電氣控制與PLC原理及應(yīng)用教學(xué)大綱

1、1電氣控制與 PLC 原理及應(yīng)用教學(xué)大綱一、課程基本信息1.課程名稱：電氣控制與PLC原理及應(yīng)用。2.課程性質(zhì)：本課程是為應(yīng)用電子與自動(dòng)化專業(yè)三年制職專 開設(shè)的專業(yè)課。3.課程任務(wù)： 主要內(nèi)容是： 一方面以電動(dòng)機(jī)或其他執(zhí)行電器 為控制對(duì)象， 介紹繼電接觸器控制系統(tǒng)的工作原理、 典型機(jī)械的 電氣控制線路以及電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。另一方面在闡明PLC基本原理的基礎(chǔ)上， 介紹相應(yīng)的等效電路及指令系統(tǒng)和編程 方法。通過對(duì)PLC的學(xué)習(xí)，掌握PLC的結(jié)構(gòu)與原理，PLC指令 系統(tǒng)，基本環(huán)節(jié)、程序設(shè)計(jì)方法，應(yīng)用系統(tǒng)組建，PLC網(wǎng)絡(luò)通信，PLC遠(yuǎn)程控制等基本教學(xué)內(nèi)容。 從而使學(xué)生具備高級(jí)技術(shù)人才所 必需的程序

2、控制器基本理論和編程技術(shù)， 面向問題， 面向現(xiàn)場設(shè) 計(jì)程序、調(diào)試程序，提高學(xué)生的應(yīng)用和實(shí)際控制問題的能力。4.總學(xué)時(shí)（理論部分）：98學(xué)時(shí)。5.使用教材：電氣控制與PLC原理及應(yīng)用，李道霖主編， 電子工業(yè)出版社2004。6.課程概述：本課程是一門實(shí)用性很強(qiáng)的專業(yè)課。電氣控 制技術(shù)在生產(chǎn)過程、科學(xué)研究和其他各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。 該課程的主要內(nèi)容是以電機(jī)或其他執(zhí)行電器為控制對(duì)象， 介紹和 講解了繼電接觸式控制系統(tǒng)和可編程序控制器控制系統(tǒng)的工作2原理、設(shè)計(jì)方法和實(shí)際應(yīng)用二、課程教學(xué)目標(biāo)本課程的教學(xué)目標(biāo)是：掌握常用低壓控制電器的基本原理、 規(guī)格及選用；掌握繼電器控制的基本原理、線路分析與設(shè)計(jì)；掌

3、握PLC基本原理、常用指令系統(tǒng)及應(yīng)用、程序設(shè)計(jì)方法；掌握 電器及PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。使學(xué)生具有電器及PLC應(yīng)用系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與維修的能力，具有設(shè)計(jì)、改造、革新一般生 產(chǎn)機(jī)械電器與PLC控制系統(tǒng)的初步能力。逐步培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè) 技能，提高全面素質(zhì)，增強(qiáng)適應(yīng)職業(yè)變化的能力。并注意滲透思 想教育，逐步培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維能力，增強(qiáng)學(xué)生的職業(yè)道德觀念。三、學(xué)時(shí)分配序 號(hào)課題（項(xiàng)目）各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配備注講 授練習(xí)討論習(xí) 題檢查考核苴丿、它小計(jì)1緒論222電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)883典型生產(chǎn)機(jī)械電氣控制線路分析16164可編程序控制器概述225S7-200 系列 PLC 的硬件系統(tǒng)及內(nèi)部資源446可

4、編程控制器的基本指令及程序設(shè)計(jì)20207可編程序控制器順序控制指令及應(yīng)用12128S7-200 系列 PLC 的功能指令18189PLC 的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)及應(yīng)用1616總計(jì)課時(shí)9898機(jī)動(dòng)課時(shí)8四、基本理論和基本知識(shí)教學(xué)目標(biāo)31了解繼電器控制與PLC基本知識(shí)。2理解電氣控制線路圖的圖形、文字符號(hào)及繪制原則，三 相籠型異步電動(dòng)機(jī)基本控制線路、 降壓啟動(dòng)控制線路、 制動(dòng)控制 線路及速度控制線路，電氣控制線路的簡單設(shè)計(jì)法。3. PLC的定義、發(fā)展、特點(diǎn)和用途、主要技術(shù)指標(biāo)等基本知 識(shí)。4. PLC的硬件、結(jié)構(gòu)、分類、軟件、工作原理和控制系統(tǒng)設(shè) 計(jì)的基本方法。5.西門子程控器S7系列的基本知識(shí)。6. P

5、LC儲(chǔ)存區(qū)的分配、CPU寄存器的定義、儲(chǔ)存區(qū)的尋址方 式。7. PLC的指令系統(tǒng)，如位邏輯指令、定時(shí)器指令、計(jì)數(shù)器指 令、傳輸指令、數(shù)學(xué)運(yùn)算指令、比較運(yùn)算指令、字邏輯指令、循 環(huán)移位指令等。8. PLC程序設(shè)計(jì)的一般步驟和方法，三種常用的程序設(shè)計(jì)的 方法。9.西門子PLC編程軟件STEP7的使用方法。10. PLC的通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。11. PLC基礎(chǔ)編程實(shí)。五、基本技能培養(yǎng)目標(biāo)1熟悉常用控制電器的結(jié)構(gòu)原理、用途，具有合理選擇、 使用主要控制電器的能力。2熟練掌握繼電接觸器控制線路的基本環(huán)節(jié)，具有閱讀和 分析電器控制線路的工作原理的能力。3熟悉典型設(shè)備的電器控制系統(tǒng)，具有從事電器設(shè)備安裝、 調(diào)試

6、、維修和管理等知識(shí)。4.學(xué)生必需在掌握PLC基本概念，指令系統(tǒng)基本環(huán)節(jié)、設(shè)計(jì) 方法、4編程技能、I/0連接及電氣設(shè)備的控制的基礎(chǔ)上，熟練操 作PLC,用其編程器進(jìn)行上機(jī)編程、調(diào)試及運(yùn)行程序。5.能閱讀并理解PLC的梯形圖及指令表，熟練編寫簡單控制 系統(tǒng)的應(yīng)用程序。6.具備面向問題、面向現(xiàn)場進(jìn)行程序編制與系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。7.具備借助于工具書以及相關(guān)資料查閱PLC的相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)、指令功能以及系統(tǒng)構(gòu)成和調(diào)度、維護(hù)的能力。六、教學(xué)內(nèi)容和要求理論教學(xué)模塊（一）常用低壓電器的基礎(chǔ)知識(shí)1常用低壓電器 了解繼電器控制的基本知識(shí)。 理解常用的低壓電器的原理、圖形、文字符號(hào)及繪制原則以 及選取。2繼電接觸器控制系統(tǒng)

7、的基本電路。 理解電氣控制線路圖的圖形、文字符號(hào)及繪制原則，三相籠 型異步電動(dòng)機(jī)基本控制線路、 降壓啟動(dòng)控制線路、 制動(dòng)控制線路 及速度控制線路，電氣控制線路的簡單設(shè)計(jì)法（二）PLC的基礎(chǔ)知識(shí)1PLC的基本概念了解PLC的定義，PLC的基于工業(yè)控制而出現(xiàn)的本質(zhì)。2. PLC的發(fā)展了解PLC從誕生時(shí)起所經(jīng)歷的幾個(gè)基本時(shí)期，PLC在未來的發(fā)展趨勢(shì)。3PLC的特點(diǎn)和用途5了解PLC在工業(yè)應(yīng)用中的特點(diǎn)，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域和主要用途。4. PLC的工作掌握PLC的掃描工作方式，了解PLC的響應(yīng)時(shí)間及響應(yīng)時(shí) 間對(duì)控制系統(tǒng)的影響。5. PLC的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)了解PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則，熟悉PLC控制系統(tǒng)

8、設(shè) 計(jì)的基本步驟和方法。（三）西門子S7系列PLC1.S7200系列PLC的應(yīng)用領(lǐng)域，了解S7200的編程軟 件STEP7MICRO/WIM32，了解S7200的四種CPU的技 術(shù)指標(biāo)，了解S7200系列CPU的基本配置結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。（四）CPU的存儲(chǔ)區(qū)分配1.存儲(chǔ)區(qū)了解存儲(chǔ)區(qū)的基本概念，熟悉PLC存儲(chǔ)區(qū)的7個(gè)組成部分， 及輸入?yún)^(qū)、輸出區(qū)、位存儲(chǔ)區(qū)、局部數(shù)據(jù)區(qū)、定時(shí)器區(qū)、計(jì)數(shù)器 區(qū)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，及各區(qū)中數(shù)據(jù)的表示方法。2. CPU寄存器的定義 了解累加器、狀態(tài)字寄存器、地址寄存器的位組成及含義。3.存儲(chǔ)區(qū)的尋址了解PLC存儲(chǔ)區(qū)中常用的三種尋址方法：立即尋址、直接尋址和間接尋址。6（五）PLC

9、的指令系統(tǒng)1位邏輯指令掌握常開接點(diǎn)、常閉接點(diǎn)，及兩種接點(diǎn)的與、或和非運(yùn)算， 掌握基本輸出線圈指令=、復(fù)位輸出線圈指令R和置位輸出線圈 指令S的使用，了解RS觸發(fā)器和SR觸發(fā)器指令， 掌握上微分 指令EU和下微分指令ED的使用。2.定時(shí)器指令 掌握兩種基本定時(shí)器指令，即通電延時(shí)指令TON和斷電延時(shí)指令TOFF的使用，了解其它兩種定時(shí)器的使用。3.計(jì)數(shù)器指令掌握加計(jì)數(shù)器指令CTU和減計(jì)數(shù)器指令CTD的使用，了解 加減計(jì)數(shù)器CTUD的使用。4.整數(shù)算術(shù)指令 了解八種基本的算術(shù)運(yùn)算指令，整數(shù)加、整數(shù)減、整數(shù)乘、整數(shù)除、雙整數(shù)加、雙整數(shù)減、雙整數(shù)乘、雙整數(shù)除的使用。5.浮點(diǎn)算術(shù)指令了解幾種基本浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)

10、算指令，浮點(diǎn)數(shù)的加減乘除、取絕 對(duì)值、乘方和開方等。6.移位和循環(huán)移位指令了解字左移、字右移、整數(shù)右移、雙字的移位及循環(huán)移位指 令的使用。77.跳轉(zhuǎn)指令 了解若跳轉(zhuǎn)指令和非跳轉(zhuǎn)指令的使用。（六）PLC的程序設(shè)計(jì)1.程序設(shè)計(jì)的方法和步驟了解PLC程序設(shè)計(jì)的基本流程， 即從工藝分析到程序設(shè)計(jì)再 到程序調(diào)試的三步驟。2.梯形圖、指令表和功能塊圖三種常用編制方法的常用程序 設(shè)計(jì)了解幾種常用小程序采用的三種常用編程方法的編程過程， 幾個(gè)基本小程序是：起?？刂?、異地起?？刂?、順序控制、互鎖 控制、計(jì)時(shí)控制和計(jì)數(shù)器應(yīng)用程序等。（七）西門子PLC的編程軟件STEP71.STEP7簡介了解PLC編程軟件STEP

11、7的幾個(gè)基本應(yīng)用工具，即項(xiàng)目管 理器、符號(hào)編輯器、硬件組態(tài)功能、編程軟件、診斷硬件等。2.STEP7的安裝和授權(quán)了解STEP7的安裝要求、安裝過程和授權(quán)的安裝和取出、PG/PC接口的設(shè)置。3.STEP7的項(xiàng)目管理器 了解項(xiàng)目管理器的組成及使用。4.硬件管理器 了解硬件管理器的組成及使用。5.程序編輯器 掌握程序編輯器的菜單組成和工具條組成，基本掌握其中各 菜單項(xiàng)的含義及使用。（八）PLC的通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)81.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡介了解網(wǎng)絡(luò)的基本概念，西門子中常用的幾種網(wǎng)絡(luò)，如工業(yè)以 太網(wǎng)、ProfiBus、AsI和EIB等。2. ProfiBus網(wǎng)絡(luò)通訊了解ProfiBus網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，ProfiBus網(wǎng)

12、絡(luò)的傳輸介質(zhì)和拓 撲結(jié)構(gòu)，ProfiBus網(wǎng)絡(luò)的使用。3.工業(yè)以太網(wǎng)了解工業(yè)以太網(wǎng)的特點(diǎn)， 工業(yè)以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 工業(yè)以太網(wǎng)的使用。4. HMI組態(tài)軟件介紹了解HMI組態(tài)軟件的概況， 了解西門子組態(tài)軟件WinCC的 特點(diǎn)、功能及使用（九）西門子PLC的編程實(shí)例1編程實(shí)例一、三相異步電動(dòng)機(jī)的星/三角換接起動(dòng)控制 了解三相異步電動(dòng)機(jī)的星/三角啟動(dòng)原理、起動(dòng)的控制要求， 輸入輸出的分配，確定編程的思路，編制梯形圖程序。2、編程實(shí)例二、送料裝車系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 了解送料裝車系統(tǒng)的工作原理以及控制要求，輸入輸出的分 配，確定編程的思路，編制梯形圖程序。3.編程實(shí)例三、十字路口交通燈模擬控制 了解十字路口交通燈控制中紅綠黃燈的變化規(guī) 侓，整理出課 題的控制要求，輸入輸出的分配，編制梯形圖程序。4.編程實(shí)例四、LED數(shù)碼管顯示控制程序9了解LED八段數(shù)碼管顯示數(shù)字和字符的原理， 了解課題的控 制要求，輸入輸出的分配，通過一個(gè)顯示方式（如從0顯示到9顯示），確定程序的編程思路，編程梯形圖程序。5、編程實(shí)例五、液體混