電氣控制與PLC教案

課程全程貫穿教學(xué)做相結(jié)合的教學(xué)理論，課堂上講解與演示相結(jié)合，“我教”與“你做”相結(jié)合，在講解、演示某一模塊的基礎(chǔ)知識(shí)和操作方法后，讓學(xué)生自己做一遍，并加以總結(jié)；在此基礎(chǔ)上，提出進(jìn)一步要求，讓學(xué)生獨(dú)立完成后續(xù)的調(diào)試過程，老師再予以總結(jié)提煉，如此不斷反復(fù)循環(huán)，層層遞進(jìn)，改“抱著走”為“拉著走”直至“自己走”,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。全書配有四個(gè)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，以項(xiàng)目教學(xué)法為中心，主要培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力、職業(yè)能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力。選擇中小規(guī)模的實(shí)際工程項(xiàng)目案例作為設(shè)計(jì)任務(wù)，全班學(xué)生分成若干組，將自主策劃、任務(wù)分解、“教、學(xué)、做”和總結(jié)有機(jī)結(jié)合。在實(shí)施過程中，盡量模擬企業(yè)真實(shí)工作環(huán)境和氛圍，使學(xué)生在校就感受到企業(yè)的真實(shí)情況，體驗(yàn)到企業(yè)的氛圍，更好地學(xué)以致用。模塊一常用低壓電器一、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)目標(biāo)：熟悉常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、工作原理、用途及主要參數(shù)2.能力目標(biāo)：能正確選用、安裝、檢測和維修常用低壓電器。二、教學(xué)內(nèi)容1.低壓電器的基本知識(shí)2.接觸器3.繼電器4.熔斷器5.斷路器6.主令電器三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：每種電器作用、結(jié)構(gòu)、工作原理。難點(diǎn)：保護(hù)電器和控制電器的使用四、教學(xué)方法與手段本模塊主要介紹常用的開關(guān)電器、主令電器、接觸器、繼電器、斷路器、熔斷器的作用、結(jié)構(gòu)、工作原理、主要參數(shù)及圖形符號(hào)。適合采用多媒體教學(xué)和理實(shí)一體化教學(xué)，用實(shí)物圖片來演示低壓電氣及其圖形符號(hào)，并在課堂上展示實(shí)物，采用“演示法”這種形象直觀的教學(xué)手段和方法，設(shè)法提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，使其對(duì)本模塊介紹的電器留下深刻的印象。根據(jù)教學(xué)要求，突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，運(yùn)用行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)中的案例、啟發(fā)式、大腦風(fēng)暴法等教學(xué)方法，方法具體應(yīng)用舉例如下：(1)了解電器的結(jié)構(gòu)，如了解接觸器，運(yùn)用實(shí)物講解，通過對(duì)接觸器進(jìn)行拆裝，并利用攝像投影圖片，再要求學(xué)生把拆下的零件與圖片進(jìn)行對(duì)照，并說出它們的名稱，加深了印象，這樣就可以快速記住接觸器，根本不用死記硬背。(2)理解電器的工作原理，取一個(gè)CJ10-20/380V的接觸器，把接觸器的線圈兩端加上電壓，此時(shí)立刻聽到“啪”的一聲，接觸器銜鐵被吸合，帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作；一斷開電源，又“啪”的一聲，接觸器觸點(diǎn)很快復(fù)位，關(guān)鍵是讓學(xué)生仔細(xì)觀察剛才接觸器的動(dòng)作順序，然后用貼切的話描述出接觸器的動(dòng)作過程，工作原理就很自然地寫出來(3)掌握?qǐng)D形符號(hào)、文字代號(hào)，是為模塊二學(xué)習(xí)控制線路打下基礎(chǔ)，必須在課堂內(nèi)要掌握。了解電器的主要技術(shù)參數(shù)，進(jìn)行對(duì)低壓電器的選用，這是本章的關(guān)鍵點(diǎn)，要求學(xué)生必須掌握的內(nèi)容，也是學(xué)生解決實(shí)際問題的能力反映。(4)實(shí)訓(xùn)教學(xué)——低壓電器的拆裝。首先進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)：組織學(xué)生到校內(nèi)機(jī)加工車間進(jìn)行現(xiàn)場觀摩，通過現(xiàn)場操作和觀摩實(shí)際電控柜，讓學(xué)生進(jìn)行體驗(yàn)性學(xué)習(xí)，對(duì)電控柜內(nèi)的元器件外形、安裝、布線及機(jī)電結(jié)合留下深刻印象，有助于學(xué)生理解本課程的理論知識(shí)和技術(shù)應(yīng)用，開闊了眼界，感受真實(shí)的職業(yè)環(huán)境。然后回到低壓電器拆裝實(shí)訓(xùn)室，通過邊講邊做、講練結(jié)合的方式，將理論與操作有機(jī)結(jié)合。在講練過程中，以電氣安裝、檢測、維修崗位技術(shù)員的角色進(jìn)行情境體驗(yàn)。在學(xué)習(xí)本模塊時(shí)，在對(duì)各種低壓電氣有感性認(rèn)識(shí)后，應(yīng)著重了解每種電氣的作用、結(jié)構(gòu)和原理，并了解其常見故障及處理方法。宜采用“操作實(shí)踐法”的學(xué)習(xí)方法，在相關(guān)實(shí)訓(xùn)課中鞏固所學(xué)內(nèi)容。六、授課程序通過實(shí)際工程案例(水塔供水的控制)引入相關(guān)實(shí)踐性知識(shí)——元器件介紹。首先講解低壓電氣的基本知識(shí)，然后用多媒體或?qū)嵨镏饌€(gè)演示各種常用低壓電氣的圖形，演示的同時(shí)講解其作用、結(jié)構(gòu)和原理，使學(xué)生熟練掌握所將知識(shí)，最后布置作業(yè)題使學(xué)生鞏固本模塊內(nèi)容。模塊一-11.低壓電器的基本知識(shí)2.接觸器授課時(shí)數(shù)2(理論)+2(實(shí)踐)教學(xué)目標(biāo)1.了解低壓電器的基本知識(shí)2.能熟練掌握接觸器的功能、符號(hào)、常用型號(hào)、技術(shù)參數(shù)及其使用方法教學(xué)重點(diǎn)接觸器的功能、符號(hào)及其使用方法教學(xué)難點(diǎn)接觸器的技術(shù)參數(shù)、交流接觸器的短路環(huán)教學(xué)方法案例、啟發(fā)互動(dòng)式等教學(xué)方法理實(shí)一體化教學(xué)，邊講邊做、講練結(jié)合教學(xué)手段多媒體課件；器件展示：接觸器；現(xiàn)場觀摩內(nèi)容教學(xué)過程：案例引入：水塔供水的控制*人工控制LlL2L3sFFUM3~b)水泵電機(jī)的手動(dòng)控制電路b)緣新1.控制原理圖——從日常用電啟發(fā)2.原理與特點(diǎn)說明——一起討論提問：人工控制的缺點(diǎn)?*自動(dòng)控制——怎樣實(shí)現(xiàn)(大腦風(fēng)暴法)接觸器控制*相關(guān)實(shí)踐性知識(shí)——元器件介紹一、低壓電器的基礎(chǔ)知識(shí)凡是對(duì)電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用起控制、調(diào)節(jié)、檢測、轉(zhuǎn)換及保護(hù)作用的電工器械均可稱為電器。用于交流1200V以下、直流1500V以下電路，起通斷、控制、保護(hù)與調(diào)節(jié)等作用的電器稱為低壓電器。1.低壓電器的分類1)按電器的動(dòng)作性質(zhì)分2)按用途分3)按工作原理分2.電磁式電器電磁式電器類型很多，從結(jié)構(gòu)上看大都由兩個(gè)基本部分組成，即：感測部分和執(zhí)行部分。1)電磁機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)又稱為磁路系統(tǒng)，其主要作用是將電磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作從而接通或斷開電路。電磁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式如圖1-1。圖1-1電磁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式(a)、(d)螺管式(c)、(f)、(g)轉(zhuǎn)動(dòng)式(b)、(e)圖1-2交流電磁鐵的短路環(huán)1-銜鐵2-鐵芯3-線圈4-短路環(huán)圖1-3觸頭的結(jié)構(gòu)形式2)觸頭系統(tǒng)觸頭是有觸點(diǎn)電器的執(zhí)行部分，通過觸頭的閉合、斷開控制電路通、斷。觸頭的結(jié)構(gòu)形式有橋式觸頭和指式觸頭兩種。3)滅弧系統(tǒng)電?。洪_關(guān)電器切斷電流電路時(shí)，觸頭間電壓大于10V,電流超過80mA時(shí)，觸頭間會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色的光柱，即電弧。電弧的危害：延長了切斷故障的時(shí)間；電弧的附近電氣絕緣材料燒壞；形成飛弧造成電源短路事故。滅弧措施：吹弧、拉弧、長弧割短弧、多斷口滅弧、利用介質(zhì)滅弧、改善觸頭表面材料。常采用滅弧罩、滅弧柵和磁吹滅弧裝置。F滅弧批片2觸頭圖1-4滅弧裝置a)雙斷口滅弧b)滅弧罩c)滅弧柵二、接觸器接觸器是機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中使用量大、涉及面廣的一種低壓控制電器，用來頻繁地接通和分?jǐn)嘟恢绷髦骰芈泛痛笕萘靠刂齐娐?。主要控制?duì)象是電動(dòng)機(jī)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，并具有欠(零)電壓保護(hù)。1.結(jié)構(gòu)和工作原理接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置組成，外形和結(jié)構(gòu)簡圖如圖1-5所示。電磁系統(tǒng)：電磁系統(tǒng)包括動(dòng)鐵芯(銜鐵)、靜鐵芯和電磁線圈三部分組成，其作用是將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，產(chǎn)生電磁吸力帶動(dòng)觸頭動(dòng)作。觸頭系統(tǒng)：觸頭又稱為觸點(diǎn)，是接觸器的執(zhí)行元件，用來接通或斷開被控制電路。觸頭的結(jié)構(gòu)形式很多，按其所控制的電路可分為主觸頭和輔助觸頭。主觸頭用于接通或斷開主電路，允許通過較大的電流；輔助觸頭用于接通或斷開控制電路，只能通過較小的電流。觸頭按其原始狀態(tài)可分為常開觸頭(動(dòng)合觸點(diǎn))和常閉觸頭(動(dòng)斷觸點(diǎn))。原始狀態(tài)時(shí)(即線圈未通電)斷開，線圈通電后閉合的觸頭叫常開觸頭；原始狀態(tài)時(shí)閉合，線圈通電后斷開的觸頭叫常閉觸頭。線圈斷電后所有觸頭復(fù)位，即恢復(fù)到原始狀態(tài)。滅弧裝置：在分?jǐn)嚯娏魉查g，觸頭間的氣隙中會(huì)產(chǎn)生電弧，電弧的高溫能將觸頭燒損，并可能造成其它事故。因此，應(yīng)采用適當(dāng)措施迅速熄滅電弧。常采用滅弧罩、滅弧柵和磁吹滅弧裝置。工作原理：接觸器根據(jù)電磁工作原理，當(dāng)電磁線圈通電后，線圈電流產(chǎn)生磁場，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作，使常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合，兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)電磁線圈斷電時(shí)，電磁力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸頭復(fù)原，即常開觸頭斷開，常閉觸頭閉合。接觸器的圖形符號(hào)、文字符號(hào)如圖1-5(b)所示。接觸器線圍C常開輔助觸頭常閉輔助觸頭圖1-5接觸器結(jié)構(gòu)、圖形、文字符號(hào)2.交、直流接觸器的特點(diǎn)接觸器按其主觸頭所控制主電路電流的種類可分為交流接觸器和直流接觸器。1)交流接觸器交流接觸器線圈通以交流電，主觸頭接通、分?jǐn)嘟涣髦麟娐贰?)直流接觸器直流接觸器線圈通以直流電流，主觸頭接通、切斷直流主電路。3.接觸器型號(hào)及主要技術(shù)指標(biāo)4.接觸器的使用選擇原則選擇接觸器時(shí)應(yīng)從其工作條件出發(fā)，主要考慮下列因素：①控制交流負(fù)載應(yīng)選用交流接觸器；控制直流負(fù)載選用直流接觸器。②接觸器的使用類別應(yīng)與負(fù)載性質(zhì)相一致。③主觸頭的額定工作電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載電路的電壓。④主觸頭的額定工作電流應(yīng)大于或等于負(fù)載電路的電流。還要注意的是接觸器主觸頭的額定工作電流是在規(guī)定條件下(額定工作電壓、使用類別、操作頻率等)能夠正常工作的電流值，當(dāng)實(shí)際使用條件不同時(shí)，這個(gè)電流值也將隨之改變。對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：式中：Ic為接觸器主觸點(diǎn)電流(A);P、為電動(dòng)機(jī)額定功率(kW);Ux為電⑤吸引線圈的額定電壓應(yīng)與控制回路電壓相一致，接觸器在線圈額定電壓85%及以上時(shí)才能可靠地吸合。⑥主觸頭和輔助觸頭的數(shù)量應(yīng)能滿足控制系統(tǒng)的需要。一模塊(1)一繼電器授課時(shí)數(shù)1教學(xué)目標(biāo)1.能熟練陳述熱繼電器、電磁式繼電器、時(shí)間繼電器和速度繼電器的功能、符號(hào)、常用型號(hào)，掌握其使用方法2.了解固態(tài)繼電器的基本知識(shí)教學(xué)重點(diǎn)熱繼電器、電磁式繼電器、時(shí)間繼電器的符號(hào)及其使用方法教學(xué)難點(diǎn)時(shí)間繼電器的工作原理教學(xué)方法啟發(fā)式、大腦風(fēng)暴法等教學(xué)方法理實(shí)一體化教學(xué)，邊講邊做、講練結(jié)合教學(xué)手段多媒體課件及模型；器件展示與演示：中間繼電器、時(shí)間繼電器；電腦、投影儀內(nèi)容三、繼電器1.電磁式繼電器1)電流繼電器電流繼電器有欠電流繼電器和過電流繼電器兩類。在機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中，電流繼電器主要根據(jù)主電路內(nèi)的電流種類和額定電流來選擇。2)電壓繼電器電壓繼電器的結(jié)構(gòu)與電流繼電器相似，不同的是電壓繼電器線圈為并聯(lián)的電壓線圈，所以匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)、阻抗大。3)中間繼電器其主要用途是當(dāng)其它繼電器的觸點(diǎn)數(shù)或觸點(diǎn)容量不夠時(shí)，可借助中間繼電器來擴(kuò)大它們的觸點(diǎn)數(shù)或觸點(diǎn)容量，從而起到中間轉(zhuǎn)換的作用。圖1-7電磁式繼電器的圖形、文字符號(hào)電磁式繼電器的圖形符號(hào)一般是相同的，如圖1-7所示。2.時(shí)間繼電器時(shí)間繼電器是一種用來實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)延時(shí)接通或斷開的控制電器，按其動(dòng)作原理與構(gòu)造不同，可分為電磁式、空氣阻尼式、電動(dòng)式和晶體管式等類型。1)空氣阻尼式時(shí)間繼電器2)晶體管式時(shí)間繼電器晶體管式時(shí)間繼電器具有延時(shí)范圍廣、體積小、精度高、調(diào)節(jié)方便及壽命長等優(yōu)點(diǎn)，所以發(fā)展快，應(yīng)用廣泛。時(shí)間繼電器的圖形符號(hào)如圖1-8所示，文字符號(hào)為KT。圖1-8時(shí)間繼電器的圖形符號(hào)f)延時(shí)斷開常開觸點(diǎn)g)延時(shí)閉合常閉觸點(diǎn)b)瞬動(dòng)常開觸點(diǎn)i)磷動(dòng)常閉觸點(diǎn)3.熱繼電器1)熱繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理過載保護(hù)、斷相保護(hù)、三相電流不平衡運(yùn)行的保護(hù)及其他電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。2)熱繼電器的使用與選擇熱繼電器的選擇主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流來確定熱繼電器的型號(hào)及熱元件的額定電流等級(jí)。4.速度繼電器速度繼電器根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的，用于轉(zhuǎn)速的檢測，如用來在三相交流異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)轉(zhuǎn)速過零時(shí)，自動(dòng)斷開反相序電源。速度繼電器常用于銑床和鏜床的控制電路中。圖1-9為其外形、結(jié)構(gòu)和符號(hào)圖。轉(zhuǎn)子常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)模塊一(1)4.熔斷器5.低壓斷路器6.主令電器授課時(shí)數(shù)2教學(xué)目標(biāo)與參數(shù)的意義教學(xué)重點(diǎn)按鈕、低壓斷路器、熔斷器、組合開關(guān)、行程開關(guān)等低壓電器的作用和符號(hào)教學(xué)難點(diǎn)低壓斷路器的動(dòng)作原理、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的接線教學(xué)方法啟發(fā)互動(dòng)式等教學(xué)方法理實(shí)一體化教學(xué)，邊講邊做、講練結(jié)合教學(xué)手段熔斷器、組合開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)；現(xiàn)場觀摩行程開關(guān)的作用內(nèi)容四、熔斷器1.結(jié)構(gòu)與用途熔斷器的結(jié)構(gòu)一般分成熔體座和熔體等部分。熔斷器是串與通過熔體電流的平方及持續(xù)通電時(shí)間成正比，當(dāng)電路短路時(shí)，電流很大，熔體急劇升溫，立即熔斷，當(dāng)電路中電流值等于熔體額定電流時(shí)，熔體不會(huì)熔斷。所以熔斷器可用于短路保護(hù)。2.類型3.熔斷器的選擇五、低壓開關(guān)和低壓斷路器1.閘刀開關(guān)1)閘刀開關(guān)的作用閘刀開關(guān)是一種手動(dòng)配電電器。主要用來隔離電源或手動(dòng)接通與斷開交直流電路，也可用于不頻繁的接通與分?jǐn)囝~定電流以下的負(fù)載，如小型電動(dòng)機(jī)、電爐等。2)外型與結(jié)構(gòu)3)閘刀開關(guān)技術(shù)參數(shù)與選擇4)使用閘刀開關(guān)時(shí)的注意事項(xiàng)2.鐵殼開關(guān)鐵殼開關(guān)也稱封閉式負(fù)荷開關(guān)，它有安裝在鑄鐵或鋼板制成的外殼內(nèi)的刀式觸頭和滅弧系統(tǒng)、熔斷器以及操作機(jī)構(gòu)等組成。3.低壓斷路器1)低壓斷路器的用途主要在電路正常工作條件下作為線路的不頻繁接通和分?jǐn)嘤?，并在電路發(fā)生過載、短路及失壓時(shí)能自動(dòng)分?jǐn)嚯娐贰?)DZ系列斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理斷路器由觸頭系統(tǒng)、滅弧室、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和脫扣機(jī)構(gòu)幾部分組成。如圖所示。2圖10DZ系列斷路器結(jié)構(gòu)圖3)漏電斷路器六、主令電器按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、萬能開關(guān)等幾種。1.控制按鈕2.轉(zhuǎn)換開關(guān)(組合開關(guān))和萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)1)組合開關(guān)2)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)3.行程開關(guān)行程開關(guān)用來反映工作機(jī)械的位置變化(行程),用以發(fā)出指令，改變電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。如果，把行程開關(guān)安裝在工作機(jī)械行程的終點(diǎn)處，以限制其行程，就稱為限位開關(guān)或終端開關(guān)。它不僅是控制電器，也是實(shí)現(xiàn)終端保護(hù)的保護(hù)電器。1)直動(dòng)式行程開關(guān)2)微動(dòng)開關(guān)3)滾輪旋轉(zhuǎn)式行程開關(guān)行程開關(guān)的符號(hào)：圖1-27行程開關(guān)和接近開關(guān)的符號(hào)4.接近開關(guān)為了克服有觸點(diǎn)行程開關(guān)可靠性較差，使用壽命短和操作頻率低的缺點(diǎn)，采用了無觸點(diǎn)式行程開關(guān)，也叫電子接近開關(guān)。接近開關(guān)外形結(jié)構(gòu)多種多樣，電子電路裝調(diào)后用環(huán)氧樹脂密封，具有良好的防潮防腐性能。它能無接觸又無壓力地發(fā)出檢測信號(hào)，又具有靈敏度高，頻率響應(yīng)快，重復(fù)定位精度高，工作穩(wěn)定可靠、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中已獲得廣泛應(yīng)用。模塊二控制電路基本環(huán)節(jié)一、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)目標(biāo)：熟悉電氣原理圖畫法規(guī)則和讀圖法；熟練掌握機(jī)床控制電路的基本環(huán)節(jié)2.能力目標(biāo)：能正確繪制和閱讀電氣控制系統(tǒng)圖；具有不太復(fù)雜的電氣控制線路分析和安裝接線能力二、教學(xué)內(nèi)容1.電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識(shí)2.三相異步電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)控制3.三相異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制4.三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制線路5.其他典型控制環(huán)節(jié)6.電動(dòng)機(jī)控制的保護(hù)環(huán)節(jié)三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：各種電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、正反、制動(dòng)等控制線路難點(diǎn)：畫出各種控制線路，并分析線路的工作原理本模塊內(nèi)容主要是各種電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)等控制線路，理論性較強(qiáng)，基本概念多且抽象難懂，信息量大，適合采用多媒體教學(xué)和示教板演示教學(xué)。采用啟發(fā)互動(dòng)式教學(xué)方法，啟迪學(xué)生的思維，訓(xùn)練思維技巧，在授課的過程中，應(yīng)注意深入淺出，設(shè)法提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法。對(duì)本模塊內(nèi)容我們要求學(xué)生熟練掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的基本控制線路，并且做到快速默畫出控制線路，為什么提出這樣的要求?答案很簡單，如漂亮的積木，小小的，形狀各異，很不起眼，但根據(jù)不同的積木進(jìn)行組合，可以搭出非常漂亮的積木圖案，同樣，老師提出這樣的要求，便于學(xué)生掌握方法，一張不論簡單還是復(fù)雜的電路原理圖，都是由一個(gè)一個(gè)既簡單又最基本的控制線路組合而成；另一目的就是教學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)，并且把三相異步電動(dòng)機(jī)控制線路的設(shè)計(jì)如何自然地融入日常的教學(xué)中。教學(xué)方法具體應(yīng)用舉例如下：(1)掌握控制線路的分析。從簡單到復(fù)雜，逐步深入，如分析具有自鎖正轉(zhuǎn)控制線路。先引入點(diǎn)控制線路，然后由學(xué)生討論，為什么會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)的原因?關(guān)鍵在于沒有給接觸器線圈以持續(xù)通電的機(jī)會(huì)。所以解決的辦法是在按鈕兩端并聯(lián)輔助觸點(diǎn)克服了點(diǎn)動(dòng)控制，但控制線路又出現(xiàn)了不能停車的現(xiàn)象，因此必須要加入停止按鈕?？刂乒δ軡M足了要求，再讓學(xué)生去思考電路是否已經(jīng)好了，稍后提示從加強(qiáng)保護(hù)功能角度出發(fā)考慮問題。短路保護(hù)、過載保護(hù)、欠壓、失壓保護(hù)是否齊全了，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)需要過載保護(hù)，所以控制線路還要加人熱繼電器，問題到此解決好了。這樣的講法，一是起到承上啟下的作用，二是啟發(fā)學(xué)生如何去開發(fā)設(shè)計(jì)的思路，挖掘?qū)W生的潛能，把“設(shè)計(jì)”這個(gè)學(xué)生認(rèn)為不可能做到的難題融人了平時(shí)的教學(xué)之中，并且教師還可以采用壓縮的方法，把基本的控制線路進(jìn)行歸納，使得學(xué)生不用花費(fèi)很多的時(shí)間去記憶各個(gè)獨(dú)立的控制線路。當(dāng)?shù)诙鹿?jié)的控制線路內(nèi)容講解好了，學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)也有一個(gè)深層次的了解，教師的關(guān)鍵任務(wù)是教會(huì)學(xué)生的設(shè)計(jì)思路，慢慢地培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。(2)工作原理分析。如何解決工作原理分析，突破“死記硬背”。例如，正轉(zhuǎn)控制線路原理的分析。方法是按圖裝接線路，這樣通過實(shí)物操作按鈕，觀察到接觸器的動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)的真正轉(zhuǎn)動(dòng)，教師只要稍加引導(dǎo)就很快掌握了工作原理。因?yàn)閱?dòng)時(shí)，首先是按下啟動(dòng)按鈕，接觸器得電吸合，帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，主觸頭與自鎖觸頭同時(shí)閉合，最后使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。松開按鈕，接觸器仍然吸合電動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)(注：此時(shí)斷開自鎖觸點(diǎn)一端引線，就可以看到點(diǎn)動(dòng)，讓學(xué)生體會(huì)點(diǎn)動(dòng)與自鎖的區(qū)別根本所在)。按下停止按鈕，接觸器線圈斷電，主觸頭斷開，自鎖觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)剛才看到的現(xiàn)象或結(jié)合電原理圖用同樣分析方法說出工作原理，用少量的文字和箭頭把它描述出來，控制線路的工作原理很快即寫出來。(3)如何培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。例如三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路，設(shè)計(jì)步驟如下：第一，畫出一個(gè)正轉(zhuǎn)控制線路。第二，再畫一個(gè)正轉(zhuǎn)控制線路。第三，利用三相異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)控制原理，只要改變?nèi)嚯娫粗械娜我鈨上嘞嘈?，電?dòng)機(jī)即可實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。在主電路接線時(shí)，只要對(duì)U相與W相的連線做小小的變動(dòng)，就成功地完成了正反轉(zhuǎn)控制線路。第四，此時(shí)教師可以提出問題，電路設(shè)計(jì)好了嗎?學(xué)生可以自由組合討論，可能會(huì)有學(xué)生提出，兩個(gè)按鈕同時(shí)按下時(shí)，主電路出現(xiàn)短路，自然地引入連鎖的觸點(diǎn)。如果有學(xué)生說“加上常閉觸點(diǎn)”,注意此時(shí)教師可以反問學(xué)生為什么用常閉觸點(diǎn)，并講出道理來，以便了解學(xué)生是真正懂了，還是從書上搬過來的。(4)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)。采用項(xiàng)目教學(xué)法：選擇中小規(guī)模的實(shí)際工程項(xiàng)目案“水塔供水的控制”作為設(shè)計(jì)任務(wù)，教師作為一個(gè)組，全班學(xué)生分成若干組，將自主策劃、任務(wù)分解、“教、學(xué)、做”和總結(jié)有機(jī)結(jié)合。在實(shí)施過程中，盡量模擬企業(yè)真實(shí)工作環(huán)境和氛圍，使學(xué)生在校就感受到企業(yè)的真實(shí)情況，體驗(yàn)到企業(yè)的氛圍，更好地學(xué)以致用。將傳統(tǒng)的“學(xué)生”和“教師”的角色轉(zhuǎn)換為制造水塔供水控制設(shè)備企業(yè)的“員工”與“車間主任或部門經(jīng)理”,層層負(fù)責(zé)制，讓學(xué)生有企業(yè)工作的真實(shí)情景感。五、學(xué)習(xí)方法由于本模塊文字內(nèi)容多，電路圖多，需要理解和記憶的知識(shí)點(diǎn)也多，因此在學(xué)習(xí)本章時(shí)應(yīng)提前做好預(yù)習(xí)，對(duì)每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)首先獲得感性認(rèn)識(shí)，這樣在聽課的過程中就不會(huì)感到吃力。課后還要及時(shí)復(fù)習(xí)，仔細(xì)閱讀所講過的概念和原理，加深對(duì)抽象概念的理解，再通過課后作業(yè)鞏固本章學(xué)習(xí)內(nèi)容。以達(dá)到對(duì)一些基本環(huán)節(jié)熟記，會(huì)畫，會(huì)接線、會(huì)分析電路的工作原理之目的。六、授課程序通過實(shí)際工程案例引入相關(guān)性知識(shí)。由電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制講起，再介紹各種電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法及各種起動(dòng)方法的使用場合和特點(diǎn)；然后講述電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制，介紹各種電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法及各種制動(dòng)方法的使用場合和特點(diǎn)，講述電動(dòng)機(jī)的各種控制原則、特點(diǎn)和使用場合；隨后講述電動(dòng)機(jī)常用的保護(hù)環(huán)節(jié)；各個(gè)環(huán)節(jié)安排1次實(shí)訓(xùn)；最后完成1個(gè)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。模塊二-11.電氣系統(tǒng)圖的基本知識(shí)2.三相異步電動(dòng)機(jī)的全壓起動(dòng)控制授課時(shí)數(shù)2(理論)+2(實(shí)訓(xùn))教學(xué)目標(biāo)1.了解電氣系統(tǒng)圖的基本知識(shí)2.能夠熟練分析電動(dòng)機(jī)的起保停線路、正反轉(zhuǎn)控制線路教學(xué)重點(diǎn)1.點(diǎn)動(dòng)、自鎖、互鎖控制的作用2.正反轉(zhuǎn)控制線路的工作原理教學(xué)難點(diǎn)帶雙重互鎖正反轉(zhuǎn)控制線路的工作原理教學(xué)方法案例、啟發(fā)互動(dòng)式、大腦風(fēng)暴法等教學(xué)方法、實(shí)訓(xùn)教學(xué)手段多媒體課件及模型；示教板演示；電腦、投影儀內(nèi)容一、電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識(shí)電氣控制系統(tǒng)圖有三類：電氣原理圖、電器元件布置圖和電氣安裝接線圖。1.圖形、文字符號(hào)1)圖形符號(hào)圖形符號(hào)通常用于圖樣或其它文件，用以表示一個(gè)設(shè)備或概念的圖形、標(biāo)記或字符。2)文字符號(hào)3)主電路各接點(diǎn)標(biāo)記2.電氣原理圖的畫法規(guī)則3.電氣元件布置圖4.電氣安裝接線圖1)正轉(zhuǎn)控制線路圖2-5接觸器自鎖正轉(zhuǎn)控制線路圖2-4點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)控制電路圖2-5接觸器自鎖正轉(zhuǎn)控制線路2)連續(xù)與點(diǎn)動(dòng)混合控制的正轉(zhuǎn)控制電路3.三相異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制授課時(shí)數(shù)(實(shí)訓(xùn))教學(xué)目標(biāo)1.掌握三相籠型異步電動(dòng)機(jī)常用的減壓起動(dòng)方法和特點(diǎn)2.能夠熟練分析電動(dòng)機(jī)常用的減壓起動(dòng)控制線路教學(xué)重點(diǎn)星形一三角形(Y—△)降壓起動(dòng)教學(xué)難點(diǎn)星形一三角形(Y—△)降壓起動(dòng)控制的原理教學(xué)方法啟發(fā)互動(dòng)式、大腦風(fēng)暴法等教學(xué)方法邊講邊做、講練結(jié)合教學(xué)手段多媒體課件；示教板演示，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容三、異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制通常規(guī)定：電源容量在180kVA以上，電動(dòng)機(jī)容量在7kW以下的1)手動(dòng)切除電阻控制電路RM品2)降壓自動(dòng)起動(dòng)控制線路電路的工作原理為：合上電源開關(guān)QS,按下起動(dòng)按鈕SB2,KM1得電并自鎖，電動(dòng)機(jī)定子繞組串入電阻R降壓起動(dòng)，同時(shí)KT得電，經(jīng)延時(shí)后KT常開觸頭閉合，KM2得電主觸頭將起動(dòng)電阻R短接，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全壓正常運(yùn)行。圖2-9自動(dòng)起動(dòng)控制線路2.星形——三角形降壓起動(dòng)控制線路L]L2L3圖2-10圖2-101)按鈕、接觸器控制Y—△降壓起動(dòng)控制線路2)時(shí)間繼電器控制Y—△降壓起動(dòng)控制線路模塊一(2)授課時(shí)數(shù)(實(shí)訓(xùn))教學(xué)目標(biāo)能分析電機(jī)能耗制動(dòng)和反接制動(dòng)控制線路原理教學(xué)重點(diǎn)機(jī)床電機(jī)能耗制動(dòng)和反接制動(dòng)控制線路原理教學(xué)難點(diǎn)時(shí)間原則控制的單向能耗制動(dòng)控制線路的工作原理教學(xué)方法啟發(fā)互動(dòng)式理實(shí)一體化教學(xué)，邊講邊做、講練結(jié)合教學(xué)手段內(nèi)容四、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制線路區(qū)s戰(zhàn)KMIEM子E3REM3~E5.其他典型控制環(huán)節(jié)授課時(shí)數(shù)2(理論)+2(實(shí)訓(xùn))教學(xué)目標(biāo)1.能對(duì)多地控制、順序連鎖控制、自動(dòng)往復(fù)控制電路等典型控制環(huán)節(jié)進(jìn)行分析2.初步具有簡單控制環(huán)節(jié)的訴計(jì)能力教學(xué)重點(diǎn)多地控制、順序連鎖控制、自動(dòng)往復(fù)控制電路等典型控制環(huán)節(jié)的應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)自動(dòng)往復(fù)控制電路的原理分析教學(xué)方法案例、啟發(fā)互動(dòng)式、大腦風(fēng)暴法、實(shí)訓(xùn)教學(xué)手段多媒體課件；仿真軟件內(nèi)容五、其他典型控制環(huán)節(jié)dKM1KM2dKM]s品KM]s品N2FFR1FR2M1M2圖2-15工作臺(tái)自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)示意圖圖2-16工作臺(tái)自動(dòng)往返行程控制線路模塊三PLC指令系統(tǒng)一、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)目標(biāo)：熟悉PLC的基本組成與工作原理；熟練掌握FX系列可編程控制器的基本指令及應(yīng)用；熟悉編程的基本規(guī)則和技巧2.能力目標(biāo)：能正確編寫和閱讀不太復(fù)雜的PLC用戶程序；能進(jìn)行PLC的I/0接線和熟練使用編程器二、教學(xué)內(nèi)容1.可編程序控制器概述2.可編程序控制器的基本組成3.PLC的工作原理4.PLC的編程語言5.西門子S7-200系列PLC概述6.基本邏輯指令及使用7.PLC的編程及應(yīng)用8.步進(jìn)指令及狀態(tài)編程法9.功能指令的初步認(rèn)識(shí)三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：S7-200系列可編程控制器的基本指令及應(yīng)用難點(diǎn)：狀態(tài)編程法；功能指令四、教學(xué)方法與手段模塊四除了采用項(xiàng)目教學(xué)、“講練結(jié)合，層層遞進(jìn)”教學(xué)、“啟發(fā)式+互動(dòng)式”教學(xué)方法外，針對(duì)PLC的特點(diǎn)采用“軟硬結(jié)合，分析排障法”特色教學(xué)法。PLC的程序設(shè)計(jì)與調(diào)試涉及到軟件與硬件兩個(gè)部分，且兩者密不可分，因此，在教學(xué)中通過軟件來調(diào)試硬件，以硬件的運(yùn)行和信號(hào)檢測來測試軟件，不斷強(qiáng)化軟件與硬件結(jié)合設(shè)計(jì)與調(diào)試方法。同時(shí)在真實(shí)的工作過程中，出錯(cuò)、糾錯(cuò)、提高是一過必經(jīng)的過程，如果在實(shí)訓(xùn)的過程中，一切條件由老師準(zhǔn)備妥當(dāng)，沒有任何差錯(cuò)就完成實(shí)訓(xùn)，只會(huì)給學(xué)生造成虛假的美好。因此，在實(shí)訓(xùn)過程中提倡“出錯(cuò)”,甚至老師人為設(shè)置錯(cuò)誤，讓學(xué)生在出錯(cuò)、請(qǐng)教、糾錯(cuò)的過程中體驗(yàn)程序開發(fā)的真實(shí)過程，真正學(xué)會(huì)軟件、硬件調(diào)試的技能，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、討論問題和解決問題的能力。具體教法舉例(1)可編程控制器的基礎(chǔ)知識(shí)，內(nèi)容簡單易懂，采取講授的方法，在教學(xué)過程中配合錄像片、典型實(shí)物、模型、CAI多媒體音像教學(xué)等多種教學(xué)手段，把傳統(tǒng)的教學(xué)手段和現(xiàn)代教育技術(shù)協(xié)調(diào)應(yīng)用，結(jié)合西門子PLC產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用來講述，使學(xué)生了解PLC的特點(diǎn)，及其在控制中的重要性，為后續(xù)學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。(2)可編程控制器的基本原理與組成，教師采取講授原理與演示及展示實(shí)物硬件組成相結(jié)合的方法，在授課的過程中，應(yīng)注意突出內(nèi)容的直觀性，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，將其通俗化，便于學(xué)生接受。使學(xué)生充分了解PLC的原理，及其硬件和軟件組成，為后續(xù)學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。(3)基本邏輯指令及PLC的編程規(guī)則與技巧，理論性較強(qiáng)，基本概念多且抽象難懂，信息量大，適合采用多媒體教學(xué)。在授課的過程中，多舉控制應(yīng)用實(shí)例，如電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)聯(lián)鎖控制、順序啟動(dòng)控制、振蕩電路、定時(shí)期等實(shí)際控制的例子，應(yīng)注意深入淺出，從實(shí)用性的角度，充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。(4)步進(jìn)指令，側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)步進(jìn)指令的理解及應(yīng)用能力。教師主要以步進(jìn)指令的實(shí)際應(yīng)用，講解如何使復(fù)雜的編程工作簡單化?？梢越Y(jié)合實(shí)訓(xùn)進(jìn)行本章的教學(xué)，在實(shí)訓(xùn)課中，教師應(yīng)調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)踐，動(dòng)手編程的積極性，有意識(shí)地拔高學(xué)生的編程能力，為學(xué)生走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。(5)功能指令的格式和各種功能指令的應(yīng)用，側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)功能指令的理解及應(yīng)用能力。教師主要以功能指令的實(shí)際應(yīng)用，結(jié)合實(shí)訓(xùn)課中對(duì)功能指令的具體應(yīng)用來講解，使學(xué)生在應(yīng)用中加深對(duì)各功能指令的理解及應(yīng)用，注重對(duì)學(xué)生實(shí)際能力的培養(yǎng)。五、學(xué)習(xí)方法“PLC的概述”作為閱讀材料，初步了解PLC的定義、特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展方向。“基本組成與工作原理”對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)要求較高，由于PLC的核心是CPU,要求學(xué)生有一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，許多知識(shí)點(diǎn)是幾門學(xué)科相互交差和滲透產(chǎn)生的，不易理解。課后要及時(shí)復(fù)習(xí)，加深對(duì)所講知識(shí)點(diǎn)的理解。本模塊的一些基本邏輯指令需要記憶，要求學(xué)生在課前要預(yù)習(xí)，課后及時(shí)復(fù)習(xí)，課堂上要緊跟老師的思路走，加深對(duì)所學(xué)指令的理解，再通過課后作業(yè)和實(shí)習(xí)鞏固本部分內(nèi)容。達(dá)到深刻理解，熟練掌握編程規(guī)則及技巧，能夠運(yùn)用自如。在掌握基本邏輯指令及編程規(guī)則與技巧的基礎(chǔ)上，用步進(jìn)指令使編程更加簡單。要求學(xué)生在課前要對(duì)基本邏輯指令的內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)，課堂上要緊跟老師的思路走，對(duì)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和步進(jìn)梯形圖認(rèn)真進(jìn)行分析，課后要及時(shí)復(fù)習(xí)，達(dá)到熟練掌握。在掌握邏輯指令和步進(jìn)指令的基礎(chǔ)上，對(duì)PLC實(shí)現(xiàn)高級(jí)控制的各種功能指令的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生作好課前預(yù)習(xí)，課堂上要緊跟老師的思路走，掌握功能指令的格式，了解各種功能指令，能夠熟練應(yīng)用。課后要及時(shí)復(fù)習(xí)，加深對(duì)所講知識(shí)點(diǎn)的理解。六、授課程序首先講述PLC的產(chǎn)生背景、PLC的定義、PLC適應(yīng)不同工作環(huán)境所具有的特點(diǎn)、、應(yīng)用范圍和PLC的發(fā)展方向；接著講述可編程控制器的基本原理、硬件組成和軟件組成，在講述硬件組成的同時(shí)演示圖片及展示實(shí)物；然后介紹西門子公司的S7-200系列PLC的基本邏輯指令、編程的基本規(guī)則與技巧、常見控制的應(yīng)用實(shí)例；最后講述介紹步進(jìn)指令和步進(jìn)梯形圖，通過典型實(shí)例分析來講解步進(jìn)指令的應(yīng)用，并介紹各種功能指令的基礎(chǔ)知識(shí)和基本格式。課后布置作業(yè)題使學(xué)生鞏固本模塊內(nèi)容。在學(xué)習(xí)本模塊課題6、7、8后，各安排1次實(shí)訓(xùn)；最后完成1個(gè)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。模塊三-11.PLC概述2.PLC的組成3.PLC的工作原理授課時(shí)數(shù)2(理論)+2(實(shí)訓(xùn))教學(xué)目標(biāo)1.了解PLC的有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)2.熟悉PLC的組成及內(nèi)部元器件3.掌握PLC的工作原理，熟悉PLC的控制特點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)PLC的基本組成及工作原理教學(xué)難點(diǎn)PLC的循環(huán)掃描工作方式教學(xué)方法講授、“啟發(fā)式+互動(dòng)式”教學(xué)方法教學(xué)手段在教學(xué)過程中配合錄像片、典型實(shí)物、CAI多媒體教學(xué)等多種教學(xué)手段；講授原理與演示及展示實(shí)物硬件組成相結(jié)合內(nèi)容按鈕按鈕丙繼電器觸點(diǎn)行程開關(guān)指示燈編程器或其他編程設(shè)備存儲(chǔ)器電源部分電磁閥輸入單元輸出單元PLC結(jié)構(gòu)框圖其硬件結(jié)構(gòu)與微型計(jì)算機(jī)相同，主要由CPU、電源、存儲(chǔ)器和輸入輸出接口等組成。模塊三-24.PLC的編程語言5.S7-200系列PLC概述授課時(shí)數(shù)2教學(xué)目標(biāo)1.熟練掌握梯形圖、指令表的畫法規(guī)則，了解順序功能流程圖和功能塊圖2.熟記S7-200系列PLC的編程元件的功用和地址編號(hào)教學(xué)重點(diǎn)S7-200系列PLC的編程元件教學(xué)難點(diǎn)狀態(tài)元件、指針、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器、變址寄存器的使用教學(xué)方法講授、“啟發(fā)式+互動(dòng)式”教學(xué)方法教學(xué)手段在教學(xué)過程中配合錄像片、典型實(shí)物、CAI多媒體音像教學(xué)等多種教學(xué)手段課外作業(yè)4-5、4-6四、PLC的編程語言PLC為用戶提供了完整的編程語言，以適應(yīng)編制用戶程序的需要。PLC提供的編程語言通常有以下幾種：梯形圖、指令表、順序功能流程圖和功能塊圖。圖(LAD)2.指令語句表(STL)3.順序功能流程圖(SFC)西門子電機(jī)現(xiàn)有的FX系列產(chǎn)品樣本中僅有FXis、FXw、S-200和S-200c這四個(gè)子系列。本模塊主要介紹S-200系列PLC。3.S-200系列PLC的編程元件1)輸入繼電器(X0～X177)2)輸出繼電器(Y0～Y177)3)輔助繼電器(M)①通用輔助繼電器M0～M499(500點(diǎn))②停電保持輔助繼電器M500～M1023(524點(diǎn))③特殊輔助繼電器M8000～M8255(256點(diǎn))4)狀態(tài)元件(S)6)定時(shí)器(T)(字、bit)7)計(jì)數(shù)器(C(字、bit)8)數(shù)據(jù)寄存器(D)(字)9)變址寄存器(V/Z)(字)模塊三-36.基本邏輯指令授課時(shí)數(shù)2教學(xué)目標(biāo)1.掌握PLC基本指令的符號(hào)及意義2.能夠用PLC的基本指令，對(duì)典型電路進(jìn)行編程教學(xué)重點(diǎn)PLC基本指令的符號(hào)及意義教學(xué)難點(diǎn)分支多重輸出MPS、MRD、MPP指令和主控指令MC、MCR的使用教學(xué)方法“講練結(jié)合，層層遞進(jìn)”教學(xué)、“啟發(fā)式+互動(dòng)式”教學(xué)教學(xué)手段多媒體課件；講授原理與演示相結(jié)合課外作業(yè)教學(xué)過程：六、基本邏輯指令及使用簡介S-200的基本指令形式、功能和編程方法。1.LD、LDI、OUT指令0123LDIX000Y000X001Y0011)程序舉例：1)程序舉例：X000Y000X0012Y001圖4-82)例題解釋：當(dāng)X0接通時(shí)，YO接通；當(dāng)X1斷開時(shí)，Y1接通。3)指令使用說明：①LD和LDI指令用于將常開和常閉觸點(diǎn)接到左母線上；②LD和LDI在電路塊分支起點(diǎn)處也使用；③OUT指令是對(duì)輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的線圈驅(qū)動(dòng)指令，不能用于驅(qū)動(dòng)輸入繼電器，因?yàn)檩斎肜^電器的狀態(tài)是由輸入信號(hào)決定的，④OUT指令可作多次并聯(lián)使用⑤定時(shí)器的計(jì)時(shí)線圈或計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)線圈，使用OUT指令后，必須設(shè)定值(常數(shù)K或指定數(shù)據(jù)寄存器的地址號(hào))。2.AND、ANI指令1)程序舉例：2)例題解釋：3)指令說明：3.OR、ORI指令1)程序舉例：2)例題解釋：3)指令說明：①OR、ORI指令用作1個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)連接指令；②OR、ORI指令可以連續(xù)使用，并且不受使用次數(shù)的限制；③OR、ORI指令是從該指令的步開始，與前面的LD、LDI指令步進(jìn)行并聯(lián)連接；④當(dāng)繼電器的常開觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)與其他繼電器的觸點(diǎn)組成的混聯(lián)電路塊并聯(lián)時(shí)，也可以用這兩個(gè)指令。4.串聯(lián)電路塊并聯(lián)指令ORB、并聯(lián)電路塊串聯(lián)指令A(yù)NB1)程序舉例：2)例題解釋：3)指令說明，①ORB、ANB無操作軟元2個(gè)以上的觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路稱為串聯(lián)電路塊；②將串聯(lián)電路并聯(lián)連接時(shí)，分支開始用LD、LDI指令，分支結(jié)束用ORB指令；③ORB、ANB指令，是無操作元件的獨(dú)立指令，它們只描述電路的串并聯(lián)關(guān)系；④有多個(gè)串聯(lián)電路時(shí)，若對(duì)每個(gè)電路塊使用ORB指令，則串聯(lián)電路沒有限制，如上舉例程序；⑤若多個(gè)并聯(lián)電路塊按順序和前面的電路串聯(lián)連接時(shí)，則ANB指令的使用次數(shù)沒有限制；⑥使用ORB、ANB指令編程時(shí)，也可以采取ORB、ANB指令連續(xù)使用的方法；但只能連續(xù)使用不超過8次，在此建議不使用此法。5.分支多重輸出MPS、MRD、MPP指令MPS指令：將邏輯運(yùn)算結(jié)果存入棧存儲(chǔ)器；MRD指令：讀出棧1號(hào)存儲(chǔ)器結(jié)果；MPP指令：取出棧存儲(chǔ)器結(jié)果并清除。1)程序舉例：2)例題解釋：3)指令說明：6.主控指令MC、MCR1)程序舉例：2)例題解釋：3)指令說明：7.置位指令SET、復(fù)位指令RSTRST指令稱為復(fù)位指令：功能為清除保持的動(dòng)作，以及寄存器的清零。1)程序舉例：2)例題解釋：3)指令說明：8.上升沿微分脈沖指令PLS、下降沿微分脈沖指令PLFPLS指令：上升沿微分脈沖指令，當(dāng)檢測到邏輯關(guān)系的結(jié)果為上升沿信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)的操作軟元件產(chǎn)生一個(gè)脈沖寬度為一個(gè)掃描周期的脈沖信號(hào)。動(dòng)的操作軟元件產(chǎn)生一個(gè)脈沖寬度為一個(gè)掃描周期的脈沖信號(hào)。1)程序舉例：2)例題解釋：3)指令說明，①PLS指令驅(qū)動(dòng)的軟元件只在邏輯輸入結(jié)果由OFF到ON時(shí)動(dòng)作揖個(gè)掃描周期；②PLF指令驅(qū)動(dòng)的軟元件只在邏輯輸入結(jié)果由ON到OFF時(shí)動(dòng)作一個(gè)掃描周期；③特殊輔助繼電器不能作為PLS、PLF的操作軟元件。9.INV取反指令I(lǐng)NV指令是將即將執(zhí)行INV指令之前的運(yùn)算結(jié)果反轉(zhuǎn)的指令，無操作軟元件。2)例題解釋：XO接通，YO斷開；XO斷開，YO接通。3)指令說明：①編寫INV取反指令需要前面有輸入量，INV指令不能直接與母線相連接，也不能如OR、ORI、ORP、ORF單獨(dú)并聯(lián)使用；②可以多次使用，只是結(jié)果只有兩個(gè)，要么通要么斷；③INV指令只對(duì)其前的邏輯關(guān)系取反。10.空操作指令NOP、結(jié)束指令END1)NOP指令：稱為空操作指令，無任何操作元件。其主要功能是在調(diào)試程序時(shí)，用其取代一些不必要的指令，即刪除由這些指令構(gòu)成的程序；另外在程序中使用NOP指令，可延長掃描周期。若在普通指令與指令之間加入空操作指令，可編程序控制器可繼續(xù)工作，就如沒有加入NOP指令一樣；若在程序執(zhí)行過程中加入空操作指令，則在修改或追加程序時(shí)可減少步序號(hào)的變化。2)END指令：稱為結(jié)束指令，無操作元件。其功能是輸入輸出處理和返回到0步程序。3)指令說明：11.LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令1)LDP:上升沿檢測運(yùn)算開始(檢測到信號(hào)的上升沿時(shí)閉合一個(gè)掃描周期)。LDF:下降沿檢測運(yùn)算開始(檢測到信號(hào)的下降沿時(shí)閉合一個(gè)掃描周期)ANDP:上升沿檢測串聯(lián)連接(檢測到位軟元件上升沿信號(hào)時(shí)閉合一個(gè)掃描周期)ANDF:下降沿檢測串聯(lián)連接(檢測到位軟元件下降沿信號(hào)時(shí)閉合一個(gè)掃描周期)ORP:脈沖上升沿檢測并聯(lián)連接(檢測到位軟元件上升沿信號(hào)時(shí)閉合一個(gè)掃描周ORF:脈沖下降沿檢測并聯(lián)連接(檢測到位軟元件下降沿信號(hào)時(shí)閉合一個(gè)掃描周2)上述6個(gè)指令的操作軟元件都為X、Y、M、S、T、C。實(shí)訓(xùn)六基本指令的編程練習(xí)授課時(shí)數(shù)3教學(xué)目標(biāo)1.熟悉PLC實(shí)驗(yàn)裝置2.練習(xí)編程器的使用3.掌握與、或、非邏輯功能的編程方法4.掌握定時(shí)器計(jì)數(shù)器的用法教學(xué)重點(diǎn)1.編程器的使用2.與、或、非邏輯功能的編程方法教學(xué)難點(diǎn)定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的用法教學(xué)方法講練結(jié)合、情境體驗(yàn)、自評(píng)互評(píng)教學(xué)手段實(shí)物操作實(shí)踐課外作業(yè)實(shí)訓(xùn)報(bào)告(一)與或非邏輯功能實(shí)驗(yàn)通過程序判斷Y1、Y2、Y3、Y4的輸出狀態(tài)，然后再輸入PLC并運(yùn)行程序加以驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)參考程序如下。步序指令器件號(hào)說明步序指令器件號(hào)說明0輸入71輸入8或非門輸出2與門輸出934與非門輸出5或門輸出程序結(jié)束6梯形圖中的X001、X003分別對(duì)應(yīng)控制實(shí)驗(yàn)單元輸入開關(guān)X1、X3。通過專用電纜連接電腦與PLC主機(jī)。打開FXGPWIN,逐條輸入程序，檢查無誤后，PLC通電，將程輸入PLC,把主機(jī)上的STOP/RUN按鈕撥到RUN位置，運(yùn)行指示燈點(diǎn)亮，表明程序開始運(yùn)行，有關(guān)的指示燈將顯示運(yùn)行結(jié)果。撥動(dòng)輸入開關(guān)X1、X3,觀察輸出指示燈Y1、Y2、Y3、Y4是否符合與、或、非邏輯的正確結(jié)果。(二)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器功能實(shí)驗(yàn)1.定時(shí)器的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)定時(shí)器的控制邏輯是經(jīng)過時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作，然后產(chǎn)生控制作用。實(shí)驗(yàn)參考程序如下。步序指令器件號(hào)說明0輸入1延時(shí)5秒234延時(shí)時(shí)間到，輸出5程序結(jié)束2.定時(shí)器擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)由于PLC的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器都有一定的定時(shí)范圍和計(jì)數(shù)范圍，如果需要的設(shè)定值超過范圍，我們可以通過幾個(gè)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的串聯(lián)組合來擴(kuò)充設(shè)定值的范圍。實(shí)驗(yàn)參考程序如下。步序指令器件號(hào)說明0輸入1延時(shí)5秒234延時(shí)3秒567延時(shí)時(shí)間到，輸出8程序結(jié)束3.計(jì)數(shù)器認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)西門子FXOS系列的內(nèi)部計(jì)數(shù)器分為16位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器和32位增計(jì)數(shù)/減計(jì)數(shù)器兩種。其中的16位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，其設(shè)定值在K1～K32767范圍內(nèi)有效。步序指令器件號(hào)說明步序指令器件號(hào)說明0輸入617計(jì)數(shù)20次2延時(shí)10秒8394輸入計(jì)數(shù)滿，輸出5計(jì)數(shù)器復(fù)位程序結(jié)束這是一個(gè)由定時(shí)器TO和計(jì)數(shù)器CO組成的組合電路。T0形成一個(gè)設(shè)定值為10秒的自復(fù)位定時(shí)器，當(dāng)X1接通，TO線圈得電，經(jīng)延時(shí)10秒，TO的常閉觸點(diǎn)斷開，定時(shí)器每10秒鐘接通一次，每次接通時(shí)間為一個(gè)掃描周期。計(jì)數(shù)器對(duì)這個(gè)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到20次，CO常開觸點(diǎn)閉合，使YO線圈接通。從XO接通到Y(jié)O有輸出，延時(shí)時(shí)間為定時(shí)器和計(jì)數(shù)器設(shè)定值的乘積：T=TO×CO=10×20=200S。二、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.列出實(shí)驗(yàn)的梯形圖程序和程序說明。2.如何擴(kuò)大定時(shí)器的延時(shí)范圍?3.寫出本次實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)。模塊三-57.PLC的編程及應(yīng)用授課時(shí)數(shù)2教學(xué)目標(biāo)1.掌握編程的基本規(guī)則和技巧2.能夠運(yùn)用基本指令設(shè)計(jì)典型電路的梯形圖教學(xué)重點(diǎn)典型電路的梯形圖教學(xué)難點(diǎn)計(jì)數(shù)器配合計(jì)時(shí)的長延時(shí)電路教學(xué)方法的特點(diǎn)采用“軟硬結(jié)合，分析排障法”特色教學(xué)法教學(xué)手段在教學(xué)過程中配合錄像片、典型實(shí)物、模型、CAI多媒體音像教學(xué)等多種教學(xué)手段課外作業(yè)4-10、4-11教學(xué)過程：七、PLC的編程及應(yīng)用1.PLC編程特點(diǎn)1)程序執(zhí)行順序比較2)PLC程序的掃描執(zhí)行結(jié)果3)PLC軟件特性PLC在梯形圖里可以無數(shù)次地使用其觸點(diǎn)，既可以是常閉也可以是常開。2.PLC編程的基本規(guī)則1)X、Y、M、T、C等器件的觸點(diǎn)可多次重復(fù)使用。2)梯形圖每一行都是從左邊母線開始，線圈接在最右邊。3)線圈不能直接與左邊的母線相連。4)同一編號(hào)的線圈在一個(gè)程序中使用兩次稱為雙線圈輸出，雙線圈輸出容易引起誤操作，應(yīng)避免線圈重復(fù)使用。步進(jìn)順序控制除外。5)梯形圖必須符合順序執(zhí)行的原則，即從左到右，從上到下地執(zhí)行。如不符合順序執(zhí)行的電路不能直接編程。橋式電路梯形圖就不能直接編程。6)在梯形圖中串聯(lián)觸點(diǎn)和并聯(lián)觸點(diǎn)使用的次數(shù)沒有限制，但由于梯形圖編程器和打印機(jī)的限制，所以建議串聯(lián)觸點(diǎn)一行不超過10個(gè)，并聯(lián)連接的次數(shù)不超過24行。3.編程技巧1)程序的編寫應(yīng)按照自上而下、從左到右的方式編寫。為了減少程序的執(zhí)行步數(shù)，程序應(yīng)“左大右小、上大下小“,盡量不出現(xiàn)電路塊在左邊或下邊的情況。2)依照掃描的原則，程序處理時(shí)盡可能讓同時(shí)動(dòng)作的線圈在同一個(gè)掃描周期內(nèi)。3)橋型電路的編程。4)復(fù)雜電路的處理。如果電路的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，用ANB或者ORB等指令難以解決，可重復(fù)使用一些觸點(diǎn)畫出它們的等效電路，然后再進(jìn)行編程就比較容易了。4.典型控制程序1)自保持程序自保持電路也稱自鎖電路。常用于無機(jī)械鎖定開關(guān)的啟動(dòng)停止控制中。如用無機(jī)械鎖定功能的按鈕控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止；并且分為啟動(dòng)優(yōu)先和斷開優(yōu)先兩種。2)互鎖程序互鎖電路用于不允許同時(shí)動(dòng)作的兩個(gè)或多個(gè)繼電器的控制，如電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。3)時(shí)間電路程序①接通延時(shí)④456傳SB2,和限時(shí)控制程序斷開延時(shí)和長延時(shí)計(jì)數(shù)器配合計(jì)時(shí))分頻電路程序)振蕩電路程序)時(shí)鐘電路程序編程實(shí)例1電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、自保持及停止控制電路的PLC程序設(shè)計(jì)。分析工藝過程統(tǒng)的繼電器—接觸器控制的電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、自保持及停止電路，按下起動(dòng)按鈕接觸器KM線圈得電并自鎖，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行，按下停止按鈕SB1,接觸器KM線,電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。PLC的I/0點(diǎn)的確定和分配繼電器控制系統(tǒng)類似，PLC也是由輸入部分，邏輯部分和輸出部分組成。其相元件安排如下輸入元件輸出元件X000:起動(dòng)按鈕SB1Y0O1:接觸器KM線圈3)PLC接線圖4)程序編寫X000X000X001YO01YO01END圖4-44ANIENDX000Y001X001Y001按下起動(dòng)按鈕SB1,X000接收外部信號(hào)置“1”,Y001置“1”并自鎖，自鎖的目的是當(dāng)起動(dòng)按鈕SB1松開，X000置“0”時(shí)，Y001仍然能保持置“1”狀態(tài)，使電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行。需要停車時(shí)，按下停止按鈕SB2,X001常閉觸電置“0”,斷開Y001,使Y001置“0”,使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。3)PLC接線圖4)控制程序編寫5)調(diào)試。模塊三-6制授課時(shí)數(shù)4教學(xué)目標(biāo)1.熟悉和掌握PLC控制異步電動(dòng)機(jī)Y-△減壓啟動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)踐步驟2.學(xué)會(huì)PLC編寫梯形圖程序和轉(zhuǎn)換成指令表程序的方法教學(xué)重點(diǎn)Y-△減壓啟動(dòng)系統(tǒng)PLC控制的實(shí)訓(xùn)步驟教學(xué)難點(diǎn)Y-△減壓啟動(dòng)梯形圖程序的原理教學(xué)方法講練結(jié)合、演示法、情境體驗(yàn)、自評(píng)互評(píng)教學(xué)手段多媒體教學(xué)；實(shí)物操作實(shí)踐課外作業(yè)實(shí)訓(xùn)報(bào)告教學(xué)過程：一、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟1.接線——按“實(shí)驗(yàn)接線圖”接線將SS、ST、FR分別接主機(jī)的輸入點(diǎn)X0、X1、X2;將KM1、KM2、KM3分別接主機(jī)輸出點(diǎn)Y1、Y2、Y3;COM端與主機(jī)的COM端相連；本實(shí)驗(yàn)區(qū)的COM1,COM2端與主機(jī)的COM1、COM2端相連。KM1、KM2、KM3的動(dòng)作用發(fā)光二極管來模擬。實(shí)驗(yàn)裝置已將三個(gè)CJ10-10接觸器的接觸點(diǎn)引出至面板上。學(xué)生可按圖示的粗線，用專用實(shí)驗(yàn)連接導(dǎo)線連接。三相市電已引至三相開關(guān)SQ的的U、V、W端。A、B、C、D、X、Y、Z與三相異步電動(dòng)機(jī)的相應(yīng)六個(gè)接線柱相連。將三相閘刀開關(guān)撥向“關(guān)”位置(開關(guān)往上扳),這一實(shí)驗(yàn)?zāi)K中的U、V、W端就已得電。所以，請(qǐng)?jiān)谶B好實(shí)驗(yàn)接線后，才將這一開關(guān)接通，請(qǐng)千萬注意人身安全。2.編程——編寫梯形圖程序×00號(hào)M]00M100M100梯形圖程序3.轉(zhuǎn)換——轉(zhuǎn)換成指令表程序(讓學(xué)生完成)4.調(diào)試——將所編程序傳送到PLC,然后進(jìn)行調(diào)試，觀察調(diào)試結(jié)果5.總結(jié)——用因果圖分析動(dòng)作步驟，記錄在調(diào)試程序過程中出現(xiàn)的問題，并分析其產(chǎn)生的原因。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.畫出PLC的I/O端口接線圖，列出I/0端子分配表；2.列出梯形圖程序和程序說明。模塊三-78.步進(jìn)指令及狀態(tài)編程法授課時(shí)數(shù)1教學(xué)目標(biāo)1.掌握步進(jìn)指令的表示方法和含義，能應(yīng)用步進(jìn)指令進(jìn)行簡單編程。2.能根據(jù)工序繪出狀態(tài)圖，轉(zhuǎn)換梯形圖、指令表教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)用步進(jìn)指令進(jìn)行簡單編程教學(xué)難點(diǎn)應(yīng)用步進(jìn)指令編程教學(xué)方法案例、啟發(fā)互動(dòng)式、大腦風(fēng)暴法等教學(xué)方法教學(xué)手段多媒體課件課外作業(yè)4-131.狀態(tài)繼電器(狀態(tài)軟元件)何謂狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(系統(tǒng)狀態(tài))設(shè)計(jì)法，系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)一般有兩種思路：一是針對(duì)某一具體對(duì)象(輸出)來考慮),另一種就是功能圖設(shè)計(jì)法。它把整個(gè)系統(tǒng)分成幾個(gè)時(shí)間段，在這段時(shí)間里可以有一個(gè)輸出，也可有多個(gè)輸出，但他們各自進(jìn)返回“指令。其功能是使臨時(shí)左母線回到原來左母線的位置。指令助記符、名稱功能電路表示和可用軟元件程序步STL步進(jìn)階梯步進(jìn)階梯開始S1RET返回步進(jìn)階梯結(jié)束1指令用STL表示，連接步進(jìn)觸點(diǎn)的其它繼電器觸點(diǎn)用LD或LDI指令表示，使用STL指令后，應(yīng)用RET指令使LD點(diǎn)返回左母線。2)只有步進(jìn)觸點(diǎn)閉合時(shí)它后面的電路才能動(dòng)作。如果步進(jìn)觸點(diǎn)斷開則其后面的電路將全部斷開。但是在1個(gè)掃描周期以后，不再執(zhí)行指令。3)狀態(tài)的地址號(hào)不能重復(fù)使用。4.程序舉例開機(jī)圖4-50步0燈1亮燈2亮基母基母步母初入M8002步0步0初入M8002步0步0M8002初脈y0y0y1X1步母1X1步母1步0×tet步母2步1步母2步1y2切ret←可省y2切取S22步2取S22步2ret←不可省←不可省母母圖4-51例2.某送料小車工作示意圖如圖4-52所示，小車可以在A、B之間正向啟動(dòng)前進(jìn)和反向啟動(dòng)后退；小車前進(jìn)到B處停車，延時(shí)10秒后返回，后退至A處停車后立即返回；按下停止按鈕，小車停在A、B之間任一位置。模塊三-8實(shí)訓(xùn)八十字路口交通燈控制的模擬授課時(shí)數(shù)4教學(xué)目標(biāo)1.正確理解PLC循環(huán)掃描的工作過程2.通過PLC對(duì)紅綠燈的變時(shí)控制，加深對(duì)PLC按時(shí)間控制功能的理解3.進(jìn)一步掌握PLC的基本指令，定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的正確使用方法教學(xué)重點(diǎn)1.PLC對(duì)紅綠燈的變時(shí)控制2.程序的調(diào)試方法教學(xué)難點(diǎn)梯形圖的工作原理教學(xué)方法現(xiàn)場教學(xué)、講練結(jié)合、情境體驗(yàn)、自評(píng)互評(píng)教學(xué)手段多媒體課件；模擬操作實(shí)踐課外作業(yè)實(shí)訓(xùn)報(bào)告模塊三-99.應(yīng)用指令的初步認(rèn)識(shí)授課時(shí)數(shù)1教學(xué)目標(biāo)1.掌握應(yīng)用指令的基本格式和規(guī)則2.掌握常用應(yīng)用指令的表示方法和含義，能使用應(yīng)用指令進(jìn)行簡單編程教學(xué)重點(diǎn)常用應(yīng)用指令的表示方法和含義教學(xué)難點(diǎn)使用應(yīng)用指令進(jìn)行編程教學(xué)方法教學(xué)手段多媒體課件課外作業(yè)4-15、4-16教學(xué)過程：九、應(yīng)用指令的初步認(rèn)識(shí)D0D1 1)傳送與比較指令綜合項(xiàng)目三：搶答器的PLC控制授課時(shí)數(shù)4訓(xùn)練內(nèi)容1.方案確定、電氣控制元器件選用、I/O端口分配2.軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試訓(xùn)練目標(biāo)通過對(duì)簡單自動(dòng)控制系統(tǒng)的PLC控制設(shè)計(jì)，使學(xué)生進(jìn)一步熟悉PLC的結(jié)構(gòu)、組成、工作原理，掌握根據(jù)生產(chǎn)工藝過程和自動(dòng)控制要求用PLC進(jìn)行控制的PLC系統(tǒng)及控制程序設(shè)計(jì)方法和步驟，培養(yǎng)同學(xué)們的工程意識(shí)和工程實(shí)踐能力，為今后進(jìn)一步從事這方面的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)教學(xué)重點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試教學(xué)難點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)教學(xué)方法項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法、討論式、情境體驗(yàn)、自評(píng)互評(píng)教學(xué)手段多媒體課件及模型；模擬操作實(shí)踐；制做作品課外作業(yè)項(xiàng)目報(bào)告教學(xué)過程：一、工作任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)知識(shí)競賽搶答裝置，提出如下控制要求：1.搶答器同時(shí)為8組選手分別提供按鈕進(jìn)行搶答，按鈕分別為PB0、PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6、PB7;2.設(shè)置一個(gè)復(fù)位按鈕PB10,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電路的復(fù)位，由主持人控制；3.當(dāng)主持人打開啟動(dòng)開關(guān)SW1后，在設(shè)定時(shí)間T0內(nèi)，如果某組搶先按下按鈕，則驅(qū)動(dòng)音效電路1發(fā)出聲響，指示燈L1亮，并且在8段數(shù)碼管顯示器(如圖1所示)上顯示出搶答成功的組號(hào)，此時(shí)電路實(shí)現(xiàn)互鎖，其他組再按下?lián)尨鸢粹o為無效；4.如果在時(shí)間TO內(nèi)，無人應(yīng)答，則驅(qū)動(dòng)音效電路2發(fā)出聲響，指示燈L2亮，表示搶答者均放棄該題；5.在搶答成功后，主持人打開限時(shí)開關(guān)SW2,啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，在設(shè)定時(shí)間T1內(nèi)回答有效，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時(shí)間T1時(shí)，驅(qū)動(dòng)音效電路3,指示燈L3亮，表示答題時(shí)間到。二、內(nèi)容及步驟1.總體方案的確定根據(jù)控制要求，確定總體方案。2.正確選用電氣控制元件和PLC根據(jù)選用的輸入輸出設(shè)備的數(shù)目和電氣特性，選擇合適的PLC,要求進(jìn)行電氣元件的選用說明。3.分配I/0點(diǎn)，畫出I/O連線圖根據(jù)選用的輸入輸出設(shè)備，確定I/O端口。依據(jù)輸入輸出設(shè)備和PLC的I/O端口分配關(guān)系，畫出I/O連線圖。4.程序設(shè)計(jì)說明及過程分析要求繪制控制系統(tǒng)流程圖，詳細(xì)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)過程的分析說明。5.軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試設(shè)計(jì)簡單、可靠的控制程序，并上機(jī)調(diào)試通過。6.編寫簡要說明書三、教學(xué)設(shè)計(jì)1.分組與布置任務(wù)2.確定工程解決方案和控制電路3.方案驗(yàn)證4.學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)四、參考資料1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如項(xiàng)目圖3-1所示.音效電路示打電踏音效電路示打電踏pru控制器控制枝鈀及開關(guān)搶答按開SVV1E項(xiàng)目圖3-1(2)主控制器手持式編程器或編程軟件FXGP-WIN-C,PLC可編程程序控制器及軟件提供了完整的編程環(huán)境，可進(jìn)行離線紡程，在線連接和調(diào)度.西門子PLC的編程指令簡單易懂且程序設(shè)計(jì)靈活，可采用梯形圖或者指令語言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。(3)輸入輸西門子FX1N-40MR型PLC采用整輸入輸出端子分配表輸入端子分配輸出端子分配搶答按鈕PB0搶答按鈕PB1搶答按鈕PB2搶答按鈕PB3搶答按鈕PB4搶答按鈕PB5搶答按鈕PB6搶答按鈕PB7復(fù)位按鈕PB10啟動(dòng)開關(guān)SW1八段數(shù)碼管a八段數(shù)碼管b八段數(shù)碼管c八段數(shù)碼管d八段數(shù)碼管e八段數(shù)碼管f八段數(shù)碼管g音效電路1提示燈L1音效電路2限時(shí)開關(guān)SW2提示燈L2音效電路3提示燈L32.硬件連接圖本系統(tǒng)外部硬件連接方式如項(xiàng)目圖3-2所示。3.軟件設(shè)計(jì)(1)系統(tǒng)梯形圖(2)工作過程分析①始搶答前，主持人首先通過復(fù)位按鈕PB10(XO10)實(shí)現(xiàn)電路復(fù)位，在提問之后，打開選擇開關(guān)SW1(XO11)啟動(dòng)定時(shí)器T0(本程序預(yù)設(shè)為10s②答限時(shí)內(nèi)，當(dāng)某一組搶先按下?lián)尨鸢粹o后，對(duì)應(yīng)的輔助繼電器接通，同時(shí)切斷其它搶答回路，實(shí)現(xiàn)互鎖.如PB0搶先按下，則X000導(dǎo)通，輔助繼電器MO接通，同時(shí)切斷③成功后，輔助繼電器M8接通，啟動(dòng)音效電路1(YO10)和指示燈L1(YO11),同時(shí)利用內(nèi)部編碼程序段控制輸出點(diǎn)Y00O-Y0O6,輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部數(shù)碼顯示器顯示搶答④果在限時(shí)內(nèi)無人搶答，則啟動(dòng)音效電路2(X012)和指示燈L2(YO13),外部數(shù)碼顯⑤成功后，主持人打開限時(shí)開關(guān)SW2(XO12),啟動(dòng)定時(shí)器T1(本程序預(yù)設(shè)為60s),當(dāng)T1計(jì)時(shí)結(jié)束，將啟動(dòng)音效電路3(Y014)和指示燈L3(YO15)提示回答時(shí)間到。一、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)目標(biāo)：掌握PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、步驟和方法，熟悉PLC在常用控制系統(tǒng)中的典型應(yīng)用2.能力目標(biāo)：具有應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)控制要求的設(shè)計(jì)能力，能夠進(jìn)行對(duì)一般電氣控制設(shè)備的PLC改造并初步形成PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、故障排除能力1.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概要2.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)3.PLC的軟件設(shè)計(jì)方法4.應(yīng)用案例5.PLC故障診斷及其處理三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟、內(nèi)容和方法本模塊內(nèi)容主要是PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟，及PLC在實(shí)際控制中的應(yīng)用。在教學(xué)過程中配合錄像片、典型實(shí)物模型、CAI多媒體音像教學(xué)等多種教學(xué)手段，突出“案例法”教學(xué)。在講授時(shí)，將實(shí)際案例引入教材、教學(xué)體系中，每個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)均與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來。例如我們以機(jī)械手的控制引出案例，讓學(xué)生了解PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、步驟和方法。因?yàn)榻虒W(xué)是以案例的形式提出，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從“要我學(xué)”變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”,從而對(duì)案例的理論和相關(guān)技能得以大力培養(yǎng)。在講述PLC控制系統(tǒng)中用戶程序的設(shè)計(jì)時(shí)，利用類比對(duì)照法，將幾種軟件設(shè)計(jì)方法，及每種方法的設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行比較。在講應(yīng)用PLC進(jìn)行機(jī)械手、電梯控制中的應(yīng)用時(shí)，從實(shí)用性的角度，調(diào)動(dòng)起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。五、學(xué)習(xí)方法要進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件設(shè)置和軟件設(shè)計(jì)，就必須熟悉PLC的組成結(jié)構(gòu)及各種指令，所以在學(xué)習(xí)本模塊之前，要將有關(guān)模塊的內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)，課堂上要緊跟老師的思路走，熟練掌握PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟，掌握最常用的翻譯法、順序功能圖法和邏輯法這三種設(shè)計(jì)方法。再通過課后作業(yè)鞏固本模塊內(nèi)容。六、授課程序在學(xué)習(xí)本模塊課題3、4后，各安排1次實(shí)訓(xùn)；最后完成1個(gè)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。模塊四-11.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概要2.設(shè)計(jì)的要點(diǎn)授課時(shí)數(shù)2(理論)教學(xué)目標(biāo)1.了解控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則、基本內(nèi)容和一般步驟2.能根據(jù)負(fù)載正確選擇PLC型號(hào)，點(diǎn)數(shù)，I/0模塊；掌握PLC控制設(shè)計(jì)的基本步驟和方法3.了解控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和一般步驟教學(xué)難點(diǎn)擴(kuò)展模塊的選用和PLC的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要點(diǎn)教學(xué)方法教學(xué)手段在教學(xué)過程中配合錄像片、模型、CAI多媒體音像教學(xué)等多種教學(xué)手段課外作業(yè)教學(xué)過程：一、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概要1.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則2.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容3.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟1)流程圖功能說明2)PLC程序設(shè)計(jì)的步驟3)設(shè)計(jì)步驟框圖：二、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)1.LC硬件選購2.輸入回路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)1)電源回路。2)PLC上DC24V電源的使用。3)外部DC24V電源。4)輸入的靈敏度。3.輸出回路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)1)各種輸出方式之間的比較。2)抗干擾與外部互鎖。3)“COM“點(diǎn)的選擇。4)PLC外部驅(qū)動(dòng)電路。4.擴(kuò)展模塊的選用對(duì)于小的系統(tǒng)，如80點(diǎn)以內(nèi)的系統(tǒng).一般不需要擴(kuò)展；當(dāng)系統(tǒng)較大時(shí)，就要擴(kuò)展。不同公司的產(chǎn)品，對(duì)系統(tǒng)總點(diǎn)數(shù)及擴(kuò)展模塊的數(shù)量都有限制，當(dāng)擴(kuò)展仍不能滿足要求時(shí)，可采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；同時(shí)，有些廠家產(chǎn)品的個(gè)別指令不支持?jǐn)U展模塊，因此，在進(jìn)行軟件編制時(shí)要注意。5.PLC的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)6.軟件編制在編制軟件前，應(yīng)首先熟悉所選用的PLC產(chǎn)品的軟件說明書，待熟練后再編程。若用圖形編程器或軟件包編程，則可直接編程，若用手持編程器編程，應(yīng)先畫出梯形圖，然后編程，這樣可少出錯(cuò)，速度也快。編程結(jié)束后先空調(diào)程序，待各個(gè)動(dòng)作正常后，再在設(shè)備上調(diào)試。模塊四-23.PLC的軟件設(shè)計(jì)方法授課時(shí)數(shù)2(實(shí)踐)教學(xué)目標(biāo)1.掌握PLC常用的軟件設(shè)計(jì)方法：經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、翻譯法、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、邏輯設(shè)計(jì)法2.學(xué)會(huì)用以上方法進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)教學(xué)重點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、翻譯法、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖教學(xué)難點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、邏輯設(shè)計(jì)法教學(xué)方法教學(xué)手段多媒體課件課外作業(yè)三、PLC的軟件設(shè)計(jì)方法1.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法即在一些典型的控制電路程序的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象的具體要求，進(jìn)行選擇組合，并多次反復(fù)調(diào)試和修改梯形圖，有時(shí)需增加一些輔助觸點(diǎn)和中間編程環(huán)節(jié)，才能達(dá)到控制要求。這種方法沒有規(guī)律可遵循，設(shè)計(jì)所用時(shí)間和質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系，所以稱為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法用于較簡單的梯形圖設(shè)計(jì)。應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法必須熟記一些典型的控制電路，如起保停電路、脈沖發(fā)生電路等。用PLC中軟元件，代替原繼電器—接觸器控制線路圖中的元器件，直接翻譯成梯形圖的方法。主要用于對(duì)舊設(shè)備、舊控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。設(shè)計(jì)舉例：正反轉(zhuǎn)?！颉騎T3.狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖針對(duì)順序控制方式或步進(jìn)控制方式的程序設(shè)計(jì)。在程序設(shè)計(jì)時(shí)，首先將系統(tǒng)的工作過程分解成若干個(gè)連續(xù)的階段，每一階段稱為“工步”或“狀態(tài)”,以工步(或狀見后面的應(yīng)用范例1。4.邏輯設(shè)計(jì)法以布爾邏輯代數(shù)為理論基礎(chǔ)，以邏輯變量“0”或“1”作為研究對(duì)象，以“與”、“或”、“非”三種基本邏輯運(yùn)算為分析依據(jù)，對(duì)電氣控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，把觸點(diǎn)的“通、斷”狀態(tài)用邏輯變量“0”或“1”來表示。模塊四-34.應(yīng)用案例授課時(shí)數(shù)4(2理論+2實(shí)訓(xùn))教學(xué)目標(biāo)結(jié)合機(jī)械手臂控制的工作過程具體進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，了解實(shí)際電氣工程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程教學(xué)重點(diǎn)機(jī)械手臂控制教學(xué)難點(diǎn)機(jī)械手臂控制程序的設(shè)計(jì)教學(xué)方法案例、啟發(fā)互動(dòng)式、大腦風(fēng)暴法等教學(xué)方法理實(shí)一體化教學(xué)，邊講邊做、講練結(jié)合教學(xué)手段多媒體課件；實(shí)物演示和觀摩課外作業(yè)四、應(yīng)用案例傳統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)由繼電器—接觸器控制組成，存在故障多、可靠性差、工作壽命短、不易檢修等缺點(diǎn)。隨著PLC的普及和完善，以及PLC本身所具有的高可靠性、易編程修改的