《工業(yè)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程標(biāo)準(zhǔn)

江蘇城市職業(yè)學(xué)院五年制高職《工業(yè)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程標(biāo)準(zhǔn)2009級機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)（第三學(xué)期）用一、課程概述1、課程性質(zhì)和任務(wù)《工業(yè)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)課，是理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng)的一門學(xué)科。本課程的目的與任務(wù)掌握用計(jì)算機(jī)作為一般機(jī)械設(shè)備控制的系統(tǒng)組成、理論分析與實(shí)現(xiàn)技術(shù)。學(xué)會計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)方面的有關(guān)理論與方法，注重計(jì)算機(jī)控制在工業(yè)實(shí)踐方面的應(yīng)用技術(shù)，學(xué)會綜合運(yùn)用前導(dǎo)課程的相關(guān)內(nèi)容。2、課程設(shè)計(jì)理念與思路本課程是高職機(jī)電一體化專業(yè)選修的基礎(chǔ)課程，其目的是使學(xué)生了解和初步掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本理論和基本設(shè)計(jì)方法，掌握計(jì)算機(jī)對模擬量、考官兩、數(shù)字量及脈沖量的處理和控制方法，了解集散控制、局域網(wǎng)控制和以太網(wǎng)控制技術(shù)、掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)工程應(yīng)用設(shè)計(jì)方法。通過本課程的教學(xué)可以使學(xué)生適應(yīng)社會新形勢、新技術(shù)的發(fā)展需求。二、課程目標(biāo)本課程以計(jì)算機(jī)控制為基礎(chǔ)，應(yīng)用技術(shù)為背景，使計(jì)算機(jī)技術(shù)與工業(yè)技術(shù)融合到一起，讓學(xué)生在掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)基本的同時(shí)了解計(jì)算機(jī)在工程中的廣泛應(yīng)用，拓充學(xué)生的知識層面。通過本課程的教學(xué)，達(dá)到如下要求：理解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的概念、組成與特點(diǎn)；了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)；掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的信號和過程通道設(shè)計(jì)；掌握數(shù)字量通道、模擬量通道設(shè)計(jì)方法；掌握數(shù)字控制的基本原理、逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理、直流電動機(jī)控制原理以及單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)原理；掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)PID算法、了解數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)的基本原理以及模糊邏輯控制；理解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的四種方式；了解現(xiàn)場總線的背景以及發(fā)展；了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件的使用方法；掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制中的串行通信技術(shù)基礎(chǔ)，理解串行通信技術(shù)在工業(yè)中的使用；了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的基本方法、軟硬件設(shè)計(jì)方案；理解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)例。三、課程內(nèi)容和要求項(xiàng)目一計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述

1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的概念、組成與特點(diǎn)

1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)

1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)

1.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢教學(xué)要求：1．了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的概念、組成與特點(diǎn)。2．理解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)。3．了解計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)。4．掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)。5．了解控制用計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)。項(xiàng)目二計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的信號和過程通道設(shè)計(jì)2.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的信號種類

2.2數(shù)子量通道設(shè)計(jì)

2.3模擬量輸入通道設(shè)計(jì)

2.4模擬量輸出通道設(shè)計(jì)教學(xué)要求：掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的信號種類分別為：數(shù)據(jù)信號、狀態(tài)信號和控制信號，分別理解三種不同信號的特點(diǎn)及其在整個(gè)控制系統(tǒng)中的作用。掌握數(shù)字量輸入通道和輸出通道的設(shè)計(jì)原理。了解模擬量輸入、輸出通道的基本組成，在此基礎(chǔ)上理解采樣與量化的概念以及A/D轉(zhuǎn)換器的接口技術(shù)。項(xiàng)目三數(shù)字控制與電機(jī)控制技術(shù)3.1數(shù)字控制基礎(chǔ)

3.2逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理

3.3直流電動機(jī)控制技術(shù)

3.4單片機(jī)控制步進(jìn)電動機(jī)教學(xué)要求：掌握數(shù)字控制的基本原理。熟悉數(shù)字控制的三種方式：點(diǎn)位控制、直線切削控制、輪廓的切削控制。理解逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)的基本原理，并在此基礎(chǔ)上比較兩種方法的特點(diǎn)，了解其在系統(tǒng)中的作用。掌握直流電動機(jī)控制中PWM的工作原理及其調(diào)壓調(diào)速的工作原理。理解步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，在理解的基礎(chǔ)上掌握步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動方式及步進(jìn)電機(jī)與單片機(jī)控制的聯(lián)系。項(xiàng)目四計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制算法4.1數(shù)字PID控制算法

4.2數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)

4.3模糊邏輯控制教學(xué)要求：了解PID算法的概念及分類，掌握準(zhǔn)連續(xù)PID算法以及對標(biāo)準(zhǔn)PID算法的改進(jìn)。熟悉PID算法中各個(gè)參數(shù)的意義，在熟練掌握的基礎(chǔ)上學(xué)會PID參數(shù)的整定。了解數(shù)字控制器直接設(shè)計(jì)的基本原理，掌握其中最少拍控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、最少拍無紋波控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。了解什么是模糊邏輯設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上理解模糊邏輯控制方法的概念、方法及設(shè)計(jì)與應(yīng)用。項(xiàng)目五計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)5.1過程監(jiān)控程序設(shè)計(jì)5.2數(shù)字濾波程序設(shè)計(jì)5.3標(biāo)度變換程序設(shè)計(jì)5.4線性化處理程序設(shè)計(jì)教學(xué)要求：理解過程監(jiān)控程序設(shè)計(jì)的基本概念，本設(shè)計(jì)體現(xiàn)在五種方式方法上，分別為：開關(guān)量檢測程序設(shè)計(jì)、脈沖量計(jì)數(shù)程序設(shè)計(jì)、顯示程序設(shè)計(jì)、鍵盤處理程序設(shè)計(jì)和報(bào)警程序設(shè)計(jì)。理解開關(guān)量檢測程序設(shè)計(jì)、脈沖量計(jì)數(shù)程序設(shè)計(jì)、顯示程序設(shè)計(jì)與報(bào)警程序設(shè)計(jì)的方法及設(shè)計(jì)流程圖。理解數(shù)字濾波程序設(shè)計(jì)的種類。掌握線性化處理程序設(shè)計(jì)的三種方法：計(jì)算法、查表法和線性插值法。項(xiàng)目六現(xiàn)場總線應(yīng)用技術(shù)6.1現(xiàn)場總線的現(xiàn)狀與發(fā)展6.2現(xiàn)場總線簡介6.3CAN現(xiàn)場總線6.4Profibus現(xiàn)場總線教學(xué)要求：了解現(xiàn)場總線的概念，在現(xiàn)代化工業(yè)中所處的地位，關(guān)注現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢?；纠斫鈽?biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線的分類：FF、CAN、DeviceNet、Lonwork、Profibus等等。掌握CAN現(xiàn)場總線的概念，了解CAN現(xiàn)場總線在工業(yè)中的技術(shù)規(guī)范。理解Profibus現(xiàn)場總線的概念、傳輸技術(shù)、通信模型及其產(chǎn)品特點(diǎn)。項(xiàng)目七計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件簡介7.1了解組態(tài)王7.2開始一個(gè)新項(xiàng)目7.3設(shè)計(jì)畫圖7.4定義外部設(shè)備和數(shù)據(jù)7.5讓畫面運(yùn)動起來7.6實(shí)時(shí)趨勢曲線與實(shí)時(shí)報(bào)警窗口7.7查閱歷史數(shù)據(jù)7.8報(bào)告和控件7.9增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性教學(xué)要求：通過化工廠反應(yīng)車間的模型了解組態(tài)王的概。了解組態(tài)王軟件的結(jié)構(gòu)方式，學(xué)會組態(tài)王與模塊、PLC、智能儀表等其他工控設(shè)備的連接方式。了解項(xiàng)目的含義以及相關(guān)的仿真實(shí)驗(yàn)即要學(xué)會應(yīng)用組態(tài)王做實(shí)驗(yàn)。項(xiàng)目八工業(yè)控制中的串行通信技術(shù)8.1串行通信基礎(chǔ)8.2工業(yè)控制中常用的串行接口8.3常用的串行通信接口芯片8.4串行通信的應(yīng)用舉例教學(xué)要求：了解串行通信的概念包括系統(tǒng)組成、通信協(xié)議和同步技術(shù)。了解工業(yè)控制中幾種常用的串行接口：RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)、RS-422A接口標(biāo)準(zhǔn)、RS-423A接口標(biāo)準(zhǔn)、RS-485接口標(biāo)準(zhǔn)。了解幾種標(biāo)準(zhǔn)接口的不同點(diǎn)以及各個(gè)接口標(biāo)準(zhǔn)的使用環(huán)境。熟悉常見的串行通信接口芯片以及組成的串行接口完成的基本任務(wù)。理解串行通信的幾種應(yīng)用。項(xiàng)目九計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法9.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求、特點(diǎn)和步驟9.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案9.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)9.4計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)9.5基于工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線技術(shù)的新型控制系統(tǒng)9.6計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)教學(xué)要求：掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求（高可靠性、可操作性、實(shí)時(shí)性、通用性和性價(jià)比）、特點(diǎn)和步驟（9步）。熟悉設(shè)計(jì)方案：研究項(xiàng)目生產(chǎn)工藝要求、確定系統(tǒng)測控任務(wù)和確定系統(tǒng)整體控制方案。掌握硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及其注意點(diǎn)（芯片型號、引腳明、引腳號等等）。熟悉軟件的分類（系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件），學(xué)會應(yīng)用程序語言的選擇及設(shè)計(jì)步驟。了解基于工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線技術(shù)的新型控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖（工程師站、操作站、控制站、網(wǎng)橋和通信網(wǎng)絡(luò)）了解干擾信號的種類及其傳輸方式，理解硬件抗干擾技術(shù)，學(xué)會軟件抗干擾技術(shù)。項(xiàng)目十計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例10.1電熱加溫度智能控制系統(tǒng)10.2羰基合成模試評價(jià)裝置計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（智能儀表）教學(xué)要求：了解加溫度智能控制系統(tǒng)中硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法及其算法的應(yīng)用，掌握電加溫溫控智能系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。了解智能儀表在工業(yè)中的地位，學(xué)會羰基合成過程參量與控制要求。熟悉系統(tǒng)總體控制方案，學(xué)會軟件設(shè)計(jì)方法。四、實(shí)施建議4.1教學(xué)建議(1)在教學(xué)過程中，應(yīng)立足于加強(qiáng)學(xué)生實(shí)際操作能力的培養(yǎng)，采用分組討論教學(xué)，以學(xué)生為主題進(jìn)行對本內(nèi)容的探討提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的成就動機(jī)。(2)本課程教學(xué)的關(guān)鍵是現(xiàn)場教學(xué)，以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)為核心，在教學(xué)過程中，教師示范和學(xué)生分組操作訓(xùn)練互動，學(xué)生提問與教師解答、指導(dǎo)有機(jī)結(jié)合。讓學(xué)生在“教”與“學(xué)”過程中，認(rèn)識工業(yè)中計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用的多樣化，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中展示團(tuán)隊(duì)能力，掌握學(xué)習(xí)方法，能分析簡單的控制系統(tǒng)。(3)在教學(xué)過程中，要注重課程資源的積累與使用，以提高課堂教學(xué)效率。尤其是對部分控制系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，學(xué)生難以理解的抽象概念，通過利用畫圖、多媒體課件等可有效地化解教學(xué)難點(diǎn)。(4)在教學(xué)過程中，教師一定要積極引導(dǎo)學(xué)生提升職業(yè)素養(yǎng)，提高職業(yè)道德，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。4.2課時(shí)分配建議本課程建議學(xué)時(shí)為120學(xué)時(shí)，具體分配如下：序號項(xiàng)目課時(shí)1項(xiàng)目一計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述102項(xiàng)目二計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的信號和過程通道設(shè)計(jì)103項(xiàng)目三數(shù)字控制與電機(jī)控制技術(shù)124項(xiàng)目四計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制算法145項(xiàng)目五計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)126項(xiàng)目六現(xiàn)場總線應(yīng)用技術(shù)167項(xiàng)目七計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件簡介108項(xiàng)目八工業(yè)控制中的串行通信技術(shù)129項(xiàng)目九計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法1410項(xiàng)目十計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例1011合計(jì)1204.3建議教材與教學(xué)參考資料《工業(yè)計(jì)算甲控制技