《可编程控制器原理与应用》教学指南

1、可编程控制器原理与应用教学指南1 课程的性质与任务可编程控制器原理与应用是中等职业学校电类专业的一门重要专业技术课程，PLC控制技术广泛应用于各种自动化、柔性化、集成化生产设备，PLC控制技术的应用对生产设备的维修、改造，保证产品质量和提高劳动生产率都有着十分重要的意义。本课程的主要任务是阐述可编程控制器的组成、原理和常用控制指令的基本使用方法，使学生能运用可编程控制器根据控制任务独立进行硬件和软件设计，掌握可编程控制器硬件和软件设计的基本方法，具备一定的可编程控制器独立应用能力，着重培养学生独立分析、解决问题的能力，提高专业操作技能和技术素养，为将来适应职业岗位和继续学习打好基础。2 教学提

2、要2.1 重点难点2.1.1 重点内容本课程的重点内容是第3章“可编程控制器步进指令的应用”和第4章“可编程控制器功能指令的应用”。第3章通过前三个控制任务主要介绍了三菱PLC的状态元件、状态转移图的画法、步进指令的使用方法以及单流程、选择性分支、并行分支三种步进程序的编程方法；第四个控制任务主要介绍了运用方便指令（IST）进行多操作方式步进程序设计的基本方法。第4章通过五个控制任务主要介绍了三菱PLC位元件的组合方式、内部数据寄存器以及常用功能指令的使用方法，着重讲述了运用功能指令进行程序设计的方法和技巧。其中状态转移图的画法和功能指令的用法应着重讲解，并让学生多加练习。2.1.2 难点内容

3、本课程的难点内容是第5章“可编程控制器的综合应用”。这一章主要通过“传统机床改造”和“交流双速电梯”两个综合实例介绍了运用PLC进行较复杂控制系统设计的基本方法，着重讲述了继电器控制系统改造的基本方法、电梯的基本知识、七段显示器并联显示、干簧管感应器的结构原理、PLC控制系统硬件和软件设计的基本步骤和方法以及运用三菱GPPW-LLT编程软件对程序进行逻辑测试的基本方法。由于控制系统各部分的逻辑关系较为复杂，学生不易掌握；系统程序设计时要使学生掌握有效分解较复杂控制任务的方法，并能分步进行PLC控制程序设计，最后通过程序汇总实现整个控制任务，以使难点有效分解，便于学生掌握。2.2 课程内容和教学

4、要求2.2.1 可编程控制器初步（1）了解PLC当初产生的背景和如今在工业自动化控制中的地位。（2）了解PLC的构成（主要由CPU、存储器、输入/输出接口、电源和扩展接口等组成）和工作方式（顺序扫描、不断循环）以及一个扫描周期的三个阶段（输入采样、程序执行和输出刷新）。（3）了解三菱FX系列PLC型号含义、I/O编号和面板组成。（4）熟悉GX Developer编程软件的工作环境、串行口通讯设置和简单梯形图输入方法。（5）掌握PLC梯形图设计的一般原则和一般方法（翻译法和解析法）。（6）掌握继电器自锁电路的PLC编程、安装、在线监视及调试的方法。2.2.2 三相交流异步电动机的正反转控制（1）

5、熟悉继电器电路翻译成PLC梯形图控制程序的一般方法。（2）掌握LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OUT、MPS、MRD、MPP、ANB、ORB指令的基本用法，并能在梯形图和指令语句间熟练进行互译。（3）能在GX Developer编程软件中熟练输入和编辑（2）中涉及的指令。（4）掌握三相交流异步电动机正反控制程序的编制、输入及运用Simulation 6进行逻辑测试的方法。（5）掌握PLC控制三相交流异步电动机正反转电路安装、调试的步骤和方法。2.2.3 流水灯控制（1）了解辅助继电器（M）的种类和编号，并掌握各种辅助继电器的基本用法（特别是通用辅助继电器和常用特殊辅助继电器）。（2

6、）了解定时器（T）的种类（通用定时器、积算定时器）和编号，并掌握通用定时器和主控指令（MC、MCR）的用法。（3）能在GX Developer编程软件中熟练输入和编辑辅助继电器（M）、通用定时器和主控指令。（4）掌握流水灯控制程序的编制、输入及运用Simulation 6进行逻辑测试的方法。（5）掌握PLC控制流水灯电路安装、调试的步骤和方法。2.2.4 电动机的单按钮启停控制（1）了解时序图的功能和画法，并能正确运用时序图分析和设计程序。（2）掌握PLS、PLF指令和SET、RST指令的格式及使用方法。（3）能在GX Developer编程软件中熟练输入和编辑PLS、PLF、SET、RST指

7、令。（4）掌握电动机的单按钮开关控制程序的编制、输入及调试方法。（5）掌握PLC控制电动机的单按钮开关电路安装、调试的步骤和方法。2.2.5 小车自动往返控制（1）了解计数器（C）种类和编号，并掌握各种计数器（特别是16位增计数器）的基本用法。（2）掌握运用计数器编程实现长时间定时器功能的方法。（3）能在GX Developer编程软件中熟练输入和编辑计数器指令。（4）掌握小车自动往返控制程序的编制、输入及调试方法。（5）掌握PLC控制小车自动往返电路安装、调试的步骤和方法。2.2.6 全自动洗衣机控制（1）了解步进程序的控制思想，熟悉状态元件的分类及编号。（2）掌握步进指令的指令格式、基本使

8、用方法和使用注意事项。（3）掌握状态转移图的画法和不连续状态之间的跳转方法。（4）掌握单流程SFC程序的设计方法，并能熟练转化为梯形图及指令语句。（5）能在GX Developer编程软件中熟练输入和编辑单流程SFC程序。（6）掌握全自动洗衣机控制程序的编制、输入及调试方法。（7）掌握PLC控制全自动洗衣机电路安装、调试的步骤和方法。2.2.7 大小球分类控制（1）了解选择性分支结构步进程序的控制思想，掌握选择性分支状态转移图的分支与汇合方法。（2）掌握选择性分支结构SFC程序的分支和汇合的方法，并能熟练转化为梯形图及指令语句。（3）能在GX Developer编程软件中熟练输入和编辑选择性分

9、支的SFC程序。（4）掌握大小球分类控制程序的编制、输入及调试方法。（5）掌握PLC控制大小球分类电路安装、调试的步骤和方法。2.2.8 十字路口交通信号灯控制（1）了解并行分支结构步进程序的控制思想，掌握并行分支状态转移图的分支与汇合方法。（2）掌握并行分支结构步进SFC程序的设计方法，能熟练转化为梯形图及指令语句。（3）能在GX Developer编程软件中熟练输入和编辑并行分支结构状态转移图。（4）掌握十字路口交通信号灯控制程序的编制、输入及调试方法。（5）掌握PLC控制十字路口交通信号灯电路安装、调试的步骤和方法。2.2.9 机械手控制（1）了解多操作方式控制的控制思想，掌握FNC 6

10、0(IST)指令的指令格式和使用方法。 （2）掌握FNC 60(IST)指令的初始状态设置和特殊辅助继电器功能分配的方法。（3）能在GX Developer编程软件中熟练输入和编辑FNC 60(IST)指令。（4）掌握机械手控制程序的编制、输入及调试方法。（5）掌握PLC控制机械手电路安装、调试的步骤和方法。2.2.10 花式喷泉控制（1）了解位元件的组合方式，熟悉各种数据寄存器的编号和用途。（2）掌握功能指令FNC 12(MOV)、 FNC 14(CML) 和FNC 40(ZRST)的指令格式、基本使用方法和使用注意事项。（3）能在GX Developer编程软件中熟练输入和编辑FNC 12

11、(MOV)、 FNC 14(CML) 和FNC 40(ZRST)指令。（4）掌握花式喷泉控制程序的编制、输入及调试方法。（5）掌握PLC控制花式喷泉电路安装、调试的步骤和方法。2.2.11 广告牌饰灯控制（1）掌握功能指令FNC 24（INC）、FNC 25（DEC）、FNC 34（SFTR）、FNC 35（SFTL）、FNC 30 (ROR)、 FNC 31(ROL) 、FNC 41（DECO）、FNC 42（ENCO）、FNC 01(CALL)、FNC 02(SRET) 的指令格式、基本使用方法和使用注意事项。（2）能在GX Developer编程软件中熟练输入和编辑FNC 24（INC）

12、、FNC 25（DEC）、FNC 34（SFTR）、FNC 35（SFTL）、FNC 30 (ROR)、 FNC 31(ROL) 、FNC 41（DECO）、FNC 42（ENCO）、FNC 01(CALL)、FNC 02(SRET) 指令。（3）掌握广告牌饰灯控制程序的编制、输入及调试方法。（4）掌握PLC控制广告牌饰灯电路安装、调试的步骤和方法。2.2.12 小车多工位运料控制（1）了解FX3U、FX2N、FX1S等系列PLC具有的触点型比较指令的用法。（2）掌握功能指令FNC 10 (CMP)、 FNC 11(ZCP) 的指令格式、基本使用方法和使用注意事项。（3）能在GX Develo

13、per编程软件中熟练输入和编辑触点型比较指令、FNC 10 (CMP)、 FNC 11(ZCP)指令。（4）掌握小车多工位运料控制程序的编制、输入及调试方法。（5）掌握PLC控制小车多工位运料电路安装、调试的步骤和方法。2.2.13 自动售货机控制（1）掌握功能指令FNC 20 (ADD)、 FNC 21(SUB) 、FNC 22(MUL)、FNC 23(DIV) 、FNC 73(SEGD) 的指令格式、基本使用方法和使用注意事项。（2）能在GX Developer编程软件中熟练输入和编辑 FNC 20 (ADD)、 FNC 21(SUB) 、FNC 22(MUL)、FNC 23(DIV) 、

14、FNC 73(SEGD)指令。（3）掌握自动售货机控制程序的编制、输入及调试方法。（4）掌握PLC控制自动售货机电路安装、调试的步骤和方法。2.2.14 三自由度工件搬运系统控制（1）了解步进电机的种类和用途。（2）掌握功能指令FNC 57(PLSY)和FNC 59(PLSR)的指令格式、基本使用方法和使用注意事项。（3）能在GX Developer编程软件中熟练输入和编辑FNC 57(PLSY)和FNC 59(PLSR)。（4）掌握步进电动机驱动器的接线方法，并能掌握三自由度工件搬运控制程序的编制、输入及调试方法。（5）掌握PLC控制三自由度工件搬运系统控制电路的安装、调试的步骤和方法。2.

15、2.15 PLC在传统机床电路电气改造中的应用（1）了解X62W万能铣床的结构和电气控制过程。（2）掌握PLC控制系统设计的基本原则、基本内容和一般步骤。（3）掌握运用PLC对传统继电器机床电路电气改造的方法。（4）掌握X62W万能铣床控制程序的编制、输入及调试方法。（5）掌握PLC控制X62W万能铣床电路安装、调试的步骤和方法。2.2.16 PLC在变频调速电梯中的应用（1）了解曳引电梯的基本结构、干簧管感应器结构和原理。（2）熟悉变频调速电梯的工作过程，能分析曳引电动机主拖动电路、门电动机主拖动及安全运行电路。（3）了解七段显示器的驱动和并联显示，掌握门厅和轿箱内楼层显示的控制方法。（4）

16、掌握三菱D-700变频器的运行模式设定、基本参数设置和安装接线方法。（5）掌握变频调速电梯PLC控制程序的设计方法，并能汇总成完整的控制程序进行调试。（6）掌握PLC控制变频调速电梯控制电路安装、调试的步骤和方法。2.3 教学时间分配和教学建议2.3.1 教学时间分配章节名称总课 时理论教学实训教学机 动1可编程控制器初步6242.1三相交流异步电动机的正反转控制6242.2流水灯控制6242.3电动机的单按钮启停控制6242.4小车自动往返控制6243.1全自动洗衣机控制6243.2大小球分类控制6243.3十字路口交通灯控制6243.4机械手控制10284.1花式喷泉控制6244.2广告牌

17、饰灯控制6244.3小车多工位运料控制6244.4自动售货机控制6244.5三自由度工件搬运系统控制6245.1PLC在传统机床电路电气改造中的应用10285.2PLC在变频调速电梯中的应用1028合计112327642.3.2 教学建议1. 本课程学习时应有一定的电力拖动控制方面的基础，若在教学时发现学生这方面较欠缺，可在教学时适当予以补充。2本教材采用任务驱动的形式，实践性较强，在教学时应将理论教学和实训教学紧密结合起来。理论教学时，应以讲解控制任务和与控制任务相关的理论基础知识为主，并在课堂教学中充分利用多媒体教学课件、示范演示等进行直观性教学， 实现理论知识与技能训练的统一。实训教学以学生自主学习为主，由学生自主完成控制任务，在此期间教师应以巡回指导为主。3. 实训教学时可分组进行，24人为1组，通过讨论给出自认为最佳的控制方案，并共同实施控制方案，培养学生的团队协作精神。4在教学时教师还应抓住时机对各层次的控制方案进行集中分析讲解，使学生能在完成控制任务的过程中体会自身控制方案的优劣，及时总结，适当调整，不断提高自身的系统设计能力。5教学前应事先准备好PLC、计算机、安装板和实训所需要的电