《可編程控制器原理與應用》課程教學大綱

《可編程控制器原理與應用》課程教學大綱課程編碼：412409課程名稱：可編程控制器原理與應用英文名稱：TheTheoryandApplicationofProgrammableController開課學期：6學時/學分：28/1.5（其中實驗學時：4學時）開課專業(yè)：機械工程及自動化專業(yè)本科生選用教材：王阿根，電氣可編程控制原理與應用(S7-200PLC)，電子工業(yè)出版社，2013年第一版.主要參考書：1、蔡行健.深入淺出西門子S7-200PLC.北京航空航天大學大學出版社，2004年第二版；2、廖常初.S7-200PLC編程及應用.機械工業(yè)出版社,2007年第一版；3、何獻忠，可編程控制器應用技術（西門子s7-200系列），清華大學出版社，2013年第二版；4、高安邦.西門子S7-200PLC工程應用設計.機械工業(yè)出版社,2011年10月。課程性質、目的與任務《可編程控制器及應用》是供機械工程及自動化專業(yè)學生選修的一門專業(yè)課。通過對這門課程的學習，使學生掌握現代工業(yè)生產一種新型控制設備—可編程控制器。它是集自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的工業(yè)控制機。掌握可編程控制器的應用就是掌握一門新興的工業(yè)控制技術，為學生進一步學習有關專業(yè)課程和有目的從事機械設計工作打下堅實的基礎。通過對可編程控制器組成、工作原理、編程等基礎知識的介紹，使學生掌握可編程控制器的編程方法、編程規(guī)則及編程技巧，并可將其應用到機電產品的設計、檢測、控制等領域，培養(yǎng)學生分析研究并解決工程問題的基本能力。教學基本要求1、了解可編程控制器內部組成和工作原理；2、掌握可編程控制器的梯形圖編程方法及應用；3、掌握可編程控制器的編程環(huán)境和指令系統(tǒng)；4、掌握可編程控制器應用系統(tǒng)的基本設計方法。各章節(jié)內容及學時分配第一章可編程控制器概述（1學時）教學目的與要求通過本章的學習，掌握PLC的特點，了解PLC的應用范圍及其發(fā)展趨勢。教學內容第一節(jié)可編程控制器的產生第二節(jié)可編程控制器的定義第三節(jié)可編程控制器的功能及主要特點第四節(jié)可編程控制器的分類與發(fā)展考核要求了解：了解PLC的應用范圍及其發(fā)展趨勢；PLC的主要應用領域。理解：PLC和一般的計算機控制系統(tǒng)、繼電器控制系統(tǒng)相比較所具有的優(yōu)點。可編程控制器的硬件系統(tǒng)（4學時）教學目的與要求通過本章的學習，掌握S7-200系列PLC的硬件組成及擴展模塊的功能特點，掌握PLC的存儲類型和尋址方式，了解PLC的性能指標和選型設計方法。教學內容第一節(jié)常用的低壓電器第二節(jié)S7-200PLC的硬件構成和接口第三節(jié)PLC的擴展模塊第四節(jié)PLC的存儲類型和尋址方式；考核要求了解：常用低壓電器中的電力開關、控制開關、接觸器、繼電器等的工作原理和應用場合；S7-200系列PLC的主機結構和產品特點；PLC的選型設計方法；掌握：S7-200系列PLC的硬件資源；PLC中基本輸入、輸出接口電路的特點及選擇；擴展模塊的功能特點和連接方法；數據存儲器類型及尋址方式；其本機及擴展I/O口的尋址。第三章可編程控制器的工作原理及軟元件（3學時）教學目的與要求本章重點講解了S7-200系列PLC的工作原理和內部的輸入/輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數器等軟元件，使學生能夠對PLC的工作過程、運行方式、典型的梯形圖功能、編程概念有一個系統(tǒng)的認知。教學內容第一節(jié)S7-200PLC的工作原理第二節(jié)S7-200PLC的常用軟元件第三節(jié)典型的梯形圖功能考核要求了解：S7-200系列PLC的內部軟元件資源；理解：PLC的“軟繼電器”“通電”“斷電”的實際含義，PLC與繼電器控制系統(tǒng)在工作方式上的區(qū)別；1ms、10ms、100ms定時器的不同工作方式；掌握：S7-200系列PLC的掃描工作過程和原理，內部軟元件的功能和使用方法，典型的振蕩電路、定時脈沖發(fā)生電路、單按鈕啟?？刂?、電機正反轉/點動控制/延時啟動控制等的梯形圖設計方法。笫四章STEP7-Micro/Win32編程軟件的安裝與使用（2學時）教學目的與要求本章重點講解了SIMATICS7-200編程軟件——STEP7-Micro/Win32編程軟件的使用方法，使學生能夠掌握該軟件進行編程、運行、監(jiān)控及調試等方法。教學內容第一節(jié)SIMATICS7-200編程軟件第二節(jié)STEP7-Micro/Win32軟件介紹，包括軟件基本功能、窗口組件及功能和系統(tǒng)的設置第三節(jié)程序的編制及運行考核要求了解：SIMATICS7-200的編程軟件環(huán)境，STEP7-Micro/Win32的窗口組件及基本功能，PID控制、高速計數器、脈沖輸出等功能的編程向導使用方法；理解：STEP7-Micro/Win32軟件系統(tǒng)塊的設置原理及配置方法；掌握：應用STEP7-Micro/Win32軟件進行編程、監(jiān)視、運行及調試的方法。S7-200系列PLC的指令系統(tǒng)（8學時）教學目的與要求本章介紹了SIMATIC指令集LAD和STL編程語言的基本操作指令、步進順序控制指令、功能指令和高速指令的格式、工作原理和使用方法。教學內容第一節(jié)SIMATICS7-200基本邏輯指令，包括單接點指令、連接導線指令、比較指令、邏輯線圈指令、程序控制指令等第二節(jié)步進順序控制第三節(jié)功能指令，包括加/減/乘/除指令、傳送指令、轉換指令、移位指令、數學功能指令、表指令、中斷指令等第四節(jié)高速指令第五節(jié)單段PTO脈沖輸出和PWM脈沖輸出應用實例考核要求了解：SIMATICS7-200系列PLC的3種編程語言。理解：SIMATICS7-200系列PLC指令系統(tǒng)的格式、功能和編程方法；高速指令和脈沖輸出控制的應用設計方法。掌握：SIMATICS7-200的基本邏輯指令、步進順序控制指令、定時器和計數器指令、數據處理及程序控制指令。第六章S7-200系列PLC的程序設計基礎（2學時）教學目的與要求本章介紹了S7-200系列PLC程序設計的基本方法和編程規(guī)則，使學生掌握典型的PLC控制系統(tǒng)程序設計。教學內容第一節(jié)梯形圖的編程規(guī)則第二節(jié)典型控制功能的梯形圖第三節(jié)PLC程序的常規(guī)設計方法考核要求了解：梯形圖的編程規(guī)則；掌握：SIMATICS7-200系列PLC的梯形圖編程方法；自鎖與互鎖、定時器、計數器等典型控制功能梯形圖的設計方法。第七章可編程控制器應用系統(tǒng)設計（4學時）教學目的與要求本章介紹了PLC應用系統(tǒng)設計的內容、方法與步驟，以及PLC控制系統(tǒng)的安裝與調試的基本方法，加深學生對前面幾章所學的內容的理解的同時，掌握將課堂講述的內容應用于實際的方法。教學內容第一節(jié)PLC應用系統(tǒng)的總體設計第二節(jié)PLC輸入、輸出接線圖的設計第三節(jié)PID控制功能的應用第四節(jié)PLC控制系統(tǒng)的安裝與調試考核要求了解：PLC應用系統(tǒng)的設計內容、特點及控制系統(tǒng)構成；理解：PLC應用系統(tǒng)的總體設計原則；掌握：PLC應用系統(tǒng)的基本設計方法，包括輸入/輸出的選型與設計、典型的梯形圖設計和控制功能的設計等。實驗《可編程控制器原理與應用》實驗課程的主要任務是通過幾個典型有針對性的實驗，驗證課堂所講授的各項內容，加深學生對課堂教學基礎理論知識的理解，培養(yǎng)自己動手解決實際問題的興趣和能力；進而了解以PLC為基礎的工業(yè)控制系統(tǒng)的特點、組成，掌握基本的編程方法、思