PLC电子教学方案活动za

1、课时教案单位：授课教师:课程系统设计与调试第周第课时年月日课题模块一初识任务一从传统电气控制到授课班级教学目标知识目标.了解定义、产生、发展和应用控制系统和传统电气控制的异同能力目标.培养学生发现新事物、观察新事物并学习新事物的能力.明确课程内容和学习目标.了解在工业控制中的地位和作用素质目标.树立安全生产，严谨求实的工程思想。.培养学生良好的职业道德行为习惯。重点定义、在工业控制中的作用（做好A次课的入门演示动画，培养同学们学习积极性）难点控制和传统电气控制的异同授课方法综合法（演示、讲练穿插、巡回指导）课型新授课教具实验实验箱、计算机、投影等教学内容及过程【本课程在专业培养课程体系中的地位

2、】【导入新课】、与的初次会面西门于PLC三菱PLC交流讲练穿插是可编程逻辑控制器（）的缩写，是作为传统继电接触器的替代产品出现的。国际电工委员会（）在其颁布的可编程控制器标准草案中给做了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下的应用而设计。它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则设计。”将传统的继电器控制技术和现代的计算机信息处理技术的优点有机结合起来，成为工业自动化领域

3、中最重要、应用最多的控制设备之一，成为现代工业生产自动化三大支柱（、机器人）之一。二、从传统电气控制到电气控制，是一个内容十分广泛的概念，电路的通断、电动阀门的开关、电动机的启动与调速等，都属于电气控制的范畴。传统的继电接触器控制系统具有结构简单、价格低廉、容易操作、技术难度较小等优点，被长期广泛地使用在工业控制的各种领域中。下面分别用继电器控制元件和设计了一个卷扬机的正反转控制电路。通过对控制原理的分析,认识什么是？图为卷扬机正反转仿真图。仿真动作见课件。图卷扬机正反转运行控制仿真图主电路图控制电路图图卷扬机正反转继电器控制系统图这种传统的继电器接触器控制方式控制逻辑清晰，采用机电合一的组合

4、方式便于普通机类或电类技术人员维修，但由于使用的电气元件体积大、触点多、故障率大，因此，运行的可靠性较低。图卷扬机正反转控制系统图图是控制原理图。两种控制原理图中的主电路是一样的，控制电路不相同，控制电路所有按钮和触点输入以及接触器线圈均接到了上，从接线方面来看要简单的多，其控制功能是由内部的程序决定，通过更换程序可以更改相应的控制功能，从这一点上看要比继电器控制电路方便的多。例如：要求电机停止后自动反向运行。对于继电器构成的控制回路则需要添加进度继电器，重新设计原理图并接线。而控制回路可以不变接线，只需要修改内部程序即实现新的控制功能。电动机的传统控制方法和控制方法的比较：()控制系统结构紧

5、凑()内部大部分采用“软”逻辑()控制功能改变极其方便()控制系统制造周期短此外，由于技术是计算机控制的基础上发展而来，因此，它的软硬件设置上有着传统的继电器接触器控制无法比拟的优势，工作可靠性极高。三、追寻的发展史世纪年代末期，美国的汽车制造工业竞争异常激烈。为了适应生产工艺不断更新的需要，降低成本，缩短新产品的开发周期，美国通用汽车公司(公司)在年提出了招标开发研制新型顺序逻辑控制装置的十条要求，它就是有名的十条招标指标。主要内容如下：()编程简单，可在现场修改和调试程序。()维护方便，各部件最好是插件式的装置。()可靠性高于继电器控制柜。()体积小于继电器控制柜。()可将数据直接送入管理

6、计算机。()在成本上可与继电器控制柜竞争。()输入可以是交流(注：美国电网电压为)()输出为交流、以上，能直接驱动电磁阀。()具有灵活的扩展能力，在扩展时原系统只需做很少的变更。()用户程序存储容量至少能扩展到(根据当时的汽车装配过程的要求提出的)。年，美国数字设备公司(公司)根据十项招标的要求，研制出世界上第一台可编程控制器，型号为。用它代替传统的继电器控制系统，在美国通用汽车公司的自动装配线上试用，获得了成功。的出现引起了世界各国的普遍重视，日本和西欧国家通过引进技术也分别于年和年研制出自己的可编程控制器。从此以后装置遍及世界各发达国家的工业现场。我国对此项技术的研究始于年，年后进入工业应

7、用阶段。正是由于具有多种功能，并集三电(电控装置、电仪装置、电气传动控制装置)于一体，使得在工厂中备受欢迎，用量高居首位，成为现代工业自动化的三大支柱(、机器人、)之一。综述：作为传统继电器的替代产品出现的集计算机技术、自动控制技术和通信技术为一体的产物新型的通用的工业自动化装置现代工业生产自动化三大支柱(、机器人)之一。作业：()第一台产生的进度是()。.年.年年.年()控制系统能取代继电接触器控制系统的()部分。.整体.主电路.接触器.控制电路()可编程控制器的定义是什么？()是如何分类的？课时教案单位：授课教师:课程系统设计与调试第周第课时年月日课题模块一初识任务二了解的主要特点及应用任

8、务三了解的性能及选型授课班级教学目标知识目标了解在工业控制中的应用及优点，掌握的性能指标和选型原则。能力目标通过对实验装置的认识和了解，掌握的应用领域、选型原则。素质目标培养学生安全实操的良好行为习惯培养学生良好的道德行为习惯，加强礼仪礼貌教育。重点性能指标、选型原则难点选型授课方法演示、讲解、实物课型新授课教具实验实验箱、计算机、投影等教学内容及过程【组织教学】【复习】、的定义概念是什么？【导入新课】一、的主要特点的设计是站在用户立场，以用户需要为出发点，以直接应用于各种工业环境为目标，同时又不断采用先进技术求发展。可编程控制器经过近四十年的发展，已日臻完善。其主要特点为：()可靠性高、抗干

9、扰能力强()编程简单易学()使用维护方便.硬件配置方便。.安装方便。.使用方便。.维护方便。()体积小、重量轻、功耗低。()设计施工周期短。二、的应用领域在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、石化、电力、机械制造、汽车制造、环保及娱乐等各行各业。其应用大致可分为以下几种类型：()用于逻辑开关和顺序控制复习巩固演示讲解巡回指导边学边练这是最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如：机床电气、电机控制等。亦可取代顺序控制，如：高炉上料、电梯控制等。()机械位移控制位移控制是指使用专用的位移控制模块来控制驱动步进电机

10、或伺服电机，实现对机械构件的运动控制。世界上各主要厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械手、数控机床、机器人、电梯等场合。()数据处理现代具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统。也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。()用于模拟量的控制具有、转换及算术运算功能，可实现模拟量控制。现在大型的都配有(比例

11、、积分、微分)子程序或模块，可实现单回路、多回路的调节控制。()用于组成多级控制系统，实现工厂自动化网络通信含间的通信及与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各厂商都十分重视的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的都具有通信接口，通信非常方便，可以实现对整个生产过程的信息控制和管理。任务三了解的性能及选型我们在一个控制系统里使用，种类很多，功能不同，如何根据我们的控制要求选用我们需要的呢？一、的性能指标虽然各生产厂家产品的型号、规格和性能各不相同，通常可以按照以下七种性能指标来进行综合描述。()点数输入输出点数是指输入信号和输出信号的数量，也就是输入、输

12、出端子数总和。()存储容量存储容量是指中用户程序存储器的容量，也就是用户的存储容量。注意：内存容量”实际是指用户程序容量，它不包括系统程序存储器的容量。程序容量与最大点数大体成正比。()扫描速度扫描速度一般指执行一步指令的进度，单位为步。有时也以执行步指令的进度计，其单位为千步。用户手册一般给出执行各条指令所用的进度，可以通过比较各种执行相同的操作所用的进度，来衡量扫描速度的快慢。()编程语言与指令系统的编程语言一般有梯形图、助记符、()以及高级语言等。()内部寄存器内部有许多辅助寄存器给用户提供特殊功能，以简化整个系统设计。内存寄存器的种类多少、容量大小和配置情况是衡量硬件功能的一个主要指标

13、。()功能模块常用的功能模块主要有：和转换模块、高速计数模块、位置控制模块、速度控制模块、轴定位模块、温度控制模块、远程通信模块、高级语言编辑模块以及各种物理量转换模块等。()可扩展能力的可扩展能力主要包括点数的扩展、存储容量的扩展、联网功能的扩展和各种功能模块的扩展等。在选择时，经常需要考虑到的可扩展性。二、的分类可编程控制器产品的种类很多，一般可以从它的结构形式、输入/输出点数及功能进行分类。()按结构形式分类有整体式和模块式两种结构形式。整体式：又称单元式或箱体式，特点是结构紧凑、体积小、重量轻、价格低。图整体式外观图模块式：将各部分以单独的模块分开，形成独立单元，使用时可将这些单元模块

14、分别插入机架底板的插座上。特点是组装灵活，便于扩展，维修方便，可根据要求配置不同模块以构成不同的控制系统。一般大、中型采用模块式结构，有的小型也采用这种结构。主基板模块式图模块式外观图()按输入输出点数和内存容量分类分为微型机、小型机、中型机、大型机、超大型机等类型。/点数小于为微型。/点数在为微小型。/点数在为小型。/点数在为中型。/点数大于为大型。/点数在以上为超大型。以上划分不包括模拟量/点数，且划分界限不是固定不变的。不同的厂家也有自己的分类方法。三、的选型()的类型的选择从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型的点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统。模

15、块型提供多种卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。()输入输出模块的选择输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应进度较长等特点。可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。可根据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便提高控制水平和降低应用成本。考虑是否需要

16、扩展机架或远程机架等。()电源的选择一般的供电电源应设计选用电源，与国内电网电压一致。重要的应用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电。如果本身带有可使用电源时，应核对提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入，对输入和输出信号的隔离是必要的，有时也可采用简单的二极管或熔丝管隔离。()存储器的选择按个点至少选存储器选择。需要复杂控制功能时，应选择容量更大，档次更高的存储器。()经济性的考虑选择时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产品。输入输出点数对价格有直接影响。每增加

17、一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。课时教案单位：授课教师:课程系统设计与调试第周第课时年月日课题模块一初识任务四的内部结构及工作原理授课班级教学目标知识目标了解内部结构(重点输入输出的内部接线构造)。掌握循环扫才而工作原理，了解的性能指标。能力目标通过对实验装置的认识和了解，掌握的组成、使用、以及接口基本常识。掌握实训装置接线原则、方法素质目标培养学生安全实操的良好行为习惯培养学生良好的道德行为习惯，加强礼仪礼貌教育。重点外部端子接线、工作原理难点内部结构、工作

18、原理授课方法演示、讲解、实物课型新授课实验箱、计算机、投影等教学内容及过程【组织教学】【复习】、的定义概念是什么？【导入新课】一、的内部结构采用了典型的计算机结构复习巩固演示讲解巡回指导边学边练上帝*机打3机,wfa人机界PLT-图的硬件系统结构.中央处理器()是整个的核心，是一个控制指挥的中心。存储器()的存储器由系统存储器和用户存储器组成O系统存储器用来存放系统管理程序，用户不能修改。用户存储器包括用户程序存储器和数据存储器，用来存放用户编制的梯形图程序或用户数据，常用高效的锂电池作后备电池。产品样本或使用手册中所列存储器的形式及容量是指用户存储器。当提供的用户程序存储器容量不够用，可用扩

19、充存储器卡盒。.输入输出接口电路PLCF：()继电器输出型接口电路%点比()直流输入的接口电路()晶体管输出型接口电路()晶闸管输出型接口电路图常用的接口电路输入接口电路采用光电耦合电路与现场输入信号相连是为了增强抗干扰能力，防止现场的强电干扰信号进入。光电耦合电路的关键器件是光耦合器,般是由发光二极管和光电三极管组成。光耦合器的抗干扰性能：由于输入和输出端是靠光信号耦合的，在电气上是完全隔离的，因此输出端的信号不会反馈到输入端，也不会产生地线干扰或其他用扰。输出接口电路抗干扰：采用光电耦合电路。功率驱动：有继电器、晶体管和晶闸管（可控硅）三种输出方式。继电器输出型为有触点输出方式，适用于低速

20、、大功率交直流负载,负载电流大于，这种方式存在继电器触点的电气寿命和机械寿命问题。闻体片.输出型为无触点输出方式，适用于高速、小功率直流负载，负载电流约。而闸管箍出型为无触点输出方式，适用于高速、大功率交流负载。负载电流约为。.电源配有开关电源，供内部电路使用。与普通电源相比，电源的稳定性好、抗干扰能力强。对电网提供的电源稳定度要求不高，一般允许电源电压在其额定值土的范围内波动。许多还向外提供直流稳压电源，用于对外部传感器供电。.其它接口电路通信接口电路扩展接口电路。二、外部端子接线.输入接线立欣飞3出oT打器IQ1112丁14诃叵L*000000000000000000I/i/2m1IIII

21、II1IIIIJ电踹出.输出接线I1M*L+助01建以”即2L+H萌M7L1JML*DC|三、工作原理.的工作方式采用循环扫描工作方式，即按照“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作。整个工作过程可分为自诊断、通信服务、输入处理、程序执行、输出处理五个阶段.图循环扫描示意图()自诊断每次扫描用户程序之前，都先执行故障自诊断程序。自诊断内容包括部分、存储器、等，并且通过设置定时器来监视每次扫描是否超过要求的进度，发现异常停机，显示出错。若自诊断正常，继续向下扫描。()通信服务检查是否有与编程器、计算机等的通信要求，若有则进行相应处理。()输入处理(又称输入刷新)在输入刷新阶段，首先按顺序从输入锁存器

22、中读入所有输入端子的状态或数据，并将其存入内存中为其专门开辟的暂存区输入状态映像区中，这一过程称为输入采样或输入刷新。随后关闭输入端口,进入程序执行阶段。在程序执行阶段，即使输入端状态有变化，输入状态映像区中的内容也不会改变。变化了的输入信号的状态只能在下一个扫描周期的输入刷新阶段被读入。()程序执行在程序执行阶段，按用户程序顺序执行每条指令，从输入状态映像区中读取输入信号的状态，经过相应的运算处理后，将结果写入输出状态映像区。程序执行时并不直接处理外部输入输出接口中的信号。（）输出处埋（乂称输出刷新）同输入状态映像区一样，内存中也有一块专门的区域称为输出状态映像区，当程序所有指令执行完毕，输出状态映像区中所有输出继电器的状态在的控制下被一次集中送至输出锁存器中，并通过一定输出方式输出，推动外部相