spContent=在当今数字化与智能化飞速发展的时代,工业自动化已成为推动制造业升级与创新的核心力量。而可编程逻辑控制器(PLC)作为工业自动化领域的关键技术和核心设备,广泛应用于各种生产场景,从简单的机械控制到复杂的工厂自动化系统,PLC的身影无处不在。它以其高可靠性、灵活性和强大的功能,为现代工业生产提供了坚实的支撑。
《PLC原理及应用》这门课程,正是为那些渴望深入了解PLC技术、掌握工业自动化核心技能的学习者量身打造的。无论您是机械工程、能源动力工程等专业的学生,还是希望在工业自动化领域拓展职业发展的工程师,亦或是对PLC技术感兴趣的爱好者,本课程都将为您提供全面、系统且实用的知识体系。
在当今数字化与智能化飞速发展的时代,工业自动化已成为推动制造业升级与创新的核心力量。而可编程逻辑控制器(PLC)作为工业自动化领域的关键技术和核心设备,广泛应用于各种生产场景,从简单的机械控制到复杂的工厂自动化系统,PLC的身影无处不在。它以其高可靠性、灵活性和强大的功能,为现代工业生产提供了坚实的支撑。
《PLC原理及应用》这门课程,正是为那些渴望深入了解PLC技术、掌握工业自动化核心技能的学习者量身打造的。无论您是机械工程、能源动力工程等专业的学生,还是希望在工业自动化领域拓展职业发展的工程师,亦或是对PLC技术感兴趣的爱好者,本课程都将为您提供全面、系统且实用的知识体系。
—— 课程团队
课程概述
《PLC原理及应用》是机械设计制造及其自动化、智能制造等专业的一门专业核心/必修课程。通过学习,使学生在了解低压电气控制的基础上,掌握小型PLC的硬件组成、硬件和网络组态方法、指令系统及应用、用户程序结构、输入/输出、通信及闭环控制、编程及调试方法、故障诊断与提高PLC控制系统可靠性的措施等方面的基础知识,并为学习后续课程垫定基础。通过实验,使学生了解和掌握机电一体化相关的可编程控制器的系统设计、使用,掌握实验的基本方法和技能,学会使用有关设备和仪器,以及实验数据的处理方法,着重培养学生的实际动手能力及综合运用所学知识分析和解决一般技术问题的能力。
课程的特色和亮点:本课程是三峡大学的线上线下混合式一流课程,课程以“问题驱动、案例分析”为原 则,采用“基于 SPOC+雨课堂”的“线上自主学习+线下探究反思”的线上线下混合式教学模式,设计“课前、课中、课后”三段式教学环节,分别是以 SPOC 为载体的课前预习(线上) 、 以解决问题为核心的课堂精讲及讨论(线下+雨课堂)、多元化评价引导下的团队项目作业及反思(线 上+线下)开展混合式教学 。持续开展教学改革,引进 AI 工具, 满足学生海量知识需求,培养 AI 时代具备创新思维、综合素质的工业自动化人才。
授课目标
使学生了解和掌握机电一体化相关的可编程控制器的知识构架体系,掌握可编程控制器的基本组成、工作原理。掌握S7-1200PLC的一些基础知识,学习并掌握STEP 7 Basic和S7-1200PLC的一些基础知识,能够进行相关基础实验操作,能通过实验方案构建模型,进行实验操作,根据所构建的模型能够对实验结果进行模拟、预测、评价以及分析,培养学生将所学知识转化为实际动手的能力。
成绩 要求
课程总成绩=平时学习成绩(30%)+实验成绩(30%)+期末考试成绩(40%),
其中平时学习成绩的考核方式包括:课堂互动(50%)+团队项目作业(50%)。
课程大纲
电气控制基础(6学时)
课时目标:熟悉各常用电器元件、电器控制线路的基本类型、结构及特点,熟悉了解电器元件的工作原理、型号、符号等,能借助相关文献的研究,分析机械电子工程专业领域复杂工程问题的影响因素,对提出的方案进行比较,获得相应结论,并以此来培养学生对于可编程序控制器工程及应用知识的解读能力。
1.1 常用电器元件及符号
1.2 电器控制的基本线路
典型电器控制系统(4学时)
课时目标:熟悉各常用电器元件、电器控制线路的基本类型、结构及特点,使学生掌握阅读电气原理图的方法,并且培养学生读图能力,通过读图分析各种生产机械的工作原理,为电气控制线路的设计安装、调试、维护打下良好的基础,以此来培养学生对于可编程序控制器工程及应用知识的解读能力进行实验。
2.1 卧式车床的电气控制
2.2平面磨床的电气控制
2.3 摇臂钻床的电气控制
2.4 铣床的电气控制
2.5 桥式起重机的电气控制
可编程控制器基础知识(4学时)
课时目标:通过本单元的学习,使学生掌握PLC的一些相关基本概念,其定义、特点、硬件和软件的基本组成,对应的编成语言,各种语言之间的特点,PLC所采用的工作方式,分类,PLC控制和电气控制比较的优势。并以此来培养学生对可编程序控制器的兴趣,提高对可编程序控制器工程及应用知识的解读能力。
3.1 PLC控制系统与电器控制系统
3.2 PLC的基本组成
3.3 PLC的工作原理
3.4 PLC的性能指标与发展趋势
S7-1200PLC基础知识(2学时)
课时目标:了解S7-1200PLC的主要技术指标、CPU型号,命名格式中符号代表含义;S7-1200PLC的基本单元、扩展单元和扩展模块三者的区别;掌握S7-1200PLC输出方式,适应什么类型的负载;PLC的物理存储器种类,每类物理存储器的特点;S7-1200PLC支持那些进制的数据,以及如何描述这些数据和符号。
4.1 S7-1200的功能定位
4.2 S7-1200PLC的硬件及选型
4.3 S7-1200PLC支持的数据类型
4.4 S7-1200PLC的数据寻址与存储
4.5 STEP 7 Basic编程软件和硬件组态
S7-1200PLC及指令系统(6学时)
课时目标:引导学生掌握S7-1200PLC的基本指令:位逻辑指令,定时器、计数器指令,比较指令,转换指令,移动指令,基本逻辑运算指令,数学运算指令;掌握S7-1200PLC的扩展指令:日期和时间指令,字符串和字符指令,程序控制指令,通信指令,中断指令,PID控制和脉冲指令,运动控制指令;了解S7-1200PLC的全局库指令:Modbus指令,USS指令库。
5.1 S7-1200PLC的基本指令
5.2 S7-1200PLC的扩展指令
5.3 S7-1200PLC的全局库
S7-1200PLC的程序设计方法(2学时)
课时目标:通过学习,学生应该掌握基本电路的梯形图,梯形图的经验设计法;步与动作,有向连接与转换条件,顺序功能图的基本条件,顺序功能图中转换实现的基本规则;了解到设计顺序控制梯形图的一些基本问题,掌握单序列的编程方法,选择序列与并行序列的编程方法,熟悉程序结构设计方法:程序结构的概括,功能与功能块,数据块与组织块。
6.1 经验设计法
6.2 顺序控制设计法
6.3 程序设计法实例分析
用户程序结构与故障诊断(2学时)
课时目标:通过本单元的学习,学生应该掌握:生产与调用功能,生产与调用功能块;全局数据块,数据类型以及数据类型的转换;事件与组织块,组织块的实验;了解在线功能,使用状态LED诊断故障,使用STEP 7 Basic 诊断故障,诊断错误中断,时间错误中断;了解交叉引用表,分配表,调用结构,从属性结构与资源等。
7.1 PLC的用户程序结构
7.2 用户程序结构的编写
7.3 PLC的在线与诊断
S7-1200 PLC的通信及网络技术(2学时)
课时目标:掌握PLC通信的基本知识:通信方式,通信介质,常用通信接口,通信标准;掌握现场系统的相关基本概念:定义、一般常用的种类;熟悉SIMATIC S7-1200 PLC的以太网通信的一些国际标准,相关模块;熟悉串行通信的基本概念,模块的组态,编程与实验。
8.1 通信基础知识
8.2 PLC网络及现场总线技术
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参考资料
- 赵春华编.《可编程序控制器原理及其应用》[M]. 北京:中国水利水电出版社,2018年.
- 刘星平. 《PLC原理及工程应用》 (第2版)[M]. 北京:中国电力出版社,2015.
- 廖常初.《S7-1200 PLC编程及应用》(第2版)[M]. 北京:机械工业出版社,2017年.
- 黄永红.《电气控制与PLC应用技术》(第2版)[M]. 北京: 机械工业出版社,2019.