中等职业学校教材

1、中等职业学校教材传感器与PLC编程技术根底电子教学资料蔡崧主编電孑3栄出版石Publishing House of Electronics Industry北京-BEIJING为了配合?传感器与 PLC编程技术根底?课程的教学，表达教材的编写特 色，更好地为读者效劳，编写了此教学资料。教学资料内容有三个局部：第一局部是教学指南，包括了课程性质与任务、课程内容和要求、教学建 议、教学时间分配。第二局部是电子教案，采用PowerPoint课件形式。教师可以根据不同的教 学要求按需选取和重新组合。第三局部是习题答案，给出了每道习题的详细解答过程。限于编著者水平，教学资料中有错误或不妥之处，请读者给予

2、批评指正。编者2005年05月?传感器与PLC编程技术根底?教学指南一、课程的性质与任务本课程是数控应用技术专业一门专业技术根底课程。针对专业特点，将传感 器和PLC编程技术结合在一起，在保证课程内容体系的相对完整和系统的根底 上，按掌握知识的思维规律，对原理性内容的表达不作烦琐的理论介绍， 将重点 放在应用知识的介绍上，注意内容的精选和提炼，注重对学生职业能力和创新精 神、实践能力的培养。通过本课程的学习，使学生掌握传感器的概念、种类、结构、工作原理和应用实践能力，重点放在数控机床上常用的传感器；同时使学生掌握PLC概念、组成、工作原理和常用编程指令，针对数控机床控制特点，培养学生根本的编程

3、能力和应用实践能力。二、教学提要、课程内容、教学要求第1章传感器根底知识本章教学提要教学重点：传感器的概念和根本组成；传感器的分类和特性参数； 了解传感器在数控机床中的应用；电阻应变式传感器、电容式传感器、自感式传感器的结构、工作原理和应用。教学难点：电阻应变式传感器测量电路;变隙式电感传感器、差动变压器式传感器、电涡流式传感器工作原理。本章教学内容1 1传感器的概念和根本组成1 1 1传感器的概念传感器定义：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装 置，通常由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的局部；转换元件是指传感器中能将敏感元件感

4、受或响应的被测量转换成适于传输或测量的 电信号局部。1 1 2传感器的根本组成:组成作用敏感元件感受被测量并产生非电量传感元件对非电量转换成电参量转换电路对电参量进行处理成便于测量显示的电量1 2传感器的分类及其特性参数1 2 1传感器的分类按被测物理量划分：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、 力传感器、加速度传感器、转矩传感器等。按工作原理划分：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、光电式传感器、压电式传感器、光 栅传感器、磁栅传感器、电化学式传感器。1 2 2传感器的特性参数传感器的特性参数有静态特性参数和动态特性参数，这里介绍静态特性参数。静态特

5、性参数：灵敏度；线性度；迟滞；环境特性；重复性。1 3传感器的开展趋势及其在数控机床中的应用1 3 1传感器的开展方向1、采用新材料和探究新理论来开展传感器；2、开展数字式和智能型传感器；3、采用新技术新工艺；4、向小型化、集成化方向开展；5、开展“仿生传感器；6、开发研制高性能的敏感元件。1 3 2传感器在数控机床中的应用1、环境量的测量2、位置量的测量3、力和加速度测量4、机械位移、角位移的测量1 4工业控制中常用的传感器常用的传感器有三类：电阻式传感器、电容式传感器和电感式传感器。1 4 1电阻式传感器利用某种导电材料的电阻对某一非电物理量具有较强的敏感特性，就可制成测量该物理量的电阻式

6、传感器。1、电阻应变式传感器应变效应；电阻应变式传感器的工作原理；电阻应变式传感器的测量电路。2、热电阻和热敏电阻传感器热电阻效应；热电阻传感器； 热敏电阻传感器。1 4 2电容式传感器电容式传感器的概念和特点； 电容式传感器工作原理、类型和结构; 电容式传感器应用。1 4 3电感式传感器电感式传感器概念和特点；变隙式电感传器;电感式传感器分类；自感式传感器结构、工作原理和应用-变截面式电感传感器；差动变压器式传感器结构、工作原理和应用工作原理公式推导过程可不做要求 电涡流式传感器结构、工作原理和应用工作原理公式推导过程可不做要求第2章 数控机床中常用的传感器本章教学提要教学重点：光电式编码器

7、、霍尔传感器、旋转变压器、感应同步器、光栅位移传感器和磁栅位移传感器的特点、结构、工作原理和应用。教学难点：旋转变压器工作原理； 感应冋步器信号处理方式； 莫尔条纹原理。本章教学内容21旋转编码器旋转编码器概念及其分类2 1 1接触式码盘接触式码盘结构；接触式码盘工作原理；接触式码盘特点。2 1 2光电式编码器光电式编码器的结构；光电式编码器的工作原理；光电式编码器的特点。2 1 3电磁式编码器电磁式编码器工作原理一般了解；电磁式编码器应用一般了解。2 2霍尔传感器霍尔元件结构及工作原理；霍尔元件主要特性一般了解；霍尔传感器分类及其特点开关型霍尔传感器特点重点；霍尔传感器在数控机床上的应用。2

8、3旋转变压器旋转变压器概念与结构；旋转变压器的工作原理定性了解，学生可不要求掌握公式推导 旋转变压器在数控机床中的应用。24感应同步器感应同步器概念与结构；感应同步器工作原理；感应同步器的信号处理方式定性了解，学生可不要求掌握公式推导 感应同步器在数控机床中的应用结合图 221, 一般了解； 感应同步器的安装要求一般了解。25光栅位移传感器光栅位移传感器的概念与结构；直线型透射光栅位移传感器的工作原理；光栅位移传感器在数控机床中的应用结合图2 21, 一般了解；光栅位移传感器的安装要求一般了解。2 6磁栅位移传感器直线型磁栅位移传感器的组成和结构；直线型磁栅位移传感器的工作原理； 直线型磁栅位

9、移传感器的安装要求一般了解建议本章讲完后，教师结合自己教学情况以表格形式，归纳总结六种数控机床常用的传感器在结构、工作原理、检测量、特点等方面做一比拟，使学生建立一个比拟完整的知识体 系。第3章传感器综合实验本章教学提要教学重点：掌握光电式旋转编码器在数控机床中的测速原理，熟悉光电式旋转编码器引脚，掌握光电式旋转编码器在机床中的装卸技术与要求。掌握开关型霍尔传感器在数控车床电动刀架中的换刀控制原理，掌握数控机床中开关型霍尔传感器的接线技术。教学难点：在机床上组织教学实验， 既要保证完成教学目标， 又要尽量防止器件的损坏。本章教学内容31光电式旋转编码器实验一、明确实验目的；二、介绍实验设备；三

10、、实验原理：1、四工位电动刀架自动换刀原理；2、霍尔接近开关传感器接线；四、实验步骤；五、思考题。3 2光电式旋转编码器实验一、明确实验目的；二、介绍实验设备；三、实验原理：1、光电式旋转编码器测速原理2、旋转编码器的接线四、实验步骤；五、思考题。第4章PLC根底知识本章教学提要教学重点：PLC概念和主要特点；PLC根本单元的型号和输入输出端子;PLC的根本结构；PLC工作原理和工作方式；梯形图语言的根本规那么；PLC内重要软元件；PLC常用编程指令；三菱FXGP/WIN-C编程软件的使用。教学难点:PLC工作原理和工作方式;MPS、MRD、MPP 指令。本章教学内容4 1 PLC概述4 1

11、1 PLC的概念及其主要特点PLC概念；PLC主要特点。4 1 2 PLC根本单元的型号及其组成PLC根本单元的型号；PLC根本单元的组成；PLC根本单元输入输出端子。4 1 3 PLC的根本结构中央处理单元；存储器；输入电路；输出电路；电源。4 1 4 PLC工作原理和工作方式PLC工作原理；PLC工作方式。4 1 5 PLC的性能指标输入/输出点数；扫描速度；内存容量；指令功能；内部存放器；特殊功能模块。4 1 6 PLC在数控机床中的应用数控机床中PLC两种结构形式：内装型和独立型；内装型PLC;独立型PLG4 2 PLC编程语言和格式PLC编程语言种类：梯形图语言、指令表语言、流程图语

12、言和布尔代数语言; 梯形图语言的根本规那么。4 3三菱FX2N系列PLC的重要软件输入继电器；输出继电器；辅助继电器；计时器；计数器；数据存放器；常数存放器。44常用的根本编程指令1、LD、LDI、OUT 指令；2、AND、ANI 指令；3、OR、ORI 指令；4、ORB指令；5、ANB指令；6、MPS、MRD、MPP 指令；7、SET、RST 指令；8、OUT、RST 指令；9、OUT、RST 指令；10、PLSY 指令；11、END 指令。4 5三菱FXGP/WIN-编程软件的使用4 5 1程序输入根本操作步骤4 5 2程序编辑1、剪切;2、拷贝；3、粘贴；4、行删除；5、删除;6、行插入

13、；7、块选择。4 5 3程序管理1、建立新文件；2、翻开；3、保存；4、打印;5、页面设置。4 5 4运行监控1、程序传送；2、存放器传送；3、元件监控。4 5 5通讯参数设置1、串口设置;2、端口设置。第5章PLC编程训练本章教学提要教学重点：PLC编程的概念和步骤；PLC编程根本原那么和技巧；典型应用程序和编程举例，培养学生编程能力。教学难点：培养学生编程能力。本章教学内容5 1编程根底知识5 1 1编程的步骤1、程序设计阶段；2、程序调试阶段。5 1 2编程的根本原那么和技巧1、编程的根本原那么；2、编程技巧。5 2数控机床中典型的PLC应用程序1、启动和自锁程序；2、互锁程序；3、延时

14、接通程序；4、延时断开程序；5、报警程序。5 3编程举例5 3 1信号灯控制1、控制要求；2、I/O分配表；3、软元件选择；4、梯形图程序。5 3 2 Y- 降压启动控制1、控制要求；2、I/O分配表；3、软元件选择；4、梯形图程序。5 3 3运料小车控制1、控制要求；2、I/O分配表；3、软元件选择；4、梯形图程序。第6章PLC综合实验本章教学提要教学重点：熟悉PLC控制系统建立和调试一般步骤；掌握数控机床中三种常见的 PLC控制，培养学生独立编程能力。教学难点：培养学生综合实践能力。本章教学内容6 1 PLC控制系统的建立与调试实验目的；实验设备；实验内容；实验要求；实验步骤。6 2双速电

15、机PLC控制实验目的；实验设备；实验要求；实验步骤； 思考题。6 3步进电机PLC控制实验目的；实验设备；实验要求；实验步骤；思考题。6 4数控机床液压尾座PLC控制实验目的；实验设备；实验要求；实验步骤； 思考题。三、教学建议教学中应尽量收集和展示传感器实物，加强学生感性认识，加深学生对知识的理解。 传感器局部，以第二章、第三章为重点。有条件的学校，可以组织学生在机床上实地观 察，在机床上完成两个实验工程。也可以根据本校特点自制实验装置，落实实验工程。对教材中少数传感器，因其工作原理涉及的相关理论知识较深，只要求学生定性掌握， 无需掌握推倒过程。如：差动变压器式传感器工作原理涉及向量数学知识。PLC局部，第四章是根底，第五章重点培养学生的编程能力，第六章目的在于培养学生 综合实践