自动化技术与应用专业(本科) - 河北科技工程职业技术大学电气工程系

自动化技术与应用专业(本科)

自动化技术与应用专业(本科)

自动化技术与应用专业依托中国制造2025的国家战略,对接国家、区域经济社会发展和智能装备制造业产业转型升级对自动化控制技术等高端技能人才的需求。拥有工业机器人、西门子先进自动化、虚拟仿真和MES系统等实训中心,实行工学交替人才培养方案,培养具有专业知识和技术技能的高端技能人才。毕业生面向钢铁行业、通用设备制造业、专用设备制造业、电气机械和器材制造业等行业,从事自动控制系统开发与优化、自动化系统集成、自动化技术融合与创新等技术领域的工作。

一、培养目标

本专业培养能够践行社会主义核心价值观,传承与创新技能文明,德智体美劳全面发展,具有较高的科学文化水平,良好的人文素养、科学素养、数字素养、职业道德,爱岗敬业的职业精神、精益求精的工匠精神和敏行担当的军人作风,一定的国际视野,掌握扎实的技术知识基础,具备过硬的专业技能、数字化适应能力、创新能力和复杂问题解决能力;能够胜任技术研发与改造、工艺设计与生产现场管理、科技成果与实验成果转化、中高端产品生产与服务等工作,有较强的就业创业能力和可持续发展能力,具备职业综合素质和行动能力,面向高端装备制造产业的自动化工程师、自动化系统集成工程师、智能制造工程师等岗位,能够从事自动控制系统开发与优化、自动化系统集成、自动化技术融合与创新的高端技能人才。

二、专业特色

专业坚持职业教育办学方向,以“守敬精神、抗大精神”红色育人为引领,基于SMART-CDIO工程教育理念,遵循学校“一基四能”“三重两化”人才培养定位,以“一夯基、二固本、三提质、四增效”的建设思路进行专业建设。持续深化“三教改革”,实施职业教育项目课程开发,融入创新能力培养,稳步提升实践条件、教育质量和科研与社会服务能力,最终实现自动化技术与应用专业高端技能人才/自动化现场工程师的培养。

图1 自动化技术与应用专业建设思路

1.师资队伍

本专业共有校内专任教师11人,其中教授1人,副教授3人,讲师4人,助教3人。全部具有硕士及以上学位,博士2名,硕士9名。教学团队老中青师资年龄结构合理,既有经验丰富的老教师,又有年轻活力的新教师,传帮带迅速提升专业教师的专业能力和教授水平,在这个过程中取得了一系列的成绩。

教学方面,注重人才培养质量的提升,提高教师信息化教学水平,不断加强课程改革与课程建设,打造“金课”,全方位提升专业建设软实力。在这个过程中,《PLC控制系统编程与实现》被评“十四五”国家规划教材。同时,再版教材1门,建设完成教材7门,在编和立项教材8门。建成国家级资源库课程1门、国家级在线精品课1门、省级在线精品课7门,多门课程齐头并进谋发展,打造更多的立体化、信息化的精品课程,不断提升教学能力、完善教学资源、进一步提升人才培养质量。

科研方面,依托产业学院,利用博士工作师、守敬创新工作室,搭建科研转化平台,企业提供技术支持、人员支持,引进高端研究型高层次人才,开展核心技术等领域科研攻关,形成了一系列的科研成果。申报国家级各类科研项目3项,开展省、市级各类科研项目15余项,依托实训基地共取得授权专利20余项,授权软件著作权10余项,发表中文核心、SCI、EI、ISTP三大检索论文7篇,成果转化10余项,技术成果转化交易到款额共计80余万元,科技服务到款达220多万元。

2.学习条件

雄厚硬件是人才培养质量的有力保障,电气工程系面向工作岗位,结合实际生产需要,建成电气自动化技术中心。中心共五层,面积达15000平米,建成并投入使用包括电子电路专业教室、检测技术实验室、西门子PLC专业教室、先进自动化变频系统实训室、先进伺服控制系统实训室等在内的22个实训室,与行业龙头企业共建“汇川智能控制产业学院”。中心实训硬件设施先进、齐全,配合软件仿真和系统集成,覆盖智能控制技术全方位,实训条件集成化、虚拟化、信息化,满足自动化技术与应用专业各类专业课程的开展,是全国同类院校实训基地的佼佼者。

图2 先进自动化技术联合示范实训中心

三、课程设置

本专业在课程体系实施中,注重“跨学科融合”“素质教育与创新创业的融合”“书证融通与课证融通”以及“项目化与信息化的融合”,旨在全面提升学生的综合素质和创新能力。

    1.专业注重引入计算机科学、控制理论、机械设计等相关学科的知识,通过跨学科的课程设计,鼓励学生参与跨学科的研究项目和创新活动,促进知识的交叉融合和创新思维的培养。

    2.专业注重培养学生的创新思维、创业能力和团队协作精神,通过开设创新创业课程、举办创业大赛等活动,激发学生的创业热情和创新精神。

    3.专业积极推行学历证书与职业资格证书的对接,学生在完成学业的同时获得电工、电气设备安装工等职业资格证书,提升学生的就业竞争力,满足行业对人才的需求。

4.专业注重将实际工程项目引入课堂教学中,积极利用信息化技术,如在线教学平台、虚拟仿真实验室等,为学生提供更加丰富多样的学习资源和实践平台。

表1专业核心课程主要教学内容

序号

工作领域

专业核心课程

工作任务描述

主要教学内容

1

自动控制系统开发与优化

电机与电气控制技术

1.电气及电力拖动系统的设计、安装;

2.电气控制系统故障诊断及排除。

了解变压器、直流电机、交流电机的产业发展;掌握常用低压电器元件的结构、原理、技术参数及选型;了解直流电机的机械特性、启动、制动及调速;掌握三相异步电动机的结构、原理;熟悉三相异步电动机的机械特性;掌握三相异步电动机的启动、制动、调速方法;能根据实际要求对电气控制系统进行设计优化、仿真、安装与调试。

2

PLC应用

技术

1.使用可编程序控制器(PLC)应用技术实施电气系统的线路设计与装配;

2.基于PLC应用技术的电气控制系统的程序设计与调试、运行与维护。

了解自动化发展趋势及工业控制器核心技术,了解电气控制系统硬件组成及网络结构;理解PLC的工作原理,熟悉PLC编程软件、程序结构、数据类型、指令系统等;掌握基本指令、传送指令等数据处理指令、定时器及计数器指令;掌握模拟量、PID、高速计数器、GET/PUT通信指令等;掌握自动生产线的安装、调试、维护技能;掌握PLC控制线路设计与装配、程序设计与调试及系统排故的方法。

3

工业控制网络与人机界面组态技术

1.工业控制网络通信系统及设备的设计构架、设置、调试、运行和维护;

2.组态软件界面的设计、画面绘制、编程及调试应用、现场数据采集、显示、处理和分析。

了解国家工业软件产业及通信行业发展,掌握MODBUS、工业以太网等通信技术;熟悉工业网络设备原理及选型方法、架构及配置方法;了解组态软件的基本组成,熟悉数据对象的定义方法、画面的绘制方法;掌握组态软件或触摸屏与外部设备的连接方法;熟悉历史数据、趋势曲线、报表、报警等设置方法;熟悉脚本程序编写,进而实现工业现场的远程监控及信息的实时反馈。

4

智能传感器与智能仪表

1.智能传感器及仪表选型、接线、装配及数据检测处理;

2.智能检测系统的设计、安装、运行、维护。

了解智能传感前沿技术,熟悉工业生产中常见的温度、压力、流量、位移、转速等传感器及其检测系统与智能仪表的工作原理及特性、测量转换电路及工程实践应用;掌握传感器及仪表的选型及使用方法;掌握正确处理检测数据的方法,并能解决工程测控系统中的实际问题。

5

交直流调速与运动控制

1.运动控制系统设计与集成;

2.变频器控制系统与伺服系统的安装与调试、运行与维护。

了解运动控制的相关基础和系统技术指标;理解交流变频调速基础理论,掌握开环和闭环直流调速系统、单闭环和双闭环直流调速系统的组成与实现方法;能根据任务设计并实现简单的交直流调速系统;掌握交流变频调速系统的设计方法;能够进行运动控制系统程序的设计与调试。

6

自动化系统集成

电气控制系统集成

1.自动生产线的布局规划设计与优化;

2.电气控制系统元器件选型、设计与编程、安装与调试、数据采集与可视化及相关文件编制。

了解国家制造业发展趋势,熟悉分析系统运行工艺的方法,掌握自动生产线工程项目控制系统设计的设计步骤和方法;具备使用EPLAN或CAD软件绘制工程图的能力;掌握编写PLC程序HMI画面设计方法,具备仪表和驱动器等设备的参数配置能力;掌握电气控制系统的模块功能调试和联调方法,具备按标准验收等项目规划管理能力。

7

过程控制系统

1.工业过程控制系统的分析、设计与调试;

2.工业过程控制系统的仿真、优化。

掌握工业过程控制系统的基本理论、基本知识和基本技能;在常用控制仪表选用的基础上,能正确利用过程控制系统设计的方法和控制器参数的整定方法,调试简单控制系统和常用复杂控制系统;具有分析、设计、改造过程控制系统的工程技术能力。

8

自动化技术融合与创新

机器人编程技术

1.机器人系统安装及程序编制;

2.机器人应用系统离线仿真。

了解工业机器人安全使用规范;掌握机器人系统安装方法;熟悉机器人本体进行坐标系统标定及 机器人应用系统示教程序编制;使用机器人离线仿真软件构建机器人应用系统仿真环境;编制机器人应用系统离线程序等。

9

嵌入式系统开发

1.应用STM32实现嵌入式产品的设计;

2.嵌入式系统硬件电路装调及软件调测。

了解嵌入式技术的发展历程和发展趋势;熟悉嵌入式系统硬件平台的结构和设计方法;能够熟练地使用MDK5工具进行软件开发;掌握STM32微控制器的基本接口的使用方法;能够正确分析电子产品相关电路,熟悉实际嵌入式电子产品的开发设计及调试流程,并能够根据不同的任务要求实现所需的功能。

基于SMART-CDIO工程教育理念,深化课程思政渗透,基于“三重两化”原则,构建“2平台+3模块”课程体系,进而强化实践能力,突出编程能力与创新能力。在重技术、重实践、重发展的原则下,搭建基础技能平台和职业素养平台。将课程体系“模块化”,设置“专业核心模块”“实践创新模块”“拓展延伸模块”,每个模块对应不同的知识和技能领域,实现知识的系统性和完整性,方便学生进行选择性学习;将课程任务“综合化”,设计综合性项目和实践任务,学生在实践中将所学知识综合运用,提升实际操作能力和解决问题的能力。

图3 自动化技术与应用专业课程地图

四、培养成效

    1.技能大赛

表2学生技能大赛获奖情况

获奖项目名称

获奖人员

指导教师

奖励级别

2018年机械行业职业教育技能大赛工业机器人维修调试与技术应用比赛

陈宁、崔玉龙

王清、靳晨聪

全国三等奖

2019年全国职业院校技能大赛“金属冶炼与故障检修”赛项

付磊、李杰、张浩

张海臣、程德芳

国赛三等奖

2019年全国机械行业职业院校技能大赛“三向杯”机电一体化系统设计与安装项目大赛

王宝玉、刘英泽

程德芳、杨志方

国赛三等奖

2020年第六届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛

杜泽萱等

毕艳军、程德芳、于敏丽

国赛铜奖

2022年第八届河北省“互联网+”大学生创新创业大赛

崔奥、刘善龙等

王清、靳晨聪、韩会山

省级银奖

2023年第九届河北省“互联网+”大学生创新创业大赛

张梦杰、肖博中等

王清、于娜、孙硕

省级银奖

2023年第九届河北省“互联网+”大学生创新创业大赛

王雪静、陈炳翔等

王清、于娜、孙硕

省级铜奖

2024年河北省大学生创新大赛

杨浩源、林颖垚等

王清、孙硕、

黄艳红

省级银奖

    优秀毕业生

昝亮亮,男,电气自动化技术专业2011级学生,2013年参加工作,先后任学徒工、操作工、技术员。2018年获第六届全国职工职业技能大赛-数控机床装调维修工决赛第十五名,2019年获“河北省劳动模范”荣誉称号。多次作为技术代表,参与和北京工业大学、河北工业大学、燕山大学的产学研合作项目谋划洽谈。牵头或参与新能源汽车、风力发电等创新项目12项。为南皮县域中小企业提供无偿技术服务300余次,真正体现了“双创双服”的意义。

崔玉龙,男,电气工程及其自动化专业162班学生,2020年毕业。在大学四年时间里,学习委员,曾获得国家奖学金,优秀班干部,院级“三好学生”等称号,参加机械行业工业机器人技能大赛获三等奖。2020年以优异成绩进入西门子中国有限公司工作,工作后利用自身的学习经验和创新思路,对项目中的技术难题进行深入研究,提高了项目的执行效率,降低了成本,为公司带来了显著的经济效益。

表3 优秀毕业生就业、学历深造统计表

序号

姓名

毕业时间

就业/学历深造去向

1

高正义

2018年

国网冀北电力有限公司

2

张海彤

2018年

国网河北省电力有限公司保定分公司

3

赵诺亚

2018年

华北电力大学

4

王毅超

2018年

北京交通大学

5

张广治

2019年

国网河北省电力公司衡水市供电分公司

6

高子娇

2019年

国网河北省电力公司石家庄市藁城区供电分公司

7

张新魁

2019年

燕山大学

8

孙晓强

2019年

哈尔滨工程大学

9

张中强

2020年

燕山大学

10

宋瑞滢

2020年

哈尔滨理工大学

11

马良

2020年

河北科技大学

12

苏杭

2020年

国网浙江省电力有限公司杭州供电公司

13

吕佳峻

2020年

国网冀北电力有限公司张家口供电公司

14

乔永豪

2020年

河北省送变电有限公司

15

王虎

2020年

隆尧县开发区选调生

五、学生就业

1.职业面向

毕业生主要对接各大智能制造生产厂商、集成商和信息服务企业,包括汽车、装备制造、机械加工、医药、生物工程、食品安全等众多领域,从事自动化设备和自动控制系统的设计与开发、自动化生产线的运行与调试、自动化工程项目的设计与信息化管理工作。此外,随着技术的发展和行业的融合,毕业生也在物联网、大数据、云计算等新兴领域也有广泛的就业机会。

表4职业面向表

所属专业大类(代码)

装备制造大类(26)

所属专业类(代码)

自动化类(2603)

对应行业(代码)

通用设备制造业(34)、专用设备制造业(35)

主要职业类别(代码)

自动控制工程技术人员(2-02-07-07)、工业工程技术人员(2-02-30-01)

主要岗位(群)或技术领域举例

自动化设备和自动控制系统设计与开发、自动生产线运行与调试、自动化工程项目的设计与信息化管理

职业类证书举例

可编程控制器系统应用编程、运动控制系统开发与应用、工业机器人应用编程

图4 自动技术与应用专业就业领域

    就业岗位

本专业面向通用设备制造业、专用设备制造业等行业培养自动控制工程技术人员、工业工程技术人员,其二者的就业岗位非常广泛,涵盖了制造业、能源、交通、环保等多个领域和行业。

图5 自动控制工程技术人员就业岗位

图6 工业工程技术人员就业岗位

    就业单位

表5就业单位一览表

序号

单位名称

1

西门子中国有限公司

2

芜湖新兴铸管有限责任公司

3

北京万集科技有限责任公司

4

河北博威集成电路有限公司

5

苏州汇川技术有限公司

6

德龙钢铁有限公司

7

青岛海尔股份有限公司

8

青岛特来电新能源有限公司

9

河北电力装备有限公司

10

河南睿卡机器人制造有限公司

11

天津新松机器人自动化有限公司

12

华北制药股份有限公司

13

北京中车长客二七轨道装备有限公司

14

新兴铸管股份有限公司

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