电气控制与PLC教案精品.docx
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电气控制与PLC教案精品
机电系
电气控制与PLC编程教案
教师姓名：
课题
§1—2可编程控制器编程基本规则
课的
类型
单一新课
教
学
目
的
熟悉编程的基本规则
教
学
重
点
编程的基本规则
教
学
难
点
编程的基本规则
主要
教学
方法
讲授
教
具
挂
图
板书
教学
环节
时间
分配
1．组织教学时间
3．讲授新课时间
2．复习导入时间
4．归纳小结时间
5．复习时间
教
学
后
记
教案纸
对比讲解与继电器控制的区别
强调输入继电器线圈不包含在内
Ⅰ：
组织教学：
1、清点人数
2、集中学生注意力
Ⅱ：
复习导入：
梯形图是PLC最常用的编程语言，梯形图在形式上类似于继电器控制电路，但两者在本质上有很大的区别。
本课主要介绍梯形图编程的一些基本原则。
Ⅲ：
讲授新课：
§3－2可编程控制器编程基本规则
一、梯形图中的左、右母线：
梯形图中最左边的垂直线是左母线，最右边的垂直是右母线。
画梯形图时每一个逻辑行必须从左母线开始，终止于右母线。
但是，梯形图只是PLC形象化的一种编程方法，梯形图中的左右母线之间并不接任何电源，是一个虚拟母线。
画梯形图时应遵循以下两点：
1、左母线只能直接接各类继电器的触点，继电器线圈不能直接接继电器线圈。
2、右母线只能直接接各继电器的线圈，继电器的触点不能直接接触点右母线。
示例如图1所示：
二、继电器线圈和触点：
教案纸
与传统继电器控制线路的设计区别点
图1
1、梯形图中所有继电器的编号，应在所选PLC软元件表所列范围之内，不能任意选用。
同一编号的线圈在程序中使用两次或两次以上,称为双线圈输出,但是只能在步进指令编程时使用。
否则容易引起误操作。
在一段程序中,同一编号继电器的触点可以多次使用，不受次数的限制。
2、梯形图中，只表示输入继电器的触点，输入继电器的线圈是不反映的。
3、梯形图中，不允许出现PLC所驱动的负载，只能出现相应的输出继电器线圈。
4、梯形图中，所有触点都应按从上到下、从左到右的顺序排列，并且触点只允许画在水平方向。
示例如图2所示：
图2
教案纸
三、合理设计梯形图：
梯形图设计时，一定要了解PLC的扫描工作方式，尽可能的简化程序，使程序简单。
梯形图设计时应注意：
1、在每个逻辑行上，串联触点多的电路块应放在最上面，这样可以省略一条ORB指令。
2、在每个逻辑行上，并联触点多的电路块应放在最左边，这样可以省略ANB指令。
3、如果多个逻辑行中都具有相同控制条件，可将每个逻辑行中相同的部分合并在一起，共用一个控制条件，以简化梯形图。
举例：
用PLC来控制三相异步电动机Y—△降压启动，如图3所示。
图3
Ⅳ：
小结：
1、掌握梯形图原则，设计程序会使指令简单；
2、掌握梯形图原则，绘制梯形图时可化简梯形图；
3、了解PLC工作方式可使梯形图更加清晰、简洁。
教案纸
Ⅴ：
作业布置：
1、设计梯形图编程的基本原则是什么？
2、画梯形图是应注意拿些问题？
教师姓名：
课题
名称
程序设计
分课题名称
PLC控制自动往返
教学
目的
1、通过控制任务设计控制程序来熟悉基本控制程序，提高编程能力
2、进一步熟悉基本指令的应用
3、进一步熟悉FXGP-WIN-C软件的使用
具体
要求
1、掌握编程的方法。
2、提高编程的能力。
实习工件
或对象
1、电脑及FXGP-WIN-C软件2、FX2—24M主机一台3、模拟开关板一块4、位置开关5、交流电动机
教学
环节
时间
分配
组织教学时间
巡回指导时间
简明工艺分析时间
结束指导时间
操作要领讲解和演示时
教学
后记
教案纸
与继电器控制电路对比
．组织教学
1、清点人数
2、实习纪律
3、安全注意事项
Ⅱ.简明工艺分析
1、任务：
用PLC控制小车自动往返。
2、要求：
如图1所示。
图1
Ⅲ.操作要领讲解
1、分析控制要求：
了解熟悉生产机械的工艺过程和机械的动作情况；
2、根据生产机械的工艺过程和机械的动作情况，画出强电部分控制电路图，如图2所示；
3、确定PLC的I/O点数：
根据输入/输出部件确定，一般在选用PLC时，考虑留有余量。
教案纸
强调必要的保护
图2图3
4、确定与继电器电路图的接触器、继电器等对应的梯形图中的继电器I/O的地址，并绘制出PLC的I/O接线图，如图3所示；
5、利用编程软件设计梯形图；
6、程序录入到PLC，调试。
Ⅳ．巡回指导
1、根据任务要求设计程序、安装接线、试车。
2、学生实习操作，教师巡回指导。
3、评分检测。
Ⅴ．结束指导
教师姓名：
课题
名称
程序设计
分课题名称
PLC控制交通灯
教学
目的
1、进一步熟悉PLC的基本指令、时序图,如定时器、计数器指令,并熟练应用。
2、进一步熟悉程序的设计方法。
具体
要求
1、掌握编程的方法。
2、熟练应用、时序图,如定时器、计数器指令3、提高编程的能力。
4、能够熟练的将梯形图写成对应的指令语句表。
实习工件
或对象
1、电脑及FXGP-WIN-C软件2、FX2—24M主机一台3、模拟开关板一块
教学
环节
时间
分配
组织教学时间
巡回指导时间
简明工艺分析时间
结束指导时间
操作要领讲解和演示时
教学
后记
教案纸
．组织教学
1、清点人数
2、实习纪律
3、安全注意事项
Ⅱ.简明工艺分析
1、任务：
用PLC控制十字路口交通灯的信号如图1所示。
2、要求：
模拟十字路口交通灯的信号，控制车辆有次序地在东西向、南北向正常通行。
要求是：
（1）红灯亮20秒，绿灯亮15秒，黄灯亮5秒（闪烁5次，间隔0.5S），完成一个循环周期为40秒。
（2）东西方向与南北方向相对应，时序图如图2所示。
（3）连续工作10个周期后，停止工作。
图1
教案纸
图2
Ⅲ.操作要领讲解
1、根据时序图分析控制要求（事先最好实地观察交通灯的工作情况）；
2、根据控制要求和方向确定PLC的I/O点数：
输入（I）点数：
启动/停止2点
输出（O）点数：
东西方向红、黄、绿灯，南北方向红、黄、绿灯，共计6点。
3、确定I/O的地址，并绘制出PLC的I/O接线图；如图3所示。
4、设计梯形图；
5、程序录入到PLC，调试。
教案纸
图3
Ⅳ．巡回指导
1、根据任务要求及时序图设计程序、安装接线、试车。
2、学生实习操作，教师巡回指导。
3、评分检测。
Ⅴ．结束指导
教师姓名：
课题
§3—1基本指令介绍
课的
类型
单一新课
教
学
目
的
1、了解主控指令MC/MCR、栈指令MPS/MRD/MPP的功能
2、掌握主控指令MC/MCR、栈指令MPS/MRD/MPP的正确使用方法
教
学
重
点
MC/MCR、MPS/MRD/MPP指令的使用
教
学
难
点
MPS/MRD/MPP指令
主要
教学
方法
讲授
教
具
挂
图
课件
教学
环节
时间
分配
1．组织教学时间
5分钟
3．讲授新课时间
65分钟
2．复习导入时间
10分钟
4．归纳小结时间
5分钟
5．作业布置时间
5分钟
教
学
后
记
教案纸
Ⅰ：
组织教学：
1、清点人数
2、集中学生注意力
Ⅱ：
复习导入：
对于图1所示的梯形图可以用基本指令写出相应的指令语句表。
但是对图2所示的梯形图则不能用已经讲过的基本指令进行编程。
若写成如图2所示的指令则是错误的。
因此，要正确写出图2所示的梯形图的指令语句表，则必须学习多路输出指令。
图1图2
Ⅲ：
讲授新课：
§3－1基本指令介绍（三）
多路输出指令是一个触点或触点组控制多个逻辑行的梯形图结构，多路输出指令共有两组，一组是MC/MCR指令，一组是MPS/MRD/MPP指令。
现分别介绍：
一、MC/MCR指令
1、MC指令：
MC指令称为“主控指令”。
教案纸
功能是：
通过MC指令的操作元件的常开触点将左母线临时移到所需要的位置，产生一个临时左母线，形成一个主控电路块。
MC指令的操作元件由两部分组成，一部分是主控指令使用次数（N0～N7），也称主控嵌套层数，一定要从小到大按顺序使用，另一部分是具体操作元件，可以是输出继电器Y或辅助继电器M中的其中一个。
一般使用辅助继电器M。
但是不能使用特殊辅助继电器。
2、MCR指令：
称为“主控复位指令”。
功能是取消临时左母线，即将左母线返回到原来位置，结束主控电路块。
MCR指令是主控电路块的终点。
MCR指令的操作元件只有主控指令使用次数N0～N7，但是一定要与MC指令中嵌套层数一致。
如果是多级嵌套，则主控返回时，一定要从大到小按顺序返回。
MC/MCR使用举例如图3所示：
图3
教案纸
3、MC/MCR指令使用注意事项：
（1）MC指令的操作元件可以是输出继电器Y或辅助继电器M中的其中一个。
一般使用辅助继电器M。
但是不能使用特殊辅助继电器。
（2）执行MC指令后，因左母线移到临时位置，所以，主控电路块必须用LD或LDI指令开始写指令语句表。
（3）MC指令后，必须用MCR指令使左母线有临时位置返回到原来位置。
（4）MC/MCR指令可以嵌套使用，嵌套级号是从N0～N7按顺序增加，顺序不能颠倒。
最后主控返回用MCR指令时，必须按从N7～N0顺序返回，不能颠倒，最后一定是MCRN0指令。
二、MPS/MRD/MPP指令
1、MPS指令：
称为“进栈指令”。
功能是将触点的逻辑运算结果推入栈存储器1号单元中，存储器每个单元中原来的数据依次向下推移。
MPS指令没有操作元件。
执行一次MPS指令，完成两个动作。
第一个动作是栈存储器中每个单中数据依次向下一个单元推移，腾出1号单元，这个动作称为数据下压。
第二个动作是将新的逻辑运算结果存入1号单元中。
2、MRD指令：
称为“读栈指令”。
功能是将栈存储器中1号单元的内容读出。
MRD指令没有操作元件。
执行MRD指令时，栈存储器中每个单元中内容不发生变化，
教案纸
即不会使数据下压，也不会使数据上托。
3、MPP指令：
称为“出栈指令”。
功能是：
将1号单元中结果取出，存储器其他单元的数据依次向上推移。
MPP指令没有操作元件。
执行MPP指令时，完成两个动作。
第一个动作是将栈存储器中号单元中结果取出。
第二个动作使将2号单元中结果移到1号单元中。
这个动作称为数据上托。
MPS/MRD/MPP指令的使用如图4、图5所示。
图4图5
4、MPS/MRD/MPP指令使用注意事项：
（1）MPS指令与MPP指令必须成对使用，缺一不可。
MRD指令有时可以不用。
（2）MPS指令连续使用次数最多不能超过11次。
（3）指令MPS或MRD或MPP之后若有单个常闭触点或常开触点串联，则应用ANI或AND指令。
（4）指令MPS或MRD或MPP之后若有触点组成的电路块
教案纸
串联，则应该用ANB指令。
（5）指令MPS或MRD或MPP之后无触点串联，直接驱动线圈，则应用OUT指令。
Ⅳ：
小结：
1、MC/MCR主控指令使用次数最多8层（N0～N7），一定要从小（大）到大（小）按顺序使用。
2、MPS指令与MPP指令必须成对使用，缺一不可。
MRD指令有时可以不用。
3、MPS指令连续使用次数最多不能超过11次
Ⅴ：
作业布置：
教材P669、10、11、12
教师姓名：
课题
§3—1基本指令介绍
课的
类型
单一新课
教
学
目
的
1、了解SET、RST、PLS、PLF、NOP、END的功能
2、掌握SET、RST、PLS、PLF、NOP、END的正确使用方法
教
学
重
点
SET、RST、PLS、PLF指令的正确使用方法
教
学
难
点
PLS、PLF指令
主要
教学
方法
讲授
教
具
挂
图
课件
教学
环节
时间
分配
1．组织教学时间
3．讲授新课时间
2．复习导入时间
4．归纳小结时间
5．作业布置时间
教
学
后
记
教案纸
提问
只要RST被操作，任何情况下，操作元件复位
对比讲解
Ⅰ：
组织教学：
1、清点人数
2、集中学生注意力
Ⅱ：
复习导入：
1、MC/MCR指令的功能及其操作元件。
使用的注意事项是什么？
2、MPS/MRD/MPP指令功能及使用的注意事项是什么？
Ⅲ：
讲授新课：
§3－1基本指令介绍（四）
一、置位与复位指令
1、置位指令（SET）：
功能是：
驱动线圈，使其具有自锁功能，维持接通状态。
操作元件：
输出继电器Y、辅助继电器M、状态继电器S。
2、复位指令（RST）：
功能是：
使线圈复位。
操作元件：
输出继电器Y、辅助继电器M、状态继电器S、定时器T、计数器C。
置位指令（SET）和复位指令（RST）使用如图1所示。
图1
教案纸
运行程序演示
二、脉冲微分指令：
脉冲微分指令主要用于检测输入的上升沿或下降沿，当条件满足时，产生一个很窄的脉冲信号输出。
1、PLS指令：
称为：
“上升沿脉冲微分指令”。
功能是：
当检测到输入脉冲的上升沿时，PLS指令的操作元件Y或M的线圈得到一个扫描周期，产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲信号输出。
PLS指令操作元件为：
输出继电器Y、辅助继电器M，不含特殊继电器。
2、PLF指令：
称为“下降沿脉冲微分指令”。
功能是：
当检测到输入脉冲的下降沿时，PLF指令的操作元件Y或M的线圈得到一个扫描周期，产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲信号输出。
PLF指令操作元件为：
输出继电器Y、辅助继电器M，不含特殊继电器。
PLS指令和PLF指令使用如图2所示。
图2
教案纸
三、空操作与结束指令
1、NOP指令：
称为“空操作指令”。
功能是：
在调试程序时，用来取代一些不必要的指令。
没有操作元件。
2、END指令：
称为“结束指令”。
功能是：
执行到END指令后，END指令后的程序不再执行。
没有操作元件。
注意：
END指令不是停机指令，而是执行用户程序的一个周期结束。
Ⅳ：
小结：
1、SET/RST操作元件：
输出继电器Y、辅助继电器M、状态继电器S、积算定时器T、计数器C。
2、PLS/PLF指令的操作元件是：
输出继电器Y、辅助继电器M，不含特殊继电器。
3、执行到END指令后，END指令后的程序不再执行。
END指令不是停机指令，而是执行用户程序的一个周期结束。
Ⅴ：
作业布置：
1、一段完整程序，最后如果没有END指令，会产生什么结果？
2、教材P6713、14
教师姓名：
课题
名称
程序设计
分课题名称
PLC控制舞台艺术灯饰
教学
目的
1、进一步熟悉PLC的基本指令、时序图,如定时器、计数器指令,并熟练应用。
2、进一步熟悉程序的设计方法。
具体
要求
1、掌握编程的方法。
2、熟练应用、时序图,如定时器、计数器指令3、提高编程的能力。
4、能够熟练的将梯形图写成对应的指令语句表。
实习工件
或对象
1、电脑及FXGP-WIN-C软件2、FX2—24M主机一台3、模拟开关板一块
教学
环节
时间
分配
组织教学时间
巡回指导时间
简明工艺分析时间
结束指导时间
操作要领讲解和演示时
教学
后记
教案纸
．组织教学
1、清点人数
2、实习纪律
3、安全注意事项
Ⅱ.简明工艺分析
1、任务：
用PLC控制舞台艺术灯饰
2、要求：
我们平时看到五光十色的舞台灯光,可以用PLC来控制。
如图1所示的舞台灯饰，共有7道灯，上方4道呈拱形，下方3道呈阶梯形。
图1
教案纸
要求1～7号灯闪亮的时序如图2所示：
图2
3、分析：
7号灯一亮一灭交替进行，间隔时间为5S；6、5、4号3道灯由内到外依次点亮，间隔时间为10S；3、2、1号阶梯灯由上至下依次点亮，间隔时间为10S，再全灭；整个过程需要60秒，循环往复。
Ⅲ.操作要领讲解
1、根据时序图分析控制要求；
2、根据控制要求和面板确定PLC的I/O点数；
3、确定I/O的地址，并绘制出PLC的I/O接线图，如图3所示；
4、设计梯形图；
5、写出指令语句表。
教案纸
6、程序录入到PLC，调试。
图3
Ⅳ．巡回指导
1、根据任务要求及时序图设计程序、安装接线、试车。
2、学生实习操作，教师巡回指导。
3、评分检测。
Ⅴ．结束指导
教师姓名：
课题
名称
程序设计
分课题名称
PLC控制汽车自动清洗装置
教学
目的
1、进一步熟悉PLC的基本指令，并熟练应用。
2、进一步熟悉程序的设计方法。
具体
要求
1、掌握编程的方法。
2、熟练应用基本指令3、提高编程的能力。
4、能够熟练的将梯形图写成对应的指令语句表。
实习工件
或对象
1、电脑及FXGP-WIN-C软件2、FX2—24M主机一台3、模拟开关板一块
教学
环节
时间
分配
组织教学时间
巡回指导时间
简明工艺分析时间
结束指导时间
操作要领讲解和演示时
教学
后记
教案纸
．组织教学
1、清点人数
2、实习纪律
3、安全注意事项
Ⅱ.简明工艺分析
1、任务：
用PLC控制汽车自动清洗装置
2、要求：
根据图1所示流程图进行工作。
图1
教案纸
3、分析：
（1）车辆进入到位由光电开关检测；
（2）检测到位后，根据工艺流程自动启动相应的部件；
（3）清洗是否完毕由光电开关检测；
（4）启动/关闭电源人工控制。
Ⅲ.操作要领讲解
1、根据工艺流程图分析控制要求；
2、根据控制要求和面板确定PLC的I/O点数；
（1）输入点数：
设备考虑总启动/停止、检测车辆到位、检测车辆离开（清洗完毕），共计4点。
（2）输出点数：
控制机组、刷子、水阀共计3点。
3、确定I/O的地址，并绘制出PLC的I/O接线图，如图2所示；
图2
4、设计梯形图；
5、写出指令语句表。
教案纸
6、程序录入到PLC，调试。
Ⅳ．巡回指导
1、根据任务要求及时序图设计程序、安装接线、试车。
2、学生实习操作，教师巡回指导。
3、评分检测。
Ⅴ．结束指导
教师姓名：
课题
名称
程序设计
分课题名称
PLC控制全自动洗衣机
教学
目的
1、进一步熟悉PLC的基本指令，并熟练应用。
2、进一步熟悉程序的设计方法。
具体
要求
1、掌握编程的方法。
2、熟练应用基本指令3、提高编程的能力。
4、能够熟练的将梯形图写成对应的指令语句表。
实习工件
或对象
1、电脑及FXGP-WIN-C软件2、FX2—24M主机一台3、模拟开关板一块
教学
环节
时间
分配
组织教学时间
巡回指导时间
简明工艺分析时间
结束指导时间
操作要领讲解和演示时
教学
后记
教案纸
．组织教学
1、清点人数
2、实习纪律
3、安全注意事项
Ⅱ.简明工艺分析
1、任务：
用PLC控制全自动洗衣机
2、要求：
（1）按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高（中、低）水位，关水；
（2）2秒后开始洗涤；
（3）洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒；
（4）如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒；
（5）开始清洗，重复
（1）～（4），清洗两遍；
（6）清洗完成，报警3秒并自动停机；
（7）若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）；
Ⅲ.操作要领讲解
1、分析控制要求，自动工作流程图如图1所示；
2、根据控制要求和面板确定PLC的I/O点数；
（1）输入：
启动、停止、低水位检测、高水位检测、中水位检测、
教案纸
手动排水、手动脱水、排空检测，安全开关共计9个点。
（2）输出：
进水阀、正转、反转、排水阀、脱水、报警，共计6个点。
图1
教案纸
3、确定I/O的地址，并绘制出PLC的I/O接线图，如图2所示；
图2
Ⅳ．巡回指导
1、根据任务要求及时序图设计程序、安装接线、试车。
2、学生实习操作，教师巡回指导。
3、评分检测。
Ⅴ．结束指导
教师姓名：
课题
§4—1顺序控制及状态流程图
课的
类型
单一新课
教
学
目
的
了解顺序控制指令及在状态流程图
教
学
重
点
状态流程图
教
学
难
点
状态流程图
主要
教学
方法
讲授
教
具
挂
图
课件
教学
环节
时间
分配
1．组织教学时间
3．讲授新课时间
2．复习导入时间
4．归纳小结时间
5．作业布置时间
教
学
后
记
教案纸
复习提问
Ⅰ：
组织教学：
1、清点人数
2、集中学生注意力
Ⅱ：
复习导入：
FX系列PLC除了20条基本指令外，还有两条功能很强的步进顺控指令，简称步进指令。
采用步进指令编程，方法简单，规律性较强，初学者容易掌握，利用步进指令可以编写出较复杂的控制程序。
状态继电器S0～S899共900个点，其中S0～S9为初始状态的专用继电器，S10～S19作为回零状态的专用继电器，S20～S899为一般通用的状态继电器，可以按顺序连续使用。
Ⅲ：
讲授新课：
§4－1顺序控制及状态流程图
一、顺序控制简介：
所谓顺序控制，就是按照生产工艺所需要的动作规律，在各个输入信号的作用下，根据内部的状态和时间顺序，使生产过程的各个执行机构自动地、有次序地进行操作。
例：
三相异步电动机Y—Δ降压启动控制。
可以看着是简单的顺序控制过程，其控制流程图如图1所示。
在Y-△降压启动控制过程中：
输入信号：
启动SB1停止SB2
输出信号：
KM1、KMY、KM△
教案纸
分步骤详细分解，并与Y—Δ降压启动继电控制原理图对比讲解
升级会员 