课程代码

01021025

课程名称

机电传动控制

Mechanical and Electrical   Transmission Control

课程性质

 “机电传动控制”课程是机械设计制造及其自动化专业的一门必修的专业基础课，它是机电一体化人才所需电知识结构的驱体。

学分/学时

2.5学分 / 40学时，其中：实验学时4

开课学期

第五学期

开课单位

机械工程学院

适用专业

机械设计制造及其自动化本科专业；机械电子工程专业；过程装备及控制专业

先修课程

电工电子学、机械原理、机械设计

后续课程

控制工程基础、数控技术及应用、机械制造技术

教材及参考书

教材：马如宏．机电传动控制．北京：高等教育出版社［M］，2015

  参考书：范国伟. 电气控制与PLC应用技术 [M].北京：人民邮电出版社，2013.

1课程简介

本课程通过机电传动控制系统基本概念及系统设计的基本方法、机电传动系统的驱动电动机、传感器技术、继电接触控制系统设计、可编程序控制器原埋和机电传动控制设计范例等等内容的讲述，为后续课程及今后从事机电工程技术工作打下必要的理论基础。使学生获得基本的电气控制系统线路分析能力，并具有初步的电气控制系统设计和实际调试、系统维护、故障判断等实际动手能力。

2课程所支撑的毕业要求

 本课程支撑毕业要求1、毕业要求2、毕业要求3和毕业要求4中的如下指标点：

1. 毕业要求1-工程知识：掌握机械工程相关知识，能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决机械工程领域复杂工程问题。

指标点1.5：掌握工程基础知识和专业知识，能将其用于解决机械产品检测与控制类问题。

2. 毕业要求2-问题分析：具备机械工程问题分析能力，能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析机械工程领域复杂工程问题，以获得有效结论。

指标点2.1 能对机械工程领域复杂工程问题进行识别和判断，并结合专业知识对其进行有效分解。

3. 毕业要求3-设计/开发解决方案：能够设计针对机械工程领域复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，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、文化以及环境等因素。

指标点3.2：能设计满足特定需求的机械系统、单元、部件或工艺流程，并能够体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。

4．毕业要求4-研究：具有基于科学原理并采用科学方法对机械工程领域复杂工程问题进行研究的能力，包括能设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。

指标点4.2: 能够基于科学原理并采用科学方法对机械零件、结构、装置、系统制定实验方案并实施。

3教学目标

1、了解机电传动控制技术的发展。【对应毕业要求指标点1.5、3.2】

2、了解电机技术、传感器技术、电子技术、计算机技术和控制技术等。【对应毕业要求指标点2.1、3.2】

3、掌握低压电器的电磁系统、触点系统、低压电器的基本结构及作用。【对应毕业要求指标点2.1、3.2】

4、掌握继电器接触器控制线路基本设计方法。【对应毕业要求指标点2.1、3.2、4.2】

5、熟悉三菱FX2N系列PLC的基本组成，工作原理、系统配置、开关量输入模

块原理、开关量输出模块等，根据实际需要选择合适的PLC。【对应毕业要求指标点2.1、3.2】

6、掌握FX2N系列PLC的基本指令，能够运用PLC指令进行编程、接线等对自动线的控制。【对应毕业要求指标点2.1、3.2、4.2】

7、掌握机电传动控制的实验方法，获得实验技能的基本训练。【对应毕业要求指标点4.2】

4教学基本内容

教学内容包含机电传动控制概述、机电传动系统的驱动电动机、机电控制系统中的传感器技术、继电接触控制系统的设计、可编程控制器原理、机电传动控制系统及机电传动控制设计范例。理论教学课时36学时，实验教学4学时。

1、机电传动控制概述（2学时）（支撑教学目标1）

机电传动控制的目的和任务；机电传动控制系统技术的发展，电气控制系统、液压控制系统和气压控制系统各自的特点；机电传动控制系统的基本要素和功能；控制系统的基本概念、分类；机电传动控制系统的设计方法等。

2、机电传动系统的驱动电动机（2学时）（支撑教学目标2）

直流电动机的结构、工作原理及特性；异步电动机的结构、工作原理及特性；三相异步电动机的运行特性；伺服电机的结构、工作原理、特性及分类；步进电机数字控制及开环控制等。

3、机电控制系统中的传感器技术（2学时）（支撑教学目标2）

传感器的组成及分类；传感器的表态特性、动态特性；位移传感器、速度传感器、物位传感器、压力传感器和温度传感器等的工作原理及其应用场合。

4、继电接触控制系统的设计（14学时）（支撑教学目标3、4）

常用低压电器的基本知识（电器的分类、电磁式电器、电器的触头系统和电弧）；开关电器、主令电器、保护电器、接触器、继电器及执行电器的用途、结构、类型、主要技术参数和选用依据；电气控制系统图的类型及规定画法；三相异步电动机的时间原则控制、速度原则控制、电流原则控制、行程原则控制的基本线路控制原理及线路结构，并能灵活运用。

5、可编程控制器原理（12学时）（支撑教学目标5、6）

可编程序控制器的产生与发展、用途与特点；可编程控制器的基本构成、工作原理及其编程语言；FX2N系列可编程控制器编程器件及基本指令、步进指令；

FX2N系列可编程控制器的功能指令；PLC的编程（设计）方法及其注意事项。

6、机电传动控制系统（2学时）（支撑教学目标2、4、6、7）

熟悉机电传动控制系统的组成和分类；熟悉直流传动控制系统、交流传动控制系统和步进电动机驱动与控制系统的工作原理及特性分析；单片机在机电传动系统中的应用等。

 7、机电传动控制设计范例（2学时）（支撑教学目标2、4、6、7）

PLC控制系统设计的主要内容；PLC控制系统设计的基本步骤；熟悉“皮带运输机的PLC控制系统设计”，“用PLC技术改造普通车床的电气控制系统”，“PLC在机械手搬运控制系统中的应用”的设计内容和步骤等。

5教学方法

课程教学以课堂教学、课外作业、讨论、网络、项目设计以及授课教师的科研项目等共同实施。

    本课程以机电传动控制系统设计为主线，重点讲授继电接触控制和PLC控制的工作原理、特点、基本控制线路的设计方法等重要内容，通过授课与讨论、实验与项目设计等重点培养学生的分析问题、解决问题的能力，以及工程实践能力和创新设计能力。为学生在今后的工作中解决机械技术问题，以及学习后续课程和新的科学技术打好工程技术的理论基础。

本课程的教学充分利用数字化技术、网络技术制作丰富多彩的教学和辅导材料，调动学习积极性，提高教学效率。本课程注重教与学过程，采用每周作业、实验、项目设计、考试等多种形式综合考核。

6课程考核及成绩评定

本门课程依据全程监控的理念进行考核。

考核方式：采用平时、实验、项目和考试（线上和线下）相结合的形式对学生课程成绩进行综合评定。能力目标达成评价与考核总成绩中，平时成绩占15%、实验成绩占10%、项目占15%、考试占60%（其中线上20%，线下40%）。具体评定方法如下：

（1）平时成绩：主要是网络作业、单元测验及平时表现。考核学生对每节课知识点的复习、理解和掌握程度。知识性的作业题、单元测验题（对应指标点1.5、2.1）8分；综合性的作业题（对应指标点2.1、3.2）7分。

（2）实验成绩：根据每个实验的实验情况和实验报告质量每次单独评分, 再将全部实验的成绩求平均值（对应指标点4.2）10分，具体考核见实验大纲。

（3）项目：以小论文或者项目单元设计为主，并提问交流。

查阅文献资料、整理、分析比较（对应指标点2.1）5分；

掌握机电传动控制的基础知识，了解行业前沿发展（对应指标点1.5）5分；

小论文主题部分代表性强、具有科学性和创造性的文献引用和评述，对全文能扼要总结；项目单元设计方案可行，设计计算正确，图纸规范。回答问题正确（对应指标点2.1、3.2）5分。

（4）考试：包括线上考试和线下考试。

线上考试成绩：知识性的客观题（对应指标点1.5、2.1）10分；综合性的主观题（对应指标点3.2）10分。

线下考试成绩：知识性的填空题、作图题（对应指标点1.5、2.1）15分；综合性的分析题、程序转换题、设计题（对应指标点2.1、3.2）25分。