”电气控制与PLC应用”课程教学大纲 课程英文名称：Electrical control and PLC application 课程编号：120724 课程类型：专业限选课程 总学时：48学日 学 分：2.5学分 适用对象：适合自动化专业的汉/民本科生 开设学期：第6学期 开课单位：电气工程学院 先修课程：电路、电子技术基础、电机及拖动基础、微机原理及应用 编写依据：2017版本科培养方案 编写时间：2017年7月 使用教材及参考书 教材： 《电气与PLC控制技术及应用》 ,张晓峰主编，北京，高等教有出版社2013年8月第一版 参考书： 1.《工厂电气与PLC控制技术》，张振国主编，机械工业出版社，2007年7月 ,重 04年9月 机板工业出版社，204年9月 一、课程教学目的和任务 和I/ 程语指令系统分法结合西门子S7一器方 二、课程教学基本要求 解。 作为教学的重点内容，要求学生 2.坚持理论密切联系实际，讲授时，通过一些工程案例分析，培养学生设计、分析和调试的能力，塔强学生对工程的理解。 3.课堂讲授实行启发式，力求做到少而精，并注意将培养和提高学生的分析问题和解决问题的能力放在重要位置。 定要通过课后习题、实验来掌握名 三、课程教学重点和难点 重点：1、常用低压电器的功能、结构、特性及主要参数。 2、电气控制电路基本控制规律。 3、电气控制电路的分析和设计方法。 4、可编程序控制琴的工作原理。 5、可编程序控制的硬件组成 、8PCn S7-200系列PLC控制系统的设计 难点：1、复杂电气控制电路的分析与设计 2、S7-200系列PLC的系统配置。 3、定时器与计数器指令及其应用。 4、程序控制指令及其应用。 5、顺序控制指令及其应用。 四、课程教学内容 第一章常用低压电器 [教学目的] 了解工厂电气控制中常用的低压电器元件。 [教学要求] 了解常用低压电器的工作原理、结构组成、功能、图形符号和文字符号，掌握常用低压电器的选用方法。 【重点难点 重点 掌握常用低压电器的工作原理及功能 点：交流接触器的结构与工作原理，对主触点、辅助触点的理解。 节低压电器的基本知识 电器的基本知识：常用低压电器的分类：电磁式低压电器的基本结构
"电气控制与PLC应用"课程教学大纲 课程英文名称：Electrical control and PLC application 课程编号：120724 课程类型：专业限选课程 总 学 时：48学时 学 分：2.5学分 适用对象：适合自动化专业的汉/民本科生 开设学期：第6学期 开课单位：电气工程学院 先修课程：电路、电子技术基础、电机及拖动基础、微机原理及应用 编写依据：2017版本科培养方案 编写时间：2017年7月 使用教材及参考书 教材：《电气与PLC控制技术及应用》，张晓峰主编，北京，高等教育出版社,2013年8月第一版 参考书： 1.《工厂电气与PLC控制技术》，张振国主编，机械工业出版社,2007年7月 2.《可编程序控制器应用技术》，廖常初著，重庆大学出版社，2004年9月 3.《电气控制与可编程序控制器原理及应用》，陈立定等编，机械工业出版社,2004年9月 一、课程教学目的和任务 通过本课程教学，使学生掌握传统继电器接触器控制线路的组成、工作原理及线路分析方法，结合西门子S7-200系 列PLC，掌握PLC的基本组成与工作原理、编程软器件和I/O系统、编程语言和指令系统、PLC的网络与通信技术、编程方 法与控制系统设计等内容，培养学生具备从事电气控制系统和PLC控制系统的独立分析、设计和运行维护的能力。 二、课程教学基本要求 1.在保证该课程教学的科学性和系统性的前提下，注重电路的分析、指令的使用及程序的设计调试等方面知识的讲 解。有关本课程的基本概念、基本知识和基本技能，作为教学的重点内容，要求学生牢固掌握并熟练运用。 2.坚持理论密切联系实际，讲授时，通过一些工程案例分析，培养学生设计、分析和调试的能力，增强学生对工程的理解。 3.课堂讲授实行启发式，力求做到少而精，并注意将培养和提高学生的分析问题和解决问题的能力放在重要位置。 4.坚持课后练习是教好、学好本门课程的关键。在整个教学过程中，PLC控制系统部分的学习，一定要通过课后习题、实验来掌握各 基本指令的使用、程序设计调试的方法，尤其实验环节，一定要提前对程序进行设计，上机后反复调试，加深对知识的理解，提高分析 问题和解决问题的能力。 三、课程教学重点和难点 重点： 1、常用低压电器的功能、结构、特性及主要参数。 2、电气控制电路基本控制规律。 3、电气控制电路的分析和设计方法。 4、可编程序控制器的工作原理。 5、可编程序控制器的硬件组成。 6、S7-200系列PLC的编程基础。 7、S7-200系列PLC的基本指令。 8、S7-200系列PLC控制系统的设计。 难点： 1、复杂电气控制电路的分析与设计。 2、S7-200系列PLC的系统配置。 3、定时器与计数器指令及其应用。 4、程序控制指令及其应用。 5、顺序控制指令及其应用。 四、课程教学内容 第一章 常用低压电器 [教学目的] 了解工厂电气控制中常用的低压电器元件。 [教学要求] 了解常用低压电器的工作原理、结构组成、功能、图形符号和文字符号，掌握常用低压电器的选用方法。 [重点难点] 重点：掌握常用低压电器的工作原理及功能。 难点：交流接触器的结构与工作原理，对主触点、辅助触点的理解。 [教学内容] 第一节 低压电器的基本知识 电器的基本知识；常用低压电器的分类；电磁式低压电器的基本结构
第二节 电磁式接触器 接触器的结构及工作原理：接触器的主要技术参数：接触器的选用。 第三节 电磁式继电器 电磁式继电器的基本结构及分类：电磁式继电器的特性及主要参数。 第四节 时间餐电器 空气阻尼式时问继电器：晶体管时间继电器：时间继电器的选用。 第五节 熔断器 熔断器结构及工作原理：熔断器的选用。 第六节低压断路器 低压断路器的结构和工作原理：低压断路器的主要技术参数和保护特性：塑壳式低压断路器的进用。 第七节主今由要 控制按钮：行程开关：接诉开关：万能转换开关 第八节速度电器与王簧申累 速度继电器与干簧继电器 第二章 常用电气控制电路分析与设计 [教学目的] 组李多动、鞋等控制电路的分析，俊学生了和学电气控制的相关念和电路 【教学要求] 掌握三相异步电动机的起动，正常运行，连锁控制，调速和制动控制线路的工作原理，具有对一般电气控制线路的独 立分析和设计能力。 【重点难点】 重点：掌握电气控制基本电路（起动、调速、制动等）的工作原理 难点：复杂电气控制电路的分析与设计。 【教学内容] 第一措 电气控先制系统图 电气图常用的图形符号和文字符号：申气原理图：电器布冒图：安装接线图。 第一节 电气控制电路基木控制规律 自锁与互锁的控制：点动与连续运转的控制：多地联锁控制：顺序控制：自动往复循环控制 第三节 三相异步电动机的起动控制 星形-三角形减压起动控制：自耦变压器减压起动控制 三相异步电动机 h控 动机单向反接制动控 电动机单向运行能耗制动控制。 相笼型异步电动机变极调速 三相异步电动机的变频调速控制。 环节 保护 过电 电气控制电路分析 电气控制电路分析概述：62型卧式铣床电气控制电路分析。 第八节 电气控制线路的设计方法 电气原理图设计的基本内容： 经验设计法：逻辑设计法 第三 可编程控制器基础 嘉态容为霸是游提制器入们宽识的介品，通过学习使学生了解的定义、特点和应用领装。对心的硬件组成、软作 [教学目的1 出f 消楚的认识。 【教学要求】 用：认领会完基的意产作分类、PC的应用范围C的发展方向：提PLC的硬件组成及各部分作 [重点难点 掌握可编程序控制器的工作原理 难点： 对可编程序控制器扫描工作方式的理解 【墩学内容] 第一节 可编程控制器概述 PLC的产生和定义：PIC的特点与应用：PLC的发展状况与展望：PLC的分类与性能指标
第二节 电磁式接触器 接触器的结构及工作原理；接触器的主要技术参数；接触器的选用。 第三节 电磁式继电器 电磁式继电器的基本结构及分类；电磁式继电器的特性及主要参数。 第四节 时间继电器 空气阻尼式时间继电器；晶体管时间继电器；时间继电器的选用。 第五节 熔断器 熔断器结构及工作原理；熔断器的选用。 第六节 低压断路器 低压断路器的结构和工作原理；低压断路器的主要技术参数和保护特性；塑壳式低压断路器的选用。 第七节 主令电器 控制按钮；行程开关；接近开关；万能转换开关。 第八节 速度继电器与干簧继电器 速度继电器与干簧继电器。 第二章 常用电气控制电路分析与设计 [教学目的] 以电机为控制对象，通过电机起动、制动、调速等控制电路的分析，使学生了解和掌握电气控制的相关概念和电路 组成，初步掌握电气控制电路的设计方法。 [教学要求] 掌握三相异步电动机的起动,正常运行，连锁控制，调速和制动控制线路的工作原理，具有对一般电气控制线路的独 立分析和设计能力。 [重点难点] 重点：掌握电气控制基本电路（起动、调速、制动等）的工作原理。 难点：复杂电气控制电路的分析与设计。 [教学内容] 第一节 电气控制系统图 电气图常用的图形符号和文字符号；电气原理图；电器布置图；安装接线图。 第二节 电气控制电路基本控制规律 自锁与互锁的控制；点动与连续运转的控制；多地联锁控制；顺序控制；自动往复循环控制。 第三节 三相异步电动机的起动控制 星形-三角形减压起动控制；自耦变压器减压起动控制。 第四节 三相异步电动机的制动控制 电动机单向反接制动控制；电动机单向运行能耗制动控制。 第五节 三相异步电动机的调速控制 三相笼型异步电动机变极调速控制；三相异步电动机的变频调速控制。 第六节 电气控制系统常用的保护环节 短路保护；过电流保护；欠电压保护。 第七节 电气控制电路分析 电气控制电路分析概述；X62W型卧式铣床电气控制电路分析。 第八节 电气控制线路的设计方法 电气原理图设计的基本内容；经验设计法；逻辑设计法。 第三章 可编程控制器基础 [教学目的] 本章为可编程序控制器入门知识的介绍，通过学习使学生了解PLC的定义、特点和应用领域，对PLC的硬件组成、软件 基础有一个清楚的认识。 [教学要求] 了解PLC的定义、PLC的特点、PLC产品的分类、PLC的应用范围和PLC的发展方向；掌握PLC的硬件组成及各部分作 用；认真领会PLC的基本工作原理与工作方式。 [重点难点] 重点：掌握可编程序控制器的工作原理。 难点：对可编程序控制器扫描工作方式的理解。 [教学内容] 第一节 可编程控制器概述 PLC的产生和定义；PLC的特点与应用；PLC的发展状况与展望；PLC的分类与性能指标
第二节 可编程控制器的硬件基础 PLC的中央处理器、存储器、输入输出接口、电源、编程工具和智能单元。 第三节 可编程控制器的软件基础 PLC的软件组成、编程语言及程序结构。 第四节可编程控制器的工作原理 PC的工作过程。 第五节可编程控制系统与微机、继电器控制系统的区别 可编程控制系统与微机、继电器控制系统的区别。 第四 S7-200系列PLC的系统配置与编程基础 【教学目的] 通过学习S7-200系列PLC各类模块，了解其控制系统的组成，掌握PLC控制系统的配置方法。 【墩学要求灯 掌握P1C的系统构成、常用模块及编程基础 【重点难点1 掌握S7-200系列PLC的系统配置、数字量VO模块的选择及接线， 难点：O扩展模块的寻址， 【教学内容】 第一节 S7-200系列PLC的系统配置 S7-200系列PLC的PLC的基本组成：CPU模块的输出结构与性能。 教一节 S7-200系列PLC的功能模块 数字量模块：模拟量模块：智能模块】 第三节S7-200系列PLC编程基础 寻址方式：操作数：状态字：用户程序结构：编程的一般规则 第五 200系列P 的指令系统 目的 通过熟练掌握S7-200系列PLC的基本指令，为程序设计奠定基础， 【散学要求】 掌握S7-200系列PLC的基本逻辑控制指令、定时器与计数器指令及其应用：数据运算指令做一般性了解。 【重点难点】 重点：掌捏S7-200系列PLC的基本逻辑指令、指令表与梯形图之间的转换。 难点：编程元件中定时器、计数器的使用，基本逻辑指令中ANB指令、ORB指令的使用。 【教学内容 一节常用指令及其应用 常用指令及其应用 第二定时器与计数器指令及其应用 定时器指令：计数器指令：定时器与计数器指令的应用 第三节数据运算指令及其应用 算术运算指令 {C第六章S7-200系列PLC的功能指令 [教学目的] 通过S7-200系列PLC程序控制指令、顺序控制指令的学习，掌握程序结构的设计，掌握采用经验法、顺序控制设计 法实现PLC的软件设计，满足一般电气控制系统程序设计的要求。 [教学要求] 掌握程序控制指令，其他功能指令做一般性了解。 【重点难点】 重点：程序控制指今及其应用 难点：顺序控制指令及共应用，如功能流程图的绘制。 【教学内容 基本控制指令：跳转及循环指令：子程序指令：中断程序控制指令 第四节特殊功能指令及共应用
第二节 可编程控制器的硬件基础 PLC的中央处理器、存储器、输入输出接口、电源、编程工具和智能单元。 第三节 可编程控制器的软件基础 PLC的软件组成、编程语言及程序结构。 第四节 可编程控制器的工作原理 PLC的工作过程。 第五节 可编程控制系统与微机、继电器控制系统的区别 可编程控制系统与微机、继电器控制系统的区别。 第四章 S7-200系列PLC的系统配置与编程基础 [教学目的] 通过学习S7-200系列PLC各类模块，了解其控制系统的组成，掌握PLC控制系统的配置方法。 [教学要求] 掌握PLC的系统构成、常用模块及编程基础。 [重点难点] 重点：掌握S7-200系列PLC的系统配置、数字量I/O模块的选择及接线。 难点：I/O扩展模块的寻址。 [教学内容] 第一节 S7-200系列PLC的系统配置 S7-200系列PLC的PLC的基本组成；CPU模块的输出结构与性能。 第二节 S7-200系列PLC的功能模块 数字量模块；模拟量模块；智能模块。 第三节 S7-200系列PLC编程基础 寻址方式；操作数；状态字；用户程序结构；编程的一般规则。 第五章 S7-200系列PLC的指令系统 [教学目的] 通过熟练掌握S7-200系列PLC的基本指令，为程序设计奠定基础。 [教学要求] 掌握S7-200系列PLC的基本逻辑控制指令、定时器与计数器指令及其应用；数据运算指令做一般性了解。 [重点难点] 重点：掌握S7-200系列PLC的基本逻辑指令、指令表与梯形图之间的转换。 难点：编程元件中定时器、计数器的使用，基本逻辑指令中ANB指令、ORB指令的使用。 [教学内容] 第一节 常用指令及其应用 常用指令及其应用 第二节 定时器与计数器指令及其应用 定时器指令；计数器指令；定时器与计数器指令的应用 第三节 数据运算指令及其应用 算术运算指令 {C}第六章 S7-200系列PLC的功能指令 [教学目的] 通过S7-200系列PLC程序控制指令、顺序控制指令的学习，掌握程序结构的设计，掌握采用经验法、顺序控制设计 法实现PLC的软件设计，满足一般电气控制系统程序设计的要求。 [教学要求] 掌握程序控制指令，其他功能指令做一般性了解。 [重点难点] 重点：程序控制指令及其应用。 难点：顺序控制指令及其应用，如功能流程图的绘制。 [教学内容] 第一节 数据处理指令及其应用 指令简介；传送指令；转换指令；计较指令。 第二节 程序控制指令及其应用 基本控制指令；跳转及循环指令；子程序指令；中断程序控制指令。 第四节 特殊功能指令及其应用
高速计数指令：PD回路指令。 第七章 S7-200系列P1C的通信与网络 [教学目的] 通过对S7-200系列PLC各通信模块的介绍，了解单主站、多主站及复杂通信网络的构建。 【做学要 掌提S7-2O0系列PLC的通信接口、通信扩展模块，其他内容做一般性了解 [重点难 重点 难点：全面认识PC的联网通信技术。 【傲学内容] 第一节S7-200系列PLC的通信部件 通信端口：网络连接器：网络中维器。 第二节S7-200系列PLC的通信网络 单主站PPI网络：多主站PPI网络。 第三节S7-200系列PLC的通信协议 利用PPI协议进行网络通信。 五、实践环节 (实验总学时：10学时) 实验目的： 本帮态漫及装性根秀业保。道过大酸使学生李程鞋电器接触器控制电路的技线、P风C说制系统的组成、盖 实验要求： 1、针对继电器接触器控制电路的训练，通过单台电机正反转控制及两台电机的顺序控制来完成实验目的： 制、顺序的训练，使学生熟练常逻辑指令的使角及程序调试的方法： 实验内容及要求一览表： 章目 实验项目名称 实验类型 实哈内容 学时 演示验证综合必做 分配 2 学S7-200系列PC的 四 2 牌美思序设计过居的 五 十字路口交通灯的 PLC控制* 六 的拟电棉控制 2 的外评运行 六 LD数码显示控制 酒过C实现七段码的 六 天塔之光显示控制 六 磅使疆合装置控制 2 种液体的混合控制 锅度压力 买室的锅炉对家 量的信号采集及处 2
高速计数指令；PID回路指令。 第七章 S7-200系列PLC的通信与网络 [教学目的] 通过对S7-200系列PLC各通信模块的介绍，了解单主站、多主站及复杂通信网络的构建。 [教学要求] 掌握S7-200系列PLC的通信接口、通信扩展模块，其他内容做一般性了解。 [重点难点] 重点与难点：全面认识PLC的联网通信技术。 [教学内容] 第一节 S7-200系列PLC的通信部件 通信端口；网络连接器；网络中继器。 第二节 S7-200系列PLC的通信网络 单主站PPI网络；多主站PPI网络。 第三节 S7-200系列PLC的通信协议 利用PPI协议进行网络通信。 五、实践环节 （实验总学时：10学时） 实验目的： 本课程是一门实践性很强的专业课，通过实验使学生掌握继电器接触器控制电路的接线、PLC控制系统的组成、基 本指令使用及程序设计调试方法。 实验要求： 1、针对继电器接触器控制电路的训练，通过单台电机正反转控制及两台电机的顺序控制来完成实验目的； 2、针对S7-200系列PLC的训练，首先是对PLC控制系统的配置、通信连接、STEP7-Micro/WIN编程软件的使用有 一个初步认识，然后通过十字路口交通灯控制、电动机正反转控制及顺序控制、液体混合装置控制等实验完成逻辑控 制、顺序控制的训练，使学生熟练掌握常用逻辑指令的使用及程序调试的方法。 实验内容及要求一览表： 章目 实验项目名称 实验内容 实验类型 学时 演示 验证 综合 必做 分配 二 电动机的正反转控制 及顺序控制* 掌握自锁、互锁和联 锁控制的方法 √ √ 2 四 S7-200系列PLC的认 识实验（接线、编程 软件等）* 掌握S7-200系列PLC的 的硬件接线，熟悉 STEP7-Micro/WIN编 程软件的使用 √ √ 2 五 简单程序设计过程的 研究 通过一些简单实验熟 悉STEP7-Micro/WIN 编程软件的使用 √ 2 五 十字路口交通灯的 PLC控制* 结合定时器（计数 器）完成十字路口交 通灯的控制 √ √ 2 五 由S7-200系列PLC实 现的电动机正反转控 制及顺序控制* 控制回路采用PLC，实 现电机的正反转及顺 序控制 √ √ 2 六 PLC模拟电梯控制 的过程 通过PLC上的开关量模 拟端子实现四层电梯 的外呼、运行控制 √ 2 六 LED数码显示控制 通过PLC实现七段码的 显示控制 2 六 天塔之光显示控制 通过PLC实现彩灯的显 示控制，显示方式自 行确定 √ 2 六 液体混合装置控制 的模拟 在实验室的水箱装置 上，通过液位实现两 种液体的混合控制 √ √ 2 六 模拟锅炉温度压力 检测控制过程 在实验室的锅炉对象 上完成温度、压力模 拟量的信号采集及处 理 √ 2
PLC的网络监 2 总学丽 任课老师自选 10 六、学时分配 总学时：48学时 其中课堂教学：38学时：实践教学：10学时 课堂教学学时分配一览表： 章目 教学内容 教 学 时 数 常用低压电器 4学时 常用电气控制电路分析与设计 6学时 三 可编程控制器基础 6学时 四 S7-200系列PLC的系统配置与 4学时 编程基础 五 S7-200系列PLC的指令系统 6学时 六 S7.200系PLC的功能指今 4学时 S7-200系列PLC的通信与网络 2学时 哈 10学时 习题讨论 6学时 合 计 48学时 七、课程考试形式和要求 考试题 制定者：南新元审核者： 校对者：高丙朋 “电气控制与PLC应用”课程教学大纲 课程编号： 课程类型：跨专业选修课程 分：2学分 专业的汉/民族本科生 工技 电 理及 参考教材：1，《电气控制与可编程控制器技术》 机械工业出 史国生主编， 化学工业出版社 授制界技器原重，庆定机工业出版社 课程的性化具的和任备及自动化等专业的专业选修课。本课程的目的和任务是使学生掌提传统继电器、接触 翠控制线路的组成理线路分的本 结 二·学本的学习 应能较系的 三、教学内容及要求 C技术的发展概祝，在国内外的发展趋势和研究方向：PLC控制系统在现代工业自动化和高 技术内的 气控制技术与LC控制技术在国内外的发展概况与发展趋势以及PLC控制系统在现代工业自动化和高新
七 PLC的网络监控 完成PC/PPI及 PROFIBUS-DP通信的搭 建 2 总学时 任课老师自选 10 六、学时分配 总学时：48学时 其中课堂教学：38学时；实践教学：10学时 课堂教学学时分配一览表： 章 目 教 学 内 容 教 学 时 数 一 常用低压电器 4学时 二 常用电气控制电路分析与设计 6学时 三 可编程控制器基础 6学时 四 S7-200系列PLC的系统配置与 编程基础 4学时 五 S7-200系列PLC的指令系统 6学时 六 S7-200系列PLC的功能指令 4学时 七 S7-200系列PLC的通信与网络 2学时 * 实 验 10学时 * 习题讨论 6学时 合 计 48学时 七、课程考试形式和要求 本课程为考试课，考试采取"闭卷"(占100%)的方式进行。主要考查继电器接触器控制电路、PLC控制系统的基本概念 和基本知识，测评学生的理解、判断、分析、综合等能力。考试题型有：填空题，简答题，设计题，综合设计题。最终 考核成绩=期末试卷成绩（80%）+实践成绩（10%）+平时成绩（作业及考勤10%）。 制定者：南新元 审核者： 校对者：高丙朋 "电气控制与PLC应用"课程教学大纲 课程编号： 课程类型：跨专业选修课程 总 学 时：28+14 学时 学 分：2学分 使用对象：热能与动力工程专业的汉/民族本科生 先修课程：电工技术，电子技术，微机原理及应用 使用教材：《工厂电气控制技术》，方承远主编，机械工业出版社 参考教材：1.《电气控制与可编程控制器技术》，史国生主编，化学工业出版社 2.《可编程序控制器应用技术》，廖常初著,重庆大学出版社 3.《电气控制与可编程序控制器原理及应用》，陈立定等，机械工业出版社 一、课程的性质、目的和任务 本课程是自动化、电气工程及其自动化等专业的专业选修课。本课程的目的和任务是使学生掌握传统继电器、接触 器控制线路的组成原理、线路分析的基本方法，结合三菱FX型PLC，掌握PLC的组成与工作原理、编程软器件和I/O系 统、编程语言和指令系统、PLC的网络与通信技术、编程方法与控制系统设计等内容，培养学生具备从事电气控制系统 和PLC控制系统的独立分析、设计和运行维护的技术能力。 二、教学基本要求 学生通过本课程的学习，应能较系统的了解常用低压电器的工作原理，掌握一般电气控制线路和PLC控制系统程序设 计的方法。具有能够阅读分析电气控制系统图的能力，具有从事电气设备的安装，调试，维修等知识并具有设计和改进 一般专用生产设备电气控制线路的基本能力。 三、教学内容及要求 绪论：我国低压电器和PLC技术的发展概况，在国内外的发展趋势和研究方向；PLC控制系统在现代工业自动化和高 新技术领域内的重要性和应用。 要求：了解电气控制技术与PLC控制技术在国内外的发展概况与发展趋势以及PLC控制系统在现代工业自动化和高新 技术领域内的应用