《嵌入式组态控制技术》课程标准课程代码：50313404 课程名称：嵌入式组态控制技术课程类别：职业技能课课程属类：自动化技术类课程学分：4 计划课时：60教学组织：理论与实践一体化、任务驱动适用范围：机电一体化技术、电气自动化先修课程：单片机技术、变频器技术、传感器技术、可编程控制器技术课程负责人：课程组成员：制订部门：机电工程系电气自动化教研室批准人：第一部分前言一、背景随着后PC时代的到来，在制造业领域更注重使用符合其特定需求并带有智能的嵌入式工业控制组态软件，而嵌入式组态软件特具的按功能剪裁的特性，以及其内嵌的实时多任务操作系统，可保证整个嵌入系统小体积、低成本、高实时性、高可靠性的同时，方便不具备嵌入式软件开发经验的用户在极短的时间内，使用嵌入式组态软件快速开发完成一个嵌入式系统，并极大缩短嵌入式产品进入市场的速度，而且使产品具有丰富的人机界面。

目前自动化软件的发展趋势有两个方面，一方面是向大型的平台软件发展；另一方面是向小型化方面，由通用组态软件简化成嵌入式组态软件，可使大量的工业控制设备或生产设备具有更多的自动化功能，发展机会更多、市场容量更大。

北京昆仑通态MCGS 嵌入式组态软件作为国内主流工控产品，是企业实现管控一体化的理想选择，为此选择MCGS嵌入式组态与TPC触摸屏进行教学。

二、课程的性质本课程培养工控系统综合应用能力的高技能人才，可从事工控系统组态、调试、维护、改造、运行、销售等。

通过教学项目的完整练习，强化系统的设计、调试及故障诊断能力的培养，达到维修电工技师职业资格相关要求。

三、课程的基本理念根据心理学家的研究，通常一个人的学习途径包括听觉、视觉、视和听、自己动手或实践等，而学习效率分别为：听觉20%、视觉30%、视和听50%、自己动手90%，由此可见，“手脑并用”的实践可获得最佳的学习效果。

同时，艾宾浩斯的遗忘曲线表明：学习者在学习新知识、新材料之后遗忘的程度和速度，在很大程度上取决于教学方法和教学手段，而“行为导向”的教学正是强调手脑并用。

现代认知心理学将知识定义为：个体通过与其环境相互作用后获得的信息及其组织。

个体的知识又可分为陈述性知识和程序性知识两类。

所谓陈述性知识是指个人具有有意识的提取线索，因而能够直接陈述的知识；而程序性知识则是指关于进行某项操作活动的知识，即技能。

程序性知识采用行为导向教学方法更有效。

行为导向教学法强调学生的学习动机的焕发，它将学生的学习内在动机（如爱好、志趣、好奇、求知欲等）；学习的利益动机（如前途、奖酬、发展条件等）；学习的社会动机（如社会竞争、集体的荣誉、团队的期望、角色的价值等）通过情境的创设，学生对新知识或技能的初步尝试应用、评价、再实践等因素有机地组合起来，从而改变了他们的信息接受、知识学习、技能提高的习惯，提高学习效率。

行为导向实质上就是在整个教学过程中创造一种学与教，学生与教师互动的社会交往的情境，把学与教的过程视为一种社会的交往情境。

“行动导向”把实践性深深地渗透到了职教课程体系中，它的目标是“会做”，这一目标决定了：（1）以工作任务划分为课程教学内容的主要依据，以便让学生在学习课程的过程中同时获得工作结构。

（2）以实践过程和实践知识的掌握为课程结构展开的起点，让学习者在一定程度的实践的基础上建构所需的理论知识。

（3）在课程内容上，“行动导向”模式强调多数学习时间应放在实践知识的学习上。

（4）以实践任务为中心，以工作过程为导向，而不是以学科本身的逻辑为中心来组织课程内容。

即使是理论知识，也要围绕实践过程的需要来选择、组织和学习，没有必要系统地学习学科的理论知识；（5）以实践过程，而不是书本学习为学生学习的主要形式，实践能力只有在实践过程中才能获得；（6）主要通过工作样本来评价学生的学习结果。

“嵌入式组态控制技术”课程结合维修高级技师职业资格，以任务为导向，采用“行动导向”，实现理论与实训结合的一体化教学。

四、课程设计思想课程体系符合机电一体化技术、自动化技术专业高技能人才培养目标和专业技术领域职业岗位（群）的任职要求，既有理论知识，又有技能训练内容，是一门技术性、实践性、综合性非常强的“双证融通”课程。

以触摸屏为中心，分别分析与三款主流型号PLC、变频器、AI智能仪表、TPC、传感器任务训练。

第二部分课程目标一、总目标本课程教学的总目标是使学生在了解和掌握工控组态和触摸屏组成的“系统集成、通信控制、组态编程、调试运行”的原理、方法和过程基础上，培养学生较强的设计能力、拓展能力以及较好的综合实践能力，达到维修电工技师相关要求，为毕业后参与自动化方面的工作及三到五年内获得技师证书打下扎实基础。

本课程的主要任务是：1能够应用触摸屏组态与PLC、变频器、传感器等进行通信控制方案的能力；2能够运用触摸屏组态上位机现场监控界面与调试的知识、技能、方法和技巧；3能够进行工控系统设计、安装、组态、调试、操作、维修的能力；4培养学生收集技术资料能力、撰写技术报告、独立工作的能力；5培养学生科学思维、协作，创新，以适应学生职业生涯发展需要；二、分目标系统集成：能进行“TPC+PLC”、TPC与变频器RS485通信控制、触摸屏TPC与智能仪表、触摸屏TPC与变频器、触摸屏TPC与TPC 、触摸屏TPC与伺服、水位控制、TPC与S7-200西门子PLC电梯控制、YL-335B自动生产线工控系统集成。

通信控制：能掌握嵌入式TPC与PLC（西门子、三菱、欧姆龙）、TPC与变频器485、触摸屏TPC与智能仪表、触摸屏TPC与PLC、变频器、触摸屏TPC与TPC、三菱PLC、TPC、AD模块、以及常用的传感器、自动生产线各单元、TPC与变频器伺服电动机通信连接控制。

组态编程：能构建TPC+PLC、TPC与变频器、触摸屏TPC与智能仪表、触摸屏与PLC变频器、TPC与伺服控制、水位控制、触摸屏TPC配方工程、模拟6层电梯及自动生产线各单元的控制界面组态构建。

调试运行：完成嵌入式TPC与PLC的通信、TPC与变频器的485通信、上位机和下位机、触摸屏TPC与智能仪表、触摸屏TPC与变频器调速、触摸屏TPC与TPC的通信、触摸屏TPC与PLC控制、水位控制工程、触摸屏TPC配方工程、自动生产线各单元的模拟调试和联机调试。

（一）知识与能力1．掌握课程中“嵌入式组态控制技术”中常用的基本术语、定义、和方法，在今后的学习和工作中应能较熟练地应用这些概念、术语和方法。

2．掌握“系统集成、通信控制、组态编程、调试运行”原理及方法。

（二）过程与方法1．通过企业实际、典型、可操作性的工程任务驱动，学习围绕触摸屏进行工程组态设计调试的基本方法和过程，逐步发展从不同的角度提出问题，分析问题，并能运用所学知识和技能解决问题的能力。

2．把握工控组态整体知识结构，发展严谨的逻辑思维能力和培养严谨求实的科学态度。

3．养成独立思考的学习习惯，能对所学内容进行较为全面的比较、概括和阐释。

（三）情感态度与价值观1．掌握工控组态和触摸屏基本原理和使用方法，领悟各个不同场合使用的情况下组态的方法，学会分析和解决实际问题。

2．感悟触摸屏工控组态在工控领域中的广泛应用，进一步认识组态软件与触摸屏技术的科学价值、应用价值。

在实际工程中培养学生的创新素质和严谨求实的科学态度、精神，帮助学生树立科学的世界观。

3．在教学过程中，实现上述课程目标是一个不可分割、相互交融、相互渗透的连续过程和有机整体。

在掌握知识的过程中，既有能力的训练，也有方法的了解和运用，更有态度、情感和价值观的体验与培养。

掌握知识不是课程学习的唯一和最终目标，而是全面提高专业素养的基础和载体。

第三部分内容标准本教学是围绕课程“系统集成、通信控制、组态编程、调试运行”的核心能力进行了序化，以任务为驱动，以工作过程为导向，由浅入深，注重关键能力的培养。

任务一认识嵌入式组态+触摸屏（4学时）子任务一认识嵌入式组态和触摸屏（1学时）子任务二 MCGS嵌入版组态软件安装（1学时）子任务三建立工程与下载工程（2学时）任务二嵌入式TPC+PLC的通信与控制（6学时）子任务一嵌入式组态TPC+西门子PLC S7-200的通信与控制（2学时）熟悉工程建立、组态、下载、模拟运行、连机运行和连接PLC运行过程与方法；掌握控制西门子PLC输出点及读写数据方法。

子任务二嵌入式组态TPC+三菱PLC FX系列的通信与控制（2学时）掌握设备组态、窗口组态、模拟调试和联机调试方法；能通过TPC操作三菱PLC的输出及读写数据。

子任务三嵌入式组态TPC+欧姆龙PLC的通信与控制（2学时）掌握设备组态、窗口组态、模拟调试和联机调试方法；能通过触摸屏操作欧姆龙PLC输出及读写数据。

任务三嵌入式TPC+变频器的RS 485通信与计划曲线控制（4学时）建立TPC7062K与台达VFD-M型变频器的RS 485通信；熟悉TPC与变频器的组态与调试运行过程；掌握TPC对变频器启、停及运行的直接控制。

任务四嵌入式TPC+智能仪表的通信与控制（2学时）建立TPC与AI智能仪表通信。

熟悉工程建立、组态、下载与运行过程；掌握TPC 通过RS-485串行通信控制智能仪表，实现多通道集中控制的方法。

任务五嵌入式TPC +PLC+变频器的调速系统（4学时）建立TPC与三菱FX系列PLC通信连接。

掌握三菱PLC对变频器的控制及三菱D/A 模块的使用方法；熟悉计划曲线的功能及使用。

任务六嵌入式TPC+ 嵌入式TPC管控一体化（2学时）完成“本地TPC+远程TPC”通信联接；掌握基本管控一体化组态方法。

任务七嵌入式TPC+PLC+伺服器的定位系统（6学时、课余时间完成）建立TPC与三菱FX2N系列PLC通信，PLC驱动伺服二轴定位；掌握设备组态、窗口组态、模拟调试和联机调试方法；掌握伺服驱动按照给定曲线，进行圆弧、直线插补的方法。

任务八嵌入式组态TPC +PLC +传感器的水位工程（8学时）子任务一嵌入式组态TPC +三菱PLC +传感器的水位工控系统集成（2学时）了解水位工程TPC、三菱PLC和液位传感器等硬件设备选型。

子任务二嵌入式组态TPC +三菱PLC +传感器的水位工程组态（4学时）掌握组态模板、棒图、旋转、表格、曲线、报警等构件操作。

子任务三嵌入式组态TPC +三菱PLC +传感器的水位工程调试运行（2学时）任务九嵌入式组态TPC配方工程（10学时）建立TPC配方工程存储于PLC中及HMI中两种配方解决方案；熟悉配方工程建立、组态、下载与运行过程。

任务十电梯嵌入式组态（10学时）子任务一电梯嵌入式组态的工程组态（2学时）子任务二电梯嵌入式组态的窗口组态（2学时）子任务三电梯嵌入式组态的策略组态（2学时）子任务四电梯嵌入式组态的基本图元的其他属性设置（2学时）子任务五电梯嵌入式组态的运行调试（2学时）任务十一“自动化生产线安装与调试”全国技能大赛嵌入式组态设计（10学时）子任务一 YL-335B自动化生产线实训装置概述（2学时）。