PLC電子教學方案活動za

1、課時教案單位：授課教師:課程系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試第周第課時年月日課題模塊一初識任務(wù)一從傳統(tǒng)電氣控制到授課班級教學目標知識目標.了解定義、產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)電氣控制的異同能力目標.培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)新事物、觀察新事物并學習新事物的能力.明確課程內(nèi)容和學習目標.了解在工業(yè)控制中的地位和作用素質(zhì)目標.樹立安全生產(chǎn)，嚴謹求實的工程思想。.培養(yǎng)學生良好的職業(yè)道德行為習慣。重點定義、在工業(yè)控制中的作用（做好A次課的入門演示動畫，培養(yǎng)同學們學習積極性）難點控制和傳統(tǒng)電氣控制的異同授課方法綜合法（演示、講練穿插、巡回指導）課型新授課教具實驗實驗箱、計算機、投影等教學內(nèi)容及過程【本課程在專業(yè)培養(yǎng)課程體系中的地位

2、】【導入新課】、與的初次會面西門于PLC三菱PLC交流講練穿插是可編程邏輯控制器（）的縮寫，是作為傳統(tǒng)繼電接觸器的替代產(chǎn)品出現(xiàn)的。國際電工委員會（）在其頒布的可編程控制器標準草案中給做了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的命令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則設(shè)計?！睂鹘y(tǒng)的繼電器控制技術(shù)和現(xiàn)代的計算機信息處理技術(shù)的優(yōu)點有機結(jié)合起來，成為工業(yè)自動化領(lǐng)域

3、中最重要、應(yīng)用最多的控制設(shè)備之一，成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化三大支柱（、機器人）之一。二、從傳統(tǒng)電氣控制到電氣控制，是一個內(nèi)容十分廣泛的概念，電路的通斷、電動閥門的開關(guān)、電動機的啟動與調(diào)速等，都屬于電氣控制的范疇。傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、容易操作、技術(shù)難度較小等優(yōu)點，被長期廣泛地使用在工業(yè)控制的各種領(lǐng)域中。下面分別用繼電器控制元件和設(shè)計了一個卷揚機的正反轉(zhuǎn)控制電路。通過對控制原理的分析,認識什么是？圖為卷揚機正反轉(zhuǎn)仿真圖。仿真動作見課件。圖卷揚機正反轉(zhuǎn)運行控制仿真圖主電路圖控制電路圖圖卷揚機正反轉(zhuǎn)繼電器控制系統(tǒng)圖這種傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制方式控制邏輯清晰，采用機電合一的組合

4、方式便于普通機類或電類技術(shù)人員維修，但由于使用的電氣元件體積大、觸點多、故障率大，因此，運行的可靠性較低。圖卷揚機正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)圖圖是控制原理圖。兩種控制原理圖中的主電路是一樣的，控制電路不相同，控制電路所有按鈕和觸點輸入以及接觸器線圈均接到了上，從接線方面來看要簡單的多，其控制功能是由內(nèi)部的程序決定，通過更換程序可以更改相應(yīng)的控制功能，從這一點上看要比繼電器控制電路方便的多。例如：要求電機停止后自動反向運行。對于繼電器構(gòu)成的控制回路則需要添加進度繼電器，重新設(shè)計原理圖并接線。而控制回路可以不變接線，只需要修改內(nèi)部程序即實現(xiàn)新的控制功能。電動機的傳統(tǒng)控制方法和控制方法的比較：()控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊

5、湊()內(nèi)部大部分采用“軟”邏輯()控制功能改變極其方便()控制系統(tǒng)制造周期短此外，由于技術(shù)是計算機控制的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，因此，它的軟硬件設(shè)置上有著傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制無法比擬的優(yōu)勢，工作可靠性極高。三、追尋的發(fā)展史世紀年代末期，美國的汽車制造工業(yè)競爭異常激烈。為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，降低成本，縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，美國通用汽車公司(公司)在年提出了招標開發(fā)研制新型順序邏輯控制裝置的十條要求，它就是有名的十條招標指標。主要內(nèi)容如下：()編程簡單，可在現(xiàn)場修改和調(diào)試程序。()維護方便，各部件最好是插件式的裝置。()可靠性高于繼電器控制柜。()體積小于繼電器控制柜。()可將數(shù)據(jù)直接送入管理

6、計算機。()在成本上可與繼電器控制柜競爭。()輸入可以是交流(注：美國電網(wǎng)電壓為)()輸出為交流、以上，能直接驅(qū)動電磁閥。()具有靈活的擴展能力，在擴展時原系統(tǒng)只需做很少的變更。()用戶程序存儲容量至少能擴展到(根據(jù)當時的汽車裝配過程的要求提出的)。年，美國數(shù)字設(shè)備公司(公司)根據(jù)十項招標的要求，研制出世界上第一臺可編程控制器，型號為。用它代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，在美國通用汽車公司的自動裝配線上試用，獲得了成功。的出現(xiàn)引起了世界各國的普遍重視，日本和西歐國家通過引進技術(shù)也分別于年和年研制出自己的可編程控制器。從此以后裝置遍及世界各發(fā)達國家的工業(yè)現(xiàn)場。我國對此項技術(shù)的研究始于年，年后進入工業(yè)應(yīng)

7、用階段。正是由于具有多種功能，并集三電(電控裝置、電儀裝置、電氣傳動控制裝置)于一體，使得在工廠中備受歡迎，用量高居首位，成為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱(、機器人、)之一。綜述：作為傳統(tǒng)繼電器的替代產(chǎn)品出現(xiàn)的集計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的產(chǎn)物新型的通用的工業(yè)自動化裝置現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化三大支柱(、機器人)之一。作業(yè)：()第一臺產(chǎn)生的進度是()。.年.年年.年()控制系統(tǒng)能取代繼電接觸器控制系統(tǒng)的()部分。.整體.主電路.接觸器.控制電路()可編程控制器的定義是什么？()是如何分類的？課時教案單位：授課教師:課程系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試第周第課時年月日課題模塊一初識任務(wù)二了解的主要特點及應(yīng)用任

8、務(wù)三了解的性能及選型授課班級教學目標知識目標了解在工業(yè)控制中的應(yīng)用及優(yōu)點，掌握的性能指標和選型原則。能力目標通過對實驗裝置的認識和了解，掌握的應(yīng)用領(lǐng)域、選型原則。素質(zhì)目標培養(yǎng)學生安全實操的良好行為習慣培養(yǎng)學生良好的道德行為習慣，加強禮儀禮貌教育。重點性能指標、選型原則難點選型授課方法演示、講解、實物課型新授課教具實驗實驗箱、計算機、投影等教學內(nèi)容及過程【組織教學】【復(fù)習】、的定義概念是什么？【導入新課】一、的主要特點的設(shè)計是站在用戶立場，以用戶需要為出發(fā)點，以直接應(yīng)用于各種工業(yè)環(huán)境為目標，同時又不斷采用先進技術(shù)求發(fā)展?？删幊炭刂破鹘?jīng)過近四十年的發(fā)展，已日臻完善。其主要特點為：()可靠性高、抗干

9、擾能力強()編程簡單易學()使用維護方便.硬件配置方便。.安裝方便。.使用方便。.維護方便。()體積小、重量輕、功耗低。()設(shè)計施工周期短。二、的應(yīng)用領(lǐng)域在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、石化、電力、機械制造、汽車制造、環(huán)保及娛樂等各行各業(yè)。其應(yīng)用大致可分為以下幾種類型：()用于邏輯開關(guān)和順序控制復(fù)習鞏固演示講解巡回指導邊學邊練這是最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如：機床電氣、電機控制等。亦可取代順序控制，如：高爐上料、電梯控制等。()機械位移控制位移控制是指使用專用的位移控制模塊來控制驅(qū)動步進電機

10、或伺服電機，實現(xiàn)對機械構(gòu)件的運動控制。世界上各主要廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械手、數(shù)控機床、機器人、電梯等場合。()數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代具有數(shù)學運算(含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)。也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。()用于模擬量的控制具有、轉(zhuǎn)換及算術(shù)運算功能，可實現(xiàn)模擬量控制?，F(xiàn)在大型的都配有(比例

11、、積分、微分)子程序或模塊，可實現(xiàn)單回路、多回路的調(diào)節(jié)控制。()用于組成多級控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化網(wǎng)絡(luò)通信含間的通信及與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各廠商都十分重視的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的都具有通信接口，通信非常方便，可以實現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程的信息控制和管理。任務(wù)三了解的性能及選型我們在一個控制系統(tǒng)里使用，種類很多，功能不同，如何根據(jù)我們的控制要求選用我們需要的呢？一、的性能指標雖然各生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的型號、規(guī)格和性能各不相同，通常可以按照以下七種性能指標來進行綜合描述。()點數(shù)輸入輸出點數(shù)是指輸入信號和輸出信號的數(shù)量，也就是輸入、輸

12、出端子數(shù)總和。()存儲容量存儲容量是指中用戶程序存儲器的容量，也就是用戶的存儲容量。注意：內(nèi)存容量”實際是指用戶程序容量，它不包括系統(tǒng)程序存儲器的容量。程序容量與最大點數(shù)大體成正比。()掃描速度掃描速度一般指執(zhí)行一步指令的進度，單位為步。有時也以執(zhí)行步指令的進度計，其單位為千步。用戶手冊一般給出執(zhí)行各條指令所用的進度，可以通過比較各種執(zhí)行相同的操作所用的進度，來衡量掃描速度的快慢。()編程語言與指令系統(tǒng)的編程語言一般有梯形圖、助記符、()以及高級語言等。()內(nèi)部寄存器內(nèi)部有許多輔助寄存器給用戶提供特殊功能，以簡化整個系統(tǒng)設(shè)計。內(nèi)存寄存器的種類多少、容量大小和配置情況是衡量硬件功能的一個主要指標

13、。()功能模塊常用的功能模塊主要有：和轉(zhuǎn)換模塊、高速計數(shù)模塊、位置控制模塊、速度控制模塊、軸定位模塊、溫度控制模塊、遠程通信模塊、高級語言編輯模塊以及各種物理量轉(zhuǎn)換模塊等。()可擴展能力的可擴展能力主要包括點數(shù)的擴展、存儲容量的擴展、聯(lián)網(wǎng)功能的擴展和各種功能模塊的擴展等。在選擇時，經(jīng)常需要考慮到的可擴展性。二、的分類可編程控制器產(chǎn)品的種類很多，一般可以從它的結(jié)構(gòu)形式、輸入/輸出點數(shù)及功能進行分類。()按結(jié)構(gòu)形式分類有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)形式。整體式：又稱單元式或箱體式，特點是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價格低。圖整體式外觀圖模塊式：將各部分以單獨的模塊分開，形成獨立單元，使用時可將這些單元模塊

14、分別插入機架底板的插座上。特點是組裝靈活，便于擴展，維修方便，可根據(jù)要求配置不同模塊以構(gòu)成不同的控制系統(tǒng)。一般大、中型采用模塊式結(jié)構(gòu)，有的小型也采用這種結(jié)構(gòu)。主基板模塊式圖模塊式外觀圖()按輸入輸出點數(shù)和內(nèi)存容量分類分為微型機、小型機、中型機、大型機、超大型機等類型。/點數(shù)小于為微型。/點數(shù)在為微小型。/點數(shù)在為小型。/點數(shù)在為中型。/點數(shù)大于為大型。/點數(shù)在以上為超大型。以上劃分不包括模擬量/點數(shù)，且劃分界限不是固定不變的。不同的廠家也有自己的分類方法。三、的選型()的類型的選擇從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。整體型的點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)。模

15、塊型提供多種卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。()輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要求。對輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)進度較長等特點?？煽毓栎敵瞿K適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致?？筛鶕?jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本?？紤]是否需要

16、擴展機架或遠程機架等。()電源的選擇一般的供電電源應(yīng)設(shè)計選用電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果本身帶有可使用電源時，應(yīng)核對提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。()存儲器的選擇按個點至少選存儲器選擇。需要復(fù)雜控制功能時，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲器。()經(jīng)濟性的考慮選擇時，應(yīng)考慮性能價格比。考慮經(jīng)濟性時，應(yīng)同時考慮應(yīng)用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。每增加

17、一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量、機架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點數(shù)的增加對選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。課時教案單位：授課教師:課程系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試第周第課時年月日課題模塊一初識任務(wù)四的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理授課班級教學目標知識目標了解內(nèi)部結(jié)構(gòu)(重點輸入輸出的內(nèi)部接線構(gòu)造)。掌握循環(huán)掃才而工作原理，了解的性能指標。能力目標通過對實驗裝置的認識和了解，掌握的組成、使用、以及接口基本常識。掌握實訓裝置接線原則、方法素質(zhì)目標培養(yǎng)學生安全實操的良好行為習慣培養(yǎng)學生良好的道德行為習慣，加強禮儀禮貌教育。重點外部端子接線、工作原理難點內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作

18、原理授課方法演示、講解、實物課型新授課實驗箱、計算機、投影等教學內(nèi)容及過程【組織教學】【復(fù)習】、的定義概念是什么？【導入新課】一、的內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用了典型的計算機結(jié)構(gòu)復(fù)習鞏固演示講解巡回指導邊學邊練上帝*機打3機,wfa人機界PLT-圖的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu).中央處理器()是整個的核心，是一個控制指揮的中心。存儲器()的存儲器由系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器組成O系統(tǒng)存儲器用來存放系統(tǒng)管理程序，用戶不能修改。用戶存儲器包括用戶程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，用來存放用戶編制的梯形圖程序或用戶數(shù)據(jù)，常用高效的鋰電池作后備電池。產(chǎn)品樣本或使用手冊中所列存儲器的形式及容量是指用戶存儲器。當提供的用戶程序存儲器容量不夠用，可用擴

19、充存儲器卡盒。.輸入輸出接口電路PLCF：()繼電器輸出型接口電路%點比()直流輸入的接口電路()晶體管輸出型接口電路()晶閘管輸出型接口電路圖常用的接口電路輸入接口電路采用光電耦合電路與現(xiàn)場輸入信號相連是為了增強抗干擾能力，防止現(xiàn)場的強電干擾信號進入。光電耦合電路的關(guān)鍵器件是光耦合器,般是由發(fā)光二極管和光電三極管組成。光耦合器的抗干擾性能：由于輸入和輸出端是靠光信號耦合的，在電氣上是完全隔離的，因此輸出端的信號不會反饋到輸入端，也不會產(chǎn)生地線干擾或其他用擾。輸出接口電路抗干擾：采用光電耦合電路。功率驅(qū)動：有繼電器、晶體管和晶閘管（可控硅）三種輸出方式。繼電器輸出型為有觸點輸出方式，適用于低速

20、、大功率交直流負載,負載電流大于，這種方式存在繼電器觸點的電氣壽命和機械壽命問題。聞體片.輸出型為無觸點輸出方式，適用于高速、小功率直流負載，負載電流約。而閘管箍出型為無觸點輸出方式，適用于高速、大功率交流負載。負載電流約為。.電源配有開關(guān)電源，供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比，電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強。對電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值土的范圍內(nèi)波動。許多還向外提供直流穩(wěn)壓電源，用于對外部傳感器供電。.其它接口電路通信接口電路擴展接口電路。二、外部端子接線.輸入接線立欣飛3出oT打器IQ1112丁14訶叵L*000000000000000000I/i/2m1IIII

21、II1IIIIJ電踹出.輸出接線I1M*L+助01建以”即2L+H萌M7L1JML*DC|三、工作原理.的工作方式采用循環(huán)掃描工作方式，即按照“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作。整個工作過程可分為自診斷、通信服務(wù)、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理五個階段.圖循環(huán)掃描示意圖()自診斷每次掃描用戶程序之前，都先執(zhí)行故障自診斷程序。自診斷內(nèi)容包括部分、存儲器、等，并且通過設(shè)置定時器來監(jiān)視每次掃描是否超過要求的進度，發(fā)現(xiàn)異常停機，顯示出錯。若自診斷正常，繼續(xù)向下掃描。()通信服務(wù)檢查是否有與編程器、計算機等的通信要求，若有則進行相應(yīng)處理。()輸入處理(又稱輸入刷新)在輸入刷新階段，首先按順序從輸入鎖存器

22、中讀入所有輸入端子的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并將其存入內(nèi)存中為其專門開辟的暫存區(qū)輸入狀態(tài)映像區(qū)中，這一過程稱為輸入采樣或輸入刷新。隨后關(guān)閉輸入端口,進入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行階段，即使輸入端狀態(tài)有變化，輸入狀態(tài)映像區(qū)中的內(nèi)容也不會改變。變化了的輸入信號的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的輸入刷新階段被讀入。()程序執(zhí)行在程序執(zhí)行階段，按用戶程序順序執(zhí)行每條指令，從輸入狀態(tài)映像區(qū)中讀取輸入信號的狀態(tài)，經(jīng)過相應(yīng)的運算處理后，將結(jié)果寫入輸出狀態(tài)映像區(qū)。程序執(zhí)行時并不直接處理外部輸入輸出接口中的信號。（）輸出處埋（乂稱輸出刷新）同輸入狀態(tài)映像區(qū)一樣，內(nèi)存中也有一塊專門的區(qū)域稱為輸出狀態(tài)映像區(qū)，當程序所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)映像區(qū)中所有輸出繼電器的狀態(tài)在的控制下被一次集中送至輸出鎖存器中，并通過一定輸出方式輸出，推動外部相