项目三.docx
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项目三
学习项目描述
学习领域：
PLC工业控制
第3学年学时：
64
学习项目：
物料称重控制系统
学时：
10
学习目标：
1.会PLC类型选择
2.会PLC电气元件的安装与连接
3.会手动/自动控制方式
4.会PLC常用开发工具及软件使用
5.会利用高速计数器指令完成该项目的程序设计
6.会子程序、主程序、中断程序编制
7.会系统调试
8.会编写报告
学习内容：
1．了解物料称重系统的基本原理。
2．掌握数据处理指令、高速计数指令的使用方法。
3．掌握高速计数器的工作模式、工作模式设定、功能设定及初始化等内容。
4．掌握手动/自动控制方式
5．掌握子程序、主程序、中断程序编制
6．掌握系统调试方法
7．学会报告编写方法
8．会PLC选型
教学方法：
1．采用项目驱动法、引导文法、项目法、自主学习法、答辩法、案例法
2．将本项目按照收集相关资料－小组讨论制定方案—方案论证—实施计划－检查成果－评估及总结”六步法来组织教学
3．学生以小组为单位，2-3人一组，先方案，后实施，教学过程中体现以学生为主体，教师进行进行引导、组织、指导、监督、评估。
工具与媒体：
1．PLC实训室
2．电子课件
3．自编教材
4．项目任务书
5．项目考核表
6．视频教学资料
7．网络教学资源
学生已有基础：
1．安全用电
2．电气识图
3．电气接线
4．电气元件、接线、电缆的选择与使用
5．一定的分析问题解决问题和团队协作能力
6.计算机操作能力
教师要求：
1．有扎实的理论知识和丰富的实践经验的双师型教师
2．能够正确、及时处理学生误操作产生的相关故障
3．能够通过教学项目提高学生的学习、交往及自我心理调节的能力
4、能够通过问题引导培养高职合理生存和职业岗位适应能力
5．教师应提前准备好各种媒体学习资料，引导问题，教学课件，并准备好教学场地和设备
《PLC工业控制》课程单元设计3-1
任课教师：
朱佳2013-2014学年第1学期
任务1：
硬件设计
总学时：
4学时
授课要点
物料称重是在日常生活中经常见到，收集资料并分析加料门打开加料，加料门关闭停止加料这个过程，确定设计方案，并选择硬件输入设备（如按钮、开关等）和输出设备（如继电器、接触器、指示灯等执行机构）。
实施说明
指导教师先引出问题，学生以小组自学为主收集资料和制定计划。
教师和学生互动，确定最佳方案，然后选定PLC的型号，分配PLC的I/O口点数，最后绘制PLC的I/O硬件接线图，即外围端子接线图，并对操作过程进行检查评估。
实施步骤
内容
教师活动
学生活动
时间
（min）
任务导入
提出问题：
光电编码器如何实现物料称重？
高速计数器如何工作？
组织学生进行有关光电编码器方面的信息收集，下发项目任务书。
引出问题
小组讨论并回答问题
5
信息收集
1.项目需要的硬件接线图；
2.电路图中需要的电路符号（国标）；
3.完成硬件电路的接线
教师引导
自学、小组讨论，利用教学资源进行信息收集
10
计划
按收集的资料经小组讨论确定至少两种设计方案
教师组织，必
要时指导
小组讨论，制定计划，可多个
30
决策
针对两种方案进行可行性分析，确定最佳方案，并选择硬件输入设备（如按钮、开关等）和输出设备（如继电器、接触器、指示灯等执行机构）
教师主持，与
学生互动
小组互评，确定最佳方案
10
实施
选定PLC的型号（包括机型、容量、I/O模块和电源等）
教师指导，学生操作
小组成员分工共同完成
20
分配PLC的I/O点
20
绘制PLC的外围端子接线图
50
检查
检查PLC外围端子接线图接线是否正确，直至没有错误为止。
教师指导
由小组成员分工共同完成
20
评估
对结果、现象及学生的表现进行评估，找出不合理之处。
教师指导
小组讨论并做出评估
10
总结
是否完成设计任务？
工作过程中遇到哪些问题，如何解决？
团队合作是否协调？
教师评价
每组选一名代表发言
5
教学活动设计3-1-1项目三的硬件设计
教学目标
完成项目三的硬件设计
教学重点
教学难点
授课时间
2学时
教学过程
一、项目三的分析
二、PLC选型
三、I/O口分配
四、绘制PLC的外围端子接线图
课后小记：
《PLC工业控制》课程单元设计3-2
任课教师：
2013-2014学年第1学期
任务2：
软件设计及调试
总学时：
8学时
授课要点
根据物料称重控制系统的功能、控制方式，确定设计方案，确定应用程序的基本结构、按程序设计标准绘制出程序结构框图，最后进行PLC程序设计及调试。
实施说明
指导教师先引出问题，学生以小组自学为主收集资料和制定计划。
教师和学生互动，确定最佳方案，然后选定本项目的PLC指令，接着通过理论与仿真演示相结合的方法完成本项目的指令的学习，再然后，绘制出程序控制流程图，根据流程框图编写梯形图和指令表，最后进行程序调试，并对操作过程进行检查评估。
实施步骤
内容
教师活动
学生活动
时间
（min）
任务导入
PLC的数据处理指令如何实现物料称重控制系统呢？
如何完成高速计数器的工作模式设定、功能设定及初始化等内容？
子程序编写及中断程序编写的方法？
引出问题
小组讨论并回答问题
5
信息收集
1.PLC控制系统的设计内容及设计步骤；
2.S7-200的STEP7-Micro/WIN编程软件；
3.数据处理指令的使用方法。
4．高速计数器的工作模式、工作模式设定、功能设定及初始化
5．子程序、主程序、中断程序编制
教师引导
自学、小组讨论，利用教学资源进行信息收集
10
计划
按收集的资料经小组讨论确定至少两种设计方案
教师组织，必
要时指导
小组讨论，制定计划，可多个
30
决策
针对两种方案进行可行性分析，确定最佳方案，然后画控制流程图、编写梯形图。
教师主持，与
学生互动
小组互评，确定最佳方案
10
实施
根据控制要求，选择PLC指令
教师指导
小组成员分工共同完成
30
完成相关指令的学习
90
指令应用仿真演示
45
画出控制流程图
45
编写梯形图和指令表
180
进行PLC程序调试
60
检查
将设计的程序进行编译，确定其正确性，若提示有错误，检查，直至没有错误为止。
教师指导
由小组成员分工共同完成
20
评估
对运行的结果、现象及学生的表现进行评估，找出不合理之处。
教师指导
小组讨论并
做出评估
10
总结
是否完成设计任务？
工作过程中遇到哪些问题，如何解决？
团队合作是否协调？
教师评价
每组选一名代表发言
5
教学活动设计3-2-1子程序调用及子程序返回指令
教学目标
1、使学生掌握子程序调用及子程序返回指令的使用。
2、使学生掌握子程序调用及子程序返回指令的应用。
教学重点
子程序调用及子程序返回指令的应用
教学难点
指令的灵活使用
授课时间
2学时
教学过程
一．程序控制类指令
程序控制类指令用于程序运行状态的控制，主要包括系统控制、跳转、循环、子程序调用，顺序控制等指令。
一）END、STOP、WDR指令
二）循环、跳转指令
二．子程序调用及子程序返回指令
1.建立子程序
2.在子程序局部变量表中定义参数
3.子程序调用及子程序返回指令的指令格式
子程序有子程序调用和子程序返回两大类指令，子程序返回又分为条件返回和无条件返回。
指令格式如图4-1所示：
图4-1子程序调用及子程序返回指令格式
CALLSBRn：
子程序调用指令。
在梯形图中为指令盒的形式。
子程序的编号n从0开始，随着子程序个数的增加自动生成。
操作数：
n：
0~63。
CRET：
子程序条件返回指令，条件成立时结束该子程序，返回原调用处的指令CALL的下一条指令。
RET：
子程序无条件返回指令，子程序必须以本指令作结束。
由编程软件自动生成。
4.带参数的子程序调用指令
（1）带参数的子程序的概念及用途
（2）变量的类型
局部变量表中的变量有IN、OUT、IN/OUT和TEMP等4种类型。
IN（输入）型：
将指定位置的参数传入子程序。
如果参数是直接寻址（例如VB10），在指定位置的数值被传入子程序。
如果参数是间接寻址，（例如*AC1），地址指针指定地址的数值被传入子程序。
如果参数是数据常量（16#1234）或地址（&VB100），常量或地址数值被传入子程序。
IN_OUT（输入-输出）型：
将指定参数位置的数值被传入子程序，并将子程序的执行结果的数值返回至相同的位置。
输入／输出型的参数不允许使用常量（例如16#1234）和地址（例如&VB100）。
OUT（输出）型：
将子程序的结果数值返回至指定的参数位置。
常量（例如16#1234）和地址（例如&VB100）不允许用作输出参数。
TEMP型：
是局部存储变量，只能用于子程序内部暂时存储中间运算结果，不能用来传递参数。
（3）数据类型
局部变量表中的数据类型包括：
能流、布尔（位）、字节、字、双字、整数、双整数和实数型。
能流：
能流仅用于位（布尔）输入。
能流输入必须用在局部变量表中其他类型输入之前。
只有输入参数允许使用。
在梯形图中表达形式为用触点（位输入）将左侧母线和子程序的指令盒连接起来。
如图4-2中的使能输入（EN）和IN1输入使用布尔逻辑。
布尔：
该数据类型用于位输入和输出。
如图4-2中的IN3是布尔输入。
图4-2带参数子程序调用
（4）建立带参数子程序的局部变量表
局部变量表隐藏在程序显示区，将梯形图显示区向下拖动，可以露出局部变量表，在局部变量表输入变量名称、变量类型、数据类型等参数以后，双击指令树中子程序（或选择点击方框快捷按钮F9，在弹出的菜单中选择子程序项），在梯形图显示区显示出带参数的子程序调用指令盒。
局部变量表变量类型的修改方法：
用光标选中变量类型区，点击鼠标右键得到一个下拉菜单，点击选中的类型，在变量类型区光标所在处可以得到选中的类型。
子程序传递的参数放在子程序的局部存储器（L）中，局部变量表最左列是系统指定的每个被传递参数的局部存储器地址。
（5）带参数子程序调用指令格式
对于梯形图程序，在子程序局部变量表中为该子程序定义参数后（如表4-1），将生成客户化的调用指令块，指令块中自动包含子程序的输入参数和输出参数。
在LAD程序的POU中插入调用指令：
第一步，打开程序编辑器窗口中所需的POU，光标滚动至调用子程序的网络处。
第二步，在指令树中，打开“子程序”文件夹然后双击。
第三步，为调用指令参数指定有效的操作数。
有效操作数为：
存储器的地址、常量、全局变量以及调用指令所在的POU中的局部变量（并非被调用子程序中的局部变量）。
课后练习：
课后小结：
教学活动设计3-2-2中断指令与应用
教学目标
1、使学生掌握ENI、DISI、ATCH、DTCH使用。
教学重点
中断连接、分离
教学难点
中断事件、中断优先级
授课时间
2学时
教学过程
中断就是终止当前正在运行的程序，去执行为立即响应的信号而编制的中断服务程序，执行完毕再返回原先被终止的程序并继续运行。
1．中断源
1）中断源的类型
2）中断优先级和排对等候
2．中断指令
中断指令有4条，包括开、关中断指令，中断连接、分离指令。
指令格式如表6-4所示。
1）开、关中断指令
开中断（ENI）指令全局性允许所有中断事件。
关中断（DISI）指令全局性禁止所有中断事件，中断事件的每次出现均被排队等候，直至使用全局开中断指令重新启用中断。
PLC转换到RUN（运行）模式时，中断开始时被禁用，可以通过执行开中断指令，允许所有中断事件。
执行关中断指令会禁止处理中断，但是现用中断事件将继续排队等候。
2）中断连接、分离指令
中断连接指令（ATCH）指令将中断事件（EVNT）与中断程序号码（INT）相连接，并启用中断事件。
分离中断（DTCH）指令取消某中断事件（EVNT）与所有中断程序之间的连接，并禁用该中断事件。
注意：
一个中断事件只能连接一个中断程序，但多个中断事件可以调用一个中断程序。
3．中断程序
1）中断程序的概念
中断程序是为处理中断事件而事先编好的程序。
中断程序不是由程序调用，而是在中断事件发生时由操作系统调用。
在中断程序中不能改写其他程序使用的存储器，最好使用局部变量。
中断程序应实现特定的任务，应“越短越好”，中断程序由中断程序号开始，以无条件返回指令（CRETI）结束。
在中断程序中禁止使用DISI、ENI、HDEF、LSCR和END指令。
2）建立中断程序的方法
思考题（作业）：
1.编写程序完成数据采集任务，要求每100ms采集一个数。
2、设计产生占空比为50%，周期为4s的的方波信号程序
课后小记：
教学活动设计3-2-3数据处理指令
（一）
教学目标
1、使学生掌握数据处理指令的使用。
2、使学生掌握数据处理指令的应用。
教学重点
数据指令的应用
教学难点
指令的灵活使用
授课时间
2学时
教学过程
一、传送类指令
1、单一传送
（1）MOVB，字节传送指令
使能输入有效时，把一个单字节无符号数据由IN传送到OUT所指的字节存储单元。
IN的寻址范围：
VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC、*VD、*AC、*LD和常数。
OUT的寻址范围：
VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC、*VD、*AC、*LD。
指令格式：
MOVBIN1，OUT
例：
MOVBVB0，QB0
（2）MOVW，字传送指令
使能输入有效时，把一个1字长有符号整数由IN传送到OUT所指的字存储单元。
（3）MOVD双字传送指令
使能输入有效时，把一个双字长有符号整数由IN传送到OUT所指的双字存储单元。
（4）MOVR，实数传送指令
使能输入有效时，把一个32位实数由IN传送到OUT所指的双字存储单元。
指令盒如下图所示：
2、块传送
指令可用来进行一次多个（最多255个）数据的传送，数据块类型可以是字节块、字块、双字块。
三条指令中N的寻址范围都是：
VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC、*VD、*AC*LD和常数。
（1）BMB，字节块传送指令
使能输入有效时，把从输入字节IN开始的N个字节型数据传送到从OUT开始的N个字节存储单元中。
IN、OUT的寻址范围：
VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、*VD、*AC、*LD。
指令格式：
BMBIN1，OUT，N
（2）BMW，字块传送指令
使能输入有效时，把从输入字IN开始的N个字型数据传送到从OUT开始的N个字存储单元中。
IN的寻址范围：
VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C*VD、*AC、*LD。
OUT的寻址范围：
VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AQW、T、C*VD、*AC、*LD。
指令格式：
BMWIN1，OUT，N
（3）BMD，字块传送指令
使能输入有效时，把从输入双字IN开始的N个双字型数据传送到从OUT开始的N个双字存储单元中。
IN的寻址范围：
VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、*VD、*AC、*LD。
OUT的寻址范围：
VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、*VD、*AC、*LD。
指令格式：
BMDIN1，OUT，N
课后练习：
小结：
教学活动设计3-2-4数据处理指令
（二）
教学目标
1、使学生掌握数据处理指令的使用。
2、使学生掌握数据处理指令的应用。
教学重点
数据指令的应用
教学难点
指令的灵活使用
授课时间
2学时
教学过程
移位指令
1、左移和右移
（1）字节左移和字节右移
SLB和SRB，字节左移和字节右移。
使能输入有效时，把字节型输入数据IN左移或右移N位后，再将结果输出到OUT所指的字节存储单元。
最大实际可移位次数为8。
指令格式：
SLBOUT，N（字节左移）
SRBOUT，N（字节右移）
例：
SLBMB0，2
SRBLB0，3
以第一条指令为例，指令执行情况如表3.16所示。
表3.16指令SLB执行结果
移位次数
地址
单元内容
位SM1.1
说明
0
MB0
10110101
X
移位前
1
MB0
01101010
1
数左移，移出位1进入SM1.1，右端补0
2
MB0
11010100
0
数左移，移出位0进入SM1.1，右端补0
（2）字左移和字右移
SLW和SRW，字左移和字右移。
指令盒与字节移位比较，只有名称变为SHR_W和SHR_W。
使能输入有效时，把字型输入数据IN左移或右移N位后，再将结果输出到OUT所指的字存储单元。
最大实际可移位次数为16。
指令格式：
SLWOUT，N（字左移）
SRWOUT，N（字右移）
例：
SLWMW0，2
SRWLW0，3
以第二条指令为例，指令执行情况如表3.17所示。
表3.17指令SRW执行结果
移位次数
地址
单元内容
位SM1.1
说明
0
LW0
1011010100110011
X
移位前
1
LW0
010*********
1
数右移，1进入SM1.1，左端补0
2
LW0
0010110101001100
1
数右移，1进入SM1.1，左端补0
3
LW0
0001011010100110
0
数右移，0进入SM1.1，左端补0
（3）双字左移和双字右移
SLD和SRD，双字左移和双字右移。
指令盒与字节移位比较，只有名称变为SHL_DW和SHR_DW，其他部分完全相同。
使能输入有效时，把双字型输入数据IN左移或右移N位后，再将结果输出到OUT所指的双字存储单元。
最大实际可移位次数为32。
指令格式：
SLDOUT，N（双字左移）
SRDOUT，N（双字右移）
例：
SLDMD0，2
SRDLD0，3
2、循环左移、循环右移
循环左移和循环右移根据所循环移位的数的长度分别又可分为字节型、字型、双字型。
循环移位特点：
移位数据存储单元的移出端与另一端相连，同时又与SM1.1（溢出）相连，所以最后被移出的位被移到另一端的同时，也被放到SM1.1位存储单元。
例如在循环右移时，移位数据的最右端位移入最左端，同时又进入SM1.1。
SM1.1始终存放最后一次被移出的位。
循环移位的类型
（1）字节循环左移和字节循环右移
指令格式：
RLBOUT，N（字节循环左移）
RRBOUT，N（字节循环右移）
（2）字循环左移和字循环右移
指令格式：
RLWOUT，N（字循环左移）
RRWOUT，N（字循环右移）
（3）双字循环左移和双字循环右移
指令格式：
RLDOUT，N（双字循环左移）
RRDOUT，N（双字循环右移）
表3.18指令RRW执行结果
移位次数
地址
单元内容
位SM1.1
说明
0
LW0
1011010100110011
X
移位前
1
LW0
010*********
1
数右移，1进入SM1.1，左端补0
2
LW0
0010110101001100
1
数右移，1进入SM1.1，左端补0
3
LW0
0001011010100110
0
数右移，0进入SM1.1，左端补0
3、寄存器移位
SHRB，寄存器移位指令。
该指令在梯形图中有3个数据输入端：
DATA为数值输入，将该位的值移入移位寄存器；S_BIT为移位寄存器的最低位端；N指定移位寄存器的长度。
每次使能输入有效时，整个移位寄存器移动1位。
移位特点：
移位寄存器长度在指令中指定，没有字节型、字型、双字型之分。
可指定的最大长度为64位，可正也可负。
指令格式：
SHRBDATA，S＿BIT，
SHRBI0.5，V20.0，5
以本条指令为例，指令执行情况如表3.19所示。
表3.19指令SHRB执行结果
脉冲数
I0.5值
VB20内容
位SM1.1
说明
0
1
10110101
X
移位前。
移位时，从VB20.4移出
1
1
10101011
1
1移入，I0.5的脉冲前值进入右端
2
0
10110111
0
0移入，I0.5的脉冲前值进入右端
3
0
10101110
1
1移入，I0.5的脉冲前值进入右端
课后练习：
课后小结：
教学活动设计3-2-5项目三软件设计与调试
教学目标
掌握高速计数器的工作模式、及初始化等内容、项目三软件设计与调试
教学重点
教学难点
授课时间
2学时
教学过程
1、高速计数器的工作模式
2、初始化。
3、项目三的程序编程及调试
思考题（作业）：
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