第4頁共14頁《PLC及其組態(tài)技術應用》課程標準課程代碼：B0705410課程類別：專業(yè)核心課程授課系（部）：智能制造學院學分學時：5學分74學時一、課程定位1、課程性質《PLC及其組態(tài)技術應用》是機電一體化技術專業(yè)的一門核心專業(yè)課程，可編程序控制器（PLC）作為現(xiàn)代化的自動控制裝置已普遍應用于工業(yè)企業(yè)的各個領域，是生產(chǎn)過程自動化必不可少的智能控制設備，結合組態(tài)技術實現(xiàn)實時監(jiān)控，使PLC的仿真與優(yōu)化具有實際意義。它綜合了計算機技術、電氣控制技術、自動控制技術和通信技術，具有結構簡單、編程方便、性能優(yōu)越、靈活通用、使用方便、可靠性高、抗干擾性強的特點。2、課程作用學生畢業(yè)后從事機電一體化方面的工作時，需要掌握PLC的基本工作原理，具有硬件接線能力、利用梯形圖或語句表進行編程的能力、能進行PLC與組態(tài)軟件的聯(lián)機調試和故障診斷。通過理論和實踐教學，使學生在學習PLC的原理、結構的基礎上，系統(tǒng)學習常用PLC的硬件安裝、接線，編程軟件的使用方法，組態(tài)與PLC的聯(lián)機方法，組態(tài)的動畫界面繪制和變量匹配方法，組態(tài)的仿真運行操作，典型PLC項目的實施方法。系統(tǒng)訓練學生在PLC及其組態(tài)控制系統(tǒng)的設計、安裝、調試、維護等方面的技能，為今后從事機電控制領域的工作打下基礎。二、課程目標本課程以西門子S7—300系列PLC為學習載體，結合WinccFlexible組態(tài)軟件，重點掌握梯形圖編程方法和WinccFlexible的動畫制作方法，將控制系統(tǒng)常用到的各種輸入元件、輸出元件、與被控對象一起構成應用項目，進行工學結合式的學習，從而使學生掌握梯形圖語言編程的基本規(guī)則與方法，WinccFlexible與PLC聯(lián)機運行程序的方法。掌握可編程控制系統(tǒng)的應用開發(fā)方法，能利用PLC的資源實現(xiàn)一些基本的數(shù)據(jù)處理與控制。進一步掌握一些基本的信號檢測、處理、變送方法。為專業(yè)課程打下學習基礎和能力訓練基礎。（一）知識目標：1．根據(jù)PLC的性能、特點及控制功能正確選用PLC、懂得PLC的組成及基本工作原理。2．熟練連接PLC的輸入輸出設備、懂得PLC內部存儲器分配情況；3．使用位邏輯指令及定時器/計數(shù)器指令編寫邏輯控制程序、使用跳轉指令、步進指令編寫步進系統(tǒng)的應用程序、能夠熟練使用傳送指令、比較指令、移位指令、算術邏輯運算指令、轉換指令來編寫控制程序，懂得PLC的指令尋址方式。4.掌握組態(tài)控制技術中常用的基本術語、定義、概念和規(guī)律。5．掌握組態(tài)控制技術組態(tài)方法，通過工程實例，學會制作組態(tài)相關工程。連接PLC網(wǎng)絡、能夠利用PLC網(wǎng)絡實現(xiàn)連機控制，懂得PLC的通信方法。6．使用輸入中斷、定時中斷、高速計數(shù)器中斷處理有關現(xiàn)場問題，懂得各類型中斷的使用方法。7．正確使用模擬量I/O模塊、編寫模擬量處理的有關程序及使用PLC的PID功能，懂得模擬量輸入/輸出模塊性能及在系統(tǒng)中的地址分配、懂得模擬量輸入輸出數(shù)據(jù)的處理方法、懂得PLC實現(xiàn)PID控制的方法。8．進行PLC控制系統(tǒng)的硬軟件設計，懂得PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則及步驟。（二）能力目標1．通過理論實踐一體化課堂學習，使學生獲得較強的實踐動手能力，使學生具備必要的基本知識，具有一定的查閱圖書資料進行自學、分析問題、提出問題的能力。2．能夠通過一種類型PLC的應用遷移到另一種類型的PLC應用，對不同類型PLC的內存分配、輸入輸出端子及指令系統(tǒng)具有較強的理解運用能力。3．能夠對生產(chǎn)現(xiàn)場的各類機械設備進行電氣控制要求的分析，并能通過分析提出PLC解決方案，開展PLC系統(tǒng)的設計、調試工作。4.具備組態(tài)軟件與開關量設備、模擬量等設備的聯(lián)機調試能力；（三）素質目標1．對從事PLC應用設計工作，充滿熱情。2．有較強的求知欲，樂于、善于使用所學PLC技術解決生產(chǎn)實際問題。具有克服困難的信心和決心，從戰(zhàn)勝困難、實現(xiàn)目標、完善成果中體驗喜悅。3．具有實事求是的科學態(tài)度，樂于通過親歷實踐實現(xiàn)，檢驗、判斷各種技術問題。4．在工作實踐中，有與他人合作的團隊精神，敢于提出與別人不同的見解，也勇于放棄或修正自己的錯誤觀點。有服務于人類的意識，有理想，有抱負，熱愛祖國，有振興中華的使命感和責任感。上述三個層面的目標相互滲透、有機聯(lián)系，共同構成PLC及其組態(tài)技術應用課程的培養(yǎng)目標。在具體的教學活動中，要引導學生在應用PLC及其組態(tài)技術的過程中，實現(xiàn)知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀等不同層面職業(yè)素養(yǎng)的綜合提升和協(xié)調發(fā)展。三、課程設計1、設計思想教學內容框架課程模塊單元任務PLC及其組態(tài)技術應用模塊一：PLC的認識初步單元1—1PLC的基本知識單元1—2基本邏輯指令任務1—1電動機的啟停控制任務1—2電動機的正反轉控制模塊二：PLC的基礎指令及組態(tài)控制單元2—1定時器指令單元2—2WinccFlexible的使用單元2—3置位復位指令任務2—1電動機的降壓啟動控制任務2—2搶答器的控制及組態(tài)模塊三：PLC的數(shù)據(jù)處理單元3—1計數(shù)器指令單元3—2數(shù)據(jù)傳送、比較及移位指令單元3—3轉換與運算指令任務3—1交通燈的控制任務3—2噴泉系統(tǒng)的控制任務3—3自動售貨機的控制模塊四：PLC的工業(yè)自動化控制單元4—1模擬量的處理單元4—2順序功能圖及S7GRAPH任務4—1攪拌器控制系統(tǒng)任務4—2機械手分揀系統(tǒng)任務4—3運料小車的控制總體設計思路為了更好地培養(yǎng)高素質的技能型人才，我們遵循以應用為目的，必須夠用為尺度，以掌握基本知識，強化技能培養(yǎng)為重點，將課程內容進行整合和序化。課程整個教學通過采用項目式一體化教學方式，重點是培養(yǎng)學生掌握應用PLC及其組態(tài)進行系統(tǒng)設計和編制控制程序并調試運行的能力。在組織教學內容上，改為按職業(yè)崗位需求進行教學內容分解，把分解后支持崗位技能所需的知識與技能進行歸類、組織成一定數(shù)量的模塊及項目，每個模塊有明確的任務，圍繞可編程控制器及組態(tài)技術在生產(chǎn)中的應用領域，考慮由淺入深、由簡單到復雜、由基礎到綜合的原則，精心設計了4個模塊學習領域，14個子任務，在模塊化的教學過程中，穿插實驗和案例練習對重點知識內容加深理解和鞏固。通過在教師指導下，讓學生完成這些任務，從而獲得職業(yè)崗位所需的知識與技能。課程開發(fā)和學習情境設計，整個學習領域由以下學習模塊組成：學習模塊1學習模塊2學習模塊3學習模塊4PLC的認識初步PLC的基礎指令及組態(tài)控制PLC的數(shù)據(jù)處理PLC的工業(yè)自動化控制2、課時分配 本課程課時為74課時，其中理論教學46課時，實踐教學28課時。序號課程單元學習單元及教學要求參考學時學習單元教學要求理論教學實踐教學1PLC的認識初步單元1—1PLC的基本知識1.熟悉PLC的主要組成；2.掌握CPU的工作方式和工作過程。60單元1—2基本邏輯指令1.了解PLC的數(shù)據(jù)存儲類型；2.了解PLC的編址方式和尋址方式；3.掌握基本位邏輯指令及應用。822PLC的基礎指令及組態(tài)控制單元1—3定時器指令1.掌握定時器的類型；2.掌握定時器的指令格式及功能；3.掌握不同定時器的運行及輸出特性。22單元2—1WinccFlexible的使用1.了解組態(tài)軟件界面；2.掌握組態(tài)工程的建立及組態(tài)與PLC的連接；3.掌握組態(tài)動畫對象與PLC變量的匹配。24單元2—2置位復位指令1.掌握置位復位指令的使用特性；2.掌握觸發(fā)器指令的使用方法。423PLC的數(shù)據(jù)處理單元3—1計數(shù)器指令1.熟悉計數(shù)器的計數(shù)方式；2.掌握計數(shù)器的類型；3.掌握計數(shù)器的格式和功能應用。22單元3—2數(shù)據(jù)傳送、比較及移位指令1.掌握數(shù)據(jù)傳送指令的格式和用法；2.掌握移位指令的功能及應用；3.掌握數(shù)據(jù)比較指令的格式及應用。44單元3—3轉換與運算指令1.掌握數(shù)據(jù)轉換指令的功能和用法；2.掌握算術運算指令的使用和數(shù)據(jù)類型。444PLC的工業(yè)自動化控制單元4—1模擬量的處理1.熟悉模擬量輸入模塊的基本工作原理；2.熟悉模擬量輸出模塊的基本工作原理；3.掌握模擬數(shù)據(jù)的處理方法。44單元4—2順序功能圖及S7GRAPH1.熟悉順序功能流程圖的繪制思想；2.熟悉順序功能圖的基本結構；3.了解單序列、選擇序列、并行序列的編程方法；4.掌握S7GRARH語言的使用方法。104合計743、課程單元描述課程單元1課程單元名稱PLC的認識初步課時數(shù)理論教學實踐教學142學習目標知識目標1.熟悉PLC的主要組成；2.掌握CPU的工作方式和工作過程；3.了解PLC的數(shù)據(jù)存儲類型；4.了解PLC的編址方式和尋址方式；5.掌握基本位邏輯指令及應用。能力目標1.能熟練使用改變CPU工作方式的方法；2.能對輸入/輸出端子正確接線；3.能使用STEP7繪制梯形圖；4.能對數(shù)據(jù)的長度進行正確判斷并選擇合適的存儲單元；5.能對正確使用直接尋址和間接尋址；6.能使用基本位邏輯指令進行編程；素質目標1.培養(yǎng)學生善于掌握學習方法，以加深對知識的理解和提升，培養(yǎng)學生的鉆研和創(chuàng)新精神；2.培養(yǎng)學生的善于溝通、團隊協(xié)作和勇于挑戰(zhàn)的能力；3.通過實踐訓練，培養(yǎng)學生守時誠信、嚴謹踏實的工作作風和吃苦耐勞的精神；4.使學生具備安全意識和經(jīng)濟成本意識；5.使學生具有一定的邏輯思考能力。學習內容1.PLC的由來及主要構成；2.PLC的邏輯運算、工作方式及工作原理；3.STEP7軟件介紹；4.數(shù)據(jù)的長度；5.元件的編址方式和尋址方式；6.各種存儲元件的工作原理和功能特性；7.基本位邏輯指令的格式及使用方法；教學方法和建議教學方法：案例教學法、引用法、討論法、反思法、實踐法教學建議：教學一體化教學條件要求1.課程標準2.授課計劃3.授課教案4.教學案例學生已有基礎電工基礎、電子技術、電機及電力拖動、電氣控制系統(tǒng)教師所需執(zhí)教能力要求1、能夠完成PLC系統(tǒng)設計、調試2、具有較高的教學水平校企雙師授課安排建議校內教師授課內容：PLC原理與結構的講解，PLC編程軟件的使用，仿真軟件的使用；PLC內部元件介紹；基本位邏輯指令和上機練習；課程單元2課程單元名稱PLC的基礎指令及組態(tài)控制課時數(shù)理論教學實踐教學88學習目標知識目標1.掌握定時器指令的功能及應用。2.了解組態(tài)軟件界面；3.掌握組態(tài)工程的建立及組態(tài)與PLC的連接；4.掌握組態(tài)動畫對象與PLC變量的匹配。5.掌握組態(tài)工程與PLC的聯(lián)機調試運行；6.掌握置位復位指令的使用特性；7.掌握觸發(fā)器指令的使用方法。能力目標1.能正確使用定時器指令設計程序。2.能正確在STEP7中增加HMI站；3.能正確選擇組態(tài)工程的觸摸屏；4.能將組態(tài)動畫對象與PLC變量正確關聯(lián)；5.能在WinccFlexible仿真運行時操作開關或按鈕實現(xiàn)自動控制；6.能使用置位復位指令控制外部負載的通斷電；7.能正確利用觸發(fā)器指令的優(yōu)先權。素質目標1.培養(yǎng)學生在分析和解決問題時學以致用、獨立思考的能力；2.培養(yǎng)學生具有良好的職業(yè)道德、敬業(yè)精神和社會責任心；3.使學生具備安全意識和經(jīng)濟成本意識；4.使學生具有一定的邏輯思考能力；5.具有較強的文化素質修養(yǎng)；6.具有一定的文字處理能力。學習內容1.定時器的使用方法2.WinccFlexible界面介紹；3.WinccFlexible與PLC的通信；4.WinccFlexible的組態(tài)對象與變量的匹配5.WinccFlexible與PLC的聯(lián)機運行；6.置位復位指令的格式及功能；7.觸發(fā)器指令的使用特點。教學方法和建議教學方法：實踐法、案例教學法、引用法、討論法、反思法教學建議：教學一體化教學條件要求1.課程標準2.授課計劃3.授課教案4.教學案例學生已有基礎電工基礎、電子技術、電機及電力拖動、計算機網(wǎng)絡基礎教師所需執(zhí)教能力要求1、能夠完成PLC系統(tǒng)設計、安裝、調試2、具有較高的教學水平校企雙師授課安排建議校內教師授課內容：定時器的使用、WinccFlexible的使用和聯(lián)機練習；置位復位指令、觸發(fā)器指令的應用；引導學生進行搶答器程序的組態(tài)及考核。課程單元3課程單元名稱PLC的數(shù)據(jù)處理課時數(shù)理論教學實踐教學1010學習目標知識目標1.掌握計數(shù)器指令的功能及應用。2.掌握數(shù)據(jù)傳送指令的格式和用法；3.掌握移位指令的功能及應用；4.掌握數(shù)據(jù)比較指令的格式及應用；5.熟悉數(shù)據(jù)轉換指令的轉換條件及用法；6.掌握算術運算指令的格式和應用；7.了解邏輯運算指令的用法；能力目標1.能正確使用計數(shù)器指令設計程序；2.能使用數(shù)據(jù)傳送指令將數(shù)據(jù)傳送至指定存儲器；3.能使用移位和循環(huán)移位指令實現(xiàn)對燈的控制；4.能使用數(shù)據(jù)比較指令比較各種類型的數(shù)據(jù)；5.能將數(shù)據(jù)通過轉換指令變成需要的數(shù)據(jù)類型；6.能通過算術運算指令在PLC程序中實現(xiàn)基本的計算；7.能通過邏輯運算指令來實現(xiàn)清零等處理；素質目標1.培養(yǎng)學生具有數(shù)據(jù)和邏輯分析的意識和能力，科學務實的工作作風；2.培養(yǎng)學生具有嚴謹、認真對待問題的工作態(tài)度；3.使學生具備安全意識和經(jīng)濟成本意識；4.使學生具有具有吃苦耐勞、團結協(xié)作、勇于創(chuàng)新的精神。學習內容1.計數(shù)器的使用方法；2.數(shù)據(jù)傳送指令在梯形圖當中的使用；3.移位和循環(huán)移位指令的移位過程；4.數(shù)據(jù)比較指令的格式及應用；5.數(shù)據(jù)轉換指令的轉換條件及用法；6.算術運算指令的格式和應用；7.邏輯運算指令的用法。教學方法和建議教學方法：實踐法、案例教學法、引用法、討論法、反思法教學建議：教學一體化教學條件要求1.課程標準2.授課計劃3.授課教案4.教學案例學生已有基礎電工基礎、電子技術、電機及電力拖動、計算機基礎教師所需執(zhí)教能力要求1、能夠完成PLC系統(tǒng)設計、安裝、調試2、具有較高的教學水平校企雙師授課安排建議校內教師授課內容：計數(shù)器的使用和上機練習；對數(shù)據(jù)處理指令進行講解，分析數(shù)據(jù)的計算及轉換；并引導學生設計自動往復小車程序及考核。課程單元4課程單元名稱PLC的工業(yè)自動化控制課時數(shù)理論教學實踐教學148學習目標知識目標1.掌握模擬量輸入/輸出模塊的工作原理；2.熟悉FC105和FC106的功能及用法；3.掌握順序功能圖的三大要素；4.熟悉將順序功能圖轉換為梯形圖的方法；5.熟悉S7GRARH的編寫方法；6.掌握S7GRARH的常用命令。能力目標1.能將模擬量規(guī)范化輸入和輸出；2.能正確使用FC105及FC106將模擬信號進行標準化處理或將工程化處理；3.能根據(jù)要求繪制順序功能圖4.能將順序功能圖轉換為梯形圖；5.能用S7GRARH語言繪制并進分支和選擇分支；6.能用S7GRARH語言編寫順序功能圖程序并調試運行。素質目標1.使學生具有良好的心理素質，有克服困難的勇氣和信心；2.培養(yǎng)學生的善于溝通、團隊協(xié)作的能力；3.具有實事求是、認真負責的工作作風，安全規(guī)范、一絲不茍的做事態(tài)度；4.形成安全生產(chǎn)、愛護設備、保護環(huán)境與節(jié)能意識；5.具有持續(xù)學習的能力。學習內容1.模擬量輸入/輸出模塊的工作原理；2.FC105和FC106的功能及用法；3.順序功能圖的三大要素；4.將順序功能圖轉換為梯形圖的方法；5.S7GRARH的編寫方法；6.S7GRARH的常用命令及功能應用。教學方法和建議教學方法：實踐法、案例教學法、引用法、討論法、反思法教學建議：教學一體化教學條件要求1.課程標準2.授課計劃3.授課教案4.教學案例學生已有基礎計算機基礎、過程控制技術、自動控制原理教師所需執(zhí)教能力要求1、能夠使用順序控制設計法設計項目，并對學生設計程序調試2、具有豐富的教學經(jīng)驗校企雙師授課安排建議校內教師授課內容：模擬量信號的處理；S7GRARH語言的使用；設計題目讓學生編程并考核。四、課程評價進行課程教學考核與評價，可以考查學生對課程基礎知識和基本技能的掌握情況，以及是否具備運用基本理論和方法發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的技能了，從而可以檢查教學效果，改進教學工作，提高教學質量。技能訓練和考核過程中，邀請企業(yè)兼職老師共同進行實訓指導和考核。（一）課程評價及方式說明學生的成績評定以主要根據(jù)理論知識的掌握（為總結性考核，占50%）、考勤（占10%），課堂提問（占10%）、作業(yè)（占10%）、編寫程序及操作技能評定（占20%）等五方面構成。（二）課程過程考核說明1.理論知識的掌握以試卷形式考核，題型包括單選、多選、判斷、簡答、案例分析等；2.考勤及課堂提問依據(jù)是平時學生的上課出狀況、回答課堂提問的積極性及正確率；3.作業(yè)是指每個教學單元中要求學生完成的作業(yè)。以完成的數(shù)量和質量給予成績；4.企業(yè)教師技能評定是指企業(yè)教師在授課過程中，根據(jù)學生掌握的技能情況或者在企業(yè)的實踐情況評定。表1：考核標準序號考核項目考核內容成績比例（%）1形成性考核考勤每堂課考勤，缺席一次扣10分，遲到早退第一次扣1分，第二次扣2分，依次類推，直至平時成績扣完為止。102課堂提問回答問題一次加1分，雙分題加2分，平時成績加滿為止。103作業(yè)1次未交扣5分，平時成績扣完為止。104總結性考核期末進行綜合考試（試卷）。505技能考核由校內教師進行實操考核。20合計100表2：總結性考核標準序號考核項目考核內容成績比例（%）1PLC的認識初步PLC的主要組成；CPU的工作方式和存儲系統(tǒng)；PLC的工作原理；PLC的數(shù)據(jù)存儲類型；PLC的編址方式和尋址方式；內部元件的功能及地址分配；使用基本位邏輯指令完成設計中規(guī)定的內容；將程序在梯形圖和語句表之間進行轉換。252PLC的基礎指令及組態(tài)控制使用定時器指令進行正確的延時操作；組態(tài)工程的建立及組態(tài)與PLC的連接；組態(tài)動畫對象與PLC變量的匹配；組態(tài)中動畫對象的移動制作方法；組態(tài)中文本及圖形列表的設置；組態(tài)中棒圖的應用；置位復位指令與普通線圈輸出的區(qū)別；觸發(fā)器指令的優(yōu)先權。203PLC的數(shù)據(jù)處理計數(shù)器指令完成設計中規(guī)定的內容；數(shù)據(jù)傳送指令、移位指令、數(shù)據(jù)比較指令的格式，并用這些指令設計要求的課題，并根據(jù)輸入部分信息，推斷出輸出部分存儲器的結果。選擇正確的轉換指令將數(shù)據(jù)變成需要的數(shù)據(jù)類型；根據(jù)算術運算指令不同數(shù)據(jù)類型及輸入數(shù)據(jù)的選擇推斷運算結果。254工業(yè)自動化的PLC控制系統(tǒng)模擬量輸入/輸出模塊的工作原理；使用FC105及FC106將模擬信號進行標準化處理或將工程化處理；順序功能圖的三大要素及其功用；順序功能圖與梯形圖的相互轉換規(guī)律；根據(jù)要求繪制順序功能圖；識別S7GRARH指令框中常用指令的功能及作用。25合計100表3：技能考核點序號考核項目考核內容成績比例（%）1PLC的認識初步改變CPU工作方式的方法；對輸入/輸出端子正確接線；正確使用STEP7。通過程序實現(xiàn)電動機的啟停控制，電動機的正反轉控制。202PLC的基礎指