PLC原理及應(yīng)用技術(shù)（第4版）教學(xué)大綱

《PLC原理及應(yīng)用》課程教學(xué)大綱適用于三年制高職工科、電類專業(yè)目錄教學(xué)大綱的說明課程的基本要求教學(xué)手段課程的內(nèi)容課時(shí)的分配幾點(diǎn)說明教學(xué)建議8、主要參考書一、教學(xué)大綱的說明1、課程的授課對(duì)象、性質(zhì)、作用及任務(wù)（1）課程的授課對(duì)象：本課程的授課對(duì)象是高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院（高中畢業(yè)后三年制）自動(dòng)化、機(jī)、電類等專業(yè)工科。(2)課程的授課對(duì)性質(zhì):可編程控制器(ProgrammableLogicControler)，簡(jiǎn)稱PLC。由于它具有功能強(qiáng)、可靠性高配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品。近年來，國內(nèi)在PLC技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用方面發(fā)展很快，除有許多從國外引進(jìn)的設(shè)備、自動(dòng)化生產(chǎn)線外，國產(chǎn)的機(jī)床設(shè)備已越來越快地采用PLC控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電–接觸器控制系統(tǒng)。因此，作為一名電氣工程技術(shù)人員，必須掌握PLC及其控制系統(tǒng)的基本原理與應(yīng)用技術(shù)，以適應(yīng)當(dāng)前電氣技術(shù)的發(fā)展需要。目前此課程已成為諸多工科專業(yè)必修的課程之一。(3)課程的授課作用:1）、重要性。PLC作為一種智能化、可靠性的工業(yè)控制設(shè)備，在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用得越來越廣泛。近年來PLC又與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)結(jié)合起來，在各個(gè)控制領(lǐng)域顯示了其很強(qiáng)的應(yīng)用潛力和前景。2）、廣泛性。作為培養(yǎng)中、高級(jí)技術(shù)人才、突出應(yīng)用的職業(yè)技術(shù)學(xué)院，已在自動(dòng)化專業(yè)、電子技術(shù)專業(yè)、機(jī)械專業(yè)、數(shù)控專業(yè)、機(jī)電一體等專業(yè)廣泛地開設(shè)。3)、實(shí)用性。實(shí)踐證明，學(xué)生通過此門課程學(xué)習(xí)，不僅能獲得現(xiàn)代控制的理論與實(shí)踐知識(shí)，同時(shí)通過編程、調(diào)試、實(shí)訓(xùn)，使同學(xué)們考慮問題的周密性、理解能力、分析問題能力、解決問題能力都有不同程度的提高，這對(duì)一個(gè)工程技術(shù)人員帶來的是無限發(fā)展?jié)摿Α＝陜?nèi)我們配置了機(jī)、光、電相結(jié)合的高精度、高技術(shù)的自動(dòng)化儀器(4)課程的任務(wù)：使學(xué)生了解可編程序控制器的結(jié)構(gòu)、工作原理。熟悉掌握I/O接口、基本指令、應(yīng)用指令、基本編程方法。在工程上的應(yīng)用、通信及網(wǎng)絡(luò)。會(huì)使用計(jì)算機(jī)編程軟件GXDeveloper和仿真軟件GXSimulator的使用2、課程的教學(xué)目標(biāo)與其它課程的聯(lián)系PLC課程（以下簡(jiǎn)稱本課程）是機(jī)、電類高職工科專業(yè)開設(shè)的實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)應(yīng)用型課程。它不僅為電機(jī)調(diào)速控制技術(shù)、機(jī)電傳動(dòng)與控制技術(shù)、電梯應(yīng)用技術(shù)、樓宇自動(dòng)化技術(shù)等后續(xù)課程、集中實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)，而且為相關(guān)專業(yè)學(xué)生考初、中級(jí)電工資格證書做準(zhǔn)備。本課程的教學(xué)目標(biāo)是在學(xué)生熟悉電氣控制系統(tǒng)的基本控制電路，具有電氣控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的基本能力的基礎(chǔ)上掌握可編程控制器原理及編程方法，具備一定的PLC程序設(shè)計(jì)和PLC應(yīng)用能力。本課程的突出特征是理論教學(xué)與實(shí)際訓(xùn)練并重，要求理論必須與操作密切結(jié)合，強(qiáng)調(diào)技術(shù)應(yīng)用，綜合訓(xùn)練。前期課程：計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)、電路基礎(chǔ)、模擬與數(shù)字電子技術(shù)、電機(jī)拖動(dòng)、電氣控制、電氣測(cè)量技術(shù)等。后續(xù)課程：根據(jù)不同專業(yè)教學(xué)計(jì)劃，可以是電機(jī)調(diào)速控制技術(shù)、電梯應(yīng)用技術(shù)、樓宇自動(dòng)化技術(shù)、參數(shù)檢測(cè)與集散控制、機(jī)電傳動(dòng)與控制技術(shù)、集中實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等。二、課程的基本要求基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)方面（1）了解可編程控制器的歷史、發(fā)展、特點(diǎn)、應(yīng)用、結(jié)構(gòu)和工作原理。（2）掌握可編程控制器元件及基本指令系統(tǒng)。（3）掌握GXWorks2編程、仿真軟件的使用（4）掌握可編程控制器梯形圖程序設(shè)計(jì)方法（5）掌握順控指令及其梯形圖的編程方式（6）熟悉應(yīng)用指令的使用。（7）了解可編程序控制器在工程上的使用。（8）了解可編程序的通信及網(wǎng)絡(luò)。（9）能獨(dú)立完成大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)等，接受到基本的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練。（10）培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。三、教學(xué)手段1、采用知識(shí)的系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)同時(shí)考慮了以實(shí)際能力培養(yǎng)為引導(dǎo)的教學(xué)。如：采用了自動(dòng)送料車的設(shè)計(jì)（此車廣泛地運(yùn)用在工業(yè)企業(yè)中，如小的從制衣廠、紡織廠、食品廠等，大到鋼鐵廠、汽車制造廠）貫穿了整個(gè)PLC的基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí).本教材提供了大量的對(duì)應(yīng)書中的內(nèi)容的動(dòng)畫及帶有動(dòng)畫的仿真實(shí)例，幫助初學(xué)者建立學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)編程動(dòng)畫幫助了學(xué)習(xí)者能夠獨(dú)立的完成課程的學(xué)習(xí)。2、建立相對(duì)獨(dú)立的實(shí)踐教學(xué)體系，積極推行“三加強(qiáng)一結(jié)合”的實(shí)踐教學(xué)組織形式?！叭訌?qiáng)”即加強(qiáng)課程的相關(guān)技能訓(xùn)練，加強(qiáng)專業(yè)的基本能力訓(xùn)練，加強(qiáng)專業(yè)能力及綜合能力訓(xùn)練。本書每一章后附有實(shí)驗(yàn)、技能訓(xùn)練以幫助學(xué)習(xí)者能及時(shí)根據(jù)所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練。以助學(xué)習(xí)者能更好的融會(huì)貫通、學(xué)以致用。3、問題引路，舉一反三邊學(xué)邊做層層遞進(jìn)，使難成易，自然接受為了能引導(dǎo)學(xué)生舉一反三、融會(huì)貫通，采用了軟硬結(jié)合故障設(shè)置設(shè)備仿真等手段進(jìn)行教學(xué)。例：有的例子從不同的角度多次舉出。如三角形改星形起動(dòng)控制電路，從用基本指令到用應(yīng)用指令設(shè)計(jì)。使得學(xué)生能從簡(jiǎn)單、熟悉的內(nèi)容引入,使之較容易地接受新的，較難理解的內(nèi)容。同時(shí)以動(dòng)畫的形式表現(xiàn)出PLC內(nèi)部工作的過程。四、教學(xué)的內(nèi)容（三菱公司FX2N機(jī)型）第一章概述可編程控制器的歷史、發(fā)展方向、特點(diǎn)、應(yīng)用、結(jié)構(gòu)組成和工作原理、PLC硬件認(rèn)識(shí)。第二章可編程控制器元件及基本指令系統(tǒng)可編程控制器的X、Y元件、M元件、T元件、C元件；基本指令（邏輯取、串聯(lián)、并聯(lián)、電路串塊、電路并塊、多重輸出、脈沖輸出、主控觸點(diǎn)、置位、復(fù)位、空操作和程序結(jié)束指令）。技能訓(xùn)練：水塔水位控制實(shí)驗(yàn)1：編程器的基本操作實(shí)驗(yàn)2：基本指令和定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的使用與應(yīng)用第三章FX3u系列編程器工具教學(xué)GXWorks2編程、仿真軟件的使用實(shí)驗(yàn)3：GXWorks2編程、仿真軟件的使用第四章可編程控制器梯形圖程序設(shè)計(jì)方法可編程控制器梯形圖、繼電-接觸器控制與可編程控制轉(zhuǎn)換（I/O分配、區(qū)別與轉(zhuǎn)換）、可編程控制器梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法（三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻啟動(dòng)的控制、智力競(jìng)賽搶答器顯示系統(tǒng)、三相異步電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行反接制動(dòng)控制、十字路口交通信號(hào)燈的控制）技能訓(xùn)練：C650機(jī)床控制電路的PLC控制改造實(shí)驗(yàn)4：LED數(shù)碼顯示的搶答器控制模擬第五章順控與順控梯形圖的編程方式狀態(tài)元件S、順控功能圖及STL指令、順控分支和匯合的編程（選擇性分支、并行分支）、順控設(shè)計(jì)實(shí)例（工作傳輸機(jī)構(gòu)控制、選擇性工作傳輸機(jī)、用順序控制十字路口交通信號(hào)燈的控制）、順控梯形圖的編程方式（起保停電路的編程方式、以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式、仿STL指令的編程方式）技能訓(xùn)練：自動(dòng)循環(huán)送料車控制實(shí)驗(yàn)5：順序控制指令及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)6：液壓進(jìn)給裝置運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用指令的介紹應(yīng)用指令的表示形式及含義、應(yīng)用指令操作數(shù)說明（數(shù)據(jù)寄存器與位組合數(shù)據(jù)、變址寄存器、指針）、程序流向控制指令（CJ、CALL、SRET、IRET、EI、DI、FEND、WDT、FOR、NEXT）、比較與傳送指令（CMP、ZCP、MOV、SMOV、CML、XCH、BCD、BIN）、算術(shù)運(yùn)算與字邏輯運(yùn)算指令（ADD、SUB、MUL、DIV、INC、DEC）、循環(huán)移位與移位指令（ROR、ROL、RCR、RCL、SFTR、SFTL、WSFR、WSFL）、比例、積分、微分指令（PID）指令的使用及應(yīng)用。程序設(shè)計(jì)舉例（電動(dòng)機(jī)的星形三角形啟動(dòng)控制程序、子程序調(diào)用彩燈控制、密碼鎖程序）技能訓(xùn)練：恒壓供水泵站實(shí)驗(yàn)7：應(yīng)用指令的使用實(shí)驗(yàn)8：制冷中央空調(diào)溫度控制可編程控制器的工程應(yīng)用PLC的選型、硬件配制，繼電-接觸器控制線路轉(zhuǎn)換成PLC梯形圖時(shí)應(yīng)注意的問題，可編程控制器替代繼電-接觸器控制系統(tǒng)的四步法，PLC電氣控制系統(tǒng)故障診斷的編程與顯示，PLC控制程序的模塊化設(shè)計(jì)和調(diào)試步驟，可編程控制器的安裝和維護(hù)。技能訓(xùn)練：可編程控制在船舶上的應(yīng)用第八章可編程序控制器的通信及網(wǎng)絡(luò)可編程控制器系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)、通訊類型、通訊格式、上位計(jì)算機(jī)鏈接：即（1:N通訊）同位鏈接（PLC與PLC連接系統(tǒng)N:N網(wǎng)絡(luò)），以個(gè)人計(jì)算機(jī)作為操作站的PLC網(wǎng)絡(luò)。技能訓(xùn)練：三菱變頻器無協(xié)議與PLC進(jìn)行通訊的PLC程序?qū)嶒?yàn)9：計(jì)算機(jī)與PLC使用計(jì)算機(jī)連接通信協(xié)議。PLC課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課程設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)課題：課題1：機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)計(jì)課題2：深孔PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課題3霓虹燈廣告屏控制器的設(shè)計(jì)課題4：自動(dòng)售貨機(jī)的PLC控制課題5：數(shù)控機(jī)床潤(rùn)滑系統(tǒng)和電動(dòng)刀架換刀系統(tǒng)控制課題6：燃煤鍋爐水循環(huán)供熱系統(tǒng)PLC控制課題7：光機(jī)電一體化自動(dòng)控制裝置PLC控制課題8：機(jī)械手自動(dòng)控制課題9：三面銑組合機(jī)床自動(dòng)加工控制說明：課題有難易不同，希望根據(jù)不同的對(duì)象選擇五、課時(shí)的分配本課程參考計(jì)劃學(xué)時(shí)：66+30。章節(jié)內(nèi)容學(xué)時(shí)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)第一章概述422（多媒體）第二章可編程控制器元件及基本指令系統(tǒng)1284第三章FX3u系列PLC的編程、仿真工具422第四章可編程控制器梯形圖程序設(shè)計(jì)方法1082第五章順序控制與梯形圖的編程方式1064第六章應(yīng)用指令的介紹1684第七章PLC工程應(yīng)用462第八章*PLC的通信及網(wǎng)絡(luò)642共計(jì)學(xué)時(shí)664422第九章綜合設(shè)計(jì)（可選題）30228說明：技能訓(xùn)練的內(nèi)容沒有排在內(nèi)，可根據(jù)學(xué)習(xí)者實(shí)際情況定六、幾點(diǎn)說明1.本大綱適用于三年制工科自動(dòng)控制類、電類、專業(yè)。2.課時(shí)分配為建議性方案。教學(xué)過程中可以根據(jù)專業(yè)不同做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。3.內(nèi)容中標(biāo)有*的章節(jié)為選學(xué)內(nèi)容，當(dāng)教學(xué)計(jì)劃規(guī)定的教學(xué)時(shí)數(shù)較少時(shí)，可不作講授或酌情刪減。七、教學(xué)建議1.本大綱具有通用性，教師要盡量結(jié)合本專業(yè)的實(shí)際，精選內(nèi)容。在內(nèi)容安排上，以三菱FX2N機(jī)型為基礎(chǔ)，了解PLC基本指令、編程、調(diào)試、運(yùn)行等應(yīng)用。2.本課程理論性較強(qiáng)，概念比較抽象，教師在教學(xué)中要注意理論與實(shí)踐（特別是與現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展）相結(jié)合，可通過本書的動(dòng)畫演示、軟件仿真演示配合教學(xué)，以加強(qiáng)基礎(chǔ)理論的理解和記憶。3..本課程實(shí)踐性較強(qiáng)。教師應(yīng)加強(qiáng)課堂演示，多媒體教學(xué)外，還應(yīng)注意實(shí)踐教學(xué)，如有條件的可以到工廠去參觀、實(shí)習(xí)等。培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決實(shí)際問題的能力。4..某些內(nèi)容可布置學(xué)生課外閱讀，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力。八、主要參考書1.鐘肇新彭侃主編.《可編程序器原理及應(yīng)用》華南理工大學(xué)出版社，20002.張萬忠孫晉主編.《可編程序控制器入門與應(yīng)用實(shí)例》中國北電力出版社20053..高勤主編.《可編程序控制器原理及應(yīng)用》北京電子工業(yè)出版社20064．范國偉主編《電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)》人民郵電出版社20135.王永華主編.《現(xiàn)代電子控制