电气控制与PLC教案

PAGE教案2018~2019学年第1学期学院、系室电气工程学院课程名称电气控制与PLC专业、年级、班级自动化2016级主讲教师课题名称基本控制线路科目电气控制与PLC教学对象自动化专业大三学生课时1教学环境多媒体教学一、教学内容分析电气控制与PLC课程中的基本控制线路，是教材的重要内容之一，主要讲了点动控制、自锁控制、互锁控制、异地控制、顺序控制、行程控制。在教材中具有承上启下的作用，是学生将理论与实践联系起来的桥梁、是学生学习电气控制线路经验设计法的基础、也是识读复杂控制电路图的基础，更是学习PLC可编程控制技术的基础。二、教学目标（知识，技能，情感态度、价值观）知识目标·理解点动控制概念。·掌握点动控制原理及控制过程。·理解自锁控制概念。·掌握自锁控制原理及控制过程。·理解互锁控制概念。·掌握互锁控制原理及控制过程。·掌握基本控制电路的保护环节。能力目标·了解电气控制线路的组成，掌握基本控制电路，熟悉基本控制电路的控制过程，读懂电气图纸；·逐步培养学生应用经验法设计控制线路的能力；·熟悉基本电气控制电路的操作使用方法；·能自主连接点动控制、自锁控制、互锁控制电气控制盘。情感态度·培养学生独立思考及逻辑思维能力；·好奇心可以激发学习兴趣。三、学习者特征分析·本内容的教学对象是自动化专业大三的学生，他们已经学习了《电工学》、《电机与拖动》，经历了《电工实习》，并掌握了常用低压电器的结构、工作原理及选型，《电气控制与PLC》课程是理论与实践并重的一门课，在本课程开始时，用演示教学法演示电动机启动控制过程，学生对控制电路已经有了一定的感性认识。·学习的主动性较差；·逻辑思维能力欠佳；·好奇心强；·动手能力强。教学重点及难点解决措施重点·掌握接触继电器控制点动控制原理及点动控制的工作过程。·掌握接触继电器控制自锁控制原理及自锁控制的工作过程。·掌握接触继电器控制互锁控制原理及互锁点动控制的工作过程。难点·实物接线到控制原理图的转换。·自锁控制的实现。·互锁控制的实现。四、教学策略选择与设计讲本节内容之前，复习与本节内容相关的知识，进一步强调电器元件在电气原理图中的主要绘制原则，为学生将实物接线到控制原理图的转化基础。通过图片展示，激发学生好奇心，运用讲授式、问题探究式、鼓励学生积极思考，配合多媒体教学方式，逐步画出电气原理图，培养学生识读电气原理图的能力、设计控制电路的能力，使教学过程体现流畅与自然，整个教学过程融合在学生参与和交流之中，使学生在学习过程中感受到探索成功的乐趣。五、教学过程与媒体资源教学过程教师活动学生活动本节课程相关内容复习导入新课（1）刀开关、熔断器、热继电器、按钮、接触器的工作原理及符号。（2）电器元件在电气原理图中的主要绘制原则。在工厂、民用建筑中，大量的设备都是用电动机作为原动机来拖动生产机械的，如电动葫芦的升降、风机的开动等等。而不同的生产设备对电动机拖动的要求不同，要让电动机按一定生产要求正常运行，必须配备一定的控制设备和保护设备，因此，第一章我们讲了常用低压电器。那么仅仅将电动机、低压电器用导线任意的连起来，就能实现机械运行的目的吗？那是肯定不行的。我们必须根据机械运行的需要，适当配备一定的电器控制设备和保护设备，组成一定的控制线路，才能完成对电动机的拖动要求。这些使得生产机械按一定要求运行的控制线路有简单的、有复杂的，而任何复杂的控制线路，都是由基本控制线路组成的，掌握了这些基本环节，在组成复杂的电气控制系统时，只需要按设备环境及设备要求，合理选择不同的基本环节，再对基本环节进行有机的组合和完善即可。就像搭积木游戏一样，可以通过基本的几何图形，组合成各种复杂的、你想要的图案。这些基本控制电路，是学习电气控制线路经验设计法的基础，也是识读复杂控制电路图的基础，更是学习PLC可编程控制的基础。那么今天，我们就来学习这些基本控制线路。运用讲授式、问题探究式启发学生，激发学生好奇心书写课题2-2基本控制线路展示实物图片画出控制线路图引入接触继电器控制我们知道，小容量的电机是可以直接启动的，也就是说，给电动机定子绕组通入三相交流电，电动机就旋转起来了。那么现在给大家这些实物，如何使电动机动起来呢？刀开关控制线路将实物接线转化为控制电路图。叙述控制过程：刀开关闭合，电机转动。开关控制线路的优点：线路结构简单、经济但是为什么这种控制电路我们用的很少呢？刀开关控制线路的缺点：（1）刀开关控制容量有限，仅适用于不频繁启动的小容量电机。（2）不能实现远距离控制和自动控制。（3）不能实现失压、欠压和过载保护。用什么样的电路来克服以上缺点呢？解决上述问题的方法就是使用接触器来控制电动机：利用接触器的主触头控制电动机的主回路，这样对电动机的控制也就转化为对接触器线圈的控制了。根据所学知识积极思考该转化过程，使学生对控制电路的绘制有了一定的理解学生加深印象学生积极思考学生积极思考逐步画出主电路图及控制电路图叙述电动机控制过程引入点动控制概念写标题演示点动控制动画点动控制（先现将标题位置空出）启动过程：按下SB，电机转动。停止过程：松开SB，电机停转。保护环节：短路保护。点动控制：按下按钮，电动机转动，松开按钮，电动机停转，这种控制就叫点动控制，它能实现电动机短时转动，常用于机床的对刀调整和电动葫芦等。一、点动控制用多媒体演示点动控制线路控制过程。引发学生好奇心，鼓励学生积极思考，学生边思考、边理解、边记忆，印象深刻学生加深印象、理清思路将理性认识与感性认识相结合，动画效果更能激起学生的学习兴趣图片展示引导并带领学生逐步画出主电路图及控制电路图引入自锁控制的概念写标题叙述电动机控制过程展示点动控制的实物接线图题出问题：在实际生产中往往要求电动机实现长时间连续转动，不考虑按钮是否能长时间工作，难道要找一个人一直按着按钮吗？二、自锁控制（先将标题位置空出）举出实际道路实例，发挥学生想象，鼓励学生思考，自己想出如何让电动机长时间工作的控制电路。逐步培养学生设计电路的能力。自锁概念：这种依靠接触器自身辅助常开触点的闭合而使线圈保持通电的控制方式，称自锁。二、自锁控制启动过程：按下SB2，电机转动，强调自锁。停止过程：按下SB1,电机停转，触点状态恢复。保护环节：短路保护、过载保护、失、欠压保护。动画与实物相结合问题有趣，学生积极思考学生边思考、边理解、边记忆，与老师共同画出控制电路图，印象深刻帮助学生理清控制线路的控制过程，有助于学生识读复杂电气控制原理图演示自锁控制动画图片展示教师总结引入互锁控制用多媒体演示自锁控制线路控制过程。展示自锁控制的实物接线图提出问题：自锁控制线路有什么优点呢？自锁控制线路的优点：（1）防止电源电压严重下降时，电动机欠电压运行。（2）防止电源电压恢复时，电动机自行启动而造成设备和人身事故。（3）避免多台电动机同时启动造成电网电压的严重下降。三、互锁控制（先将标题位置空出）在实际应用中，往往要求生产机械改变运动方向，如工作台前进、后退；电梯的上升、下降等，这就要求电动机能实现正、反转。问题一：如何实现电动机的正反转？引导学生回忆如何改变电动机转子的转向：改变通入三相异步电动机定子绕组三相交流电的相序即可。也就是调换任意两相电源线。问题二：如何实现电动机正反转控制？可以通过两个接触器来改变接入电动机定子绕组的电源相序来实现。将理性认识与感性认识相结合，动画效果更能激起学生的学习兴趣动画与实物相结合学生回忆学生思考引导并带领学生逐步画出主电路图及控制电路图启发式教学，引导学生想出互锁概念写标题反转正转反转正转该控制线路尽管可以实现电动机的正反转控制，但是有重大缺陷。如果电动机正在正转的过程中，有人无意间按下反转按钮会怎样？继续提问：如何通过对控制电路的设计解决这个问题呢？即要求保证两个接触器不能同时工作，必须相互制约，这种，在同一时间里两个接触器只允许一个工作的制约控制作用叫做互锁。三、互锁控制温故而知新提出问题，让学生观察该电路图，引导学生思考，得出结论学生积极思维，能够得出结论引导并带领学生在问题图中画出电气互锁控制叙述电动机电气互锁控制过程正转正转反转电气互锁电气互锁：要求甲接触器动作时，乙接触器不能动作，则需将甲接触器的常闭触点串入乙接触器的线圈电路中；反之，要求乙接触器动作时，甲接触器不能动作，则需将乙接触器的常闭触点串入甲接触器的线圈电路中。正转过程：合上刀开关QS→按下起动按钮SB2→接触器线圈KM1通电→接触器KM1常开主触点闭合，→电动机M接通电源运转；接触器KM1常开辅助点闭合，→实现自锁；接触器KM1常闭辅助点打开，→实现互锁。停机过程：按下停止按钮SB1→接触器线圈KM1断电→接触器KM1常开主触点和常开辅助触点打开，常闭辅助触点打开→电动机M断电停转。学生自己思考得出结论、印象深刻帮助学生理清控制线路的控制过程，有助于学生识读复杂电气控制原理图启发式教学，引出机械互锁概念引导并带领学生在问题图中画出电气互锁控制反转过程：按下起动按钮SB3→接触器线圈KM2得通电→接触器KM21常开主触点闭合，→电动机M接通电源运转；接触器KM2常开辅助点闭合，→实现自锁；接触器KM2常闭辅助触点闭打开，→实现互锁。电气互锁优点：工作安全可靠。电气互锁缺点：操作不便。在正转过程中要求反转时，必须先按下停止按钮SB1，让KM1线圈断电，互锁KM1常闭触点复位，才能按反转按钮使电动机反转。提出问题：如何解决这个问题呢？机械互锁：采用复合按钮常闭触点构成互锁线路。机械互锁机械互锁提出问题，让学生观察该电路图，引导学生思考叙述电动机电气互锁控制过程启发式教学，引出双重联锁控制的概念正转过程：合上刀开关QS→按下起动按钮SB2→接触器线圈KM1通电→接触器KM1常开主触点闭合，→电动机M接通电源运转；接触器KM1常开辅助点闭合，→实现自锁；与此同时，SB2常闭触点打开，→实现机械互锁。停机过程：按下停止按钮SB1→接触器线圈KM1断电→接触器KM1常开主触点和常开辅助触点打开，常闭辅助触点打开→电动机M断电停转。反转过程：按下起动按钮SB3→接触器线圈KM2得通电→接触器KM21常开主触点闭合，→电动机M接通电源运转；接触器KM2常开辅助点闭合，→实现自锁；与此同时，SB3常闭触点打开，→实现机械互锁。机械互锁优点：操作方便。机械互锁缺点：易产生故障。提出问题：两种互锁方式各有优略，如何让正反转控制电路更完美呢？双重联锁控制：联锁联锁接触器互锁(电气互锁)按钮互锁(机械互锁)帮助学生理清控制线路的控制过程，有助于学生识读复杂电气控制原理图引导并带领学生在问题图中画出电气互锁控制叙述电动机电气互锁控制过程双重联锁双重联锁正转过程：合上刀开关QS→按下起动按钮SB2→接触器线圈KM1通电→接触器KM1常开主触点闭合，→电动机M接通电源运转；接触器KM1常开辅助点闭合，→实现自锁；接触器KM1常闭辅助点打开，→实现电气互锁。与此同时，SB2常闭触点打开，实现机械互锁。反转过程：按下起动按钮SB3→接触器线圈KM2得通电→接触器KM2常开主触点闭合，→电动机M接通电源运转；接触器KM2常开辅助点闭合，→实现自锁；接触器KM2常闭辅助点闭打开，→实现互锁。与此同时，SB3常闭触点打开，实现机械互锁。帮助学生理清控制线路的控制过程，有助于学生识读复杂电气控制原理图演示互锁控制动画图片展示用多媒体演示互锁控制线路控制过程。展示互锁控制的实物接线图将理性认识与感性认识相结合，动画效果更能激起学生的学习兴趣动画与实物相结合六、提出问题，引导学生思考教学流程图提出问题，引导学生思考创设情境，引入新知知识点回