电气控制与PLC应用教案.docx
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电气控制与PLC应用教案
《PLC原理及应用》教案
主讲：
班级：
附件1-2
重庆工业职业技术学院教案
课题
任务1.1PLC的硬件结构
课时
4
教学目标
和要求
●PLC的发展史
●PLC的特点及分类方法
●PLC外部端子及接线方法
教学重点
和难点
重点：
PLC外部端子及接线方法
难点：
PLC外部端子及接线方法
授课内容与教学过程设计
教学内容
方法
成果
【课前准备】
1.项目一任务书
2.教学设备准备
3.教学工具准备
【新课导入】引导文
在自动化生产控制中，经常用指示灯的点亮来显示设备的工作状态，现场控制工作情境如上图所示，有三盏灯分别指示设备的正常运行、停止运行、和故障出错。
图1传输带工作情境
真实工作情景激发学生兴趣
观察工业中各种类型实物图片和视频，为学习和今后工作做好铺垫。
【新课学习】任务1.1PLC的硬件结构
情境描述：
要求：
如图1所示，本任务需要实现根据设备的实际工作状态，用灯来指示出设备的工作状态。
（实训时，设备的实际工作信号有操作者发出。
）
目标：
通过逐一完成任务分解的任务，完成PLC程序，设备指示灯控制电路安装与调试，并最终实现项目一所描述的对运行指示灯的实际控制效果。
项目目标具体、清楚、明确
【实施步骤】
[任务一]上网XX什么是PLC
上网搜索什么是PLC？
请您写出PLC的产生、分类、应用场合、工作原理、硬件构成。
独立工作：
在下面写成你的搜索结果。
尽量具体，而不是抽象的概念。
（15分钟）
两人合作：
比较您和你搭档的答案并找出您们共同认为最重要的答案。
（10分钟）
扩展小组：
小组成员比较答案，选出你们最重要的答案，在展板上展示您小组的最佳答案。
（15分钟）
[任务二]观看PLC的应用实例视频，跟着学习软件模拟设备指示灯控制。
独立工作：
请独立观看应用视频并在任务书上记录PLC的应用场合、硬件结构、工作原理等你所看到的。
（15分钟）
两人合作：
小组成员合作，跟着学习软件完成设备指示灯控制。
（15分钟）
扩展小组：
比较小组间控制效果，展示最优秀小组的运行效果。
（10分钟）
[任务三]知识点内容学习---请您精读课本78-90页文章，并能够向他人复述这篇文章。
独立工作：
请您在认真阅读的同时你的任务书上记录下您任务重要的内容。
（15分钟）
旋转木马谈话：
（10分钟）
形成内外圈对面站立，首先外圈向内圈对面自己的人报告自己所读到的内容。
教师发出信号后，外圈顺时针移动一个站位。
内圈向外圈叙述读过的信息。
（15分钟）
【任务四】根据PLC的端子功能，学生分组完成设备指示灯控制系统的接线。
（40分钟）
【任务评价】
对照本任务中的任务要求，对任务过程的学习进行评价。
任务评价评分表
考核
项目
配分
评价标准
学生
自评
教师
评价
课堂学习能力
10
态度端正，学习积极
思维拓展能力
10
积极地拓展学习并能正确应用
团结协作意识
10
分工协作，积极参与
语言表达能力
10
正确清楚地表达观点
自主学习成效
30
能通过互联网学习PLC的相关知识，了解PLC应用领域及工作过程。
体验PLC应用成效
20
能分析系统控制要求；能看图连接系统；能录入程序；能监控调试系统。
安全文明操作
10
违反安全操作规程；正确使用设备和工具。
总分
注：
总分=学生自评*0.3+小组评价*0.3+教师评价*0.4
评价后反思，提高教学效果，激发学习后续课程的兴趣
过程考核展示图
【任务小结】
项目
小结
1、PLC是当今工业自动化的三大支柱之一。
2、PLC的主要应用场合。
3、PLC的输入输出端子的接线。
通过小结，达到引导学生整理、巩固知识，深化对PLC的理解和把握的作用，使得新知识具有更大的迁移价值，为后继学习和运用它们奠定基础。
课后作业
通过工控网检索PLC的应用场所及PLC的接线方式
课后总结
1.PLC于1969年诞生。
2.PLC可以用在开关量、模拟量、通信控制中。
3.PLC分为整体式和模块式。
4.PLC的接线方法。
课题
任务1.2PLC的工作原理
课时
2
教学目标
和要求
了解PLC的工作原理
教学重点
和难点
重点：
PLC的工作原理
难点：
PLC的工作原理
授课内容与教学过程设计
教学内容
方法
成果
【课前准备】
1.复习上节课内容
2.明确教学任务
3.教学设备准备
4.教学工具准备
【新课导入】引导文
在自动化生产控制中，PLC控制系统是如何工作的？
【新课学习】
目标：
根据PLC实际工作状态，了解PLC的工作原理。
PLC控制系统的真实工作情景视频激发学生兴趣
观察工业中各种类型实物图片和视频，为学习和今后工作做好铺垫。
【实施步骤】
[任务一]教师讲述PLC工作原理
讲授法
[任务二]观看PLC的工作实例视频，
独立工作：
请独立观看视频并在任务书上记录PLC的工作流程。
[任务三]知识点内容学习---请您精读课本84页，并能够向他人复述这篇文章。
独立工作：
请您在认真阅读的同时你的任务书上记录下您任务重要的内容。
旋转木马谈话：
形成内外圈对面站立，首先外圈向内圈对面自己的人报告自己所读到的内容。
教师发出信号后，外圈顺时针移动一个站位。
内圈向外圈叙述读过的信息。
视频教学法
旋转木马法
【任务小结】
任务
小结
PLC的工作原理
工作方式——周期循环扫描
工作过程——自诊断、输入采样、程序扫描、输出刷新几个外阶段。
通过小结，达到引导学生整理、巩固知识，深化对PLC的工作原理的理解和把握为后继学习和运用它们奠定基础。
课后作业
1-1、1-2、1-3
课后总结
1、PLC采用周期扫描工作方式。
2、PLC的运行工作过程分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。
课题
任务1.3PLC输入输出I/O分配及编程软件
课时
2
教学目标
和要求
1、掌握PLC的输入继电器和输出继电器的命名和编址方法。
2、了解PLC的编程语言。
3、会利用PLC的编程软件编写、修改、上传和下载程序。
4、会把外围元器件接入PLC。
教学重点
和难点
重点：
PLC的输入输出接线
难点：
PLC的输入输出接线
授课内容与教学过程设计
教学内容
教学
方法
【课前准备】
1.复习卡片
2.任务书
3.教学设备准备
4.教学工具准备
准备复习卡片
【知识回顾】
1.什么是PLC
2.PLC产生、结构、工作原理
卡片复习法
【新课导入】引导文
在PLC实训室，通过实物展示，引导学生思考PLC是如何接收外部信号，并如何把PLC中的输出信号传递到外围接触器和电磁阀线圈上的，从而引入课题。
实物展示激发学生兴趣
【实施步骤】
[任务一]相关知识点学习一
请您精读课本90页下方-94页下方文章，请写出一下问题：
1、什么是输入继电器X?
2、什么是输出继电器Y？
3、继电器控制电路图与PLC梯形图的相同点与不同点？
4、什么是指令表？
旋转木马谈话
小组内AB、CD内外圈对面站立，首先A向B讲述，C向D讲述自己学习的内容。
之后,教师发信号开始反向操作。
记录你伙伴给你讲述的主要内容。
[任务二]编程软件的训练
老师通过PPT讲述GX编程软件的使用方法
将下列梯形图输入到PLC中：
[任务三]PLC输入输出接线训练
学生分组，将上述程序所需要的输入输出按钮、指示灯接入PLC的端子上。
实物展示法
旋转木马谈话法
讲授法
技能训练法
【任务小结】
1、三菱PLC的输入和输出采用8进制。
2、GX编程软件可以用来编写、修改、下载、上载、监视程序。
3、PLC输入输出接线
课后作业
习题1-5
课后总结
1、PLC的输入继电器用X表示，输出继电器用Y表示，均采用八进制编址。
2、PLC常用的编程语言有梯形图、顺序功能图和指令表。
3、PLC的编程软件可以进行程序的编辑、上传和下载。
课题
任务2.1电机自锁控制系统设计与制作
课时
4
教学目标
和要求
1．掌握LD、LDI、OUT、END、AND、ANI、OR、ORI、SET、RST等基本位逻辑指令的功能
2.编制、安装、调试电机自锁控制程序
教学重点
和难点
重点：
基本逻辑指令
难点：
常闭触点的编程
授课内容与教学过程设计
教学内容
教学方法
【课前准备】
1.复习卡片
2.任务书
3.教学设备准备
4.教学工具准备
【知识回顾】
1.输入继电器和输出继电器的编址方法
2.GX软件修改、输入程序的方法
卡片复习法
【新课导入】引导文
将电动机自锁控制电路用PLC控制系统实现。
硬件如何实现，软件如何实现？
真实工作情景激发学生兴趣
[任务一]调试示例程序，问题分析
阶段1：
独立工作
小组成员ABCD分别独立对应完成课本图3-13、3-14、3-15、3-16梯形图编写输入、接线、调试。
图3-13接线图举例。
阶段2：
旋转木马谈话
小组内AB、CD内外圈对面站立，首先A向B讲述，C向D讲述自己程序的含义。
之后,教师发信号开始反向操作。
记录你伙伴给你讲述的主要内容。
[任务二]知识点学习
教师讲述课本93页-94页内容，学生重点学习：
1．LD、LDI、OUT、END、AND、ANI、OR、ORI、SET、RST等基本位逻辑指令的功能
1）触点及线圈的概念
2）触点指令的功能与使用方法
3）基本逻辑指令的功能与使用用法
[任务三]电动机自锁控制程序任务实施
1.分配I/O地址，并连接输入输出
2.程序设计
3.接线注意事项
4.操作步骤
【任务小结】
1.注意PLC输入端子外接常开触点或常闭触点时，程序编写的不同。
2.SET、RST指令一定要配对使用。
任务引领
独立工作
拓展小组
模拟仿真
旋转木马法
讲授法
讲授法
技能训练法
课后作业
利用SET、RST指令编写电动机自锁控制程序。
课后总结
1.注意PLC输入端子外接常开触点或常闭触点时，程序编写的不同。
2.SET、RST指令一定要配对使用。
课题
任务2.2电机正反转控制系统设计与制作
课时
4
教学目标
和要求
1.会正确连接电机正反转控制系统装置
2.会正确调试PLC外围线路和控制程序
3.会规范编写技术文件
1）电气原理图
2）操作面板与配电板布置图
3）元器件清单
4）程序流程图与梯形图
教学重点
和难点
重点：
正反转控制程序
难点：
正反转控制程序
授课内容与教学过程设计
教学内容
教学
方法
【课前准备】
1.复习卡片
2.任务书
3.教学设备准备
4.教学工具准备
【知识回顾】
1.PLS、PLF指令
卡片复习法
【新课导入】引导文
学校的伸缩门可以打开和关闭，它是由电动机通过正反转来实现的，如何通过PLC编程来实现自动伸缩门的控制呢？
真实工作情景激发学生兴趣
【实施步骤】
[任务一]ORB、ANB示例程序的学习
阶段1：
示例程序演示
阶段2：
旋转木马谈话
小组内AB、CD内外圈对面站立，首先A向B讲述，C向D讲述自己程序的含义。
之后,教师发信号开始反向操作。
记录你伙伴给你讲述的主要内容。
[任务二]电动机正反转程序任务实施
1.分配I/O地址
2.程序设计
3.接线注意事项
4.操作步骤
任务引领
独立工作
拓展小组
模拟仿真
旋转木马谈话法
讲授法
技能训练法
【任务小结】
1.ORB是串联电路块的并联指令。
2.ANB是并联电路块的串联指令。
3.ORB、ANB指令均无操作数。
课后作业
2-4
课后总结
1.ORB是串联电路块的并联指令。
2.ANB是并联电路块的串联指令。
3.ORB、ANB指令均无操作数。
课题
任务2.3电机Y-△降压启动控制系统的设计与制作
课时
4
教学目标
和要求
1、掌握MPS、MRD、MPP指令的用法。
2、会编写降压启动程序。
3、会安装调试系统
教学重点
和难点
重点：
堆栈指令
难点：
堆栈指令
授课内容与教学过程设计
教学内容
教学
方法
【课前准备】
1.复习卡片
2.任务书
3.教学设备准备
4.教学工具准备
【知识回顾】
1.定时器指令
卡片复习法
【新课导入】引导文
在自动控制系统中，常常需要将大容量的电机进行降压启动，以避免直接启动造成电网电压下降，那么如何实现？
真实工作情景激发学生兴趣
【实施步骤】
[任务一]堆栈指令的学习
阶段1：
示例程序演示
阶段2：
旋转木马谈话
小组内AB、CD内外圈对面站立，首先A向B讲述，C向D讲述自己程序的含义。
之后,教师发信号开始反向操作。
记录你伙伴给你讲述的主要内容。
[任务二]电动机Y-△降压启动任务实施
1.分配I/O地址
通过分析控制要求知，该控制系统有3个输入：
启动按钮SB1—X0；
停止按钮SB2—X1；
过载保护FR—X2。
有3个输出：
电源接触器KM1线圈—Y0；
接触器KM3线圈—Y1；
△接触器KM2线圈—Y2。
2.进行PLC输入输出接线
3.程序设计
参考程序：
4.调试运行
任务引领
独立工作
拓展小组
模拟仿真
旋转木马谈话法
讲授法
技能训练法
【任务小结】
1.MPS、MRD、MPP指令中进栈和出站必须成对使用，MRD指令可以使用多次。
2.堆栈指令都没有操作数。
课后作业
用基本指令编写Y-△降压启动程序
课后总结
1.MPS、MRD、MPP指令中进栈和出站必须成对使用，MRD指令可以使用多次。
2.堆栈指令都没有操作数。
课题
任务2.43台电机顺序启动控制系统的设计与制作与考核
课时
6
教学目标
和要求
1.定时器的分类及使用方法
2.能正确绘制多I/O点PLC外围线路
3.编写调试较复杂逻辑控制程序
教学重点
和难点
重点：
定时器。
难点：
积算定时器。
授课内容与教学过程设计
教学内容
教学
方法
【课前准备】
1.复习卡片
2.任务书
3.教学设备准备
4.教学工具准备
【知识回顾】
1.ORB、ANB指令
卡片复习法
【新课导入】引导文
在自动控制系统中，常常需要控制几台电机的先后启动，以避免同时启动造成电网电压下降，几台电机的时间控制，需要用到PLC的定时器，那么，如何用定时器实现3台电机的顺序启动呢？
真实工作情景激发学生兴趣
【实施步骤】
[任务一]定时器的工作原理学习
阶段1：
示例程序演示
阶段2：
旋转木马谈话
小组内AB、CD内外圈对面站立，首先A向B讲述，C向D讲述自己程序的含义。
之后,教师发信号开始反向操作。
记录你伙伴给你讲述的主要内容。
[任务二]三台电动机顺序启动程序任务实施
1.分配I/O地址
2.程序设计
参考程序：
3.调试运行
任务引领
独立工作
拓展小组
模拟仿真
旋转木马谈话法
讲授法
技能训练法
【任务小结】
1.定时器分为普通定时器和积算定时器。
2.积算定时器必须利用RST指令强制复位。
3.三菱的定时器全部是通电延时型。
课后作业
如何实现三台电机的逆序停止？
课后总结
1.定时器分为普通定时器和积算定时器。
2.积算定时器必须利用RST指令强制复位。
3.三菱的定时器全部是通电延时型。
课题
2.5产品出入库数量监控系统设计与制作与考核
课时
6
教学目标
和要求
1、掌握计数器的使用方法。
2、会使用计数器编写程序。
教学重点
和难点
重点：
计数器
难点：
双向计数器
授课内容与教学过程设计
教学内容
教学
方法
【课前准备】
1.复习卡片
2.任务书
3.教学设备准备
4.教学工具准备
【知识回顾】
1.栈指令
卡片复习法
【新课导入】引导文
在仓库管理系统中，需要统计产品出入库的数量，而且这个数量是动态变化的，那么如何用PLC实现这个功能呢？
真实工作情景激发学生兴趣
【实施步骤】
[任务一]计数器的工作原理学习
阶段1：
示例程序演示
通用计数器的工作原理
双向计数器的工作原理
阶段2：
旋转木马谈话
小组内AB、CD内外圈对面站立，首先A向B讲述，C向D讲述自己程序的含义。
之后,教师发信号开始反向操作。
记录你伙伴给你讲述的主要内容。
[任务二]产品出入库任务实施
1.分配I/O地址，并进行输入输出接线，尤其注意三线制传感器与PLC的接线，三菱的PLC只能接NPN输出型的传感器。
2.程序设计
参考程序：
3.调试运行
任务引领
独立工作
拓展小组
模拟仿真
旋转木马谈话法
讲授法
技能训练法
【任务小结】
1.定时器分为普通计数器和双向定时器。
2.计数器器必须利用RST指令强制复位。
3.双向计数器的计数方向由特殊辅助继电器决定。
课后作业
习题2-9
课后总结
1.定时器分为普通计数器和双向定时器。
2.计数器器必须利用RST指令强制复位。
双向计数器的计数方向由特殊辅助继电器决定。
课题
任务3.1自动运料小车控制系统的设计与制作
（1）
课时
4
教学目标
和要求
1、了解顺序功能图的含义及分类
2、顺序功能图转梯形图的方法
教学重点
和难点
重点：
顺序功能图的转换方法
难点：
顺序功能图的转换方法
授课内容与教学过程设计
教学内容
教学
方法
【课前准备】
1.复习卡片
2.任务书
3.教学设备准备
4.教学工具准备
【知识回顾】
1.计数器指令
卡片复习法
【新课导入】引导文
前面所有程序的编程方法都是采用经验设计法，对于复杂的程序，需要考虑个条件之间的互锁、联锁、顺锁关系，编写起来有一点麻烦，有没有一种简便的方法编写程序呢？
真实工作情景激发学生兴趣
【实施步骤】
[任务一]认识顺序功能图
阶段1：
SFC的组成
由步、动作、转移条件组成。
阶段2：
旋转木马谈话
小组内AB、CD内外圈对面站立，首先A向B讲述，C向D讲述自己程序的含义。
之后,教师发信号开始反向操作。
记录你伙伴给你讲述的主要内容。
[任务二]将顺序功能图转换成梯形图任务实施
1.顺序功能图
2.转换梯形图
参考程序：
3.调试运行
任务引领
独立工作
拓展小组
模拟仿真
旋转木马谈话法
讲授法
技能训练法
【任务小结】
1.顺序功能图分为单序列、选择序列和并行序列。
2.将SFC转换成梯形图时需要用到STL和RET指令。
课后作业
课后总结
1.顺序功能图分为单序列、选择序列和并行序列。
将SFC转换成梯形图时需要用到STL和RET指令。
课题
任务3.1自动运料小车控制系统的设计与制作（考核）
课时
6
教学目标
和要求
1、会用顺序功能图编写小车运行程序。
2、会安装调试。
教学重点
和难点
重点：
程序编写
难点：
顺序功能图绘制
授课内容与教学过程设计
教学内容
教学
方法
【课前准备】
1.复习卡片
2.任务书
3.教学设备准备
4.教学工具准备
【知识回顾】
1.SFC的组成
2.SFC的分类
3.SFC的转换方法
卡片复习法
【新课导入】引导文
送料小车开始时停在右侧限位开关X1处，如图3-68所示。
按下启动按钮X3，Y2为ON，打开料斗的闸门，开始装料，同时定时器T0定时，8s后关闭料斗的闸门，Y2变为OFF，Y1变为ON，开始左行。
碰到限位开关X2后停下来卸料，Y1变为OFF，Y3变为ON，同时定时器T1开始定时。
10s后Y3变为OFF，Y0变为ON，开始右行，碰到限位开关X1后返回初始状态，此时Y0变为OFF，小车停止运行。
真实工作情景激发学生兴趣
【实施步骤】
[任务一]分析任务要求，确定实施方案
阶段1：
分组分析控制要求，确定实施方案
阶段2：
旋转木马谈话
小组内AB、CD内外圈对面站立，首先A向B讲述，C向D讲述自己方案的含义。
之后,教师发信号开始反向操作。
记录你伙伴给你讲述的主要内容。
[任务二]小车运料系统任务实施
1.分配I/O地址
输入信号：
启动—X3；
右限位—X1；
左限位—X2。
输出信号：
右行—Y0；
左行—Y1；
装料—Y2；
卸料—Y3。
请根据前面所学知识，自行画出该系统的I/O接线图。
2.确定顺序功能图的步数
将整个工作过程按工序进行分解，每个工序对应一个步（即状态），步的分配如下所示。
初始状态：
S0。
装料：
S20。
左行：
S21。
卸料：
S22。
右行：
S23。
从以上工作过程的分解可以看出，该控制系统一共有5步。
3.确定每步的功能、作用
4.找出每步的转移条件
5.绘制顺序功能图
6.将顺序功能图转换成梯形图
7.调试运行
任务引领
独立工作
拓展小组
模拟仿真
旋转木马谈话法
讲授法
技能训练法
【任务小结】
1.单流程顺序功能图的转换方法。
2.小车运料小车在画顺序功能图时要注意步与步的转移条件。
课后作业
习题3-3
课后总结
1.单流程顺序功能图的转换方法。
小车运料小车在画顺序功能图时要注意步与步的转移条件。
课题
任务3.2自动门控制系统设计与制作
（1）
课时
2
教学目标
和要求
掌握选择分支顺序功能图的画法和转换方法
教学重点
和难点
重点：
选择分支
难点：
选择分支的转换
授课内容与教学过程设计
教学内容
教学
方法
【课前准备】
1.复习卡片
2.任务书
3.教学设备准备
4.教学工具准备
【知识回顾】
单流程顺序功能图的转换方法
卡片复习法
【新课导入】引导文
在自动控制系统中，有些系统是典型的选择分支，那么怎么绘制选择分支并进行转换呢？
真实工作情景激发学生兴趣
【实施步骤】
[任务一]选择分支学习
升级会员 