《电气控制与PLC》教学大纲 课程基本信息 课程绵号 107000200g 课程中文名称 电气控制与PLC 课程英文名称 Eleetrie Control and PLC 课程类别 专业与专业方向课 适用专业 自动化 开课学期 第七学期 总学时 48学时，其中课内讲授40学时、实验8学时 总学分 开课模式 必修 先修课程 电路A、自动控制理论 电力拖动与运动控制系统 本课程是自动化专业的专业课，课程从工程实践的角度出发，系统地讲我 一中常用电器设备的结构、工作原理，继电器一接触器控制系统设计和 课程简介 可编程序控制器的原理与控制系统设计。课程强调工程的设计、调试以及 工程实现中实际问题的处理。诵讨学习使学生堂据现代申气控制的基木知 识，具备必要的工程技术基础和专业知识 建议教材 鲁远栋.PLC机电控制系统应用设计技术.北京：电子工业出版社，2006 参考资料 [川廖常初.P1C编程及应用.北京：机械工业出版社，2005 [王兆义.可编程控制器教程（第2版）.北京：机械工业出版社，2006 二、课程教学目标 1通过电气控制和可编程控制器的发展历史、基本概念和发展趋势的学习，理解电气控制与可 编程控制器的局限性，能够根据控制对象正确选择和使用控制方式。 2知道常用低压电器的原理、特性和电气符号，能够分析电气原理图的各种典型环节。 3知道交流、直流电机的启动、停止和调速控制线路，理解电气线路中常用的保护措施，能够 分析典型电气原理图。 4.知道电气控制系统的设计方法，能够根据实际系统控制要求，选择适当的器件，运用专业知 识设计简单的电气控制系统原理图。 5知道可编程控制器的结构，理解可编程控制器的工作原理，能够根据控制要求选择合适型号 的PLC和控制模块。 6知道三菱X系列PLC的罗组指今，理解S7.200LC的绵程款元件，寻址方式和罗辑指今，理 解不同厂家PLC的异同，能够完成梯形图和语句表的转换。 掌握梯形图和顺序功能图编程语言，能够分析和设计典型环节的梯形图 8.知道PLC程序设计方法，能够根据控制要求，选择合适的方法设计数字控制系统的PLC程 序。 9.知道西门子S7-200PLC功能指令和通信指令，能够设计较复杂的控制程序。 10.知道PLC控制系统设计方法，能根据控制要求，设计较复杂的控制系统。 19
19 《电气控制与 PLC》教学大纲 一、课程基本信息 课程编号 1070002008 课程中文名称 电气控制与PLC 课程英文名称 Electric Control and PLC 课程类别 专业与专业方向课 适用专业 自动化 开课学期 第七学期 总 学 时 48学时，其中课内讲授40学时、实验8 学时 总 学 分 3 开课模式 必修 先修课程 电路A、自动控制理论、电力拖动与运动控制系统 课程简介 本课程是自动化专业的专业课。课程从工程实践的角度出发，系统地讲授 工厂中常用电器设备的结构、工作原理，继电器—接触器控制系统设计和 可编程序控制器的原理与控制系统设计。课程强调工程的设计、调试以及 工程实现中实际问题的处理。通过学习使学生掌握现代电气控制的基本知 识，具备必要的工程技术基础和专业知识。 建议教材 鲁远栋. PLC机电控制系统应用设计技术. 北京：电子工业出版社，2006 参考资料 [1] 廖常初. PLC 编程及应用. 北京：机械工业出版社，2005 [2] 王兆义. 可编程控制器教程(第 2 版). 北京：机械工业出版社，2006 二、课程教学目标 1.通过电气控制和可编程控制器的发展历史、基本概念和发展趋势的学习，理解电气控制与可 编程控制器的局限性，能够根据控制对象正确选择和使用控制方式。 2.知道常用低压电器的原理、特性和电气符号，能够分析电气原理图的各种典型环节。 3.知道交流、直流电机的启动、停止和调速控制线路，理解电气线路中常用的保护措施，能够 分析典型电气原理图。 4.知道电气控制系统的设计方法，能够根据实际系统控制要求，选择适当的器件，运用专业知 识设计简单的电气控制系统原理图。 5.知道可编程控制器的结构，理解可编程控制器的工作原理，能够根据控制要求选择合适型号 的PLC和控制模块。 6.知道三菱FX系列PLC的逻辑指令，理解S7-200PLC的编程软元件，寻址方式和逻辑指令，理 解不同厂家PLC的异同，能够完成梯形图和语句表的转换。 7.掌握梯形图和顺序功能图编程语言，能够分析和设计典型环节的梯形图。 8.知道PLC程序设计方法，能够根据控制要求，选择合适的方法设计数字控制系统的PLC程 序。 9.知道西门子S7-200PLC功能指令和通信指令，能够设计较复杂的控制程序。 10.知道PLC控制系统设计方法，能根据控制要求，设计较复杂的控制系统
11.掌握西门子S7-200PLC的操作、编程和调试，具各设备操作能力和实验动手能力。 三、课程教学目标与毕业要求的对应关系 指标点 毕业要求 内容 课程教学目标 1.工程知识：能够将数学、自然科 13掌握自动化专业知识，能够将 教学日标 学、工程基础和专业知识用于解法 1、2、3、4、 其应用于解决自动控制领域的复 L 自动控制领域复杂工得问颗 杂工程问题。 5、6、78 9、10、11 3.设计/开发解决方案：能够设 针对自动控制领域复杂工程间题 32能够综合运用专业理论和技 的解决方案，设计满足特定需求的 术手段设计针对自动控制领域复 教学目标 H 自动控制系统，并能够在设计环节 杂工程问题的解决方案，并在设计 4、8、9、10 中体丽新音，老补△。健 中体现创新意识。 安全、法律、文化及环境等因素。 4研究，能够基于专业理论知识， 采用科学方法对自动控制领域的 4.1能够运用自动化专业理论，采 复杂工程问题进行研究，能够根掘 教学目标 用科学方法对自动控制领域复杂 L 4、8、9、 词题设计实验，并对实验结果进行 综合分析，通过信息综合得到有效 工程问题进行实验方案设计。 10、1 结论。 5使用现代工具：掌握文献检索 52能够正确开发、选择与使用恰 资料查询及运用现代信息技术获 当的技术、资源和工具，理解各自 H 取相关信息的基本方法，能够针对 的特点及局限性。 自动控制领域复杂丁程问题，开 教学目标 发、洗择与使用恰当的技术、资源 5.3使用恰当的技术，选择合适的 1、4、6、7 现代工程工具和信息技术工具，包 现代工程工具软件，能够针对自动 8、9、10、11 括对复杂工程问题的计算、 控制领域的复杂工程问题进行建 L 摸拟，并能够理解解决方法的局限 模、仿真和分析。 性。 四、理论教学内容与要求 知识模 计划 支撑散 块 知识点 教学要求 学时 学目标 (山)电气控制的发 1常用展历史 了解电气控制的发展历史。 1 低压电 知道电磁机构原理：知道主令电器原理及特 教学目 器(2学（②）常用低压电 性，知首铲触器原国及特性，知首律申器百理 标1,2 1 时) 及特性：知道低压开关和低压断路器工作原理 及特性：掌握常用低压电器的电气符号 2继电 ()电气控制线路 人、图形 文字符 1 的原理图 教学目 0
20 11.掌握西门子S7-200PLC的操作、编程和调试，具备设备操作能力和实验动手能力。 三、课程教学目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 指标点 课程教学目标 内容 H/L 1. 工程知识：能够将数学、自然科 学、工程基础和专业知识用于解决 自动控制领域复杂工程问题。 1.3 掌握自动化专业知识，能够将 其应用于解决自动控制领域的复 杂工程问题。 L 教学目标 1、2、3、4、 5、6、7、8、 9、10、11 3. 设计/开发解决方案：能够设计 针对自动控制领域复杂工程问题 的解决方案，设计满足特定需求的 自动控制系统，并能够在设计环节 中体现创新意识，考虑社会、健康、 安全、法律、文化及环境等因素。 3.2 能够综合运用专业理论和技 术手段设计针对自动控制领域复 杂工程问题的解决方案，并在设计 中体现创新意识。 H 教学目标 4、8、9、10 4. 研究：能够基于专业理论知识， 采用科学方法对自动控制领域的 复杂工程问题进行研究，能够根据 问题设计实验，并对实验结果进行 综合分析，通过信息综合得到有效 结论。 4.1 能够运用自动化专业理论，采 用科学方法对自动控制领域复杂 工程问题进行实验方案设计。 L 教学目标 4、8、9、 10、11 5. 使用现代工具：掌握文献检索、 资料查询及运用现代信息技术获 取相关信息的基本方法，能够针对 自动控制领域复杂工程问题，开 发、选择与使用恰当的技术、资源、 现代工程工具和信息技术工具，包 括对复杂工程问题的计算、仿真和 模拟，并能够理解解决方法的局限 性。 5.2 能够正确开发、选择与使用恰 当的技术、资源和工具，理解各自 的特点及局限性。 H 教学目标 1、4、6、7、 8、9、10、11 5.3 使用恰当的技术，选择合适的 现代工程工具软件，能够针对自动 控制领域的复杂工程问题进行建 模、仿真和分析。 L 四、理论教学内容与要求 知识模 块 知识点 教学要求 计划 学时 支撑教 学目标 1 常用 低压电 器(2学 时) (1) 电气控制的发 展历史 了解电气控制的发展历史。 1 教学目 (2) 常用低压电 标1，2 器 知道电磁机构原理；知道主令电器原理及特 性；知道接触器原理及特性；知道继电器原理 及特性；知道低压开关和低压断路器工作原理 及特性；掌握常用低压电器的电气符号。 1 2 继电 (1) 电气控制线路 的原理图 知道电气控制线路的绘制原则、图形及文字符 号。掌握控制系统电气原理图分析方法。 1 教学目
接触式 理解绘制电气控制线路的基本规律，掌握自 (2)电气控制线路 标2， 控制系 锁、互锁、多地、多条件、顺序控制等典型电 1 的基本规律 3,4 气控制线路。 统(8 ③)电气线路中的知道交流、直流电机的启动、停止和调速搭 学时) 护措施及典型控 制线路： 掌握电气线路中的保护措施 4 制线路 (4)电气控制线路 知道电气控制线路的一般设计方法：能够根据 实际系统控制要求，选择适当的器件，设计简 的一船设计方法 2 单的电气控制系统原理图。 3可编 理解可编程控制器的定义和特点：知道可编 程控制 程控制器的发展历史和发展趋势：知道可编 ()可编程控制器 器的概概述 程控制器的分类及应用。 念及工 教学目 标1,5 作原理 知道可编程控制器的组成及组成部分的特 (4学 (2)可编程控制器 点：知道可编程控制器的编程语言：理解可 2 时) 的工作原理 编程控制器的工作原理。 知道S7-200系列PLC的系统组成及特点：掌握 (1)西门子S7-200 各种编程软元器件 子PLC 编址方 2 系列PLC 式。 (2)S7-200系列PLC 熟练使用S7-200系列PLC的基本逻辑指令：掌 4西门逻辑指令系统 2 握梯形图和语句表的转换。 子s7 (3)S7-200系列PLC 熟练设计典型控制环节梯形图：知道西门子 200系 S7-200系列PLC的编程方法：能够针对具体的 6 教学目 的编程方法 列 控制要求，分析、设计对应的梯形图。 标6， 掌握顺序功能图的基木概念和主要元素：掌 7,8,9 PLC (4)堂握顺序功能图 握顺序功能图的绘制方法和顺序功能图转换 概(18 的编程方法 成梯形图的方法：能够根据顺序控制对等 4 学时) 设计梯形图。 知道西门子S7-200PL,C的基本功能指令：能够 (5)S7-200系列PLC 应用功能指令完成较复杂控制对象的控制程 的功能指今 序。 5三菱 FX系 三菱FX系列PLC 知道三菱FX系列PLC的基本指令：理解不同 列指令系统与编程实 教学目 PLC厂家产品的各自的特点及局限性。 PLC(2 例 标6 学时) 6PLC )网络通信的基 础知识概述 知道网络通信的基础知识。 0.5 教学目 网络 及通 (2)西门子s7-200 知道西门子PLC的通信方式：知道西门子S7 200PLC的通信指令。 0.5 标9 PLC的通信与网络 21
21 接触式 控制系 统(8 学时) (2) 电气控制线路 的基本规律 理解绘制电气控制线路的基本规律，掌握自 锁、互锁、多地、多条件、顺序控制等典型电 气控制线路。 1 标2， 3，4 (3) 电气线路中的 保护措施及典型控 制线路 知道交流、直流电机的启动、停止和调速控 制线路；掌握电气线路中的保护措施。 4 (4) 电气控制线路 的一般设计方法 知道电气控制线路的一般设计方法；能够根据 实际系统控制要求，选择适当的器件，设计简 单的电气控制系统原理图。 2 3 可编 程控制 器的概 念及工 作原理 (4 学 时) (1) 可编程控制器 概述 理解可编程控制器的定义和特点；知道可编 程控制器的发展历史和发展趋势；知道可编 程控制器的分类及应用。 2 教学目 标1，5 (2) 可编程控制器 的工作原理 知道可编程控制器的组成及组成部分的特 点；知道可编程控制器的编程语言；理解可 编程控制器的工作原理。 2 4 西门 子 S7- 200 系 列 PLC 概(18 学时) (1) 西 门 子 S7-200 系列PLC 知道S7-200系列PLC的系统组成及特点；掌握 各种编程软元器件和西门子PLC的编址方 式。 2 教学目 标6， 7，8，9 (2) S7-200系列PLC 逻辑指令系统 熟练使用S7-200系列PLC的基本逻辑指令；掌 握梯形图和语句表的转换。 2 (3) S7-200系列PLC 的编程方法 熟练设计典型控制环节梯形图；知道西门子 S7-200系列PLC的编程方法；能够针对具体的 控制要求，分析、设计对应的梯形图。 6 (4)掌握顺序功能图 的编程方法 掌握顺序功能图的基本概念和主要元素；掌 握顺序功能图的绘制方法和顺序功能图转换 成梯形图的方法；能够根据顺序控制对象， 设计梯形图。 4 (5)S7-200系列PLC 的功能指令 知道西门子S7-200PLC的基本功能指令；能够 应用功能指令完成较复杂控制对象的控制程 序。 4 5 三菱 FX 系 列 PLC(2 学时) 三 菱 FX 系 列 PLC 指令系统与编程实 例 知道三菱FX系列PLC的基本指令；理解不同 PLC厂家产品的各自的特点及局限性。 2 教学目 标6 6 PLC 网络 及通 (1) 网络通信的基 础知识概述 知道网络通信的基础知识。 0.5 教学目 标9 (2) 西 门 子 S7-200 PLC的通信与网络 知道西门子 PLC 的通信方式；知道西门子 S7- 200 PLC 的通信指令。 0.5
信(2(3)西门子S7-200知道PLC之间的通信方法：知道PLC与上位 学时) PLC的通信实例 机之间的通信方法。 7 PLC 理解可缩程序控制器系统设计的一般原叫上与 控制系 步骤：知道可编程序控制器系统设计的硬件 PLC控制系统设计 统设计 配置及软件设计：在不考虑非技术因素影 教学目 与实例 能根据控制要求， 设计较复杂的控制系 (4学 标10 统万案。 时) 五、实验教学内容与要求 实验 实验设备及实验计划支排教必做/ 实验原理 教学要求 项目 材料 类型学时学目标 选做 以S7-200PLd 誉握S7-200PLC罗 为核心、，以按 THBDC-1 辑指令和控制系统 登抢器程设 答的序 钮、指示灯等 型控制理 元器件设计 设计方法，培养学 论·计算机 设计 教学目 必做 抢答器控制系 生控制系统设计 控制技术实 型 标11 调试和实验分析的 死。 验平台： 能力。 以S7-200PLC 誉握S7.200PLC罗 为核心，以按 辑指令、功能指令 指示灯等 和控制系统设计方 同实验1 设计 教学目 控制 元器件和功能 法，培养学生控制 标11 必做 指今完成喷泉 系续设计、调试和 的模拟控制。 实验分析的能力。 六、考核方式 考核环节权重(%) 备注 期末考试 50 半开卷考试或上机考试 平时考核 30 作业、出勒、课堂小测验，课堂表现。 实验操作20 实验态度、操作技能和报告成绩 最终综合成绩评定按五级分制折合给出，包括：优、良、中、及格、不及格。 2
22 信(2 学时) (3) 西 门 子 S7-200 PLC的通信实例 知道 PLC 之间的通信方法；知道 PLC 与上位 机之间的通信方法。 1 7 PLC 控制系 统设计 (4 学 时) PLC控制系统设计 与实例 理解可编程序控制器系统设计的一般原则与 步骤；知道可编程序控制器系统设计的硬件 配置及软件设计；在不考虑非技术因素影 响，能根据控制要求，设计较复杂的控制系 统方案。 4 教学目 标10 五、实验教学内容与要求 实验 项目 实验原理 教学要求 实验设备及 材料 实验 类型 计划 学时 支撑教 学目标 必做/ 选做 1. PLC 控 制 抢 答 器 的 程 序 设 计 与 调 试 以S7-200PLC 为核心，以按 钮、指示灯等 元器件设计3组 抢答器控制系 统。 掌握 S7-200PLC 逻 辑指令和控制系统 设计方法，培养学 生控制系统设计、 调试和实验分析的 能力。 THBDC-1 型 控 制 理 论 · 计 算 机 控制技术实 验平台; 设计 型 4 教学目 标11 必做 2. 喷 泉 的 模 拟 控制 以S7-200PLC 为核心，以按 钮、指示灯等 元器件和功能 指令完成喷泉 的模拟控制。 掌握 S7-200PLC 逻 辑指令、功能指令 和控制系统设计方 法，培养学生控制 系统设计、调试和 实验分析的能力。 同实验1 设计 型 4 教学目 标11 必做 六、考核方式 考核环节 权重(%) 备注 期末考试 50 半开卷考试或上机考试。 平时考核 30 作业、出勤、课堂小测验，课堂表现。 实验操作 20 实验态度、操作技能和报告成绩 最终综合成绩评定按五级分制折合给出，包括：优、良、中、及格、不及格