高职院校电气自动化实训教案

高职院校电气自动化实训教案一、课程基本信息（一）课程名称电气自动化综合实训（二）适用专业电气自动化技术、机电一体化技术、工业机器人技术等相关专业（三）实训学期通常安排在第三或第四学期，建议在完成《电机与拖动基础》、《电力电子技术》、《PLC编程与应用》等核心课程理论学习后进行。（四）学时与学分建议总学时为60-80学时（可根据实际情况调整），学分3-4分。（五）先修课程电工基础、电子技术、电机与拖动基础、电气控制与PLC技术、电力电子技术。二、实训目标本实训旨在通过一系列贴近工业现场的实践项目，使学生能够将电气自动化相关的理论知识与实际操作技能相结合，培养其分析和解决实际工程问题的能力，为今后从事电气自动化设备的安装、调试、维护及初步设计工作奠定坚实基础。具体目标如下：（一）知识目标1.掌握常用低压电器、传感器、PLC、变频器、触摸屏等自动化元器件及设备的基本结构、工作原理和选型方法。2.理解典型电气控制电路（如电机启停、正反转、星三角降压启动等）的构成原理和设计思路。3.熟悉PLC编程语言（如梯形图、SCL）的基本语法和编程技巧，理解PLC控制系统的工作过程。4.了解自动化系统集成的基本概念和一般流程，掌握简单控制系统的设计与实现方法。（二）能力目标1.能够正确选用和规范使用常用电工工具、仪表（如万用表、示波器）进行电路测量与故障排查。2.能够独立或协作完成典型电气控制电路的原理图识读、元器件选型、安装接线与调试。4.初步具备对自动化系统常见故障进行分析、判断和排除的能力。5.培养规范操作、安全第一的职业意识，以及团队协作、沟通表达和持续学习的能力。（三）素质目标1.培养严谨细致的工作作风和精益求精的工匠精神。2.树立安全生产意识和规范操作习惯。3.提升分析问题、解决问题的综合职业能力。4.增强团队协作与创新思维能力。三、实训内容与学时分配序号实训项目名称主要内容与要求学时备注:---:-------------------------------:-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------:---:-------1安全用电教育与实训准备实训室安全规程学习，常用工具、仪表认知与使用规范，元器件识别与检测方法。4必修2三相异步电动机基本控制电路装调点动与连续运转控制、正反转控制、星三角降压启动控制电路的原理图分析、元器件选型、安装接线、通电试车与故障排除。12必修3PLC编程与基本逻辑控制实训PLC硬件认知、编程软件使用、基本指令练习、定时器/计数器应用；用PLC实现电动机的启停、正反转、星三角降压启动等控制。16必修4典型机床控制电路模拟与故障排查分析典型机床（如CA6140车床、M7130平面磨床）主电路与控制电路的工作原理，在实训台上模拟搭建或利用仿真软件进行故障设置与排查训练。8选修/必修5变频器基本应用实训变频器认知、参数设置、外部端子控制、模拟量控制；实现电动机的无级调速、正反转及多段速控制。8必修6PLC与触摸屏综合应用实训触摸屏硬件连接与软件组态，创建人机交互界面（如启停按钮、状态显示、参数设置），实现PLC与触摸屏的数据通信及联合控制。8必修7PLC综合控制项目实训（如物料分拣）根据给定任务（如模拟物料分拣、自动送料），进行系统方案设计、电气原理图绘制、PLC程序编写、触摸屏界面设计、系统安装接线、联合调试与优化。12必修8实训总结与考核撰写实训报告，进行技能操作考核或项目答辩。2**合计****70***(注：可根据学校实训设备条件、学生层次和专业特色对项目及学时进行调整。)*四、实训设备、工具与材料（一）主要设备1.电气控制实训台（含三相电源、单相电源、保护装置）2.PLC实训装置（推荐主流品牌如西门子S____/1500系列、三菱FX系列等，配备必要的I/O模块）3.变频器实训模块或独立变频器4.触摸屏实训模块或独立触摸屏5.三相异步电动机（若干，功率1.5kW以下）6.典型机床电气控制仿真实训装置（可选）7.物料分拣或类似综合实训装置（可选）（二）常用工具1.电工工具套装：螺丝刀（一字、十字）、剥线钳、尖嘴钳、斜口钳、电工刀、扳手等。2.万用表（数字式，具备交直流电压、电流、电阻测量功能）3.兆欧表（摇表，用于绝缘测试）4.示波器（用于观察信号波形，可选）（三）测量仪表同常用工具中的万用表、兆欧表、示波器。（四）消耗材料1.单股/多股铜芯导线（不同颜色、不同线径）2.接线端子排、导轨3.号码管、线号笔4.扎带、固定卡子5.常用低压电器元件：按钮、指示灯、接触器、继电器、热继电器、空气开关、熔断器等（根据实训项目准备备用件）五、实训组织与管理（一）教学方法1.项目驱动法：以具体工程项目或工作任务为导向，引导学生主动学习和实践。2.任务引领法：将实训内容分解为若干具体任务，学生在完成任务的过程中掌握知识和技能。3.讲练结合法：教师进行必要的理论讲解、示范操作后，学生分组进行实际操作练习。4.小组协作法：将学生分成3-4人的实训小组，共同完成较复杂的实训项目，培养团队协作能力。5.引导启发法：在学生遇到问题时，教师不直接给出答案，而是通过提问、提示等方式引导学生独立思考。（二）学生分组建议每3-4名学生为一个实训小组，每组配备一套主要实训设备和工具。设组长一名，负责组内协调、任务分配和安全监督。（三）安全管理1.岗前安全教育：实训开始前必须进行严格的安全用电教育和实训室规章制度学习，强调“安全第一，预防为主”。2.着装要求：进入实训室必须按规定穿着工作服，不允许穿拖鞋、高跟鞋，长发需盘起。3.操作规范：严格遵守电气操作规程，接线完毕须经教师检查无误后方可通电；通电时严禁带电接线或拆线。4.设备维护：爱护实训设备，正确使用仪器仪表，发现设备故障应立即断电并报告教师。5.消防准备：熟悉实训室消防器材的位置和使用方法。6.责任落实：将安全责任落实到每个小组和个人。（四）纪律要求1.按时出勤，不迟到、早退、旷课。2.服从教师安排和指导，认真完成实训任务。3.保持实训室安静、整洁，不得在实训室内追逐打闹或进行与实训无关的活动。4.实训结束后，整理好工具、仪表和实训工位，切断电源。（五）考核方式1.过程性考核（60%）：*出勤与纪律表现（10%）*实训态度与操作规范性（15%）*小组协作与任务完成情况（15%）*实训报告（包括预习报告、过程记录、数据分析、总结反思）（20%）2.终结性考核（40%）：*技能操作考核：选取一个或多个核心实训项目（如PLC控制电机正反转带触摸屏监控），要求学生独立或小组协作完成从识图、接线、编程到调试的全过程。*口头提问或项目答辩：考核学生对实训原理、方法及相关知识的理解程度。六、实训考核方式与标准（一）过程性考核标准1.出勤与纪律：全勤，遵守实训室各项规章制度，无违纪现象。2.实训态度：积极主动参与实训，认真听讲，勤于思考，操作谨慎规范。3.小组协作：能与小组成员有效沟通，分工明确，积极配合完成共同任务。4.实训报告：*预习报告：能提前预习，明确实训目的、内容和步骤，对关键知识点有初步理解。*过程记录：详细记录实训数据、观察现象、遇到的问题及解决方法。*报告完整性与规范性：结构完整，条理清晰，字迹工整（或排版规范），图表规范。（二）终结性考核标准（以“PLC控制电动机正反转并通过触摸屏监控”为例）1.电路设计与连接（25%）：能正确识读或绘制电气控制原理图，元器件选型合理，接线牢固、规范、美观，符合安全要求。2.PLC程序编写与调试（35%）：能正确运用PLC指令编写控制程序，程序逻辑正确，无语法错误，能通过调试实现电动机正反转、互锁、限位等控制要求。3.触摸屏组态与通信（25%）：能正确完成触摸屏与PLC的通信设置，设计合理的人机界面，实现对电机运行状态的监控和基本操作。4.安全规范与问题解决（15%）：操作过程符合安全规程，能独立分析并排除实训过程中出现的一般故障，展现良好的故障排查思路。七、实训教材与参考资料1.主教材：*学校自编《电气自动化实训指导书》（推荐）*相关国家规划教材或行业优秀教材，如《电气控制与PLC应用实训教程》、《电机拖动与控制实训》等。2.参考资料：*所用PLC、变频器、触摸屏等设备的官方技术手册或用户手册。*《低压配电设计规范》、《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》等相关国家标准。*工业自动化控制领域相关技术期刊、网站及行业案例。八、注意事项1.安全第一：始终将安全放在首位，严格遵守操作规程，严禁违章操作。通电前必须经教师检查同意。2.规范操作：养成良好的操作习惯，工具、仪表使用方法正确，接线工艺规范。3.爱护设备：妥善保管和使用实训设备、工具和元器件，节约耗材，如有损坏及时报告并按规定处理。4.勤于思考：实训过程中遇到问题要主动思考，积极查阅资料或与同学、教师讨论，培养独立解决问题的能力。5.文明实训：保持实训工位及周边环境的整洁卫生，实训结束后按要求整理好工位。九、实训项目详细指导（示例：项目三PLC编程与基本逻辑控制实训-任务二：PLC实现电动机正反转控制）（一）实训目标1.理解电动机正反转控制的电气原理及PLC控制的实现方法。2.掌握PLC输入、输出端子的合理分配方法。3.学会运用PLC基本逻辑指令（如LD,LDI,OR,ANI,OUT,SET,RST等）编写控制程序。5.培养安全操作意识和故障排查能力。（二）实训设备与工具PLC主机及扩展模块、编程电缆、计算机（安装编程软件）、电气实训台、三相异步电动机、交流接触器（2个）、热继电器、空气开关、按钮（3个：正转、反转、停止）、指示灯（可选）、万用表、电工工具一套、导线若干。（三）实训原理电动机正反转控制的关键在于改变通入定子绕组的三相电源相序。传统继电接触器控制中，通过两个接触器主触点的换相来实现，并设置电气互锁和机械互锁以防止电源短路。PLC控制则是用PLC内部的程序逻辑代替传统控制电路中的中间继电器和时间继电器等，通过PLC的输出端子控制接触器线圈的通断，从而实现对电动机的控制。（四）实训步骤1.任务分析与I/O分配：*根据控制要求（正转启动、反转启动、停止、过载保护），确定输入信号（按钮、热继电器触点）和输出信号（接触器线圈）。*列出I/O地址分配表。例如：*输入：正转按钮SB1-I0.0，反转按钮SB2-I0.1，停止按钮SB3-I0.2，热继电器FR常闭触点-I0.3*输出：正转接触器KM1线圈-Q0.0，反转接触器KM2线圈-Q0.12.电气原理图设计：*绘制PLC外部接线图，包括电源回路、PLC输入回路、PLC输出回路（控制接触器线圈）及电动机主回路。3.硬件接线：*按照设计的电气原理图，在实训台上进行元器件的固定和导线连接。注意先断开总电源，确保接线牢固、正确，特别注意接触器主触点的相序和PLCI/O端子的对应关系。4.程序设计：*在计算机上打开PLC编程软件，创建新项目，选择正确的PLC型号。*根据控制逻辑（启保停、互锁）编写梯形图程序。程序应包含：*正转控制：当SB1按下，KM1线圈得电并自锁，同时KM2线圈失电（互锁）。*反转控制：当SB2按下，KM2线圈得电并自锁，同时KM1线圈失电（互锁）。*停止控制：当SB3按下或热继电器动作，KM1、KM2线圈均失电。*互锁环节：KM1线圈得电时，其常闭触点切断KM2线圈回路；反之亦然。*进行PLC程序的模拟调试或在线监控，观察各软元件状态是否符合逻辑。*确认程序无误、外部接线正确后，在教师指导下，接通实训台总电源。*进行通电试车：分别操作正转、反转、停止按钮，观察电动机运行状态是否符合预期，检查互锁功能是否有效。6.故障设置与排除（选做）：*教师或学生之间互相设置简单故障（如接线松动、按钮接触不良、程序逻辑错误等），练习故障分析与排除。7.数据记录与实训报告：*记录I/O分配表、电气接线图、PLC程序。*记录调试过程中遇到的问题及解决方法。*总结实训心得与体会。（五）常见问题与解决方法2.按下按钮电动机不启动：检查输入回路接线是否正确，按钮是否完好，PLC输入指示灯是否正常点亮；检查输出回路接线，接触器线圈是否完好，PLC输出指示灯是否正常点亮；检查程序逻辑是否有误，如是否遗漏自锁或互锁条件。3.电动机只能单方向转动：检查对应方向的按钮、接触器、