电气控制与PLC教案

课程全程贯穿教学做相结合的教学理论，课堂上讲解与演示相结合，“我教”与“你做”相结合，在讲解、演示某一模块的基础知识和操作方法后，让学生自己做一遍，并加以总结；在此基础上，提出进一步要求，让学生独立完成后续的调试过程，老师再予以总结提炼，如此不断反复循环，层层递进，改“抱着走”为“拉着走”直至“自己走”,充分调动学生自主学习的积极性。全书配有四个综合实训项目，以项目教学法为中心，主要培养自主学习能力、职业能力、团结协作能力和创新能力。选择中小规模的实际工程项目案例作为设计任务，全班学生分成若干组，将自主策划、任务分解、“教、学、做”和总结有机结合。在实施过程中，尽量模拟企业真实工作环境和氛围，使学生在校就感受到企业的真实情况，体验到企业的氛围，更好地学以致用。模块一常用低压电器一、教学目标1.知识目标：熟悉常用低压电器的结构、工作原理、用途及主要参数2.能力目标：能正确选用、安装、检测和维修常用低压电器。二、教学内容1.低压电器的基本知识2.接触器3.继电器4.熔断器5.断路器6.主令电器三、教学重点和难点重点：每种电器作用、结构、工作原理。难点：保护电器和控制电器的使用四、教学方法与手段本模块主要介绍常用的开关电器、主令电器、接触器、继电器、断路器、熔断器的作用、结构、工作原理、主要参数及图形符号。适合采用多媒体教学和理实一体化教学，用实物图片来演示低压电气及其图形符号，并在课堂上展示实物，采用“演示法”这种形象直观的教学手段和方法，设法提高学生学习的积极性和主动性，使其对本模块介绍的电器留下深刻的印象。根据教学要求，突出重点，突破难点，运用行动导向教学中的案例、启发式、大脑风暴法等教学方法，方法具体应用举例如下：(1)了解电器的结构，如了解接触器，运用实物讲解，通过对接触器进行拆装，并利用摄像投影图片，再要求学生把拆下的零件与图片进行对照，并说出它们的名称，加深了印象，这样就可以快速记住接触器，根本不用死记硬背。(2)理解电器的工作原理，取一个CJ10-20/380V的接触器，把接触器的线圈两端加上电压，此时立刻听到“啪”的一声，接触器衔铁被吸合，带动触点动作；一断开电源，又“啪”的一声，接触器触点很快复位，关键是让学生仔细观察刚才接触器的动作顺序，然后用贴切的话描述出接触器的动作过程，工作原理就很自然地写出来(3)掌握图形符号、文字代号，是为模块二学习控制线路打下基础，必须在课堂内要掌握。了解电器的主要技术参数，进行对低压电器的选用，这是本章的关键点，要求学生必须掌握的内容，也是学生解决实际问题的能力反映。(4)实训教学——低压电器的拆装。首先进行现场教学：组织学生到校内机加工车间进行现场观摩，通过现场操作和观摩实际电控柜，让学生进行体验性学习，对电控柜内的元器件外形、安装、布线及机电结合留下深刻印象，有助于学生理解本课程的理论知识和技术应用，开阔了眼界，感受真实的职业环境。然后回到低压电器拆装实训室，通过边讲边做、讲练结合的方式，将理论与操作有机结合。在讲练过程中，以电气安装、检测、维修岗位技术员的角色进行情境体验。在学习本模块时，在对各种低压电气有感性认识后，应着重了解每种电气的作用、结构和原理，并了解其常见故障及处理方法。宜采用“操作实践法”的学习方法，在相关实训课中巩固所学内容。六、授课程序通过实际工程案例(水塔供水的控制)引入相关实践性知识——元器件介绍。首先讲解低压电气的基本知识，然后用多媒体或实物逐个演示各种常用低压电气的图形，演示的同时讲解其作用、结构和原理，使学生熟练掌握所将知识，最后布置作业题使学生巩固本模块内容。模块一-11.低压电器的基本知识2.接触器授课时数2(理论)+2(实践)教学目标1.了解低压电器的基本知识2.能熟练掌握接触器的功能、符号、常用型号、技术参数及其使用方法教学重点接触器的功能、符号及其使用方法教学难点接触器的技术参数、交流接触器的短路环教学方法案例、启发互动式等教学方法理实一体化教学，边讲边做、讲练结合教学手段多媒体课件；器件展示：接触器；现场观摩内容教学过程：案例引入：水塔供水的控制*人工控制LlL2L3sFFUM3~b)水泵电机的手动控制电路b)缘新1.控制原理图——从日常用电启发2.原理与特点说明——一起讨论提问：人工控制的缺点?*自动控制——怎样实现(大脑风暴法)接触器控制*相关实践性知识——元器件介绍一、低压电器的基础知识凡是对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用的电工器械均可称为电器。用于交流1200V以下、直流1500V以下电路，起通断、控制、保护与调节等作用的电器称为低压电器。1.低压电器的分类1)按电器的动作性质分2)按用途分3)按工作原理分2.电磁式电器电磁式电器类型很多，从结构上看大都由两个基本部分组成，即：感测部分和执行部分。1)电磁机构电磁机构又称为磁路系统，其主要作用是将电磁能转换为机械能并带动触头动作从而接通或断开电路。电磁机构的结构形式如图1-1。图1-1电磁机构的结构形式(a)、(d)螺管式(c)、(f)、(g)转动式(b)、(e)图1-2交流电磁铁的短路环1-衔铁2-铁芯3-线圈4-短路环图1-3触头的结构形式2)触头系统触头是有触点电器的执行部分，通过触头的闭合、断开控制电路通、断。触头的结构形式有桥式触头和指式触头两种。3)灭弧系统电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于10V,电流超过80mA时，触头间会产生蓝色的光柱，即电弧。电弧的危害：延长了切断故障的时间；电弧的附近电气绝缘材料烧坏；形成飞弧造成电源短路事故。灭弧措施：吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料。常采用灭弧罩、灭弧栅和磁吹灭弧装置。F灭弧批片2触头图1-4灭弧装置a)双断口灭弧b)灭弧罩c)灭弧栅二、接触器接触器是机床电气控制系统中使用量大、涉及面广的一种低压控制电器，用来频繁地接通和分断交直流主回路和大容量控制电路。主要控制对象是电动机，能实现远距离控制，并具有欠(零)电压保护。1.结构和工作原理接触器主要由电磁系统、触头系统和灭弧装置组成，外形和结构简图如图1-5所示。电磁系统：电磁系统包括动铁芯(衔铁)、静铁芯和电磁线圈三部分组成，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触头动作。触头系统：触头又称为触点，是接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。触头的结构形式很多，按其所控制的电路可分为主触头和辅助触头。主触头用于接通或断开主电路，允许通过较大的电流；辅助触头用于接通或断开控制电路，只能通过较小的电流。触头按其原始状态可分为常开触头(动合触点)和常闭触头(动断触点)。原始状态时(即线圈未通电)断开，线圈通电后闭合的触头叫常开触头；原始状态时闭合，线圈通电后断开的触头叫常闭触头。线圈断电后所有触头复位，即恢复到原始状态。灭弧装置：在分断电流瞬间，触头间的气隙中会产生电弧，电弧的高温能将触头烧损，并可能造成其它事故。因此，应采用适当措施迅速熄灭电弧。常采用灭弧罩、灭弧栅和磁吹灭弧装置。工作原理：接触器根据电磁工作原理，当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作，使常闭触头断开，常开触头闭合，两者是联动的。当电磁线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原，即常开触头断开，常闭触头闭合。接触器的图形符号、文字符号如图1-5(b)所示。接触器线围C常开辅助触头常闭辅助触头图1-5接触器结构、图形、文字符号2.交、直流接触器的特点接触器按其主触头所控制主电路电流的种类可分为交流接触器和直流接触器。1)交流接触器交流接触器线圈通以交流电，主触头接通、分断交流主电路。2)直流接触器直流接触器线圈通以直流电流，主触头接通、切断直流主电路。3.接触器型号及主要技术指标4.接触器的使用选择原则选择接触器时应从其工作条件出发，主要考虑下列因素：①控制交流负载应选用交流接触器；控制直流负载选用直流接触器。②接触器的使用类别应与负载性质相一致。③主触头的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。④主触头的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。还要注意的是接触器主触头的额定工作电流是在规定条件下(额定工作电压、使用类别、操作频率等)能够正常工作的电流值，当实际使用条件不同时，这个电流值也将随之改变。对于电动机负载可按下列经验公式计算：式中：Ic为接触器主触点电流(A);P、为电动机额定功率(kW);Ux为电⑤吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致，接触器在线圈额定电压85%及以上时才能可靠地吸合。⑥主触头和辅助触头的数量应能满足控制系统的需要。一模块(1)一继电器授课时数1教学目标1.能熟练陈述热继电器、电磁式继电器、时间继电器和速度继电器的功能、符号、常用型号，掌握其使用方法2.了解固态继电器的基本知识教学重点热继电器、电磁式继电器、时间继电器的符号及其使用方法教学难点时间继电器的工作原理教学方法启发式、大脑风暴法等教学方法理实一体化教学，边讲边做、讲练结合教学手段多媒体课件及模型；器件展示与演示：中间继电器、时间继电器；电脑、投影仪内容三、继电器1.电磁式继电器1)电流继电器电流继电器有欠电流继电器和过电流继电器两类。在机床电气控制系统中，电流继电器主要根据主电路内的电流种类和额定电流来选择。2)电压继电器电压继电器的结构与电流继电器相似，不同的是电压继电器线圈为并联的电压线圈，所以匝数多、导线细、阻抗大。3)中间继电器其主要用途是当其它继电器的触点数或触点容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触点数或触点容量，从而起到中间转换的作用。图1-7电磁式继电器的图形、文字符号电磁式继电器的图形符号一般是相同的，如图1-7所示。2.时间继电器时间继电器是一种用来实现触点延时接通或断开的控制电器，按其动作原理与构造不同，可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等类型。1)空气阻尼式时间继电器2)晶体管式时间继电器晶体管式时间继电器具有延时范围广、体积小、精度高、调节方便及寿命长等优点，所以发展快，应用广泛。时间继电器的图形符号如图1-8所示，文字符号为KT。图1-8时间继电器的图形符号f)延时断开常开触点g)延时闭合常闭触点b)瞬动常开触点i)磷动常闭触点3.热继电器1)热继电器的结构及工作原理过载保护、断相保护、三相电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。2)热继电器的使用与选择热继电器的选择主要根据电动机的额定电流来确定热继电器的型号及热元件的额定电流等级。4.速度继电器速度继电器根据电磁感应原理制成的，用于转速的检测，如用来在三相交流异步电动机反接制动转速过零时，自动断开反相序电源。速度继电器常用于铣床和镗床的控制电路中。图1-9为其外形、结构和符号图。转子常开触点常闭触点模块一(1)4.熔断器5.低压断路器6.主令电器授课时数2教学目标与参数的意义教学重点按钮、低压断路器、熔断器、组合开关、行程开关等低压电器的作用和符号教学难点低压断路器的动作原理、万能转换开关的接线教学方法启发互动式等教学方法理实一体化教学，边讲边做、讲练结合教学手段熔断器、组合开关、万能转换开关；现场观摩行程开关的作用内容四、熔断器1.结构与用途熔断器的结构一般分成熔体座和熔体等部分。熔断器是串与通过熔体电流的平方及持续通电时间成正比，当电路短路时，电流很大，熔体急剧升温，立即熔断，当电路中电流值等于熔体额定电流时，熔体不会熔断。所以熔断器可用于短路保护。2.类型3.熔断器的选择五、低压开关和低压断路器1.闸刀开关1)闸刀开关的作用闸刀开关是一种手动配电电器。主要用来隔离电源或手动接通与断开交直流电路，也可用于不频繁的接通与分断额定电流以下的负载，如小型电动机、电炉等。2)外型与结构3)闸刀开关技术参数与选择4)使用闸刀开关时的注意事项2.铁壳开关铁壳开关也称封闭式负荷开关，它有安装在铸铁或钢板制成的外壳内的刀式触头和灭弧系统、熔断器以及操作机构等组成。3.低压断路器1)低压断路器的用途主要在电路正常工作条件下作为线路的不频繁接通和分断用，并在电路发生过载、短路及失压时能自动分断电路。2)DZ系列断路器的结构和工作原理断路器由触头系统、灭弧室、传动机构和脱扣机构几部分组成。如图所示。2图10DZ系列断路器结构图3)漏电断路器六、主令电器按钮、行程开关、接近开关、万能开关等几种。1.控制按钮2.转换开关(组合开关)和万能转换开关1)组合开关2)万能转换开关3.行程开关行程开关用来反映工作机械的位置变化(行程),用以发出指令，改变电动机的工作状态。如果，把行程开关安装在工作机械行程的终点处，以限制其行程，就称为限位开关或终端开关。它不仅是控制电器，也是实现终端保护的保护电器。1)直动式行程开关2)微动开关3)滚轮旋转式行程开关行程开关的符号：图1-27行程开关和接近开关的符号4.接近开关为了克服有触点行程开关可靠性较差，使用寿命短和操作频率低的缺点，采用了无触点式行程开关，也叫电子接近开关。接近开关外形结构多种多样，电子电路装调后用环氧树脂密封，具有良好的防潮防腐性能。它能无接触又无压力地发出检测信号，又具有灵敏度高，频率响应快，重复定位精度高，工作稳定可靠、使用寿命长等优点。在自动控制系统中已获得广泛应用。模块二控制电路基本环节一、教学目标1.知识目标：熟悉电气原理图画法规则和读图法；熟练掌握机床控制电路的基本环节2.能力目标：能正确绘制和阅读电气控制系统图；具有不太复杂的电气控制线路分析和安装接线能力二、教学内容1.电气控制系统图的基本知识2.三相异步电动机全压起动控制3.三相异步电动机降压起动控制4.三相异步电动机的制动控制线路5.其他典型控制环节6.电动机控制的保护环节三、教学重点和难点重点：各种电动机的起动、正反、制动等控制线路难点：画出各种控制线路，并分析线路的工作原理本模块内容主要是各种电动机的起动、制动等控制线路，理论性较强，基本概念多且抽象难懂，信息量大，适合采用多媒体教学和示教板演示教学。采用启发互动式教学方法，启迪学生的思维，训练思维技巧，在授课的过程中，应注意深入浅出，设法提高学生学习的积极性。综合实训项目采用项目驱动法。对本模块内容我们要求学生熟练掌握三相异步电动机的基本控制线路，并且做到快速默画出控制线路，为什么提出这样的要求?答案很简单，如漂亮的积木，小小的，形状各异，很不起眼，但根据不同的积木进行组合，可以搭出非常漂亮的积木图案，同样，老师提出这样的要求，便于学生掌握方法，一张不论简单还是复杂的电路原理图，都是由一个一个既简单又最基本的控制线路组合而成；另一目的就是教学生学会设计，并且把三相异步电动机控制线路的设计如何自然地融入日常的教学中。教学方法具体应用举例如下：(1)掌握控制线路的分析。从简单到复杂，逐步深入，如分析具有自锁正转控制线路。先引入点控制线路，然后由学生讨论，为什么会出现不连续的原因?关键在于没有给接触器线圈以持续通电的机会。所以解决的办法是在按钮两端并联辅助触点克服了点动控制，但控制线路又出现了不能停车的现象，因此必须要加入停止按钮。控制功能满足了要求，再让学生去思考电路是否已经好了，稍后提示从加强保护功能角度出发考虑问题。短路保护、过载保护、欠压、失压保护是否齐全了，连续运转的电动机需要过载保护，所以控制线路还要加人热继电器，问题到此解决好了。这样的讲法，一是起到承上启下的作用，二是启发学生如何去开发设计的思路，挖掘学生的潜能，把“设计”这个学生认为不可能做到的难题融人了平时的教学之中，并且教师还可以采用压缩的方法，把基本的控制线路进行归纳，使得学生不用花费很多的时间去记忆各个独立的控制线路。当第二章节的控制线路内容讲解好了，学生对设计也有一个深层次的了解，教师的关键任务是教会学生的设计思路，慢慢地培养学生的设计能力。(2)工作原理分析。如何解决工作原理分析，突破“死记硬背”。例如，正转控制线路原理的分析。方法是按图装接线路，这样通过实物操作按钮，观察到接触器的动作，电动机的真正转动，教师只要稍加引导就很快掌握了工作原理。因为启动时，首先是按下启动按钮，接触器得电吸合，带动触点动作，主触头与自锁触头同时闭合，最后使电动机转动。松开按钮，接触器仍然吸合电动机持续运转(注：此时断开自锁触点一端引线，就可以看到点动，让学生体会点动与自锁的区别根本所在)。按下停止按钮，接触器线圈断电，主触头断开，自锁触点断开，电动机停止转动。根据刚才看到的现象或结合电原理图用同样分析方法说出工作原理，用少量的文字和箭头把它描述出来，控制线路的工作原理很快即写出来。(3)如何培养学生的设计能力。例如三相异步电动机的正反转控制线路，设计步骤如下：第一，画出一个正转控制线路。第二，再画一个正转控制线路。第三，利用三相异步电动机反转控制原理，只要改变三相电源中的任意两相相序，电动机即可实现反转。在主电路接线时，只要对U相与W相的连线做小小的变动，就成功地完成了正反转控制线路。第四，此时教师可以提出问题，电路设计好了吗?学生可以自由组合讨论，可能会有学生提出，两个按钮同时按下时，主电路出现短路，自然地引入连锁的触点。如果有学生说“加上常闭触点”,注意此时教师可以反问学生为什么用常闭触点，并讲出道理来，以便了解学生是真正懂了，还是从书上搬过来的。(4)综合实训项目教学。采用项目教学法：选择中小规模的实际工程项目案“水塔供水的控制”作为设计任务，教师作为一个组，全班学生分成若干组，将自主策划、任务分解、“教、学、做”和总结有机结合。在实施过程中，尽量模拟企业真实工作环境和氛围，使学生在校就感受到企业的真实情况，体验到企业的氛围，更好地学以致用。将传统的“学生”和“教师”的角色转换为制造水塔供水控制设备企业的“员工”与“车间主任或部门经理”,层层负责制，让学生有企业工作的真实情景感。五、学习方法由于本模块文字内容多，电路图多，需要理解和记忆的知识点也多，因此在学习本章时应提前做好预习，对每一个知识点首先获得感性认识，这样在听课的过程中就不会感到吃力。课后还要及时复习，仔细阅读所讲过的概念和原理，加深对抽象概念的理解，再通过课后作业巩固本章学习内容。以达到对一些基本环节熟记，会画，会接线、会分析电路的工作原理之目的。六、授课程序通过实际工程案例引入相关性知识。由电动机的起动控制讲起，再介绍各种电动机的起动方法及各种起动方法的使用场合和特点；然后讲述电动机的制动控制，介绍各种电动机的制动方法及各种制动方法的使用场合和特点，讲述电动机的各种控制原则、特点和使用场合；随后讲述电动机常用的保护环节；各个环节安排1次实训；最后完成1个综合实训项目。模块二-11.电气系统图的基本知识2.三相异步电动机的全压起动控制授课时数2(理论)+2(实训)教学目标1.了解电气系统图的基本知识2.能够熟练分析电动机的起保停线路、正反转控制线路教学重点1.点动、自锁、互锁控制的作用2.正反转控制线路的工作原理教学难点带双重互锁正反转控制线路的工作原理教学方法案例、启发互动式、大脑风暴法等教学方法、实训教学手段多媒体课件及模型；示教板演示；电脑、投影仪内容一、电气控制系统图的基本知识电气控制系统图有三类：电气原理图、电器元件布置图和电气安装接线图。1.图形、文字符号1)图形符号图形符号通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。2)文字符号3)主电路各接点标记2.电气原理图的画法规则3.电气元件布置图4.电气安装接线图1)正转控制线路图2-5接触器自锁正转控制线路图2-4点动正转控制电路图2-5接触器自锁正转控制线路2)连续与点动混合控制的正转控制电路3.三相异步电动机降压起动控制授课时数(实训)教学目标1.掌握三相笼型异步电动机常用的减压起动方法和特点2.能够熟练分析电动机常用的减压起动控制线路教学重点星形一三角形(Y—△)降压起动教学难点星形一三角形(Y—△)降压起动控制的原理教学方法启发互动式、大脑风暴法等教学方法边讲边做、讲练结合教学手段多媒体课件；示教板演示，实训内容三、异步电动机降压起动控制通常规定：电源容量在180kVA以上，电动机容量在7kW以下的1)手动切除电阻控制电路RM品2)降压自动起动控制线路电路的工作原理为：合上电源开关QS,按下起动按钮SB2,KM1得电并自锁，电动机定子绕组串入电阻R降压起动，同时KT得电，经延时后KT常开触头闭合，KM2得电主触头将起动电阻R短接，电动机进入全压正常运行。图2-9自动起动控制线路2.星形——三角形降压起动控制线路L]L2L3图2-10图2-101)按钮、接触器控制Y—△降压起动控制线路2)时间继电器控制Y—△降压起动控制线路模块一(2)授课时数(实训)教学目标能分析电机能耗制动和反接制动控制线路原理教学重点机床电机能耗制动和反接制动控制线路原理教学难点时间原则控制的单向能耗制动控制线路的工作原理教学方法启发互动式理实一体化教学，边讲边做、讲练结合教学手段内容四、三相异步电动机的制动控制线路区s战KMIEM子E3REM3~E5.其他典型控制环节授课时数2(理论)+2(实训)教学目标1.能对多地控制、顺序连锁控制、自动往复控制电路等典型控制环节进行分析2.初步具有简单控制环节的诉计能力教学重点多地控制、顺序连锁控制、自动往复控制电路等典型控制环节的应用教学难点自动往复控制电路的原理分析教学方法案例、启发互动式、大脑风暴法、实训教学手段多媒体课件；仿真软件内容五、其他典型控制环节dKM1KM2dKM]s品KM]s品N2FFR1FR2M1M2图2-15工作台自动往返运动示意图图2-16工作台自动往返行程控制线路模块三PLC指令系统一、教学目标1.知识目标：熟悉PLC的基本组成与工作原理；熟练掌握FX系列可编程控制器的基本指令及应用；熟悉编程的基本规则和技巧2.能力目标：能正确编写和阅读不太复杂的PLC用户程序；能进行PLC的I/0接线和熟练使用编程器二、教学内容1.可编程序控制器概述2.可编程序控制器的基本组成3.PLC的工作原理4.PLC的编程语言5.西门子S7-200系列PLC概述6.基本逻辑指令及使用7.PLC的编程及应用8.步进指令及状态编程法9.功能指令的初步认识三、教学重点和难点重点：S7-200系列可编程控制器的基本指令及应用难点：状态编程法；功能指令四、教学方法与手段模块四除了采用项目教学、“讲练结合，层层递进”教学、“启发式+互动式”教学方法外，针对PLC的特点采用“软硬结合，分析排障法”特色教学法。PLC的程序设计与调试涉及到软件与硬件两个部分，且两者密不可分，因此，在教学中通过软件来调试硬件，以硬件的运行和信号检测来测试软件，不断强化软件与硬件结合设计与调试方法。同时在真实的工作过程中，出错、纠错、提高是一过必经的过程，如果在实训的过程中，一切条件由老师准备妥当，没有任何差错就完成实训，只会给学生造成虚假的美好。因此，在实训过程中提倡“出错”,甚至老师人为设置错误，让学生在出错、请教、纠错的过程中体验程序开发的真实过程，真正学会软件、硬件调试的技能，提高学生发现问题、分析问题、讨论问题和解决问题的能力。具体教法举例(1)可编程控制器的基础知识，内容简单易懂，采取讲授的方法，在教学过程中配合录像片、典型实物、模型、CAI多媒体音像教学等多种教学手段，把传统的教学手段和现代教育技术协调应用，结合西门子PLC产品的实际应用来讲述，使学生了解PLC的特点，及其在控制中的重要性，为后续学习打好基础。(2)可编程控制器的基本原理与组成，教师采取讲授原理与演示及展示实物硬件组成相结合的方法，在授课的过程中，应注意突出内容的直观性，增强学生的感性认识，将其通俗化，便于学生接受。使学生充分了解PLC的原理，及其硬件和软件组成，为后续学习打好基础。(3)基本逻辑指令及PLC的编程规则与技巧，理论性较强，基本概念多且抽象难懂，信息量大，适合采用多媒体教学。在授课的过程中，多举控制应用实例，如电动机正反转联锁控制、顺序启动控制、振荡电路、定时期等实际控制的例子，应注意深入浅出，从实用性的角度，充分调动起学生学习的积极性。(4)步进指令，侧重于培养学生对步进指令的理解及应用能力。教师主要以步进指令的实际应用，讲解如何使复杂的编程工作简单化。可以结合实训进行本章的教学，在实训课中，教师应调动学生参与实践，动手编程的积极性，有意识地拔高学生的编程能力，为学生走上工作岗位打下良好的基础。(5)功能指令的格式和各种功能指令的应用，侧重于培养学生对功能指令的理解及应用能力。教师主要以功能指令的实际应用，结合实训课中对功能指令的具体应用来讲解，使学生在应用中加深对各功能指令的理解及应用，注重对学生实际能力的培养。五、学习方法“PLC的概述”作为阅读材料，初步了解PLC的定义、特点、应用及发展方向。“基本组成与工作原理”对学生的综合素质要求较高，由于PLC的核心是CPU,要求学生有一定的计算机基础，许多知识点是几门学科相互交差和渗透产生的，不易理解。课后要及时复习，加深对所讲知识点的理解。本模块的一些基本逻辑指令需要记忆，要求学生在课前要预习，课后及时复习，课堂上要紧跟老师的思路走，加深对所学指令的理解，再通过课后作业和实习巩固本部分内容。达到深刻理解，熟练掌握编程规则及技巧，能够运用自如。在掌握基本逻辑指令及编程规则与技巧的基础上，用步进指令使编程更加简单。要求学生在课前要对基本逻辑指令的内容进行复习，课堂上要紧跟老师的思路走，对状态转移图和步进梯形图认真进行分析，课后要及时复习，达到熟练掌握。在掌握逻辑指令和步进指令的基础上，对PLC实现高级控制的各种功能指令的学习，要求学生作好课前预习，课堂上要紧跟老师的思路走，掌握功能指令的格式，了解各种功能指令，能够熟练应用。课后要及时复习，加深对所讲知识点的理解。六、授课程序首先讲述PLC的产生背景、PLC的定义、PLC适应不同工作环境所具有的特点、、应用范围和PLC的发展方向；接着讲述可编程控制器的基本原理、硬件组成和软件组成，在讲述硬件组成的同时演示图片及展示实物；然后介绍西门子公司的S7-200系列PLC的基本逻辑指令、编程的基本规则与技巧、常见控制的应用实例；最后讲述介绍步进指令和步进梯形图，通过典型实例分析来讲解步进指令的应用，并介绍各种功能指令的基础知识和基本格式。课后布置作业题使学生巩固本模块内容。在学习本模块课题6、7、8后，各安排1次实训；最后完成1个综合实训项目。模块三-11.PLC概述2.PLC的组成3.PLC的工作原理授课时数2(理论)+2(实训)教学目标1.了解PLC的有关基础知识2.熟悉PLC的组成及内部元器件3.掌握PLC的工作原理，熟悉PLC的控制特点教学重点PLC的基本组成及工作原理教学难点PLC的循环扫描工作方式教学方法讲授、“启发式+互动式”教学方法教学手段在教学过程中配合录像片、典型实物、CAI多媒体教学等多种教学手段；讲授原理与演示及展示实物硬件组成相结合内容按钮按钮丙继电器触点行程开关指示灯编程器或其他编程设备存储器电源部分电磁阀输入单元输出单元PLC结构框图其硬件结构与微型计算机相同，主要由CPU、电源、存储器和输入输出接口等组成。模块三-24.PLC的编程语言5.S7-200系列PLC概述授课时数2教学目标1.熟练掌握梯形图、指令表的画法规则，了解顺序功能流程图和功能块图2.熟记S7-200系列PLC的编程元件的功用和地址编号教学重点S7-200系列PLC的编程元件教学难点状态元件、指针、定时器、计数器、数据寄存器、变址寄存器的使用教学方法讲授、“启发式+互动式”教学方法教学手段在教学过程中配合录像片、典型实物、CAI多媒体音像教学等多种教学手段课外作业4-5、4-6四、PLC的编程语言PLC为用户提供了完整的编程语言，以适应编制用户程序的需要。PLC提供的编程语言通常有以下几种：梯形图、指令表、顺序功能流程图和功能块图。图(LAD)2.指令语句表(STL)3.顺序功能流程图(SFC)西门子电机现有的FX系列产品样本中仅有FXis、FXw、S-200和S-200c这四个子系列。本模块主要介绍S-200系列PLC。3.S-200系列PLC的编程元件1)输入继电器(X0～X177)2)输出继电器(Y0～Y177)3)辅助继电器(M)①通用辅助继电器M0～M499(500点)②停电保持辅助继电器M500～M1023(524点)③特殊辅助继电器M8000～M8255(256点)4)状态元件(S)6)定时器(T)(字、bit)7)计数器(C(字、bit)8)数据寄存器(D)(字)9)变址寄存器(V/Z)(字)模块三-36.基本逻辑指令授课时数2教学目标1.掌握PLC基本指令的符号及意义2.能够用PLC的基本指令，对典型电路进行编程教学重点PLC基本指令的符号及意义教学难点分支多重输出MPS、MRD、MPP指令和主控指令MC、MCR的使用教学方法“讲练结合，层层递进”教学、“启发式+互动式”教学教学手段多媒体课件；讲授原理与演示相结合课外作业教学过程：六、基本逻辑指令及使用简介S-200的基本指令形式、功能和编程方法。1.LD、LDI、OUT指令0123LDIX000Y000X001Y0011)程序举例：1)程序举例：X000Y000X0012Y001图4-82)例题解释：当X0接通时，YO接通；当X1断开时，Y1接通。3)指令使用说明：①LD和LDI指令用于将常开和常闭触点接到左母线上；②LD和LDI在电路块分支起点处也使用；③OUT指令是对输出继电器、辅助继电器、状态继电器、定时器、计数器的线圈驱动指令，不能用于驱动输入继电器，因为输入继电器的状态是由输入信号决定的，④OUT指令可作多次并联使用⑤定时器的计时线圈或计数器的计数线圈，使用OUT指令后，必须设定值(常数K或指定数据寄存器的地址号)。2.AND、ANI指令1)程序举例：2)例题解释：3)指令说明：3.OR、ORI指令1)程序举例：2)例题解释：3)指令说明：①OR、ORI指令用作1个触点的并联连接指令；②OR、ORI指令可以连续使用，并且不受使用次数的限制；③OR、ORI指令是从该指令的步开始，与前面的LD、LDI指令步进行并联连接；④当继电器的常开触点或常闭触点与其他继电器的触点组成的混联电路块并联时，也可以用这两个指令。4.串联电路块并联指令ORB、并联电路块串联指令ANB1)程序举例：2)例题解释：3)指令说明，①ORB、ANB无操作软元2个以上的触点串联连接的电路称为串联电路块；②将串联电路并联连接时，分支开始用LD、LDI指令，分支结束用ORB指令；③ORB、ANB指令，是无操作元件的独立指令，它们只描述电路的串并联关系；④有多个串联电路时，若对每个电路块使用ORB指令，则串联电路没有限制，如上举例程序；⑤若多个并联电路块按顺序和前面的电路串联连接时，则ANB指令的使用次数没有限制；⑥使用ORB、ANB指令编程时，也可以采取ORB、ANB指令连续使用的方法；但只能连续使用不超过8次，在此建议不使用此法。5.分支多重输出MPS、MRD、MPP指令MPS指令：将逻辑运算结果存入栈存储器；MRD指令：读出栈1号存储器结果；MPP指令：取出栈存储器结果并清除。1)程序举例：2)例题解释：3)指令说明：6.主控指令MC、MCR1)程序举例：2)例题解释：3)指令说明：7.置位指令SET、复位指令RSTRST指令称为复位指令：功能为清除保持的动作，以及寄存器的清零。1)程序举例：2)例题解释：3)指令说明：8.上升沿微分脉冲指令PLS、下降沿微分脉冲指令PLFPLS指令：上升沿微分脉冲指令，当检测到逻辑关系的结果为上升沿信号时，驱动的操作软元件产生一个脉冲宽度为一个扫描周期的脉冲信号。动的操作软元件产生一个脉冲宽度为一个扫描周期的脉冲信号。1)程序举例：2)例题解释：3)指令说明，①PLS指令驱动的软元件只在逻辑输入结果由OFF到ON时动作揖个扫描周期；②PLF指令驱动的软元件只在逻辑输入结果由ON到OFF时动作一个扫描周期；③特殊辅助继电器不能作为PLS、PLF的操作软元件。9.INV取反指令INV指令是将即将执行INV指令之前的运算结果反转的指令，无操作软元件。2)例题解释：XO接通，YO断开；XO断开，YO接通。3)指令说明：①编写INV取反指令需要前面有输入量，INV指令不能直接与母线相连接，也不能如OR、ORI、ORP、ORF单独并联使用；②可以多次使用，只是结果只有两个，要么通要么断；③INV指令只对其前的逻辑关系取反。10.空操作指令NOP、结束指令END1)NOP指令：称为空操作指令，无任何操作元件。其主要功能是在调试程序时，用其取代一些不必要的指令，即删除由这些指令构成的程序；另外在程序中使用NOP指令，可延长扫描周期。若在普通指令与指令之间加入空操作指令，可编程序控制器可继续工作，就如没有加入NOP指令一样；若在程序执行过程中加入空操作指令，则在修改或追加程序时可减少步序号的变化。2)END指令：称为结束指令，无操作元件。其功能是输入输出处理和返回到0步程序。3)指令说明：11.LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令1)LDP:上升沿检测运算开始(检测到信号的上升沿时闭合一个扫描周期)。LDF:下降沿检测运算开始(检测到信号的下降沿时闭合一个扫描周期)ANDP:上升沿检测串联连接(检测到位软元件上升沿信号时闭合一个扫描周期)ANDF:下降沿检测串联连接(检测到位软元件下降沿信号时闭合一个扫描周期)ORP:脉冲上升沿检测并联连接(检测到位软元件上升沿信号时闭合一个扫描周ORF:脉冲下降沿检测并联连接(检测到位软元件下降沿信号时闭合一个扫描周2)上述6个指令的操作软元件都为X、Y、M、S、T、C。实训六基本指令的编程练习授课时数3教学目标1.熟悉PLC实验装置2.练习编程器的使用3.掌握与、或、非逻辑功能的编程方法4.掌握定时器计数器的用法教学重点1.编程器的使用2.与、或、非逻辑功能的编程方法教学难点定时器、计数器的用法教学方法讲练结合、情境体验、自评互评教学手段实物操作实践课外作业实训报告(一)与或非逻辑功能实验通过程序判断Y1、Y2、Y3、Y4的输出状态，然后再输入PLC并运行程序加以验证。实验参考程序如下。步序指令器件号说明步序指令器件号说明0输入71输入8或非门输出2与门输出934与非门输出5或门输出程序结束6梯形图中的X001、X003分别对应控制实验单元输入开关X1、X3。通过专用电缆连接电脑与PLC主机。打开FXGPWIN,逐条输入程序，检查无误后，PLC通电，将程输入PLC,把主机上的STOP/RUN按钮拨到RUN位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行，有关的指示灯将显示运行结果。拨动输入开关X1、X3,观察输出指示灯Y1、Y2、Y3、Y4是否符合与、或、非逻辑的正确结果。(二)定时器/计数器功能实验1.定时器的认识实验定时器的控制逻辑是经过时间继电器的延时动作，然后产生控制作用。实验参考程序如下。步序指令器件号说明0输入1延时5秒234延时时间到，输出5程序结束2.定时器扩展实验由于PLC的定时器和计数器都有一定的定时范围和计数范围，如果需要的设定值超过范围，我们可以通过几个定时器和计数器的串联组合来扩充设定值的范围。实验参考程序如下。步序指令器件号说明0输入1延时5秒234延时3秒567延时时间到，输出8程序结束3.计数器认识实验西门子FXOS系列的内部计数器分为16位二进制加法计数器和32位增计数/减计数器两种。其中的16位二进制加法计数器，其设定值在K1～K32767范围内有效。步序指令器件号说明步序指令器件号说明0输入617计数20次2延时10秒8394输入计数满，输出5计数器复位程序结束这是一个由定时器TO和计数器CO组成的组合电路。T0形成一个设定值为10秒的自复位定时器，当X1接通，TO线圈得电，经延时10秒，TO的常闭触点断开，定时器每10秒钟接通一次，每次接通时间为一个扫描周期。计数器对这个脉冲信号进行计数，计数到20次，CO常开触点闭合，使YO线圈接通。从XO接通到YO有输出，延时时间为定时器和计数器设定值的乘积：T=TO×CO=10×20=200S。二、实验报告1.列出实验的梯形图程序和程序说明。2.如何扩大定时器的延时范围?3.写出本次实验的心得体会。模块三-57.PLC的编程及应用授课时数2教学目标1.掌握编程的基本规则和技巧2.能够运用基本指令设计典型电路的梯形图教学重点典型电路的梯形图教学难点计数器配合计时的长延时电路教学方法的特点采用“软硬结合，分析排障法”特色教学法教学手段在教学过程中配合录像片、典型实物、模型、CAI多媒体音像教学等多种教学手段课外作业4-10、4-11教学过程：七、PLC的编程及应用1.PLC编程特点1)程序执行顺序比较2)PLC程序的扫描执行结果3)PLC软件特性PLC在梯形图里可以无数次地使用其触点，既可以是常闭也可以是常开。2.PLC编程的基本规则1)X、Y、M、T、C等器件的触点可多次重复使用。2)梯形图每一行都是从左边母线开始，线圈接在最右边。3)线圈不能直接与左边的母线相连。4)同一编号的线圈在一个程序中使用两次称为双线圈输出，双线圈输出容易引起误操作，应避免线圈重复使用。步进顺序控制除外。5)梯形图必须符合顺序执行的原则，即从左到右，从上到下地执行。如不符合顺序执行的电路不能直接编程。桥式电路梯形图就不能直接编程。6)在梯形图中串联触点和并联触点使用的次数没有限制，但由于梯形图编程器和打印机的限制，所以建议串联触点一行不超过10个，并联连接的次数不超过24行。3.编程技巧1)程序的编写应按照自上而下、从左到右的方式编写。为了减少程序的执行步数，程序应“左大右小、上大下小“,尽量不出现电路块在左边或下边的情况。2)依照扫描的原则，程序处理时尽可能让同时动作的线圈在同一个扫描周期内。3)桥型电路的编程。4)复杂电路的处理。如果电路的结构比较复杂，用ANB或者ORB等指令难以解决，可重复使用一些触点画出它们的等效电路，然后再进行编程就比较容易了。4.典型控制程序1)自保持程序自保持电路也称自锁电路。常用于无机械锁定开关的启动停止控制中。如用无机械锁定功能的按钮控制电动机的启动和停止；并且分为启动优先和断开优先两种。2)互锁程序互锁电路用于不允许同时动作的两个或多个继电器的控制，如电动机的正反转控制。3)时间电路程序①接通延时④456传SB2,和限时控制程序断开延时和长延时计数器配合计时)分频电路程序)振荡电路程序)时钟电路程序编程实例1电动机起动、自保持及停止控制电路的PLC程序设计。分析工艺过程统的继电器—接触器控制的电动机的起动、自保持及停止电路，按下起动按钮接触器KM线圈得电并自锁，电动机起动运行，按下停止按钮SB1,接触器KM线,电动机停止运行。PLC的I/0点的确定和分配继电器控制系统类似，PLC也是由输入部分，逻辑部分和输出部分组成。其相元件安排如下输入元件输出元件X000:起动按钮SB1Y0O1:接触器KM线圈3)PLC接线图4)程序编写X000X000X001YO01YO01END图4-44ANIENDX000Y001X001Y001按下起动按钮SB1,X000接收外部信号置“1”,Y001置“1”并自锁，自锁的目的是当起动按钮SB1松开，X000置“0”时，Y001仍然能保持置“1”状态，使电动机连续运行。需要停车时，按下停止按钮SB2,X001常闭触电置“0”,断开Y001,使Y001置“0”,使电动机停止运行。3)PLC接线图4)控制程序编写5)调试。模块三-6制授课时数4教学目标1.熟悉和掌握PLC控制异步电动机Y-△减压启动系统的实践步骤2.学会PLC编写梯形图程序和转换成指令表程序的方法教学重点Y-△减压启动系统PLC控制的实训步骤教学难点Y-△减压启动梯形图程序的原理教学方法讲练结合、演示法、情境体验、自评互评教学手段多媒体教学；实物操作实践课外作业实训报告教学过程：一、实训内容与步骤1.接线——按“实验接线图”接线将SS、ST、FR分别接主机的输入点X0、X1、X2;将KM1、KM2、KM3分别接主机输出点Y1、Y2、Y3;COM端与主机的COM端相连；本实验区的COM1,COM2端与主机的COM1、COM2端相连。KM1、KM2、KM3的动作用发光二极管来模拟。实验装置已将三个CJ10-10接触器的接触点引出至面板上。学生可按图示的粗线，用专用实验连接导线连接。三相市电已引至三相开关SQ的的U、V、W端。A、B、C、D、X、Y、Z与三相异步电动机的相应六个接线柱相连。将三相闸刀开关拨向“关”位置(开关往上扳),这一实验模块中的U、V、W端就已得电。所以，请在连好实验接线后，才将这一开关接通，请千万注意人身安全。2.编程——编写梯形图程序×00号M]00M100M100梯形图程序3.转换——转换成指令表程序(让学生完成)4.调试——将所编程序传送到PLC,然后进行调试，观察调试结果5.总结——用因果图分析动作步骤，记录在调试程序过程中出现的问题，并分析其产生的原因。四、实验报告1.画出PLC的I/O端口接线图，列出I/0端子分配表；2.列出梯形图程序和程序说明。模块三-78.步进指令及状态编程法授课时数1教学目标1.掌握步进指令的表示方法和含义，能应用步进指令进行简单编程。2.能根据工序绘出状态图，转换梯形图、指令表教学重点应用步进指令进行简单编程教学难点应用步进指令编程教学方法案例、启发互动式、大脑风暴法等教学方法教学手段多媒体课件课外作业4-131.状态继电器(状态软元件)何谓状态转移图(系统状态)设计法，系统程序设计一般有两种思路：一是针对某一具体对象(输出)来考虑),另一种就是功能图设计法。它把整个系统分成几个时间段，在这段时间里可以有一个输出，也可有多个输出，但他们各自进返回“指令。其功能是使临时左母线回到原来左母线的位置。指令助记符、名称功能电路表示和可用软元件程序步STL步进阶梯步进阶梯开始S1RET返回步进阶梯结束1指令用STL表示，连接步进触点的其它继电器触点用LD或LDI指令表示，使用STL指令后，应用RET指令使LD点返回左母线。2)只有步进触点闭合时它后面的电路才能动作。如果步进触点断开则其后面的电路将全部断开。但是在1个扫描周期以后，不再执行指令。3)状态的地址号不能重复使用。4.程序举例开机图4-50步0灯1亮灯2亮基母基母步母初入M8002步0步0初入M8002步0步0M8002初脉y0y0y1X1步母1X1步母1步0×tet步母2步1步母2步1y2切ret←可省y2切取S22步2取S22步2ret←不可省←不可省母母图4-51例2.某送料小车工作示意图如图4-52所示，小车可以在A、B之间正向启动前进和反向启动后退；小车前进到B处停车，延时10秒后返回，后退至A处停车后立即返回；按下停止按钮，小车停在A、B之间任一位置。模块三-8实训八十字路口交通灯控制的模拟授课时数4教学目标1.正确理解PLC循环扫描的工作过程2.通过PLC对红绿灯的变时控制，加深对PLC按时间控制功能的理解3.进一步掌握PLC的基本指令，定时器、计数器的正确使用方法教学重点1.PLC对红绿灯的变时控制2.程序的调试方法教学难点梯形图的工作原理教学方法现场教学、讲练结合、情境体验、自评互评教学手段多媒体课件；模拟操作实践课外作业实训报告模块三-99.应用指令的初步认识授课时数1教学目标1.掌握应用指令的基本格式和规则2.掌握常用应用指令的表示方法和含义，能使用应用指令进行简单编程教学重点常用应用指令的表示方法和含义教学难点使用应用指令进行编程教学方法教学手段多媒体课件课外作业4-15、4-16教学过程：九、应用指令的初步认识D0D1 1)传送与比较指令综合项目三：抢答器的PLC控制授课时数4训练内容1.方案确定、电气控制元器件选用、I/O端口分配2.软件设计及调试训练目标通过对简单自动控制系统的PLC控制设计，使学生进一步熟悉PLC的结构、组成、工作原理，掌握根据生产工艺过程和自动控制要求用PLC进行控制的PLC系统及控制程序设计方法和步骤，培养同学们的工程意识和工程实践能力，为今后进一步从事这方面的工作打下坚实的基础教学重点软件设计及调试教学难点软件设计教学方法项目驱动法、讨论式、情境体验、自评互评教学手段多媒体课件及模型；模拟操作实践；制做作品课外作业项目报告教学过程：一、工作任务设计一个知识竞赛抢答装置，提出如下控制要求：1.抢答器同时为8组选手分别提供按钮进行抢答，按钮分别为PB0、PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6、PB7;2.设置一个复位按钮PB10,实现系统电路的复位，由主持人控制；3.当主持人打开启动开关SW1后，在设定时间T0内，如果某组抢先按下按钮，则驱动音效电路1发出声响，指示灯L1亮，并且在8段数码管显示器(如图1所示)上显示出抢答成功的组号，此时电路实现互锁，其他组再按下抢答按钮为无效；4.如果在时间TO内，无人应答，则驱动音效电路2发出声响，指示灯L2亮，表示抢答者均放弃该题；5.在抢答成功后，主持人打开限时开关SW2,启动计时器，在设定时间T1内回答有效，当到达设定时间T1时，驱动音效电路3,指示灯L3亮，表示答题时间到。二、内容及步骤1.总体方案的确定根据控制要求，确定总体方案。2.正确选用电气控制元件和PLC根据选用的输入输出设备的数目和电气特性，选择合适的PLC,要求进行电气元件的选用说明。3.分配I/0点，画出I/O连线图根据选用的输入输出设备，确定I/O端口。依据输入输出设备和PLC的I/O端口分配关系，画出I/O连线图。4.程序设计说明及过程分析要求绘制控制系统流程图，详细进行程序设计过程的分析说明。5.软件设计及调试设计简单、可靠的控制程序，并上机调试通过。6.编写简要说明书三、教学设计1.分组与布置任务2.确定工程解决方案和控制电路3.方案验证4.学习评价四、参考资料1.系统结构(1)系统结构框图如项目图3-1所示.音效电路示打电踏音效电路示打电踏pru控制器控制枝钯及开关抢答按開SVV1E项目图3-1(2)主控制器手持式编程器或编程软件FXGP-WIN-C,PLC可编程程序控制器及软件提供了完整的编程环境，可进行离线纺程，在线连接和调度.西门子PLC的编程指令简单易懂且程序设计灵活，可采用梯形图或者指令语言进行软件设计。(3)输入输西门子FX1N-40MR型PLC采用整输入输出端子分配表输入端子分配输出端子分配抢答按钮PB0抢答按钮PB1抢答按钮PB2抢答按钮PB3抢答按钮PB4抢答按钮PB5抢答按钮PB6抢答按钮PB7复位按钮PB10启动开关SW1八段数码管a八段数码管b八段数码管c八段数码管d八段数码管e八段数码管f八段数码管g音效电路1提示灯L1音效电路2限时开关SW2提示灯L2音效电路3提示灯L32.硬件连接图本系统外部硬件连接方式如项目图3-2所示。3.软件设计(1)系统梯形图(2)工作过程分析①始抢答前，主持人首先通过复位按钮PB10(XO10)实现电路复位，在提问之后，打开选择开关SW1(XO11)启动定时器T0(本程序预设为10s②答限时内，当某一组抢先按下抢答按钮后，对应的辅助继电器接通，同时切断其它抢答回路，实现互锁.如PB0抢先按下，则X000导通，辅助继电器MO接通，同时切断③成功后，辅助继电器M8接通，启动音效电路1(YO10)和指示灯L1(YO11),同时利用内部编码程序段控制输出点Y00O-Y0O6,输出驱动信号，驱动外部数码显示器显示抢答④果在限时内无人抢答，则启动音效电路2(X012)和指示灯L2(YO13),外部数码显⑤成功后，主持人打开限时开关SW2(XO12),启动定时器T1(本程序预设为60s),当T1计时结束，将启动音效电路3(Y014)和指示灯L3(YO15)提示回答时间到。一、教学目标1.知识目标：掌握PLC控制系统设计的内容、步骤和方法，熟悉PLC在常用控制系统中的典型应用2.能力目标：具有应用PLC实现电气自动控制要求的设计能力，能够进行对一般电气控制设备的PLC改造并初步形成PLC应用系统的设计、安装、调试、故障排除能力1.控制系统设计概要2.PLC控制系统设计的要点3.PLC的软件设计方法4.应用案例5.PLC故障诊断及其处理三、教学重点和难点重点：PLC控制系统设计的步骤、内容和方法本模块内容主要是PLC控制系统的设计内容和步骤，及PLC在实际控制中的应用。在教学过程中配合录像片、典型实物模型、CAI多媒体音像教学等多种教学手段，突出“案例法”教学。在讲授时，将实际案例引入教材、教学体系中，每个重要知识点均与实际应用结合起来。例如我们以机械手的控制引出案例，让学生了解PLC控制系统设计的内容、步骤和方法。因为教学是以案例的形式提出，增强学生的学习兴趣，从“要我学”变为“我要学”,从而对案例的理论和相关技能得以大力培养。在讲述PLC控制系统中用户程序的设计时，利用类比对照法，将几种软件设计方法，及每种方法的设计步骤进行比较。在讲应用PLC进行机械手、电梯控制中的应用时，从实用性的角度，调动起学生学习的积极性。五、学习方法要进行PLC控制系统设计的硬件设置和软件设计，就必须熟悉PLC的组成结构及各种指令，所以在学习本模块之前，要将有关模块的内容进行复习，课堂上要紧跟老师的思路走，熟练掌握PLC控制系统设计的内容和步骤，掌握最常用的翻译法、顺序功能图法和逻辑法这三种设计方法。再通过课后作业巩固本模块内容。六、授课程序在学习本模块课题3、4后，各安排1次实训；最后完成1个综合实训项目。模块四-11.控制系统设计概要2.设计的要点授课时数2(理论)教学目标1.了解控制系统设计的基本原则、基本内容和一般步骤2.能根据负载正确选择PLC型号，点数，I/0模块；掌握PLC控制设计的基本步骤和方法3.了解控制系统设计的要点教学重点控制系统设计的基本内容和一般步骤教学难点扩展模块的选用和PLC的网络设计要点教学方法教学手段在教学过程中配合录像片、模型、CAI多媒体音像教学等多种教学手段课外作业教学过程：一、控制系统设计概要1.PLC控制系统设计的基本原则2.PLC控制系统设计的基本内容3.PLC控制系统设计的一般步骤1)流程图功能说明2)PLC程序设计的步骤3)设计步骤框图：二、PLC控制系统设计的要点1.LC硬件选购2.输入回路的设计要点1)电源回路。2)PLC上DC24V电源的使用。3)外部DC24V电源。4)输入的灵敏度。3.输出回路的设计要点1)各种输出方式之间的比较。2)抗干扰与外部互锁。3)“COM“点的选择。4)PLC外部驱动电路。4.扩展模块的选用对于小的系统，如80点以内的系统.一般不需要扩展；当系统较大时，就要扩展。不同公司的产品，对系统总点数及扩展模块的数量都有限制，当扩展仍不能满足要求时，可采用网络结构；同时，有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块，因此，在进行软件编制时要注意。5.PLC的网络设计6.软件编制在编制软件前，应首先熟悉所选用的PLC产品的软件说明书，待熟练后再编程。若用图形编程器或软件包编程，则可直接编程，若用手持编程器编程，应先画出梯形图，然后编程，这样可少出错，速度也快。编程结束后先空调程序，待各个动作正常后，再在设备上调试。模块四-23.PLC的软件设计方法授课时数2(实践)教学目标1.掌握PLC常用的软件设计方法：经验设计法、翻译法、状态转移图、逻辑设计法2.学会用以上方法进行控制系统的设计教学重点经验设计法、翻译法、状态转移图教学难点状态转移图、逻辑设计法教学方法教学手段多媒体课件课外作业三、PLC的软件设计方法1.经验设计法经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被控对象的具体要求，进行选择组合，并多次反复调试和修改梯形图，有时需增加一些辅助触点和中间编程环节，才能达到控制要求。这种方法没有规律可遵循，设计所用时间和质量与设计者的经验有很大关系，所以称为经验设计法。经验设计法用于较简单的梯形图设计。应用经验设计法必须熟记一些典型的控制电路，如起保停电路、脉冲发生电路等。用PLC中软元件，代替原继电器—接触器控制线路图中的元器件，直接翻译成梯形图的方法。主要用于对旧设备、旧控制系统的技术改造。设计举例：正反转。◎◎TT3.状态转移图针对顺序控制方式或步进控制方式的程序设计。在程序设计时，首先将系统的工作过程分解成若干个连续的阶段，每一阶段称为“工步”或“状态”,以工步(或状见后面的应用范例1。4.逻辑设计法以布尔逻辑代数为理论基础，以逻辑变量“0”或“1”作为研究对象，以“与”、“或”、“非”三种基本逻辑运算为分析依据，对电气控制线路进行逻辑运算，把触点的“通、断”状态用逻辑变量“0”或“1”来表示。模块四-34.应用案例授课时数4(2理论+2实训)教学目标结合机械手臂控制的工作过程具体进行控制系统的设计，了解实际电气工程系统的设计过程教学重点机械手臂控制教学难点机械手臂控制程序的设计教学方法案例、启发互动式、大脑风暴法等教学方法理实一体化教学，边讲边做、讲练结合教学手段多媒体课件；实物演示和观摩课外作业四、应用案例传统的自动控制系统由继电器—接触器控制组成，存在故障多、可靠性差、工作寿命短、不易检修等缺点。随着PLC的普及和完善，以及PLC本身所具有的高可靠性、易编程修改的