機(jī)電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制0001

1、中國(guó)海洋大學(xué)本科生課程大綱課程名稱機(jī)電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制Computer Control of Mechatronics System課程代碼082103101307課程屬性專業(yè)知識(shí)課時(shí)/學(xué)分32/2.5課程性質(zhì)必修實(shí)踐學(xué)時(shí)16責(zé)任教師課外學(xué)時(shí)課程屬性：公共基礎(chǔ)/通識(shí)教育/學(xué)科基礎(chǔ)/專業(yè)知識(shí)/工作技能，課程性質(zhì)：必修、選修一、課程介紹1. 課程描述：機(jī)電系統(tǒng)控制是現(xiàn)代機(jī)電設(shè)備的靈魂，對(duì)提升機(jī)械制造自動(dòng)化和智能化具有重要 的作用。機(jī)電系統(tǒng)汁算機(jī)控制課程包括傳統(tǒng)繼電器控制和現(xiàn)代PLC控制兩部分，是認(rèn) 識(shí)和掌握機(jī)電系統(tǒng)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過課程的學(xué)習(xí)和大量的實(shí)踐，要求學(xué)生掌握不 同控制系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算、選型

2、、設(shè)計(jì)和編程方法，并能夠利用這些理論和方法，對(duì)機(jī) 電設(shè)備進(jìn)行控制、升級(jí)和改造等。2. 設(shè)計(jì)思路:開設(shè)依據(jù)：通過課程基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，掌握機(jī)電系統(tǒng)電氣控制和PLC控制系統(tǒng)的參數(shù) 計(jì)算、選型和設(shè)計(jì)的方法，并將以上方法應(yīng)用到機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程的汁算、 分析和研究中（支撐畢業(yè)要求的能力1.4和1.6）,可針對(duì)復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)控制問題進(jìn) 行分析、開發(fā)解決方案及研究（支撐畢業(yè)要求的能力2.1、2.2、2.3、2. 5和2.6）。在 課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，學(xué)生將以小組為單位開展控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、優(yōu)化、軟件實(shí)現(xiàn)等任務(wù), 將課程的理論知識(shí)用于實(shí)踐中，同時(shí)鍛煉學(xué)生的獨(dú)立擔(dān)當(dāng)與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力（支撐畢業(yè) 要求的能力3.1和3

3、.2）o1.41.62. 12.22.32.52.63. 13.2機(jī)電控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介傳統(tǒng)繼電器控制PLC控制實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)課程內(nèi)容：（-）緒論：簡(jiǎn)要介紹機(jī)電控制系統(tǒng)的分類、發(fā)展歷程，并用兒個(gè)案例進(jìn)行分析，使 得學(xué)生對(duì)機(jī)電系統(tǒng)的控制部分有初步認(rèn)識(shí)。（二）第一章電氣控制系統(tǒng)常用器件：主要講解常用低壓電器（接觸器、繼電器、開 關(guān)電器、熔斷器等）的作用、工作原理、參數(shù)及選型，為后續(xù)傳統(tǒng)繼電器控制打下基 礎(chǔ)。此部分采用理論講授和實(shí)踐相結(jié)合的方式進(jìn)行。（三）第二章電氣控制線路基礎(chǔ)：學(xué)生將掌握電氣控制線路圖繪制原則和電氣控制線 路的圖形文字符號(hào)及繪制原則，深入學(xué)習(xí)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的控制線路（起保?？?制、降壓?jiǎn)?dòng)

4、控制、制動(dòng)控制、速度控制等），并對(duì)典型生產(chǎn)機(jī)械電氣控制線路進(jìn)行分析。（四）第三章可編程序控制器概述：學(xué)生將從PLC的產(chǎn)生和定義、發(fā)展、應(yīng)用領(lǐng)域及 特點(diǎn)，開始認(rèn)識(shí)PLC。并通過PLC與其他典型控制系統(tǒng)的對(duì)比，加深對(duì)PLC特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)。 通過PLC的分類、系統(tǒng)組成、工作原理和編程語言的學(xué)習(xí)，學(xué)生將進(jìn)一步認(rèn)識(shí)PLC。（五）第四章S7-200PLC基礎(chǔ)知識(shí)：學(xué)生將認(rèn)識(shí)到西門子S7-200系列PLC的硬件構(gòu)成, 掌握機(jī)電控制系統(tǒng)的PLC選型依據(jù)。學(xué)生將掌握PLC的內(nèi)部資源（軟元件）的種類、 特點(diǎn)和作用，并掌握軟元件的尋址方式，從而為后續(xù)PLC程序開發(fā)奠定基礎(chǔ)。最后將 學(xué)習(xí)PLC程序的簡(jiǎn)單設(shè)i|法，激發(fā)學(xué)生

5、編程的興趣。（六）第五章PLC的基本指令及程序設(shè)計(jì)：學(xué)生將學(xué)習(xí)基本邏輯指令（邏輯取及線圈 驅(qū)動(dòng)、觸點(diǎn)串并聯(lián)、置位復(fù)位、比較指令、定時(shí)器、訃數(shù)器等），并應(yīng)用這些指令設(shè)計(jì) 典型簡(jiǎn)單電路和環(huán)境的PLC程序（延時(shí)脈沖電路、瞬時(shí)接通/延時(shí)斷開電路、延時(shí)接通、 閃爍電路、報(bào)警電路等），最后通過案例加深PLC邏輯指令的認(rèn)識(shí)。（七）第六章S7-200 PLC功能指令及應(yīng)用：主要學(xué)習(xí)S7-200系列PLC的功能指令（包 括傳送移位和填充指令、運(yùn)算和數(shù)學(xué)指令），并學(xué)習(xí)高級(jí)功能指令（中斷指令、高速計(jì) 數(shù)器指令、PID閉環(huán)指令等），通過功能指令的學(xué)習(xí)全面認(rèn)識(shí)PLC的指令系統(tǒng)，并為后 續(xù)開發(fā)大型控制程序打下基礎(chǔ)。（八）

6、第七章S7-200PLC順序控制指令及應(yīng)用：順序功能圖是S7-200PLC的高級(jí)功能, 可以方便地實(shí)現(xiàn)順序流程控制的需求。主要學(xué)習(xí)順序控制指令及順序功能圖的主要類 型，通過選擇合適類型的功能圖（單流程、可選擇的分支和連接、并行分支和連接、 跳轉(zhuǎn)和循環(huán)）實(shí)現(xiàn)不同的順序控制流程，最后通過選擇和循環(huán)電路舉例、并行分支和 連接電路舉例、選擇和跳轉(zhuǎn)電路舉例鞏固順序控制指令。（九）第八章S7-200網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及應(yīng)用：主要學(xué)習(xí)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)編碼/ 通訊/傳輸/差錯(cuò)控制/傳送介質(zhì)/拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)/串行通信接口/通訊協(xié)議等，然后針對(duì)S7-200介紹西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、S7-200支持的通信協(xié)議等，最后通過案

7、例學(xué)習(xí)通信 指令。（十）第九章PLC控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)：主要學(xué)習(xí)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟及內(nèi)容，通過 雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng)設(shè)汁和薄刀式分切壓痕機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提高PLC控制系統(tǒng)綜 合設(shè)計(jì)的能力。（十一）第十章編程軟件及其使用：主要學(xué)習(xí)S7-200的編程軟件STEP 7,通過編程 軟件與S7-200的連接、編程、調(diào)試及運(yùn)行監(jiān)控，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。本章節(jié)為PLC 編程實(shí)驗(yàn)的先修知識(shí)，因此，將在第五章PLC程序設(shè)計(jì)之前講述。3. 課程與其他課程的關(guān)系：先修課程：機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)訃，電工電子學(xué)，工程測(cè)試技術(shù)，機(jī)械工程控制基 礎(chǔ)。本課程與這五門課程密切相關(guān)，其中機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)和電工電子學(xué)是本專業(yè) 的學(xué)

8、科基礎(chǔ)課程，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)設(shè)備的機(jī)械傳動(dòng)原理和電子控制器件原理；工程測(cè)試 技術(shù)和機(jī)械工程控制基礎(chǔ)讓學(xué)生掌握機(jī)電設(shè)備的控制和測(cè)試的基礎(chǔ)知識(shí)。本課程是連 接前面課程的紐帶，通過機(jī)電控制技術(shù)的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)訃和電氣控制的融會(huì)貫通。二、課程目標(biāo)本課程的LI標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的工程觀點(diǎn)和工程設(shè)計(jì)能力，達(dá)到華盛頓公約規(guī)定的國(guó)際工 程師認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)符合國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的工程技術(shù)人才。（1）學(xué)生將對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)遵循的電氣規(guī)范增進(jìn)認(rèn)識(shí)，樹立準(zhǔn)確獲取和汁算工程數(shù)據(jù) 的工程意識(shí)。學(xué)生將提高查閱資料、使用手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的能力，做到基于規(guī)范和 設(shè)訃方法來分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。（2）學(xué)生將掌握機(jī)電控制系統(tǒng)中機(jī)電器控制和PL

9、C控制的基本知識(shí)，尤其是西門子 S7-200系列PLC的控制系統(tǒng)基本指令、控制流程和網(wǎng)絡(luò)通信等。通過案例分析和程序 設(shè)訃，學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)控制功能分析、控制方案設(shè)計(jì)、控制器件選型和控制程序設(shè)訃等。 在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生將理論知識(shí)用于實(shí)際控制系統(tǒng)中，通過控制程序設(shè)計(jì)、問題診斷和 調(diào)試等環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，力求達(dá)到工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。三、學(xué)習(xí)要求機(jī)電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制是一門應(yīng)用型綜合性的課程。通過本門課程和相關(guān)課程的學(xué) 習(xí)，學(xué)生可以做為一名機(jī)電系統(tǒng)的電氣控制工程師。如果要?jiǎng)偃坞姎饪刂乒こ處煹穆?位，在校期間學(xué)生不僅要掌握扎實(shí)的理論知識(shí)和專業(yè)技能，而且要有一定的經(jīng)濟(jì)常識(shí), 做到技術(shù)上先進(jìn)經(jīng)濟(jì)上合

10、理。因此，學(xué)生務(wù)必做到：（1）按時(shí)上課，上課認(rèn)真聽講，積極參與課堂討論、作業(yè)典型案例分析。本課程 將包含較多的課下作業(yè)、討論、小組作業(yè)展示等課堂活動(dòng)。（2）保質(zhì)保量的按時(shí)完成課下作業(yè)。針對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)均有書面作業(yè) 需要提交，只有在作業(yè)中才能夠不斷掌握所學(xué)習(xí)的內(nèi)容。（3）積極搜集和學(xué)習(xí)各種案例，爭(zhēng)取編程實(shí)現(xiàn)案例的功能需求。不斷的深入練習(xí) 才能快速地設(shè)訃出實(shí)現(xiàn)各種功能的控制系統(tǒng)。四、教學(xué)進(jìn)度序號(hào)專題 或主題2主要內(nèi)容概述實(shí)驗(yàn)實(shí) 踐 內(nèi)容或課外 練習(xí)等1緒論2電氣控制技術(shù)的發(fā)展 電氣控制案例分析 PLC學(xué)習(xí)機(jī)介紹2第一章常用低壓 電器2認(rèn)識(shí)各種低壓電器的結(jié)構(gòu)、功 能以及文字、圖形符號(hào)。

11、3第二章電氣控制 線路基礎(chǔ)2學(xué)會(huì)電氣原理圖繪制方法，掌 握設(shè)計(jì)的基本規(guī)律，開始分析簡(jiǎn)單線路。掌握三相籠型異步 電動(dòng)機(jī)的常用控制線路4第二章電氣控制 線路基礎(chǔ)2簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法及案例5常用低壓電氣實(shí) 驗(yàn)21認(rèn)識(shí)接觸器/空氣開關(guān)等電器2.電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)16第三章可編程序控制器概述2了解PLC的產(chǎn)生、應(yīng)用和發(fā) 展，掌握PLC的定義、分類和 工作原理。熟悉PLC與繼電器 控制系統(tǒng)軟硬件的區(qū)別及應(yīng)用 場(chǎng)合。7第四章S7-200系 列PLC的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源2掌握S7-200系列PLC的硬件系 統(tǒng)和軟元件（內(nèi)部資源）的表 示和用途。8第五章PLC的基本指令及程序設(shè)計(jì)2基本邏輯指令及定時(shí)器9第五章PLC的基

12、本指令及程序設(shè) 計(jì)2計(jì)數(shù)器及典型電路的PLC程序10PLC實(shí)驗(yàn)1 （第十 章編程軟件的使 用）2了 解 SIMATICS7-200PLC編程軟件的使用，掌握 該軟件編程方法。掌握PLC程 序調(diào)試方法。交通信號(hào)燈的 PLC設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，掌握定時(shí)器的 程序設(shè)計(jì)方法實(shí)驗(yàn)211第六章S7-200PLC 順序 控制指令及應(yīng)用2功能圖的產(chǎn)生及基本概念，順 序控制指令，功能圖的主要類 型，順序控制指令應(yīng)用舉例-2 -12PLC實(shí)驗(yàn)22PLC控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)313第七章S7-200PLC 的功能指令2傳送、移位和填充指令，運(yùn)算 和數(shù)學(xué)指令，表功能指令，轉(zhuǎn) 換指令，字符串指令，時(shí)鐘指 令，中斷，髙速計(jì)數(shù)器指令，

13、高速脈沖輸出指令，PID回路 指令。典型案例分析14第八章PLC的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)及應(yīng)用2通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)，S7-200 的通信與網(wǎng)絡(luò)，S7-200通信指 令，S7-200的通信擴(kuò)展模塊15第九章現(xiàn)代PLC 控制系統(tǒng)綜合設(shè) 計(jì)實(shí)例2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟及內(nèi) 容，雙恒壓無塔供水控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)，薄刀式分切壓痕機(jī)控制 系統(tǒng)，PLC在工程應(yīng)用中要注 意的一些實(shí)際問題16PLC實(shí)驗(yàn)32PLC控制物件搬運(yùn)平臺(tái)/加工 平臺(tái)/檢測(cè)平臺(tái)（任意選擇一 項(xiàng)）實(shí)驗(yàn)4五.參考教材與主要參考書教材：現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)（第3版）王永華主編 北京航空航天大學(xué)出版社2013年第3版；參考書：1. 電氣控制與可編程序控制器林明星主編 機(jī)械工業(yè)出版社2004年第1版；2. 電氣控制與PLC應(yīng)用余雷聲主編 機(jī)械工業(yè)出版社2002年第1版；3. 工廠電氣控制技術(shù)方承遠(yuǎn)、張振國(guó)編 機(jī)械工業(yè)出版社2006年第3版；六.成績(jī)?cè)u(píng)定（一）考核方式