5《电气控制与PLC技术》课程.docx

5电气控制与PLC技术课程电气控制与PLC技术学习领域课程标准 本课程标准由电气控制与PLC技术课程组与湖北天堂抽水蓄能电厂等单位联合开发制定。 电气控制与PLC技术学习领域课程标准以遵循职业性、开放性、实践性为原则，以“校企合作、工学结合”思想为指导，以通过完成整体化工作任务培养训练学生的“综合职业能力”为核心，以“工作内容”来组织课程内容为着眼点，以学习性工作任务为教学活动载体，使学生在尽量真实的职业情境中“学中做、做中学”。 一、学习领域定位 1本学习领域课程对应的职业典型工作任务 本课程对应于本专业第五个典型工作任务，即现代自动控制技术与应用工作任务。 2本学习领域在课程体系中的地位与作用 电气控制与PLC技术是小型水电站及电力网专业的一门核心专业课程，包括“电气控制”和“PLC技术”两个部分。本课程将先进的控制器与传统的低压电器的课程讲述有机结合起来，为学生今后学习和设计PLC控制系统打下了良好的基础。本课程采用工学结合的教学模式，通过学习培养学生的职业技能，强化学生的技术应用与创新能力，提高学生的全面素质。 电气控制与PLC技术课程与其他课程关系表 课程关 联类别 课程名称 37 关联课程与关联点分析 关联点 顺序 关系 公共基础课 专业课 实践课 电工基础 电机技术 水电站微机监控技术 认识实习、顶岗实习 作为电气控制的基础，打好电工的基本知识，了解自动控制的思想，掌握电机先修 控制技术，使得学习PLC课程水到渠成。 以PLC为基础，实现控制系统网络化、后续 可视化，使得PLC的学习得到升华。 培养学生的实践能力 后续 二、学习目标 1专业专项能力：掌握常用低压电器的使用，形成电气控制电路的设计思路；掌握PLC的基本结构及原理以及三菱公司FX系列PLC的指令系统及编程方法；掌握FX系列PLC控制系统的设计方法和使用方法，并能够应用于电动机及典型电气控制实践中。 2专业综合能力：能熟练地对常规电气控制系统和PLC控制系统进行安装、运行和检修，具有一定分析问题和解决问题的能力。 3社会能力： 具有良好的职业道德； 具有刻苦钻研，好学上进的精神； 具有良好的团队精神和协作能力； 具有一定的创新能力。 三、学习内容 工作对象 工作题材 工 具 PLC在水电站自动控制系统中的应用 相关低压电器的技术资料； 可编程控制器等相关器件； 电工工具、万用表、兆欧表及其它电子仪器。 通过学习情境的学习掌握理论知识； 通过工作任务的完成提高实际动手操作能力； 通过工程实例和实训具备程序调试、故障判断和检修能力； 深入到水电站、发电厂或行业企业，掌握PLC编程的实践能力。 以班形式开展电气控制系统与PLC控制系统的程序设计、日常运行维护及检修工作，使用相关电工工具和测量仪表、规程规范资料等对 38 工作方法 劳动组织 工作要求 PLC控制系统进行安装、调试、维护、检修等工作，并对完成的工作进行记录存档。 1、掌握常用低压电器的使用，形成电气控制电路的设计思路； 2、掌握PLC的基本结构及原理以及三菱公司FX系列PLC的指令系统及编程方法； 3、掌握FX系列PLC控制系统的设计方法和使用方法，并能够应用于电动机及典型电气控制实践中。 四、学习领域设计 学习领域设计 依据专业能力、方法能力、社会能力目标，将课程学习领域由简单到复杂设计10个学习情境、由简到繁设计8个工作任务，将8个工作任务贯穿于10个学习情境的学习中，使学生具备PLC控制系统基本的设计、安装、调试、运行、检修等能力。通过水电站3个工程实例的进一步强化，使学生具有相应的社会实践能力、PLC综合控制系统的设计安装能力，同时提高与拓宽学生的方法能力和社会能力。 学习情境表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 学习情境 三相异步电动机常用电气控制电路 电动机全压启停、正反转和延时启动控制 自动送料系统的运行控制 进库物品的统计监控 按钮式人行横道交通灯控制 设备维护提醒装置 霓虹灯闪烁控制 电热水炉温度控制 钢琴琴弦绕丝机的电气控制 触摸屏控制的碱液配置系统 学时 10 12 10 10 14 12 12 16 14 30 教学方法 学期 4 4 4 4 情景式教学法 教学做一体 4 4 4 4 4 情景式教学法 教学做一体 4 39 工程实例法 合 计 140 学习情境设计 学习情境1 教学方法 任务描述 通过三相异步电动机在实际生产中的应用引出三种基本控制电路，并描述三种控制电路的功能及工作过程。结合三相异步电动机Y-降压起动控制线路安装的工作任务，培养学生对常规电气控制系统的设计、安装、运行和故障处理能力。 学习目标 1.掌握常用低压电器的工作原理及应用，电动机的启动、反转、制动的方法，常用机床电气控制系统的原理及故障分析。 2.理解常用低压电器的组成及结构特点，电气控制原理图的绘制、阅读和设计的方法和步骤。 3.了解常用低压电器的一般技术指标。 学习内容 1.各种常用低压电器的基本知识。 2.电气控制原理图的绘制、阅读方法和步骤。 3.电动机的启动、反转、制动的方法。 企业工作情境描述 到水电站或发电厂结合水电专业认识实习进行现场教学； 在校内实训室，结合模型及实物进行教学。 学习组织形式 在校内实训室实习进行现场教学。 考核标准 1.叙述常用低压电器的基本知识； 2.电气控制原理图的绘制、阅读的方法和步骤； 3.电动机的启动、反转、制动的方法。 三相异步电动机常用电气控制电路 情景式教学法、教学做一体 学习时间 10学时 学习情境2 教学方法 电动机全压启停、正反转和延时启动控制 情景式教学法、教学做一体 40 学习时间 12学时 任务描述 设计三相异步电动机的全压启停控制、正反转控制和延时启动控制系统。结合工作台自动往返的PLC控制系统设计的工作任务，培养学生对电动机PLC控制系统的设计、安装、运行和故障处理能力。 学习目标 1.理解PLC的定义、结构特点及工作原理，PLC编程语言的特点和语句格式。 2.掌握PLC的各种内部软继电器的功能、编号及输入输出方式。 3.了解PLC的产生、技术指标、发展概况及在工业自动控制领域的地位和作用。 学习内容 1.PLC的基本知识，PLC的各种内部软继电器的功能及编号。 2.PLC的输入输出方式、编程语言的特点和语句格式。 3.认识基本逻辑指令及应用。 4.定时器T和辅助继电器M的应用。 企业工作情境描述 到水电站或发电厂结合水电专业认识实习进行现场教学； 在校内实训室，结合模型及实物进行教学。 学习组织形式 在校内实训室实习进行现场教学。 考核标准 1.叙述 PLC的基本知识： PLC的各种内部软继电器的功能及编号， PLC的输入输出方式、编程语言的特点和语句格式等； 2.基本逻辑指令及应用； 3.定时器T和辅助继电器M的应用。 学习情境3 教学方法 任务描述 自动送料系统的运行控制 学习时间 10学时 情景式教学法、教学做一体、分组式教学法 设计某小车自动送料系统。当自动送料小车在初始位置时，限位开关SQ1被压下，按下启动按钮SB，小车按照图4-1所示的顺序运动,完成一个工作周期。结合三台电动机顺序启动逆序停止控制系统设计的工作任务，培养学生对PLC控制系统的设计、安装、运行和故障处理能力。 学习目标 41 1.理解状态转移图的类型和设计方法。 2.掌握2条步进顺控指令的功能、符号及使用方法。 3.了解步进梯形图的特点及功能。 学习内容 1.状态转移图的类型和设计方法。 2.单一序列状态转移图的编制方法。 3.2条步进顺控指令的功能、符号及使用方法。 企业工作情境描述 到水电站或发电厂结合水电专业认识实习进行现场教学；在校内实训室，结合模型及实物进行教学。 学习组织形式 学生分成56个小组，在校内实训室实习进行现场教学。 考核标准 1. 叙述状态转移图的类型和设计方法； 2. 步进梯形图的特点及功能。 学习情境4 教学方法 任务描述 进库物品的统计监控 情景式教学法、教学做一体 学习时间 10学时 设计进库物品的统计监控系统。有一小型仓库，需要对每天存放进来的货物进行统计，当货物达到150件时，仓库监控室的绿灯亮；当货物数量达到200件时，仓库监控室红灯以1s频率闪烁报警。结合水电站报警铃控制系统设计的工作任务，进一步培养学生对PLC控制系统的设计、安装、运行和故障处理能力。 学习目标 1.掌握基本逻辑指令及应用。 2.掌握计数器的应用。 3.了解各种指令的执行程序步数。 学习内容 1.基本逻辑指令及应用，计数器设定值的设定方法。 2.梯形图的编程规则和技巧。 企业工作情境描述 到水电站或发电厂结合水电专业认识实习进行现场教学；在校内实训室，结合模型及实物进行教学。 42 学习组织形式 在校内实训室实习进行现场教学。 考核标准 1. 叙述基本逻辑指令的特点； 2. 梯形图的编程规则和技巧。 学习情境5 教学方法 任务描述 按钮式人行横道交通灯控制 学习时间 情景式教学法、教学做一体 14学时 设计按钮式人行横道交通灯控制系统。东西方向是车道，南北方向是人行横道。正常情况下，车道上有车辆行驶，如果有行人要通过交通路口，先要按动按钮，等到绿灯亮时，方可通过，此时东西方向车道上红灯亮。延时一段时间后，人行横道的红灯亮，车道上的绿灯亮。结合十字路口交通灯的PLC控制电路设计的工作任务，进一步培养学生对PLC控制系统的设计、安装、运行和故障处理能力。 学习目标 1.掌握并行序列状态转移图的设计方法。 2.掌握并行序列步进梯形图的编制方法。 学习内容 1.并行序列状态转移图的设计方法。 2.2条步进顺控指令的功能、符号及使用方法。 3.并行序列步进梯形图的编制方法。 企业工作情境描述 到水电站或发电厂结合水电专业认识实习进行现场教学；在校内实训室，结合模型及实物进行教学。 学习组织形式 在校内实训室实习进行现场教学。 考核标准 1. 叙述并行序列状态转移图的设计方法的特点； 2. 2条步进顺控指令的功能、符号及使用方法。 学习情境6 教学方法 设备维护提醒装置 情景式教学法、教学做一体 43 学习时间 12学时 任务描述 设计设备维护提醒装置控制系统：现有5台设备要进行维护保养管理，需设计一个维护保养的提醒装置。要求：5台设备同时启停工作，每操作使用一次，提醒装置记录一次，当操作使用次数等于10次时，点亮红色指示灯，提醒已到维护时间，当操作次数小于10次时，点亮绿色指示灯，表明可以继续使用。结合水电站自动控制门系统设计的工作任务，进一步培养学生对PLC控制系统的设计、安装、运行和故障处理能力。 学习目标 1.掌握常用功能指令的特点及编程方法。 2.了解传送指令和比较指令。 学习内容 1.常用功能指令的特点及表达形式。 2.传送指令及比较指令。 企业工作情境描述 到水电站或发电厂结合水电专业认识实习进行现场教学；在校内实训室，结合模型及实物进行教学。 学习组织形式 在校内实训室实习进行现场教学。 考核标准 1. 叙述常用功能指令的特点及编程方法； 2. 会运用传送指令和比较指令。 学习情境7 教学方法 任务描述 霓虹灯闪烁控制 情景式教学法、教学做一体 学习时间 12学时 设计霓虹灯闪烁控制系统：广场需安装6盏霓虹灯L0L5，要求L0L5以正序每隔1s依次轮流点亮，然后全亮保持5s，再循环。 结合PLC控制水塔水位自动运行系统设计的工作任务，进一步培养学生对PLC控制系统的设计、安装、运行和故障处理能力。 学习目标 1.掌握常用功能指令的特点及编程方法。 2.了解移位指令和译码编码指令。 学习内容 1.移位指令； 2.译码、编码指令。 44 企业工作情境描述 到水电站或发电厂结合水电专业认识实习进行现场教学；在校内实训室，结合模型及实物进行教学。 学习组织形式 在校内实训室实习进行现场教学，贯穿相关专业知识学习。 考核标准 1. 叙述常用功能指令的特点及编程方法； 2. 会运用移位指令和译码编码指令。 学习情境8 教学方法 任务描述 电热水炉温度控制 情景式教学法、教学做一体 学习时间 16学时 设计电热水炉温度控制系统：电热水炉控制示要求当水位低于低位液位开关时打开进水电磁阀加水，高于高位液位开关时关闭进水电磁阀停止加水。加热时，当水位高于低水位时，打开电源控制开关开始加热当水烧开时，停止加热并保温。 学习目标 1.理解PLC模拟量控制模块的功能、特性及应用，脉冲输出单元的功能及用途。 2.了解模拟量输入/输出模块的应用及PLC与计算机的通信。 学习内容 1.PLC模拟量控制模块的功能、特性及应用。 2.脉冲输出单元功能及用途。 3.模拟量输入/输出模块的应用。 企业工作情境描述 到水电站或发电厂结合水电专业认识实习进行现场教学；在校内实训室，结合模型及实物进行教学。 学习组织形式 在校内实训室实习进行现场教学，贯穿相关专业知识学习。 考核标准 1. 叙述PLC模拟量控制模块的功能、特性及应用； 2. 叙述脉冲输出单元功能及用途； 3. 模拟量输入/输出模块的应用。 45 学习情境9 教学方法 任务描述 钢琴琴弦绕丝机的电气控制 学习时间 14学时 情景式教学法、教学做一体、工程实例法 通过钢琴琴弦绕丝机控制的实例引出应用PLC控制变频器调速的设计思想。结合PLC 控制变频调速系统设计的工作任务进一步培养学生对PLC控制系统的设计、安装、运行和故障处理能力。 学习目标 1.掌握利用PLC控制变频器的方法。 2.了解变频器的有关知识。 学习内容 1.认识变频器。 2.运用PLC控制变频器的方法。 企业工作情境描述 到水电站或发电厂结合水电专业认识实习进行现场教学；在校内实训室，结合模型及实物进行教学。 学习组织形式 在校内实训室实习进行现场教学，贯穿相关专业知识学习。 考核标准 1. 认识变频器的功能； 2.用PLC控制变频器的方法。 学习情境10 教学方法 任务描述 触摸屏控制的碱液配置系统 学习时间 情景式教学法、教学做一体、工程实例法 30学时 配制碱液时，先打开电磁阀V2，加高浓度碱液至罐中低液位开关LSH处，关闭电磁阀V2，然后开启搅拌M1，再打开加水电磁阀V1加水至高液位开关HSH处，关闭加水电磁阀V1。搅拌运行10分钟后停止。结合水电站油系统控制、气系统控制、水系统控制的工程实例，进一步培养学生对PLC控制系统的设计、安装、运行和故障处理能力，加强工程实践应用能力的培养。 学习目标 1.了解触摸屏及组态软件的有关知识； 2.掌握PLC与触摸屏连接的有关知识。 46 学习内容 1.认识触摸屏。 2.组态软件的运用。 3.PLC与触摸屏的连接。 企业工作情境描述 到水电站或发电厂结合水电专业认识实习进行现场教学；在校内实训室，结合模型及实物进行教学。 学习组织形式 在校内实训室实习进行现场教学；贯穿相关专业知识学习。 考核标准 1.认识触摸屏的功能； 2.组态软件的运用； 3.PLC与触摸屏的连接。 五、实施建议 1教材及相关课程资源开发建议 联合水电站技术专家，采用项目导向、任务驱动模式组织教学，引入企业工作标准和规范开发工学结合教材。 2课程考核建议 采用理论考核与实践考核相结合的形式，分单个项目进行考核，考核过程中偏重过程考核，理论考核成绩和实践考核成绩分别按50%计入总分。 3师资配备建议 课程实施过程中，应配一名专任教师和一名企业兼职教师共同授课，两者优势互补，实现理论与实践的有机融合。 4条件配备建议 完善校内“PLC实训室”及“自动化技术综合实训室”建设，提供足够的安装检修工具、仪器仪表等条件。 47 六、说明 本课程标准适用小型水电站及电力网专业。 本课程负责人：梁吟曦 本课程标准开发人员： 专任教师：梁吟曦、陈梦影、余海明、王春民、向 娈、陈 剑 兼职教师：杨学锋、陈启娥、周 48 全、谭少华、余德江