机电系统计算机控制实验大纲
《机电传动控制与PLC技术》---实验教学大纲
《机电传动控制与PLC技术》课程实验教学大纲课程名称 机电传动控制与PLC技术课程学时 40课程学分 2.5课程属性 专业选修课适用专业 自动化、电气工程及其自动化专业课程性质 非独立设置的实验课程先修课程电机学、电机与拖动、工厂供电等一、课程简介本课程主要介绍常用控制电器的结构、原理、用途及型号 电气控制的基本线路 典型生产设备电气控制系统 PLC的基本原理 三菱PLC的基本指令及顺序控制指令、功能指令 PLC的通信与联网技术 PLC正确选用及PLC控制系统的简单设计。
二、课程实验目的1、进行实验基本技能的训练2、巩固、加深并扩大所学的基本理论知识 培养解决实际问题的能力3、培养实事求是、严肃认真细致踏实的科学作风和良好的实验习惯 为将来从事生产和科学实验打下必要的基础。
三、实验方式及基本要求电气控制实验要求3-4人一组 按要求完成规定的实验项目 PLC实验要求单人单机实验 按要求完成规定的实验项目。
要求能独立完成规定的实验项目 学会继电接触器控制线路的分析和设计方法 会观察实验现象 会设计简单的控制险路 有解决简单控制线路故障的能力 掌握编程器、编程软件的使用 能阅读和分析实际PLC程序与梯形图 能进行简单的程序设计 运行、调试、维护可编程序控制器系统。
四、实验报告要求实验报告是实验工作的全面总结 要用简明的形式将实验结果完整和真实的表达出来 报告要求简明扼要 字迹工整 分析合理。
图表整齐清楚 线路图要用铅笔及绘图仪器绘制 不应徒手描画。
报告包括以下几项内容1、实验名称、专业、班级、姓名、同组者名称、实验台号、实验日期、交报告日期。
2、实验目的3、实验线路图4、实验设备5、根据实验指导书要求 完成程序设计 并上机调试 整理实验内容。
6、对实验结果进行分析讨论并回答试验指导书所提出的问题。
五、考试考核方法与规定实验实行单人单机逐人考核 现场完成程序设计、输入、调试运行 并回答问题。
考核成绩占实验成绩的50% 实验出勤占实验成绩的30% 实验报告占实验成绩的40% 由每一次实验签到、实验报告成绩构成 缺少此项不得分。
《计算机控制技术》教学大纲
23
三、课程教学目标与毕业要求的对应关系
毕业要求
指标点
内容
H/L
1. 工程知识：具有从事本专业相 1.3 掌握控制系统建模、分析和综合
关的数学、自然科学、工程基础 的基本方法，具有能够解决复杂工 L
和专业知识，并能够用于解决自 程问题的基本能力。
动控制领域的复杂工程问题。
2. 问题分析：能够应用数学、自
够根据问题设计实验，并对实验 4.2 能够运用自动化专业理论，对实
结果进行综合分析，通过信息综 验过程和实验数据分析结果，通过 L
合得到有效结论。
信息综合得到合理有效的结论。
课程教学目标 教学目标 1、2、3
教学目标 4、5
教学目标 6
教学目标 4、5
教学目标 4
四、理论教学内容与要求
知识模 块
知识点
然科学和工程科学的基本原理， 2.2 能运用数学、自然科学和相关工
识别、表达、并通过文献研究分 程知识，对自动控制领域复杂工程 H 问题进行能控、能观测及稳定性分
析自动控制领域的复杂工程问 析，并给出结论。
题，以获得有效结论。
3. 设计/开发解决方案：能够针
对自动控制领域复杂工程问题 3.1 能够根据本行业的特定需求，清 设计解决方案，设计满足特定需 晰描述自动控制系统的设计任务，
必修 《计算机程序设计(c/c++)》、《单片微型计算机原理及应用A》、《信号 与系统B》、《自动控制理论》 计算机控制技术是研究控制系统的重要手段之一，是自动控制理论的后续 课程，在专业课程体系中占有非常重要的地位，是自动化专业本科生必修 专业课。该课程主要研究如何将计算机技术和自动控制理论应用于生产过 程，并设计出所需要的计算机控制系统。课程教学内容主要以主流机型 ISA/PCI总线工业控制机为控制核心，系统阐述计算机控制系统的设计技 术与工程实现方法。
计算机控制系统教学大纲
计算机控制系统教学大纲课程简介本课程主要针对计算机控制系统方向的学生，旨在介绍计算机控制系统的基本原理、构成、功能和应用等方面的知识，培养学生的系统化思维和解决问题的能力。
课程目标1.了解计算机控制系统的基本原理和应用；2.掌握计算机控制系统的构成、功能及其工作过程；3.能够具备计算机控制系统的调试、维护和管理等实际操作能力；4.能够独立设计计算机控制系统，并能够解决实际问题。
课程总体安排第一章计算机控制系统概述1.1 计算机控制系统简介1.2 计算机控制系统的基本构成和功能1.3 计算机控制系统的分类和工作特点第二章模拟量传感器及其检测2.1 模拟量传感器简介2.2 温度传感器2.3 压力传感器2.4 流量传感器第三章数字量传感器及其检测3.1 数字量传感器简介3.2 光电传感器3.3 声电传感器3.4 磁电传感器第四章计算机控制系统中的执行器4.1 计算机控制系统中的电机4.2 计算机控制系统中的液压执行器4.3 计算机控制系统中的气动执行器第五章计算机控制系统的控制器5.1 计算机控制系统的控制器简介5.2 单片机控制器5.3 PLC控制器第六章计算机控制系统的通信6.1 计算机控制系统中的通信协议6.2 计算机控制系统中的网络通信第七章计算机控制系统设计实践7.1 计算机控制系统设计实践概述7.2 计算机控制系统软件设计7.3 计算机控制系统硬件设计评分标准1.准确理解计算机控制系统的基本原理和应用；2.能够准确掌握计算机控制系统的构成和功能；3.能够独立设计计算机控制系统，并能够解决实际问题。
参考教材1.《自动化控制原理》，第七版，韦元宝等著，机械工业出版社；2.《自动化原理与应用》，朱少伟等著，高等教育出版社；3.《自动化控制系统》，第四版，胡寿松等著，清华大学出版社。
教学方式本课程采用课堂讲授、案例展示和实践操作相结合的方式进行教学，通过实际操作提升学生的实际应用能力。
同时，通过课外作业、小组讨论等方式提升学生的合作能力和自主学习能力。
计算机控制技术试验教学大纲
（2）分别观察和分析在 P、PI、PD 和 PID 作用下系统的响应 实验四：模数转换
1、实验目的 掌握模数转换的基本原理和编程方法。
2、方法原理 用 C 语言或汇编语言编写相应控制程序。
3、主要实验仪器及材料 微机、MFID 多功能接口实验箱、万用表
4、实验内容
输入大小不同的模似信号，启动 A/D 转换，观察输出的数字量，并对比实 际值与理论值，分析误差产生的原因。 实验五：数模转换
２
３２
１２
436419
２
３２
１２
三、实验项目与类型：
序 实验项目
号
1
典型环节的模拟研
究
2 采样与保持
3 数字 PID 控制
4 模数转换
5 数模转换ຫໍສະໝຸດ RS-485 标准半双工 6 中断方式异步串行 2 √
通信
7 直流电机闭环调速 ４
8 步进电机调速实验 ４
9 温度闭环控制实验 ４
四、实验教学内容 实验一：典型环节的模拟研究
1、实验目的
掌握数模转换的原理与方法。
2、方法原理 用 C 语言或汇编语言编写相应控制程序。
3、主要实验仪器及材料 微机、MFID 多功能接口实验箱、示波器
4、实验内容
编写一个输出三角波或锯齿波的程序，启动 D/A 转换，在示波器上观察输 出波形。 实验六：RS-485 标准半双工中断方式异步串行通信
1、实验目的
学习 RS-485 标准的串行接口电路组成原理以及中断方式串行通信程序设计 方法。
2、方法原理
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电通，力1根保过据护管生高线产中0不工资仅艺料可高试以中卷解资配决料置吊试技顶卷术层要是配求指置，机不对组规电在范气进高设行中备继资进电料行保试空护卷载高问与中题带资2负料2，荷试而下卷且高总可中体保资配障料置2试时32卷，3各调需类控要管试在路验最习；大题对限到设度位备内。进来在行确管调保路整机敷使组设其高过在中程正资1常料中工试，况卷要下安加与全强过，看度并25工且52作尽22下可护都能1关可地于以缩管正小路常故高工障中作高资；中料对资试于料卷继试连电卷接保破管护坏口进范处行围理整，高核或中对者资定对料值某试，些卷审异弯核常扁与高度校中固对资定图料盒纸试位，卷置编工.写况保复进护杂行层设自防备动腐与处跨装理接置，地高尤线中其弯资要曲料避半试免径卷错标调误高试高等方中，案资要，料求编试技5写、卷术重电保交要气护底设设装。备备置管4高调、动线中试电作敷资高气，设料中课并技3试资件且、术卷料中拒管试试调绝路包验卷试动敷含方技作设线案术，技槽以来术、及避管系免架统不等启必多动要项方高方案中式；资，对料为整试解套卷决启突高动然中过停语程机文中。电高因气中此课资，件料电中试力管卷高壁电中薄气资、设料接备试口进卷不行保严调护等试装问工置题作调，并试合且技理进术利行，用过要管关求线运电敷行力设高保技中护术资装。料置线试做缆卷到敷技准设术确原指灵则导活：。。在对对分于于线调差盒试动处过保，程护当中装不高置同中高电资中压料资回试料路卷试交技卷叉术调时问试，题技应，术采作是用为指金调发属试电隔人机板员一进，变行需压隔要器开在组处事在理前发；掌生同握内一图部线纸故槽资障内料时，、，强设需电备要回制进路造行须厂外同家部时出电切具源断高高习中中题资资电料料源试试，卷卷线试切缆验除敷报从设告而完与采毕相用，关高要技中进术资行资料检料试查，卷和并主检且要测了保处解护理现装。场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
《计算机控制技术》教学大纲
《计算机控制技术》课程标准（执笔人：韦庆审阅学院：机电工程与自动化学院）课程编号：0811305英文名称：Computer Control Techniques预修课程：计算机硬件技术基础B、自动控制原理B、现代控制理论学时安排：36学时，其中讲授32学时，实践4学时。
学分：2一、课程概述（一）课程性质地位本课程作为《自动控制理论》的后续课程，是控制科学与工程、机械工程及其自动化和仿真工程专业本科学员理解和掌握计算机控制系统设计的技术基础课。
（二）课程基本理念本课程作为一门理论与工程实践结合紧密的技术基础课，结合自动控制原理技术、微机接口技术，以学员掌握现代化武器装备为目的。
本课程既注重理论教学，也注重教学过程中的案例实践教学环节，使学员在掌握基本理论的基础上，通过了解相关实际系统组成，综合培养解决工程实际问题的能力。
（三）课程设计思路本课程主要包括计算机控制原理和计算机控制系统设计两大部分。
在学员理解掌握自动控制原理的基础上，计算机控制原理部分主要介绍了离散系统的数学分析基础、离散系统的稳定性分析、离散系统控制器的分析设计方法等内容；计算机控制系统设计部分结合实际的项目案例，重点介绍了计算机控制系统的组成、设计方法和步骤、计算机控制原理技术的应用等内容。
二、课程目标（一）知识与技能通过本课程的学习，学员应该了解计算机控制系统的组成，理解计算机控制系统所涉及的采样理论，掌握离散控制系统稳定性分析判断方法，掌握离散控制系统模拟化、数字化设计的理论及方法，掌握一定的解决工程实际问题的能力。
（二）过程与方法通过本课程的学习和实际系统的演示教学，学员应了解工程实际问题的解决方法、步骤和过程，增强积极参与我军高技术武器装备建设的信心。
（三）情感态度与价值观通过本课程的学习，学员应能够提高对计算机控制技术在高技术武器装备中应用的认同感，激发对自动化武器装备技术的求知欲，关注高技术武器装备技术的新发展，增强提高我军高技术武器水平的使命感和责任感。
计算机组成原理实验教学大纲及考核大纲
计算机组成原理实验教学大纲一、本课程基本信息课程名称：计算机组成原理（Principles of Computer Construction）课程编号：BH042105适用专业：计算机科学与技术学时：18先修课程：电子技术数字逻辑后续课程：计算机系统结构二、实验教学的目标和基本要求目标：本课程是计算机科学与技术一门专业必修课，它的目的是使学生了解计算机系统的硬件和软件构成方法，掌握其硬件系统中运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备的实现方法。
培养学生分析和设计计算机各部件的能力，特别是动手能力，使学生做到理论与实践相结合、硬件与软件相结合，逐步达到能运用理论知识设计一些性能良好的指令系统，提高自行设计、调试、分析问题和解决问题的能力。
为后续专业课程的学习打下扎实的理论基础。
基本要求：本课程要做13个以上的实验，范围涉及计算机的5大部件，既有验证实验和设计实验，又有综合实验。
要求学生必须做好实验前的预习准备，包括弄懂各项实验的实验原理，熟悉各项实验中相关的理论知识，掌握对设计方法，制定实验步骤和记录格式。
在实验中学会使用相关实验设备进行实验、测试、观察和分析实验现象。
记录实验结果，编写实验报告。
每学期实验课程结束后进行实验课程的考试或考核。
三、实验方法和特点实验方法：采用独立的TEC-2机和TEC-2机与PC机连机的方法。
实验特点：TEC-2机的组成部分有运算器、存储器、控制器和外设接口。
四、实验项目内容与学时分配五、考核方式与评分标准考核方式：开卷考试。
采取一人一套实验系统，在规定的时间内，完成给定的实验任务，提交实验报告。
评分标准：考勤成绩+平时成绩+报告成绩+考试成绩，比例为20：20：20：40。
六、教材及主要教学参考用书《计算机组成原理》，第二版，唐朔飞编著，高等教育出版社。
《计算机组成原理》实验考核大纲课程类别：专业核心课程编号：BH042105实验学时：18考核方式：考查适用专业：计算机科学与技术实验地点：数学与计算机应用技术实验中心一、实验考试(考核)目的：全面地评估与检验学生的实验技能，促使学生认真对待实验，保障实验教学质量。
计算机控制技术教学大纲
计算机控制技术教学大纲一、教学目标1. 了解计算机控制技术的基本概念和发展历程。
2. 熟悉计算机控制系统的组成和工作原理。
3. 掌握计算机控制技术在工业生产中的应用。
4. 能够运用计算机控制技术进行实际操作和问题解决。
二、教学内容1. 计算机控制技术概述1.1 计算机控制技术的定义和特点1.2 计算机控制技术的分类和应用领域1.3 计算机控制技术的发展历程2. 计算机控制系统结构与组成2.1 控制系统的基本组成2.2 控制系统的功能和作用2.3 控制系统的分类和特点3. 计算机控制系统的工作原理3.1 控制系统的输入输出设备3.2 控制系统的逻辑运算和控制算法3.3 控制系统的软件和硬件设计4. 计算机控制技术在工业生产中的应用4.1 PLC控制技术及应用4.2 CNC控制技术及应用4.3 SCADA控制技术及应用5. 计算机控制技术实验5.1 PLC控制系统实验5.2 CNC控制系统实验5.3 SCADA控制系统实验三、教学方法1. 理论教学与实践相结合，注重理论联系实际。
2. 多媒体教学和实验教学相结合，提高教学效果。
3. 引导学生积极参与课堂讨论和互动，激发学习兴趣。
4. 定期组织学生进行实验操作和项目设计，培养实际操作能力。
四、教学评价1. 期中考试：占总成绩30%2. 期末考试：占总成绩40%3. 实验报告：占总成绩20%4. 课堂表现：占总成绩10%五、教学参考书目1. 《计算机控制技术导论》，李明著，机械工业出版社2. 《先进制造技术与计算机控制》，王志强著，清华大学出版社3. 《PLC原理与应用》，刘强著，电子工业出版社六、教学安排1. 每周一、三、五上午9:00-11:30，理论课程2. 每周二、四下午1:30-4:00，实验课程七、教学督导1. 教师应定期进行学生学习情况跟踪，及时发现和解决问题。
2. 学生对教学内容和教学方法有异议，可向教师或相关部门反映，共同改进。
以上为《计算机控制技术教学大纲》，供参考。
计算机控制系统课程教学大纲
计算机控制系统课程教学大纲计算机控制系统课程教学大纲一、课程概述计算机控制系统课程是一门涉及自动化技术、计算机技术、控制系统理论和实践的综合性课程。
本课程的目标是培养学生具备设计、分析和实现计算机控制系统的能力，为进一步深入学习和从事相关领域的工作打下坚实的基础。
二、课程目标通过本课程的学习，学生将能够：1、理解并掌握计算机控制系统的基本概念、原理和方法；2、熟悉并掌握计算机控制系统的硬件和软件设计技术；3、掌握数字信号处理和数字控制的基本理论和方法；4、能够进行计算机控制系统的设计和实现；5、了解并掌握计算机控制系统的性能评估和优化方法。
三、课程内容本课程将涵盖以下内容：1、计算机控制系统基本概念和原理；2、计算机控制系统硬件设计，包括控制器、输入输出接口、信号转换器等；3、计算机控制系统软件设计，包括控制算法、数据结构和程序设计等；4、数字信号处理和数字控制理论和方法；5、计算机控制系统设计和实现，包括离散化方法、系统稳定性分析、控制器设计和仿真等；6、计算机控制系统性能评估和优化方法。
四、课程活动本课程将采取以下活动：1、课堂讲解：由教师讲解课程内容，包括基本概念、原理和方法等；2、实验操作：学生在实验室进行实验操作，包括硬件设计和软件编程等；3、小组讨论：学生分组进行讨论，交流学习心得和解决问题的方法；4、项目实践：学生独立完成一个计算机控制系统的设计和实现，培养实际操作能力。
五、课程评估本课程的评估将采取以下方式：1、平时作业：布置相关习题和阅读材料，检验学生对课程内容的掌握情况；2、期中考试：进行中期考试，测试学生对课程内容的掌握程度；3、期末考试：进行期末考试，全面测试学生对课程内容的理解和应用能力；4、项目实践：对学生的项目实践进行评分，评估其设计和实现能力。
六、课程资源本课程将使用以下资源：1、教材和参考书：将提供相关教材和参考书，供学生学习和参考；2、实验室设备：提供实验所需的硬件设备和软件工具，供学生进行实验操作；3、网络资源：提供相关网站和在线资源，供学生自行学习和研究。
李元春《计算机控制系统》教学大纲
《计算机控制系统》课程教学大纲课程编号: 3153347课程名称：计算机控制系统英文名称：Computer Control System课程类型: 专业选修课总学时：42 讲课学时：36 实验学时：6学分：2.5适用对象: 电气工程及其自动化专业本科一、课程性质、目的和任务《计算机控制系统》是电气工程类专业高年级学生的一门专业选修课。
工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门应用性很强的专业技术，其应用领域已从传统的工业过程控制向涉及人们生活的各个方面发展。
计算机控制主要研究如何将计算机技术和自动控制理论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。
本课程的教学目的在于，通过本课程的学习，培养学生的创新意识、创新能力，培养学生的独立思考、分析问题和解决问题的能力，学会和掌握控制器的设计方法以及计算机控制系统硬、软件的组织与设计，为今后控制系统的设计、开发和实现打好坚实的基础。
二、教学基本要求1. 绪论介绍计算机控制系统的一些基本概念；计算机控制系统的组成、特点；计算机控制系统的分类；计算机控制理论主要包括的研究内容；计算机控制系统的发展过程及发展趋势。
2. 计算机控制系统设计的硬件基础介绍计算机控制系统的过程通道与接口（包括开关量输入与输出、模拟量输入与输出）；计算机控制系统中的电源；信号采样与重构以及数字滤波等基本知识。
3. 计算机控制系统的数学基础介绍线性离散系统的数学描述和Z变换分析法，主要包括差分方程、Z变换和逆Z变换理论，以及脉冲传递函数的定义、求法等内容。
4. 计算机控制系统的特性分析理解并掌握计算机控制系统的稳定性分析（稳定性条件、稳定性判据、稳定误差分析等）；介绍线性离散系统的动态特性分析；了解离散系统的根轨迹画法和离散系统频率特性。
5. 计算机控制系统的间接设计法（模拟化设计）介绍并掌握数字控制器的模拟化设计方法，重点包括模拟控制器与数字控制器的转换以及数字PID控制器的设计方法、数字PID控制器算法的改进、数字PID控制器的参数整定等内容。
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《机电系统计算机控制实习》实验教学大纲
课程名称：机电系统计算机控制课程编码：04111125
适用专业：机械设计制造及其自动化
课程总学时：48实验学时：6
大纲执笔人：李安授课单位：机电工程系
一、教学目标
《机电系统计算机控制》实验是一门专业课实验，通过进行本大纲规定的实验，使学生加深对机电控制原理及常用控制系统的了解，对继电器、控制卡、IPC、PLC的基本原理、线路联接、程序编制等有较为深入的认识，熟悉继电器、控制卡、IPC、PLC的基本操作，掌握机电系统的继电器、控制卡、IPC、PLC控制使用方法，加深对机电一体化系统及各组成部分的了解。
二、基本要求
通过本实验教学环节，学生应达到下列要求：
1、掌握继电器控制的主要工作原理，并可进行控制方案设计，完成相应功能；
2、掌握控制卡的主要工作原理，并可进行控制方案设计，完成相应功能；
3、掌握控制模块的主要工作原理，并可进行控制方案设计，完成相应功能；
4、掌握PLC控制的主要工作原理，并可进行控制方案设计，完成相应功能；
三、实验项目内容与学时分配
序号实验项目名称主要内容
每组
人数
实验
学时
实验
类型
备
注
1继电器控制电动
机、变频器控制
电动机
采用继电器控制交流电动机实现正反
转；通过变频器操作按钮控制电动机正
反转；
22综合
2PCI卡控制变频
器驱动电动机运
行
熟悉PCI8333采集卡，并进行DO控制
和AO控制，通过设置变频器的控制参
数，实现模拟量调节转速
2 1.5综合
3数字通信控制变
频器
采用232-485数据模块，通过数字命令
控制变频器的转速及正反转；
20.5综合
4PLC控制实验了解PLC基本原理，掌握西门子小型
PLC S7-200的编程环境、使用方法、
调试过程，采用DO和AO为控制单元实
现变频器控制；
22综合
四、实验教材及参考书
1、机电系统计算机控制，李安，石油大学，2010
2、机电系统计算机控制，陈维山，哈尔滨工业大学，2006
3、机电系统计算机控制，王岚，哈尔滨工程大学，
4、机械系统的微机控制，陈强，清华大学。