团队协作和勇于挑战的能力;
培养学生在分析和解决问题时学以致用、独立思考的能力;
培养学生具有良好的职业道德、敬业精神和社会责任心;
通过安装调试,培养严、细、实的工作习惯和良好的职业素质和职业道德;
通过运行和调试,培养劳动安全安全、质量、效率、环保及服务意识。
五、课程的教学内容与建议学时(见表2)
表2 《可编程控制器应用技术》课程的教学内容与建议学时
序号 | 情境 | 学时 | 教学形式 | 备注 |
1 | PLC的基本概念与应用 | 4 | 理实一体化 | 本章总体介绍了PLC的概况及教学内容 |
2 | S7-1200PLC的基本结构与选型 | 4 | 理实一体化 | 本章重点介绍了西门子S7-1200PLC的硬件结构 |
3 | S7-1200PLC工作原理与接线方式 | 6 | 理实一体化 | 本章重点介绍了PLC的硬件接线。 |
4 | PLC的存储器与博图软件的介绍 | 6 | 理实一体化 | 本章介绍了PLC的编程基础知识 |
5 | S7-1200PLC的基本指令与应用 | 16 | 理实一体化 | 本章介绍了PLC的梯形图软件编程 |
6 | 顺序功能图与顺序控制指令 | 12 | 理实一体化 | 本章介绍了顺序控制编程方式 |
7 | S7-1200PLC的通信 | 6 | 理实一体化 | 本章介绍了多台1200PLC间的通信 |
合计 | 54 |
六、 课程教学设计指导框架(见表3)
表3 《可编程控制器应用技术》课程教学设计指导框架
学习情境名称 | 教学目标 | 学习与训练内容 | 教学载体 | 学时 建议 | 教学方法与教学资源 | 教学环境说明 | 考核评价 |
PLC的基本概念与应用 | 1.能够理解PLC的全称与含义。 2.能够了解PLC与电气控制的区别。 3.能够掌握常用电气控制设备的使用。 4.能够了解西门子PLC的发展历程。 5.能够掌握PLC的应用范围。 | 学习内容: 1.PLC的全称与含义。 2.电气控制常用电气设备。 3.PLC与电气控制的区别与优势。 4.西门子PLC的发展历程。 5.PLC的应用。 训练内容: 1.常用电气设备的使用。 2.电气控制主电路和控制线路。 | 相关电气设备、控制电路原理图、博图软件、仿真软件。 | 4 | 教学方法: 以学生为主体、教师辅助、行为引导、任务驱动、讲授、互动讨论。 按照学生的认知能力循序渐进、理论与实践一体化教学。 教学资源:教材、多媒体课件、网络资源、仿真软件、相关电气设备、计算机、绘图软件。 | 1.理实一体化教室。 2.智能控制实训室、电工技能考核实训室、工业机器人实训室。 3.计算机、一体机、各实训室相关实训设备、电气设备、成套组装电气柜、工作规范与工作规则。 | 考核方式: 以实践训练任务测试和笔试为主。 评价标准: 总成绩=平时成绩+实践考核成绩+笔试成绩 |
西门子S7-1200PLC的基本结构与选型 | 1.能够掌握西门子S7-1200PLC的组成结构。 2.能够掌握S7-1200PLC的输入输出模块。 3.能够掌握S7-1200PLC的CPU类型。 4.能够理解CPU参数含义。 5.能够掌握CPU的选型。 | 学习内容: 1.西门子S7-1200PLC的基本结构。 2.S7-1200PLC的数字量模块与模拟量模块。 3.S7-1200PLC的CPU类型与参数。 4.CPU的选型原则。 训练内容: 1.200PLC结构与扩展模块识别 2.200PLC的选型应用。 | 相关电气设备、控制电路原理图、博图软件、仿真软件。 | 4 | 教学方法: 以学生为主体、教师辅助、行为引导、任务驱动、讲授、互动讨论。 按照学生的认知能力循序渐进、理论与实践一体化教学。 教学资源:教材、多媒体课件、网络资源、仿真软件、相关电气设备、计算机、绘图软件。 | 1.理实一体化教室。 2.智能控制实训室、电工技能考核实训室、工业机器人实训室。 3.计算机、一体机、各实训室相关实训设备、电气设备、成套组装电气柜、工作规范与工作规则。 | 考核方式: 以实践训练任务测试和笔试为主。 评价标准: 总成绩=平时成绩+实践考核成绩+笔试成绩 |
S7-1200PLC的工作原理与接线方式 | 1.能够理解S7-1200PLC的工作原理、工作方式。 2.能够掌握S7-1200PLC的输入、输出类型。 3.能够根掌握S7-1200PLC的输入输出源型接法和漏型接法。 4.能够掌握S7-1200PLC的电源接线方法。 5.能够掌握数字量扩展模块接线方法。 | 学习内容: 1.200PLC的工作原理、工作方式。 2.S7-1200PLC的输入输出类型 3.S7-1200PLC的输入输出接线方式。 4.NPN与PNP型传感器与PLC的接线。 5.数字量扩展模块的接线。 训练内容: 1.根据原理图对S7-1200PLC接线。 2.传感器与PLC的接线。 3.S7-1200PLC扩展块接线。 | 相关电气设备、控制电路原理图、博图软件、仿真软件。 | 6 | 教学方法: 以学生为主体、教师辅助、行为引导、任务驱动、讲授、互动讨论。 按照学生的认知能力循序渐进、理论与实践一体化教学。 教学资源:教材、多媒体课件、网络资源、仿真软件、相关电气设备、计算机、绘图软件。 | 1.理实一体化教室。 2.智能控制实训室、电工技能考核实训室、工业机器人实训室。 3.计算机、一体机、各实训室相关实训设备、电气设备、成套组装电气柜、工作规范与工作规则。 | 考核方式: 以实践训练任务测试和笔试为主。 评价标准: 总成绩=平时成绩+实践考核成绩+笔试成绩 |
PLC的存储器与博图软件的介绍 | 1.能够了解数据类型的意义。 2.能够理解S7-1200PLC的存储器类型与应用场合。 4.能够掌握地址分配方法。 5.能够掌握step7编程软件的基本功能。 6.梯形图基本概念 | 学习内容: 1.PLC可处理的基本数据类型。 2.S7-1200PLC的存储器类型。 3.S7-1200PLC的存储器应用场合。 4.IO地址分配。 5博图软件的基本功能。 训练内容: 1.根据功能要求对PLC的IO实现地址分配。 2.博图软件的使用。 | 相关电气设备、控制电路原理图、博图软件、仿真软件。 | 6 | 教学方法: 以学生为主体、教师辅助、行为引导、任务驱动、讲授、互动讨论。 按照学生的认知能力循序渐进、理论与实践一体化教学。 教学资源:教材、多媒体课件、网络资源、仿真软件、相关电气设备、计算机、绘图软件。 | 1.理实一体化教室。 2.智能控制实训室、电工技能考核实训室、工业机器人实训室。 3.计算机、一体机、各实训室相关实训设备、电气设备、成套组装电气柜、工作规范与工作规则 | 考核方式: 以实践训练任务测试和笔试为主。 评价标准: 总成绩=平时成绩+实践考核成绩+笔试成绩 |
S7-1200PLC的基本指令与应用 | 1.能够掌握与、或、非基本逻辑指令。 2.能够掌握基本操作指令。 3.能够掌握逻辑功能指令。 4.能够运用基本指令实现电动机启保停应用。 5.能够运用基本指令实现电动机正反转应用。 6.能够运用基本指令实现电动机星型三角形降压启动。 | 学习内容: 1.串联、并联、非门指令。 2.上升沿、下降沿、置位、复位指令。 3.定时器、计数器指令。 4.比较指令、数据移动指令。 训练内容: 1.电动机启保停的实现。 2.电动机正反转的实现。 3.电动机星型三角型降压启动。 | 相关电气设备、控制电路原理图、博图软件、仿真软件 | 16 | 教学方法: 以学生为主体、教师辅助、行为引导、任务驱动、讲授、互动讨论。 按照学生的认知能力循序渐进、理论与实践一体化教学。 教学资源:教材、多媒体课件、网络资源、仿真软件、相关电气设备、计算机、绘图软件。 | 1.理实一体化教室。 2.智能控制实训室、电工技能考核实训室、工业机器人实训室。 3.计算机、一体机、各实训室相关实训设备、电气设备、成套组装电气柜、工作规范与工作规则 | 考核方式: 以实践训练任务测试和笔试为主。 评价标准: 总成绩=平时成绩+实践考核成绩+笔试成绩 |
顺序功能图与顺序控制指令 | 1.能够了解顺序功能图的三要素。 2.能够理解顺序功能图的画法。 3.能够掌握顺序控制指令的用法。 4.能够运用顺序控制指令实现电动机顺序工作的编程。 5.能够运用顺序控制指令结合传感器和变频器实现电动机的控制。 | 学习内容: 1.顺序功能图三要素。 2.顺序功能图的画法。 3.基本顺序控制指令。 训练内容: 1.读懂顺序功能图。 2.顺序控制指令实现电动机顺序工作 3.顺序控制指令编程实现传感器与变频器控制电动机的运行。 | 相关电气设备、控制电路原理图、博图软件、仿真软件。 | 12 | 教学方法: 以学生为主体、教师辅助、行为引导、任务驱动、讲授、互动讨论。 按照学生的认知能力循序渐进、理论与实践一体化教学。 教学资源:教材、多媒体课件、网络资源、仿真软件、相关电气设备、计算机、绘图软件。 | 1.理实一体化教室。 2.智能控制实训室、电工技能考核实训室、工业机器人实训室。 3.计算机、一体机、各实训室相关实训设备、电气设备、成套组装电气柜、工作规范与工作规则 | 考核方式: 以实践训练任务测试和笔试为主。 评价标准: 总成绩=平时成绩+实践考核成绩+笔试成绩 |
S7-1200PLC的通信 |
| 学习内容: 1.通信协议 2.网络通信设置、网络读写向导配置 训练项目: 1.利用网络读写向导生成通信子程序2.通信协议设置。 3.在PLC程序中调用通信子程序。 | 相关电气设备、控制电路原理图、博图软件、仿真软件。 | 6 | 教学方法: 以学生为主体、教师辅助、行为引导、任务驱动、讲授、互动讨论。 按照学生的认知能力循序渐进、理论与实践一体化教学。 教学资源:教材、多媒体课件、网络资源、仿真软件、相关电气设备、计算机、绘图软件。 | 1.理实一体化教室。 2.智能控制实训室、电工技能考核实训室、工业机器人实训室。 3.计算机、一体机、各实训室相关实训设备、电气设备、成套组装电气柜、工作规范与工作规则 | 考核方式: 以实践训练任务测试和笔试为主。 评价标准: 总成绩=平时成绩+实践考核成绩+笔试成绩 |
七、教学基本条件
(1)教学团队基本要求
① 团队规模:基于40人/教学班的规模,专兼职教师3名左右,其中,专职教师2名,兼职教师1人,职称和年龄结构合理,互补性强;
② 课程负责人:熟悉可编程控制器控制系统发展和高职教育规律、实践经验丰富、理论功底扎实,教学效果好,具有中高级职称的“双师”型教师;
③ 教师的能力要求:熟悉PLC控制系统的安装、使用、维护及故障处理等工作流程,具备从事电气控制系统设计、安装和操作的经历或能力,具有高度负责的工作态度和责任意识的专兼职教师。
(2)教学硬件环境基本要求
建设典型集成式模块化PLC控制装置10套(3-4人/组)。包括:西门子公司PLC S7-1200成套实训设备、接触器、继电器、熔断器等各种低压电气设备、自动化生产线成套实训设备、成套电气组装控制柜、计算机、组装工具等见表4。
表4 《可编程控制器应用技术》课程教学硬件环境基本要求
序号 | 名称 | 基本配置要求 | 场地大小/m2 | 功能说明 |
1 | 智能控制实训室 | 西门子公司型号S7-1200 PLC,PLC组装控制柜、计算机不低于4台、座椅若干、220V电源、380V电源、多媒体一体机 | 60 | 进行编程、安装、调试和模拟运行的单项训练; 进行控制系统安装、组成网络和故障排查的综合训练; 进行真实控制系统的安装、调试和运行训练。 |
(3)教学资源基本要求
①PLC编程视频;
② 博图软件;
③ 各种电器设备的使用说明书;
④ 电气安装和运行标准;
⑤ 电气检修标准。
八、其他说明
(1)学生基本要求
① 具有初级电工的基本技能;
② 具有电气安全知识,掌握电器安装和使用规范。
(2)实施要求
① 教学方法建议
a)采用以工作任务为载体的行动导向教学模式,按照电气控制系统安装、调试与运行的工作过程,组织教学。在学习过程中,以学生为主体,突出学生的主体性和能力训练,达到综合职业能力提高的目的;
b)对于部分项目由于实训条件的限制而无法真实开展的,可采用模拟训练和模拟演示的方式进行,但要强的学生的主动参与和自主学习。
② 教师配置建议
在实施项目教学是,每一位任课教师直接指导的学生数不能太多,否则无法达到有效的教学效果,建议采用小班教学或分组教学的模式,并且每一位任课教师直接指导的学生以不超过15人为宜。
③ 考核评价建议
本课程的考核采用多种评价方式相结合,以能力本位的考核方式为主,力求对学生的专业能力、方法能力、和社会能力进行综合评价,由单纯的课程成绩考核转向对学生的岗位职业能力综合评价。