《PLC原理及应用》教学大纲

《PLC原理及应用》教学大纲一、课程的性质与任务1．课程性质：PLC(可编程序控制器)应用技术课程主要研究PLC的结构原理及在逻辑量、模拟量控制方面的应用，是自动化及相关专业学生的重要专业课之一。2．主要任务：讲授PLC的组成原理、指令系统及其应用设计。培养学生能够使用PLC对工业生产设备进行控制，并具备PLC控制系统硬件设计、软件编程和调试的基本能力，使学生了解PLC在工业自动化领域的发展动态和趋势。二、课程教学内容及学时分配(一)理论教学课题一PLC概述（3学时）内容及要求：了解PLC的产生及发展；掌握PLC的组成及基本工作原理；理解PLC的性能、特点及分类；理解PLC的控制功能。重点：PLC的组成及基本工作原理课题二SIMATICS7-200系列PLC概述（3学时）内容及要求：了解SIMATICS7-200系列PLC的外部结构；理解SIMATICS7-200系列PLC的CPU特性；理解SIMATICS7-200系列PLC的I/O特性；掌握SIMATICS7-200系列PLC的内部资源分配；掌握SIMATICS7-200系列PLC存储器的寻址方式；掌握SIMATICS7-200系列PLC的数据格式及存储器寻址范围。重点：PLC的内部资源分配；PLC存储器的寻址方式；PLC的数据格式及存储器寻址范围。难点：PLC存储器的寻址方式课题三SIMATICS7-200系列PLC的指令系统（18学时）内容及要求：了解指令的表达方式；掌握位逻辑指令、定时器/计数器指令、数据传送指令、数据比较指令、数据移位指令、程序控制指令、算术运算指令、数据转换指令、表操作指令、逻辑操作指令、高速处理指令、中断指令的格式及功能。难点：高速处理指令及中断指令课题四PLC的模拟量控制（4学时）内容及要求：掌握模拟量输入/输出模块及输入输出数据的调整；掌握模拟量输入输出数据的处理；掌握过程控制的PID算法及其参数的整定；掌握PID调节指令及其应用。重点：模拟量输入/输出模块及输入输出数据的调整与处理；PID调节指令及其应用。难点：过程控制的PID算法及其参数的整定；PID调节指令及其应用。课题五PLC的数据通讯（4学时）内容及要求：掌握数据通讯的基本知识；掌握PLC的自由端口通信；掌握PLC的网络通信；理解计算机、文本显示器、人机界面在PLC网络中的作用；理解PLC与变频器之间的通讯；了解MAP制造自动化协议简介。重点：PLC的自由端口通信及网络通信难点：PLC的自由端口通信课题六PLC控制系统的设计（3学时）内容及要求：掌握PLC控制系统设计的基本原则及步骤；掌握PLC的选择；掌握PLC控制系统的硬件设计；掌握PLC控制系统的软件设计。重点：PLC控制系统设计的基本原则及步骤；PLC的选择；PLC控制系统的硬件设计；PLC控制系统的软件设计。课题七SETP7-MicroWIN32Version3.0应用简介内容及要求：了解SETP7-Micro/WIN32V3.0概述；掌握程序的编辑；掌握通讯参数的设置；掌握在线调试（监控）。本章内容穿插在实验课中学习。课题八SYSMACCPM1A系列PLC简介（1学时）内容及要求：了解SYSMACCPM1A系列PLC的外部结构；了解SYSMACCPM1A系列PLC的性能规格；了解SYAMACCPM1A系列PLC的内部资源分配；了解SYSMACCPM1A系列PLC的指令系统；了解CQM1-PRO01编程器的操作。（二）实验教学实验教学的任务有二，一是熟悉编程软件的使用，二是训练学生分析问题和解决问题的能力。实验一PLC认识实验（1学时）了解SETP7-MicroWIN32Version3.0编程环境，通过编辑电动机的正反转控制程序，掌握程序的编辑及下载操作。实验二小车的自动往返控制（1学时）通过对小车自动往返控制程序的编辑调试，掌握符号表、状态图及程序状态工具的使用。实验三星—三角降压起动控制（2学时）设计星—三角降压起动控制程序，熟悉传送指令及定时器指令的应用。实验四料斗方向自动控制（2学时）设计料斗方向自动控制程序，熟悉传送指令及比较指令的应用。实验五舞台艺术彩灯控制（2学时）设计舞台艺术彩灯控制程序，熟悉移位指令的应用。实验五废品自动剔除控制（2学时）设计废品剔除控制程序，熟悉位移位指令的应用。实验六单工位三面加工组合机床控制（2学时）设计单工位三面加工组合机床控制程序，熟悉顺序控制继电器指令的应用。实验七抢答器控制（2学时）设计抢答器控制程序，熟悉译码、编码指令的应用。实验八恒压供水控制（2学时）设计恒压供水控制程序，熟悉算术运算指令及PID调节指令的应用。实验九PWM及PTO输出控制（2学时）设计PWM及PTO输出控制程序，熟悉高速输出指令的应用。实验十自由通讯（2学时）设计一个自由通信程序，熟悉发送接收指令的应用。实验十一网络通信（2学时）设计一个三机联网系统，采用网络读写指令实现三机之间的通信。三、课程教学的基本要求本课程的教学环节包括：课堂讲授、课外作业、设计型作业和实验。通过本课程各个教学环节的教学，使学生对PLC系统的原理、组成和结构有一个系统的认识，重点培养学生的系统设计能力和系统编程能力。（一）课堂讲授：采用启发式教学，结合具体控制系统实例，启发学生编程思路，以提高学生分析问题和解决问题的能力。1．对PLC的组成原理部分，主要向学生交待清楚现场指令控制信号如何同PLC打交道及PLC输出控制信号怎样驱动被控对象的问题。2．对PLC的指令系统部分，讲授重点放在指令的应用上，要通过一些实际举例说明指令的应用，同时结合指令的应用启发程序设计的思想，以提高学生应用指令编写程序的能力。3．PLC控制系统设计是综合应用PLC解决实际问题的过程，要让学生明确系统设计的原则及步骤，明确硬软件设计的全部过程。（二）实验教学：本课程中的大部分实验课题均采用组态软件设计的动画界面来仿真现场生产设备的运行，为此学生必须事先了解设备的控制要求，设计好控制程序，才能进入实验室进行某课题的实验。（三）作业：作业是学生对所学内容进行课后复习、巩固、应用的一些练习，本课程的作业主要包括基本概念型作业及设计型作业两种，且以设计型作业为主。对组成原理方面的内容采用基本概念型作业，对指令应用方面的内容采用设计型作业。为减轻学生负担，有些作业可与实验教学结合起来完成。作业数量一般以两学时教学内容布置一个作业题为度。（四）成绩评定：本课程的结业成绩包括笔试成绩、实验成绩及平时成绩三部分。三部分成绩所占比例分别为60%、30%、10%。笔试内容包括基本概念、分析、设计等，其题型有：选择、判断、填空、指令转换、分析结果、设计程序等。实验成绩的评定主要检查学生对编程软件使用的熟练程度，包括程序的编辑、下载、调试、联机操作等。平时成绩依据作业、提问、出勤等情况评定。（五）对授课教师的要求：本课程的授课教师应具有逻辑量控制、模拟量控制等自动控制方面的知识，应具有单片机（或微机）原理方面的知识，应具有广泛的生产现场方面的知识，对各种自动化生产的过程应有一定的了解。四、本课程教学所需设备本课程的实验设备要求每两人一组配备，每组所配设备如下：1、硬件配置①、个人电脑一台（主频486、内存32M以上）；②、S7-200系列PLC一台；③、PC-PPI通讯电缆一根。2、软件配置①、STEP7-MicroWIN32V3.0以上版本的编程软件一套；②、MCGS全中文通用工控组态软件一套；③、基于MCGS全中文组态软件开发的计算机监控PLC模拟实验系统软件一套。五、本课程与其它课程的联系与分工本课程的先修课为数字电路、微机原理、自动控制原理、电气控制技术等，主要内容涉及微机原理、数字逻辑、闭环控制、电气控制。六、建议教材与教学参考书《PLC原理及应用》，李长久自编，机械工业出版社