《電氣控制與PLC》教案

1、 煙 臺(tái) 機(jī) 械 工 程 學(xué) 校教 案 課程名稱： 電氣控制與PLC 教師姓名： 尹旭濤 系 別： 機(jī)電一體化 課程概況課程名稱: 電氣控制與PLC總學(xué)時(shí)：52周學(xué)時(shí)：4教學(xué)起始周： 第1周 第13周授課班級(jí)及時(shí)間：班級(jí)：高二機(jī)電1班時(shí)間：教材概況（主編、出版社、版次等）：主編：吳麗出版社：高等教育出版社版次：2009年9月第2版 教輔概況：64 / 67實(shí)用精品文檔課 時(shí) 授 課 計(jì) 劃一、授課具體時(shí)間： 第 1周 二、授課課題：第3章 PLC概述 三、教學(xué)目的要求：（1）了解 PLC的產(chǎn)生、 PLC的特點(diǎn)、PLC的分類（2）掌握PLC的編程語(yǔ)言、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)四、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：

2、（1）（重點(diǎn)）PLC的產(chǎn)生（2）（重點(diǎn)） PLC的特點(diǎn)（3）（重點(diǎn)）PLC的分類（4）（難點(diǎn)）PLC的編程語(yǔ)言五、教學(xué)方法、用具：教學(xué)方法：多媒體教課教學(xué)用具：三角板六、教學(xué)過(guò)程（包括教學(xué)內(nèi)容、輔助手段、板書設(shè)計(jì)、課堂練習(xí)、教學(xué)進(jìn)程時(shí)間分配、課外作業(yè)等）：第3章 可編程控制器概述3.1 可編程控制器的產(chǎn)生3.1.1 PLC的由來(lái) 可編程邏輯控制器（Programmable Logical Controller）簡(jiǎn)稱PLC。3.1.2 PLC的定義 國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）在1987年2月頒布了PLC的標(biāo)準(zhǔn)草案（第三稿），草案對(duì)PLC作了如下定義。3.2 可編程控制器的特點(diǎn)1可靠性高，抗干擾強(qiáng)2

3、功能強(qiáng)大，性價(jià)比高3編程簡(jiǎn)易，現(xiàn)場(chǎng)可修改4配套齊全，使用方便5壽命長(zhǎng)，體積小，能耗低6系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、維修工作量少，維修方便3.3 可編程控制器的分類3.3.1 按輸入/輸出點(diǎn)數(shù)分 根據(jù)PLC的輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的多少，一般可將PLC分為以下3類。1小型機(jī) 小型PLC I/O總點(diǎn)數(shù)一般在256點(diǎn)以下，用戶程序存儲(chǔ)器容量在4KB左右。2中型機(jī) 中型PLC的I/O總點(diǎn)數(shù)在2562048點(diǎn)之間，用戶程序存儲(chǔ)器容量達(dá)到8KB左右。3大型機(jī) 大型PLC的I/O總點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，用戶程序存儲(chǔ)器容量達(dá)到16KB以上。3.3.2 按結(jié)構(gòu)形式分 根據(jù)PLC結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為整體式和模塊式

4、兩類。1整體式2模塊式3.3.3 按生產(chǎn)廠家分 它們是美國(guó)Rockwell自動(dòng)化公司所屬的A-B（AllenBradly）公司GE-Fanuc公司，德國(guó)的西門子（SIEMENS）公司法國(guó)的施耐德（SCHNEIDER）自動(dòng)化公司日本的歐姆龍（OMRON）和三菱公司等3.4 可編程控制器的編程語(yǔ)言3.4.1PLC編程語(yǔ)言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) PLC編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)（IEC 61131-3）中有5種編程語(yǔ)言，即順序功能圖（Sequential function chart），梯形圖（Ladder diagram），功能塊圖（Function block diagram），指令表（Instruction list）

5、，結(jié)構(gòu)文本（Structured text）。其中的順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能塊圖（FBD）是圖形編程語(yǔ)言，指令表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）是文字語(yǔ)言。1順序功能圖（SFC）2梯形圖（LD）3功能塊圖（FBD）4指令表（IL）5結(jié)構(gòu)文本（ST）3.4.2梯形圖的主要特點(diǎn)（1）PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱（2）根據(jù)梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出圖中各線圈對(duì)應(yīng)的軟元件的ON/OFF狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯運(yùn)算。（3）梯形圖中各軟元件的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)均可以無(wú)限多次地使用。（4）輸入繼電器的狀態(tài)唯一地取決于對(duì)應(yīng)的外部輸入電路的通斷狀態(tài)，因此在梯形圖中不能出現(xiàn)

6、輸入繼電器的線圈。（5）輔助繼電器相當(dāng)于繼電控制系統(tǒng)中的中間繼電器，用來(lái)保存運(yùn)算的中間結(jié)果，不對(duì)外驅(qū)動(dòng)負(fù)載，負(fù)載只能由輸出繼電器來(lái)驅(qū)動(dòng)。3.5 可編程控制器的技術(shù)性能指標(biāo)PLC的技術(shù)性能指標(biāo)有一般指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)兩種。 一般性能規(guī)格是指使用PLC時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題，主要包括電源電壓、允許電壓波動(dòng)范圍、耗電情況、直流輸出電壓、絕緣電阻、耐壓情況、抗噪聲性能、耐機(jī)械振動(dòng)及沖擊情況、使用環(huán)境溫度和濕度、接地要求、外形尺寸、質(zhì)量等。具體性能規(guī)格是指PLC所具有的技術(shù)能力，如果只是一般地了解PLC的性能，了解如下的基本技術(shù)性能指標(biāo)即可。1I/O點(diǎn)數(shù) 如FX系列的I/O點(diǎn)數(shù)最多為256。2掃描速度 小型PLC的

7、掃描時(shí)間可能大于40ms。3內(nèi)存容量 一般小型機(jī)的存儲(chǔ)容量為1KB到幾千字節(jié)，大型機(jī)則為幾十千字節(jié)，甚至1MB2MB，通常以PLC所能存放用戶程序的多少來(lái)衡量。4指令系統(tǒng)5內(nèi)部寄存器6特殊功能模塊3.6 可編程控制器的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)3.6.1PLC的應(yīng)用領(lǐng)域1開關(guān)量邏輯控制2運(yùn)動(dòng)控制3過(guò)程控制4數(shù)據(jù)處理5通信連網(wǎng)3.6.2PLC的發(fā)展趨勢(shì)（1）從技術(shù)上看， PLC會(huì)向運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、功能更廣、性能更穩(wěn)定、性價(jià)比更高的方向發(fā)展。（2）從規(guī)模上看， PLC會(huì)進(jìn)一步向超小型和超大型兩個(gè)方向發(fā)展。（3）從配套性上看， PLC產(chǎn)品會(huì)向品種更豐富、規(guī)格更齊備的方向發(fā)展。（4）從標(biāo)準(zhǔn)上看，P

8、LC的通用信息、設(shè)備特性、編程語(yǔ)言等向IEC1131標(biāo)準(zhǔn)的方向發(fā)展。（5）從網(wǎng)絡(luò)通信的角度看，PLC將向網(wǎng)絡(luò)化和通信的簡(jiǎn)便化方向發(fā)展。教學(xué)后記：通過(guò)學(xué)習(xí)，了解PLC的基本情況。課 時(shí) 授 課 計(jì) 劃一、授課具體時(shí)間： 第 2 周 二、授課課題：第4章 FX系列PLC及其編程工具三、教學(xué)目的要求：（1）了解 FX系列PLC概述FX系列PLC（2）掌握PLC的基本組成 ，F(xiàn)X系列PLC的軟元件四、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）（重點(diǎn)）FX系列PLC的種類（2）（重點(diǎn)）PLC的基本組成由那些構(gòu)成（3）（重點(diǎn)）（4）（難點(diǎn)）FX系列PLC的軟元件與傳統(tǒng)相比較后的轉(zhuǎn)換五、教學(xué)方法、用具：教學(xué)方法：多媒體教課教學(xué)用

9、具：三角板六、教學(xué)過(guò)程（包括教學(xué)內(nèi)容、輔助手段、板書設(shè)計(jì)、課堂練習(xí)、教學(xué)進(jìn)程時(shí)間分配、課外作業(yè)等）：第4章 FX系列可編程控制器4.1 FX系列可編程控制器概述4.1.1 三菱小型PLC的發(fā)展歷史4.1.2 FX系列型號(hào)的含義FX系列PLC型號(hào)名稱的含義如下：（1）系列序號(hào)：如1S，1N，2N等；（2）I/O總點(diǎn)數(shù)：10256；（3）單元類型：M為基本單元，E為I/O混合擴(kuò)展單元與擴(kuò)展模塊，EX為輸入專用擴(kuò)展模塊，EY為輸出專用擴(kuò)展模塊；（4）輸出形式：R為繼電器輸出，T為晶體管輸出，S為雙向晶閘管輸出；（5）電源的形式：4.1.3 FX系列PLC的一般技術(shù)指標(biāo)FX系列PLC的一般技術(shù)指標(biāo)包括

10、基本性能指標(biāo)、輸入技術(shù)指標(biāo)及輸出技術(shù)指標(biāo)，其具體規(guī)定如表4-1、表4-2及表4-3所示。4.2 FX系列可編程控制器的子系列4.2.1 FX1S系列PLC4.2.2 FX1N系列PLC4.2.3 FX2N系列PLC4.2.4 FX2NC系列PLC 4.2.5 FX系列擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊4.3 FX系列可編程控制器的基本組成4.3.1 硬件PLC硬件主要由中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、電源單元、編程器、擴(kuò)展接口、編程器接口和存儲(chǔ)器接口組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖4-1所示。4.3.2軟件PLC是一種工業(yè)計(jì)算機(jī)，不光要有硬件，軟件也必不可少。 4.4 FX系列可編程控制器的軟元件4.4.1PL

11、C的軟元件概述PLC內(nèi)部有許多具有不同功能的元件，實(shí)際上這些元件是由電子電路和存儲(chǔ)器組成的。4.4.2FX2N的軟元件1輸入繼電器（X）2輸出繼電器（Y）3輔助繼電器（M）4狀態(tài)繼電器S5定時(shí)器T6計(jì)數(shù)器C7數(shù)據(jù)寄存器（D）8變址寄存器9指針（P/I）指針（P/I）包括分支和子程序用的指針（P）以及中斷用的指針（I）。10常數(shù)常數(shù)K用來(lái)表示十進(jìn)制常數(shù)，常數(shù)H用來(lái)表示十六進(jìn)制常數(shù)。 4.5 FX系列可編程控制器的工作原理4.5.1 掃描工作方式PLC有運(yùn)行（RUN）與停止（STOP）兩種基本的工作模式。1內(nèi)部處理階段2通信服務(wù)階段3輸入處理階段4程序處理階段5輸出處理階段圖4-13 PLC的掃描

12、工作過(guò)程外部負(fù)載斷電，停止工作。PLC的輸入處理、程序處理和輸出處理的工作方式如圖4-13所示。循環(huán)掃描的工作方式是PLC的一大特點(diǎn)，也可以說(shuō)PLC是“串行”工作的，這和傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)“并行”工作有質(zhì)的區(qū)別，PLC的串行工作方式避免了繼電器控制系統(tǒng)中觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配的問(wèn)題。4.5.2 掃描周期4.5.3 輸入/輸出滯后時(shí)間輸入/輸出滯后時(shí)間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，是指PLC的外部輸入信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔，它由輸入電路濾波時(shí)間、輸出電路的滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間這三部分組成。教學(xué)后記： 通過(guò)學(xué)習(xí)，了解PLC的軟元件。課 時(shí) 授

13、課 計(jì) 劃一、授課具體時(shí)間： 第 3、4 周 二、授課課題：第5章基本邏輯指令及其應(yīng)用 三、教學(xué)目的要求：（1）了解基本邏輯指令、 PLC的工作原理（2）掌握常用基本電路的程序設(shè)計(jì)PLC程序設(shè)計(jì)方法及技巧四、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）（重點(diǎn)）基本邏輯指令（2）（重點(diǎn)）PLC的工作原理（3）（重點(diǎn)）常用基本電路的程序設(shè)計(jì)（4）（難點(diǎn)）PLC程序設(shè)計(jì)方法及技巧五、教學(xué)方法、用具：教學(xué)方法：多媒體教課教學(xué)用具：三角板六、教學(xué)過(guò)程（包括教學(xué)內(nèi)容、輔助手段、板書設(shè)計(jì)、課堂練習(xí)、教學(xué)進(jìn)程時(shí)間分配、課外作業(yè)等）：第5章 基本邏輯指令及其應(yīng)用5.1 基本邏輯指令5.1.1 邏輯取及驅(qū)動(dòng)線圈指令LD/LDI/OUT

14、邏輯取及驅(qū)動(dòng)線圈指令如表5-1所示。1用法示例2使用注意事項(xiàng)3雙線圈輸出5.1.2觸點(diǎn)串、并聯(lián)指令A(yù)ND/ANI/OR/ORI 觸點(diǎn)串、并聯(lián)指令如表5-2所示。2使用注意事項(xiàng)3連續(xù)輸出 如圖5-4（a）所示，OUT M1指令之后通過(guò)X1的觸點(diǎn)去驅(qū)動(dòng)Y4，稱為連續(xù)輸出 5.1.3電路塊連接指令ORB/ANB1用法示例 電路塊連接指令的應(yīng)用如圖5-5和圖5-6所示。5.1.4多重輸出電路指令MPS/MPD/MPP 多重輸出電路指令如表5-4所示。1用法示例 多重輸出電路指令的應(yīng)用如圖5-7和圖5-8所示。2使用注意事項(xiàng)5.1.5置位與復(fù)位指令SET/RST 置位與復(fù)位指令如表5-5所示。1指令用法

15、示例 指令用法示例如圖5-9所示。2使用注意事項(xiàng)5.1.6脈沖輸出指令PLS/PLF 脈沖輸出指令如表5-6所示。1用法示例2使用注意事項(xiàng)5.1.7 脈沖式觸點(diǎn)指令LDP/LDF/ANP/ANF/ORP/ORF 脈沖式觸點(diǎn)指令如表5-7所示。1用法示例2使用注意事項(xiàng)5.1.8主控觸點(diǎn)指令MC/MCR 主控觸點(diǎn)指令如表5-8所示。1用法示例2使用注意事項(xiàng)5.1.9邏輯運(yùn)算結(jié)果取反指令I(lǐng)NV 邏輯運(yùn)算結(jié)果取反指令如表5-9所示。5.1.10 空操作和程序結(jié)束指令 NOP/END 空操作和程序結(jié)束指令如表5-10所示。1空操作指令NOP2程序結(jié)束指令END PLC按照循環(huán)掃描的工作方式，首先進(jìn)行輸入

16、處理，然后進(jìn)行程序處理，當(dāng)處理到END指令時(shí)，即進(jìn)行輸出處理。5.2 梯形圖的基本規(guī)則1線圈右邊無(wú)觸點(diǎn)2觸點(diǎn)可串可并無(wú)限制3線圈不能重復(fù)使用4觸點(diǎn)水平不垂直5觸點(diǎn)多上并左6順序不同結(jié)果不同5.3 基本電路的編程電動(dòng)機(jī)的起保停電路（1）控制要求 按下起動(dòng)按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行，按下停止按鈕SB2，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。（2）輸入/輸出（I/O）分配 X0：SB1，X1：SB2（常開），Y0：電動(dòng)機(jī)（接觸器）。（3）梯形圖方案設(shè)計(jì)若要改為起動(dòng)優(yōu)先，則梯形圖如圖5-21所示。2單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的兩地控制（1）控制要求 按下地點(diǎn)1的起動(dòng)按鈕SB1或地點(diǎn)2的起動(dòng)按鈕SB2均可起動(dòng)電動(dòng)機(jī)；按下地點(diǎn)1的停止按鈕SB

17、3或地點(diǎn)2的停止按鈕SB4均可停止電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。（2）輸入/輸出分配X0：SB1，X1：SB2，X2：SB3（常開），X3：SB4（常開），Y0：電動(dòng)機(jī)（接觸器）。（3）梯形圖方案設(shè)計(jì)3兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的順序聯(lián)動(dòng)控制（1）控制要求 電動(dòng)機(jī)M1先起動(dòng)（SB1），電動(dòng)機(jī)M2才能起動(dòng)（SB2）。（2）輸入/輸出分配X0：電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng)（SB1），X1：電動(dòng)機(jī)M2起動(dòng)（SB2），X2：電動(dòng)機(jī)M1停止（SB3），X3：電動(dòng)機(jī)M2停止（SB4）；Y0：電動(dòng)機(jī)M1（接觸器1），Y1：電動(dòng)機(jī)M2（接觸器2）。（3） 梯形圖方案設(shè)計(jì) 4定時(shí)器的應(yīng)用（1）得電延時(shí)合（如圖5-24所示）（2）失電延時(shí)斷（如圖5-25所示）

18、3）3臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng) 控制要求。電動(dòng)機(jī)M1起動(dòng)5s后電動(dòng)機(jī)M2起動(dòng), 電動(dòng)機(jī)M2起動(dòng)5s后電動(dòng)機(jī)M3起動(dòng)；按下停止按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)無(wú)條件全部停止運(yùn)行。 輸入/輸出分配。X1：起動(dòng)按鈕，X0:停止按鈕，Y1：電動(dòng)機(jī)M1，Y2：電動(dòng)機(jī)M2，Y3：電動(dòng)機(jī)M3。 梯形圖方案設(shè)計(jì)。5 計(jì)數(shù)器C的應(yīng)用（如圖5-27所示）6振蕩電路 振蕩電路可以產(chǎn)生特定的通斷時(shí)序脈沖，它應(yīng)用在脈沖信號(hào)源或閃光報(bào)警電路中。（1）定時(shí)器組成的振蕩電路一（如圖5-28所示）7振蕩電路的應(yīng)用8定時(shí)器的延時(shí)擴(kuò)展9兩計(jì)數(shù)器接力計(jì)數(shù)10單觸點(diǎn)的起動(dòng)/停止控制教學(xué)后記： 通過(guò)學(xué)習(xí)，了解PLC的基本邏輯指令。要求同學(xué)們課后認(rèn)真復(fù)習(xí)，抄寫邏輯

19、指令格式。課 時(shí) 授 課 計(jì) 劃一、授課具體時(shí)間： 第 5、6 周 第5章 二、授課課題：基本邏輯指令及其應(yīng)用三、教學(xué)目的要求：（1）了解 PLC程序設(shè)計(jì)方法及技巧狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（2）掌握 步進(jìn)順控指令及其編程方法四、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）（重點(diǎn)） PLC程序設(shè)計(jì)方法及技巧（2）（重點(diǎn)）狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（3）（重點(diǎn)）步進(jìn)順控指令及其編程方法（4）（難點(diǎn)）五、教學(xué)方法、用具：教學(xué)方法：多媒體教課教學(xué)用具：三角板六、教學(xué)過(guò)程（包括教學(xué)內(nèi)容、輔助手段、板書設(shè)計(jì)、課堂練習(xí)、教學(xué)進(jìn)程時(shí)間分配、課外作業(yè)等）：5.4 梯形圖程序設(shè)計(jì)的技巧5.4.1 轉(zhuǎn)換法 轉(zhuǎn)換法就是將繼電器電路圖轉(zhuǎn)換成與原有功能相同的PLC內(nèi)部的梯形

20、圖。1基本方法 根據(jù)繼電器電路圖來(lái)設(shè)計(jì)PLC的梯形圖時(shí)，關(guān)鍵是要抓住它們的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，即控制功能的對(duì)應(yīng)、邏輯功能的對(duì)應(yīng)以及繼電器硬件元件和PLC軟件元件的對(duì)應(yīng)。2轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)的步驟（1）了解和熟悉被控設(shè)備的工藝過(guò)程和機(jī)械的動(dòng)作情況，根據(jù)繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理，這樣才能在設(shè)計(jì)和調(diào)試系統(tǒng)時(shí)心中有數(shù)。（2）確定PLC的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，畫出PLC的外部接線圖。（3）確定PLC梯形圖中的輔助繼電器（M）和定時(shí)器（T）的元件號(hào)。（4）根據(jù)上述對(duì)應(yīng)關(guān)系畫出PLC的梯形圖。（5）根據(jù)被控設(shè)備的工藝過(guò)程和機(jī)械的動(dòng)作情況以及梯形圖編程的基本規(guī)則，優(yōu)化梯形圖，使梯形圖既符合控制要求，又具有合理性

21、、條理性和可靠性。（6）根據(jù)梯形圖寫出其對(duì)應(yīng)的指令表程序。3轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用 例1 圖5-35是三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的繼電器電路圖，試將該繼電器電路圖轉(zhuǎn)換為功能相同的PLC的外部接線圖和梯形圖。解：（1）分析動(dòng)作原理 （2）確定輸入/輸出信號(hào) （3）畫出PLC的外部接線圖 （4）畫對(duì)應(yīng)的梯形圖 （5）畫優(yōu)化梯形圖5.4.2邏輯法1基本方法 用邏輯法設(shè)計(jì)梯形圖，必須在邏輯函數(shù)表達(dá)式與梯形圖之間建立一種一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，即梯形圖中常開觸點(diǎn)用原變量（元件）表示，常閉觸點(diǎn)用反變量（元件上加一小橫線）表示。2設(shè)計(jì)的步驟（1）通過(guò)分析控制要求，明確控制任務(wù)和控制內(nèi)容；（2）確定PLC的軟元件（輸入信號(hào)、輸出信

22、號(hào)、輔助繼電器M和定時(shí)器T），畫出PLC的外部接線圖；（3）將控制任務(wù)、要求轉(zhuǎn)換為邏輯函數(shù)（線圈）和邏輯變量（觸點(diǎn)），分析觸點(diǎn)與線圈的邏輯關(guān)系，列出真值表；（4）寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式；（5）根據(jù)邏輯函數(shù)表達(dá)式畫出梯形圖；（6）優(yōu)化梯形圖。3邏輯法的應(yīng)用 例3 用邏輯法設(shè)計(jì)三相異步電動(dòng)機(jī)Y/降壓起動(dòng)控制的梯形圖。解：（1）明確控制任務(wù)和控制內(nèi)容 （2）確定PLC的軟元件，畫出PLC的外部接線圖 （3）列出真值表（4）列出邏輯函數(shù)表達(dá)式（5）畫出梯形圖（6）優(yōu)化梯形圖教學(xué)后記： 通過(guò)學(xué)習(xí)，了解PLC的梯形圖的畫法，規(guī)則。并熟悉常見電路的PLC轉(zhuǎn)換。課 時(shí) 授 課 計(jì) 劃一、授課具體時(shí)間： 第 7、8

23、 周 二、授課課題：第6章步進(jìn)順控指令及其應(yīng)用 三、教學(xué)目的要求：（1）了解狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（2）掌握步進(jìn)順控指令及其編程方法四、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）（重點(diǎn)）狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（2）（重點(diǎn)）步進(jìn)順控指令及其編程方法（3）（重點(diǎn)）（4）（難點(diǎn)）五、教學(xué)方法、用具：教學(xué)方法：多媒體教課教學(xué)用具：三角板六、教學(xué)過(guò)程（包括教學(xué)內(nèi)容、輔助手段、板書設(shè)計(jì)、課堂練習(xí)、教學(xué)進(jìn)程時(shí)間分配、課外作業(yè)等）：第6章 步進(jìn)順控指令及其應(yīng)用6.1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖及步進(jìn)順控指令6.1.1 流程圖 首先，還是來(lái)分析一下第5章的電動(dòng)機(jī)循環(huán)正反轉(zhuǎn)控制的例子，其控制要求為：電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)3s，暫停2s，反轉(zhuǎn)3s，暫停2s，如此循環(huán)5個(gè)周期，然后自動(dòng)停止

24、；運(yùn)行中，可按停止按鈕停止，熱繼電器動(dòng)作也應(yīng)停止。從上述的控制要求中，可以知道：電動(dòng)機(jī)循環(huán)正反轉(zhuǎn)控制實(shí)際上是一個(gè)順序控制，整個(gè)控制過(guò)程可分為如下6個(gè)工序（也叫階段）：復(fù)位、正轉(zhuǎn)、暫停、反轉(zhuǎn)、暫停、計(jì)數(shù)； 每個(gè)階段又分別完成如下的工作（也叫動(dòng)作）：初始復(fù)位、停止復(fù)位、熱保護(hù)復(fù)位，正轉(zhuǎn)、延時(shí)，暫停、延時(shí)，反轉(zhuǎn)、延時(shí)，暫停、延時(shí)，計(jì)數(shù)；各個(gè)階段之間只要條件成立就可以過(guò)渡（也叫轉(zhuǎn)移）到下一階段。因此，可以很容易地畫出電動(dòng)機(jī)循環(huán)正反轉(zhuǎn)控制的工作流程圖，如圖6-1所示。6.1.2狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖1狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 一是將流程圖中的每一個(gè)工序（或階段）用PLC的一個(gè)狀態(tài)繼電器來(lái)替代；二是將流程圖中的每個(gè)階段要完成的工作

25、（或動(dòng)作）用PLC的線圈指令或功能指令來(lái)替代； 三是將流程圖中各個(gè)階段之間的轉(zhuǎn)移條件用PLC的觸點(diǎn)或電路塊來(lái)替代；四是流程圖中的箭頭方向就是PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中的轉(zhuǎn)移方向。2設(shè)計(jì)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的方法和步驟（1）將整個(gè)控制過(guò)程按任務(wù)要求分解，其中的每一個(gè)工序都對(duì)應(yīng)一個(gè)狀態(tài)（即步），并分配狀態(tài)繼電器。 電動(dòng)機(jī)循環(huán)正反轉(zhuǎn)控制的狀態(tài)繼電器的分配如下：復(fù)位S0，正轉(zhuǎn)S20，暫停S21，反轉(zhuǎn)S22，暫停S23，計(jì)數(shù)S24。（2）搞清楚每個(gè)狀態(tài)的功能、作用。狀態(tài)的功能是通過(guò)PLC驅(qū)動(dòng)各種負(fù)載來(lái)完成的，負(fù)載可由狀態(tài)元件直接驅(qū)動(dòng)，也可由其他軟觸點(diǎn)的邏輯組合驅(qū)動(dòng)。（3）找出每個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件和方向，即在什么條件下將下一

26、個(gè)狀態(tài)“激活”。狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件可以是單一的觸點(diǎn)，也可以是多個(gè)觸點(diǎn)的串、并聯(lián)電路的組合。（4）根據(jù)控制要求或工藝要求，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。3狀態(tài)轉(zhuǎn)移和驅(qū)動(dòng)的過(guò)程4狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的特點(diǎn)（1）可以將復(fù)雜的控制任務(wù)或控制過(guò)程分解成若干個(gè)狀態(tài)。（2）相對(duì)某一個(gè)具體的狀態(tài)來(lái)說(shuō)，控制任務(wù)簡(jiǎn)單了，給局部程序的編制帶來(lái)了方便。（3）整體程序是局部程序的綜合，只要搞清楚各狀態(tài)需要完成的動(dòng)作、狀態(tài)轉(zhuǎn)移的條件和轉(zhuǎn)移的方向，就可以進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的設(shè)計(jì)。（4）這種圖形很容易理解，可讀性很強(qiáng)，能清楚地反映全部控制的工藝過(guò)程。6.1.3狀態(tài)繼電器6.1.4步進(jìn)順控指令 FX系列PLC的步進(jìn)順控指令有兩條：一條是步進(jìn)觸點(diǎn)（也叫步進(jìn)開始

27、）指令STL（Step Ladder），一條是步進(jìn)返回（也叫步進(jìn)結(jié)束）指令RET。1STL指令 STL步進(jìn)觸點(diǎn)指令用于“激活”某個(gè)狀態(tài)，其梯形圖符號(hào)為 。2RET指令 RET指令用于返回主母線，其梯形圖符號(hào)為 。6.2 步進(jìn)順控的編程方法6.2.1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的編程方法1狀態(tài)的三要素2編程方法3狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的理解6.2.2編程注意事項(xiàng)（1）與STL步進(jìn)觸點(diǎn)相連的觸點(diǎn)應(yīng)使用LD或LDI指令， （2）初始狀態(tài)可由其他狀態(tài)驅(qū)動(dòng)，但運(yùn)行開始時(shí)，必須用其他方法預(yù)先作好驅(qū)動(dòng)，否則狀態(tài)流程不可能向下進(jìn)行。如按圖6-2所示而設(shè)計(jì)的程序。（3）STL觸點(diǎn)可以直接驅(qū)動(dòng)或通過(guò)別的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)Y、M、S、T等元件的線圈和應(yīng)

28、用指令。（4）由于CPU只執(zhí)行活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的電路塊，因此，使用STL指令時(shí)允許雙線圈輸出， （5）在步的活動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移過(guò)程中，相鄰兩步的狀態(tài)繼電器會(huì)同時(shí)ON一個(gè)掃描周期，可能會(huì)引發(fā)瞬時(shí)的雙線圈問(wèn)題。（6）并行流程或選擇流程中每一分支狀態(tài)的支路數(shù)不能超過(guò)8條，總的支路數(shù)不能超過(guò)16條。（7）若為順序不連續(xù)轉(zhuǎn)移（即跳轉(zhuǎn)），不能使用SET指令進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移，應(yīng)改用OUT指令進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移。（8）STL觸點(diǎn)右邊不能緊跟著使用入棧（MPS）指令。STL指令不能與MC、MCR指令一起使用。在FOR、NEXT結(jié)構(gòu)中、子程序和中斷程序中，不能有STL程序塊，但STL程序塊中可允許使用最多4級(jí)嵌套的FOR、NEXT指

29、令。 （9）需要在停電恢復(fù)后繼續(xù)維持停電前的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可使用S500S899停電保持狀態(tài)繼電器。6.2.3 單流程狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的編程1單流程2編程方法和步驟（1）根據(jù)控制要求，列出PLC的I/O分配表，畫出I/O分配圖；2）將整個(gè)工作過(guò)程按工作步序進(jìn)行分解，每個(gè)工作步序?qū)?yīng)一個(gè)狀態(tài)，將其分為若干個(gè)狀態(tài)；（3）理解每個(gè)狀態(tài)的功能和作用，即設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)程序；（4）找出每個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)移方向；（5）根據(jù)以上分析，畫出控制系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；（6）根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖寫出指令表。教學(xué)后記：通過(guò)學(xué)習(xí)，了解PLC的步進(jìn)順控指令的使用。課 時(shí) 授 課 計(jì) 劃一、授課具體時(shí)間： 第 9、10 周 二、授課課題：第6

30、章步進(jìn)順控指令及其應(yīng)用 三、教學(xué)目的要求：（1）了解單流程的程序設(shè)計(jì)（2）掌握選擇性流程的程序設(shè)計(jì)四、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）（重點(diǎn)）單流程的程序設(shè)計(jì)（2）（重點(diǎn)）選擇性流程的程序設(shè)計(jì)（3）（重點(diǎn)）（4）（難點(diǎn)）五、教學(xué)方法、用具：教學(xué)方法：多媒體教課教學(xué)用具：三角板六、教學(xué)過(guò)程（包括教學(xué)內(nèi)容、輔助手段、板書設(shè)計(jì)、課堂練習(xí)、教學(xué)進(jìn)程時(shí)間分配、課外作業(yè)等）：6.3 單流程狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的編程1單流程2編程方法和步驟（1）根據(jù)控制要求，列出PLC的I/O分配表，畫出I/O分配圖；（2）將整個(gè)工作過(guò)程按工作步序進(jìn)行分解，每個(gè)工作步序?qū)?yīng)一個(gè)狀態(tài)，將其分為若干個(gè)狀態(tài)；（3）理解每個(gè)狀態(tài)的功能和作用，即設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)

31、程序；（4）找出每個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)移方向；（5）根據(jù)以上分析，畫出控制系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；（6）根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖寫出指令表。3編程實(shí)例 例1 用步進(jìn)順控指令設(shè)計(jì)某行車循環(huán)正反轉(zhuǎn)自動(dòng)控制的程序。 控制要求為：送電等待信號(hào)顯示按起動(dòng)按鈕正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)限位停5s反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)限位停7s返回到送電顯示狀態(tài)。 解：（1）I/O分配 根據(jù)控制要求，其I/O分配如圖6-7所示。（2）狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 （3）指令表 例3 用步進(jìn)指令設(shè)計(jì)一個(gè)電鍍槽生產(chǎn)線的控制程序。 控制要求為：具有手動(dòng)和自動(dòng)控制功能，手動(dòng)時(shí)，各動(dòng)作能分別操作；自動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，從原點(diǎn)開始按圖6-11所示的流程運(yùn)行一周回到原點(diǎn)；圖中SQ1SQ4為行車進(jìn)退限

32、位開關(guān)，SQ5、SQ6為吊鉤上、下限位開關(guān)。解：（1）I/O分配 X0：自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換，X1：右限位，X2：第二槽限位，X3：第三槽限位，X4：左限位；X5：上限位，X6：下限位，X7：停止，X10：自動(dòng)位起動(dòng)，X11：手動(dòng)向上，X12：手動(dòng)向下，X13：手動(dòng)向右，X14：手動(dòng)向左，Y0：吊鉤上，Y1：吊鉤下，Y2：行車右行，Y3：行車左行，Y4：原點(diǎn)指示。（2）PLC的外部接線圖（如圖6-12所示）（3）系統(tǒng)程序（4）指令表程序6.4選擇性流程及其編程1選擇性流程程序的特點(diǎn) 由兩個(gè)及以上的分支程序組成的，但只能從中選擇一個(gè)分支執(zhí)行的程序，稱為選擇性流程程序。2選擇性分支的編程 6.4.2并行

33、性流程及其編程1并行性流程程序的特點(diǎn) 由兩個(gè)及以上的分支程序組成的，但必須同時(shí)執(zhí)行各分支的程序，稱為并行性流程程序。圖6-18是具有3個(gè)支路的并行性流程程序，其特點(diǎn)如下：2并行性分支的編程 3并行性匯合的編程4并行性流程程序編程注意事項(xiàng)（1）并行性流程的匯合最多能實(shí)現(xiàn)8個(gè)流程的匯合。（2）在并行分支、匯合流程中，不允許有圖6-19（a）的轉(zhuǎn)移條件，而必須將其轉(zhuǎn)化為圖6-19（b）后，再進(jìn)行編程。5編程實(shí)例教學(xué)后記：通過(guò)學(xué)習(xí)，了解PLC的步進(jìn)順控指令單流程，并行性流程，選擇性流程，以及混合性流程的基本情況。課 時(shí) 授 課 計(jì) 劃一、授課具體時(shí)間： 第 11 周 二、授課課題：第7章功能指令及其應(yīng)

34、用 三、教學(xué)目的要求：（1）了解功能指令的基本規(guī)則（2）掌握功能指令四、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）（重點(diǎn)）功能指令的基本規(guī)則（2）（重點(diǎn)）功能指令的運(yùn)用（3）（重點(diǎn)）（4）（難點(diǎn)）五、教學(xué)方法、用具：教學(xué)方法：多媒體教課教學(xué)用具：三角板六、教學(xué)過(guò)程（包括教學(xué)內(nèi)容、輔助手段、板書設(shè)計(jì)、課堂練習(xí)、教學(xué)進(jìn)程時(shí)間分配、課外作業(yè)等）：第7章 功能指令及其應(yīng)用7.1 功能指令的基本規(guī)則7.1.1 功能指令的表示形式 其表現(xiàn)的形式如下： S叫做源操作數(shù)，其內(nèi)容不隨指令執(zhí)行而變化，在可利用變址修改軟元件的情況下，用加“”符號(hào)的S表示，源的數(shù)量多時(shí)，用S1S2等表示。 D叫做目標(biāo)操作數(shù)，其內(nèi)容隨指令執(zhí)行而改變，如果需

35、要變址操作時(shí)，用加“”的符號(hào)D表示，目標(biāo)的數(shù)量多時(shí)，用D1D2等表示。 n叫做其他操作數(shù)，既不作源操作數(shù)，又不作目標(biāo)操作數(shù)，常用來(lái)表示常數(shù)或者作為源操作數(shù)或目標(biāo)操作數(shù)的補(bǔ)充說(shuō)明?？捎檬M(jìn)制的K、十六進(jìn)制的H和數(shù)據(jù)寄存器D來(lái)表示。在需要表示多個(gè)這類操作數(shù)時(shí)，可用n1、n2等表示，若具有變址功能，則用加“”的符號(hào)n表示。此外其他操作數(shù)還可用m來(lái)表示。7.1.2 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和指令類型1數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 功能指令可處理l6位數(shù)據(jù)和32位數(shù)據(jù)，例如：2指令類型 FX系列PLC的功能指令有連續(xù)執(zhí)行型和脈沖執(zhí)行型兩種形式。 連續(xù)執(zhí)行型的如：上圖程序是連續(xù)執(zhí)行方式的例子，當(dāng)X1為ON時(shí)，上述指令在每個(gè)掃描周期都被重復(fù)執(zhí)

36、行一次。 脈沖執(zhí)行型的如：7.1.3 操作數(shù) 操作數(shù)按功能分有源操作數(shù)、目標(biāo)操作數(shù)和其他操作數(shù)；按組成形式分有位元件、字元件和常數(shù)。1位元件和字元件2位元件的組合3變址寄存器7.2 功能指令介紹7.2.1 程序流程指令 程序流程指令是與程序流程控制相關(guān)的指令，程序流程指令如表7-2所示。這里僅介紹常用的CJ、CALL、SRET、FEND指令。1跳轉(zhuǎn)指令CJ2子程序調(diào)用指令CALL和子程序返回指令SRET3主程序結(jié)束FEND7.2.2 傳送與比較指令 傳送與比較指令如表7-3所示。這里僅介紹CMP、ZCP、MOV 3條常用指令。1比較指令CMP2區(qū)間比較指令ZCP ZCP指令是將一個(gè)數(shù)據(jù)與兩個(gè)源

37、數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的指令。源數(shù)據(jù)S1.的值不能大于S2.的值，若S1.大于S2.的值，則執(zhí)行ZCP指令時(shí)，將S2.看作等于S1.。3傳送指令MOV 7.2.3 算術(shù)與邏輯運(yùn)算指令 算術(shù)與邏輯運(yùn)算指令包括算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，共有10條指令，如表7-4所示。這里介紹ADD、SUB、MUL、DIV、INC、DEC、WAND、WOR、WXOR 9條指令。1BIN加法運(yùn)算指令A(yù)DDADD指令的使用說(shuō)明如下：教學(xué)后記：通過(guò)學(xué)習(xí)，了解PLC的功能指令，并能夠?qū)σ恍┖?jiǎn)單的控制系統(tǒng)，進(jìn)行功能指令的編程。課 時(shí) 授 課 計(jì) 劃一、授課具體時(shí)間： 第 12 周 二、授課課題：第8章特殊功能模塊及其應(yīng)用 三、教學(xué)目的要求：（1）了解 模擬量處理模塊及其應(yīng)用通信擴(kuò)展板（2）掌握 CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線模塊 其它特殊功能模塊四、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：（1）（重點(diǎn)） 模擬量處理模塊及其應(yīng)用（2）（重點(diǎn)）通信擴(kuò)展板及其應(yīng)用（3）（重點(diǎn)） CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線模塊（4）（難點(diǎn)）其它特殊功能模塊五、教學(xué)方法、用具：教學(xué)方法：多媒體教課教學(xué)用具：三角板六、教學(xué)過(guò)程（包括教學(xué)內(nèi)容、輔助手段、板書設(shè)計(jì)、課堂練習(xí)、教學(xué)進(jìn)程時(shí)間分配、課外作業(yè)等）：8.1 模擬量處理模塊FX系列PLC常用的模擬量控制設(shè)備有模擬量擴(kuò)展板（FX1N-2AD-B