PLC功能指令应用与实训教案.docx

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PLC功能指令应用与实训教案

鹤山职中教案检查

任课老师谢章胜教研组电子

2011~2012学年度第二学期

第13~16周

班别

课程名称

周

节

月实际

上课节数

月停课节数

备注

二14

PLC2

其中第12周5.1放假占2节。

项目四PLC功能指令应用与实训（四）

【教学目标要求】

1、知识目标

（1）功能指令的基础知识；

（2）功能指令格式与功能；（3）功能指令应用；

（4）I/O点的分配与PLC接线图；（5）熟练掌握控制系统的PLC应用设计（特别是功能指令编程）。

2、技能目标

培养学生对控制系统的PLC功能编程、设计和模拟仿真。

3、情感目标

以小组协作形式开展学习并进行现场操作，完成项目任务；养成良好的职业习惯，增强学生的分析、操作、研究创新的能力以及与小组合作、沟通能力。

4、节能、环保，健康、安全教育目标

要求学生爱护实验、实训设备，节约用电，不乱扔费弃物；培养学生良好的学习、生活习惯，拥有健康的身心；要求学生做好使用器材和用电安全。

【教学内容分析】

本项目介绍了可编程控制器的部分功能指令及应用和注意事项，控制系统的PLC程序设计、仿真等。

包括以下的学习任务：

任务一自动售饮料机控制程序实训2课时任务二塑料注塑成型生产线控制程序实训2课时

任务三常用车床控制电路程序设计实训2课时任务四高二级《可编程控制器》技能竞赛2课时

任务五四则运算指令的应用

（一）2课时任务六加1减1指令实训2课时

任务七公开课2课时任务八触点比较指令实训2课时

任务九七段码译码指令（SEGD）实训

（一）2课时

任务十七段码译码指令（SEGD）实训

（二）2课时

任务十一译码指令（DECO）实训2课时

【教学重点与难点】

重点：

（1）功能指令的格式及功能；

（2）PLC的I/O点分配、接线图。

难点：

PLC功能指令应用设计编程。

【教学方法和策略】

布置学生5～6人为一组，分成6个学习小组。

采用实物演示、现场操作、小组合作探究、讲授等教学方法，具体教学策略是：

1、书面作业先让学生自学本项目各任务的内容，收集相关资料，归纳本项目的主要知识点，初步完成书面作业。

2、展示交流各学习小组在课堂上汇报、展示前置作业成果，各小组间进行交流、质疑，小组长记录组员的表现。

教师在小组进行汇报、展示的过程中，巡视指导，并对各小组的表现进行点评并记录成绩。

3、教师评析教师根据学生掌握知识的情况，再次进行相关知识的补充、讲解。

引导学生思考，提练要点，并进行板书。

4、实操练习学生以小组为单位进行PLC编程设计、练习、上机仿真训练。

在实操过程中，要求学生完成学案中有关实操部分学习内容。

5、总结提高

教师根据各小组实操完成情况及效果进行点评，组织各小组结合实操过程、效果进行再次汇报、交流、展示实操成果。

教师组织学生进行知识、技能两方面的归纳、综合，形成知识、技能一体化，提高学生的综合能力。

任务一自动售饮料机控制程序实训

【教学目标】

1、熟悉PLC自动售饮料机控制电路进行编程；

2、熟悉SWOPC—FXGP/WIN—编程软件的输入、运行、监控。

【教学重点与难点】

重点：

四则运算功能指令的格式及功能；

难点：

四则运算功能指令应用设计编程。

【教学方法】采用仿真演示、现场操作、小组合作探究、讲授等教学方法；

【课堂导入】

在前阶段功能指令的学习上，本节任务主要是利用四则运算指令来进行程序的编写，以此加强我们对功能指令理解和应用。

一、实训内容（详见学案）

1、四则运算基本知识：

FNCNO.

指令记号

指令名称

FNCNO.

指令记号

指令名称

ADD

BIN加法

DEC

BIN减1

SUB

BIN减法

WAND

逻辑与

MUL

BIN乘法

WOR

逻辑或

DIV

BIN除法

WXOR

逻辑异或

INC

BIN加1

NEG

求补码

2、图6-18为自动售饮料机结构示意图。

该机中有两种已经配制好的饮料储液桶，一种为汽水，另一种为橙汁，分别由两个电磁阀控制。

1．控制要求

（1）自动售饮料机可投入1角、5角、1元的硬币。

（2）当投入的硬币总值超过2元时，汽水指示灯亮；当投入的硬币总值超过3元时，汽水及橙汁指示灯亮。

　　（3）当汽水指示灯亮时，按选择汽水按钮，则排出汽水，8 s后自动停止。

在这段时间内，汽水指示灯闪烁。

　　（4）当橙汁按钮指示灯亮时，按选择橙汁按钮，则排出橙汁，8 s后自动停止。

在这段时间内，橙汁指示灯闪烁。

　　（5）若投入硬币总值超过所需的钱数（汽水2元，橙汁3元），则找钱指示灯亮并退出找回的钱。

2．程序设计

（1）列出自动售饮料机PLC控制输入输出点分配表见下表。

输入信号

输出信号

名称

代号

输入点编号

名称

代号

输出点编号

1角投币光电开关

ST1

汽水指示灯

HL1

5角投币光电开关

ST2

橙汁指示灯

HL2

1元投币光电开关

ST3

放汽水电磁阀

YV1

汽水按钮

SB1

放橙汁电磁阀

YV2

橙汁按钮

SB2

找钱执行机构

找钱光电开关

ST4

（2）自动售饮料机PLC控制接线图如图6-19所示。

（详见学案）

（3）主要设计思路：

将1角、5角、1元的信息传入数据寄存器D中。

将投币过程中的投币数据进行累加并存入数据寄存器D中，并与2元、3元进行比较。

若数据寄存器D中的数据大于2元，则汽水指示灯亮；若数据寄存器D中的数据大于3元，则汽水和橙汁指示灯均亮。

根据以上思路，设计出自动售饮料机PLC控制梯形图如图所示。

　　（4）自动售饮料机PLC控制指令语句表如图6-21所示。

梯形图：

（略）（详见学案）学生设计题：

【教学总结】本次任务学习了运算指令：

ADD、SUB、MUL、DIV。

【课后作业】写出运算指令的使用说明。

【教学反思】

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任务二塑料注塑成型生产线控制程序实训

【教学目标】

1、熟悉PLC自动售饮料机控制电路进行编程；

2、熟悉SWOPC—FXGP/WIN—编程软件的输入、运行、监控。

【教学重点与难点】

重点：

功能指令的格式及功能；

难点：

功能指令应用设计编程。

【教学方法】采用仿真演示、现场操作、小组合作探究、讲授等教学方法；

【课堂导入】

在前阶段功能指令的学习上，本节任务主要是利用功能指令来进行程序的编写，以此加强我们对功能指令理解和应用。

一、实训内容

1．塑料注塑成型生产工艺控制要求

塑料注塑成型生产是指将各种热塑性或热固性塑料经过加热熔化后，以一定的速度和压力注射到塑料模具内，经冷却保压后得到所需的塑料制品。

塑料注塑成型生产工艺一般要经过闭模、闸板闭合、稳压、注射座前进、高压注射、保压、预塑、卸压、闸板开启、启模、顶出产品等阶段。

2．程序设计

（1）塑料注塑成型生产线PLC控制输入输出点分配表见下表。

输入信号

输出信号

名称

代号

输入点编号

名称

代号

输出点编号

安全门行程开关

ST1

电磁阀

YV1

安全门行程开关

ST2

电磁阀

YV2

闸板闭合行程开关

ST3

电磁阀

YV3

稳压行程开关

ST4

电磁阀

YV4

高压注射行程开关

ST5

电磁阀

YV5

卸压行程开关

ST6

电磁阀

YV6

启模行程开关

ST7

电磁阀

YV7

复位行程开关

ST8

电磁阀

YV8

压力继电器

X10

（2）塑料注塑成型生产线PLC控制接线图如图6-25所示。

（3）根据塑料注塑成型生产工艺流程图设计出PLC控制状态流程图；（详见学案）

（4）塑料注塑成型生产线PLC控制梯形图；（详见学案）

（5）塑料注塑成型生产线PLC控制指令语句表；（详见学案）

交通信号灯控制程序

1．控制要求　

（1）信号灯由一个按钮控制其启动，一个按钮控制其停止。

（2）信号灯分为南北绿灯、南北黄灯、南北红灯、东西绿灯、东西黄灯、东西红灯及报警灯。

　　（3）南北红灯亮，并维持25 s。

在南北红灯亮时，东西绿灯也亮，维持20 s后，东西绿灯闪烁3 s后熄灭，然后东西黄灯亮2 s后熄灭。

接着东西红灯亮，南北绿灯亮。

　　（4）东西红灯亮，并维持30 s。

在东西红灯亮时，南北绿灯也亮，维持25 s后，南北绿灯闪烁3 s后熄灭，然后南北黄灯亮2 s后熄灭。

接着南北红灯亮，东西绿灯亮。

2．程序设计

（1）交通信号灯PLC控制输入输出点分配表

输入信号

输出信号

名称

代号

输入点编号

名称

代号

输出点编号

启动按钮

SB1

南北绿灯

HL1-1、HL1-2

停止按钮

SB2

南北黄灯

HL2-1、HL2-2

南北红灯

HL3-2、HL3-2

报警灯

HL4

东西绿灯

HL5-1、HL5-2

东西黄灯

HL6-1、HL6-2

东西红灯

HL7-1、HL7-2

（2）交通信号灯PLC控制接线图如图；（详见学案）

【教学总结】本次任务熟悉PLC塑料注塑成型生产线控制进行编程和交通信号灯控制程序。

【课后作业】完成学案的所有内容。

【教学反思】

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任务三常用车床控制电路程序设计实训

【教学目标】

1、熟悉PLC对常用车床控制电路程序设计进行编程；

2、熟悉SWOPC—FXGP/WIN—编程软件的输入、运行、监控。

【教学重点与难点】

重点：

了解常用车床控制电路程序设计

难点：

常用车床控制电路程序设计编程。

【教学方法】采用仿真演示、现场操作、小组合作探究、讲授等教学方法；

【课堂导入】

一、实验内容

（一）实用程序1：

C620型普通车床控制程序

1．C620型普通车床电气控制电路简述

C620型普通车床电气控制电路原理图如图4-1所示。

从图4-1中可以看出，C620型普通车床由两台电动机拖动，即主轴电动机M1和冷却泵电动机M2。

当按下主轴电动机M1的启动按钮SB2时，接触器KM通电闭合，主轴电动机M1启动运行。

冷却泵电动机M2由转换开关QS控制。

由于控制电路中各元器件较小，因而各种控制元件可直接接在380V电源上。

（1）C620型普通车床PLC输入输出点分配表（详见学案）

（2） C620型普通车床PLC控制接线图如图（详见学案）

梯形图：

（二）实用程序2：

CW6136A型普通车床控制程序

　　1．CW6136A型普通车床电气控制电路概述

CW6136A型普通车床电气控制电路图如图4-13所示（详见学案）。

它共由两台电动机拖动，其中主拖动电动机M1是一台双速电动机，为机床的主动力电动机，它带动主轴旋转及工作台进给。

接触器KM1、KM2、KM3、KM4控制主轴电动机的四种运动状态，即低速正转、低速反转、高速正转和高速反转

（1） CW6136A型普通车床PLC输入输出点分配表（详见学案）

CW6136A型普通车床PLC控制接线图如图

（22） CW6136A型普通车床PLC控制梯形图及指令语句表如图4-15所示。

（3）程序设计说明。

　　①合上电源总开关，接通PLC电源，M8002接通一个扫描周期，M0通电闭合并自锁，为接通Y0、Y1、Y2、Y3、Y4的电源作好了准备。

　　②主轴电动机M1的控制。

　　低速正转：

将X4（SA3）扳至断开位置，当X2（ST2）压合时，Y0、Y3通电闭合，主轴电动机M1低速正转；

二、实验内容

（一）实用程序1：

CW6163B型普通车床控制程序

1．CW6163B型普通车床电气控制电路概述

（1）C620型普通车床PLC输入输出点分配表（详见学案）

（2） CW6163B型普通车床PLC控制接线图（详见学案）

梯形图：

（二）实用程序2：

C650型普通卧式车床控制程序

　　1．C650型普通卧式车床电气控制电路概述

　　C650型普通卧式车床电气控制电路原理图如图4-19所示。

从图4-19中可以看出，C650型卧式车床共有三台电动机。

主轴电动机M1由接触器KM3、KM4、KM控制，冷却泵电动机M2由接触器KM1控制，快速移动电动机M3由接触器KM2控制。

其中主轴电动机M1可以正、反转控制，也可以点动控制，还可以双向反接制动控制。

　　主轴电动机M1的各种控制流程图如图4-20所示。

（1）C650型普通卧式车床控制程序PLC输入输出点分配表（详见学案）

C650型普通卧式车床控制程序PLC控制接线图如图（详见学案）

（2）根据主轴电动机M1的各种控制流程图以及冷却泵电动机M2、快速移动电动机M3的控制要求，C650型普通卧式车床PLC控制梯形图及指令语句表如图4-22所示。

（详见学案）

【教学总结】

1、通过本实训，我们得出了重要结论，分别是：

2、实训过程中出现了什么问题，你是如何解决的？

在实训过程出现问题，首先自己先思考、请教同学，如果还不能解决，就请教科任老师和实验室辅导老师。

3、你对完成本实训，有哪些更好的做法？

对程序或操作有什么改进建议？

本次实训有选做题，对我们班不同层次的学生都能掌握PLC.

4、通过本实训的哪个步骤或知识学习，你掌握或加深了哪些劳动文明素养（如安全、环保、节约、健康、互助、清洁卫生、设备维护等）？

通过本次实训同学们讨论接线图的步骤，我们学回来同学之间要互助。

【课后作业】完成学案的所有内容。

【教学反思】

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任务四电气专业高二级《可编程控制器》技能竞赛

【竞赛目的】

1、检验学生前段时间学习的效果；

2、通过竞赛信息的反馈，进一步了解学生在学习过程中存在的问题；

3、通过竞赛，让学生发现自身在学习中的不足与优势，提高解决问题的能力；

4、通过竞赛可进一步激发个别学生的学习热情。

【竞赛要求】

1、竞赛时间为90分钟；2、竞赛时单人单机进行；

3、竞赛时必须遵守考试考核纪律，不许东张西望、交头接耳；

4、考虑到学生的实际情况，在考试考核的过程中，学生有疑问，教师可以适当解答。

【竞赛内容】附：

竞赛试卷；

【竞赛小结与反思】

【竞赛教学反思】

任务五四则运算指令的应用

（一）

【教学目标】

1、熟悉PLC对乘除法运算对彩灯控制进行编程；

2、熟悉SWOPC—FXGP/WIN—编程软件的输入、运行、监控。

【教学重点与难点】

重点：

四则运算功能指令的格式及功能；

难点：

四则运算功能指令应用设计编程。

【教学方法】采用仿真演示、现场操作、小组合作探究、讲授等教学方法；

【课堂导入】

在前阶段功能指令的学习上，本节任务主要是利用四则运算指令来进行程序的编写，以此加强我们对功能指令理解和应用。

一、实训内容（详见学案）

<一>、四则运算的指令格式

四则逻辑运算指令主要用于二进制整数的加、减、乘、除运算及字元件的逻辑运算等。

1、用乘除运算实现灯移位点亮控制：

001.PMW

用乘除法指令实现灯组的移位点亮循环。

有一组灯15个，接于Y0---Y16,要求：

当X0为ON时，灯正序每隔1S单个移位，并循环。

学生设计题1：

灯15个改为8个灯，再验证；

学生设计题2：

灯15个改为4个灯，再验证；

学生设计题3：

灯15个改为24个灯，再验证；

输入

输出

启动停止

灯8个

Y0---Y7

灯8个

Y10---Y17

灯8个

Y20---Y27

2、彩灯正序亮至全亮、反序熄至全熄再循环控制。

005.PMW

要求：

彩灯12个，接于Y0----Y13用加1、减1指令及变址寄存器实现正序亮至全亮、反序熄至全熄再循环控制，彩灯状态变化的时间单位为1S，用秒脉冲M8013实现。

X1为彩灯的控制开关。

梯形图指令表：

学生设计题1：

灯15个改为8个灯，再验证；

学生设计题2：

灯15个改为4个灯，再验证

学生设计题3：

灯15个改为24个灯，再验证；

【教学总结】

1、通过本实训，我们得出了2个重要结论，分别是：

乘法MUL除法DIV

2、实训过程中出现了什么问题，你是如何解决的？

在实训过程出现问题，首先自己先思考、请教同学，如果还不能解决，就请教科任老师和实验室辅导老师。

3、你对完成本实训，有哪些更好的做法？

对程序或操作有什么改进建议？

本次实训有选做题，对我们班不同层次的学生都能掌握PLC.

4、通过本实训的哪个步骤或知识学习，你掌握或加深了哪些劳动文明素养（如安全、环保、节约、健康、互助、清洁卫生、设备维护等）？

通过本次实训同学们讨论接线图的步骤，我们学回来同学之间要互助。

【课后作业】完成学案的所有内容。

【教学反思】

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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任务六加1减1指令实训

【教学目标】

1、熟悉PLC对加1减1运算进行编程；

2、熟悉SWOPC—FXGP/WIN—编程软件的输入、运行、监控。

【教学重点与难点】

重点：

加1减1运算功能指令的格式及功能；

难点：

加1减1运算功能指令应用设计编程。

【教学方法】采用仿真演示、现场操作、小组合作探究、讲授等教学方法；

【课堂导入】

在前阶段功能指令的学习上，本节任务主要是利用加1减1运算指令来进行程序的编写，以此加强我们对功能指令理解和应用。

一、实验内容（详见学案）

<一>、四则运算的指令格式

1、指令格式：

2、指令说明

BIN加1指令（INC）用于将（D.）中的数值加1，结果仍存放在（D.）中，如图6-41所示：

当X0=1时，D0中的数值加1。

3、指令说明

减1指令（DEC）用于将（D.）中的数值减1，结果仍存放在（D.）中：

<二>例题

1、控制一台电动机，要求正转5秒→停止5秒→反转5秒→停止5秒→并自动循环运行，直到停止运行。

输入接口

输出接口

启动

正转

反转

梯形图指令表：

学生设计题：

控制一台电动机，要求正转1秒→停止1秒→反转1秒→停止1秒→并自动循环运行，直到停止运行。

2、某机床要求滑台每往复运动一个来回，主轴电动机改变一次旋转方向，如图6-44所示。

滑台和主轴均由三相异步电动机控制，滑台的自动往复运动由行程开关控制。

3、用一个按钮控制5条皮带传送机的顺序起动，逆序停止控制。

皮带传送机由5个三相异步电动机M1～M5控制。

起动时，按下按钮，电动机按从M1到M5每隔5秒起动一台。

停止时，再按下按钮，电动机按从M5到M1每隔5秒停止一台。

学生设计题4、用一个按钮控制8条皮带传送机的顺序起动，逆序停止控制。

皮带传送机由8个三相异步电动机M1～M8控制。

起动时，按下按钮，电动机按从M1到M8每隔5秒起动一台。

停止时，再按下按钮，电动机按从M8到M1每隔5秒停止一台。

学生设计题5、用一个按钮控制16条皮带传送机的顺序起动，逆序停止控制。

皮带传送机由16个三相异步电动机M1～M16控制。

起动时，按下按钮，电动机按从M1到M16每隔1秒起动一台。

停止时，再按下按钮，电动机按从M16到M1每隔1秒停止一台。

学生设计题6、用一个按钮控制24条皮带传送机的顺序起动，逆序停止控制。

皮带传送机由24个三相异步电动机M1～M24控制。

起动时，按下按钮，电动机按从M1到M24每隔1秒起动一台。

停止时，再按下按钮，电动机按从M24到M1每隔1秒停止一台。

【教学总结】

1、通过本实训，我们得出了2个重要结论，分别是：

四则运算加法ADD减法SUB乘法MUL除法DIV

2、实训过程中出现了什么问题，你是如何解决的？

在实训过程出现问题，首先自己先思考、请教同学，如果还不能解决，就请教科任老师和实验室辅导老师。

3、你对完成本实训，有哪些更好的做法？

对程序或操作有什么改进建议？

本次实训有选做题，对我们班不同层次的学生都能掌握PLC.

4、通过本实训的哪个步骤或知识学习，你掌握或加深了哪些劳动文明素养（如安全、环保、节约、健康、互

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