05410091PLC系统设计与工程应用.docx

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1、P1C系统设计与工程应用(P1Csystemdesignandengineeringapp1ication)课程代码：05410091学分：2学时：32（其中：课题教学学时：26实验学时：6上机学时：0课程实践学:0）先修课程：电路原理、电子技术、微型计算机原理及接口技术、自动控制理论适用专业：电气工程及其自动化教材：电气控制与P1C控制技术，黄永红，机械工业出版社，2016年1月第1版第3次印刷开课学院：电气信息工程学院课程网站：https（一）课程性质P1C系统设计与工程应用是电气工程及自动化专业的一门实践性很强的专业课，也是本专业的主干课程之一，它建立在电路原理、电子技术、微型计算机原理

2、及接口技术、自动控制理论等先修课程知识的基础上。通过本课程的学习，使学生掌握电气控制系统中广泛使用的低压电器；基本电气控制电路和典型控制电路；西门子S7-200SMARTP1C的硬件配置、原理、指令、编程方法和应用实例。本课程重视理论与实际的结合，通过实验及后续的工业电气控制系统综合设计来提高学生分析问题、解决问题的能力，为学生毕业后从事P1C相关领域工作打下理论及实践基础，并具有较熟练的电气自动化控制的综合应用能力。（二）课程目标P1C系统设计与工程应用课程主要包含电气控制和P1C控制技术两部分，介绍电气控制系统中的低压电器的结构、工作原理和使用；三相笼型异步电动机的起动、制动和调速等基本电

3、气控制电路和典型控制电路；西门子S7-200SMARTP1C的组成、原理、系统配置、基本指令和功能指令、编程方法和应用实例、P1C控制系统的设计方法和步骤等。课程目标包括知识目标和能力目标，具体如下：课程目标1：掌握常用低压电器及基本的电气控制电路；能够设计一般的继电器控制的电气控制电路。课程目标2：掌握P1C的硬件结构、工作原理和系统配置；掌握P1C指令的使用和控制系统的设计方法；能够熟练进行P1e控制系统的硬件配置和软件编程。课程目标3：能够根据P1C控制系统设计要求构建实验系统，安全的开展实验，提取有效实验参数或数据，并能正确调试和修改程序。课程目标4：能熟练阅读P1C相关领域的外文资料

4、，能进行项目的沟通、交流、合作。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中的毕业要求指标点4-3、6-3、9-101.毕业要求4-3.能够基于实验方案构建实验系统，安全的开展实验，提取有效实验参数或数据。2.毕业要求6-3.能正确认识和评价自动化工程解决方案及新产品、新技术、新工艺、新材料的开发和应用对于客观世界和社会的影响，并理解应承担的责任。能够基于实验方案构建实验系统，安全的开展实验，提取有效实验参数或数据。3.毕业要求9-1.能主动与其他学科的成员共享信息，合作共事,胜任团队成员的角色与责任。毕业要求襦忘、课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4毕业要求4-3

5、ZZZ毕业要求6-3毕业要求9-1/二,课程内容及教学要求第一章常用低压电器（一）教学内容1 .低压电器的定义、分类；2 .电磁式电器的组成和工作原理；3 .接触器、继电器、主令电器、信号电器、开关电器、熔断器、电磁执行电器的结构、工作原理、作用、图形符号和文字符号。（二）教学要求1 .掌握电磁式电器的基本结构和工作原理；2 .掌握接触器、热继电器、时间继电器、低压断路器、熔断器、行程开关等常用低压电器的功能、用途、工作原理及使用方法；3 .掌握常用低压电器的图形符号和文字符号；4 .理解掌握接触器与继电器的区别、低压断路器和熔断器的区别。（三）重点与难点1 .重点接触器、热继电器、时间继电器

6、、低压断路器、熔断器、行程开关等常用低压电器的工作原理、功能、用途。2 .难点直流、交流电磁式电器的工作原理与电磁机构；接触器、低压断路器的应用。第二章基本电气控制电路（一）教学内容1 .三相笼型异步电动机全电压起动的基本控制电路；2 .三相笼型异步电动机星形-三角降压启动控制电路；3 .三相异步电动机的制动控制电路（包括反接制动和能耗制动）；4 .其他典型控制电路（两地控制、顺序控制等）。（二）教学要求1 .掌握点动、自锁和互锁的概念；2 .掌握基本电气控制电路（包括电动机正反转控制、自动往返控制）；3 .掌握星一三角降压启动控制电路；4 .自学其它降压起动电路和制动、调速控制电路；5 .总

7、结组成电气控制电路的基本规律和电动机控制的保护环节。（三）重点与难点1重点三相笼型异步电动机的正-反-停、正-停-反控制电路；自动往返控制电路；减压起动控制电路的工作原理以及使用的场合；2.难点降压起动及制动控制电路的工作原理。第三章P1C概述（一）教学内容1P1C的由来和定义；2. P1C的发展概况和发展趋势；3. P1C的主要功能、分类和特点；4. P1C的硬件组成、结构和工作原理。（二）教学要求1. 了解P1C的定义、发展史及发展趋势；2. 了解P1C的主要功能和面向工业控制的鲜明特点；3. 了解P1C的分类；4. 掌握P1C的基本工作原理、工作过程和扫描方式。（三）重点与难点1 .重点

8、P1C的硬件结构和各部分的作用、工作原理。2 .难点P1C的工作原理和周期性循环扫描的工作方式。第四章S7-200SMARTP1C的系统配置与接口模块（一）教学内容1. S7-200SMARTP1C控制系统的基本构成；2. S7-200SMARTP1C的扩展模块；3. S7-200SMARTP1C的系统配置；（二）教学要求1 .了解P1C系统的基本构成；2 .理解基本单元、数字量模块、模拟量模块的输入电路和输出电路的工作原理；3 .掌握P1C系统配置的方法。（三）重点与难点1 .重点P1C数字量扩展模块的端子接线、输入输出电路，以及各电路的特点；模拟量扩展模块的处理原则、输入/输出数据格式、模

9、拟量模块的端子接线图；P1C的系统配置规则。2 .难点P1C模拟量扩展模块的处理原则、输入/输出数据格式、模拟量模块的端子接线图。第五章S7-200SMARTP1C的基本指令及应用（一）教学内容1 .P1C的编程语言；2 .数据类型与范围；3 .编程元件；4 .寻址方式；5 .程序结构和编程规约；6 .S7-200SMARTP1C的基本指令；7 .典型控制环节的P1C程序设计；8 .梯形图编写规则。（二）教学要求1 .了解S7-200SMARTP1C的编程语言；2 .了解基本数据类型、数据长度与数值范围的基本概念；3 .掌握寻址方式；4 .掌握S7-200SMARTP1C的基本指令及编程方法，

10、熟练掌握梯形图编程法；5 .掌握典型控制环节的P1C程序；（三）重点与难点1 .重点软件和硬件的联系；S7-200SMARTP1C基本指令的理解、使用和注意事项；典型控制环节的程序设计和常见的应用程序。2 .难点移位寄存器指令和顺序控制继电器指令的应用。第六章S7-200SMARTP1C的功能指令及应用（一）教学内容1 .S7-200SMARTP1C的基本功能指令；2 .程序控制指令；3 .局部变量表与子程序；4 .中断程序与中断指令；5 .PID指令及应用。（二）教学要求1.了解S7-200SMARTP1C功能指令的数据类型及编程注意事项；2 .掌握数据传送指令、数学运算指令、循环移位等功能

11、指令，能够根据不同的控制要求合理选择功能指令，简化控制程序；3 .理解程序控制指令，重点掌握子程序、中断程序及其编程方法，具有结构化程序设计的能力；4 .理解P1C中P1D控制对输入输出参数的处理，掌握PID指令所对应的回路参数表，能运用该指令实现模拟量闭环控制，并构建相应的实验系统进行调试和验证；（三）重点与难点1 .重点常用的功能指令编程及使用方法；程序控制指令对程序执行的影响，带回路表的P1D指令编程注意事项。2 .难点带参数调用子程序和中断程序指令的应用。第七章S7-200SMARTP1C的通信及网络（-）教学内容1 .S7-200SMARTP1C之间的通信；2 .自由口通信指令及应用

12、。（二）教学要求1 .掌握GET和PUT指令，自由口通信指令。（三）重点与难点1 .重点S7-200SMARTCPU之间的通信；自由口通信指令。2 .难点通信指令的应用。第八章S7200SMARTP1C在运动控制中的应用（一）教学内容1 .高速计数器指令；2 .高速脉冲输出指令。（二）教学要求1 .掌握高速计数器指令和高速脉冲输出指令。（）重点与难点1 .重点高速计数器指令和高速脉冲输出指令。2 .难点高速计数器指令和高速脉冲输出指令的应用。第九章P1C控制系统设计与应用实例（一）教学内容1. P1C控制系统设计的内容和步骤；2. P1C应用程序基本环节及设计方法；3. P1C控制系统应用实例

13、分析。（二）教学要求1 .掌握P1C控制系统设计方法，掌握经验设计法和顺序控制设计法，并能够根据不同的任务要求选用合适的设计方法；2 .结合工业控制中的应用实例，进一步提高实际应用能力；（三）重点与难点1 .重点顺序控制设计法。2 .难点复杂控制系统结构化程序设计。第十章S7-200SMARTP1C编程软件功能与使用（-）教学内容1 .软件安装及硬件连接；2 .编程软件的使用；3 .程序的监控和调试。（二）教学要求1 .熟悉编程软件的主要功能，具有运用编程软件进行下载、编译、监视和调试。（三）重点与难点2 .重点编程软件的主要功能、使用方法和调试方法。3 .难点程序的监控和调试；编程软件的高级

14、应用，如PID指令向导。三、本课程开设的实验项目编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标1异步电动机的正反转控制实验（含两地控制）2设计性必做课程目标2.32P1D恒温控制实验2综合性必做课程目标2.33P1C的通讯编程实验2综合性必做课程目标2.3注：1.“类型”填验证性、综合性、设计性等；2. “要求”填必做、选做。实验1.异步电动机的正反转控制实验（含两地控制）1 .实验目的及要求1）熟悉常用低压电器的结构、原理和使用方法，了解电气控制线路的基本组成。2）理解三相异步电动机正反转控制线路的工作原理，熟悉控制线路的结构，掌握继电器控制线路的接线方法。2 .实验主要内容用按钮操作电机的正向启动、连续运转，逆向启动、连续运转、总停。如果是两地操作，要在甲地或乙地均能执行上述操作。3 .重难点1）三相异步电动机正反转控制线路设计。2）主电路、控制电路的设计思想以及保护环节。实验2.PID恒温控制实验1.实验目的及要求1）了解模拟量输入/输出信号处理的原理。2）了解模拟量控制的方法，PID回路指令的编程方法，及初步了解PIDP1路调试和参数选取方法，了解子程序和中断程序的一般设计方法。3）熟悉PID回路向导编程恒温控制的方法。4）熟悉PID整定控制面板的使用，使用PID自整定得到较优的PID参数，并利用该参数获得较