机械电子工程教学大纲工业控制网络及组态技术实验教学大纲(17)

机械电子工程专业教学大纲机电工程系二OO七年十二月目录第一篇专业基础课 (1)《工程力学》课程教学大纲 (1)《自动控制原理》课程教学大纲 (41)《数字电子技术》课程教学大纲 (52)《模拟电子技术》课程教学大纲 (64)《计算机程序设计基础》课程教学大纲 (76)《互换性与测量技术基础》课程教学大纲 (95)《机械设计》课程教学大纲 (111)《液压与气动传动技术》课程教学大纲 (129)《单片机原理及应用》课程教学大纲 (141)《电路基础》课程教学大纲 (154)《工程材料与热处理》课程教学大纲 (172)《画法几何与机械制图》课程教学大纲 (190)《机械原理》课程教学大纲 (211)第二篇专业课 (231)《机械制造工程》课程教学大纲 (231)《计算机测控技术》课程教学大纲 (243)《数控技术与设备》课程教学大纲 (255)《数字信号处理》课程教学大纲 (266)《计算机接口技术》课程教学大纲 (277)第三篇专业选修课....................................................................................... ..286《计算机辅助设计》课程双语教学大纲 (286)《传感器及测试技术》课程教学大纲 (293)《电机与拖动》课程教学大纲 (307)《工程数据库技术》课程教学大纲 (313)《工业系统工程》课程教学大纲 (324)《机电控制技术》课程教学大纲 (337)《机器人技术》教学大纲 (349)《机械CAD/CAM技术》课程教学大纲 (354)《计算机仿真技术》课程实验教学大纲 (362)《可编程控制器原理及应用》课程教学大纲 (368)《人机工程学》课程教学大纲 (378)《现代项目管理》课程教学大纲 (384)《专业英语》课程教学大纲 (400)《人机工程学》课程教学大纲 (408)第一篇专业基础课《工程力学》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：050380课程名称：工程力学英文名称：Engineering Mechanics课程类别：基础课学时：72学分： 4.0适用对象: 机械电子工程专业（本科）考核方式：考试先修课程：《高等数学》，《大学物理》。

附件：机械电子工程Mechatronics Engineering课程编号：1230313062 学分数：2 开课单位：机械工程学院课内总时数：32 课程性质：☐学位课☑非学位课任课教师姓名及职称：隋修武高级工程师开课学期：2 教学方式：讲授一、教学要求及目的：培养机械电子工程的设计思想,熟悉和掌握机械工程领域的传感技术、信号处理方法、嵌入式微处理器技术、控制技术、电机驱动技术。

并通过机械电子工程的系统应用实例掌握其基本原理和思想，能独立运用机械电子工程的知识解决实际问题，促进研究课题的进题。

二、课程的主要内容1、测量系统测量的基本知识，常用的传感器测量原理及接口电路，信号处理方法及电路实现，干扰与噪声的产生与抑制措施。

2、嵌入式微处理器微处理器的工作原理及接口电路、输入输出通道设计、PID控制算法的原理及改进PID算法的实现。

3、驱动器和执行器主要电器执行元件，如直流电机、步进电机、交流电机的工作原理及控制方法，电力电子技术基础等。

4、系统应用以工业机器人、自动化生产线等实例，结合实际课题介绍机械电子工程在实践中的应用。

三、课程主要参考书：1、王孙安、杜海峰、任华编著，机械电子工程，科学出版社，机械科学与工程研究生系列教材，20032、邓星钟，机电传动控制基础(第四版)，华中科技大学出版社,20073、王孙安，机械电子工程原理，机械工业出版社，2010四、预修课程：传感器原理、机电传动控制基础、单片机原理及接口技术等五、适用专业、范围：机械工程学科各专业方向学时安排；1、测量系统 10学时测量的基本知识 2常用的传感器测量原理及接口电路 4信号处理方法及电路实现 2干扰与噪声的产生与抑制措施 22、嵌入式微处理器 10学时微处理器的工作原理及接口电路、输入输出通道设计 4PID控制算法的原理及改进PID算法的实现 2模糊控制技术 2PROTUES 仿真 23、驱动器和执行器 8学时直流电机 2步进电机 2交流电机 2电力电子技术 24、系统应用 4学时以工业机器人、自动化生产线等实例，结合实际课题介绍机械电子工程在实践中的应用。

《工业组态软件》课程教学大纲编号：40022570英文名称：Industry ConfigurationSoftware适用专业：工业电气自动化……责任教学单位：电子工程系自动化教研室总学时：48学分：3考核形式：考查课程类别：专业课修读方式：必修教学目的：本课程是自动化专业本科生的专业选修课程。

通过对本课程的学习，使学生了解监控组态软件地位、作用、产生与发展趋势。

以我国优秀的组态软件“组态王”作为具体示例，系统地讲述组态软件的系统结构、原理、功能及技术指标。

着重就自动化工程中普遍遇到的要求，介绍如何利用监控组态软件的标准功能模块进行定制实现，满足工程上的要求。

主要教学内容与具体要求：1．了解常用的工业组态软件及发展趋势2．掌握组态王工程管理器的应用3．掌握组态王工程浏览器的基本功能4，掌握生产现场静态画面的制作5．掌握建立动态数据库6．掌握数据库变量与现场画面的动画连接7．掌握建立实时数据库和历史数据库8．掌握建立实时数据报表和历史数据报表9．掌握建立实时数据曲线和历史数据曲线10．熟悉各种内部控件与外部控件的使用，11．掌握使用ODBC建立与外部数据库的连接12．掌握使用DDE通信建立与Excel的连接13．掌握使用OPC通信建立与外部设备的连接14．熟悉报警窗口制作使用，15．掌握组态王的网络控制功能16．了解系统安全性维护与安全措施。

本课程与其他课程的联系与分工：本课程是自动化专业的专业课之一，这门课程基础是：计算机控制技术、过程控制仪表、可编程控制技术、C语言程序设计、SQLSEVER 数据库应用技术。

实践教学内容和要求实验一生产现场的静态画面制作实验目的：1学习工具箱几何工具的使用2学习工具箱内部控件的使用3学习工具箱通用控件的使用4 组态王图库的使用实验内容和要求：建立一个化工配方车间，用两种化学原料配比制作出成品，要求使用图库中的容器、管道和阀门，使用工具箱中的文本输入工具制作标题和各个器件的注释。

《机械工程控制基础A》课程教学大纲课程代码： 010131024课程英文名称：Fundamentals of Mechanical Control Engineering课程总学时：40 讲课：36 实验：4 上机：0适用专业：机械设计制造及其自动化机械电子工程大纲编写（修订）时间：2017.7一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标机械控制工程基础（A）是一门技术基础课，是跨“控制理论”和“机械工程”技术间的交叉学科，课程以控制论为理论基础，研究机械工程领域内广义系统动力学问题，是适应机电一体化的技术需要，针对机械对象的控制，重点结合经典控制理论形成的一门课程。

本课程涉及经典控制理论的主要内容及应用，更加突出机电控制的特点，内容密切结合工程实际。

通过课程的学习，学生应掌握经典控制理论的基本原理及观点，并能运用所学知识以动力学观点去研究和解决机电控制系统的分析与设计问题。

同时该课程也是测试技术、机电传动、现代控制理论等课程的先修课程。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.掌握经典控制理论的基本概念：系统、反馈、开环控制、闭环控制等，了解反馈控制系统的基本组成及基本要求。

2.掌握传递函数的定义及特点，能熟练地运用所学的知识（理论力学、电工学、机械原理等）建立机电系统的数学模型，能熟练运用已学过的数学知识（如复变函数等）完成数学模型（包括微分方程、传递函数、方框图等）之间的转换。

3.熟练掌握控制系统的时域分析方法，包括典型输入信号作用下的系统瞬态响应特点以及时域性能指标；熟练掌握系统响应的误差、稳态误差的概念，并能对系统的误差进行分析与计算。

4.熟练掌握控制系统的频域分析方法，包括幅频特性、相频特性等基本概念，掌握乃氏图和伯德图的画法，了解闭环频率特性的概念。

5.深刻理解线性系统稳定的概念及条件，掌握好Routh判据及Nyquist判据（包括对数判据）的内容，并能熟练利用上述判据判定线性系统的稳定性。

《工业控制网络》教学大纲课程名称：工业控制网络课程代码：建议课时数：40 学分: 2.5适用专业：电气工程及其自动化专业制定人：一、课程性质与任务课程性质：《工业控制网络》课程是电气自动化专业选修课程。

本大纲根据电气自动化专业专业2015年教学计划的要求制订，可作为高中后大专学生的教学参考。

课程的任务：本课程以现场总线基本技术及其节点设计为主要内容，目的是使学生掌握现场总线通信与网络基本知识，学会阅读并理解现场总线协议/规范，能够设计一般设备的现场总线通信接口，掌握典型现场总线系统的基本应用技术，并为学生进行现场总线系统设计和现场总线分析奠定一定的基础。

二、课程教学目标1、知识目标（1）通过课程学习要求学生在西门子S700平台学会使用工业以太网络协议完成设备间数据传输。

（2）对RS232/485串行总线协议、工业以太网ethernet、控制器局域网CAN等常用工业协议有系统概念认识。

（3）初步掌握使用工业组态软件工具完成SCADA数据采集监控系统上位机监控界面设计。

2、能力目标（1）使学生具备在PLC、单片机平台掌握2-3种不同工业控制网络协议在自动化设备控制中的应用。

（2）掌握在工业现场网络通讯故障检测与判断的方法，使用特定仪器对网络性能进行测试。

三、教学内容及基本要求本课程的主要内容包括计算机网络与现场总线的基础知识、国际标准现场总线及其它主流现场总线协议/规范、现场总线节点设计以及现场总线系统应用技术基础。

第一章绪论现场总线的发展历程、概念、组成、技术特点与优点，标准及应用领域。

第二章数据通信与计算机网络基础数据编码方式、信号传输方式、通信方式等数据通信基础知识；网络拓扑结构、传输介质、硬件组成与介质访问控制方式等计算机网络基础知识；协议分层、接口和服务、服务原语等计算机网络基本理论；OSI参考模型和TCP/IP参考模型及其优缺点，OSI 参考模型与TCP/IP参考模型的比较。

第三章控制器局域网——CANCAN总线的产生及其发展历程，CAN总线的技术特点，CAN节点的分层结构，CAN 的一些基本概念，报文传送及其帧类型，错误类型及其界定，位定时要求，CAN总线基本技术阐释与分析，CAN控制器及接口芯片：SJA1000、82C250，CAN节点设计，CAN 系统应用实例。

《工业控制网络及组态技术》课程教学大纲课程代码：010132053课程英文名称：Industrial Control Network and HMI Technology课程总学时：16 讲课：16 实验：0 上机：0适用专业：机械电子工程机械设计制造及自动化大纲编写（修订）时间：2010.7一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标1.本课程是机电一体化专业的专业选修课。

2.现场总线/工业以太网技术是当今工业控制系统的主流组网技术，是控制向分散化、网络化、智能化方向发展的技术基础。

本课程主要包括：现场总线/工业以太网的网络通讯基本原理，面向底层PLC控制，构建控制网络，人机交互界面HMI（Human Machine Interface）实现远程监视及优化控制，并以工程实践为例，从整体上掌握现代大中型自动化系统的实施过程。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.掌握大中型自动化系统的控制网络基本原理、设计方法、实施方法；2.掌握HMI的设计方法；3.结合S7-300 PLC工程实例，达到一定运用能力。

（三）实施说明本课程应重点讲授工业控制网络原理、设计方法、结合PLC系统，以实例为主线，以作业、讲解等互动形式，调动学生的积极性。

（四）对先修课的要求本课程的先修课有：计算机基础、机电传动控制、电工及电子技术、控制工程基础。

（五）对习题课、实践环节的要求1.习题要求：习题应促进学生消化、巩固所学内容。

习题要密切配合教师的讲授内容，注意要使概念类、分析类和设计类习题并存，培养学生的分析和设计能力。

教师通过习题发现问题，改进教学，同时习题也是考核学生的依据之一。

2．实验要求：根据课时较短，同时仿真系统在脱离实验设备亦能进行的实际情况，实验环节以作业形式安排在课后，以实例、作业、互动来完成实践过程，不单独设置实验课。

（六）课程考核方式1.考核方式：课程大作业。

2.考核目标：在考核学生对控制网络基本知识和方法掌握的基础上，重点考核学生实际运用能力。

《机械工程控制》教学大纲课程英文名称:Cybernetics for Mechanical Engineering 学时：63学时学分:3.5理论学时：54学时实验学时：9学时适用专业：机械电子工程课程代码：BB059301大纲执笔人：郑继周大纲审定人：一、说明（500字左右）1、课程的性质、地位和任务本课程侧重原理，其内容密切结合工程实际，是一门专业基础课。

学习本课程的目的在于使学生能以动态的观点去看待一个机械工程系统；能从整个系统中的信息之传递、转换和反馈等角度来分析系统的动态行为；能结合工程实际，应用经典控制论中的基本概念和基本方法来分析、研究和解决问题。

这包括两个方面：①对机电系统中存在的问题能够以控制论的观点和思维方法进行科学分析，以找出问题的本质和有效的解决方法；②如何控制一个机电系统，使之按预定的规律运动，以达到预定的技术经济指标，为实现最佳控制打下基础。

2、课程教学的基本要求1. 对于建立机电系统的数学模型，有关数学工具的应用，传递函数与方框图的求取、简化等，应有清晰的基本概念并能熟练掌握。

2. 对于典型系统的时域和频域特性，应有清晰的基本概念并能熟练掌握。

3. 掌握判别线性系统稳定性的基本概念和常用判据。

4. 对于线性系统的性能指标有较全面的认识，掌握系统的综合与校正的常用方法。

3、课程教学改革精简了部分过时或者与课程主体关联不大的内容,增加了利用Matlab软件进行计算机辅助控制系统设计、利用可重构实验教学平台进行仿真和物理实验等内容。

二、教学大纲内容（一）课程理论教学由于课程内容涉及较多的动力学、电学和数学知识，比较抽象难懂，因此教学过程中宜采用课前预习——课上精讲——课后练习巩固的教学方法。

第一讲机械工程控制的基本概念(6学时)“系统”、“信息传递”、“反馈”、“反馈控制”等基本概念，系统及其模型，控制系统的分类，反馈控制系统的基本组成，对控制系统的基本要求。

本课程的特点、研究对象和任务、学习本课程的目的和意义。

《机械电子控制工程》、《机械电子控制工程实验》课程教学大纲英文名称：Mechanical electronic control engineering 课程编码：学时：96+48 学分：6+1.5课程性质：专业方向限选课课程类别：理论+实验先修课程：复变函数；自动控制原理；传感检测技术开课学期：大三秋冬春夏学期适用专业：机械电子控制学科机电模块一、课程的性质与任务机械电子控制工程是一门在传统的机械学科基础上发展起来的融合了机械技术、电子技术、控制理论的交叉学科，在国民经济各领域中具有广泛的应用需求，如发展高精、高效的现代化装备机械等，是机电一体化人才所需的有关机电系统设计与控制的理论与应用综合知识结构的重要组成部分。

本课程是机械电子控制工程专业的必修模块课，课程特点是：理论与实验并重、控制方法侧重理论的可行实施和机电液一体化系统分析与控制的综合。

通过课程教学，启发学生对多输入、多输出、时变的、非线性机电系统分析和控制的兴趣，使学生能够针对实际机电系统的性能需求和约束条件等给定的问题，设计合适的高精度、高效率的机电控制系统；通过课程讨论，使学生真正搞懂机电系统及其控制系统的基本概念、基本理论和设计方法；通过课程实验，培养学生初步的机电系统设计、分析和控制的实验技能以增强动手实际操作能力；通过全课程学习，培养学生将系统建模和控制理论基础知识综合运用到机电系统的设计和实施中去，获得知识创新和技术创新能力，使其成为具有创新意识的复合型人才。

二、教学目标与要求通过本课程的学习使学生掌握对各类典型机电系统（如机电系统、流体系统、电路系统等）进行集中参数系统动力学分析、建模和控制的基本能力。

掌握有关机械系统动力学分析的基本概念、基本理论与方法，培养针对工程实际问题进行分析的初步能力。

使学生掌握从经典到现代反馈控制系统的基础理论和实用的设计方法。

能利用状态空间表达法表达系统的结构，求解系统的时域和频域响应过程，判别连续系统的能控性与能观性，以及判别复杂系统的稳定性；掌握系统辨识和信号处理的基本理论和方法；能独立进行反馈控制系统的设计，包括解决系统全状态反馈的极点配置问题、系统状态观测器设计等。

机械电子工程专业生产实习大纲课程代码：ABJD0808课程中文名称:生产实习课程英文名称：ProductionPractice课程学分数：2学分课程学时数：2周授课对象：机械电子工程专业本科本课程的前导课程：控制工程基础、微机原理与应用、电工与电子技术、机械原理、机械设计、传感器与检测技术、电气控制与P1C,机电一体化系统设计、人机工程学、机电传动与控制等。

一、生产实习简介机械电子工程专业的生产实习安排在第七学期进行，是继学完技术基础课，专业基础课及部分专业课程后，为巩固和消化所学的理论知识，培养学生观察问题、分析问题和实际动手能力而设置的。

通过生产实习，了解机电一体化生产工艺和过程，以及生产中使用的机电装备，了解机电一体化系统的结构和工作原理；初步掌握各种机电一体化装备及控制系统的工作过程，从而加深对理论的理解，为更好地运用专业知识，为后续的毕业设计以及职业生涯规划打下基础。

二、生产实习的内容与要求生产实习内容：1）了解企业生产及其机电一体化控制工艺过程和控制思想。

2）了解机械设备的传动原理、结构和装配关系以及驱动机构和执行机构之间的关系。

3）了解机械设备中的传感器技术及检测装置，了解传感原理和传感信息（光、电、机械等），了解传感信号的检测、转换、指示、信息处理原理等。

4）初步掌握机械零件的加工工艺，工艺规程编制，工装及工装的作用等。

5）通过对机械设备以及电子设备的实际操作，学会机械电子设备的操作，提高自己的动手能力。

6）通过对数控机床的实际操作，了解数控机床的组成和主要功能，掌握数控机床的编程方法以及控制方法，从而形成与理论相一直的系统控制思想，加深对理论的更深刻的理解和掌握。

基本要求：1）在实习中，学生要有主动精神，认真观察，积极思考，虚心向带队教师和现场工人师傅、工程技术人员请教。

2）在实际动手操作和劳动中，要注意培养自己的动手能力。

3)通过实习，培养独立工作能力、分析的能力和收集资料的能力。