西門(mén)子S7-1200PLC應(yīng)用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(LAD)

《PLC應(yīng)用技術(shù)（S7-1200PLC--LAD）》課程標(biāo)準(zhǔn)第一部分課程說(shuō)明課程代碼：030115課程名稱(chēng)：PLC應(yīng)用技術(shù)課程學(xué)分：課程學(xué)時(shí)：課程類(lèi)型：專(zhuān)業(yè)核心課課程性質(zhì)和任務(wù)：《PLC應(yīng)用技術(shù)》是電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化、工業(yè)機(jī)器人等智能制造類(lèi)專(zhuān)業(yè)的的一門(mén)專(zhuān)業(yè)核心課程。掌握PLC應(yīng)用技術(shù)基本理論知識(shí)和實(shí)踐方法，為后續(xù)學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課程好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；培養(yǎng)以PLC為核心的自動(dòng)控制系統(tǒng)、智能制造設(shè)備等分析、安裝、調(diào)試、運(yùn)行和維護(hù)的高技術(shù)、技能型人才。本課程的任務(wù)是：以西門(mén)子公司S7-1200PLC在生產(chǎn)實(shí)踐中的典型應(yīng)用為載體，以基于工作過(guò)程的項(xiàng)目化內(nèi)容為主要介紹對(duì)象，使學(xué)生掌握PLC工作原理、TIA博圖軟件以及仿真軟件的使用；S7-1200PLC的系統(tǒng)配置、硬件和網(wǎng)絡(luò)組態(tài)方法、硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試、基本指令及其應(yīng)用、程序設(shè)計(jì)的方法；圍繞G120變頻器、觸摸屏和步進(jìn)/伺服電機(jī)等在生產(chǎn)線(xiàn)中的典型應(yīng)用案例講述PLC的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、以太網(wǎng)通信技術(shù)以及PID控制技術(shù)。培養(yǎng)學(xué)生的PLC綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。課程目標(biāo)：1．知識(shí)目標(biāo)（1）S7-1200PLC的工作原理（2）博圖軟件的基礎(chǔ)知識(shí)和基本應(yīng)用（3）S7-1200PLC的基本指令、編程方法和應(yīng)用（4）順序控制設(shè)計(jì)方法和程序的經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法（5）結(jié)構(gòu)化程序的設(shè)計(jì)的基本知識(shí)和方法，面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)基本方法。（6）函數(shù)的概念、編輯、調(diào)用以及在程序設(shè)計(jì)中的基本方法（7）函數(shù)塊的概念、編輯、調(diào)用以及在程序設(shè)計(jì)中的基本方法（8）中斷組織塊的概念、分類(lèi)以及常用中斷組織塊應(yīng)用（9）模擬量的基本概念、模擬信號(hào)的處理以及程序設(shè)計(jì)方法（10）HMI的基本概念、常用控件的組態(tài)方法以及PLC與HMI的通信連接（11）G120變頻器的參數(shù)設(shè)置；G120變頻器的組態(tài)；PLC控制G120變頻器調(diào)速的基本方法以及應(yīng)用（12）S7-1200PLC的以太網(wǎng)通信的基本概念、開(kāi)放式用戶(hù)通信、S7通信以及分布式I/O以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、通信指令以及程序設(shè)計(jì)的方法（13）高速脈沖輸出和高速計(jì)數(shù)器指令及其應(yīng)用；工藝對(duì)象的組態(tài)、常用指令及應(yīng)用；步進(jìn)/伺服電機(jī)控制的基本概念、PLC控制步進(jìn)/伺服電機(jī)的方法；平面二維運(yùn)動(dòng)控制軟硬件的設(shè)計(jì)(14)PID控制的基本概念；S7-1200PLCPID_Compact指令算法、參數(shù)整定及編程；旋轉(zhuǎn)編碼器及高速計(jì)數(shù)器指令的測(cè)頻應(yīng)用、模擬量信號(hào)處理及在PID中的應(yīng)用以及PID對(duì)象仿真函數(shù)庫(kù)的應(yīng)用2.能力目標(biāo)（1）博圖軟件的使用能力（2）S7-1200PLC控制系統(tǒng)硬件安裝、調(diào)試和故障排除能力（3）S7-1200PLC典型工程應(yīng)用，面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)化編程能力（4）HMI硬件維護(hù)及故障排除能力（5）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)在運(yùn)動(dòng)控制中的調(diào)試與故障排除能力（6）S7-1200PLC以太網(wǎng)通信的硬件架構(gòu)、安裝和調(diào)試能力（7）S7-1200PLC控制G120變頻器基本應(yīng)用的硬件安裝、接線(xiàn)和故障排除能力（8）PID控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試能力，PID參數(shù)整定方法和能力（9）PLC軟硬件綜合設(shè)計(jì)與調(diào)試能力及故障排除能力3.素質(zhì)目標(biāo)（1）良好的職業(yè)道德和職業(yè)素養(yǎng)（2）文安、全明生產(chǎn)的責(zé)任意識(shí)（3）團(tuán)隊(duì)合作、樂(lè)于奉獻(xiàn)的品質(zhì)（4）勇于探索、創(chuàng)新實(shí)踐的精神本門(mén)課程與其他課程關(guān)系：前導(dǎo)課程：《電工電子技術(shù)》、《電機(jī)與電氣控制技術(shù)》、《傳感器技術(shù)》、《單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》等后續(xù)課程：根據(jù)不同專(zhuān)業(yè)定推薦教材及參考書(shū)：《西門(mén)子S7-1200PLC應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程（第3版）》編者吳繁紅出版社：電子工業(yè)出版社出版年月：2024年12月第二部分教學(xué)內(nèi)容綱要一、教學(xué)內(nèi)容及要求項(xiàng)目1：認(rèn)識(shí)S7-1200PLC教學(xué)內(nèi)容：PLC概述、組成及工作原理；S7-1200PLC簡(jiǎn)介；S7-1200PLC的程序結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程；S7-1200PLC的擴(kuò)展模塊及功能。（☆）重點(diǎn)：PLC的基本組成結(jié)構(gòu)、PLC的循環(huán)掃描工作原理（△）難點(diǎn)：PLC的循環(huán)掃描工作原理項(xiàng)目2：博圖軟件的使用教學(xué)內(nèi)容：TIA博圖集成軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)組成；TIA博圖集成軟件簡(jiǎn)介及基本應(yīng)用；通過(guò)入門(mén)實(shí)例，掌握博圖軟件的使用步驟和方法。（☆）重點(diǎn)：TIA博圖集成軟件使用方法；在線(xiàn)硬件組態(tài)和離線(xiàn)硬件組態(tài)（△）難點(diǎn)：監(jiān)控與強(qiáng)制表的使用項(xiàng)目4：八路搶答器教學(xué)內(nèi)容：1、項(xiàng)目導(dǎo)入：8路搶答功能，并數(shù)碼顯示搶答的編號(hào)（1~8數(shù)字）；2、相關(guān)知識(shí)：存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)類(lèi)型及其尋址、位邏輯指令及其應(yīng)用；3、項(xiàng)目實(shí)施：硬件原理圖及接線(xiàn)圖；軟件：“起-保-停-互鎖”程序應(yīng)用、軟件譯碼；調(diào)試：硬件設(shè)備上調(diào)試；SIM仿真軟件調(diào)試；4、項(xiàng)目拓展：加時(shí)間控制的8路搶答器設(shè)計(jì)（☆）重點(diǎn)：存儲(chǔ)器：輸入/輸出映像寄存器、位存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)器、臨時(shí)堆棧；“起-保-停”程序設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用；軟件譯碼。（△）難點(diǎn)：數(shù)據(jù)塊尋址方式；優(yōu)化的塊訪(fǎng)問(wèn)/非優(yōu)化的塊訪(fǎng)問(wèn)；程序的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。項(xiàng)目5：三相異步電動(dòng)機(jī)的星-三角降壓?jiǎn)?dòng)教學(xué)內(nèi)容：1、項(xiàng)目導(dǎo)入：具有“正-停-反”控制的星-三角降壓?jiǎn)?dòng)；2、相關(guān)知識(shí)：四種定時(shí)器指令及其應(yīng)用；3、項(xiàng)目實(shí)施：1）硬件：原理及接線(xiàn)圖；2）軟件：“起-保-停-互鎖”程序應(yīng)用、定時(shí)器延時(shí)程序設(shè)計(jì)；3）調(diào)試：用監(jiān)控表程序調(diào)試；SIM仿真調(diào)試；4、項(xiàng)目拓展：項(xiàng)目3八路搶答器中，增加時(shí)間延時(shí)功能，復(fù)雜的邏輯控制程序設(shè)計(jì)方法。（☆）重點(diǎn)：1）定時(shí)器指令的特點(diǎn)：背景數(shù)據(jù)塊；2）定時(shí)器指令的功能：四種定時(shí)器的功能及其應(yīng)用場(chǎng)合。定時(shí)器的構(gòu)成的基本應(yīng)用單元：周期性脈沖信號(hào)、周期和脈寬可調(diào)的矩形波信號(hào)。3）定時(shí)器指令更新（△）難點(diǎn)：定時(shí)器指令更新方法，用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能的程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目6：運(yùn)料小車(chē)控制教學(xué)內(nèi)容：1、項(xiàng)目導(dǎo)入：循環(huán)次數(shù)可控的小車(chē)往返運(yùn)動(dòng)；2、相關(guān)知識(shí)：三種計(jì)數(shù)器指令及其應(yīng)用、順序控制的程序設(shè)計(jì)方法；4、項(xiàng)目實(shí)施：1）硬件：原理圖、接線(xiàn)；2）軟件：循環(huán)次數(shù)可控的小車(chē)往返運(yùn)動(dòng)程序設(shè)計(jì)；5、項(xiàng)目拓展：復(fù)雜功能的順序控制程序設(shè)計(jì)方法。（☆）重點(diǎn)：1）順序功能圖與順序控制設(shè)計(jì)法；2）計(jì)數(shù)器指令及其應(yīng)用：計(jì)數(shù)器指令的特點(diǎn)：背景數(shù)據(jù)塊、計(jì)數(shù)器指令的計(jì)數(shù)范圍；計(jì)數(shù)器指令的功能：三種計(jì)數(shù)器的功能及典型應(yīng)用場(chǎng)合：（產(chǎn)品計(jì)數(shù)、累計(jì)循環(huán)次數(shù)、多功能按鍵）；計(jì)數(shù)器背景數(shù)據(jù)塊，采用多重背景數(shù)據(jù)塊。（△）難點(diǎn)：順序功能程序的設(shè)計(jì)方法；計(jì)數(shù)器的自復(fù)位程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目7：十字路口交通燈教學(xué)內(nèi)容：1、項(xiàng)目導(dǎo)入：十字路口交通信號(hào)燈的控制；2、相關(guān)知識(shí)：程序結(jié)構(gòu)、組織塊、功能指令及其應(yīng)用、函數(shù)的編輯和調(diào)用；3、項(xiàng)目實(shí)施：1）硬件：原理圖、接線(xiàn)；2）軟件：交通信號(hào)燈的控制程序設(shè)計(jì)、函數(shù)的編輯與調(diào)用；4、項(xiàng)目拓展：復(fù)雜函數(shù)的編輯與調(diào)用。（☆）重點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)的整體架構(gòu)；函數(shù)的設(shè)計(jì)原則、編輯及其調(diào)用方法。（△）難點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)的整體架構(gòu)；函數(shù)設(shè)計(jì)原則項(xiàng)目8：電動(dòng)機(jī)組控制教學(xué)內(nèi)容：1、項(xiàng)目導(dǎo)入：三臺(tái)電機(jī)順序啟動(dòng)/逆序停止，啟動(dòng)時(shí)，每臺(tái)電機(jī)要滿(mǎn)足星三角降壓?jiǎn)?dòng)；2、相關(guān)知識(shí)：函數(shù)塊（接口參數(shù)的概念及其使用、函數(shù)塊的編輯與調(diào)用）；3、項(xiàng)目實(shí)施：1）硬件：原理圖；2）軟件：三臺(tái)電機(jī)順序啟動(dòng)/逆序停止程序設(shè)計(jì)；4、項(xiàng)目拓展：多重背景數(shù)據(jù)塊、函數(shù)塊的嵌套調(diào)用。（☆）重點(diǎn)：軟件設(shè)計(jì)的整體架構(gòu)；函數(shù)塊的設(shè)計(jì)原則、編輯及其調(diào)用方法。多重背景數(shù)據(jù)塊的概念及其應(yīng)用方法；FC與FB的比較，理解兩者的異同。（△）難點(diǎn)：靜態(tài)變量和多重背景數(shù)據(jù)塊的函數(shù)塊的調(diào)用及編程方法；PLC數(shù)據(jù)類(lèi)型的定義和使用。項(xiàng)目9：基于HMI液體混合系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容：1、項(xiàng)目導(dǎo)入：液位高度的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)兩種液體的混合，并進(jìn)行液位顯示；2、相關(guān)知識(shí)：1）模擬量模塊及其處理；2）運(yùn)算指令及其應(yīng)用；3）中斷事件及其常用中斷組織塊及其應(yīng)用；3、項(xiàng)目實(shí)施：復(fù)雜程序設(shè)計(jì)（模擬量處理程序設(shè)計(jì)、順序控制程序設(shè)計(jì)）；4、項(xiàng)目拓展：HMI為輸入/輸出設(shè)備，控制液體混合。（☆）重點(diǎn)：復(fù)雜功能程序設(shè)計(jì)的整體架構(gòu)；模擬量采樣及處理的硬件和程序設(shè)計(jì)；常用中斷組織塊的概念及應(yīng)用；HMI基本應(yīng)用。（△）難點(diǎn)：模擬量硬件的接線(xiàn)、模擬量采樣程序的設(shè)計(jì)方法項(xiàng)目10：G120變頻器的電動(dòng)機(jī)控制教學(xué)內(nèi)容：1、項(xiàng)目導(dǎo)入：通過(guò)觸摸屏設(shè)置電機(jī)的轉(zhuǎn)速、控制電動(dòng)機(jī)的啟停及正反轉(zhuǎn)，并在觸摸屏上顯示電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速、電壓、電流、功率等運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)；2、相關(guān)知識(shí)：G120變頻器常用參數(shù)的含義、參數(shù)設(shè)置方法、G120報(bào)文格式；S7-1200PLC控制G120變頻器轉(zhuǎn)速的典型應(yīng)用；3、項(xiàng)目實(shí)施：1）硬件組態(tài)（G120）；2）通過(guò)Startdriver軟件實(shí)現(xiàn)G120變頻器的快速調(diào)試；3）PLC與G120采用自由報(bào)文通信方式的程序設(shè)計(jì)；4）HMI與PLC的通信及HMI界面組態(tài)。（☆）重點(diǎn)：G120變頻器的常用參數(shù)及其應(yīng)用；采樣IOP和Startdriver兩種方法對(duì)G120變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置與調(diào)試；采樣S7-1200PLC控制G120變頻器轉(zhuǎn)速的基本調(diào)速方法（硬件設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì)）。（△）難點(diǎn)：G120變頻器中宏的概念及其應(yīng)用項(xiàng)目11：S7-1200PLC以太網(wǎng)通信技術(shù)教學(xué)內(nèi)容：1、項(xiàng)目導(dǎo)入：由一臺(tái)HMI、兩臺(tái)S7-1200PLC控制傳送帶上的瓶子計(jì)數(shù)和箱子打包裝置。其中HMI與PLC_1連接，通過(guò)HMI界面控制傳送帶手/自動(dòng)運(yùn)行，并顯示當(dāng)前的箱子中的瓶子數(shù)和已經(jīng)完成裝箱的箱子總數(shù)；PLC_2用作現(xiàn)場(chǎng)PLC，用于連接計(jì)數(shù)傳感器B0、傳送帶電動(dòng)機(jī)M，以及統(tǒng)計(jì)瓶子數(shù)和箱子數(shù)。2、相關(guān)知識(shí)：S7-1200PLC以太網(wǎng)通信的基本概念；2）開(kāi)放式用戶(hù)通信（TCP）及其應(yīng)用舉例；3）S7通信及應(yīng)用舉例；4）S7-1200PLC與PROFINETIO設(shè)備通信及應(yīng)用舉例。3、項(xiàng)目實(shí)施：1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；2）采用開(kāi)放式用戶(hù)通信（ISO-on-TCP），兩臺(tái)PLC的程序設(shè)計(jì)；3）HMI與PLC的通信及HMI界面組態(tài)；4）HMI與兩臺(tái)PLC的聯(lián)機(jī)調(diào)試。（☆）重點(diǎn)：TCP（ISO-on-TCP）、S7協(xié)議以及S7-1200與PROFINETIODevice概念、通信指令及編程方法。（△）難點(diǎn)：復(fù)雜項(xiàng)目的軟、硬件整體設(shè)計(jì)構(gòu)架（即設(shè)計(jì)方案）項(xiàng)目12：平面二維運(yùn)動(dòng)控制教學(xué)內(nèi)容：1、項(xiàng)目導(dǎo)入：項(xiàng)目通過(guò)觸摸屏控制完成將一個(gè)物件由原點(diǎn)搬運(yùn)到HMI任意指定的位置的任務(wù)，這包括兩部分的運(yùn)動(dòng)：一部分是十字平臺(tái)X軸和Y軸的移動(dòng)；另一部分是真空吸盤(pán)吸、放物件和氣缸的升、降運(yùn)動(dòng)（氣路和磁性開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)）。2、相關(guān)知識(shí)：1）高速脈沖與高速計(jì)數(shù)器指令；2）步進(jìn)/伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)；3）軸的組態(tài)、調(diào)試及診斷；4）軸運(yùn)動(dòng)控制指令及應(yīng)用舉例。3、項(xiàng)目實(shí)施：1）系統(tǒng)硬件原理、接線(xiàn)圖；2）根據(jù)控制要求和步進(jìn)/伺服電機(jī)的參數(shù)完成軸的組態(tài)；3）平面二維運(yùn)動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)方法；4）HMI與PLC的通信和HMI界面組態(tài)；5）聯(lián)機(jī)調(diào)試。（☆）重點(diǎn)：高速計(jì)數(shù)器指令及其應(yīng)用（光電編碼器測(cè)量轉(zhuǎn)速和位移）；軸的組態(tài)與調(diào)試；常用軸指令參數(shù)含義及其應(yīng)用方法。（△）難點(diǎn)：回原點(diǎn)的方法及其應(yīng)用；伺服驅(qū)動(dòng)的參數(shù)設(shè)置方法及硬件接線(xiàn)；復(fù)雜項(xiàng)目的軟、硬件整體設(shè)計(jì)構(gòu)架（即設(shè)計(jì)方案）；運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的維護(hù)及故障排除。項(xiàng)目13：PID實(shí)現(xiàn)恒溫控制教學(xué)內(nèi)容：1、項(xiàng)目導(dǎo)入：采用PID實(shí)現(xiàn)恒溫控制；2、相關(guān)知識(shí)：PID控制基本原理；S7-1200PLC的PID_Compact：1）指令介紹；2）指令算法框圖；3）PID_Compact指令引腳參數(shù)含義；4）PID_控制系統(tǒng)參數(shù)的整定；5）應(yīng)用舉例：轉(zhuǎn)速PID控制；3、項(xiàng)目實(shí)施：1）硬件原理及接線(xiàn)；2）硬件組態(tài)；模擬量輸入信號(hào)板、模擬量輸出模塊組態(tài)以及端口地址；3）軟件設(shè)計(jì)；4）PID組態(tài)及參數(shù)的整定：5）HMI畫(huà)面組態(tài)；6）調(diào)試運(yùn)行。（☆）重點(diǎn)：閉環(huán)系統(tǒng)PID_Compact參數(shù)的自整定方法；HMI中趨勢(shì)圖組態(tài)方法（△）難點(diǎn)：閉環(huán)系統(tǒng)PID_Compact參數(shù)的自整定方法；使用仿真函數(shù)庫(kù)79047707_LSim_LIB_V3_0_0中FB“LSim_PT3”實(shí)現(xiàn)PID控制。二、學(xué)時(shí)分配項(xiàng)目課題內(nèi)容總課時(shí)理論課時(shí)實(shí)踐課時(shí)項(xiàng)目1：認(rèn)識(shí)S7-1200PLC440項(xiàng)目2：博圖軟件的使用404項(xiàng)目4：八路搶答器844項(xiàng)目5：三相異步電動(dòng)機(jī)的星-三角降壓?jiǎn)?dòng)844項(xiàng)目6：運(yùn)料小車(chē)控制844項(xiàng)目7：十字路口交通燈844項(xiàng)目8：電動(dòng)機(jī)組控制844項(xiàng)目9：基于HMI液體混合系統(tǒng)1266合計(jì)603030項(xiàng)目10：G120變頻器的電動(dòng)機(jī)控制1688項(xiàng)目11：S7-1200PLC以太網(wǎng)通信技術(shù)1666項(xiàng)目12：平面二維運(yùn)動(dòng)控制1666項(xiàng)目13：PID實(shí)現(xiàn)恒溫控制1266合計(jì)1125656總計(jì)112三、主要教學(xué)方法與媒體要求項(xiàng)目教學(xué)：在實(shí)驗(yàn)室教室中采用項(xiàng)目教學(xué)，采用理-實(shí)一體的七階段教學(xué)方法媒體要求：采用多媒體教學(xué)，必須包括電腦和投影四、考核方法與要求見(jiàn)考試大綱《PLC應(yīng)用技術(shù)》（S7-1200PLC）--LAD考試大綱課程考核方式：理論閉卷考試、實(shí)踐操作調(diào)試考試時(shí)間：理論60分鐘，實(shí)踐90分鐘成績(jī)組成：1）平時(shí)成績(jī)：包括出勤、課堂提問(wèn)、作業(yè)情況等。10%2）實(shí)驗(yàn)成績(jī)：實(shí)驗(yàn)報(bào)告、平時(shí)練習(xí)考核等。20%3）理論考試成績(jī)：70％（考核筆試成績(jī)）4）實(shí)踐成績(jī)：50％（期中20%+期末（實(shí)踐成績(jī)）30%）課程綜合成績(jī)：理論（（平時(shí)成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)）×30%+理論考試成績(jī)×70%）×50％＋實(shí)踐50％考試內(nèi)容和要