《电气控制与PLC》课程标准模板
适用专业： 电力系统自动化 课程类别： 专业基础课 修课方式： 必修 教学时数： 60 编制人： 审定人：
一、制定课程标准的依据
本标准是依据《中华人民共和国职业教育法》、《关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》(教高[2002]2号)、《关于全面提高战等职业教育教学质量的若干意见[教高[2006]16号)等文件精神，以及电力系统自动化专业的人才培养目标和培养规格的要求而制定，用于指导“电气控制与PLC”的课程编制。
二、课程定位与作用
《电气控制与PLC》课程是电力系统自动化专业的一门重要的专业必修课，《电气控制与PLC》课是以电器控制技术和可编程控制技术为核心，统筹电机控制与3C技术的课程，它是以行动为导向、以学生为主体、以知识为基础、以能力为目标，教、学、做一体化，培养学生具有对工厂典型生产机械电气控制线路进行基本环节设计、分析与故障排除的专业能力；具有对PLC控制系统进行I/O分配与系统程序设计的专业能力；具有良好的职业素养和合作共事、随机应变的关键能力；培养可持续发展的满足企业需求的自动化控制高技能人才,实现“为了行动而学习”的教学目标。
三、课程目标
通过《电气控制与PLC》课程的学习，培养学生掌握可编程控制器技术的基本知识和基本技能，能对简单的可编程控制系统进行程序设计、运行、调试与维护，满足生产现场可编程控制系统应用的需要。培养学生的实际动手能力和分析与解决工程实际问题的能力，进一步培养学生理论联系实际的工作作风，加深理解和巩固可编程序控制器和变频器方面的基
础知识，为实际应用可编程序控制器和变频器打下良好的基础。
1． 专业能力目标：
（1）掌握常用低压电器的使用，形成电气控制电路的设计思路； （2）熟练应用基本指令和功能指令是PLC编程的基础 ； （3）掌握PLC控制系统设计的基本方法。
2． 方法能力目标：
（1）掌握常用电气控制线路的安装及故障检修；
（2）掌握PLC的工程应用、维护和使用以及PLC在电气控制线路的应用及电气系统分析与维护。
3．社会能力目标：
（1）能及时发现工作中出现的问题，并分析问题和提出解决方案； （2）具有团队协作精神和良好的交流能力；
（3）实事求是、认真负责的工作作风，安全规范、一丝不苟的做事态度； （4）形成安全生产、爱护设备、保护环境与节能意识。
四、课程教学内容与学时安排建议
“电气控制与PLC”课程的教学内容与学时安排建议详见表1所示
表1 “电气控制与PLC”课程的教学内容与学时安排建议
序号 1 学习情境名称 情境一 常用低压电器 学时 8 学习〔任务)单元划分 1. 2. 3. 4. 2 情境二 继电接触器控制系统的基本电路 3 情境三 可编程控制器的相关知识论述 4 8 1. 2. 3. 1. 2. 3. 4. 低压电器的电磁机构与执行机构 开关电器与熔断器 主令电器与接触器 继电器 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则 做中学 并励直流电动机的基本控制电路 三相笼型异步电动机的控制电路 可编程控制器的产生、发展、定义及特点 可编程控制器的分类、应用与性能指标 PLC的基本组成 PLC的工作原理 学中做 任务驱动教学法 教学做一体化 任务驱动教学法 教学形式 教师讲授 引导文教学法 5. 4 情境四 S7-200系列的PLC构成 5 情景五 S7-200系列PLC的基本指令 6 情景六 S7-200系列PLC功能指令 8 10 6 1. 2. 3. 1. 2. 3. 1. 2. 3. 4. 5. 7 情景七 PLC控制系统的应用设计 8 情景八 PLC的梯形图程序设计方法及应用实例 8 8 1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. PLC的编程语言 S7-200 系列PLC系统结构 S7-200 系列PLC的内部元器件 S7-200 CPU存储器区域的寻址方式 基本逻辑指令 程序控制指令 基本指令的应用实例 数据处理指令 运算指令 表功能指令 转换指令 功能指令的应用实例 PLC控制系统的总体设计 减少PLC输入和输出点数的方法 提高PLC控制系统可靠性的措施 机械手控制系统的应用设计 PLC梯形图的经验设计法及应用 梯形图的逻辑设计法及应用 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用 教学做一体化 任务驱动教学法 教学做一体化 任务驱动教学法 教学做一体化 任务驱动教学法 教学做一体化 任务驱动教学法 教学做一体化 任务驱动教学法
五、学习情境及教学设计框架
创设学习情境的目的是为了帮助学生更有效地学习知识和技能，实现专业能力、方法能力和社会能力，即职业能力的培养。学习情境是与学生所学习的内容相适应的包含任务的工作活动,课程内容对接职业资格标准，与行业、企业标准相结合。描述学习情境的要素包括:教学目标、学习与实践（训练）内容、教学载体、教学形式与方法建议、教学环境与媒体选择、学生已有的学习基础、教师应具备的能力和考核评价说明。学习情境的详细描述见表2、表6所示。
表2“电气控制与PLC”学习情境1设计简表
理论:8H 情境一 常用低压电器的识别选用 教学目标 课时: 8H 实践: 教学载体 基本要求： 1.能正确识别组合开关与低压短路器，了解组合开关与气压断路器内部构造及用途；理解组合开关与低压短路器图形文字符号、电气参数及型号。； 2.能正确识别熔断器、变压器与交流接触器；了解熔断器、变压器与交流接触器图形文字符号、电气参数及型号。 3.能正确识别继电器与主令电器；了解继电器与主令电器内部构造及用途；理解继电器与主令电器图形文字符号、电气参数及型号。 4.能正确识读绘制常用低压电器图形。 5.继电器的分类、结构、原理及特点。 教学内容 子情境1 低压电器的电磁机构及执行机构 基本内容: 1. 电磁机构的组成和结构原理 2．触头系统的分类、组成及结构 3．灭弧系统的作用原理和主要措施 1.低压开关和组合开关的结构、原理及图形文字符号 子情境2 开关电器及熔断器 2.低压断路器的结构、工作原理及图形文字符号 3.低压断路器的的分类、技术参数 4.熔断器的工作原理、种类、主要参数及选用 子情境3 主令电器及接触器 子情境4 继电器 1.主令电器的分类、工作原理、型号含义及电气符号 2.接触器的结构、工作原理、主要技术参数及型号含义 1.继电器的结构及工作原理 2.继电器的分类、动作原理及主要技术参数 1.固态继电器 2.温度继电器 1.分组讨论 2.理论讲授 1.分组讨论 2.理论讲授 1.智能化低压断路器 2.低压断路器的选择 3.自复式熔断器 拓展内容： 电动力灭弧方法、原理及过程。 教学方法建议 1.分组讨论 2.理论讲授 1.分组讨论 2.理论讲授 较高要求: 1.组合开关与低压短路器的符号及用途、接线方法 2.熔断器、变压器与交流接触器的符号及用途、接线方法 3.继电器与主令电器的符号及用途、接线方法 开关电器、熔断器、接触器、继电器、主令开关
表3“电气控制与PLC”学习情境2设计简表
情境二 电气控制的基本环节 教学目标 课时: 8H 理论:8H 实践: 教学载体 基本要求： 1.能正确绘制电气控制基本环节线路，自主完成电气控制基本环节线路接线与调试 2.理解电动机正反转控制的工作原理；能进行正反转控制环节接线与调试 3.理解电动机能耗制动控制的工作原理；能进行制动控制接线与调试 4.能叙述自主的设计试验线路工作原理与试验步骤；能进行自主设计电气控制试验线路的接线与调试 教学内容 基本内容: 拓展内容： 1.分组讨论 2.理论讲授 子情境1 电气控制线路的图形、文字符号及绘制原则 1.绘制电气原理图的基本原则 2.图面区域的划分 3.继电器、接触器的线圈与触头对应位置的索引 1.电气元件布置图 2.电气接线图 3.案例教学 4.任务驱动 教学方法建议 较高要求: 1. 启动控制环节构成及控制逻辑分析电气接线与调试操作规程；启动控制环节接线方法 2.正反转控制环节构成、控制逻辑分析、接线方法、故障分析与排除方法 3．制动控制环节构成；制动控制逻辑分析；控制环保环节接线方法 电力拖动实训室 1.分组讨论 2.理论讲授 子情境2 并励直流电动机的基本控制电路 1.启动控制电路 2.正、反转控制电路 3.能耗制动控制电路 调速控制电路 3.案例教学 4.任务驱动 1.分组讨论、实践 2.理论讲授 子情境3 三相笼型异步电动机的直接启动和降压启动控制线路 制 2.三相异步电动机的全压起动 3.三相异步电动机的降压启动 1.三相异步电动机的长动与点动控多台电动机顺序启动 3.任务驱动
表4“电气控制与PLC”学习情境3设计简表
情境三 可编程控制器的相关知识论述 教学目标 基本要求： 1.了解可编程控制器的产生与发展 2.了解可编程控制器的定义及特点 3.了解可编程控制器的分类及应用 4.了解可编程控制器的基本性能指标 5.认知可编程控制器的硬件系统 6.认知可编程控制器的软件及编程语言 7.认知可编程控制器的工作原理 教学内容 子情境1 可编程控制器的产生、发展、定义及特点 基本内容: 1.可编程控制器的产生过程和发展历程 2. 可编程控制器的相关定义及技术特点 单片机的结构及技术特点 拓展内容： 1.理论讲授 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动 1.理论讲授 子情境2 可编程控制器的分类、应用与性能指标 2.分组讨论 1.可编程控制器的分类及应用 2.可编程控制器的各项性能指标 3.案例教学 4.任务驱动 较高要求: 1.PLC和单片机及计算机的主要区别和应用特点 2.其它系列可编程控制器的编程语言 3.其它系列可编程控制器组成和主要性能指标 教学方法建议 多媒体课件 课时: 4H 理论:4H 实践: 教学载体 1.理论讲授 1.PLC的CPU和存储器 2.PLC的输入/输出接口和其它接口 3.PLC的编程器及其它元件 1.EPROM写入器功用 2.盒式磁带机的功用 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动 子情景3 PLC的基本组成 1.理论讲授 子情景4 PLC的工作原理 1.PLC的控制系统的等效工作电路 2.PLC的扫描方式及工作过程 3.PLC对输入/输出的处理规则 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动 1.理论讲授 子情景5 PLC的编程语言 1.PLC的软件系统 2.PLC的编程语言 言 PLC的高级编程语2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动
表5“电气控制与PLC”学习情境4设计简表
情境四 S7-200系列的PLC构成 教学目标 课时: 6H 理论:6H 实践: 教学载体 较高要求: 基本要求： 1.认知可编程控制器的硬件系统 2.认知可编程控制器的软件及编程语言 3.认知可编程控制器的工作原理 1.其它系列可编程控制器的编程语言 2.其它系列可编程控制器组成和主要性能指标 . 多媒体课件 EPROM写入器 教学内容 基本内容: 拓展内容： 议 教学方法建1.理论讲授 子情境1 S7-200 系列PLC系统结构 1.PLC的CPU和存储器 2.PLC的输入/输出接口和其它接口 3.PLC的编程器及其它元件 1.EPROM写入器功用 2.盒式磁带机的功用 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动 1.理论讲授 子情境2 S7-200 系列PLC的内部元器件 1.PLC的软件系统 2.PLC的编程语言 言 PLC的高级编程语2.分组讨论 3.案例教学 1.理论讲授 2.分组讨论 3.案例教学 子情景3 S7-200 CPU存储器区域的寻址方式 1.PLC的控制系统的等效工作电路 2.PLC的扫描方式及工作过程 3.PLC对输入/输出的处理规则 4.任务驱动
表6“电气控制与PLC”学习情境5设计简表
情境五 S7-200系列PLC的基本指令 教学目标 较高要求: 基本要求： 1. 掌握基本逻辑指令、程序控制类等指令 2. 熟练应用所学的基本指令进行简单的程序 3. 熟练掌握梯形图和指令表两种编程语言之间的转换 1.通过定时器/计数器简单电路编程的学习，建立独立的编程思想，培养分析与解决实际问题的能力。 2.对现有程序进行功能增加与程序修改 教学内容 基本内容: 1.位操作指令 2.置位S、复位R指令 3.边沿脉冲指令 子情境1 基本逻辑指令 4.立即指令I（Immediate） 5.触发器指令 7.比较指令 8.定时器 9.计数器 1.结束指令END/MEND 2.暂停指令STOP 3.看门狗复位指令WDR 子情境2 程序控制指令 4.跳转指令JMP与标号指令LBL 5.循环指令FOR和NEXT 6.子程序 7.与ENO指令 8.顺序控制指令 1.理论讲授 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动 6.取反和空操作指令 拓展内容： 1.理论讲授 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动 plc实训室 课时: 10H 理论:6H 实践:4H 教学载体 教学方法建议 1.自锁控制电路 2.互锁控制电路 3.多点控制电路 子情境3 基本指令的应用实例 4.关联控制电路 5.顺序控制电路 6.二分频电路 7.闪烁电路 8.特殊时间控制电路 9.扩展定时器和计数器 1.报警电路 2.照明灯控制电路 3.译码电路 1.理论讲授 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动
表7“电气控制与PLC”学习情境6设计简表
情境六 S7-200系列PLC功能指令 教学目标 课时: 8H 理论:6H 实践:2H 教学载体 基本要求： 1. 熟悉各功能指令的格式 2. 熟练掌握功能指令梯形图编程方法 较高要求: 1.增加自动控制功能要求并对其进行程序设计； 2. 会利用中断技术。 plc实训室 教学内容 子情境1 数据处理指令 基本内容: 1. 数据传送 2. 移位指令 3. 字节交换/填充指令 拓展内容： 1.梯形图程序的功能更改与修改。 2.音乐喷泉的自动控制设计。 教学方法建议 1.理论讲授 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动 子情境2 运算指令 1. 算术运算指令 2. 数学函数指令 3. 增1/减1计数指令 4. 逻辑运算指令 1.梯形图程序的功能更改与修改。 2.抢答器的自动控制设计。 1.理论讲授 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动 1.理论讲授 子情境3 表功能指令 1. 填表指令ATT 2. 表取数指令 3. 表查找指令TBL FIND 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动 1.理论讲授 子情境4 转换指令 1. 数据类型转换指令 2. 数据的编码和译码指令 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动 1.理论讲授 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动 子情境5 功能指令的应用实例 1. 三相笼型异步电动机星形-三角形启动控制 2. 三相步进电机的控制 3. 四组抢答器程序设计
表8“电气控制与PLC”学习情境7设计简表
5. 教学目标 情境七 PLC控制系统的应用设计 课时: 8H 理论:6H 实践:2H 教学载体 基本要求： 1. 建立PLC控制系统总体设计的设计思路 2. 掌握PLC控制系统的设计步骤 3. 掌握减少PLC输入/输出点数的方法 较高要求: 1.增加自动控制功能要求并对其进行程序设计； 2. 掌握对PLC控制系统故障的检测与诊断 plc实训室 教学内容 基本内容: 拓展内容： 教学方法建议
1.理论讲授 子情境1 PLC控制系统的总体设计 则 3.PLC控制系统的设计步骤 1. PLC控制系统的类型 2. PLC控制系统设计的基本原 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动 1.理论讲授 子情境2 减少PLC输入和输出点数的方法 1.减少PLC输入点数的方法 2.减少PLC输出点数的方法 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动 1.PLC的工作环境 子情境3 提高PLC控制系统可靠性的措施 2.对电源的处理 3.对感性负载的处理 4.安装与布线的注意事项 5.PLC的接地 1.冗余系统与热备用系统 2.故障的检测与诊断 1.理论讲授 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动 1.理论讲授 机械手的步进控制的控制要求通道分配、I/O接线及梯形图程序设计 1.梯形图程序的功能更改与修改。 2.抢答器的自动控制设计。 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动 子情境4 机械手控制系统的应用设计
表9“电气控制与PLC”学习情境8设计简表
情境八 PLC的梯形图程序设计方法及应用实例 教学目标 课时: 8H 理论:4H 实践:4H 教学载体 基本要求： 1.了解各种自动控制举例的工作原理及控制要求 2.掌握I/O通道的分配及PLC的I/O接线图 3.掌握梯形图程序设计方法 4.熟练掌握PLC的梯形图的顺序控制设计法，能够利用此法根据具体问题画出顺序功能图，然后画出梯形图。 教学内容 子情境1 PLC梯形图的经验设计法及应用 计 基本内容: 1. 运货小车的自动控制 2. 交通信号灯控制的控制要求通道分配、I/O接线及梯形图程序设较高要求: 1.增加自动控制功能要求并对其进行程序设计； 2.对现有程序进行功能增加与程序修改 3.了解PLC梯形图四种设计法应用的优缺点 PLC实训室 教学方法建议 拓展内容： 1.梯形图程序的功能更改与修改。 2.音乐喷泉的自动控制设计。 1.理论讲授 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动 1.理论讲授 子情境2 梯形图的逻辑设计法及应用 1.电梯的自动控制的控制要求通道分配、I/O接线及梯形图程序设计 2. 装卸料小车多方式运动控制 3. 深孔钻床的自动控制 1.梯形图程序的功能更改与修改。 2.抢答器的自动控制设计。 1.理论讲授 子情境3 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用 1.梯形图程序的功能更1. 交通指挥信号灯的顺序控制 2. 自动门顺序控制 改与修改。 2.大、小球分检机械臂装置的控制 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动 2.分组讨论 3.案例教学 4.任务驱动
六、教学实施建议
1．教学方法
（1）在教学过程中，应立足于强化学生实际操作能力，以工作任务引领提高学生学习兴趣，激发学生学习热情；
（2）在教学过程中，注意采用多媒体、图示、现场指导等直观的教学手段，帮助学生理解并掌握本课程的专业技能。
（3）在教学过程中，融入本专业其他岗位关联知识，使其成为一体，树立严谨、认真、耐心、仔细、效益的意识。
（4）在教学过程中，应积极引导学生提升职业素养，促进职业道德的养成； （5）在教学过程中，能营造职业岗位的情景，为学生提供较好的职业学习氛围，培养学生的实践能力。
（6）在教学过程中，注意能够把日常所看到的电气控制现象与电气控制与PLC知识衔接起来，提高学生的兴趣，培养学生善于思考、勤于观察的习惯，并能激发学生学习的积极性和主动性。
（7）在教学过程中，注意多种教学方法的运用，像项目法、任务驱动法等多种途径。 （8）在教学过程中，应立足于加强学生解决问题和实际操作能力的培养，以工作任务贯穿学习过程，使学生获得解决问题、完成任务的成就感。
2．教学组织
（1）教学方式：本课程无法回避基本原理的分析，并且还会涉及比较复杂的接卸结构。在教室黑板上现场绘制效率太低、效果很差。另外为了更好的展现可编程控制的运动状态和内部机构，就需要在教学过程中，要多应用多媒体、投影、教学挂图等教学资源辅助教学，抓住学生的注意力，使教与学同步。
（2） 教学内容与教学重点：教学内容要重视电气控制的基本原理和基本技能的理解与掌握，并结电气控制与PLC的新技术、新工艺、新设备发展趋势，及时补充更新教学内容；教学以电气控制硬件接线为基础，掌握PLC的基本编程技能，进而对老的电气设备进行改造。
3．教学要求
（1）要注意本专业前后课程的衔接和知识的连贯性。
（2）教学资源：需要可编程控制器实验平台、多媒体设备等支持教学；
（3）教师要求：该课程涉及知识面宽，操作性强。要求讲授教师具有丰富的实践经验和宽广的知识面；
七、教学团队基本要求
1．团队规模:
基于每学期8班级的规模，配备专兼职教师 6-8人，其中双师型教师 5名，企业兼职教师1-2名；研究生学历6，高级工程师1-2名。专兼结合比例、学历、职称比例合理，专业结构互补。
2．教师专业背景与能力要求:
（1）具有电子电路、维修电工、电机电气控制、液压气动技术、过程控制技术、机电一体化技术等方面系统的专业知识。
（2）具备设计PLC控制系统的能力。
（3）课内实践指导教师必须具备现场实际工作经历一年以上。 （4）具备基于行动导向教学法的设计应用能力。
（5）对学生做人、做事、职业素养培养方面有足够清晰的认识和心得体会。 （6）具有较强的驾驭课堂的能力。 （7）具有良好的职业道德和责任心。 （8）具备较强的科学研究、创新创造能力。 3．课程负责人: 林庭双 4．“双师型”教师队伍建设:
（1）提升职教专业教师的入职标准，增加专业实践经历的要求。
（2）选聘实践能力强、职业素养高、教学能力相对较好的专业技术人员担任学校兼职教师。
（3）完善专业教师定期到企业进行调研、研发、实践锻炼的保障措施，并加强过程监控。
八、教学实验实训环境基本要求
实施《电气控制与PLC》课程教学，校内实验实训硬件环境应具备表7所列条件。 表7 《电气控制与PLC》课程实验实训硬件基本条件
名称 基本配置要求 功能说明 常用电工工具 电工操作实训台 数字万用表 PLC实训室 通过运料小车、工业机械手、交通信号灯等项目实训，培养PLC控制系统的设计、调试、运行与维护等技能 计算机 PLC实训装置 控制对象：运料小车、工业机械手、交通信号灯等
九、学习评价建议
1．对学生学业评价，要改变原来重理论轻实践的做法，关注评价的多元性，注重过程评价和结果评价相结合的评价方式。既要重视结果的正确性，又要重视学生学习和完成工作任务的态度、实际操作能力、做事规范程度、完成作业等过程评价。
2．实训和实验考核相对独立，评价方式由百分制考核改为等级制考核，课程考核方案突出整体性评价。
“电气控制与PLC”课程学习评价建议表8。
表8“电气控制与PLC”课程学习评价建议
评价类型 过程评价（50%） 评价内容 1、学习态度 2、课堂发言 3、作业提交情况 4、学生自平和互评 5、综合电气控制与PLC实训 结构评价（50%） 6、期末考试 评价标准 出勤情况 课堂提问 提交次数和作业成绩 客观评价自己和别人 单独考核 考核成绩 成绩权重 20 10 10 10 50
十、课程教学资源开发与利用
1．教师应根据课程目标，针对学习情境中的每个任务编写任务工单。
2．为满足课程教学质量要求，应有丰富的教学资源。教学资源包括:课程教材（自编或选用)，教辅教材(实验、实训、习题指导书)，工具书（半导体器件手册、集成电路手册）多媒体PPT课件，视频录像，学习指南，工作任务书，教学实验箱等各种实物教具。
3．充分利用电子期刊、数字图书馆、电子书籍和互联网等资源，丰富教学内容。
十一、其他说明
本课程标准同样适用于机电一体化、电厂热能动力装置专业。
