PLC原理及应用技术（第4版）教学大纲

《PLC原理及应用》课程教学大纲适用于三年制高职工科、电类专业目录教学大纲的说明课程的基本要求教学手段课程的内容课时的分配几点说明教学建议8、主要参考书一、教学大纲的说明1、课程的授课对象、性质、作用及任务（1）课程的授课对象：本课程的授课对象是高等职业技术学院（高中毕业后三年制）自动化、机、电类等专业工科。(2)课程的授课对性质:可编程控制器(ProgrammableLogicControler)，简称PLC。由于它具有功能强、可靠性高配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，已广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为实现工业生产自动化的支柱产品。近年来，国内在PLC技术与产品开发应用方面发展很快，除有许多从国外引进的设备、自动化生产线外，国产的机床设备已越来越快地采用PLC控制系统取代传统的继电–接触器控制系统。因此，作为一名电气工程技术人员，必须掌握PLC及其控制系统的基本原理与应用技术，以适应当前电气技术的发展需要。目前此课程已成为诸多工科专业必修的课程之一。(3)课程的授课作用:1）、重要性。PLC作为一种智能化、可靠性的工业控制设备，在国民经济的各个行业的应用得越来越广泛。近年来PLC又与现场总线技术结合起来，在各个控制领域显示了其很强的应用潜力和前景。2）、广泛性。作为培养中、高级技术人才、突出应用的职业技术学院，已在自动化专业、电子技术专业、机械专业、数控专业、机电一体等专业广泛地开设。3)、实用性。实践证明，学生通过此门课程学习，不仅能获得现代控制的理论与实践知识，同时通过编程、调试、实训，使同学们考虑问题的周密性、理解能力、分析问题能力、解决问题能力都有不同程度的提高，这对一个工程技术人员带来的是无限发展潜力。近三年内我们配置了机、光、电相结合的高精度、高技术的自动化仪器(4)课程的任务：使学生了解可编程序控制器的结构、工作原理。熟悉掌握I/O接口、基本指令、应用指令、基本编程方法。在工程上的应用、通信及网络。会使用计算机编程软件GXDeveloper和仿真软件GXSimulator的使用2、课程的教学目标与其它课程的联系PLC课程（以下简称本课程）是机、电类高职工科专业开设的实践性很强的技术应用型课程。它不仅为电机调速控制技术、机电传动与控制技术、电梯应用技术、楼宇自动化技术等后续课程、集中实训和毕业设计打下基础，而且为相关专业学生考初、中级电工资格证书做准备。本课程的教学目标是在学生熟悉电气控制系统的基本控制电路，具有电气控制系统分析和设计的基本能力的基础上掌握可编程控制器原理及编程方法，具备一定的PLC程序设计和PLC应用能力。本课程的突出特征是理论教学与实际训练并重，要求理论必须与操作密切结合，强调技术应用，综合训练。前期课程：计算机应用基础、电路基础、模拟与数字电子技术、电机拖动、电气控制、电气测量技术等。后续课程：根据不同专业教学计划，可以是电机调速控制技术、电梯应用技术、楼宇自动化技术、参数检测与集散控制、机电传动与控制技术、集中实训和毕业设计等。二、课程的基本要求基本理论和基础知识方面（1）了解可编程控制器的历史、发展、特点、应用、结构和工作原理。（2）掌握可编程控制器元件及基本指令系统。（3）掌握GXWorks2编程、仿真软件的使用（4）掌握可编程控制器梯形图程序设计方法（5）掌握顺控指令及其梯形图的编程方式（6）熟悉应用指令的使用。（7）了解可编程序控制器在工程上的使用。（8）了解可编程序的通信及网络。（9）能独立完成大纲规定的实验、课程设计、实训等，接受到基本的实验技能训练。（10）培养学生严谨求实的工作作风。三、教学手段1、采用知识的系统性的学习同时考虑了以实际能力培养为引导的教学。如：采用了自动送料车的设计（此车广泛地运用在工业企业中，如小的从制衣厂、纺织厂、食品厂等，大到钢铁厂、汽车制造厂）贯穿了整个PLC的基础知识的学习.本教材提供了大量的对应书中的内容的动画及带有动画的仿真实例，帮助初学者建立学习的兴趣，同时编程动画帮助了学习者能够独立的完成课程的学习。2、建立相对独立的实践教学体系，积极推行“三加强一结合”的实践教学组织形式。“三加强”即加强课程的相关技能训练，加强专业的基本能力训练，加强专业能力及综合能力训练。本书每一章后附有实验、技能训练以帮助学习者能及时根据所学的内容进行实践训练。以助学习者能更好的融会贯通、学以致用。3、问题引路，举一反三边学边做层层递进，使难成易，自然接受为了能引导学生举一反三、融会贯通，采用了软硬结合故障设置设备仿真等手段进行教学。例：有的例子从不同的角度多次举出。如三角形改星形起动控制电路，从用基本指令到用应用指令设计。使得学生能从简单、熟悉的内容引入,使之较容易地接受新的，较难理解的内容。同时以动画的形式表现出PLC内部工作的过程。四、教学的内容（三菱公司FX2N机型）第一章概述可编程控制器的历史、发展方向、特点、应用、结构组成和工作原理、PLC硬件认识。第二章可编程控制器元件及基本指令系统可编程控制器的X、Y元件、M元件、T元件、C元件；基本指令（逻辑取、串联、并联、电路串块、电路并块、多重输出、脉冲输出、主控触点、置位、复位、空操作和程序结束指令）。技能训练：水塔水位控制实验1：编程器的基本操作实验2：基本指令和定时器、计数器的使用与应用第三章FX3u系列编程器工具教学GXWorks2编程、仿真软件的使用实验3：GXWorks2编程、仿真软件的使用第四章可编程控制器梯形图程序设计方法可编程控制器梯形图、继电-接触器控制与可编程控制转换（I/O分配、区别与转换）、可编程控制器梯形图的经验设计法（三相绕线转子异步电动机转子电路串电阻启动的控制、智力竞赛抢答器显示系统、三相异步电动机可逆运行反接制动控制、十字路口交通信号灯的控制）技能训练：C650机床控制电路的PLC控制改造实验4：LED数码显示的抢答器控制模拟第五章顺控与顺控梯形图的编程方式状态元件S、顺控功能图及STL指令、顺控分支和汇合的编程（选择性分支、并行分支）、顺控设计实例（工作传输机构控制、选择性工作传输机、用顺序控制十字路口交通信号灯的控制）、顺控梯形图的编程方式（起保停电路的编程方式、以转换为中心的编程方式、仿STL指令的编程方式）技能训练：自动循环送料车控制实验5：顺序控制指令及应用实验6：液压进给装置运动控制应用指令的介绍应用指令的表示形式及含义、应用指令操作数说明（数据寄存器与位组合数据、变址寄存器、指针）、程序流向控制指令（CJ、CALL、SRET、IRET、EI、DI、FEND、WDT、FOR、NEXT）、比较与传送指令（CMP、ZCP、MOV、SMOV、CML、XCH、BCD、BIN）、算术运算与字逻辑运算指令（ADD、SUB、MUL、DIV、INC、DEC）、循环移位与移位指令（ROR、ROL、RCR、RCL、SFTR、SFTL、WSFR、WSFL）、比例、积分、微分指令（PID）指令的使用及应用。程序设计举例（电动机的星形三角形启动控制程序、子程序调用彩灯控制、密码锁程序）技能训练：恒压供水泵站实验7：应用指令的使用实验8：制冷中央空调温度控制可编程控制器的工程应用PLC的选型、硬件配制，继电-接触器控制线路转换成PLC梯形图时应注意的问题，可编程控制器替代继电-接触器控制系统的四步法，PLC电气控制系统故障诊断的编程与显示，PLC控制程序的模块化设计和调试步骤，可编程控制器的安装和维护。技能训练：可编程控制在船舶上的应用第八章可编程序控制器的通信及网络可编程控制器系统联网、网络连接系统、通讯类型、通讯格式、上位计算机链接：即（1:N通讯）同位链接（PLC与PLC连接系统N:N网络），以个人计算机作为操作站的PLC网络。技能训练：三菱变频器无协议与PLC进行通讯的PLC程序实验9：计算机与PLC使用计算机连接通信协议。PLC课程设计指导课程设计举例设计课题：课题1：机械手PLC控制系统计课题2：深孔PLC控制系统设计课题3霓虹灯广告屏控制器的设计课题4：自动售货机的PLC控制课题5：数控机床润滑系统和电动刀架换刀系统控制课题6：燃煤锅炉水循环供热系统PLC控制课题7：光机电一体化自动控制装置PLC控制课题8：机械手自动控制课题9：三面铣组合机床自动加工控制说明：课题有难易不同，希望根据不同的对象选择五、课时的分配本课程参考计划学时：66+30。章节内容学时理论学时实验学时第一章概述422（多媒体）第二章可编程控制器元件及基本指令系统1284第三章FX3u系列PLC的编程、仿真工具422第四章可编程控制器梯形图程序设计方法1082第五章顺序控制与梯形图的编程方式1064第六章应用指令的介绍1684第七章PLC工程应用462第八章*PLC的通信及网络642共计学时664422第九章综合设计（可选题）30228说明：技能训练的内容没有排在内，可根据学习者实际情况定六、几点说明1.本大纲适用于三年制工科自动控制类、电类、专业。2.课时分配为建议性方案。教学过程中可以根据专业不同做适当的调整。3.内容中标有*的章节为选学内容，当教学计划规定的教学时数较少时，可不作讲授或酌情删减。七、教学建议1.本大纲具有通用性，教师要尽量结合本专业的实际，精选内容。在内容安排上，以三菱FX2N机型为基础，了解PLC基本指令、编程、调试、运行等应用。2.本课程理论性较强，概念比较抽象，教师在教学中要注意理论与实践（特别是与现代工业的发展）相结合，可通过本书的动画演示、软件仿真演示配合教学，以加强基础理论的理解和记忆。3..本课程实践性较强。教师应加强课堂演示，多媒体教学外，还应注意实践教学，如有条件的可以到工厂去参观、实习等。培养学生的动手能力和解决实际问题的能力。4..某些内容可布置学生课外阅读，培养学生自学能力。八、主要参考书1.钟肇新彭侃主编.《可编程序器原理及应用》华南理工大学出版社，20002.张万忠孙晋主编.《可编程序控制器入门与应用实例》中国北电力出版社20053..高勤主编.《可编程序控制器原理及应用》北京电子工业出版社20064．范国伟主编《电气控制与PLC应用技术》人民邮电出版社20135.王永华主编.《现代电子控制