《自动化综合实践》课程教学大纲

《自动化综合实践》课程教学大纲课程名称：自动化综合实践课程代码：ELEA3045英文名称：AssemblingPracticeofAutomation课程性质：专业必修课程学分/学时：3学分/6周开课学期：第7学期适用专业：电气工程及其自动化先修课程：电装与制作实习、电子技术课程设计、电机原理与电机拖动、检测技术及仪表、PLC原理与应用后续课程：毕业设计开课单位：机电工程学院课程负责人：王富东大纲执笔人：顾晓辉大纲审核人：余雷一、课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明学生需掌握知识与能力及其应达到的水平）课程性质：自动化综合实践是电气工程及其自动化专业的一门专业必修课程。本课程针对电气工程及其自动化专业的特点，以传感器技术、PLC技术、变频器技术等知识为主，同时结合组态技术、电机拖动技术，并且以实际应用为导向，培养学生能够利用现代先进的控制设备和技术解决电气领域实际工程问题的能力。教学目标：自动化综合实践是一门实践课程，综合运用了传感器技术、PLC技术、变频器技术、组态技术、电机拖动技术。通过本课程的学习，学生要掌握常用的机械及电器元件的工作原理、硬件选择及安装调试，掌握常用机械工具、测绘工具、电器仪表的使用，掌握电气原理图和气动原理图的识图、绘图能力，掌握现代自动化控制设备技术的工作原理、硬件选择及安装调试。通过本课程让学生设计、安装与调试完成一套自动化生产线，使学生对电气工程及其自动化的专业技术有更深入的了解。通过模拟自动化产线的项目招投标过程，要求学生以团队进行项目设计，提交解决方案和标书，并进行述标，提升学生的经济决策和项目管理能力。本课程的具体教学目标如下：掌握常用的机械及电器元件的工作原理、硬件选择及安装调试。掌握常用机械工具、测绘工具、电器仪表的使用。培养学生正确使用仪器仪表，读取数据，整理实验结果的能力。掌握电气原理图和气动原理图的识图、绘图能力。培养学生能够针对具体的系统进行实验方案和相应原理图的设计能力。掌握传感器技术、PLC技术、变频器技术、伺服电机技术、组态技术等现代自动化控制设备技术的工作原理、硬件选择及安装调试。培养学生能够针对具体的系统进行自动化控制设备的选择和实现的能力。掌握利用现代自动化控制设备技术进行系统上位机、下位机单机、联机设计和调试，培养学生独立完成团队分配的工作和团结协作的能力。掌握工程项目招投标知识，以自动化产线为载体设计项目方案，沟通交流，进行项目投标和述标，争取中标。以团队形式开展课程实践，培养团队意识和协作精神。围绕自动化产线的设计和优化，能够查阅各种资料，掌握自学能力。教学目标与毕业要求的对应关系：毕业要求指标点课程目标对应关系说明毕业要求4：研究4-1能够基于电气和自动化专业知识，选择研究线路，设计实验方案教学目标2掌握电气原理图和气动原理图的识图、绘图能力。培养学生能够针对具体的系统进行实验方案和相应原理图的设计能力教学目标3掌握现代自动化控制设备技术的工作原理、硬件选择及安装调试。培养学生能够针对具体的系统进行自动化控制设备的选择和实现的能力毕业要求5：使用现代工具5-2能熟练使用电子仪器仪表和其他硬件检测电气和自动化的关键参数教学目标1掌握常用机械工具、测绘工具、电器仪表的使用。培养学生正确使用仪器仪表，读取数据，整理实验结果的能力毕业要求9：个人和团队9-1能够承担团队中个人角色与责任，独立完成团队分配的工作教学目标6以团队形式开展课程实践，培养团队意识和协作精神毕业要求10：沟通10-1能够对电气和自动化工程问题的关键技术和难点进行口头或书面表达，跟公众和同行有效沟通并能够合理决策教学目标4掌握利用现代自动化控制设备技术进行系统上位机、下位机单机、联机设计和调试，培养学生独立完成团队分配的工作和团结协作的能力10-3具备国际化视野，能实现跨文化交际，技术交流和项目合作教学目标5通过设计一个自动化产线的招投标案例，学生以团队方式进行投标方案设计，讲述标书，争取中标毕业要求12：终身学习12-2能针对个人或职业的发展需求，采用合适的方法持续学习和提升，建立学习知识和拓展能力的途径教学目标7通过课后作业和自学拓展模块，要求学生学会查阅资料，学习新知识，培养自主学习的习惯和能力二、课程教学内容及学时分配（含课程教学、自学、作业、讨论等内容和要求，指明重点内容和难点内容。重点内容：；难点内容：∆）绪论（2学时）（支撑教学目标1、2）自动化生产线的概述自动化生产线的功能自动化生产线的组成自动化生产线的工艺流程自动化生产线的操控方式目标及要求：掌握自动化生产线的基本概念。熟悉一般机械机构动作原理。熟悉自动化生产线上的现代控制设备。了解课程的主要教学内容、学习方法和主要参考资料。讨论内容：讨论传统继电控制系统与自动控制系统的差异作业内容：自动化生产线的组成、操控供料站、加工站、装配站的设计、安装与调试（4学时）（支撑教学目标3、4）各个工作站的工作原理和流程工作站电气原理图和气动原理图的设计工作站PLC控制编程设计工作站安装与调试目标及要求：了解各个工作站的工作原理和流程，选择合适的硬件和控制方法。准确绘制系统电气原理图和气动原理图，并根据原理图进行系统硬件（包括传感器、PLC、气动元器件等）安装与调试工作。熟练掌握PLC编程的一般方法和技巧，准确编写各个工作站的控制程序。∆熟练掌握各个工作站单机调试的方法，完成各站的单机运行。∆讨论内容：讨论PLC编程方法和技巧作业内容：完成各站的单机控制程序自学拓展：了解联网通讯的方法分拣站的设计、安装与调试（4学时）（支撑教学目标3、4）了解分拣站的工作原理和流程熟练掌握变频器控制技术分拣站电气原理图和气动原理图的设计分拣站变频器控制设计和PLC控制编程设计结合变频器技术和PLC技术完成系统的单机调试目标及要求：了解分拣站的工作原理和流程，选择合适的硬件和控制方法。熟练掌握变频器控制技术，包括变频器的选择，安装，参数设置，外部接线，运行调试等。准确绘制系统电气原理图和气动原理图，并根据原理图进行系统硬件（包括传感器、PLC、变频器、气动元器件等）安装与调试工作。熟练掌握变频器控制技术和PLC编程方法，准确编写分拣站的控制程序。∆熟练结合传感器、变频器和PLC实现电机的精准位置速度等控制，完成分拣站的单机运行。∆讨论内容：讨论变频器和旋转编码器的优点。作业内容：PLC与变频器相互之间的控制方法自学拓展：基于数字量控制的PLC与变频器相互之间的控制输送站的设计、安装与调试（4学时）（支撑教学目标3、4）了解输送站机械手的工作原理熟练掌握伺服电机技术熟练掌握利用PLC来实现伺服电机的精准控制输送站电气原理图和气动原理图的设计结合PLC和伺服电机技术完成系统的单机调试目标及要求：了解输送站机械手的工作原理和动作流程。熟练掌握伺服电机的工作原理、设备选择安装、参数设置，外部接线、安装调试。∆准确绘制系统电气原理图和气动原理图，并根据原理图进行系统硬件安装与调试工作。熟练使用PLC来完成对伺服电机的位置速度等精准控制，完成输送站的调试。∆讨论内容：讨论伺服电机的优点作业内容：PLC控制伺服电机的程序设计自学拓展：高精度电机的控制方法整机自动化生产线的联机调试设计、安装与全线运行（4学时）（支撑教学目标3、4、5）了解整机运行的动作流程熟练完成电气原理图和气动原理图的设计熟练掌握多台PLC联网设计编程的方法熟练掌握组态软件的使用方法结合多种控制设备和技术完成生产线的整机调试和运行目标及要求：了解整机运行的动作流程。准确绘制系统电气原理图和气动原理图，并根据原理图进行系统硬件安装与调试工作。熟练掌握多台PLC联网通讯控制的外部接线，编程的方法。∆熟练掌握组态软件的实用方法，通过上位机组态软件实现对自动化生产线的全线监控。结合传感器、PLC、伺服、组态、变频器等多种控制设备和技术完成整机的全线运行。∆讨论内容：讨论PLC联网通讯的方法作业内容：设计合适的组态界面实现全线的精准监控自学拓展：基于无线的PLC联网通讯的方法自动化产线模拟招投标（6学时）（支撑教学目标5、6、7）了解工程项目招投标的基础知识项目发布招标通知，明确招标要求，团队买标书设计自动化产线项目方案询价并制定报价单项目投标、评标宣布中标单位目标及要求：了解工程项目招投标的流程。设计自动化产线的解决方案，体现创新部分。项目报价、询价、商务谈判技能。∆项目投标、述标的基本能力。讨论内容：项目招投标技巧和注意事项讨论三、教学方法在教学方式上，根据具体教学内容，综合运用课堂讲授和演示、课堂讨论、课堂练习、发现学习法和自学指导法，通过引入问题和启发式教学，使学生更加明确教学内容的知识体系，引导学生主动学习，激发内在学习动机，提高课堂的积极性。在目前的实验教学条件基础上，及时采用实验练习法，强化所学知识的理解和运用，培养学生解决实际问题的能力。在实验教学过程中，引导学生发现问题，思考解决方案，为后续教学内容作铺垫。结合具体教学内容，本课程所采用的教学方法说明如下：1、掌握常用的机械及电器元件的工作原理、硬件选择及安装调试，掌握常用机械工具、测绘工具、电器仪表的使用。这部分教学内容的实践性比较强，所涉及的大部分都是实际操作，所以在讲解的过程中让学生跟着老师的说明进行操作，每一个功能讲解完成后给学生留出一定的时间让学生进行熟悉。2、掌握电气原理图和气动原理图的识图、绘图能力。教学内容涉及具体的原理讲解，教学时比较容易设计明确的功能目标。在教学中采用讲授法、演示法和实验练习法相结合。先集中给学生讲解简单原理图的设计思路和方法，然后一步步深入的对复杂原理图进行探讨和设计，让学生逐步掌握设计的思路和方法。3、掌握传感器技术、PLC技术、变频器技术、伺服电机技术、组态技术等现代自动化控制设备技术的工作原理、硬件选择及安装调试。这部分教学内容所涉及的设备控制方法和编程较多，对于缺乏实际经验的学生而言，内容比较抽象，难度较大。教学中采用讲授法和实验练习法相结合。开始教学时，只讲授简单的控制和编程方法，然后引导学生自行完成复杂控制对象的编程，并上机进行调试。4、掌握利用现代自动化控制设备技术进行系统上位机、下位机单机、联机设计和调试。这部分主要采用实验练习法，在讲解完控制流程以后，让学生自主编写控制程序，设计技术参数，进行外部接线等，并完成最后的整机调试运行。在实际的练习中，总结经验教训，巩固所学专业知识。在教学方法的实际执行过程中，每个教学环节都应具有明确的目的性。同时，以上教学方法需要根据教学过程中的实际效果、学生对知识点的掌握和应用情况不断改进。教学效果不好、学生对知识点理解程度不高时，应适当调整教学方法，适当增加演示法或实验训练法，或在讲授后续教学内容时，引导学生前后联系，结合前置难点内容进行讨论，强化知识掌握。在学生对知识掌握情况较好，系统性较好、实验训练效果较好的情况下，适当提高教学内容或实验内容的难度，或增加发