S71200PLC应用技术课程标准.docx
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S71200PLC应用技术课程标准
《S7-1200PLC应用技术》课程标准
一、课程信息
课程代码
课程性质
专业课
总学时
56
适用专业
机电一体化、电气自动化
总学分
3
先修课程
S7-200PLC、步进与伺服控制
制定时间
后续课程
毕业实习
审核部门
制定人及单位
学校
许昌职业技术学院穆亚辉
审核人
企业
许昌中意电气科技有限公司张军伟
审核时间
二、课程性质
可编程控制器应用技术是理论+实践课，它是机电一体化和电气自动化技术专业的一门专业核心课程。
它的任务是培养学生掌握可编程控制器的工作过程及其主要参数，掌握可编程控制器使用方法及电气控制系统设计方法，了解可编程控制系统应用范围和应用环境等。
使学生具备从事工业电气控制工作所必需的PLC可编程控制器应用技术的基本知识及应用能力。
课程先修学习领域为维修电工相关知识和技能，为核心专业课程《动化生产线安装调试与检修》学习奠定智能控制技术基础。
本课程根据电气自动化生产企业中可编程控制系统生产实际，设计教学情境，通过相应的教学载体，采用“教、学、做”一体化式教学方式组织教学，培养学生掌握可编程控制器技术的基本知识和基本技能，锻炼学生的可编程控制器技术的基本应用能力；使学生能够在生产现场进行简单的程序设计，能够完成控制系统电气设备安装、调试、运行、检修、维护等实践操作，初步形成解决生产现场实际问题的应用能力；培养学生能动脑会思考的思维能力和一丝不苟、踏实严谨的科学精神，培养学生探索新知识和新技术的学习能力；提高学生爱岗敬业、团结友爱的综合素质和积极动脑、开拓进取的创新意识
三、课程目标
（一）能力目标
1．能根据可编程控制系统职业岗位要求，分析控制系统的任务。
2．能根据实际工程进行可编程序控制器选型、低压电器型号的选择，并完成硬件线路的安装。
3．能熟练运用基本指令和步进指令进行PLC程序设计。
4．能运用编程软件进行程序的编制、调试、下载、运行的能力。
5．能根据故障现象分析故障原因，找出故障位置进行软件调整或硬件设置，完成系统排故。
6．能通过查询西门子编程手册学习相关编程指令的学习能力、能完成PLC系统开发改造相关技术文件的整理与存档。
表1能力1解析表
能力目标
能根据可编程控制系统职业岗位要求，分析控制系统的任务。
编号
01
具体描述
能够根据可编程控制系统职业岗位要求控制任务的要求，分析控制系统任务，根据控制要求，完成西门子S7-1200PLC的电气连接，并设计梯形图，最终编写出完整的控制程序。
步骤
1．熟悉可编程控制系统职业岗位要求
2．分析控制系统的任务。
析控制系统的任务。
3．根据控制系统的任务编写程序
工具与设备
1．西门子S7-1200系列PLC
2．可编程控制系统职业岗位内容
3．可编程控制系统每一个岗位对应的要求
知识基础
1．可编程控制器结构与原理
2．可编程控制器（S7-1200）指令系统
3．梯形图设计
态度、素质
1．负责任的态度
2．有进取心
3．守规则
考核标准
1．在规定时间内正确分析控制任务
2．在规定时间内，正确完成任务要求的PLC电气连接。
3．在规定时间内，正确编写任务要求的梯形图。
4．在规定时间内，对所编写程序进行调试
表2能力2解析表
能力目标
能根据实际工程进行可编程序控制器选型、低压电器型号的选择，并完成硬件线路的安装
编号
02
具体描述
能够根据实际工程控制任务的要求，选择所用PLC的型号，所需要的低压电器型号，完成西门子S7-1200PLC的电气连接，并设计梯形图，最终编写出完整的控制程序。
步骤
1．熟悉可编程控制系统结构与原理
2．低压电器控制原理及结构
析控制系统的任务。
3．根据控制系统的任务进行外部接线并编写程序
工具与设备
1．西门子S7-1200系列PLC
2．常用低压电器
3．所需要的硬件，导线，原件，带编程软件的编程设备
知识基础
1．可编程控制器结构与原理
2．可编程控制器（S7-1200）指令系统
3．梯形图设计
态度、素质
1．负责任的态度
2．有进取心
3．守规则
考核标准
1．在规定时间内选择合适的PLC型号
2．在规定时间内，根据任务要求选择合适的低压电器型号。
3．在规定时间内，正确编写任务要求的梯形图。
4．在规定时间内，对所编写程序进行调试
表3能力3解析表
能力目标
能熟练运用基本指令和步进指令进行PLC程序设计
编号
03
具体描述
能够根据所描述的控制任务，分析控制系统任务，根据控制要求，完成西门子S7-1200PLC的电气连接，并设计梯形图，最终编写出完整的控制程序。
步骤
1．分析控制系统的任务
2．根据所学指令编写程序。
析控制系统的任务。
3．根据控制系统的任务安装并调试程序
工具与设备
1．西门子S7-1200系列PLC的指令
2．所需要的硬件，导线，原件，带编程软件的编程设备
3．根据控制要求所提供的低压电器
知识基础
1．可编程控制器（S7-1200）指令系统
2．可编程控制器（S7-1200）程序设计方法
3．可编程控制器（S7-1200）程序调试
态度、素质
1．负责任的态度
2．有进取心
3．守规则
考核标准
1．在规定时间内正确分析控制任务
2．在规定时间内，正确完成任务要求的PLC电气连接。
3．在规定时间内，正确编写任务要求的梯形图。
4．在规定时间内，对所编写程序进行调试
表4能力4解析表
能力目标
能运用编程软件进行程序的编制、调试、下载、运行的能力。
编号
04
具体描述
能够根据所描述的控制任务，分析控制系统任务，根据控制要求，会用编程软件编写程序，绘制符号表、状态监控表、会通过编程软件进行通信参数设置；会调试、下载运行程序。
步骤
1．S7-1200PLC编程软件认知
2．根据控制要求用编程软件编写程序
析控制系统的任务。
3．灵活运用编程软件下载、调试程序
工具与设备
1．西门子S7-1200系列PLC
2．可编程控制系统编程软件
3．带编程软件的编程设备
知识基础
1．学习可编程控制器编程软件
2．可编程控制器（S7-1200）指令系统
3．用编程软件设计、下载、调试程序
态度、素质
1．负责任的态度
2．有进取心
3．守规则
考核标准
1．在规定时间内正确分析控制任务
2．在规定时间内，正确完成任务要求的PLC电气连接。
3．在规定时间内，正确编写任务要求的梯形图。
4．在规定时间内，对所编写程序进行调试
表5能力5解析表
能力目标
能根据故障现象分析故障原因，找出故障位置进行软件调整或硬件设置，完成系统排故。
编号
05
具体描述
能够根据设备出现的故障现象，分析故障出现的原因，根据控制要求，完成西门子S7-1200PLC的电气连接，并设计梯形图，最终正确排除设备出现的故障
步骤
1．系统出现的故障
2．分析系统出现故障的原因
析控制系统的任务。
3．根据原因检查硬件和软件，最终正确排除故障
工具与设备
1．西门子S7-1200系列PLC
2．出现故障的设备
3．检查故障所用的设备
知识基础
1．可编程控制器结构与原理
2．可编程控制器（S7-1200）指令系统
3．出现故障设备的工作原理
态度、素质
1．负责任的态度
2．有进取心
3．守规则
考核标准
1．在规定时间内查出故障
2．在规定时间内，正确完成任务要求的PLC电气连接。
3．在规定时间内，正确编写任务要求的梯形图。
4．在规定时间内，对所编写程序进行调试
表6能力6解析表
能力目标
能通过查询西门子编程手册学习相关编程指令的学习能力、能完成PLC系统开发改造相关技术文件的整理与存档。
编号
06
具体描述
能通过查询西门子编程手册学习相关编程指令的学习能力、能完成PLC系统开发改造相关技术文件的整理与存档。
步骤
1．熟悉可编程控制系统编程手册
2．根据手册学习S7-1200PLC指令
析控制系统的任务。
3．完成PLC系统开发改造相关技术文件的整理与存档。
工具与设备
1．可编程控制系统编程手册
2．PLC系统开发改造一系列资料
3．PLC系统开发的设备
知识基础
1．可编程控制器结构与原理
2．可编程控制器（S7-1200）指令系统
3．梯形图设计
态度、素质
1．负责任的态度
2．有进取心
3．守规则
考核标准
1．指令系统的灵活应用
2．在规定时间内，整理好的技术文档。
3．在规定时间内，正确编写任务要求的梯形图。
（二）知识目标
1．熟悉PLC的编程软元件，掌握PLC编程软件的常用功能和使用方法。
2．熟悉PLC的基本指令、编程规则与典型程序块，弄清PLC编程的一般过程，掌握经验编程的方法。
3．掌握PID指令、高速计数器及高速脉冲，理解S7-1200PLC数字量、模拟量模块指令，熟悉功能指令的应用方法。
4．领悟PLC编程思想，掌握PLC控制系统的一般调试和排故方法。
5．清楚PLC系统开发过程，熟悉PLC在工程中的一般应用方法。
（三）素质目标
1．职业行为能力---养成良好的工作习惯，工作过程中器件、工具要合理放置，结束后能够按照要求将所有元器件复位，并完成工位的整理；
2．团结协作能力---组建团队、明确团队的任务、角色和责任；团队成员间的沟通；冲突的协调和解决。
3．语言表达能力---项目设计成果、效果答辩；课堂讨论、调试过程说明。
四、课程联系
（一）与先修课程的联系
可编程控制器应用技术的前身是电机与电气控制，两者之间的控制方式大同小异，逻辑思想是一样的。
学习可编程控制器应用技术前期，可以把电气控制原理图直接转换成PLC控制。
（二）与后续课程的联系
自动生产线课程中各个单元的核心部分采用的是可编程控制器来实现的控制，因此要想正确运行自动生产线，必须要编写可编程控制器程序。
五、课程内容与教学要求
根据课程目标确定本课程学习内容包括：
电机起动与停止的PLC控制；造纸生产线的速度控制；房间温度的PID控制；食品生产线的喷嘴控制；自动定长切管机的PLC控制；工作台滑动座电动机的PLC控制；S7-1200PLC的工业以太网控制。
知识体系结构如下表：
表7《S7-1200PLC应用技术》内容及要求
序号
模块名称
主要内容
目标与要求
建议学时
1
电机起动与停止的PLC控制
电机起动停止控制；电机星三角降压启动控制；自动生产线控制
掌握PLC的基本指令；掌握PLC的编程软件；
会用S7-1200PLC编写电机起动停止控制；电机星三角降压启动控制；自动生产线控制程序
8
2
造纸生产线的速度控制
半自动生产线的PLC控制；造纸生产线的速度控制
掌握PLC的数字量模块；掌握PLC的用户程序结构；会用PLC的数字量模块；会用数字量模块编写半自动生产线的PLC控制；会用模拟模块编写半自动生产线的PLC控制
8
3
房间温度的PID控制
液压站压力控制的PID构建；房间温度的PID控制
了解PID控制概念；熟悉PID控制器及其应用；熟悉PID控制工艺对象；能用自动化常用元件组成PID回路；会构建液压站压力控制；能用PID指令编写简单程序；能用PID指令编写房间温度的控制
8
4
食品生产线的喷嘴控制
食品生产线的喷嘴控制；人机界面的PWM控制
了解PWM控制的工作原理；熟悉PWM控制的硬件基础；熟悉PWM和PTO的硬件差异；能在编程软件中对PWM输出进行硬件配置；会用PWM指令编写食品生产线的喷嘴控制程序
8
5
自动定长切管机的PLC控制
A/B正交下的速度测量；自动定长切管机的PLC控制
了解脉冲量输出和高速计数器；掌握高速计数器的4种工作模式；掌握高速计数器的硬件；能对HSC进行硬件组态；会用高速计数器进行速度测量；掌握高速计数器编程步骤
8
6
工作台滑动座电动机的PLC控制
工艺对象轴的组态与调试；工作台滑动座电动机的PLC控制
了解运动控制指令；掌握PTO控制方法；熟悉PTO轴工艺控制对象；会连接PLC与步进电机、伺服电机的接线；会对PLC轴工艺进行组态；会用运动控制指令实现触摸屏对步进和伺服电机的控制
8
7
S7-1200PLC的工业以太网控制
S7-1200PLC与S7-1200PLC之间的工业以太网通信；S7-1200PLC与S7-200SMARTPLC之间的工业以太网通信
了解工业以太网组成
；掌握S7-1200PLC工业以太网通信参数设置方法；掌握两个PLC进行工业以太网的工作过程；会对两个S7-1200PLC进行硬件组态；会编写两个PLC的程序；会进行终端设置
8
合计学时
56
六、课程实施
（一）教学方法建议
根据本课程的教学目标要求和课程特点以及有关学情，选择适合于本课程的最优化教学法。
综合考虑教学效果和教学可操作性等因素，本课程选用项目驱动教学法、案例教学法、探索式教学法、情境教学法、分层次教学法。
项目驱动教学法:
在课程的宏观设计中，精选数个工程案例中有代表性的设计项目，如：
交通灯控制模拟、机械手控制模拟。
项目主题与真实企业生产实际相联系，学生的学习更加具有针对性和实用性。
项目设计贯穿于整个教学过程中，让学生自主学习，内在动力得以充分调动，从而有效地促进学生创造能力的发展
案例教学法：
把每个重要知识点的教学均与案例结合起来，重视学生分析问题、解决问题能力的培养，让学生了解了分析问题的思路，要解决什么问题，如何解决，应用什么理论和方法，并根据分析结果，提出针对性的对策和措施，训练学生综合运用所学知识去解决实际问题的能力，激发学生学习的兴趣和求知的欲望。
如：
在学习触点竞争时可用一个点动加长动电路为案例进行教学，实现重点和难点的突破。
探索式教学法：
通过让学生自己通过阅读、观察、实验、思考、讨论、听讲等途径去独立探索，自行发现并掌握相应的原理和结论。
在教师的指导下，以学生为主体，让学生自觉地、主动地探索，掌握认识和解决问题的方法和步骤，研究客观事物的属性，发现事物发展的起因和事物内部的联系，从中找出规律，形成自己的概念。
对于同一控制任务，可能会有几种不同的控制方案，例如：
设计一个自动装卸料系统，可以用经验法，也可以用顺序功能图法。
就可以让学生去探索各种方案，并探讨总结各方案的优缺点。
从而培养了学生思考问题、分析问题、解决问题的能力以及创新能力和创新意识
情境教学法：
由教师演示一个实验，或创设一个情境，让学生产生一种观察和体验，从而加深对知识的理解。
如：
在讲互锁电路时，为了让学生深刻理解和正确运用互锁这一概念，可以创设一个知识竞赛的场景，让学生设计一个抢答器。
分层次教学法：
由浅入深、逐次完成知识和技能的掌握。
（二）师资条件要求
校内专任教师必须熟悉plc技术的基本知识，有一定的教学经验和丰富实践经验，中级职称的“双师”型教师，或担任实践教学一年以上，初级职称的“双师”型教师。
校外兼职教师：
要有一定的表达能力，爱岗敬业，具有中级及以上职称企业技术人员或高级技师
（三）教学条件基本要求
实践性教学环境良好，建有一个PLC实训室以及一个电机与电气控制综合实训室。
配备有24套面板式实训装置。
面板上配有交通灯、电梯模型、皮带输送机、数码显示、三相异步电动机星角控制等模块，PLC实训室可供一个班50多名学生同时使用。
为了拓展学生的技能，还专门建设了自动生产线实训室为学生接触最先进的电气控制与PLC系统提供了条件。
我院与许继集团、森源电气等多家单位签订了实训基地协议书，为我院学生完成二年半学习后的实训提供良好的条件。
（四）教学资源基本要求
1.教材选用与编写原则
以机电行业的主要工作项目为载体设计训练项目，实现课程内容实操性、实用性和先进性，教学方法实用性、课程标准职业性，实现真实工作情景下的“教、学、做”一体化。
培养学生的实际动手能力与创新思维能力，达到优化学生的知识、能力和素质的目的。
使学生在学习过程中掌握工作过程组织方法，不断提高学生的综合职业能力和职业素质，为电商行业培养合格的高素质技能型人才。
教材是专业人才培养方案和课程标准的具体化，要体现人才培养方案的特色。
教材的编写要体现与工作过程紧密结合的学习模式。
2.推荐教材与参考书籍
《深入浅出S7-1200PLC》，西门子公司，北京航空航天大学出版社；
《图解西门子S7-1200PLC入门与实践》，李方圆，机械工业出版社；
《S7-1200PLC编程与应用》，廖常初，机械工业出版社；
《S7-1200PLC系列编程手册》
3.网络资源建设
本课程开设了课程网站供师生在线学习与运用。
课程网站中有实验指导书、课程标准、教学录像、习题库、电子教材、教案、教学课件等。
4.信息化教学资源建设
教学软件：
博途
教学设备：
PLC模拟实训台，计算机，通信线，导线；
（五）其它要求
七、考核与评价
1.考核方式为全面考核学生的学习情况，本课程的考核按平时考核和期末考核两方面来进行，平时考核按到课、作业、回答问题、学习态度、参加实习实训等方面，占30%；期末考核按笔试进行，占70%。
考核方式为实际操作考核，每个学生从题库中随机抽取三道题，在规定的时间内完成；时间60分钟。
2.考核标准考核标准应与本专业的基础知识、自主学习和实际操作相结合，与相对应的职业资格证书相对接。
八、教学实施建议
1．课程模式建议
课程模式采用项目化教学，把教学内容由章节形式变成了项目形式，共设计了十五个项目，这十五个项目是按照课程定位与目标来设计的，涵盖了教材所有内容，每个项目均有其专业能力、方法能力以及社会能力目标，把教学内容渗透到项目中，把理论、实验、实训统统在项目中去完成。
在设计这十五个项目时，按基础篇、提高篇、和应用篇三个阶段循序渐进，逐次完成能力和素质的培养。
同时还考虑到了其他专业和课时的影响。
如：
针对定时器的应用，设计了抢答器及LED显示、交通灯控制模拟系统两个项目，这样就可以根据专业和课时灵活选择一个项目。
2．教学建议
例如，本课程应重点讲解三相异步电机控制程序设计、安装与调试；三人抢答器控制、交通信号灯控制等内容；在讲解三相异步电机控制程序设计、安装与调试内容时，应结合实例重点介绍PLC定时器、计数器等指令的应用；校内实训时，应以基本项目为重点；校外实习时，应以综合项目（伺服电机控制、网络控制）为重点。
3．教学方法与教学手段
根据本课程的教学目标要求和课程特点以及有关学情，选择适合于本课程的最优化教学法。
综合考虑教学效果和教学可操作性等因素，本课程选用项目驱动教学法、案例教学法、探索式教学法、情境教学法、分层次教学法。
教学手段主要有：
计算机多媒体技术和网络技术的应用，提高了效率，配合实训项目操作录像，增强了课内外教学效果；开放实验室，在相对宽松的时间内，提高学生的探究学习能力以及与他人合作的能力，增强学习力；突出教师的支架作用，架设“学校教学”与“企业应用”的桥梁。
九、其他
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