可编程控制器应用技术教案

可编程控制器应用教学设计项目一可编程控制器基础项目导读可编程控制器（PLC）自诞生以来，凭借其控制能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单、使用方便、易于扩展等优点，成为当今工业自动化中重要的控制设备。本项目将介绍可编程控制器的入门知识。课时8学时授课班级授课类型理论、一体化教学目标知识目标了解PLC的产生、定义、发展历程和趋势。了解PLC的分类和应用。了解PLC的组成。了解西门子S7-1200PLC的硬件系统、工作原理和开发环境。技能目标能够完成西门子S7-1200PLC的安装和接线。能够正确安装和使用TIA博途软件。职业目标通过了解中国科技的飞速发展，增强民族认同感和自信心。通过了解PLC行业的发展前景，确立职业目标。重点PLC的工作原理、S7-1200PLC的安装和接线、TIA博途软件的使用难点S7-1200PLC的硬件系统、TIA博途软件的使用教学方法问答法、案例法、示范法、讲授法教学用具多媒体、计算机、PLC、导线若干教学设计任务一初识可编程控制器（2学时）：第1学时：课前任务—问题导入（5min）—传授新知（22min）—讨论互动（10min）—总结（5min）—作业布置（3min）第2学时：问题导入（5min）—传授新知（20min）—讨论互动（10min）—总结（5min）—作业布置（5min）任务二认识西门子S7-1200PLC（4学时）：第3学时（S7-1200PLC的硬件系统及工作原理）：课前导读—新课导入（5min）—传授新知（20min）—讨论互动（10min）—总结（5min）—作业布置（5min）第4学时（西门子S7-1200PLC的安装）：互动复习旧课（5min）—示范授课（10min）—学生实操（20min）—教师评价总结（5min）—作业布置（5min）第5学时（TIA博图软件的安装）：新课导入（5min）—示范授课（10min）—学生实操（25min）—教师评价总结（5min）第6学时（TIA博图软件的使用）：新课导入（2min）—示范授课（10min）—学生实操（25min）教师评价总结（5min）—作业布置（3min）项目总结实训（第7、8学时）：撰写PLC市场调查报告项目一可编程控制器基础一、教学基本情况（一）课程概况授课题目任务一初识可编程控制器授课班级授课时数2课时授课地点授课形式理论讲授参考教材《可编程控制器应用技术》（二）教材分析主编：龙威林王哲出版社：航空工业出版社随着“中国制造”到“中国智造”的转变，我国围绕重点制造领域的关键环节，开展了新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用，很多企业引入了自动化设备及自动化生产线。PLC作为自动化设备中重要的控制装置，其相关领域的人才缺口巨大，培养高级技能型人才迫在眉睫。本教材通过调研企业充分了解相关行业对本课程的知识和技能要求，做到了课政融合、项目导向，任务驱动、实训考核，强化技能、等方面，本书还紧跟时代步伐，融入“互联网+”，采用微课辅助教学。（三）教学环境与资源教师通过文旌课堂APP发布学习资料，学生借助文旌课堂APP的数字化学习资料进行课外学习；文旌课堂的活动、通知、讨论等模块为师生的交流互动提供了便利；文旌课堂的统计、作业、考试等模块保障了学生成绩的评定。文旌课堂登录网站：/（四）教学思想本课程坚持以价值塑造、知识传授、能力培养“三位一体”的培养目标实现“三全育人”授课过程中注重发挥学生的主观能动性，培养学生专业技能的同时，培养学生的社会能力和方法能力，培养学生正确的世界观、人生观、价值观。一方面将技术知识和实践导向相融合，采用学与练结合的教学方法，以项目为主体，紧紧围绕以培养学生能力为重点，通过实践驱动教学，实现知识学习与技能训练目标。另一方面，将技术知识与课程思政价值引领相融合，将思政教育元素如盐浸水的贯穿到整个教学过程中。（五）教学目标坚持立德树人，把培育和践行新时代中国特色社会主义核心价值观融入细化到每节课的教学过程中，让学生感受到沉浸式的思政教育，润物细无声。确定本学时的知识、能力、思政育人目标。知识目标能力目标思政育人目标了解PLC的产生及定义；掌握PLC的分类及应用；掌握PLC的硬件组成。能够识别不同型号的PLC；能够识别出PLC的各个硬件组成。1.具有实事求是的科学态度，乐于通过亲历实践，检验判断各种技术问题。2.有服务于社会的意识，有理想，有抱负，热爱祖国，有振兴中华的使命感和责任感。（六）教学重难点【重点】PLC的分类及应用、PLC的硬件组成【难点】PLC的应用（七）教学方法与工具采用线上线下混合式教学法。启发式线上布置学习任务、引导学生自主学习。导入法实物场景导入、激发学生学习兴趣。讲授法基础知识讲授，学生互动掌握。二、教学流程时间分配表第1学时项目内容时间问题导入【教师】提出问题1同学们见过哪些自动化控制的场景？【教师】提出问题2自动车库、十字路口的红绿灯、电梯、数控机床加工零件、自动化生产线等都是自动化控制的场景，那么这些自动化控制是怎么实现的呢？用的是什么来实现的呢？5min新课PLC的产生；PLC的定义；PLC的发展历程与发展趋势；PLC的分类与应用；22min5.分组练习，讨论互动；6.小组活动，知识竞答；10min7.展示小组竞答情况，评选优秀完成小组；8.教师总结。5min课后作业文旌课堂APP知识拓展3min第2学时项目内容时间复习+实物导入【教师】提出问题1PLC的定义？【教师】提出问题2PLC的分类？【教师】展示S7-1200PLC引导学生认识PLC的硬件5min新课1.PLC的硬件系统；2.PLC的软件系统；3.市场上主流PLC。20min5.分组练习，讨论互动；6.小组活动，知识竞答；10min7.展示小组竞答情况，评选优秀完成小组；8.教师总结；5min预习任务预习下节课内容：西门子S7-1200PLC的硬件组成5min课后作业文旌课堂APP自我检测三、教学实施过程第1学时（一）课前预习教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生课前教师利用文旌课堂APP发布预习任务，并上传任务资料。学生认领任务后，进行课前预习。上传PPT、视频、自我测验题等资料至教学平台，并发布话题讨论。登录文旌课堂APP观看视频、认领任务卡，自主学习进行话题讨论。让学生在课前去学习相关资料，找出重难点.（二）课中学习教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生导入新课问题导入【教师】提出问题1同学们见过哪些自动化控制的场景？【教师】提出问题2自动车库、十字路口的红绿灯、电梯、数控机床加工零件、自动化生产线等都是自动化控制的场景，那么这些自动化控制是怎么实现的呢？用的是什么来实现的呢？注意观察学生表情，判断学生的掌握情况认真听同学的回答学生课前已预习并且已完成课前任务，对于问题有一定的认识，提问两个课前预习任务完成较好的学生讲授新课PLC的产生和定义1．PLC的产生（1）编程简单，可现场修改程序。（2）维护方便，最好是插件式。（3）可靠性高于继电器控制装置。（4）体积小于继电器控制装置。（5）数据可以直接送入管理计算机。（6）成本上可以和继电器控制装置竞争。（7）输入信号可以是交流电压110～220V。（8）输出电流可达2A，可以直接驱动电磁阀。（9）用户存储器容量大于4KB且能扩展。（10）系统功能扩展和升级方便。1969年美国数字设备公司，研制出了世界上第1台可编程序控制器PDP-14，并在通用汽车公司的自动生产线上成功试用。因为这种新型工业控制装置可以通过编程改变控制方案，且专门用于逻辑控制，所以人们将其称为可编程序逻辑控制器(programmablelogiccontroller，PLC）。2．PLC的定义国际电工学会（internationalelectrotechnicalcommission，IEC）在1987年2月发布的可编程控制器第三稿标准草案中，对PLC做了如下定义：可编程控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境应用而设计；它采用可编程序的存储器，用于存储内部程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入、输出控制各种类型的机械或生产过程。二、PLC的发展历程和趋势1．PLC的发展历程20世纪70年代初，微处理器技术引入PLC，成为真正具有计算机特征的工业控制装置。20世纪70年代中末期，PLC进入了实用化发展阶段。20世纪80年代初，PLC进入了成熟阶段。20世纪80年代至90年代中期，PLC进入发展最快的时期。如今，PLC技术已非常成熟，成为实现工业生产自动化的三大支柱之一。2．PLC的发展趋势产品规模两极化。（2）通信网络化。网络控制是当前控制系统和PLC技术发展的潮流。（3）结构模块化、智能化。三、PLC的分类和应用1．PLC的分类（1）按结构形式分类。分为整体式和模块式两类。a整体式PLC是将电源、CPU、存储器、I/O单元等集中在一个机壳内，形成一个整体，如欧姆龙CPM1A系列、西门子S7-200系列和三菱FX2N系列的PLC等，如图1-1所示。（a）欧姆龙CPM1A系列PLC（b）西门子S7-200系列PLC图1-1结构式PLCb模块式PLC按照各组成部分的功能不同分成若干个模块，如电源模块、CPU模块、I/O模块、通信模块等。如欧姆龙CQM1H系列、西门子S7-300/400系列、西门子S7-1200/1500系列和三菱Q系列的PLC等，如图1-2所示。(a)欧姆龙CPM1H系列PLC（b）西门子S7-300系列PLC图1-2模块式PLC（2）按I/O点数分类小型PLCI/O点数≤256，如西门子S7-1200系列；中型PLC256<I/O点数≤2048，如西门子S7-300系列;大型PLCI/O点数>2048，如西门子S7-400系列。按功能分类。按照其功能强弱，分为低档机、中档机和高档机3类。小型PLC多为低档机，中型PLC多为中档机，而大型PLC多为高档机。2．PLC的应用（2）工业过程控制。广泛应用于冶金、化工、热处理、锅炉控制等。（3）运动控制。广泛应用于各种机械、机床、机器人、电梯等。（4）数据处理。广泛应用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统中。（5）通信和联网。PLC与其他智能控制设备一起，可以构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统，以满足工厂自动化系统发展的需要。四、互动讨论，知识竞答分组互动讨论，知识竞答。五、知识总结，成绩评定哪一组是今天的学习之星呢？作业完成自我检测；预习下节课内容。【教师】提出问题1【教师】【教师】课程思政善于发现问题，及时改进，创新【教师】世界上第1台可编程序控制器PDP-14【教师】选A同学上讲台，为大家叙述PLC的定义。【教师】A同学叙述完成后，重点讲述加粗部分的涵义，加图片演示。【教师】播放纪录片或图片轮播讲述PLC的发展历程【教师】播放现代工业典型自动化生产线工作视频。【教师】引导学生总结PLC的发展趋势。【教师】根据实际条件，实物展示或图片视频展示。【教师】提问互动【教师】讲授【教师】播放相关视频，根据视频讲解PLC的应用。加入课堂提问互动【教师】根据教学目标，结合本节课所讲知识点，设置8—10道题目，设置知识竞答小游戏。【教师】根据学生回答情况，进行知识点总结，对于易错知识点重点强调。评出学习之星。【学生】回答问题1【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】3—4人分为1组，参与知识竞答小游戏。【学生】分组汇报所答题目情况从学生熟悉的问题开始，增强学生学习新知识的自信心通过教师总结，引入PLC增强学生对PLC的好奇心提高学生的学习兴趣，缓解理论基础知识的枯燥增加课堂基础知识的趣味性培养学生养成善于总结的好习惯，课堂互动，营造轻松愉快的课堂氛围实物展示或图片视频展示，给予学生视觉冲击，提高学生学习的兴致。活跃课堂氛围，增加学习动力促使学生认真听讲巩固知识点，培养团队精神，提高课堂氛围，全员参与，快乐学习。培养学生良好竞争意识，提高学生学习积极性第2学时教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生导入新课复习导入【教师】提出问题1PLC的定义？【教师】提出问题2PLC的发展趋势？【教师】提出问题3PLC的分类？【教师】提出问题4PLC的应用场合？问题导入学过什么是PLC，PLC的应用，那么PLC到底是何方神圣呢？有哪些构成部分？问题1随机找同学回答问题2学生竞答问题3学生主动起立回答问题4共同回答认真听同学的回答温故而知新激发学生学习兴趣讲授新课一、PLC的组成1．PLC的硬件系统PLC的硬件系统包括CPU（中央处理器）、存储器、输入/输出单元、外设I/O接口（通信接口）、I/O扩展接口、电源等部分。图1-3为整体式PLC的硬件组成，所有单元在同一机壳内；图1-4为模块式PLC的硬件组成，各部件独立封装成模块，各模块通过总线连接。图1-3整体式PLC的硬件组成图1-4模块式PLC的硬件组成（1）CPUCPU在系统监控程序的控制下，通过循环扫描方式，将外部输入信号的状态写入输入映像寄存器中，PLC进入运行状态后，从存储器中逐条读取用户指令，按指令规定的任务进行数据传送、逻辑运算、算术运算等操作，然后将结果送到输出映像寄存器中。（2）存储器PLC的存储器按照读写方式不同，可分为只读存储器和随机存储器；按照用途和功能不同，可分为系统程序存储器和用户存储器。（3）输入/输出单元也称I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。PLC输入单元的作用是将外部电路（如按钮、行程开关、传感器的监测数据）的状态或数据，通过光电耦合电路送至PLC内部电路中。PLC输出单元的作用是将PLC的输出信号转换为可以驱动外部电路的信号，以便控制执行元件（如接触器线圈、电机、阀门、水泵等）。（4）外设I/O接口。通信接口与监视器、打印机、其他PLC、计算机等设备实现信息交互。（5）智能接口模块。为了适应较复杂的控制需要，PLC还有一些智能接口模块，也称为智能控制单元，如PID模块、高速计数器模块、温度控制模块等。这类模块大多带有单独的CPU，有一定的数据处理能力。2．PLC的软件系统PLC的软件系统由系统程序和用户程序组成。系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序等。用户程序是用户根据控制要求编写的应用程序，主要功能包括以下3个方面。（1）检查是否满足热启动需要的条件。（2）处理过程数据。（3）用OB（组织块）中的程序对中断事件做出反应。PLC用户程序通常采用相对简单、易懂、形象的专用语言。基本上可归纳为两种类型：一是采用字符表达方式的编程语言，如语句表、文本语言等；二是采用图形符号表达方式的编程语言，如梯形图、功能块图、顺序功能图等。二、市场上主流PLC1.美国PLC2．欧洲PLC西门子PLC应用较多。3.日本PLC日本有许多PLC制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等。三、互动讨论，知识竞答分组互动讨论，知识竞答。四、知识总结，成绩评定哪一组是今天的学习之星呢？五、作业1.完成文旌课堂APP自我检测；2.预习下节课内容。【教师】【教师】图1-3和1-4分别放大在大屏幕上，要求学生读图3分钟，掌握PLC的硬件组成部分。然后提问。【教师】动画展示CPU的工作，动画速度与语速保持一致【教师】提问PLC的存储器的分类。【教师】图片展示输入输出单元，让学生掌握哪些是输入哪些是输出。【教师】图片展示讲解【教师】根据PPT课件讲授。【教师】分别找三位学生，讲述市场上主流PLC。最后总结。【教师】根据教学目标，结合本节课所讲知识点，设置8—10道题目，设置知识竞答小游戏。【教师】根据学生回答情况，进行知识点总结，对于易错知识点重点强调。评出学习之星。【学生】认真听讲【学生】认真读图，准备好作答。【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】3—4人分为1组，参与知识竞答小游戏。【学生】分组汇报所答题目情况学生感性认识增强学生对PLC的好奇心培养学生自学能力，总结能力。通过学生问答，掌握知识点。提高学生的学习兴趣，缓解理论基础知识的枯燥了解内容，学生理解即可。反复重复，尽可能减少后续编程出现错误。增加课堂基础知识的趣味性学生理解用户程序与系统程序的区别锻炼学生的语言表达能力和胆量。巩固知识点，培养团队精神，提高课堂氛围，全员参与，快乐学习。培养学生良好竞争意识，提高学生学习积极性教学反思该章节理论知识较多，多采用视频动画，讲授法和问答法，但仍然有个别同学易走神，所以该章节后续添加趣味互动。项目一可编程控制器基础一、教学基本情况（一）课程概况授课题目任务二认识西门子S7-1200PLC—S7-1200PLC的硬件组成及工作原理授课班级授课时数1课时授课地点授课形式理论讲授参考教材《可编程控制器应用技术》（二）教材分析主编：龙威林王哲出版社：航空工业出版社随着“中国制造”到“中国智造”的转变，我国围绕重点制造领域的关键环节，开展了新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用，很多企业引入了自动化设备及自动化生产线。PLC作为自动化设备中重要的控制装置，其相关领域的人才缺口巨大，培养高级技能型人才迫在眉睫。本教材通过调研企业充分了解相关行业对本课程的知识和技能要求，做到了课政融合、项目导向，任务驱动、实训考核，强化技能、等方面，本书还紧跟时代步伐，融入“互联网+”，采用微课辅助教学。（三）教学环境与资源教师通过文旌课堂APP发布学习资料，学生借助文旌课堂APP的数字化学习资料进行课外学习；文旌课堂的活动、通知、讨论等模块为师生的交流互动提供了便利；文旌课堂的统计、作业、考试等模块保障了学生成绩的评定。文旌课堂登录网站：/（四）教学思想本课程坚持以价值塑造、知识传授、能力培养“三位一体”的培养目标实现“三全育人”授课过程中注重发挥学生的主观能动性，培养学生专业技能的同时，培养学生的社会能力和方法能力，培养学生正确的世界观、人生观、价值观。一方面将技术知识和实践导向相融合，采用学与练结合的教学方法，以项目为主体，紧紧围绕以培养学生能力为重点，通过实践驱动教学，实现知识学习与技能训练目标。另一方面，将技术知识与课程思政价值引领相融合，将思政教育元素如盐浸水的贯穿到整个教学过程中。（五）教学目标坚持立德树人，把培育和践行新时代中国特色社会主义核心价值观融入细化到每节课的教学过程中，让学生感受到沉浸式的思政教育，润物细无声。确定本学时的知识、能力、思政育人目标。知识目标能力目标思政育人目标1了解S7-1200PLC的硬件组成；2掌握S7-1200PLC的工作原理；3掌握S7-1200PLC的三种工作模式1.能够根据S7-1200PLC的型号，确定其输入输出点数及类型。2.能够区分出PLC的3中工作模式。1.具有实事求是的科学态度，乐于通过亲历实践，检验判断各种技术问题。2.有服务于社会的意识，有理想，有抱负，热爱祖国，有振兴中华的使命感和责任感。（六）教学重难点【重点】S7-1200PLC的工作原理、S7-1200PLC的三种工作模式【难点】S7-1200PLC的工作原理（七）教学方法与工具采用线上线下混合式教学法。启发式线上布置学习任务、引导学生自主学习。导入法实物场景导入、激发学生学习兴趣。讲授法基础知识讲授，学生互动掌握。二、教学流程时间分配表项目内容时间问题导入【教师】提出问题1目前市场上主流PLC都有哪些？【教师】提出问题2讲台上所展示的PLC属于哪一种呢？有哪些部分组成的呢？5min新课1.S7-1200PLC的硬件系统；2.S7-1200PLC的工作原理；3.S7-1200PLC的工作模式；4.S7-1200PLC的开发环境；20min5.分组练习，讨论互动；6.小组活动，知识竞答；10min7.展示小组竞答情况，评选优秀完成小组；8.教师总结。5min预习任务预习下节课内容：西门子PLC的安装5min课后作业文旌课堂APP知识拓展三、教学实施过程（一）课前预习教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生课前教师利用文旌课堂APP发布预习任务，并上传任务资料。学生认领任务后，进行课前预习。上传PPT、视频、自我测验题等资料至教学平台，并发布话题讨论。登录文旌课堂APP观看视频、认领任务卡，在讨论区进行话题讨论。让学生在课前去学习相关资料，找出重难点，课上针对性学习。（二）课中学习教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生导入新课问题导入【教师】提出问题1目前市场上主流PLC都有哪些？【教师】提出问题2讲台上所展示的PLC属于哪一种呢？有哪些部分组成的呢？注意观察学生表情，判断学生的掌握情况认真听同学的回答学生课前已预习并且已完成课前任务，提问两个课前预习任务完成较好的学生讲授新课一、西门子S7-1200PLC的硬件系统1.CPU模块S7-1200PLC的CPU模块主要包括CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C、CPU1215C和CPU1217C系列，其技术参数如表1-2所示。表1-2S7-1200PLC各系列的技术参数（重点）2．信号板信号板（signalboard，SB）（见图1-6）是S7-1200PLC所特有的硬件设置，任何一种CPU模块都可以在其正面安装一块信号板。图1-6信号板S7-1200PLC的信号板主要包括数字量输入/输出（DI/DO）板、模拟量输入/输出（AI/AO）板和通信板，技术规范如表1-3所示。表1-3信号板的技术规范分类名称作用DI/DOSB12214点的数字量输入信号板SB12224点的数字量输出信号板SB122312点输入/2点输出的数字量输入/输出信号板AI/AOSB1231112位的模拟量输入信号板SB12311个通道的热电偶和1个通道的热电阻模拟量输入信号板通信板CB1241RS485接口和9针d-sub插座3．信号模块S7-1200PLC的信号模块（I/O模块）也称为SM模块，主要用于扩展PLC的输入/输出点数，增加PLC的附加功能。通常安装在CPU模块的右侧。信号模块按其信号类型不同，可分为数字量模块和模拟量模块。其中，数字量模块包括数字量输入模块、数字量输出模块和数字量输入/输出模块，模拟量模块包括模拟量输入模块、模拟量输出模块和模拟量输出/输出模块。常见信号模块的技术规范见教材表1-4和表1-5所示。4．通信模块S7-1200PLC集成了PROFINET（一种基于工业以太网技术的现场总线）接口，CPU可以与计算机、PROFINETI/O设备及使用标准TCP协议的设备进行通信。另外，在CPU的左边，最多还可以安装3个通信模块。可以实现PLC与计算机、PLC或PLC之间的通信，也可以和其他控制部件或智能模块通信或组成局部网络。二、西门子S7-1200PLC的工作原理和工作模式1．S7-1200PLC的工作原理（重点）S7-1200PLC采用循环扫描的工作方式，即“顺序扫描，循环工作”。如果忽略远程I/O特殊模块和其他通信服务，扫描过程可分为“输入采样”“程序执行”“输出刷新”3个阶段，如图1-7所示。整个过程扫描并执行一次所需要的时间称为扫描周期。西门子S7-1200PLC的工作原理和工作模式西门子S7-1200PLC的工作原理和工作模式图1-7S7-1200PLC原理输入采样阶段。CPU首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入对应的输入映像寄存器中。注：在程序执行阶段和输出刷新阶段，输入映像寄存器与外界隔离，无论输入信号如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入输入端的新内容。（2）程序执行阶段。CPU按先左后右、先上后下的顺序逐点扫描。若遇到程序跳转指令，则根据是否满足跳转条件来决定程序的跳转地址。当指令中涉及输入、输出状态时，CPU就从输入映像寄存器中“读入”上一阶段采入的对应输入端子的状态，从数据块中“读入”对应元件（软继电器）的当前状态，然后进行相应的运算，再将运算结果存入输出映像寄存器中。对输出映像寄存器来说，每一个元件（软继电器）的状态都会随着程序执行过程而变化。（3）输出刷新阶段。在所有指令执行完毕后，输出映像寄存器中所有输出继电器的状态（接通/断开）在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过一定方式驱动外部负载。注：PLC在一个扫描周期内，对输入状态的扫描只是在输入采样阶段进行，输出值也只有在输出刷新阶段才能被送出去，而在程序执行阶段输入端和输出端均被封锁。这就是集中采样、集中输出方式。2．S7-1200PLC的工作模式S7-1200PLC有3种工作模式，即STOP模式、STARTUP模式和RUN模式。在STOP模式下，CPU不执行任何程序，此时用户可以编辑、修改、下载和上传程序；在STARTUP模式下，CPU将执行一次“启动OB”程序（如果存在）；在RUN模式下，CPU重复执行PLC程序。用户可以监视和修改输入接口的状态和数据，但无法修改和下载程序。三、S7-1200PLC的开发环境TIA博途（TIAPortal）软件将所有的自动化软件工具都统一到一个开发环境中，是自动化行业内首个采用统一工程组态和软件项目环境的自动化软件。TIA博途STEP7是西门子PLC的一款编程软件，用于西门子系列工控产品包括SIMATICS7、M7、C7和基于PC的WinAC的编程、监控和参数设置，是SIMATIC工业软件的重要组成部分。TIA博途WinCC是西门子公司开发的一款可视化过程监控软件，它能够进行数据采集、监控、数据处理等一系列操作。TIA博途Startdrive软件是西门子博途TIA软件的一个组件，用于调试西门子的变频器产品，主要完成联网、配置参数（包括功率部件、电机、编码器、自由功能块和工艺控制器等）、配置控制方式和故障诊断等功能。TIA博途SCOUT工作组态将运动控制任务、PLC任务、工艺功能和驱动组态组合在一个系统中，它通过一个用户友好、组织清晰的“导航中心”开发和管理PLC项目所需的全部工具。四、互动讨论，知识竞答分组互动讨论，知识竞答。四、知识总结，成绩评定哪一组是今天的学习之星呢？五、作业1.完成文旌课堂APP自我检测；2.预习下节课内容。【教师】提问学生，由学生来介绍该表格。【教师】补充讲解数字量和模拟量的概念【教师】随机提问某型号的PLC，其输入输出点数和类型。【教师】要求学生拿出手机，扫描二维码，回答PLC的工作原理。【教师】重点讲解标“注”后面的内容。【教师】向学生强调3种工作模式下CPU的动作。【教师】图形展示TIA的五种环境，介绍各环境的作用。【教师】根据教学目标，结合本节课所讲知识点，设置8—10道题目，设置知识竞答小游戏。【教师】根据学生回答情况，进行知识点总结，对于易错知识点重点强调。评出学习之星。【学生】介绍表格。【学生】认真听讲，并举出数字量的例子。【学生】认真回答。【学生】手机扫描二维码，回答老师问题。【学生】认真听讲【学生】认真听讲，注意区分【学生】认真听讲。【学生】3—4人分为1组，参与知识竞答小游戏。【学生】分组汇报所答题目情况技术参数为重点内容，需要学生熟练掌握，师生互动，有利于学生记忆数字量和模拟量是PLC的信号种类，学生必须分清模拟量和数字量学生设计选型PLC时，需要清楚的知道所需PLC的输入输出点数及类型。给予学生拿手机扫描二维码的机会，活跃课堂氛围同时学习知识。此部分内容向学生介绍即可，各开发环境学生在实操中可以熟悉。巩固知识点，培养团队精神，提高课堂氛围，全员参与，快乐学习。培养学生良好竞争意识，提高学生学习积极性教学反思本课时内容需要理解的内容较多，尤其是PLC的工作原理，理论性较强，通过学生扫描二维码增加学生学习兴趣，提高学生记忆力。但理论性较强的知识还需要进一步挖掘科学的教学方法，将较难知识点提取为通俗易懂的知识点。项目一可编程控制器基础一、教学基本情况（一）课程概况授课题目任务二认识西门子S7-1200PLC—西门子S7-1200PLC的安装授课班级授课时数1课时授课地点授课形式一体化参考教材《可编程控制器应用技术》（二）教材分析主编：龙威林王哲出版社：航空工业出版社随着“中国制造”到“中国智造”的转变，我国围绕重点制造领域的关键环节，开展了新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用，很多企业引入了自动化设备及自动化生产线。PLC作为自动化设备中重要的控制装置，其相关领域的人才缺口巨大，培养高级技能型人才迫在眉睫。本教材通过调研企业充分了解相关行业对本课程的知识和技能要求，做到了课政融合、项目导向，任务驱动、实训考核，强化技能、等方面，本书还紧跟时代步伐，融入“互联网+”，采用微课辅助教学。（三）教学环境与资源教师通过文旌课堂APP发布学习资料，学生借助文旌课堂APP的数字化学习资料进行课外学习；文旌课堂的活动、通知、讨论等模块为师生的交流互动提供了便利；文旌课堂的统计、作业、考试等模块保障了学生成绩的评定。文旌课堂登录网站：/（四）教学思想本课程坚持以价值塑造、知识传授、能力培养“三位一体”的培养目标实现“三全育人”授课过程中注重发挥学生的主观能动性，培养学生专业技能的同时，培养学生的社会能力和方法能力，培养学生正确的世界观、人生观、价值观。一方面将技术知识和实践导向相融合，采用学与练结合的教学方法，以项目为主体，紧紧围绕以培养学生能力为重点，通过实践驱动教学，实现知识学习与技能训练目标。另一方面，将技术知识与课程思政价值引领相融合，将思政教育元素如盐浸水的贯穿到整个教学过程中。（五）教学目标坚持立德树人，把培育和践行新时代中国特色社会主义核心价值观融入细化到每节课的教学过程中，让学生感受到沉浸式的思政教育，润物细无声。确定本学时的知识、能力、思政育人目标。知识目标能力目标思政育人目标1掌握S7-1200PLC的安装要点2掌握S7-1200PLC电源接线的两种模式；3掌握S7-1200PLC输入输出模块接线方法。1.能够独立正确的安装S7-1200PLC。2.能够正确的识别出PLC的供电电源类型，并能够正确接线。3.能够正确安装PLC的输入输出模块接线。1.具有实事求是的科学态度，乐于通过亲历实践，检验判断各种技术问题。2.有精益求精的学习态度，能够理论联系实践，有守正、创新精神。（六）教学重难点【重点】S7-1200PLC电源接线的两种模式、输入输出模块接线【难点】S7-1200PLC电源接线的两种模式、输入输出模块接线（七）教学方法与工具采用线上线下混合式教学法。启发式线上布置学习任务、引导学生自主学习。导入法实物场景导入、激发学生学习兴趣。示范法示范操作，学生实操联系。讲授法理论讲授，师生互动共情。二、教学流程时间分配表项目内容时间问题导入【教师】播放视频自动化生产线PLC的工作，着重显示PLC的安装位置。【教师】提出问题2视频中的PLC安装在哪个位置？【教师】提出问题3PLC如何安装？有没有注意事项？5min新课1.S7-1200PLC的CPU安装，教师示范，学生实操。2.S7-1200PLC的电源接线，教师示范，学生实操。3.S7-1200PLC的输入输出模块接线，教师示范，学生实操。30min4.成果展示，成绩评定；5.知识总结。5min预习任务预习下节课内容：TIA博途软件的安装与使用5min课后作业文旌课堂APP知识拓展三、教学实施过程（一）课前预习教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生课前教师利用文旌课堂APP发布预习任务，并上传任务资料。学生认领任务后，进行课前预习。上传PPT、视频、自我测验题等资料至教学平台，并发布话题讨论。登录文旌课堂APP观看视频、认领任务卡，在讨论区进行话题讨论。让学生在课前去学习相关资料，找出重难点，课上针对性学习。（二）课中学习教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生导入新课问题导入【教师】播放工业控制中自动化生产线的工作过程，着重显示PLC的位置。【教师】提出问题1视频中的PLC是如何是安装在生产线哪里？【教师】提出问题2是如何安装的呢？有什么注意事项？播放视频，提出问题认真观看视频，回答老师的问题视频+问题导入，增加趣味性，挺高学生学习兴趣讲授新课一、西门子S7-1200PLC的硬件系统1.CPU的安装S7-1200PLC可以方便地安装在标准导轨或面板上，并且可以采用水平或垂直两种安装方式，如图1-8所示。图1-8S7-1200PLC的安装方式（a）DIN导轨安装方式（b）面板安装方式（c）水平安装方（d）垂直安装方式1—卡夹处于锁紧位置；2—卡夹处于伸出位置；3—模块前端与机柜内壁间的深度安装S7-1200PLC时，在设备上方和下方必须留出至少25mm的空隙。此外，模块前端与机柜内壁间至少应留出25mm的深度。注：安装时，要注意：=1\*GB3①垂直安装时，允许的最大环境温度比水平安装时低10℃；=2\*GB3②在安装或拆卸任何模块（含引线）之前，要确保电源处于断开状态；=3\*GB3③S7-1200PLC必须安装在外壳、控制柜或电控室内；=4\*GB3④S7-1200PLC必须与热辐射、高压和电噪声隔离开。2．S7-1200PLC的接线（1）供电电源接线。S7-1200PLC有两种供电方式，即DC24V和AC120～240V，供电端子的接线方法如图1-9所示。（a）（b）（a）直流电源接线方法（b）交流电源接线方法图1-9CPU供电接线标记为L+/M的电源端子为直流电源端，而标记为L1/N的电源端子为交流电源端，接线时必须首先确认CPU的类型及其供电方式。数字量模块接线。(重点讲解)包括数字量输入模块和数字量输出模块接线。S7-1200PLC的数字量输入。有DC24V漏型输入和源型输入两种。漏型输入，数字量输入公共端1M接24V直流电源的负极，如图1-10（a）所示；源型输入，数字量输入公共端1M接24V直流电源的正极，如图1-10（b）所示。（a）漏型输入源型输入图1-10数字量输入接线S7-1200PLC的数字量输出方式。有晶体管输出和继电器输出两种类型。其中，晶体管输出的CPU只支持直流信号输出，如图1-11（a）所示；直流晶体管输出接线（b）继电器输出接线图1-11数字量输出接线（3）模拟量模块接线包括模拟量输入模块和模拟量输出模块接线。模拟量输入模块可以采用标准电流和电压信号，其接线方式根据模拟量仪表或设备线缆个数分为四线制、三线制和二线制3种类型，如图1-12所示。（a）四线制信号接线（b）三线制信号接线（c）二线制信号接线图1-12模拟量电流/电压接线模拟量输出模块可以输出标准电流和电压信号，其接线方式（以SM1232模块为例）如图1-13所示。图1-13模拟量输出接线二、知识总结，成绩评定哪一组是今天的学习之星呢？三、作业1.完成文旌课堂APP自我检测；2.预习下节课内容。【教师】向学生理论讲述完安装要点后，示范两种方式的安装。示范完成以后要求学生动手安装，并巡回指导。【教师】讲授PLC电源供电线路接法，教学生看PLC供电电源类型。示范接线【教师】理论讲解源型和漏型的区别。【教师】以漏型输入输出的接线为例，讲解数字量输入输出的接线方法，并示范操作。巡回指导。【教师】示范两种接线方法，余下一种由学生自行接线。巡回指导【教师】检验学生接线结果总结学生接线过程中遇到的问题，总结接线注意事项。【学生】注意听，认真看。按照教师安装方法，自行安装。【学生】认真听，仔细观察。并动手接线。【学生】认真听。【学生】认真听。教师示范后，动手操作【学生】认真听，仔细看。【学生】展示接线成果，认真听老师总结。此部分为操作性较强的知识点，教师应用示范的方法向学生讲解后，学生自己动手操作，易于学生掌握安装要点。理论讲解、示范操作的基础上，学生动手操作，便于学生掌握技能。源型和漏型易混肴。示范操作易于学生学习，动手操作便于掌握技能。学生举一反三。巩固知识点，培养团队精神，提高课堂氛围，全员参与，快乐学习。教学反思本课时内容是理论加实操，学生需要在掌握理论知识的基础上，进行实操，所以本节课教师应注重讲解的时效性，给学生实操预留更多的时间。项目一可编程控制器基础一、教学基本情况（一）课程概况授课题目任务二认识西门子S7-1200PLC—TIA博途软件的安装与使用授课班级授课时数2课时授课地点授课形式一体化参考教材《可编程控制器应用技术》（二）教材分析主编：龙威林王哲出版社：航空工业出版社随着“中国制造”到“中国智造”的转变，我国围绕重点制造领域的关键环节，开展了新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用，很多企业引入了自动化设备及自动化生产线。PLC作为自动化设备中重要的控制装置，其相关领域的人才缺口巨大，培养高级技能型人才迫在眉睫。本教材通过调研企业充分了解相关行业对本课程的知识和技能要求，做到了课政融合、项目导向，任务驱动、实训考核，强化技能、等方面，本书还紧跟时代步伐，融入“互联网+”，采用微课辅助教学。（三）教学环境与资源教师通过文旌课堂APP发布学习资料，学生借助文旌课堂APP的数字化学习资料进行课外学习；文旌课堂的活动、通知、讨论等模块为师生的交流互动提供了便利；文旌课堂的统计、作业、考试等模块保障了学生成绩的评定。文旌课堂登录网站：/（四）教学思想本课程坚持以价值塑造、知识传授、能力培养“三位一体”的培养目标实现“三全育人”授课过程中注重发挥学生的主观能动性，培养学生专业技能的同时，培养学生的社会能力和方法能力，培养学生正确的世界观、人生观、价值观。一方面将技术知识和实践导向相融合，采用学与练结合的教学方法，以项目为主体，紧紧围绕以培养学生能力为重点，通过实践驱动教学，实现知识学习与技能训练目标。另一方面，将技术知识与课程思政价值引领相融合，将思政教育元素如盐浸水的贯穿到整个教学过程中。（五）教学目标坚持立德树人，把培育和践行新时代中国特色社会主义核心价值观融入细化到每节课的教学过程中，让学生感受到沉浸式的思政教育，润物细无声。确定本学时的知识、能力、思政育人目标。知识目标能力目标思政育人目标1掌握TIA博途软件安装的步骤。2掌握TIA博途软件的基本使用方法。1.能够独立正确的安装TIA博途软件。2.能够使用TIA博途软件完成程序调试。3.能够解决TIA博途软件安装与使用过程中遇到的实际问题。1.具有实事求是的科学态度，乐于通过亲历实践，检验判断各种技术问题。2.结合TIA博途软件的安装步骤，教育学生做人做事也要脚踏实地、一步一个脚印地走向成功，不能投机取巧。（六）教学重难点【重点】TIA博途软件的基本使用方法【难点】TIA博途软件的基本使用方法（七）教学方法与工具采用线上线下混合式教学法。启发式线上布置学习任务、引导学生自主学习。导入法问题导入、激发学生学习兴趣。示范法示范操作，学生实操联系。讲授法理论讲授，师生互动共情。二、教学流程时间分配表第1课时项目内容时间问题导入【教师】提出问题1S7-1200PLC的电源接线有几种？【教师】提出问题2S7-1200PLC的输入输出模块如何接线？【教师】提出问题3前面我们讲解了PLC的硬件组成及其安装。PLC的全称是可编程序逻辑控制器，字面意思上理解就是该控制器是可编程的，既然是编程，那么它的编程软件是什么呢？5min新课1.TIA博途软件的安装环境；2.TIA博途软件的安装步骤.35min3.成果展示，成绩评定；4.知识总结。5min第2课时项目内容时间问题导入【教师】提出问题我们已经学习过TIA博途软件的安装了，那么如何用TIA博途软件编写程序呢？2min新课1.TIA博途软件的视图；2.TIA博途软件如何创建项目；3.TIA博途软件硬件组态；4.TIA博途软件程序设计。35min5.成果展示，成绩评定；6.知识总结。5min预习任务搜集PLC市场调查报告相关内容。3min课后作业文旌课堂APP知识拓展三、教学实施过程第1学时（一）课前预习教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生课前教师利用文旌课堂APP发布预习任务，并上传任务资料。学生认领任务后，进行课前预习。上传PPT视频、测验题等资料至教学平台，发布话题讨论。文旌课堂APP观看视频、认领任务，在讨论区进行话题讨论。让学生在课前去学习相关资料，找出重难点，课上针对性学习。（二）课中学习教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生导入新课问题导入【教师】提出问题1S7-1200PLC的电源接线有几种？【教师】提出问题2S7-1200PLC的输入输出模块如何接线？【教师】提出问题3前面我们讲解了PLC的硬件组成及其安装。PLC的全称是可编程序逻辑控制器，字面意思上理解就是该控制器是可编程的，既然是编程，那么它的编程软件是什么呢？复习旧课，温故知新。提出问题，问题导入认真回答老师的问题问题导入，挺高学生学习兴趣讲授新课一、TIA博途软件的安装1.安装要求本教材所使用的软件版本为TIA博途STEP7V15.1专业版。运行该软件推荐的计算机配置如表1-6所示。表1-6推荐的计算机配置配置要求操作系统MicrosoftWindows7或更高处理器Intel®Core™i5-6440EQ2.7GHz或更高内存16GB或更大（大型项目为32GB以上）硬盘50GB的固态硬盘或更大显示器15.6″全高清显示器（1920×1080或更高）2.安装步骤步骤1右击“TIA_Portal_STEP_7_Pro_WINCC_Adv_V15_1.exe”文件，在弹出的快捷菜单中选择“以管理员身份运行”选项，如图1-14所示。图1-14运行安装文件步骤2进入安装程序引导界面（解压缩），单击“下一步”按钮，如图1-15所示。图1-15安装程序引导界面步骤3进入选择安装语言界面，选中“下一步”按钮，如图1-16所示。图1-16选择安装语言界面步骤4进入解压缩路径设置界面，选择路径后，勾选“退出时删除提取的文件”复选框，单击“下一步”按钮进行解压缩，如图1-17所示。图1-17选择解压缩路径界面安装路径不能包含中文字符。如果只解压文件可勾选“解压缩安装程序文件，但不进行安装”复选框。步骤5解压缩完成后，进入安装引导界面，选中“安装语言：中文”单选钮，单击“下一步”按钮，如图1-18所示。图1-18安装引导界面步骤6进入产品语言界面，勾选“中文”复选框，单击“下一步”按钮，如图1-19所示。图1-19产品语言界面步骤7进入产品配置及安装位置选择界面，选择要安装的产品，并勾选需要安装的文件，单击“浏览”按钮，设置安装路径，然后勾选“创建桌面快捷方式”复选框，单击“下一步”按钮，如图1-20所示。图1-20产品配置及安装位置选择界面步骤8进入许可证条款界面，阅读许可证条款并勾选“本人接受所列出的许可协议中所有条款”和“本人特此确认，已阅读并理解了有关产品安全操作的安全信息”两个复选框，单击“下一步”按钮，如图1-21所示。图1-21许可证条款界面步骤9进入安全控制界面，勾选“我接受此计算机上的安全和权限设置”复选框，单击“下一步”按钮，如图1-22所示。图1-22安全控制界面步骤10进入安装设置概览界面，检查产品配置及安装路径无误后，单击“安装”按钮（见图1-23），进入安装界面，如图1-24所示。图1-23安装设置概览界面图1-24安装界面如果安装过程中未在计算机中找到许可证密钥，则可以通过从外部导入的方式将其传送到计算机中；如果跳过许可证密钥传送，安装完成后可通过自动化授权管理器传送。步骤11安装完成后，选中“是，立即重启计算机”单选钮，然后单击“重新启动”按钮，即可重启计算机，如图1-25所示。计算机重启后桌面上就会出现图标，表示软件已安装完成。图1-25安装完成界面学生分组练习三、知识总结，成绩评定哪一组是今天的学习之星呢？【教师】通过大屏幕向学生展示电脑配置参数，并告知学生如何查看电脑配置。【教师】示范操作【教师】讲解、示范操作【教师】讲解、示范操作【教师】讲解示范【教师】讲解、示范操作【教师】要求学生在工位上完成TIA博途软件，巡回指导，解决学生练习过程中遇到的问题【教师】总结TIA博途软件安装过程中遇到的问题，点评每一组的安装，评出最优组。【学生】注意听，认真看。【学生】注意听，认真看，跟随老师的节奏，在电脑上完成操作。【学生】注意听，认真看，跟随老师的节奏，在电脑上完成操作。【学生】教师示范后，动手操作【学生】认真听，仔细看。【学生】认真听，仔细做【学生】仔细做【学生】展示安装结果此部分为操作性较强的知识点，教师应用示范的方法向学生讲解后，学生自己动手操作，易于学生掌握安装要点。理论讲解、示范操作的基础上，学生动手操作，便于学生掌握技能。示范操作易于学生学习，动手操作便于掌握技能。示范操作易于学生学习，动手操作便于掌握技能。理论讲解、示范操作的基础上，学生动手操作，便于学生掌握技能。学生动手操作，便于学生掌握安装要点。通过评比，增强学生的自信心第2学时课中学习教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生导入新课问题导入【教师】提出问题我们已经学习过TIA博途软件的安装了，那么如何用TIA博途软件编写程序呢？提出问题，问题导入认真听讲问题导入，引起学生学习兴趣讲授新课一、TIA博途软件的使用1．TIA博途软件的视图TIA博途软件的视图有两种，即Portal（博途）视图和项目视图，可以单击左下角的图标按钮进行切换，如图1-26所示。Portal视图（b）项目视图图1-26TIA博途软件的视图2．创建新项目步骤1在Portal视图中，在界面左侧选择“启动”→“创建新项目”选项，然后在“项目名称”编辑框中输入项目名称并选择文件存放的路径，单击“创建”按钮，如图1-27所示。图1-27创建新项目步骤2进入新手上路界面，如图1-28所示。图1-28新手上路界面3．硬件组态步骤1在新手上路界面的右侧选择“组态设备”选项（见图1-28），进入添加新设→0XB0（设备订货号）”选项，并勾选“打开设备视图”复选框，单击“添加”按钮，如图1-29所示。图1-29添加新设备步骤2此时会打开项目视图，选择“属性”窗口区中的“IO变量”选项卡，设置I/O变量名称，如图1-30所示。图1-30设置I/O变量名称步骤3在右侧的目录中，选择“通信模块”→“PROFIBUS”→“CM1242-5”→“6GK7242-5DX30-0XE0”选项，双击添加到默认位置或拖拽到CPU左侧的指定位置，如图1-31所示。图1-31添加通信模块步骤4按照步骤3的方法将信号板“6ES7231-4HA30-0XB0”和DI/DQ“6ES7223-1PL30-0XB0”添加到合适的位置，如图1-32所示。图1-32添加信号板和DI/DQ步骤5在Portal视图中，选择“添加新设备”选项，然后单击“HMI”图标，在″→“6AV6647-0AG11-3AX0”选项，勾选“启动设备向导”复选框，单击“添加”按钮，如图1-33所示。图1-33添加HMI步骤6进入HMI设备向导界面，勾选“保存设置”复选框，单击“下一步”按钮，按照提示进行安装。安装完成后，单击“完成”按钮，如图1-34所示。图1-34HMI设备向导界面步骤7此时会进入项目视图，在左侧的项目树窗格中，选择“PLC_1（CPU1214CDC/DC/DC）”“设备组态”选项（双击）。在设备和网络窗格中，选择“网络视图”选项并选中CPU模块，然后在“属性”→“常规”选项卡中设置IP地址，如图1-35所示。图1-35设置IP地址步骤8将光标放在PLC左下方的PROFINET接口处，按下鼠标左键时会出现连接线。将此连接线拖动到HMI下方的PROFINET接口位置，即可完成PLC与HMI的网络连接，如图1-36所示。图1-36组态网络4．程序设计S7-1200的编程语言只有梯形图和功能块图两种。以梯形图为例讲解。步骤1在Portal视图中，在界面左侧选择“PLC编程”选项，然后双击缩略图中的图标，如图1-37所示。图1-37选择“PLC编程”步骤2点、线圈和向上连线到程序段1并输入相应的地址，如图1-38所示。图1-38输入梯形图步骤3单击工具栏中的“编译”按钮，开始编译PLC程序。编译完成后，可在信息窗格中查看编译结果，如图1-40所示。图1-40编译和下载步骤4编译通过后，单击工具栏中的“下载”按钮，进入搜索设备界面，在“接口/子网的连接”列表框中选择“插槽‘1X1’处的方向”选项，单击“开始搜索”按钮，搜索完成后单击“下载”按钮，如图1-41所示。图1-41搜索设备步骤5进入下载预览界面，单击“装载”按钮，如图1-42所示。图1-42下载预览步骤6下载完成后，单击工具栏中的“转至在线”和“监视”按钮，运行程序并监视变量的状态，单击工具栏中的“启动CPU”按钮，即可运行该项目，如图1-43所示。图1-43运行程序二、学生分组练习三、知识总结，成绩评定哪一组是今天的学习之星呢？四、作业1.完成文旌课堂APP自我检测；2.预习下节课内容。【教师】通过大屏幕向学生展示电脑配置参数，并告知学生如何查看电脑配置。【教师】示范操作【教师】讲解、示范操作【教师】讲解、示范操作【教师】讲解示范【教师】讲解、示范操作【教师】讲解、示范操作【教师】设计一道简单程序设计题，要求学生完成项目创建、硬件组态和程序编写。【教师】总结练习过程中出现的问题，点评各组情况，评出最优。【学生】注意听，认真看。【学生】注意听，认真看，跟随老师的节奏，在电脑上完成操作。【学生】注意听，认真看，跟随老师的节奏，在电脑上完成操作。【学生】教师示范后，动手操作【学生】认真听，仔细看。【学生】认真听，仔细做【学生】认真听，仔细做【学生】仔细做【学生】展示成果此部分为操作性较强的知识点，教师应用示范的方法向学生讲解后，学生自己动手操作，易于学生掌握安装要点。理论讲解、示范操作的基础上，学生动手操作，便于学生掌握技能。示范操作易于学生学习，动手操作便于掌握技能。示范操作易于学生学习，动手操作便于掌握技能。理论讲解、示范操作的基础上，学生动手操作，便于学生掌握技能。学生动手操作，便于学生掌握技能。学生动手操作练习，巩固知识，掌握技能通过评比，增强学生的自信心教学反思本课时内容需要学生在对电脑有一定了解的基础上之上进行，教师应注意对电脑不熟悉的同学的操作。另外，学生需要多加练习，才能真正掌握软件的使用技巧，教师鼓励学生多练习。项目一可编程控制器基础一、教学基本情况（一）课程概况授课题目项目实训：撰写PLC市场调查报告授课班级授课时数2课时授课地点授课形式理论参考教材《可编程控制器应用技术》（二）教材分析主编：龙威林王哲出版社：航空工业出版社随着“中国制造”到“中国智造”的转变，我国围绕重点制造领域的关键环节，开展了新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用，很多企业引入了自动化设备及自动化生产线。PLC作为自动化设备中重要的控制装置，其相关领域的人才缺口巨大，培养高级技能型人才迫在眉睫。本教材通过调研企业充分了解相关行业对本课程的知识和技能要求，做到了课政融合、项目导向，任务驱动、实训考核，强化技能、等方面，本书还紧跟时代步伐，融入“互联网+”，采用微课辅助教学。（三）教学环境与资源教师通过文旌课堂APP发布学习资料，学生借助文旌课堂APP的数字化学习资料进行课外学习；文旌课堂的活动、通知、讨论等模块为师生的交流互动提供了便利；文旌课堂的统计、作业、考试等模块保障了学生成绩的评定。文旌课堂登录网站：/（四）教学思想本课程坚持以价值塑造、知识传授、能力培养“三位一体”的培养目标实现“三全育人”授课过程中注重发挥学生的主观能动性，培养学生专业技能的同时，培养学生的社会能力和方法能力，培养学生正确的世界观、人生观、价值观。一方面将技术知识和实践导向相融合，采用学与练结合的教学方法，以项目为主体，紧紧围绕以培养学生能力为重点，通过实践驱动教学，实现知识学习与技能训练目标。另一方面，将技术知识与课程思政价值引领相融合，将思政教育元素如盐浸水的贯穿到整个教学过程中。（五）教学目标坚持立德树人，把培育和践行新时代中国特色社会主义核心价值观融入细化到每节课的教学过程中，让学生感受到沉浸式的思政教育，润物细无声。确定本学时的知识、能力、思政育人目标。知识目标能力目标思政育人目标1掌握撰写报告的基本思路；2掌握PLC在工业中的地位；3掌握市场调查方法。1.能够设计并独立撰写其他相关报告；2.能够进行科学地进行市场调查。1.具有实事求是的科学态度，乐于通过亲历实践，检验判断各种技术问题。2.能够通过市场调查，了解到工业发展的实际情况，培养学生家国情怀，服务社会的基本能力。（六）教学方法与工具采用线上线下混合式教学法。启发式线上布置学习任务、引导学生自主学习。讲授法理论讲授，师生互动共情。二、教学流程时间分配表项目内容时间新课讲解项目报告的格式、内容等要求10min学生撰写项目实训报告，教师巡回指导。60min成果展示15预习任务预习下节课内容：TIA博途软件的安装与使用5min课后作业文旌课堂APP知识拓展三、教学实施过程（一）课前预习教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生课前教师利用文旌课堂APP发布预习任务，并上传任务资料。学生认领任务后，进行课前预习。上传PPT、视频、自我测验题等资料至教学平台，并发布话题讨论。登录文旌课堂APP观看视频、认领任务卡，在讨论区进行话题讨论。让学生在课前去学习相关资料，找出重难点，课上针对性学习。（二）课中学习教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生讲授新课一、实训题目撰写PLC市场调查报告。二、实训目的及要求（1）了解市场中的主流PLC。（2）了解国产PLC的优势和不足。（3）了解各品牌PLC常用的编程软件。三、实训内容市场调查报告内容主要包括：=1\*GB3①PLC市场发展现状分析；=2\*GB3②PLC应用状况分析；=3\*GB3③国际主流PLC主要性能和应用；=4\*GB3④国产PLC的主要产品及其特点；=5\*GB3⑤列举各品牌PLC常用的编程软件。四、学生实训五、成果展示哪一组是今天的学习之星呢？六、作业1.完成文旌课堂APP自我检测；2.预习下节课内容。【教师】向学生理论讲述报告要求【教师】巡回指导【教师】总结练习过程中出现的问题，点评各组情况，评出最优。【学生】注意听【学生】认真实训【学生】展示成果通过评比，利于学生取长补短，增强学生的自信心教学反思本课时主要以学生做为中心，教师巡回指导，指出学生实训过程中的问题，学生及时改正。本课时安排能够很好的锻炼学生的综合能力。项目二位逻辑指令的应用项目导读西门子S7-1200PLC通过指令控制继电器、接触器、电机等低压电器，在工业生产中有着广泛的应用。从本项目开始，将重点介绍PLC的编程指令。在介绍PLC编程前，需首先介绍PLC的存储器和编址寻址方式，在此基础上，再介绍位逻辑指令的应用。课时14学时授课班级授课类型理论、一体化教学目标知识目标了解西门子S7-1200PLC的存储器；了解西门子S7-1200PLC的数据类型和地址格式；掌握梯形图编制规则；掌握西门子S7-1200PLC的位逻辑指令。技能目标掌握PLC控制电动机顺序启停的设计方法；能够运用位逻辑指令设计简单的PLC控制程序。职业目标通过了解PLC的编程规则，树立正确的技能观，努力提升自己的职业技能。通过学习继电器控制和逻辑表达式向梯形图的转换，理解事物之间的联系是普遍存在的，学会用类比的方法进行知识的迁移。重点梯形图编制规则、位逻辑指令、置位复位指令难点数据类型、寻址方式教学方法问答法、案例法、示范法、讲授法教学用具多媒体、计算机、PLC、导线若干教学设计任务一设计三相异步电动机的正反转控制电路（4学时）：第1学时（知识链接）：课前任务—问题导入（5min）—传授新知（22min）—讨论互动（10min）—总结（5min）—作业布置（3min）第2学时（知识链接）：问题导入（5min）—传授新知（20min）—讨论互动（10min）—总结（5min）—作业布置（5min）第3、4学时（任务分析、任务实施）：任务分析（20min）—分组练习（60min）—总结（5min）—作业布置（5min）任务二设计电机的顺序启动逆序停止控制系统（2学时）：第5学时（知识链接）：课前导读—新课导入（5min）—传授新知（20min）—讨论互动（10min）—总结（5min）—作业布置（5min）第6学时（任务实施）：任务分析（20min）—分组练习（60min）—总结（5min）—作业布置（5min）任务三设计故障报警指示灯信号控制系统（3学时）：第7学时（知识链接）：课前导读—新课导入（5min）—传授新知（20min）—讨论互动（10min）—总结（5min）—作业布置（5min）第8、9学时（任务实施）：任务分析（20min）—分组练习（60min）—总结（5min）—作业布置（5min）任务四设计四组抢答器（2学时）：第10学时（知识链接）：课前导读—新课导入（5min）—传授新知（20min）—讨论互动（10min）—总结（5min）—作业布置（5min）第11学时（任务实施）：新课导入（5min）—任务分析（5min）—分组练习（25min）—总结（5min）—作业布置（5min）项目总结实训（第12、13、14学时）：设计三相异步电动机两地控制系统项目二位逻辑指令的应用一、教学基本情况（一）课程概况授课题目任务一设计三相异步电机的正反转控制电路授课班级授课时数2课时授课地点授课形式理论讲授参考教材《可编程控制器应用技术》（二）教材分析主编：龙威林王哲出版社：航空工业出版社随着“中国制造”到“中国智造”的转变，我国围绕重点制造领域的关键环节，开展了新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用，很多企业引入了自动化设备及自动化生产线。PLC作为自动化设备中重要的控制装置，其相关领域的人才缺口巨大，培养高级技能型人才迫在眉睫。本教材通过调研企业充分了解相关行业对本课程的知识和技能要求，做到了课政融合、项目导向，任务驱动、实训考核，强化技能、等方面，本书还紧跟时代步伐，融入“互联网+”，采用微课辅助教学。（三）教学环境与资源教师通过文旌课堂APP发布学习资料，学生借助文旌课堂APP的数字化学习资料进行课外学习；文旌课堂的活动、通知、讨论等模块为师生的交流互动提供了便利；文旌课堂的统计、作业、考试等模块保障了学生成绩的评定。文旌课堂登录网站：/（四）教学思想本课程坚持以价值塑造、知识传授、能力培养“三位一体”的培养目标实现“三全育人”授课过程中注重发挥学生的主观能动性，培养学生专业技能的同时，培养学生的社会能力和方法能力，培养学生正确的世界观、人生观、价值观。一方面将技术知识和实践导向相融合，采用学与练结合的教学方法，以项目为主体，紧紧围绕以培养学生能力为重点，通过实践驱动教学，实现知识学习与技能训练目标。另一方面，将技术知识与课程思政价值引领相融合，将思政教育元素如盐浸水的贯穿到整个教学过程中。（五）教学目标坚持立德树人，把培育和践行新时代中国特色社会主义核心价值观融入细化到每节课的教学过程中，让学生感受到沉浸式的思政教育，润物细无声。确定本学时的知识、能力、思政育人目标。知识目标能力目标思政育人目标1.了解西门子S7-1200PLC的存储器；2.掌握输入、输出映像寄存器；3掌握S7-1200PLC的数据类型及寻址方式。1.能够分清西门子PLC的各种存储器的作用；2.能够识别西门子PLC的数据类型。1.具有实事求是的科学态度，乐于通过亲历实践，检验判断各种技术问题。2.有服务于社会的意识，有理想，有抱负，热爱祖国，有振兴中华的使命感和责任感。（六）教学重难点【重点】梯形图编制规则；基本触点指令【难点】数据寻址方式（七）教学方法与工具采用线上线下混合式教学法。启发式线上布置学习任务、引导学生自主学习。导入法实物场景导入、激发学生学习兴趣。讲授法基础知识讲授，学生互动掌握。二、教学流程时间分配表第1学时项目内容时间问题导入【教师】提出问题PLC的全称是可编程序控制器，是可以进行数据存储、逻辑运算的，这些数据必然需要读入、存储和输出，那么S7-1200PLC有没有存储器呢？它识别的数据类型是什么？5min新课1.装载存储器；2.工作存储器；3.系统存储器；4.数据类型；5.地址格式。22min6.分组练习，讨论互动；7.小组活动，知识竞答；10min8.展示小组竞答情况，评选优秀完成小组；9.教师总结。5min课后作业文旌课堂APP知识拓展3min第2学时项目内容时间复习+问题导入【教师】提出问题1装载存储器与工作存储器的区别？【教师】提出问题2位地址格式？【教师】提出问题3字节地址格式？【教师】提出问题4字地址格式？【教师】提出问题5PLC是可编程控制器，那么PLC的编程语言是怎样的呢？5min新课1.梯形图的编制规则；2.基本触点指令；3.基本输出指令。20min4.小组活动，知识竞答；5.教师总结；10min6.展示小组竞答情况，评选优秀完成小组；7.教师总结；5min预习任务预习下节课内容5min课后作业文旌课堂APP自我检测三、教学实施过程第1学时（一）课前预习教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生课前教师利用文旌课堂APP发布预习任务，并上传任务资料。学生认领任务后，进行课前预习。上传PPT、视频、自我测验题等资料至教学平台，并发布话题讨论。登录文旌课堂APP观看视频、认领任务卡，自主学习进行话题讨论。让学生在课前去学习相关资料，找出重难点.（二）课中学习教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生导入新课问题导入【教师】提出问题PLC的全称是可编程序控制器，是可以进行数据存储、逻辑运算的，这些数据必然需要读入、存储和输出，那么S7-1200PLC有没有存储器呢？它识别的数据类型是什么？注意观察学生表情，判断学生的掌握情况认真听同学的回答学生课前已预习并且已完成课前任务，提问两个课前预习任务完成较好的学生讲授新课一、西门子S7-1200PLC的存储器S7-1200PLC提供了3个基本存储区域，即装载存储器、工作存储器和系统存储器。装载存储器a特点：非易失性存储器，断电保持性b作用：存储用户程序、数据和组态。项目下载后，首先会存储在装载存储器中。工作存储器a特点：易失性存储器，断电丢失数据b作用：在执行用户程序时CPU会将一些项目内容（如组织块、函数块、数据块等）从装载存储器复制到工作存储器。系统存储器a作用：CPU为用程序提供的存储器组件。b分类：输入映像寄存器、输出映像寄存器、位存储器、数据块、局部变量存储器、定时器、计数器等。输入映像寄存器（I）输入映像寄存器的每个位对应一个数字量输入点，在输入采样阶段，CPU对输入点进行采样，并将采样值存放在输入映像寄存器中，在本扫描周期结束之前都不再改变输入映像寄存器的值，直到下一个扫描周期进行更新。输出映像寄存器（Q）输出映像寄存器的每个位对应一个数字量输出点，在输出刷新阶段，CPU将输出映像寄存器的数据传送至输出模块，再由输出模块驱动外部负载。位存储器（M）。也称内部线圈，用来存放中间操作状态或其他相关的数据。位存储器一般以位为单位存取，也可以以字节、字、双字为单位存取。数据块（DB）。作用：在程序执行过程中存放中间结果，或用来保存与工序或任务有关的其他数据。分类：全局数据块和背景数据块其中，全局数据块存储的数据可以被所有的程序访问；背景数据块存储的数据仅供指定的功能块（FB）使用，其结构取决于功能块的界面区参数。局部变量寄存器（L）局部变量寄存器与全局数据块相似，都是作为中间变量的存储空间。主要区别在于全局数据块是全局有效的，而局部变量只在本单元有效。在主程序执行过程中，分配给子程序或中