Electromechanical Drive andControl

一、课程的性质和目的

      本门课程属于机械电子工程、机械设计制造及其自动化专业的一门专业课程。

      通过本课程的学习，使学生达到以下目的：

（1）通过本课程的学习，使学生获得机床电气传动控制的基本理论与知识，掌握常用电器的基本工作原理、主要特性，了解其应用与选用；

（2）掌握继电器—接触器、可编程序控制器的基本工作原理，学会用它们来实现生产过程的自动控制；

（3）掌握分析和设计机床电气控制的基本方法。

二、课程的教学内容和学时分配

第一章  常用低压电器（4学时）

教学内容：

常用低压电器的基本结构、工作原理、图形符号和文字符号、主要技术参数及其应用；

教学要求：

掌握常用低压电器的工作原理、图形符号和文字符号；熟悉常用低压电器的用途，能根据控制要求正确选择低压电器；了解常用低压电器的基本结构和主要技术参数。

教学重点：常用低压电器的工作原理、图形符号、文字符号、选择使用。

教学难点:常用低压电器的工作原理、选择使用。

第二章机床电器控制电路基本环节（8学时）

教学内容：

电气原理图的画法及阅读方法；笼型电动机的起动控制线路；电机正反转控制线路；电动机制动控制线路；双速电动机高低速控制线路；控制线路的其他基本环节；顺序启动

教学要求：

掌握绘制电气原理图的规则和方法，明确电气原理图、电气设备安装图和电气设备接线图的各自特点和相互区别。掌握常用电气符号的画法。掌握三相异步电动机的起动、正反转、制动和高低速转换、顺序启动等电气控制的原理和应用。掌握电动机的各种保护环节和连锁环节，控制系统中常用的控制原则（时间原则，速度原则，行程原则等）。

教学重点：正反转控制、顺序控制；控制系统中常用的控制原则。

教学难点：自锁、互锁和电动机的安全保护；控制系统中常用的控制原则。

第三章典型机床电路的分析与设计（6学时自修2学时）

教学内容：

普通车床电气控制线路；摇臂钻床的电气控制线路；铣床电气控制线路；机床电气控制线路原理图设计。

教学要求：

掌握上述机床电气控制线路的特点和工作原理；掌握机床电气控制线路的分析方法；学会机床电气控制线路原理图的设计方法。

教学重点：结合机床工作过程，分析控制线路的工作原理，学会读图和设计。

教学难点：各类机床的工作过程，控制电路分析。

第四章可编程序控制器概述（2学时）

教学内容：

PLC的发展历程、性能特点与分类、基本结构与基本工作原理。

教学要求：

了解可编程序控制器的的发展历程、性能特点与分类；掌握可编程控制器的基本结构与工作原理。

重点：可编程控制器的基本结构与工作原理

难点：可编程控制器的工作原理

第五章 S7-200 PLC基本指令系统与编程（8学时）

教学内容：

S7-200 PLC的编程语言和程序结构；S7-200 PLC的数据类型与编程软元件；基本逻辑指令、定时/计数指令的使用方法； PLC的程序设计及应用。

教学要求：

了解S7-200 PLC的编程语言和程序结构；掌握S7-200 PLC的数据类型与编程软元件；掌握基本逻辑指令、定时/计数指令的使用方法；掌握PLC的程序设计及应用。

重点：S7-200 PLC的数据类型与编程软元件；S7-200 PLC的编程指令；S7-200 PLC的程序设计方法。

难点：PLC的程序设计及应用

第六章 S7-200 PLC功能指令及应用（8学时 自修2学时）

教学内容：

数据处理指令及其应用；数学运算类指令及其应用；逻辑运算指令及其应用；程序控制类指令及其应用；其他功能指令及其应用。

教学要求：

掌握数据处理指令，数学运算类指令，逻辑运算指令，程序控制类指令及其应用，其他功能指令及其应用。

重点：数据处理指令，数学运算类指令，逻辑运算指令，程序控制类指令及其应用。

难点：数据处理指令，数学运算类指令，逻辑运算指令，程序控制类指令及其应用。

第七章 顺序控制（4学时）

教学内容：

顺序控制的基本概念、顺序功能图与状态的基本结构；顺序控制指令；顺序功能图的结构形式；顺序控制指令使用举例。

教学要求：

理解顺序控制的基本概念、顺序功能图与状态的基本结构；掌握顺序控制指令；掌握顺序功能图的结构形式；理解顺序控制指令使用举例

重点：顺序功能图与状态的基本结构；顺序控制指令；顺序功能图的结构形式

难点：顺序控制指令；顺序功能图的结构形式

三、课程教学环节的基本要求

课堂讲授：

本门课程以课堂讲授为主，坚持“教师为主导，学生为主体”的思想，教师的精讲与学生的自学相结合，教师主要起启发和引导的作用，贯彻少而精的原则，以点带面去激发学生获得更多知识的欲望，调动学生的学习自觉性；采用现代化、多媒体教学手段，课堂教学与和实验教学相结合，理论联系实际，以增加课堂教学信息量和感性认识，培养学生的动手能力。

实践教学部分(8学时)

序号	实验项目名称	项目学时	每组人数	内容提要	实验项 目类型	实验项目要求
1	三相异步电动机的正反转继电接触器控制	2	2	根据控制要求设计继电接触器控制电路原理图，根据原理图选择电器元件，合理布置电器元件并正确连接电器元件	综合型	必修
2	绕线式异步电动机串电阻启动（PLC控制）	2	2	运用西子S7-200 PLC编程软件，按照具体的控制要求进行编制、监控、调试PLC程序，实现控制要求	设计型	必修
3	交通灯的控制（PLC控制）	2	2	运用西子S7-200 PLC编程软件，按照具体的控制要求进行编制、监控、调试PLC程序，实现控制要求	综合型	必修
4	交流电动机的Y-△启动控制（PLC控制）	2	2	运用西子S7-200 PLC编程软件，按照具体的控制要求进行编制、监控、调试PLC程序，实现控制要求	综合型	必修

作业方面：

每次课后要求布置作业和思考题，并适当地增加一些难度较大及实用性较强的问题，以培养学生的设计能力与创新能力，增强学生的学习兴趣；结合学生的作业可采用一些课堂讨论，以调动学生的学习兴趣和积极性，使课堂活起来，提供“相互学习”的机会，培养学生探索与追求知识的能力。

考试环节：

课程成绩采用百分制，由三部分组成：平时成绩（教学活动过程）占20%，实验成绩（技能成绩）占20%；期末考试成绩占60%。期末考试采取笔试、闭卷形式。

教学活动过程考核包括：考勤50%，作业50%。

四、本课程与其它课程的联系与分工

本课程的先修课为：《大学物理》、《电子技术基础》、《机械工程测试技术》、《金工实习》、《液压与气压传动》等课程，该课程是《机电系统设计》、《机床数控技术》、《工业机器人技术与应用》、《汽车电子控制技术》等课程的先修课程。

五、教材及主要参考书

建议使用教材：

[1]杨霞.电气控制及PLC技术，清华出版社,2017.05

[2]王永华. 现代电气控制及PLC应用技术(第4版),北京航空航天大学出版社,2016.8

教学参考书：

[1]郭利霞. 机床电气与PLC应用技术，重庆大学出版社，2015.01

[2]曲尔光. 机床电气控制与PLC，电子工业出版社，2010.6

[3]陈远龄. 机床电气自动控制（第2版），机械工业出版社，2008.8

[4]王阿根. 西门子S7-200 PLC编程实例精解[M].电子工业出版社，2011

[5]向晓汉. 西门子S7-200PLC完全精通教程[M].化学工业出版社，2012  

机电传动与控制   实验教学大纲

一、实验课程的目的与任务

机床电气控制与PLC课程实验的目的在于使学生掌握基本的实验方法及实验技能，学习科学研究的方法，帮助学生学习和运用理论处理实际问题，验证消化和巩固理论知识的重要环节。通过三相异步电动机的正反转继电接触器控制实验使学生初步具备根据控制要求设计继电接触器控制电路原理图，并根据原理图选择电器元件，合理布置电器元件并正确连接电器元件，达到理论和实际相结合，提高学生的综合素质。通过对.PLC控制程序编制实验，掌握西子S7-200 PLC编程软件的使用以及在软件上按照具体的控制要求进行编制、监控、调试PLC程序，达到处理实际控制问题的能力。

二、实验教学基本要求

1、通过对继电接触器硬件和PLC编程实验，让学生具备低压电器动手接线的能力和程序设计的能力，把书本所学的理论和实际充分结合起来。

2、学会低压电器的硬件接线，掌握各种元器件的接线方法。

3、学会和掌握S7-200PLC软件界面，控制程序的编制和调试方法。

4、具备独立或协作操作完成实验，做好实验记录，并学会按要求撰写实验报告的能力。

三、实验项目与内容提要

序号	实验项目名称	项目学时	每组人数	内容提要	实验项目类型	实验项目要求
1	三相异步电动机的正反转继电接触器控制	2	2	根据控制要求设计继电接触器控制电路原理图，根据原理图选择电器元件，合理布置电器元件并正确连接电器元件	综合型	必修
2	绕线式异步电动机串电阻启动（PLC控制）	2	2	运用西子S7-200 PLC编程软件，按照具体的控制要求进行编制、监控、调试PLC程序，实现控制要求	设计型	必修
3	交通灯的控制（PLC控制）	2	2	运用西子S7-200 PLC编程软件，按照具体的控制要求进行编制、监控、调试PLC程序，实现控制要求	综合型	必修
4	交流电动机的Y-△启动控制（PLC控制）	2	2	运用西子S7-200 PLC编程软件，按照具体的控制要求进行编制、监控、调试PLC程序，实现控制要求	综合型	必修

四、实验报告格式及要求

完成机床电气控制与PLC实验报告中各项目的填写、实验图表绘制、程序的编制等内容。完成各实验后的思考题。

五、考核方式及成绩评定方法

1、考核方式：考查

2、成绩评定方法：

a)实验出勤10%

b)实验过程表现（实验态度和积极性、实验操作的熟练程度）20%。

c)实验结果30%

d)实验报告的完成情况40%

根据课前点名、实验结果检查、现场回答问题以及实验过程操作的规范性、积极性和实验报告的完成情况，按以上各项综合给出每名学生的实验总评成绩。

六、实验仪器设备配置

接触器、自动空气开关、按钮开关、热继电器、电动机、万用表、导线若干。

预装了S7-200PLC的电脑10台

七、实验教材（指导书）及参考书

[1]杨霞.电气控制及PLC技术，清华出版社,2017.05

[2] 郭利霞.机床电气与PLC应用技术，重庆大学出版社，2015.01

[3] 王阿根.西门子S7-200 PLC编程实例精解[M].电子工业出版社，2011

[4] 向晓汉.西门子S7-200PLC完全精通教程[M].化学工业出版社，2012