可编程控制器原理与应用教案--16

1、长春理工大学光电信息学院 通信原理教案可编程控制器原理与应用教案2015-2016第二学期长春理工大学光电信息学院翟红艺2016.3.5课程编号：0340039总学时：40      实验学时：8       学分：2.3课程类别：专业课 开课学期：6适用专业：电子信息工程专业 开课单位：电子信息教研室一、课程性质、目的和任务1. 本课程为电子工程分院电子信息工程专业学生的必修的专业课。2. 目的和任务是使学生了解可编程控制器分类、应用场合、现状和发展趋势；熟悉可编程序控制器组成，硬件

2、配置；掌握可编程控制器特点、基本原理和工作过程；掌握可编程控制器基本指令及可编程控制器应用编程指令；了解可编程控制器程序设计方法和步骤，以及可编程控制器各类指令及功能综合应用。通过本课程的学习，使学生为今后在工作中的应用打下坚实的理论和实践基础。二、课程教学基本要求1. 课程的先修课程：电路分析、模拟电路原理、数字电路原理。2. 课程的重点和难点:可编程控制器的工作过程，基本指令，程序设计，可编程控制器各类指令及功能综合应用设计。3. 课程教学方法：课堂讲授及计算机仿真相结合；理论教学和实验教学相结合。4. 课程的学习方法：理论学习，计算机仿真练习，验证性实验与设计性实验等方法三、课程授课内容

3、及课时分配第1章可编程控制器概述 授课学时：21. 可编程控制器的基本概念2. 可编程控制器的特点及应用3. 可编程控制器的发展与现状重点：可编程控制器的基本概念第2章可编程控制器工作原理 授课学时：21. 可编程控制器的组成及功能2. 可编程控制器的结构及软件3. 可编程控制器的工作原理4. 可编程控制器系统与继电器系统的工作原理的差异重点：可编程控制器的功能、可编程控制器的工作原理难点：可编程控制器的工作原理第3章可编程控制器的编程基本指令及应用 授课学时： 121. 三菱FX2N系列可编程控制器2. 三菱FX2N系列可编程控制器的组成及功能3. 三菱FX2N系列可编程控制器的基本指令及应

4、用4. 梯形图编程方法规则及注意事项5. 常用基本环节的编程6. 基本环节编程实例重点：三菱FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用、梯形图编程规则难点：可编程控制器的基本指令、梯形图编程方法规则第4章可编程控制器步进指令及状态编程法 授课学时：41. 步进指令与状态转移图表示方法2. 编制SFC图的注意事项和规则3. 多流程步进顺序控制重点：步进指令与状态转移图表示方法难点：多流程步进顺序控制第5章可编程控制器应用指令及编程方法 授课学时：81. 三菱FX2N系列应用指令及使用要素2. 程序流程类应用指令及应用3. 传送、比较类应用指令及应用4. 算术及逻辑运算应用指令及应用5. 循环与位移

5、指令及应用6. 数据处理指令及应用7. PLC外部设备I/O指令重点：指令及编程方法难点：编程方法第6章可编程控制器系统设计 授课学时：41. PLC控制系统设计的基本内容及步骤2. 可编程控制器在轧钢生产线上的应用重点：PLC控制系统设计的基本内容及步骤难点：系统设计应用四、实验 1. 实验项目一览表序号实验项目名称学时实验类别实验要求实验类型每组人数1 与或非逻辑功能实验 2 基础掌握验证型 2 2 定时器/计数器功能实验 2 基础掌握验证型 2 3 十字路口交通灯控制实验

6、0;2 设计掌握综合型 2 4 水塔水位控制实验 2 设计掌握综合型 2 2. 实验项目目的和要求：序号1. 与或非逻辑功能实验：熟悉PLC装置，熟悉PLC及实验系统的操作，掌握与、或、非逻辑功能的编程方法。序号2. 定时器/计数器功能实验：掌握定时器的扩展及其编程方法，掌握计数器的扩展及其编程方法。序号3. 十字路口交通灯控制实验：熟练使用各基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方法， 掌握用PLC解决实际问题的过程。序号4. 水塔水位控制实验：用PLC构成水塔水位自动控制系统。3. 考核方式随堂

7、测试五、课程总学时分配课程总学时为40，其中理论学时32，实验学时8。章内     容讲课实验课习题课实践课总学时1可编程控制器概述2   22可编程控制器工作原理2  23可编程控制器的编程基本指令及应用122  144可编程控制器步进指令及状态编程法4265可编程控制器应用指令及编程方法82106可编程控制器系统设计426 合计328  40六、推荐教材及参考书教   材：电气控制与可编程控制器技术（第3版）史国生编 化学工业出版社

8、，2010年7月主要参考书：可编程控制器原理与应用技术秦长海，董昭.主编 北京邮电大学出版社，2009年6月实验指导书：可编程控制器原理及应用实验指导书 翟红艺主编 院内教材七、课程考核方式课程成绩考试成绩占70%，平时成绩占30%（实验占20%，平时占10%）。八.教学授课班级电子信息工程专业 13311 13312 13313 电子信息科学与技术专业13351- 20 -教 案次数第 1 次课课 题可编程控制器概述授课类型理论课（ ）、实践课（ ）、实习（ ）教学时数2学时教学目的要求可编程控制器的基本概念、 可编程控制器的特点及应用、 可编程控制器的发展与现状教学内容提要时间设计本学期所

9、授课程的主要内容及要求1.1. 内容（共八章）1.2. 要求：平时作业按时全交。1.3. 考勤：课堂点名；作业登记。1.4. 实验：人人动手完成每一个实验项目，独立完成实验报告成绩评定方法：总分=期末（70%）+平时（10%）+实验（20%）其中平时成绩=作业70%+考勤30%1.5. 手机Email：11038220941. 可编程控制器的基本概念定义：可编程控制器是一种数字运算电子系统，专为在工业环境应用而设计。它采用可编程序的存储器，用于存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输人输出，控制各种类型的机械或生产过程。可

10、编程控制器及其有关外围设备都应按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充其功能的设计。2. 可编程控制器的特点及应用3. 可编程控制器的发展与现状5min15min25min30min15min教学重点难点重点：可编程控制器的基本概念讨论 思考作业思考： 可编程控制器有哪些应用教学后记教 案次数第 2次课课 题可编程控制器工作原理授课类型理论课（ ）、实践课（ ）、实习（ ）教学时数2学时教学目的要求可编程控制器的功能、可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作原理教学内容提要时间设计1. 可编程控制器的组成及功能2. 可编程控制器的结构及软件3. 可编程控制器的工作原理45min5min20m

11、in20min教学重点难点重点：可编程控制器的功能、可编程控制器的工作原理难点：可编程控制器的工作原理讨论 思考作业作业：1.3教学后记掌握可编程控制器的功能、可编程控制器的工作原理教 案次数第3 次课课 题可编程控制器的编程基本指令及应用授课类型理论课（ ）、实践课（ ）、实习（ ）教学时数2学时教学目的要求 三菱FX2N系列可编程控制器教学内容提要时间设计可编程控制器系统与继电器系统的工作原理的差异在硬件和软件方面采取了多种措施，使PC除了本身具有较强的自诊断能力，能及时给出出错信息，停止运行等待修复外，还使PC具有了很强的抗干扰能力。可编程序控制器是在继电器顺序控制基础上发展起来的，以微

12、处理器为基础，综合了计算机技术，自动控制技术和通讯技术的通用自动控制装置。因其简单易懂，操作方便，可靠性高等优点，获得了广泛的应用，与机器人、计算机辅助设计/制造成为现代控制三大之柱。可编程控制器通过循环扫描输入端口的状态，执行用户程序，实现控制任务。PLC采用循环顺序扫描方式工作，CPU在每个扫描周期的开始扫描输入模块的信号状态，并将其状态送入到输入映像寄存器区域；然后根据用户程序中的程序指令来处理传感器信号，并将处理结果送到输出映像寄存器区域，在每个扫描周期结束时，送入输出模块。技术性能指标1、I/O点数2、存储容量3、扫描速度4、指令系统5、可扩展性6、通信功能20min25min 30

13、min15min教学重点难点重点：三菱FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用、梯形图编程规则难点：可编程控制器的基本指令、梯形图编程方法规则讨论 思考作业讨论：可编程控制器的工作原理教学后记通过学习掌握可编程控制器的工作原理 教 案次数第 4 次课课 题可编程控制器的编程基本指令及应用授课类型理论课（ ）、实践课（ ）、实习（ ）教学时数2学时教学目的要求 三菱FX2N系列可编程控制器的组成及功能教学内容提要时间设计2.4.1 电路支路开始标记指令和输出指令 逻辑表达式：X000=Y000程序：0 LDX0001 OUTY000 2.4.2 触点的简单连接指令 0 LD X0101 ANDM

14、1102 OUTY0023 LD X0114 ANIM2005 OUTM210 5min20min20min 15min30min教学重点难点重点：三菱FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用、梯形图编程规则难点：可编程控制器的基本指令、梯形图编程方法规则讨论 思考作业2.12、2.13教学后记通过学习掌握可编程控制器的基本指令教 案次数第 5 次课课 题可编程控制器的编程基本指令及应用授课类型理论课（ ）、实践课（ ）、实习（ ）教学时数2学时教学目的要求3. 三菱FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用教学内容提要时间设计2.4.3 电路块指令 0 LD X0011 ANIX0022 LD

15、 M13 ANDM24 ORB5 LD M36 ANDM47 ORB8 OUTY00010min35min15min 30min教学重点难点重点：三菱FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用、梯形图编程规则难点：可编程控制器的基本指令、梯形图编程方法规则讨论 思考作业作业： 3.1、3.2、3.3教学后记通过学习掌握可编程控制器的基本指令及应用、梯形图编程规则教 案次数第6次课课 题可编程控制器的编程基本指令及应用授课类型理论课（ ）、实践课（ ）、实习（ ）教学时数2学时教学目的要求梯形图编程方法规则及注意事项教学内容提要时间设计使用可编程控制器，用户需要根据自己的控制要求编制用户程序。一般

16、，编制用户程序就是画梯形图，梯形图是一种图形化的用户程序。用户有图形编程器或图形编程软件时，在图形编程器或图形编程软件上画好梯形图，用户程序即编制完毕。用户没有图形编程器或图形编程软件时，手工画好梯形图后，还需要把梯形图转换成字符程序，这时就需要利用可编程控制器的指令系统。利用可编程控制器的指令系统，还可以实现梯形图不能实现的一些功能。 30min15min25min10min10min教学重点难点重点：三菱FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用、梯形图编程规则难点：可编程控制器的基本指令、梯形图编程方法规则讨论 思考作业作业：3.9、3.14教学后记通过学习掌握梯形图编程规则教 案次数第7

17、次课课 题可编程控制器的编程基本指令及应用授课类型理论课（ ）、实践课（ ）、实习（ ）教学时数2学时教学目的要求常用基本环节的编程教学内容提要时间设计20min25min25min10min10min教学重点难点重点：三菱FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用、梯形图编程规则难点：可编程控制器的基本指令、梯形图编程方法规则讨论 思考作业讨论：梯形图编程方法规则教学后记通过学习掌握基本指令及应用教 案次数第8次课课 题可编程控制器的编程基本指令及应用授课类型理论课（ ）、实践课（ ）、实习（ ）教学时数2学时教学目的要求基本环节编程实例教学内容提要时间设计25min20min25min10m

18、in10min教学重点难点重点：三菱FX2N系列可编程控制器的基本指令及应用、梯形图编程规则难点：可编程控制器的基本指令、梯形图编程方法规则讨论 思考作业3.3教学后记通过学习掌握可编程控制器的基本指令、梯形图编程方法规则教 案次数第9次课课 题可编程控制器步进指令及状态编程法授课类型理论课（ ）、实践课（ ）、实习（ ）教学时数2学时教学目的要求1. 步进指令与状态转移图表示方法2. 编制SFC图的注意事项和规则教学内容提要时间设计4.1 顺序控制及其描述 4.2 状态转移图与步进梯形图 功能流程图的绘制规则： 一个功能流程图至少要有一个初始步； 顺序控制过程的所有步按控制过程的进行顺序从上

19、到下画在一条竖带上，表示步的矩形框内写步的名称； 步与步不能直接相连，必须用转移分开； 转移与转移不能直接相连，必须用步分开，转移目的地明确时用“”表示转移，转移目的地会产生歧义时用“”表示转移； 转移条件画在转移上，即表示转移条件的“”画在表示转移的“”或“”上，二者垂直（如 ），在“”旁写上转移条件的名称； 负载画在步的右边，连到相应的步上。当一个负载要在连续几步内工作时，则该负载仅画在其开始通电的步中（旁边注明“通电并保持”）和结束通电的步中（旁边注明“复位”）。25min20min30min15min教学重点难点重点：步进指令与状态转移图表示方法难点：多流程步进顺序控制讨论 思考作业作

20、业：3.10教学后记教 案次数第10次课课 题可编程控制器步进指令及状态编程法授课类型理论课（ ）、实践课（ ）、实习（ ）教学时数2学时教学目的要求3. 多流程步进顺序控制教学内容提要时间设计4.3 单流程的顺序控制 4.4 复杂流程的顺序控制 顺序控制的具体解释：若一个工作过程可以划分成0n个阶段，工作过程初始时处于第0个阶段（停止阶段），工作过程开始后，自动进入第1个阶段，同时第0个阶段结束；当第2个阶段的开始条件（第1个阶段的结束条件）满足，自动进入第2个阶段，同时第1个阶段结束；当第n个阶段的开始条件（第n1个阶段的结束条件）满足，自动进入第n个阶段，同时第n1个阶段结束；当第n个阶

21、段的结束条件满足，则进入第个阶段（停止，待再次启动后开始新的循环），或直接进入第个阶段（从第个阶段开始自动进行新一轮循环），同时第n个阶段结束。按这样的方式进行的工作过程称为顺序工作过程，对顺序工作过程进行控制就是顺序控制，顺序工作过程中各个工作阶段的先后关系（衔接方式）就是顺序。 5min10min30min25min20min教学重点难点重点：步进指令与状态转移图表示方法难点：多流程步进顺序控制讨论 思考作业4.2教学后记通过学习掌握步进指令与状态转移图表示方法教 案次数第11次课课 题可编程控制器应用指令及编程方法授课类型理论课（ ）、实践课（ ）、实习（ ）教学时数2学时教学目的要求1

22、. 三菱FX2N系列应用指令及使用要素2. 程序流程类应用指令及应用教学内容提要时间设计15min20min10min15min30min教学重点难点重点：指令及编程方法难点：编程方法讨论 思考作业思考：3.11教学后记通过学习掌握角度调制的工作原理，抗噪声性能分析教 案次数第12次课课 题可编程控制器应用指令及编程方法授课类型理论课（ ）、实践课（ ）、实习（ ）教学时数2学时教学目的要求3. 传送、比较类应用指令及应用教学内容提要时间设计15min20min10min20min25min教学重点难点重点：指令及编程方法难点：编程方法讨论 思考作业讨论：调频系统性能优于线性调制系统的原因思考：3.17教学后记通过学习掌握角度调制抗噪声性能分析教 案次数第13次课课 题可编程控制器应用指令及编程方法授课类型理论课（ ）、实践课（ ）、实习（ ）教学时数2学时教学目的要求4. 算术及逻辑运算应用指令及应用5. 循环与位移指令及应用教学内容提要时间设计算术及逻辑运算应用指令及应用循环与位移指令及应用20min25min10min35min教学重点难点重点：指令及编程方法难点：编程方法讨论 思考作业讨论：思考：教