4333 课程教学大纲(工业控制微机系统及应用)-2017-王辉.doc
天津大学《工业控制微机系统与应用》课程教学大纲
课程代码：
2010410
课程名称：
工业控制微机系统与应用
学时：
32
学分：
2
学时分配：
授课：28
上机：
实验：4
实践：
实践（周）：
课后学习
更新时间：
2017
授课学院：
机械工程学院
适用专业：
机械设计制造及其自动化、工业设计、工业工程
先修课程：
计算机硬件技术基础，计算机软件技术基础，机械控制工程基础
一．课程简介
本课程是针对大四年级学生增强机电一体化问题处理能力的一门选修课程。学生通过对该课程的学习可以将以前所学的微机及自动控制的理论知识更加具体化、更有可操作性，使学生掌握更多的控制系统方案，结合机械及机械设计使之成为实现机电一体化的工具，达到培养和增强学生工程实践能力的目的。
二．教学基本要求
本课程要求学生学习过微机原理及计算机语言等课程，该课程区别于单片机、PLC和数控系统，而与之并列的课程，可使学生全面掌握数控技术。因此教学中着重强调与上述课程的相似及不同点，重点讲述具体应用和以工控机作为主控单元的控制系统的组成原理和组成方法。
1.课程目标
课程目标1：使学生了解当前机电一体化领域的发展状态与最新趋势
课程目标2：了解和掌握工控机在控制系统设计中如何应用及选型。
课程目标3：掌握对于各种不同控制量应选用的各种板卡或接口。
课程目标4：掌握工控的几种主要通讯方式，包括串行通讯、现场总线、工业网络。
课程目标5：掌握工业控制微机系统的正确设计理论、方法及步骤，提高学生在机电一体化系统设计方面的实践能力。
2.课程目标与毕业要求指标点的对应关系
各项课程目标与毕业要求指标点的对应关系见表1。
表1《工业控制微机系统与应用》课程目标与毕业要求指标点的对应关系
序号
毕业要求指标点
课程目标1
课程目标2
课程目标3
课程目标4
课程目标5
1
3.3针对机械工程领域的复杂工程问题，能够设计满足特定需求的系统、单元（部件）或机械制造工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识。
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2
12.1能够了解当前机械设计制造及其自动化领域的发展状态与发展趋势
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三．教学内容
课程教学内容、教学方式与的课程目标的对应关系见表2。
表2《工业控制微机系统与应用》课程目标与教学内容和方法的对应关系
序号
章
节
知识点
学时
教学
方式
支撑课程目标
1
第1章工控机概述
1.1工控机特点
工控机特点、分类
2
讲授
课程目标1
1.2应用及发展趋势
工控机在机电一体化控制中的应用及最新发展趋势
2
第2章STD工控机
STD工控机
STD工控机的基本特点
2
讲授
课程目标2
3
第3章PC总线工控机
3.1工业PC
工业PC的产品种类、特点
4
讲授
研讨
3.2应用及发展趋势
工业PC的应用及发展趋势
4
第4章IPC模板
4.1主板
主板（CPU）的选型与应用
6
讲授
课程目标3
4.2底板
底板（总线接口板）的选型
4.3模拟量输入输出
模拟量I/O的原理、特点与应用
4.4数据采集系统
数据采集系统的组成与应用
4.5数字量输入输出
数字量I/O的特点与应用
5
第5章数据通讯与工业网络
5.1数据通讯
标准通信总线、现场总线
3
讲授
课程目标4
5.2工业网络
实时工业控制网络的特点与应用
6
第6章工控系统设计
6.1工控系统
工控系统的要求、组成与基本原理
6
讲授
课程目标5
6.2工控系统的设计
工控系统的设计步骤、手段（规范化与模块化）
7
第7章工控机应用实例
7.1柔性钣金件冲压生产线
工控系统在自动生产线上的应用特点和设计要求
5
讲授
7.2机器人控制系统
工控系统在机器人控制的应用特点和设计要求
8
实验
STD总线工控机及应用
STD总线工控机及组成板卡在机器人柔性装配系统的应用
2
实验
课程目标5
PC总线工控机及应用
PC总线工控机及组成板卡在柔性腕综合性能实验台的应用
2
实验
四．课程教学方法
1.课堂讲授
1)在教学过程中采用PPT电子教案，视频、板书相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。
2)采用工程案例教学，激发学生主动学习的兴趣，针对复杂工程问题，引导培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。
2.课上讨论与讲解
在课堂讲授STD总线工控机和PC总线工控机的特点和应用后，引导学生对两者的性能及特点进行比较和分析，并开展讨论，如何根据不同板卡的特点，合理地设计控制系统的结构方案，加深对学生对工控机应用的认识。
3.课内实验教学
课内实验教学是本课程中重要的实践教学环节，目的是使学生对课程授课内容有进一步的认识，并提高解决相关工程问题的实践能力。通过实验，学生详细观察各种板卡的使用，分别以机器人