《工程图学与电气CAD》课程教学大纲

课程名称：	工程图学与电气CAD	课程编码：	6013A412
总学时数：	48	课内实践学时数：	48
学    分：	3	开课单位：	电信学院
先修课程：	计算机基础、电气设备及运行维护
适用专业对象：	电气BG

 

一、课程性质、目的和任务

《工程图学与电气CAD》课程是电气工程及其自动化专业学生必修的专业课程之一。通过本课程学习，使学生能较系统地掌握利用ACE绘制电气图的方法，初步具备电气工程专业的基本绘图能力。ACE是AutoCAD Electrical的简称，是AutoCAD软件的电气专业版，是专为电气控制设计和制图而开发的软件。在ACE环境下可以大大提高出图效率，减少设计中的错误，受到众多新一代资深电气工程师的亲睐。鉴于此，我们将其引入课堂，与社会对电气师的能力要求接轨，为学生未来从事电气工程师职业打下基础。主要任务是使学生在ACE 2015的软件环境中学会绘制电气图的基本操作，涉及的内容有基本绘图命令、基本编辑命令、原理图符号库与目录库、屏柜布置图与接线图、PLC概述、项目管理与报表等，使学生能制作出符合国家电气标准的电气图。主要支撑毕业要求1.1、2.2、3.2、5.1达成。

通过本课程的学习，达到以下教学目标：

1、工程知识

掌握必要的电气工程常用电气图的基本知识，并能够将其用于识别、解决电气工程领域的相关

问题。

2、问题分析

能够借助本课程的理念，理解、阅读和分析电气工程中常用电气原理图、系统图、接线图、布局图等样图，并学会分析其基本工作原理，以满足电气系统或装备的选用、安装以及运行维护等需要。

3、设计/开发解决方案

在某些设备或系统的开发设计中能用到电气CAD原理及实践的基本知识并体现创新意识。

4、使用现代工具

在开发设计过程中正确安装和掌握AutoCAD Electrical软件的使用方法，并学会利用AutoCAD Electrical软件提高作图效率，能够按照企业或行业要求进行电气图形的设计。

表1 课程教学目标对专业毕业要求的支撑

 

二、教学内容及教学基本要求

第一章 电气工程制图基础

1、教学要求

掌握：电气制图规范，电气图的基本表示方法，电气图中的连接线的表示方法，电气符号的构成、尺寸与取向。

理解：电气工程图的基本分类。

2、教学内容

第一节  制图的基本标准

知识要点：国家标准中有关制图的规定，图纸幅面和格式、字体、比例、图线、尺寸标注等相关规定。

第二节  投影基础

知识要点：投影的基本知识、点的投影、直线的投影、平面的投影的绘制方法。

第三节  物体常用的表达方法

知识要点：视图、剖视图、断面图的绘制方法。

第四节  电气工程图

知识要点：电气工程的分类，常用的电气符号等。

3、本章重点、难点

本章重点：电气制图规范，电气图的基本表示方法，电气图中的连接线的表示方法，电气符号的构成、尺寸与取向。

本章难点：视图、剖视图、断面图的绘制方法

4、本章学时数

本章教学时数：上机(课内实践、实验)4学时。

第二章 原理图入门

1、教学要求

掌握：使用ACE进行电气设计的过程，父子关系、给元件端子编号、加端子排与电缆，加线号的过程，以及二维图形绘制和编辑。并通过上机反复练习这样设计过程

理解：ACE的含义及与AutoCAD关系，了解ACE的安装与界面，掌握AutoCAD的基础技能。

2、教学内容

第一节  ACE基础

知识要点：ACE安装与界面的介绍，ACE的含义及与AutoCAD关系，AutoCAD的基础技能

第二节  ACE项目的应用

知识要点：ACE基本工作流程，父子元件的定义，元件端子编号，线号等相关定义。

第三节  二维图形的绘制及编辑

知识要点：直线、射线、构造线、多线、多段线、正多边形、矩形、圆弧、圆、圆环的绘制方法，复制命令、镜像命令、偏移命令、阵列命令、移动命令、旋转命令、缩放命令、拉伸命令、拉长命令、修剪命令、延伸命令、圆角命令的使用方法。

3、本章重点、难点

本章重点：ACE基本工作流程，常用的绘制和编辑命令，常用电气符号的绘制方法。

本章难点：多段线、阵列命令、延伸命令、拉长命令的使用方法。

4、本章学时数

本章教学时数：上机(课内实践、实验)9学时。

第三章 原理图工具

1、教学要求

掌握：使用ACE软件的导线、元件工具绘制电气工程图

理解：属性修改工具，搜索与浏览工具的使用方法。

2、教学内容

第一节  元件插入工具

知识要点：插入元件、复制元件、重复插入元件、元件替换和复制电路的基本方法。

第二节  元件编辑工具

知识要点：编辑元件、重新标记元件、移动元件、对齐元件、元件替换、拉伸、拆分块、删除元件的基本方法。

第三节  其他工具

知识要点：属性修改工具、导线工具、线号工具、信号及交互参考工具、收索与浏览工具的使用。

3、本章重点、难点

本章重点：元件、导线工具使用的使用方法。

本章难点：信号及交互参考工具、复制电路命令，重新标记元件命令的使用等。

4、本章学时数

本章教学时数：上机 (课内实践、实验)5学时。

第四章 自定义模板

1、教学要求

掌握：图幅分区、标题栏定义、图层定义及其它相关设置方法，通过上机反复练习这些过程，进而学会如何定义一个模板文件。

理解：WD-M块的属性。

2、教学内容

第一节  图形分区

知识要点：图层设置，使用绘图命令绘制图框，图形分区的绘制。

第二节  标题栏定义

知识要点：标题栏样式设计，使用绘图命令绘制标题栏，使用文字命令、属性命令的添加标题栏内文字及属性，标题栏更新等。

第三节  WD_M快

知识要点：了解WD_M快的作用。

3、本章重点、难点

本章重点：使用ACE软件的直线、矩形、文字、属性命令绘制图纸图框模板。

本章难点：图形分区的绘制方法，标题栏内属性的设置。

4、本章学时数

本章教学时数：上机(课内实践、实验)3学时。

第五章 原理图符号库

1、教学要求

掌握：常规元件和PLC块文件取名规则，一些自制原理图符号如制动器符号、变频器符号、声光报警器符号、万能断路器符号的绘制，原理图符号库管理方法。

理解：原理图符号中块的各种属性，水平和垂直版本符号的定义

2、教学内容

第一节  原理图库元件取名规则

知识要点：原理图库定义、分类，常规元件取名规则，PLC块文件取名规则。

第二节  原理图符号块属性设置

知识要点：TAG1、MFG、CAT、FAMILY、LOC、TERMn、X?TERMn等属性的定义及使用方法。

第三节  水平和垂直版本的符号

知识要点：常用元件符号水平、垂直的定义方法。

3、本章重点、难点

本章重点：常规元件和PLC块文件取名规则，常见电气元件的绘制，原理图符号库管理方法。

本章难点：原理图符号块属性的设置。

4、本章学时数

本章教学时数：上机(课内实践、实验)3学时。

第六章 原理图目录库

1、教学要求

掌握：数据库文件的位置，直接编辑数据库文件的方法。

理解：数据库文件的结构、数据表中字段的定义，PINLIST引脚列表和LISTBOX_DEF的用途。。

2、教学内容

第一节  元件目录数据库

知识要点：数据库文件的位置，数据库文件的结构、数据表中字段的定义，直接编辑数据库文件的方法。

第二节  在ACE中使用目录数据库

知识要点：提取目录数据给元件、添加产品目录、添加有装配件记录的方法。

第三节  PINLIST引脚列表和LISTBOX_DEF

知识要点：PINLIST引脚列表和LISTBOX_DEF的用途。

3、本章重点、难点

本章重点：数据库文件的位置，直接编辑数据库文件的方法，利用Access数据库添加元件目录数据相关信息。

本章难点：利用Access数据库添加元件目录数据相关信息。

4、本章学时数

本章教学时数：上机(课内实践、实验)3学时。

第七章 屏柜布置图

1、教学要求

掌握：屏柜布置图库文件的方法和屏柜布置图画法。

理解：屏柜布置图库文件的结构及存储位置。

2、教学内容

第一节  屏柜布置图库文件

知识要点：屏柜布置图库文件的结构及存储位置，库元件的添加。

第二节  屏柜布置图画法

知识要点：使用ACE软件绘制屏柜布置图。

3、本章重点、难点

本章重点：使用ACE软件绘制屏柜布置图

本章难点：常用电气元件外形、尺寸的绘制、端子排设置。

4、本章学时数

本章教学时数：上机(课内实践、实验)3学时。

第八章 屏柜接线图

1、教学要求

掌握：屏柜接线图的画法、使用Footprint_lookup 数据库自动查找接线图元件对应符号的方法。

理解：屏柜接线图库文件的制作方法。

2、教学内容

第一节  屏柜接线图库文件

知识要点：使用绘制、编辑命令绘制常见电气元件的接线图。

第二节  屏柜接线图的绘制

知识要点：利用Footprint_lookup 数据库自动查找接线图元件对应符号的方法绘制屏柜接线图。

3、本章重点、难点

本章重点：使用ACE软件绘制屏柜接线图。

本章难点：常用电气元件接线图库文件的绘制。

4、本章学时数

本章教学时数：上机(课内实践、实验)3学时。

第九章 PLC概述

1、教学要求

掌握：整体式PLC画法、模块化PLC的画法，PLC系统配置图的画法。

理解：参数化原理，端子块文件，自定义PLC模块的方法。

2、教学内容

第一节  整体式PLC画法

知识要点：使用ACE软件绘制整体式PLC电路图。

第二节  模块化PLC画法

知识要点：使用ACE软件绘制模块化PLC电路图。

3、本章重点、难点

本章重点：整体式PLC画法、模块化PLC的画法，以及PLC接线、描述方法。

本章难点：自定义PLC模块的方法。

4、本章学时数

本章教学时数：上机(课内实践、实验)3学时。

第十章 项目管理与报表

1、教学要求

掌握：ACE软件项目管理器的使用方法。

理解：图纸清单、报表以及打印方法。

2、教学内容

第一节  项目管理器

知识要点：新建项目、更新标题栏、图纸排序、图纸描述的方法。

第二节  报表和打印

知识要点：图纸清单、原理图报表、电缆报表的生成方法，批量打印项目中图纸的方法。

3、本章重点、难点

本章重点：项目、图纸的新建、删除、添加等操作。

本章难点：图纸清单的设置、生成等操作。

4、本章学时数

本章教学时数：上机(课内实践、实验)4学时。

 

表2 知识单元、学时分配与教学目标对应表

知识单元		知识点		学时	教学 目标
序号	描述	序号	描述
1	电气工程制图基础	1	制图的基本标准	4	1、4
		2	投影基础
		3	物体常用的表达方法
		4	电气工程图
2	原理图入门	1	ACE基础	9	1、2、4
		2	ACE项目的应用
		3	二维图形的绘制及编辑
3	原理图工具	1	元件插入工具	5	1、2、3、4
		2	元件编辑工具
		3	其他工具
4	自定义模板	1	图形分区	3	1、2、4
		2	标题栏定义
		3	WD-M块
5	原理图符号库	1	原理图库元件取名规则	3	1、2、4
		2	原理图符号块属性设置
		3	水平和垂直版本的符号
6	上机操作期中	1	复习与过程考核	4	1、4
7	原理图目录库	1	元件目录数据库	3	1、2
		2	在ACE中使用目录数据库
		3	PINLIST引脚列表和LISTBOX_DEF
8	屏柜布置图	1	屏柜布置图库文件	3	1、2、3
		2	屏柜布置图画法
9	屏柜接线图	1	屏柜接线图库文件	3	1、2、3
		2	屏柜接线图的绘制
10	PLC概述	1	整体式 PLC 画法	3	1、2
		2	模块化 PLC 的画法
11	项目管理与报表	1	项目管理器	4	1、2
		2	报表和打印
12	上机操作期末	1	复习与结课考核	4	1、2、3、4
	总计			48

 

三、课内实践环节教学安排及要求

注：实验类型是指验证性、综合性、设计性。

四、教学手段、方法建议

课程教学以上机教学、课堂练习、课外作业、综合讨论、网络课程等共同实施。主要采用启发式教学法、项目驱动法、案例教学法、模块化教学法、翻转课堂等。有效调动学生的学习积极性，增加学生的学习兴趣，注重师生互动，及时发现在学生中存在的问题并加以解决，使学生易于理解和掌握所授知识。

本课程课堂教学流程如图1所示。

 

图1 电气CAD原理及实践课堂教学流程

本课程安排5次课外作业：

1、标准图纸及常用电气元件

2、二维图形

3、电气控制电路原理图

4、元件符号图库

5、元件接线图库

五、课程考核方式及要求

本课程考核内容为支撑毕业要求对应的课程目标，主要考查毕业要求1.1、2.2、3.2、5.1所对应的课程目标的达成情况。

（一）考核内容

1、AutoCAD Electrical软件的熟练使用。

2、电气工程图相关基本知识。

3、二维图形与电气元件的绘制。

4、电气控制电路图的设计绘制。

（二）考核方式

1．考核方式：考试（）；考查（√）

2．成绩评定：采用（N+2）的考核模式

计分制：百分制（）；五级分制（√）；两级分制（）

采用（N+2）考核模式：笔记考核（10%）过程考核（40）％；结课考核（50）％
其中过程考核构成：

第一次：基础考核；形式：上机；成绩比例：10%

第二次：使用软件绘制电机控制原理图；形式：上机；成绩比例：10%

第三次：使用软件绘制图框以及标题栏；形式：上机；成绩比例：10%

第四次：电力系统简图；形式：手绘；成绩比例：10%

 

六、课程教学目标达成情况评价分析

1. 定量评价

需要根据公式逐步计算出每项课程教学目标的达成度。

2. 定性分析

需要针对课程教学目标以及毕业要求分析以下内容：

（1）上次评价中存在的问题，这次改进的情况；

（2）该课程目前存在的问题，以及后续教学过程需要改进的措施。

 

七、建议教材及参考资料

建议教材：

《电气CAD原理及实践》，关大陆、樊爱龙主编，内部讲义

参考资料：

1．《电气CAD工程实践技术》，付家才著，化学工业出版社，2012年版

2．《AutoCAD 2018中文版入门与提高》，CAD/CAM/CAE技术联盟著，清华大学出版社，2018年版

3．《电力工程制图与CAD》， 赵灼辉 主编， 中国电力出版社，2007年版

4．.http://www.cad-bbs.com/forum.php

八、课程教学目标与毕业要求关系表

表3 课程教学目标与毕业要求的关系                     

毕业要求	指标点	电气CAD原理及实践
1．工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础、专业基础和专业知识用于解决电气工程及相关领域的复杂工程问题。	1.1 能够运用数学、自然科学和工程基本知识对电气工程领域相关工程问题进行识别、准确表达、分析或求解。	M
	1.2掌握专业基础知识，并能将其用于电气工程领域相关工程问题的推演和分析，得出有意义的结果。
	1.3 掌握电气工程领域的专业知识，能够对电气工程领域复杂工程问题的数学模型或解决方案进行比较、综合、优选，并提出改进思路。
2．问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献查阅、研究分析电气工程领域的复杂工程问题，获得有效结论。	2.1能够运用数学、自然科学和工程科学的基本原理对电气工程领域复杂工程问题进行数学建模、求解或机理分析。
	2.2能够运用工程科学的基本原理，对电气工程领域的工程实际问题进行识别和准确表达，以满足电气运行维护、工程设计的需要。	M
	2.3能够运用电气工程专业知识对复杂工程问题进行分解、分析和钻研，并结合文献研究得出有效结论。
3．设计/开发解决方案：针对电气工程相关领域的复杂工程问题，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。	3.1能够综合运用所掌握的专业知识、技术手段和开发工具，设计满足特定需求的产品或系统。
	3.2掌握电气工程设计领域的专业知识、设计方法和工程设计工具，为满足特定需求和标准的电气工程设计项目提供解决方案。	M
	3.3在电气工程相关领域复杂工程问题设计过程中，体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。
4. 研究：能够基于科学原理并采用科学方法对电气工程领域的复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。	4.1能够针对电气工程领域的工程实际问题进行初步的推理、建模与仿真分析。
	4.2能够运用科学方法设计实验方案、搭建实验平台、获取实验数据。
	4.3能够对实验结果进行合理分析、解释，通过信息综合得出合理有效的结论，完善解决方案，并反馈到工程设计和实践中。
5．使用现代工具：能够针对电气工程及相关领域的复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。	5.1具有计算机熟练应用和电气图纸绘制的技能。	H
	5.2熟悉C语言、MATLAB、STEP7、PROTEUS、KEIL等软件仿真和在线硬件仿真工具的运用，能对工程问题进行模拟和预测，并理解其局限性。
	5.3能够根据工程实际问题检索文献、查询资料、合理选择技术。
6．工程与社会：能够基于电气工程领域的背景知识进行合理分析，评价复杂工程问题的解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。	6.1了解电气工程技术的发展现状与趋势，具有工程实习和社会实践的经历。
	6.2 认识工程问题与社会伦理道德联系，树立正确的工程伦理道德观，具备高度的责任感从事工程活动。
	6.3能够评价电气工程领域工程实际问题的解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并能正确理解由于这些影响所应当承担的责任。
7．环境和可持续发展：针对电气工程及相关领域的复杂工程问题，能够分析和评价工程实践对环境、社会可持续发展的影响。	7.1理解电气产品及工程项目运行对环境和社会可持续发展可能产生的影响。
	7.2能够从经济效益、社会效益、利用效率、污染以及安全隐患多个方面贯彻环境保护和社会可持续发展的理念。
	7.3理解电气工程及相关领域的工程实践活动对环境和社会的双重性，判断其可能对人类和环境造成损害的隐患。
8．职业规范：具有人文社会科学素养，社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行职责。	8.1 具有人文知识、思辨能力和科学精神。
	8.2了解国情，理解社会主义核心价值观，维护国家利益，具有推动民族复兴和社会进步的责任感。
	8.3能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行职责。
9．个人和团队：具有团队精神，能够在多学科背景下的团队承担个体、团队成员以及负责人的角色。	9.1对企业运作的模式有认知能力。
	9.2 能够主动与其他学科的成员合作，胜任团队成员的角色与责任。
	9.3 具有技术团队的构建、运行、协调和负责的能力。
10.沟通：能够就电气工程及其相关领域的复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。	10.1 具备就电气工程及其相关领域的工程实际问题进行人际交往和口头表达的能力。
	10.2 具有撰写设计文稿、技术总结报告及项目申请报告的能力。
	10.3 具备一定的外文文献阅读、理解能力和外语交流和沟通能力。
11.项目管理：理解并掌握工程管理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。	11.1 了解电气工程领域工程管理与经济决策基本知识，理解并掌握相应的工程管理与经济决策方法。
	11.2 能够在多学科环境中应用工程管理与经济决策方法进行工程设计与实践。
	11.3 具有初步的项目实施过程中的运行和管理能力。
12．终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。	12.1有积极向上的价值观，具备自主学习和终身学习的意识。
	12.2掌握自主文献检索、资料查询及运用现代信息技术跟踪并获取相关信息的基本方法。
	12.3能够针对个人或职业发展的需求，采用合适的方法自主学习、自我完善、可持续发展。

九、大纲说明

需要特殊表述的大纲中未尽事宜，如课程改革、整合情况等。

 

执   笔   人：孙  娜

参加研讨人员：关大陆、孟昭军、樊爱龙、周璐

审   核   人：关大陆

审   批   人：赵双元