《电气控制与可编程控制器》课程标准

 

一、编制说明

编制部门：智能制造与汽车学院

执笔人：任艳君

审核人：杨小庆

制订日期：2020.9

修订日期：2022.8

 

二、课程概述

课程信息表

 

课程标准开发团队名单¹

注1：指参与课程标准制定的主要成员，包括校外专家

 

三、课程性质和功能定位

1. 课程性质

本课程是机电一体化技术专业必修的一门专业核心课程，是在电工电子技术、电工技能实训等课程基础上开设的一门理论+实践的课程，对接专业人才培养目标，面向机电设备及机电产品的维护、管理、维修、安装与调试以及售后技术服务等工作岗位，培养学生具备质量意识、安全意识、规范意识、责任意识、集体意识、职业生涯规划意识、实践动手能力、查阅图书资料的自学能力、分析解决问题的能力、团队合作精神、交流表达能力、工匠精神和创新思维等职业素质，具备在自动化生产线及数控机床中识读、修改电气原理图和PLC程序以及编写程序的能力，为后续自动化生产线安装与调试等课程学习奠定基础的课程。

 

2. 课程功能定位（专业核心课程必填，其他选填）

课程功能定位分析

注2：对接岗位与能力与专业人才培养方案呼应

 

四、课程设计思路

本课程是培养学生具备在自动化生产线及数控机床中识读、修改电气原理图和PLC程序以及编写程序的能力，并基于此设计相应的教学内容和教学环节。本课程是重庆市高校精品在线开放课程，有丰富的网络资源，因此，可以利用翻转课堂实施教学，采用线上学习与线下学习相结合、理论学习与实训学习相结合、自主学习与面授学习相结合的“混合式”教学模式。本课程采用任务驱动的项目化任务教学，一次课就是一个任务，教学环境为在线开放课程平台和理实一体化实训教室。

1. 考核评价

分为终结性评价和过程性评价，比例设置为4：6。

（1）终结性评价的设计（占40%）

期考笔试闭卷方式。

（2）过程性评价的设计（占60%）

形成性评价为各任务学习得分的平均值（占50%）+半期考试（占30%）+期末网上考试（占20%）。

 

2. 在线学习

本课程已在重庆高校在线开放课程平台（HTTP://WWW.CQOOC.NET/）建设了丰富的资源，同学们在课堂外线上自学，只要在老师安排的时间段内，均可在任何时间、任何有网络的地方自主学习。

根据考核评价，在线学习任务完成情况占30分，其中网上资源的学习10分，网上随堂测试15分，参与网络答疑讨论5分。同学们在学习的过程中遇到任何问题均可相互交流，或通过网上答疑讨论区进行讨论，也可直接咨询老师，老师将及时给予解答。同时学习委员还可以提前收集同学们的问题反馈给老师，便于老师及时调整课上教学的内容。

 

3. 面授学习

翻转课堂中，面授学习是对在线学习的配合，主要解决同学们在线上学习中的困惑和难点，而不再是对每个知识点的依次详细讲解。同时，重点是让学生在实训室进行实践操作。

根据考核评价，课上教学完成情况占60分，其中课堂测验15分，实践完成情况及故障排除45分，课堂综合表现分值不确定，主要是抢答老师提出的问题及课堂上综合表现，需配合课前学习、课上讨论其他几项活动以及课后延展等综合考虑，即学生完全每个任务的总分不超过100分。

 

4. 课后延展

课后重在学生对所学任务的进一步延展，包含任务自测、知识拓展和网上虚拟实训等。根据考核评价，课后延展占10分。

 

五、课程目标与内容

（一）课程总目标

1. 知识目标

（1）掌握基本控制电路的继电器－接触器控制电路的组成及其工作原理。

（2）掌握常用低压电器元件的图形符号、文字符号及其工作原理。

（3）了解PLC的内部组成及基本工作原理，掌握PLC的基本连接方式。

（4）掌握PLC常用软元件和基本指令的功能。

（5）掌握顺控指令和功能指令的基本用法。

（6）掌握PLC控制系统的一般硬软件设计的基本原则及步骤。

 

2. 技能目标

（1）能够分析、设计常用机电设备的电气控制。

（2）能够选择、使用和检测常用低压电器元件，并进行电路的设计。

（3）能够根据PLC的性能、特点及控制功能正确选用PLC。

（4）能够使用PLC常用软元件、基本指令、顺序控制、功能指令等编写程序。

（5）能够对生产现场的各类机械设备进行综合电气控制分析，并利用PLC进行系统设计、调试等。

（6）通过本课程的学习，使学生获得较强的实践动手能力，具有一定的查阅图书资料进行自学、提出问题、分析问题和解决问题的能力。

 

3. 素质养成目标

（1）坚定拥护中国共产党领导和中国社会主义制度，在习近平新时代中国特色社会主义思想指引下，践行社会主义核心价值观，具有深厚的爱国情感和中华民族自豪感。

（2）崇尚宪法、遵纪守法、崇德向善、诚实守信、尊重生命、热爱劳动，履行道德准则和行为规范，具有社会责任感和社会参与意识。

（3）具有质量意识、环保意识、安全意识、规范意识和爱岗敬业的责任意识以及信息素养、工匠精神、创新思维。

（4）勇于奋斗、乐观向上，具有自我管理能力和职业生涯规划的意识，有较强的集体意识和团队合作精神以及较强的交流表达能力。

 

（二）课程教学目标与内容

注：教学内容直接呼应课程教学目标，间接呼应能力指标。

课程教学目标与内容

 

（三）课程教学进度安排

课程教学进度安排

序号	模块（项目）	任务（单元）3	教学内容	呼应教学目标代码	考核点	教学方式建议	学时
							理论	实践
1		绪论	了解本课程的教学内容、教学方法及考核评价方式，了解翻转课堂概念等			引导教学法、案例教学法	2	1
2	模块一  基本控制电路的继电接触控制和PLC控制	任务1  三相异步电动机点动运行的继电器-接触器控制	1.三相异步电动机点动运行的继电器-接触器控制电路的工作原理 2.常用低压电器 3.电气控制系统基础知识	A1、A2 B1、B2、B6 C1、C2、C3、C4	检测常用低压电器元件的好坏	翻转课堂教学法、分组教学法、案例教学法、实践教学法	3	2
3		任务2  三相异步电动机点动运行的PLC控制	1.PLC的相关知识及其编程工具 2.PLC的软元件——输入/输出继电器 3.梯形图的基本规则和设计技巧 4.PLC逻辑取及驱动线圈和程序结束指令	A3、A4 B3、B4 C1、C2、C3、C4	PLC指令的简单使用	翻转课堂教学法、分组教学法、案例教学法、实践教学法	4	3
4		任务3  三相异步电动机的连续运行控制	1.三相异步电动机连续运行的继电接触控制和PLC控制 2.PLC的软元件——辅助继电器 3.PLC触点串、并联指令和置位与复位指令	A1、A2、 A3、A4 B1、B2、 B3、B4、B6 C1、C2、C3、C4	PLC触点串、并联指令和置位与复位指令的使用	翻转课堂教学法、分组教学法、案例教学法、实践教学法	2	1
5		任务4  三相异步电动机的接触器联锁正、反转运行控制	1.三相异步电动机接触器联锁正、反转运行的继电器-接触器控制电路的工作原理 2.PLC电路块连接指令 3.PLC多重输出电路指令	A1、A2、 A3、A4 B1、B2、 B3、B4、B6 C1、C2、C3、C4	PLC电路块连接指令、PLC多重输出电路指令的使用	翻转课堂教学法、分组教学法、案例教学法、实践教学法	3	2
6		任务5  三相异步电动机计数循环正、反转运行的PLC控制	1.PLC的软元件——定时器 2.PLC的软元件——计数器 3.PLC的脉冲相关指令	A3、A4 B3、B4 C1、C2、C3、C4	PLC定时器、计数器指令的使用	翻转课堂教学法、分组教学法、案例教学法、实践教学法	4	3
7		任务6  三相异步电动机的Y/Δ减压起动运行控制	1.三相异步电动机Y/Δ减压起动运行的继电接触控制和PLC控制 2.PLC主控触点指令和其他基本逻辑指令 3.PLC程序设计方法	A1、A2、 A3、A4 B1、B2、 B3、B4、B6 C1、C2、C3、C4	PLC程序设计方法	翻转课堂教学法、分组教学法、案例教学法、实践教学法	2	3
8		任务7  三相异步电动机的制动运行控制	1.三相异步电动机反接制动运行的继电器－接触器控制电路的工作原理 2.速度继电器	A1、A2、 A3、A4 B1、B2、 B3、B4、B6 C1、C2、C3、C4	速度继电器工作原理	翻转课堂教学法、分组教学法、案例教学法	1
9		任务8  三相异步电动机的调速运行控制	1.三相异步电动机双速变极调速运行继电器－接触器控制电路的工作原理 2.变极式电动机的接线方式 3.电磁式继电器	A1、A2、 A3、A4 B1、B2、 B3、B4、B6 C1、C2、C3、C4	调速的工作原理	翻转课堂教学法、分组教学法、案例教学法	1
10	模块二  PLC步进顺控指令及其应用	任务9  基于状态继电器的彩灯循环点亮运行控制（含半期考试）	1.PLC的软元件——状态继电器 2.状态转移图及其编程方法 3.步进顺控指令 4.单流程的程序设计	A5、A6 B4、B5、B6 C1、C2、C3、C4	状态转移图的画法	翻转课堂教学法、分组教学法、案例教学法、实践教学法	4	3
11		任务10  基于状态继电器的三相异步电动机正、反转运行的PLC控制	1.选择性流程程序的特点 2.选择性分支和汇合的编程	A5、A6 B4、B5、B6 C1、C2、C3、C4	机械手的编程	翻转课堂教学法、分组教学法、案例教学法、实践教学法	1	4
12		任务11  基于状态继电器的十字路口交通灯运行控制	1.并行性流程程序的特点 2.并行性分支和汇合的编程	A5、A6 B4、B5、B6 C1、C2、C3、C4	十字路口交通灯的编程	翻转课堂教学法、分组教学法、案例教学法、实践教学法		2
13		任务12  基于辅助继电器的自控轧钢机运行控制	1.用辅助继电器实现顺序控制的设计思想 2.基于辅助继电器使用起保停控制和置位复位控制的设计思想	A5、A6 B4、B5、B6 C1、C2、C3、C4	加工中心运行的PLC控制	翻转课堂教学法、分组教学法、案例教学法、实践教学法	1
14	模块三  PLC功能指令及其应用	任务13  信号灯闪光频率变化的PLC控制	1.功能指令的表达形式 2.PLC的软元件——数据寄存器 3.PLC的软元件——变址寄存器 4.传送指令	A5、A6 B4、B5、B6 C1、C2、C3、C4	传送指令的使用	翻转课堂教学法、分组教学法、案例教学法、实践教学法	2	3
15		任务14  简易定时报时器的PLC控制	1.比较指令 2.传送与比较指令的基本用途	A5、A6 B4、B5、B6 C1、C2、C3、C4	比较指令的使用	翻转课堂教学法、分组教学法、案例教学法、实践教学法	2	3
16		任务15  4站小车呼叫的PLC控制	1.算术与逻辑运算指令 2.编码指令 3.七段译码指令	A5、A6 B4、B5、B6 C1、C2、C3、C4	算术逻辑指令的使用	翻转课堂教学法、分组教学法、案例教学法、实践教学法	1	1
17		任务16  霓虹灯闪烁的PLC控制	1.单向移位指令 2.循环移位指令	A5、A6 B4、B5、B6 C1、C2、C3、C4	循环指令的使用	翻转课堂教学法、分组教学法、案例教学法、实践教学法	2	3
18	模块四  PLC与变频器	任务17  变频器控制电动机正、反转运行 任务18  基于PLC的变频器外部端子的电动机正、反转运行	1.三相交流异步电动机的调速 2.变频器的结构和工作原理 3.变频器的PU操作 4.变频器的EXT操作 5.变频器的组合操作	A6 B5、B6 C1、C2、C3、C4	变频器的使用	翻转课堂教学法、分组教学法、案例教学法、实践教学法		2
19	模块五  电气控制系统的设计及其PLC控制实例	任务19  CA6140型车床的电气控制及PLC控制实训 任务20  Z3040型摇臂钻床的电气控制及PLC控制实训 任务21  T68型卧式镗床的电气控制及PLC控制实训 期末复习	1.CA6140型车床运行的继电器-接触器控制及PLC控制 2.电气控制系统的分析方法 3.Z3040型摇臂钻床运行的继电器-接触器控制及PLC控制 4.电气控制系统的设计方法及保护环节的设计 5.T68型卧式镗床运行的继电器-接触器控制及PLC控制 6.电气控制系统的检修方法	A1、A6 B5、B6 C1、C2、C3、C4		案例教学法	1
小  计							36	36

注3：每个任务（单元）最多不超过8学时

说明：各任课教师可根据自己的不同教学方法进行适当的调整。

 

六、课程考核

课程考核分为终结性评价和过程性评价，比例设置为4:6。

（一）终结性评价（占40%）

1. 考核方式

期考笔试闭卷方式。

 

2. 考核标准

本课程的课程标准和考核要求。

 

（二）过程性评价（占60%）

过程性评价为各任务学习得分的平均值（占50%）+半期考试（占30%）+期末网上考试（占20%）。其中实施翻转课堂教学的各任务按以下方式计分。

1. 课前学习（30分，小组成员各自计分）

（1）网上资源学习(10分)

（2）网上随堂测试(15分)

（3）网上答疑讨论(5分)

 

2. 课上讨论（60分）

（1）课堂测验（15分，小组成员各自计分）

（2）协作实践及故障排除（45分，小组成员配合完成，统一计分，体现成员的协作）

（3）课堂综合表现（主要是抢答老师提出的问题，小组成员配合完成，统一计分，体现成员的协作，每道题最高分5分，但最终分数不确定，需与前面5部分以及后面的课后延展汇总确定，即总分不超过100分）

 

3. 课后延展(10分，小组成员各自计分，包含单元作业或知识拓展或网上虚拟实训等)。

 

七、实施要求

1. 授课教师基本要求

本课程授课教师应具备高校教师任职资格，具备从事高等职业教育的经验。

 

2. 实践教学条件要求（专业核心课程必填，其他选填）

（1）校内实训室

校内实训室

 

（2）校外实习基地

“电气控制与可编程控制器”课程校外实习基地

 

3. 教学方法与策略

（1）教学方法

本课程利用翻转课堂教学方法，采用线上学习与线下学习相结合、理论学习与实训学习相结合、自主学习与面授学习相结合的“混合式”教学模式。本课程采用任务驱动的项目化任务教学，一次课就是一个任务，教学环境为在线开放课程平台和理实一体化实训教室。

1）在线学习

本课程已在重庆高校在线开放课程平台（HTTP://WWW.CQOOC.COM/）建设了丰富的资源，同学们在课堂外线上自学，只要在老师安排的时间段内，均可在任何时间、任何有网络的地方自主学习。其学习网址及学习方式如下：

①使用任何浏览器进入课程平台，但是建议使用GOOGLE或火狐浏览器兼容性更好。

②进入平台后，选择“登录”，帐号是：13967+学号，密码是：cq+帐号。

③登录成功后，选择“学习中心”，在“在授课程”中选择本课程《电气控制与可编程控制器》，点击进入后选择“立即参加”即可进行学习，界面如下。

④进入学习界面后，在“课程公告”中下载相应的学习安排，了解本次学习的内容。

⑤了解学习要求后，选择“学习内容”，再选择相应的任务，按照任务单的内容，依次选择相应知识点进行学习。每个知识点可能包含文本资源、视频资源、动画资源、随堂测试、答疑讨论或虚拟实训等，根据要求进行学习。

根据考核评价，在线学习任务完成情况占30分，其中网上资源的学习10分，随堂测试15分，参与答疑讨论5分。

同学们在学习的过程中遇到任何问题均可相互交流，或通过网上答疑讨论区进行讨论，也可直接咨询老师，老师将及时给予解答。同时学习委员还可以提前收集同学们的问题反馈给老师，便于老师及时调整课上教学的内容。

 

2）面授学习

翻转课堂中，面授学习是对在线学习的配合，主要解决同学们在线上学习中的困惑和难点，而不再是对每个知识点的依次详细讲解。同时，重点是让学生在实训室进行实践操作。其课上教学的流程如下：

 

根据以上流程及考核评价，课上教学完成情况占60分，其中课堂测验15分，实践完成情况及故障排除45分，课堂综合表现分值不确定，主要是抢答老师提出的问题及课堂上综合表现，需配合课前学习、课上讨论其他几项活动以及课后延展等综合考虑，即学生完全每个任务的总分不超过100分。

 

3）课后延展

课后重在学生对所学任务的进一步延展，包含任务自测、知识拓展和网上虚拟实训等。根据考核评价，课后延展占10分。

 

（2）教学环境和条件要求

课程在可编程序控制器实训室上课。应具备可编程序控制器线实训装置（含电源屏、PLC主机板、变频器板、电脑）12套以上，微机应安装有GX Developer或GX Works2 PLC编程软件等。

 

（3）教学资源选用

 

课程教材选用表

 

课程参考教材选用表

 

课程数字化资源选用表

 

备注：课程标准的撰写格式为：宋体正文，小四号；表格：五号；行间距：固定值，16磅。此模板为我校课程标准建设的模板，各编制人可根据课程特色增设目录和条目。