用PLC实现绕线式电机自动启动控制 教案

用PLC实现绕线式电机自动启动控制教案一、教学目标1.知识与技能目标学生能够理解绕线式电机的基本结构和工作原理。掌握PLC的基本编程指令，如定时器、计数器、逻辑指令等。学会运用PLC实现绕线式电机的自动启动控制，包括启动过程、调速控制等。2.过程与方法目标通过实际操作和项目实践，培养学生的动手能力和解决问题的能力。让学生经历从需求分析、方案设计、程序编写到调试运行的完整工程实践过程，提高学生的工程实践素养。3.情感态度与价值观目标激发学生对电气控制技术的兴趣和学习热情。培养学生严谨的科学态度和团队协作精神，增强学生的职业责任感。

二、教学重难点1.教学重点绕线式电机的启动原理和调速方法。PLC编程实现绕线式电机自动启动控制的程序设计。2.教学难点如何根据绕线式电机的启动特性合理设置PLC程序中的参数，如定时器时间、计数器计数范围等。解决PLC程序在实际运行过程中可能出现的故障和问题，确保系统的稳定性和可靠性。

三、教学方法1.讲授法：讲解绕线式电机的原理、PLC编程基础等理论知识，使学生对相关概念和原理有清晰的认识。2.演示法：通过实际操作演示PLC的编程过程、绕线式电机自动启动控制系统的接线和调试，让学生直观地了解操作步骤和方法。3.实践法：安排学生进行实际编程和系统调试，让学生在实践中巩固所学知识，提高动手能力和解决问题的能力。4.小组合作法：组织学生分组完成项目任务，培养学生的团队协作精神和沟通能力。

四、教学过程

（一）课程导入（5分钟）通过播放一段绕线式电机在工业生产中运行的视频，展示绕线式电机在各种机械设备中的应用场景，引起学生的兴趣。然后提问学生是否了解绕线式电机的工作原理以及如何实现其自动启动控制，从而引出本节课的主题用PLC实现绕线式电机自动启动控制。

（二）知识讲解（20分钟）1.绕线式电机的结构和工作原理利用图片和动画详细讲解绕线式电机的结构组成，包括定子、转子、滑环、电刷等部分。阐述绕线式电机的工作原理：当定子绕组通入三相交流电时，会产生旋转磁场，转子绕组中便会感应出电动势和电流，在旋转磁场的作用下，转子就会转动起来。通过在转子回路中串入电阻，可以改变转子绕组的电阻值，从而实现电机的调速。2.PLC简介介绍PLC的定义、特点和应用领域，让学生对PLC有一个初步的认识。讲解PLC的基本组成部分，如中央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口等，以及各部分的功能。3.PLC编程基础介绍梯形图编程语言，讲解梯形图的基本结构和编程规则。讲解常用的PLC编程指令，如定时器（TON）、计数器（CTU）、逻辑指令（LD、LDI、OUT等）的功能和使用方法。通过简单的示例程序，让学生理解如何运用这些指令实现基本的逻辑控制。

（三）项目分析（15分钟）1.项目需求分析提出绕线式电机自动启动控制的项目需求：电机启动时，转子回路先串入全部电阻，以限制启动电流；随着电机转速的升高，逐步切除转子回路中的电阻，实现平滑调速；当电机达到额定转速后，转子回路电阻全部切除。引导学生分析实现该需求需要考虑的因素，如启动时间、加速时间、电阻切换的时机等。2.方案设计组织学生分组讨论，根据项目需求设计实现绕线式电机自动启动控制的方案。每个小组派代表发言，介绍本小组的设计方案，包括控制电路的组成、PLC的I/O分配、控制流程等。教师对各小组的方案进行点评和总结，确定最优方案，并对方案进行详细讲解，让学生理解方案的可行性和合理性。

（四）PLC编程与调试（25分钟）1.PLC编程学生根据确定的方案，在编程软件中编写PLC程序。教师巡视指导，及时解答学生在编程过程中遇到的问题。重点讲解程序中定时器和计数器的设置方法，以及如何通过逻辑指令实现电阻的切换控制。例如，利用定时器控制电机的启动时间和加速时间，当定时器定时时间到后，通过逻辑指令控制接触器动作，切除相应的电阻；利用计数器记录电阻切换的次数，实现电阻的逐步切除。2.程序调试完成程序编写后，进行程序调试。教师演示如何将编写好的程序下载到PLC中，并连接好实际的控制电路，进行模拟运行调试。让学生观察调试过程中PLC的输入输出状态变化，以及电机的运行情况，分析程序是否符合设计要求。如果出现问题，引导学生通过查看程序逻辑、检查I/O接线等方法进行故障排查和调试，直到程序能够正常运行，实现绕线式电机的自动启动控制。

（五）课堂总结（10分钟）1.知识回顾请学生回顾本节课所学的主要内容，包括绕线式电机的结构和工作原理、PLC的编程基础、绕线式电机自动启动控制的方案设计和程序实现等。教师对学生的回答进行补充和完善，强化重点知识。2.项目总结总结本次项目的完成情况，强调在项目实施过程中所运用的知识和技能，以及所培养的工程实践能力和团队协作精神。对学生在项目中的表现进行评价，肯定学生的优点和进步，同时指出存在的问题和不足之处，鼓励学生在今后的学习中不断改进和提高。

（六）作业布置（5分钟）1.思考如何进一步优化绕线式电机自动启动控制程序，提高系统的稳定性和可靠性。2.查阅资料，了解PLC在其他电机控制领域的应用案例，并撰写一篇简短的报告。

五、教学资源1.教材：选用相关的电气控制技术教材，作为学生学习的主要参考资料。2.教学课件：制作包含绕线式电机原理、PLC编程基础、项目案例等内容的教学课件，用于课堂教学演示。3.PLC实验设备：配备足够数量的PLC实验台，包括PLC主机、输入输出模块、编程软件等，供学生进行实际编程和调试操作。4.绕线式电机模型：准备绕线式电机模型，用于直观展示电机的结构和工作原理。5.工具和材料：准备导线、接触器、继电器、电阻等实验所需的工具和材料，用于搭建绕线式电机自动启动控制实验电路。

六、教学反思通过本节课的教学，学生对绕线式电机的工作原理和PLC编程有了更深入的理解和掌握，能够运用所学知识实现绕线式电机的自动启动控制。在教学过程中，采用项目驱动教学法，让学生在实际操作中学习和实践，提高了学生的学习兴趣和动手能力。同时，通过小组合作的方式，培养