《PLC系统设计与运行》课程教学大纲（试行）
课程编号： 课程英文译名：Design and Maintenance of PLC system 总学时：90
学分：6
开课对象：电气类专业 编写日期：2009. 8 批准人：成建生
课程类别：必修课 执笔人：景绍学 审核人：周奎
一、课程性质和目的
本课程是电气类专业针对高级维修电工和可编程控制器系统设计师岗位能力进行培养的一门专业学习领域课程。本课程涉及钢铁、化工、机械、造纸、纺织、冶金、水处理等行业。主要培养可编程控制器的选型、安装、接线与日常维护能力，可编程控制器应用系统的分析、设计与系统运行和维护能力。同时注重以CEAC认证和可编程控制器系统设计师职业资格认证为主的行业标准的学习、施工规范的要求和职业素质的训练。
二、课程教学目标
本课程从高级维修电工和可编程控制器系统设计师工作岗位出发，以能力培养定位学习目标。本课程的教学目标是：使学生掌握目前工业上应用极为广泛的可编程控制器的基本知识及应用；获得基本的工程实践训练；具有初步的系统分析、设计、运行、故障排除与运行维护的基本能力。同时注重学生方法能力、社会能力的培养。 1．基本知识教学目标是：
（1）理解可编程控制器的基本概念和基本工作原理； （2）熟练应用可编程控制器的基本指令及其编程软件； 2．能力目标是：
（1）掌握可编程控制器的硬件接线方法和安装方法；
（2）掌握典型的梯形图设计方法，具有初步的应用系统设计能力、故障分析能力； 3．思想教育目标是：
（1）具有热爱科学，实事求是的学风和创新意识、创新精神； （2）培养工程技术合作理念； （3）加强职业道德意识。
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三、教学内容和要求 基础模块：
情境1 电机PLC控制系统设计
项目1 认识PLC
理解PLC的定义；了解可编程控制器的结构和工作原理；掌握背景PLC的产品系列、选型；初步掌握PLC的硬件接线；初步掌握编程软件的使用方法。
项目2 三相异步电动机的点动控制
初步掌握PLC应用系统设计的步骤；会进行电路图绘制和元器件选择；能进行硬件接线；能使用编程软件进行点动控制程序的编制；能进行软件和硬件的调试；
项目3 三相异步电动机的连续运行控制
掌握PLC应用系统设计的步骤；会进行电路图绘制和元器件选择；能进行硬件接线；能使用自锁电路和置位复位电路进行连续运行控制电路设计；能使用编程软件进行连续运行控制程序的编制；能进行软件和硬件的调试；能设计既能点动又能连续运行电路和多地点控制连续运行电路。
项目4 三相异步电动机的正反转控制
掌握PLC应用系统设计的步骤；会进行电路图绘制和元器件选择；能进行硬件接线；能使用自锁电路、互锁电路和置位复位电路进行正反转控制电路设计；能使用编程软件进行正反转控制程序的编制；能进行软件和硬件的调试；能设计带有电气互锁和机械互锁的正反转电路。
项目5 三相异步电动机的Y-△降压起动控制
掌握PLC应用系统设计的步骤；会进行电路图绘制和元器件选择；能进行硬件接线；能使用自锁电路、互锁电路和定时器电路进行Y-△降压起动控制设计；能使用编程软件进行Y-△降压起动控制程序的编制；能进行软件和硬件的调试；能设计延时启动和延时停止电路。
项目6 两台电机顺序起动逆序停止控制
掌握PLC应用系统设计的步骤；会进行电路图绘制和元器件选择；能进行硬件接线；能使用自锁电路和定时器电路进行两台电机顺序起动逆序停止控制电路设计；能使用编程软件进行两台电机顺序起动逆序停止控制程序的编制；能进行软件和硬件的调试；能设计由定时器控制切换的三台电机顺序启动逆序停止控制电路。
项目7 砌砖养护窑温度控制系统设计
掌握PLC应用系统设计的步骤；会进行电路图绘制和元器件选择；能进行硬件接线；掌握模拟量控制的设计方法；能使用编程软件进行系统控制程序的编制；能进行软件和硬件的
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调试。
情境2 显示PLC控制系统设计
项目1 抢答器控制
掌握PLC应用系统设计的步骤；会进行电路图绘制和元器件选择；能进行硬件接线；能使用传送指令和七段码驱动指令进行三路简易抢答器控制电路设计；能使用编程软件进行三路简易抢答器控制程序的编制；能进行软件和硬件的调试；理解功能指令的基础知识；能使用传送指令和七段码驱动指令进行PLC应用系统设计。
项目2 闪光频率控制
掌握PLC应用系统设计的步骤；会进行电路图绘制和元器件选择；能进行硬件接线；能使用子程序指令、跳转指令进行闪光频率控制电路设计；能使用编程软件进行闪光频率控制程序的编制；能进行软件和硬件的调试；初步掌握子程序指令、跳转指令的使用方法。
项目3 交通灯控制
掌握PLC应用系统设计的步骤；会进行电路图绘制和元器件选择；能进行硬件接线；能使用经验设计法、顺序控制设计法和功能指令进行交通灯控制电路设计；能使用编程软件进行交通灯控制程序的编制；能进行软件和硬件的调试；能使用区间比较指令进行其他PLC应用系统设计；掌握循环控制电路的设计方法；能熟练使用七段码驱动指令。
项目4 九秒钟倒计时钟控制
掌握PLC应用系统设计的步骤；会进行电路图绘制和元器件选择；能进行硬件接线；能使用四则运算指令和七段码驱动指令进行九秒倒计时钟控制电路设计；能使用编程软件进行九秒钟倒计时钟控制程序的编制；能进行软件和硬件的调试；能使用四则运算进行其他PLC应用系统设计。
情境3生产制造系统1（按站分组）：模块化生产制造系统
会识别和选用常用传感器；掌握控制过程中用到的执行元器件的使用方法；掌握PLC网络的组建和编程方法（了解PLC与PLC之间、PLC与其他设备之间通信的基本方法；掌握PPI通信的方法；了解MPI通信的方法；掌握Profibus-DP通信的方法；了解USS通信的方法；了解Modbus通信和自由口通信的方法）；完成主要控制过程的系统设计；掌握必要PLC控制系统维护技能；能进行相关的调试工作； 培养良好的团队合作意识；
情境4生产制造系统2（每组选做一题，未作系统作为选用模块）：恒压供水控制系统、过程控制系统、自动门控制系统、自动仓储控制系统
会识别和选用常用传感器；掌握控制过程中用到的执行元器件的使用方法；进一步学习模拟量控制的编程方法；完成主要控制过程的系统设计；掌握必要PLC控制系统维护技能；
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能进行相关的调试工作；培养良好的团队合作意识；
选用模块
项目1 恒温控制 项目2霓红灯控制 项目3简易定时报时器 项目4指示报警控制 情境 群控电梯控制系统
四、课程的教学基本要求
1．建议教学方案 学时数 序号 课程内容 合计 讲授 理实一体 考核与习题 1 情境1：电机PLC控制系统设计 项目1 认识PLC 项目2 三相异步电动机的点动控制 项目3 三相异步电动机的连续运行控制 项目4 三相异步电动机的正反转控制 30 项目5 三相异步电动机的Y-△降压起动控制 项目6 两台电机顺序起动逆序停止控制（ 项目7 砌砖养护窑温度控制系统设计 考核 情境2：显示PLC控制系统设计 项目1 抢答器控制 项目2 闪光频率控制 项目3 交通灯控制 项目4 九秒钟倒计时钟控制 考核 情境3生产制造系统1 情境4生产制造系统2 机动 2 24 4 2 28 24 4 3 4 5 合计 16 14 2 90 6 16 14 74 8 2．教学要求
在教学中要积极改进教学方法，按照学生学习的规律和特点，从学生和课程性质的实际出发，以学生为主体，充分调动学生学习的主动性和积极性。
课程教学应采用项目化和理论实践一体化教学方法，重点教授PLC应用系统中典型的控制电路和基本规律，突出学生实际应用系统设计能力的培养。 3．考核方法
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要注意改革考核手段与方法，课程总成绩由平时成绩、两次过程考核和两次设计报告成绩组成，具体的考核要求如下：
序号 内容 比例 考核形式 具体要求 课堂提问和课堂表现占10%，考课堂提问，勤占10%。旷课一次扣2%，迟到考勤，课堂一次扣1%，考勤部分无故扣分达表现 6%，本门课程按不及格计。 独立上机，系统设计一次，时间45分钟，参考题目给出，随机抽题，随堂打分，10分一档。如考核过程中出现舞弊现象，本次考核计0分。 独立上机，系统设计一次，时间45分钟，参考题目给出，随机抽题，随堂打分，10分一档。如考核过程中出现舞弊现象，本次考核计0分。 设计报告应包含系统设计的基本内容：系统描述、功能要求、硬件软件设计、调试、设计小结等。 设计报告应包含系统设计的基本内容：系统描述、功能要求、硬件软件设计、调试、设计小结等。 1 平时成绩 20% 2 情境1：电机PLC控制系统设计 30% 过程考核 3 情境2：显示PLC控制系统设计 30% 过程考核 4 情境3：生产制造系统1 情境4：生产制造系统2 10% 设计报告 5 10% 设计报告
五、本课程与其它课程的联系与分工
本课程先修课：电机电气控制、自动检测与转换技术。先修课与本课程的关系简述，例：电机电气控制中的正反转与Y-△启动的继电-接触控制原理为可编程控制器的控制实现提供了设计分析基础、自动检测与转换技术中的相关检测传感器的应用原理为可编程控制器实现自动控制系统提供了相应的理论应用实际基础等。 六、建议教材及参考教材
教材1：廖常除. PLC编程及应用. 北京：机械工业出版社.2007.7
教材2：西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团. S7-200可编程控制器系统手册. 2007 教材3：西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子S7-200PLC. 北京航空航天大学出版社：2005.10
教材4：张运刚等. 从入门到精通---西门子工业网络通信实战. 人民邮电出版社：2007.1 教材5：高南. PLC控制系统编程与实现任务解析。北京：北京邮电大学出版社.2008.12
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