電氣控制與PLC教案

課程全程貫穿教學做相結合的教學理論，課堂上講解與演示相結合，“我教”與“你做”相結合，在講解、演示某一模塊的基礎知識和操作方法后，讓學生自己做一遍，并加以總結；在此基礎上，提出進一步要求，讓學生獨立完成后續(xù)的調(diào)試過程，老師再予以總結提煉，如此不斷反復循環(huán)，層層遞進，改“抱著走”為“拉著走”直至“自己走”,充分調(diào)動學生自主學習的積極性。全書配有四個綜合實訓項目，以項目教學法為中心，主要培養(yǎng)自主學習能力、職業(yè)能力、團結協(xié)作能力和創(chuàng)新能力。選擇中小規(guī)模的實際工程項目案例作為設計任務，全班學生分成若干組，將自主策劃、任務分解、“教、學、做”和總結有機結合。在實施過程中，盡量模擬企業(yè)真實工作環(huán)境和氛圍，使學生在校就感受到企業(yè)的真實情況，體驗到企業(yè)的氛圍，更好地學以致用。模塊一常用低壓電器一、教學目標1.知識目標：熟悉常用低壓電器的結構、工作原理、用途及主要參數(shù)2.能力目標：能正確選用、安裝、檢測和維修常用低壓電器。二、教學內(nèi)容1.低壓電器的基本知識2.接觸器3.繼電器4.熔斷器5.斷路器6.主令電器三、教學重點和難點重點：每種電器作用、結構、工作原理。難點：保護電器和控制電器的使用四、教學方法與手段本模塊主要介紹常用的開關電器、主令電器、接觸器、繼電器、斷路器、熔斷器的作用、結構、工作原理、主要參數(shù)及圖形符號。適合采用多媒體教學和理實一體化教學，用實物圖片來演示低壓電氣及其圖形符號，并在課堂上展示實物，采用“演示法”這種形象直觀的教學手段和方法，設法提高學生學習的積極性和主動性，使其對本模塊介紹的電器留下深刻的印象。根據(jù)教學要求，突出重點，突破難點，運用行動導向教學中的案例、啟發(fā)式、大腦風暴法等教學方法，方法具體應用舉例如下：(1)了解電器的結構，如了解接觸器，運用實物講解，通過對接觸器進行拆裝，并利用攝像投影圖片，再要求學生把拆下的零件與圖片進行對照，并說出它們的名稱，加深了印象，這樣就可以快速記住接觸器，根本不用死記硬背。(2)理解電器的工作原理，取一個CJ10-20/380V的接觸器，把接觸器的線圈兩端加上電壓，此時立刻聽到“啪”的一聲，接觸器銜鐵被吸合，帶動觸點動作；一斷開電源，又“啪”的一聲，接觸器觸點很快復位，關鍵是讓學生仔細觀察剛才接觸器的動作順序，然后用貼切的話描述出接觸器的動作過程，工作原理就很自然地寫出來(3)掌握圖形符號、文字代號，是為模塊二學習控制線路打下基礎，必須在課堂內(nèi)要掌握。了解電器的主要技術參數(shù)，進行對低壓電器的選用，這是本章的關鍵點，要求學生必須掌握的內(nèi)容，也是學生解決實際問題的能力反映。(4)實訓教學——低壓電器的拆裝。首先進行現(xiàn)場教學：組織學生到校內(nèi)機加工車間進行現(xiàn)場觀摩，通過現(xiàn)場操作和觀摩實際電控柜，讓學生進行體驗性學習，對電控柜內(nèi)的元器件外形、安裝、布線及機電結合留下深刻印象，有助于學生理解本課程的理論知識和技術應用，開闊了眼界，感受真實的職業(yè)環(huán)境。然后回到低壓電器拆裝實訓室，通過邊講邊做、講練結合的方式，將理論與操作有機結合。在講練過程中，以電氣安裝、檢測、維修崗位技術員的角色進行情境體驗。在學習本模塊時，在對各種低壓電氣有感性認識后，應著重了解每種電氣的作用、結構和原理，并了解其常見故障及處理方法。宜采用“操作實踐法”的學習方法，在相關實訓課中鞏固所學內(nèi)容。六、授課程序通過實際工程案例(水塔供水的控制)引入相關實踐性知識——元器件介紹。首先講解低壓電氣的基本知識，然后用多媒體或?qū)嵨镏饌€演示各種常用低壓電氣的圖形，演示的同時講解其作用、結構和原理，使學生熟練掌握所將知識，最后布置作業(yè)題使學生鞏固本模塊內(nèi)容。模塊一-11.低壓電器的基本知識2.接觸器授課時數(shù)2(理論)+2(實踐)教學目標1.了解低壓電器的基本知識2.能熟練掌握接觸器的功能、符號、常用型號、技術參數(shù)及其使用方法教學重點接觸器的功能、符號及其使用方法教學難點接觸器的技術參數(shù)、交流接觸器的短路環(huán)教學方法案例、啟發(fā)互動式等教學方法理實一體化教學，邊講邊做、講練結合教學手段多媒體課件；器件展示：接觸器；現(xiàn)場觀摩內(nèi)容教學過程：案例引入：水塔供水的控制*人工控制LlL2L3sFFUM3~b)水泵電機的手動控制電路b)緣新1.控制原理圖——從日常用電啟發(fā)2.原理與特點說明——一起討論提問：人工控制的缺點?*自動控制——怎樣實現(xiàn)(大腦風暴法)接觸器控制*相關實踐性知識——元器件介紹一、低壓電器的基礎知識凡是對電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用起控制、調(diào)節(jié)、檢測、轉(zhuǎn)換及保護作用的電工器械均可稱為電器。用于交流1200V以下、直流1500V以下電路，起通斷、控制、保護與調(diào)節(jié)等作用的電器稱為低壓電器。1.低壓電器的分類1)按電器的動作性質(zhì)分2)按用途分3)按工作原理分2.電磁式電器電磁式電器類型很多，從結構上看大都由兩個基本部分組成，即：感測部分和執(zhí)行部分。1)電磁機構電磁機構又稱為磁路系統(tǒng)，其主要作用是將電磁能轉(zhuǎn)換為機械能并帶動觸頭動作從而接通或斷開電路。電磁機構的結構形式如圖1-1。圖1-1電磁機構的結構形式(a)、(d)螺管式(c)、(f)、(g)轉(zhuǎn)動式(b)、(e)圖1-2交流電磁鐵的短路環(huán)1-銜鐵2-鐵芯3-線圈4-短路環(huán)圖1-3觸頭的結構形式2)觸頭系統(tǒng)觸頭是有觸點電器的執(zhí)行部分，通過觸頭的閉合、斷開控制電路通、斷。觸頭的結構形式有橋式觸頭和指式觸頭兩種。3)滅弧系統(tǒng)電?。洪_關電器切斷電流電路時，觸頭間電壓大于10V,電流超過80mA時，觸頭間會產(chǎn)生藍色的光柱，即電弧。電弧的危害：延長了切斷故障的時間；電弧的附近電氣絕緣材料燒壞；形成飛弧造成電源短路事故。滅弧措施：吹弧、拉弧、長弧割短弧、多斷口滅弧、利用介質(zhì)滅弧、改善觸頭表面材料。常采用滅弧罩、滅弧柵和磁吹滅弧裝置。F滅弧批片2觸頭圖1-4滅弧裝置a)雙斷口滅弧b)滅弧罩c)滅弧柵二、接觸器接觸器是機床電氣控制系統(tǒng)中使用量大、涉及面廣的一種低壓控制電器，用來頻繁地接通和分斷交直流主回路和大容量控制電路。主要控制對象是電動機，能實現(xiàn)遠距離控制，并具有欠(零)電壓保護。1.結構和工作原理接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置組成，外形和結構簡圖如圖1-5所示。電磁系統(tǒng)：電磁系統(tǒng)包括動鐵芯(銜鐵)、靜鐵芯和電磁線圈三部分組成，其作用是將電磁能轉(zhuǎn)換成機械能，產(chǎn)生電磁吸力帶動觸頭動作。觸頭系統(tǒng)：觸頭又稱為觸點，是接觸器的執(zhí)行元件，用來接通或斷開被控制電路。觸頭的結構形式很多，按其所控制的電路可分為主觸頭和輔助觸頭。主觸頭用于接通或斷開主電路，允許通過較大的電流；輔助觸頭用于接通或斷開控制電路，只能通過較小的電流。觸頭按其原始狀態(tài)可分為常開觸頭(動合觸點)和常閉觸頭(動斷觸點)。原始狀態(tài)時(即線圈未通電)斷開，線圈通電后閉合的觸頭叫常開觸頭；原始狀態(tài)時閉合，線圈通電后斷開的觸頭叫常閉觸頭。線圈斷電后所有觸頭復位，即恢復到原始狀態(tài)。滅弧裝置：在分斷電流瞬間，觸頭間的氣隙中會產(chǎn)生電弧，電弧的高溫能將觸頭燒損，并可能造成其它事故。因此，應采用適當措施迅速熄滅電弧。常采用滅弧罩、滅弧柵和磁吹滅弧裝置。工作原理：接觸器根據(jù)電磁工作原理，當電磁線圈通電后，線圈電流產(chǎn)生磁場，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動觸頭動作，使常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合，兩者是聯(lián)動的。當電磁線圈斷電時，電磁力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸頭復原，即常開觸頭斷開，常閉觸頭閉合。接觸器的圖形符號、文字符號如圖1-5(b)所示。接觸器線圍C常開輔助觸頭常閉輔助觸頭圖1-5接觸器結構、圖形、文字符號2.交、直流接觸器的特點接觸器按其主觸頭所控制主電路電流的種類可分為交流接觸器和直流接觸器。1)交流接觸器交流接觸器線圈通以交流電，主觸頭接通、分斷交流主電路。2)直流接觸器直流接觸器線圈通以直流電流，主觸頭接通、切斷直流主電路。3.接觸器型號及主要技術指標4.接觸器的使用選擇原則選擇接觸器時應從其工作條件出發(fā)，主要考慮下列因素：①控制交流負載應選用交流接觸器；控制直流負載選用直流接觸器。②接觸器的使用類別應與負載性質(zhì)相一致。③主觸頭的額定工作電壓應大于或等于負載電路的電壓。④主觸頭的額定工作電流應大于或等于負載電路的電流。還要注意的是接觸器主觸頭的額定工作電流是在規(guī)定條件下(額定工作電壓、使用類別、操作頻率等)能夠正常工作的電流值，當實際使用條件不同時，這個電流值也將隨之改變。對于電動機負載可按下列經(jīng)驗公式計算：式中：Ic為接觸器主觸點電流(A);P、為電動機額定功率(kW);Ux為電⑤吸引線圈的額定電壓應與控制回路電壓相一致，接觸器在線圈額定電壓85%及以上時才能可靠地吸合。⑥主觸頭和輔助觸頭的數(shù)量應能滿足控制系統(tǒng)的需要。一模塊(1)一繼電器授課時數(shù)1教學目標1.能熟練陳述熱繼電器、電磁式繼電器、時間繼電器和速度繼電器的功能、符號、常用型號，掌握其使用方法2.了解固態(tài)繼電器的基本知識教學重點熱繼電器、電磁式繼電器、時間繼電器的符號及其使用方法教學難點時間繼電器的工作原理教學方法啟發(fā)式、大腦風暴法等教學方法理實一體化教學，邊講邊做、講練結合教學手段多媒體課件及模型；器件展示與演示：中間繼電器、時間繼電器；電腦、投影儀內(nèi)容三、繼電器1.電磁式繼電器1)電流繼電器電流繼電器有欠電流繼電器和過電流繼電器兩類。在機床電氣控制系統(tǒng)中，電流繼電器主要根據(jù)主電路內(nèi)的電流種類和額定電流來選擇。2)電壓繼電器電壓繼電器的結構與電流繼電器相似，不同的是電壓繼電器線圈為并聯(lián)的電壓線圈，所以匝數(shù)多、導線細、阻抗大。3)中間繼電器其主要用途是當其它繼電器的觸點數(shù)或觸點容量不夠時，可借助中間繼電器來擴大它們的觸點數(shù)或觸點容量，從而起到中間轉(zhuǎn)換的作用。圖1-7電磁式繼電器的圖形、文字符號電磁式繼電器的圖形符號一般是相同的，如圖1-7所示。2.時間繼電器時間繼電器是一種用來實現(xiàn)觸點延時接通或斷開的控制電器，按其動作原理與構造不同，可分為電磁式、空氣阻尼式、電動式和晶體管式等類型。1)空氣阻尼式時間繼電器2)晶體管式時間繼電器晶體管式時間繼電器具有延時范圍廣、體積小、精度高、調(diào)節(jié)方便及壽命長等優(yōu)點，所以發(fā)展快，應用廣泛。時間繼電器的圖形符號如圖1-8所示，文字符號為KT。圖1-8時間繼電器的圖形符號f)延時斷開常開觸點g)延時閉合常閉觸點b)瞬動常開觸點i)磷動常閉觸點3.熱繼電器1)熱繼電器的結構及工作原理過載保護、斷相保護、三相電流不平衡運行的保護及其他電氣設備發(fā)熱狀態(tài)的控制。2)熱繼電器的使用與選擇熱繼電器的選擇主要根據(jù)電動機的額定電流來確定熱繼電器的型號及熱元件的額定電流等級。4.速度繼電器速度繼電器根據(jù)電磁感應原理制成的，用于轉(zhuǎn)速的檢測，如用來在三相交流異步電動機反接制動轉(zhuǎn)速過零時，自動斷開反相序電源。速度繼電器常用于銑床和鏜床的控制電路中。圖1-9為其外形、結構和符號圖。轉(zhuǎn)子常開觸點常閉觸點模塊一(1)4.熔斷器5.低壓斷路器6.主令電器授課時數(shù)2教學目標與參數(shù)的意義教學重點按鈕、低壓斷路器、熔斷器、組合開關、行程開關等低壓電器的作用和符號教學難點低壓斷路器的動作原理、萬能轉(zhuǎn)換開關的接線教學方法啟發(fā)互動式等教學方法理實一體化教學，邊講邊做、講練結合教學手段熔斷器、組合開關、萬能轉(zhuǎn)換開關；現(xiàn)場觀摩行程開關的作用內(nèi)容四、熔斷器1.結構與用途熔斷器的結構一般分成熔體座和熔體等部分。熔斷器是串與通過熔體電流的平方及持續(xù)通電時間成正比，當電路短路時，電流很大，熔體急劇升溫，立即熔斷，當電路中電流值等于熔體額定電流時，熔體不會熔斷。所以熔斷器可用于短路保護。2.類型3.熔斷器的選擇五、低壓開關和低壓斷路器1.閘刀開關1)閘刀開關的作用閘刀開關是一種手動配電電器。主要用來隔離電源或手動接通與斷開交直流電路，也可用于不頻繁的接通與分斷額定電流以下的負載，如小型電動機、電爐等。2)外型與結構3)閘刀開關技術參數(shù)與選擇4)使用閘刀開關時的注意事項2.鐵殼開關鐵殼開關也稱封閉式負荷開關，它有安裝在鑄鐵或鋼板制成的外殼內(nèi)的刀式觸頭和滅弧系統(tǒng)、熔斷器以及操作機構等組成。3.低壓斷路器1)低壓斷路器的用途主要在電路正常工作條件下作為線路的不頻繁接通和分斷用，并在電路發(fā)生過載、短路及失壓時能自動分斷電路。2)DZ系列斷路器的結構和工作原理斷路器由觸頭系統(tǒng)、滅弧室、傳動機構和脫扣機構幾部分組成。如圖所示。2圖10DZ系列斷路器結構圖3)漏電斷路器六、主令電器按鈕、行程開關、接近開關、萬能開關等幾種。1.控制按鈕2.轉(zhuǎn)換開關(組合開關)和萬能轉(zhuǎn)換開關1)組合開關2)萬能轉(zhuǎn)換開關3.行程開關行程開關用來反映工作機械的位置變化(行程),用以發(fā)出指令，改變電動機的工作狀態(tài)。如果，把行程開關安裝在工作機械行程的終點處，以限制其行程，就稱為限位開關或終端開關。它不僅是控制電器，也是實現(xiàn)終端保護的保護電器。1)直動式行程開關2)微動開關3)滾輪旋轉(zhuǎn)式行程開關行程開關的符號：圖1-27行程開關和接近開關的符號4.接近開關為了克服有觸點行程開關可靠性較差，使用壽命短和操作頻率低的缺點，采用了無觸點式行程開關，也叫電子接近開關。接近開關外形結構多種多樣，電子電路裝調(diào)后用環(huán)氧樹脂密封，具有良好的防潮防腐性能。它能無接觸又無壓力地發(fā)出檢測信號，又具有靈敏度高，頻率響應快，重復定位精度高，工作穩(wěn)定可靠、使用壽命長等優(yōu)點。在自動控制系統(tǒng)中已獲得廣泛應用。模塊二控制電路基本環(huán)節(jié)一、教學目標1.知識目標：熟悉電氣原理圖畫法規(guī)則和讀圖法；熟練掌握機床控制電路的基本環(huán)節(jié)2.能力目標：能正確繪制和閱讀電氣控制系統(tǒng)圖；具有不太復雜的電氣控制線路分析和安裝接線能力二、教學內(nèi)容1.電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識2.三相異步電動機全壓起動控制3.三相異步電動機降壓起動控制4.三相異步電動機的制動控制線路5.其他典型控制環(huán)節(jié)6.電動機控制的保護環(huán)節(jié)三、教學重點和難點重點：各種電動機的起動、正反、制動等控制線路難點：畫出各種控制線路，并分析線路的工作原理本模塊內(nèi)容主要是各種電動機的起動、制動等控制線路，理論性較強，基本概念多且抽象難懂，信息量大，適合采用多媒體教學和示教板演示教學。采用啟發(fā)互動式教學方法，啟迪學生的思維，訓練思維技巧，在授課的過程中，應注意深入淺出，設法提高學生學習的積極性。綜合實訓項目采用項目驅(qū)動法。對本模塊內(nèi)容我們要求學生熟練掌握三相異步電動機的基本控制線路，并且做到快速默畫出控制線路，為什么提出這樣的要求?答案很簡單，如漂亮的積木，小小的，形狀各異，很不起眼，但根據(jù)不同的積木進行組合，可以搭出非常漂亮的積木圖案，同樣，老師提出這樣的要求，便于學生掌握方法，一張不論簡單還是復雜的電路原理圖，都是由一個一個既簡單又最基本的控制線路組合而成；另一目的就是教學生學會設計，并且把三相異步電動機控制線路的設計如何自然地融入日常的教學中。教學方法具體應用舉例如下：(1)掌握控制線路的分析。從簡單到復雜，逐步深入，如分析具有自鎖正轉(zhuǎn)控制線路。先引入點控制線路，然后由學生討論，為什么會出現(xiàn)不連續(xù)的原因?關鍵在于沒有給接觸器線圈以持續(xù)通電的機會。所以解決的辦法是在按鈕兩端并聯(lián)輔助觸點克服了點動控制，但控制線路又出現(xiàn)了不能停車的現(xiàn)象，因此必須要加入停止按鈕?？刂乒δ軡M足了要求，再讓學生去思考電路是否已經(jīng)好了，稍后提示從加強保護功能角度出發(fā)考慮問題。短路保護、過載保護、欠壓、失壓保護是否齊全了，連續(xù)運轉(zhuǎn)的電動機需要過載保護，所以控制線路還要加人熱繼電器，問題到此解決好了。這樣的講法，一是起到承上啟下的作用，二是啟發(fā)學生如何去開發(fā)設計的思路，挖掘?qū)W生的潛能，把“設計”這個學生認為不可能做到的難題融人了平時的教學之中，并且教師還可以采用壓縮的方法，把基本的控制線路進行歸納，使得學生不用花費很多的時間去記憶各個獨立的控制線路。當?shù)诙鹿?jié)的控制線路內(nèi)容講解好了，學生對設計也有一個深層次的了解，教師的關鍵任務是教會學生的設計思路，慢慢地培養(yǎng)學生的設計能力。(2)工作原理分析。如何解決工作原理分析，突破“死記硬背”。例如，正轉(zhuǎn)控制線路原理的分析。方法是按圖裝接線路，這樣通過實物操作按鈕，觀察到接觸器的動作，電動機的真正轉(zhuǎn)動，教師只要稍加引導就很快掌握了工作原理。因為啟動時，首先是按下啟動按鈕，接觸器得電吸合，帶動觸點動作，主觸頭與自鎖觸頭同時閉合，最后使電動機轉(zhuǎn)動。松開按鈕，接觸器仍然吸合電動機持續(xù)運轉(zhuǎn)(注：此時斷開自鎖觸點一端引線，就可以看到點動，讓學生體會點動與自鎖的區(qū)別根本所在)。按下停止按鈕，接觸器線圈斷電，主觸頭斷開，自鎖觸點斷開，電動機停止轉(zhuǎn)動。根據(jù)剛才看到的現(xiàn)象或結合電原理圖用同樣分析方法說出工作原理，用少量的文字和箭頭把它描述出來，控制線路的工作原理很快即寫出來。(3)如何培養(yǎng)學生的設計能力。例如三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制線路，設計步驟如下：第一，畫出一個正轉(zhuǎn)控制線路。第二，再畫一個正轉(zhuǎn)控制線路。第三，利用三相異步電動機反轉(zhuǎn)控制原理，只要改變?nèi)嚯娫粗械娜我鈨上嘞嘈?，電動機即可實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。在主電路接線時，只要對U相與W相的連線做小小的變動，就成功地完成了正反轉(zhuǎn)控制線路。第四，此時教師可以提出問題，電路設計好了嗎?學生可以自由組合討論，可能會有學生提出，兩個按鈕同時按下時，主電路出現(xiàn)短路，自然地引入連鎖的觸點。如果有學生說“加上常閉觸點”,注意此時教師可以反問學生為什么用常閉觸點，并講出道理來，以便了解學生是真正懂了，還是從書上搬過來的。(4)綜合實訓項目教學。采用項目教學法：選擇中小規(guī)模的實際工程項目案“水塔供水的控制”作為設計任務，教師作為一個組，全班學生分成若干組，將自主策劃、任務分解、“教、學、做”和總結有機結合。在實施過程中，盡量模擬企業(yè)真實工作環(huán)境和氛圍，使學生在校就感受到企業(yè)的真實情況，體驗到企業(yè)的氛圍，更好地學以致用。將傳統(tǒng)的“學生”和“教師”的角色轉(zhuǎn)換為制造水塔供水控制設備企業(yè)的“員工”與“車間主任或部門經(jīng)理”,層層負責制，讓學生有企業(yè)工作的真實情景感。五、學習方法由于本模塊文字內(nèi)容多，電路圖多，需要理解和記憶的知識點也多，因此在學習本章時應提前做好預習，對每一個知識點首先獲得感性認識，這樣在聽課的過程中就不會感到吃力。課后還要及時復習，仔細閱讀所講過的概念和原理，加深對抽象概念的理解，再通過課后作業(yè)鞏固本章學習內(nèi)容。以達到對一些基本環(huán)節(jié)熟記，會畫，會接線、會分析電路的工作原理之目的。六、授課程序通過實際工程案例引入相關性知識。由電動機的起動控制講起，再介紹各種電動機的起動方法及各種起動方法的使用場合和特點；然后講述電動機的制動控制，介紹各種電動機的制動方法及各種制動方法的使用場合和特點，講述電動機的各種控制原則、特點和使用場合；隨后講述電動機常用的保護環(huán)節(jié)；各個環(huán)節(jié)安排1次實訓；最后完成1個綜合實訓項目。模塊二-11.電氣系統(tǒng)圖的基本知識2.三相異步電動機的全壓起動控制授課時數(shù)2(理論)+2(實訓)教學目標1.了解電氣系統(tǒng)圖的基本知識2.能夠熟練分析電動機的起保停線路、正反轉(zhuǎn)控制線路教學重點1.點動、自鎖、互鎖控制的作用2.正反轉(zhuǎn)控制線路的工作原理教學難點帶雙重互鎖正反轉(zhuǎn)控制線路的工作原理教學方法案例、啟發(fā)互動式、大腦風暴法等教學方法、實訓教學手段多媒體課件及模型；示教板演示；電腦、投影儀內(nèi)容一、電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識電氣控制系統(tǒng)圖有三類：電氣原理圖、電器元件布置圖和電氣安裝接線圖。1.圖形、文字符號1)圖形符號圖形符號通常用于圖樣或其它文件，用以表示一個設備或概念的圖形、標記或字符。2)文字符號3)主電路各接點標記2.電氣原理圖的畫法規(guī)則3.電氣元件布置圖4.電氣安裝接線圖1)正轉(zhuǎn)控制線路圖2-5接觸器自鎖正轉(zhuǎn)控制線路圖2-4點動正轉(zhuǎn)控制電路圖2-5接觸器自鎖正轉(zhuǎn)控制線路2)連續(xù)與點動混合控制的正轉(zhuǎn)控制電路3.三相異步電動機降壓起動控制授課時數(shù)(實訓)教學目標1.掌握三相籠型異步電動機常用的減壓起動方法和特點2.能夠熟練分析電動機常用的減壓起動控制線路教學重點星形一三角形(Y—△)降壓起動教學難點星形一三角形(Y—△)降壓起動控制的原理教學方法啟發(fā)互動式、大腦風暴法等教學方法邊講邊做、講練結合教學手段多媒體課件；示教板演示，實訓內(nèi)容三、異步電動機降壓起動控制通常規(guī)定：電源容量在180kVA以上，電動機容量在7kW以下的1)手動切除電阻控制電路RM品2)降壓自動起動控制線路電路的工作原理為：合上電源開關QS,按下起動按鈕SB2,KM1得電并自鎖，電動機定子繞組串入電阻R降壓起動，同時KT得電，經(jīng)延時后KT常開觸頭閉合，KM2得電主觸頭將起動電阻R短接，電動機進入全壓正常運行。圖2-9自動起動控制線路2.星形——三角形降壓起動控制線路L]L2L3圖2-10圖2-101)按鈕、接觸器控制Y—△降壓起動控制線路2)時間繼電器控制Y—△降壓起動控制線路模塊一(2)授課時數(shù)(實訓)教學目標能分析電機能耗制動和反接制動控制線路原理教學重點機床電機能耗制動和反接制動控制線路原理教學難點時間原則控制的單向能耗制動控制線路的工作原理教學方法啟發(fā)互動式理實一體化教學，邊講邊做、講練結合教學手段內(nèi)容四、三相異步電動機的制動控制線路區(qū)s戰(zhàn)KMIEM子E3REM3~E5.其他典型控制環(huán)節(jié)授課時數(shù)2(理論)+2(實訓)教學目標1.能對多地控制、順序連鎖控制、自動往復控制電路等典型控制環(huán)節(jié)進行分析2.初步具有簡單控制環(huán)節(jié)的訴計能力教學重點多地控制、順序連鎖控制、自動往復控制電路等典型控制環(huán)節(jié)的應用教學難點自動往復控制電路的原理分析教學方法案例、啟發(fā)互動式、大腦風暴法、實訓教學手段多媒體課件；仿真軟件內(nèi)容五、其他典型控制環(huán)節(jié)dKM1KM2dKM]s品KM]s品N2FFR1FR2M1M2圖2-15工作臺自動往返運動示意圖圖2-16工作臺自動往返行程控制線路模塊三PLC指令系統(tǒng)一、教學目標1.知識目標：熟悉PLC的基本組成與工作原理；熟練掌握FX系列可編程控制器的基本指令及應用；熟悉編程的基本規(guī)則和技巧2.能力目標：能正確編寫和閱讀不太復雜的PLC用戶程序；能進行PLC的I/0接線和熟練使用編程器二、教學內(nèi)容1.可編程序控制器概述2.可編程序控制器的基本組成3.PLC的工作原理4.PLC的編程語言5.西門子S7-200系列PLC概述6.基本邏輯指令及使用7.PLC的編程及應用8.步進指令及狀態(tài)編程法9.功能指令的初步認識三、教學重點和難點重點：S7-200系列可編程控制器的基本指令及應用難點：狀態(tài)編程法；功能指令四、教學方法與手段模塊四除了采用項目教學、“講練結合，層層遞進”教學、“啟發(fā)式+互動式”教學方法外，針對PLC的特點采用“軟硬結合，分析排障法”特色教學法。PLC的程序設計與調(diào)試涉及到軟件與硬件兩個部分，且兩者密不可分，因此，在教學中通過軟件來調(diào)試硬件，以硬件的運行和信號檢測來測試軟件，不斷強化軟件與硬件結合設計與調(diào)試方法。同時在真實的工作過程中，出錯、糾錯、提高是一過必經(jīng)的過程，如果在實訓的過程中，一切條件由老師準備妥當，沒有任何差錯就完成實訓，只會給學生造成虛假的美好。因此，在實訓過程中提倡“出錯”,甚至老師人為設置錯誤，讓學生在出錯、請教、糾錯的過程中體驗程序開發(fā)的真實過程，真正學會軟件、硬件調(diào)試的技能，提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、討論問題和解決問題的能力。具體教法舉例(1)可編程控制器的基礎知識，內(nèi)容簡單易懂，采取講授的方法，在教學過程中配合錄像片、典型實物、模型、CAI多媒體音像教學等多種教學手段，把傳統(tǒng)的教學手段和現(xiàn)代教育技術協(xié)調(diào)應用，結合西門子PLC產(chǎn)品的實際應用來講述，使學生了解PLC的特點，及其在控制中的重要性，為后續(xù)學習打好基礎。(2)可編程控制器的基本原理與組成，教師采取講授原理與演示及展示實物硬件組成相結合的方法，在授課的過程中，應注意突出內(nèi)容的直觀性，增強學生的感性認識，將其通俗化，便于學生接受。使學生充分了解PLC的原理，及其硬件和軟件組成，為后續(xù)學習打好基礎。(3)基本邏輯指令及PLC的編程規(guī)則與技巧，理論性較強，基本概念多且抽象難懂，信息量大，適合采用多媒體教學。在授課的過程中，多舉控制應用實例，如電動機正反轉(zhuǎn)聯(lián)鎖控制、順序啟動控制、振蕩電路、定時期等實際控制的例子，應注意深入淺出，從實用性的角度，充分調(diào)動起學生學習的積極性。(4)步進指令，側重于培養(yǎng)學生對步進指令的理解及應用能力。教師主要以步進指令的實際應用，講解如何使復雜的編程工作簡單化?？梢越Y合實訓進行本章的教學，在實訓課中，教師應調(diào)動學生參與實踐，動手編程的積極性，有意識地拔高學生的編程能力，為學生走上工作崗位打下良好的基礎。(5)功能指令的格式和各種功能指令的應用，側重于培養(yǎng)學生對功能指令的理解及應用能力。教師主要以功能指令的實際應用，結合實訓課中對功能指令的具體應用來講解，使學生在應用中加深對各功能指令的理解及應用，注重對學生實際能力的培養(yǎng)。五、學習方法“PLC的概述”作為閱讀材料，初步了解PLC的定義、特點、應用及發(fā)展方向?！盎窘M成與工作原理”對學生的綜合素質(zhì)要求較高，由于PLC的核心是CPU,要求學生有一定的計算機基礎，許多知識點是幾門學科相互交差和滲透產(chǎn)生的，不易理解。課后要及時復習，加深對所講知識點的理解。本模塊的一些基本邏輯指令需要記憶，要求學生在課前要預習，課后及時復習，課堂上要緊跟老師的思路走，加深對所學指令的理解，再通過課后作業(yè)和實習鞏固本部分內(nèi)容。達到深刻理解，熟練掌握編程規(guī)則及技巧，能夠運用自如。在掌握基本邏輯指令及編程規(guī)則與技巧的基礎上，用步進指令使編程更加簡單。要求學生在課前要對基本邏輯指令的內(nèi)容進行復習，課堂上要緊跟老師的思路走，對狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和步進梯形圖認真進行分析，課后要及時復習，達到熟練掌握。在掌握邏輯指令和步進指令的基礎上，對PLC實現(xiàn)高級控制的各種功能指令的學習，要求學生作好課前預習，課堂上要緊跟老師的思路走，掌握功能指令的格式，了解各種功能指令，能夠熟練應用。課后要及時復習，加深對所講知識點的理解。六、授課程序首先講述PLC的產(chǎn)生背景、PLC的定義、PLC適應不同工作環(huán)境所具有的特點、、應用范圍和PLC的發(fā)展方向；接著講述可編程控制器的基本原理、硬件組成和軟件組成，在講述硬件組成的同時演示圖片及展示實物；然后介紹西門子公司的S7-200系列PLC的基本邏輯指令、編程的基本規(guī)則與技巧、常見控制的應用實例；最后講述介紹步進指令和步進梯形圖，通過典型實例分析來講解步進指令的應用，并介紹各種功能指令的基礎知識和基本格式。課后布置作業(yè)題使學生鞏固本模塊內(nèi)容。在學習本模塊課題6、7、8后，各安排1次實訓；最后完成1個綜合實訓項目。模塊三-11.PLC概述2.PLC的組成3.PLC的工作原理授課時數(shù)2(理論)+2(實訓)教學目標1.了解PLC的有關基礎知識2.熟悉PLC的組成及內(nèi)部元器件3.掌握PLC的工作原理，熟悉PLC的控制特點教學重點PLC的基本組成及工作原理教學難點PLC的循環(huán)掃描工作方式教學方法講授、“啟發(fā)式+互動式”教學方法教學手段在教學過程中配合錄像片、典型實物、CAI多媒體教學等多種教學手段；講授原理與演示及展示實物硬件組成相結合內(nèi)容按鈕按鈕丙繼電器觸點行程開關指示燈編程器或其他編程設備存儲器電源部分電磁閥輸入單元輸出單元PLC結構框圖其硬件結構與微型計算機相同，主要由CPU、電源、存儲器和輸入輸出接口等組成。模塊三-24.PLC的編程語言5.S7-200系列PLC概述授課時數(shù)2教學目標1.熟練掌握梯形圖、指令表的畫法規(guī)則，了解順序功能流程圖和功能塊圖2.熟記S7-200系列PLC的編程元件的功用和地址編號教學重點S7-200系列PLC的編程元件教學難點狀態(tài)元件、指針、定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器、變址寄存器的使用教學方法講授、“啟發(fā)式+互動式”教學方法教學手段在教學過程中配合錄像片、典型實物、CAI多媒體音像教學等多種教學手段課外作業(yè)4-5、4-6四、PLC的編程語言PLC為用戶提供了完整的編程語言，以適應編制用戶程序的需要。PLC提供的編程語言通常有以下幾種：梯形圖、指令表、順序功能流程圖和功能塊圖。圖(LAD)2.指令語句表(STL)3.順序功能流程圖(SFC)西門子電機現(xiàn)有的FX系列產(chǎn)品樣本中僅有FXis、FXw、S-200和S-200c這四個子系列。本模塊主要介紹S-200系列PLC。3.S-200系列PLC的編程元件1)輸入繼電器(X0～X177)2)輸出繼電器(Y0～Y177)3)輔助繼電器(M)①通用輔助繼電器M0～M499(500點)②停電保持輔助繼電器M500～M1023(524點)③特殊輔助繼電器M8000～M8255(256點)4)狀態(tài)元件(S)6)定時器(T)(字、bit)7)計數(shù)器(C(字、bit)8)數(shù)據(jù)寄存器(D)(字)9)變址寄存器(V/Z)(字)模塊三-36.基本邏輯指令授課時數(shù)2教學目標1.掌握PLC基本指令的符號及意義2.能夠用PLC的基本指令，對典型電路進行編程教學重點PLC基本指令的符號及意義教學難點分支多重輸出MPS、MRD、MPP指令和主控指令MC、MCR的使用教學方法“講練結合，層層遞進”教學、“啟發(fā)式+互動式”教學教學手段多媒體課件；講授原理與演示相結合課外作業(yè)教學過程：六、基本邏輯指令及使用簡介S-200的基本指令形式、功能和編程方法。1.LD、LDI、OUT指令0123LDIX000Y000X001Y0011)程序舉例：1)程序舉例：X000Y000X0012Y001圖4-82)例題解釋：當X0接通時，YO接通；當X1斷開時，Y1接通。3)指令使用說明：①LD和LDI指令用于將常開和常閉觸點接到左母線上；②LD和LDI在電路塊分支起點處也使用；③OUT指令是對輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)繼電器、定時器、計數(shù)器的線圈驅(qū)動指令，不能用于驅(qū)動輸入繼電器，因為輸入繼電器的狀態(tài)是由輸入信號決定的，④OUT指令可作多次并聯(lián)使用⑤定時器的計時線圈或計數(shù)器的計數(shù)線圈，使用OUT指令后，必須設定值(常數(shù)K或指定數(shù)據(jù)寄存器的地址號)。2.AND、ANI指令1)程序舉例：2)例題解釋：3)指令說明：3.OR、ORI指令1)程序舉例：2)例題解釋：3)指令說明：①OR、ORI指令用作1個觸點的并聯(lián)連接指令；②OR、ORI指令可以連續(xù)使用，并且不受使用次數(shù)的限制；③OR、ORI指令是從該指令的步開始，與前面的LD、LDI指令步進行并聯(lián)連接；④當繼電器的常開觸點或常閉觸點與其他繼電器的觸點組成的混聯(lián)電路塊并聯(lián)時，也可以用這兩個指令。4.串聯(lián)電路塊并聯(lián)指令ORB、并聯(lián)電路塊串聯(lián)指令ANB1)程序舉例：2)例題解釋：3)指令說明，①ORB、ANB無操作軟元2個以上的觸點串聯(lián)連接的電路稱為串聯(lián)電路塊；②將串聯(lián)電路并聯(lián)連接時，分支開始用LD、LDI指令，分支結束用ORB指令；③ORB、ANB指令，是無操作元件的獨立指令，它們只描述電路的串并聯(lián)關系；④有多個串聯(lián)電路時，若對每個電路塊使用ORB指令，則串聯(lián)電路沒有限制，如上舉例程序；⑤若多個并聯(lián)電路塊按順序和前面的電路串聯(lián)連接時，則ANB指令的使用次數(shù)沒有限制；⑥使用ORB、ANB指令編程時，也可以采取ORB、ANB指令連續(xù)使用的方法；但只能連續(xù)使用不超過8次，在此建議不使用此法。5.分支多重輸出MPS、MRD、MPP指令MPS指令：將邏輯運算結果存入棧存儲器；MRD指令：讀出棧1號存儲器結果；MPP指令：取出棧存儲器結果并清除。1)程序舉例：2)例題解釋：3)指令說明：6.主控指令MC、MCR1)程序舉例：2)例題解釋：3)指令說明：7.置位指令SET、復位指令RSTRST指令稱為復位指令：功能為清除保持的動作，以及寄存器的清零。1)程序舉例：2)例題解釋：3)指令說明：8.上升沿微分脈沖指令PLS、下降沿微分脈沖指令PLFPLS指令：上升沿微分脈沖指令，當檢測到邏輯關系的結果為上升沿信號時，驅(qū)動的操作軟元件產(chǎn)生一個脈沖寬度為一個掃描周期的脈沖信號。動的操作軟元件產(chǎn)生一個脈沖寬度為一個掃描周期的脈沖信號。1)程序舉例：2)例題解釋：3)指令說明，①PLS指令驅(qū)動的軟元件只在邏輯輸入結果由OFF到ON時動作揖個掃描周期；②PLF指令驅(qū)動的軟元件只在邏輯輸入結果由ON到OFF時動作一個掃描周期；③特殊輔助繼電器不能作為PLS、PLF的操作軟元件。9.INV取反指令INV指令是將即將執(zhí)行INV指令之前的運算結果反轉(zhuǎn)的指令，無操作軟元件。2)例題解釋：XO接通，YO斷開；XO斷開，YO接通。3)指令說明：①編寫INV取反指令需要前面有輸入量，INV指令不能直接與母線相連接，也不能如OR、ORI、ORP、ORF單獨并聯(lián)使用；②可以多次使用，只是結果只有兩個，要么通要么斷；③INV指令只對其前的邏輯關系取反。10.空操作指令NOP、結束指令END1)NOP指令：稱為空操作指令，無任何操作元件。其主要功能是在調(diào)試程序時，用其取代一些不必要的指令，即刪除由這些指令構成的程序；另外在程序中使用NOP指令，可延長掃描周期。若在普通指令與指令之間加入空操作指令，可編程序控制器可繼續(xù)工作，就如沒有加入NOP指令一樣；若在程序執(zhí)行過程中加入空操作指令，則在修改或追加程序時可減少步序號的變化。2)END指令：稱為結束指令，無操作元件。其功能是輸入輸出處理和返回到0步程序。3)指令說明：11.LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令1)LDP:上升沿檢測運算開始(檢測到信號的上升沿時閉合一個掃描周期)。LDF:下降沿檢測運算開始(檢測到信號的下降沿時閉合一個掃描周期)ANDP:上升沿檢測串聯(lián)連接(檢測到位軟元件上升沿信號時閉合一個掃描周期)ANDF:下降沿檢測串聯(lián)連接(檢測到位軟元件下降沿信號時閉合一個掃描周期)ORP:脈沖上升沿檢測并聯(lián)連接(檢測到位軟元件上升沿信號時閉合一個掃描周ORF:脈沖下降沿檢測并聯(lián)連接(檢測到位軟元件下降沿信號時閉合一個掃描周2)上述6個指令的操作軟元件都為X、Y、M、S、T、C。實訓六基本指令的編程練習授課時數(shù)3教學目標1.熟悉PLC實驗裝置2.練習編程器的使用3.掌握與、或、非邏輯功能的編程方法4.掌握定時器計數(shù)器的用法教學重點1.編程器的使用2.與、或、非邏輯功能的編程方法教學難點定時器、計數(shù)器的用法教學方法講練結合、情境體驗、自評互評教學手段實物操作實踐課外作業(yè)實訓報告(一)與或非邏輯功能實驗通過程序判斷Y1、Y2、Y3、Y4的輸出狀態(tài)，然后再輸入PLC并運行程序加以驗證。實驗參考程序如下。步序指令器件號說明步序指令器件號說明0輸入71輸入8或非門輸出2與門輸出934與非門輸出5或門輸出程序結束6梯形圖中的X001、X003分別對應控制實驗單元輸入開關X1、X3。通過專用電纜連接電腦與PLC主機。打開FXGPWIN,逐條輸入程序，檢查無誤后，PLC通電，將程輸入PLC,把主機上的STOP/RUN按鈕撥到RUN位置，運行指示燈點亮，表明程序開始運行，有關的指示燈將顯示運行結果。撥動輸入開關X1、X3,觀察輸出指示燈Y1、Y2、Y3、Y4是否符合與、或、非邏輯的正確結果。(二)定時器/計數(shù)器功能實驗1.定時器的認識實驗定時器的控制邏輯是經(jīng)過時間繼電器的延時動作，然后產(chǎn)生控制作用。實驗參考程序如下。步序指令器件號說明0輸入1延時5秒234延時時間到，輸出5程序結束2.定時器擴展實驗由于PLC的定時器和計數(shù)器都有一定的定時范圍和計數(shù)范圍，如果需要的設定值超過范圍，我們可以通過幾個定時器和計數(shù)器的串聯(lián)組合來擴充設定值的范圍。實驗參考程序如下。步序指令器件號說明0輸入1延時5秒234延時3秒567延時時間到，輸出8程序結束3.計數(shù)器認識實驗西門子FXOS系列的內(nèi)部計數(shù)器分為16位二進制加法計數(shù)器和32位增計數(shù)/減計數(shù)器兩種。其中的16位二進制加法計數(shù)器，其設定值在K1～K32767范圍內(nèi)有效。步序指令器件號說明步序指令器件號說明0輸入617計數(shù)20次2延時10秒8394輸入計數(shù)滿，輸出5計數(shù)器復位程序結束這是一個由定時器TO和計數(shù)器CO組成的組合電路。T0形成一個設定值為10秒的自復位定時器，當X1接通，TO線圈得電，經(jīng)延時10秒，TO的常閉觸點斷開，定時器每10秒鐘接通一次，每次接通時間為一個掃描周期。計數(shù)器對這個脈沖信號進行計數(shù)，計數(shù)到20次，CO常開觸點閉合，使YO線圈接通。從XO接通到YO有輸出，延時時間為定時器和計數(shù)器設定值的乘積：T=TO×CO=10×20=200S。二、實驗報告1.列出實驗的梯形圖程序和程序說明。2.如何擴大定時器的延時范圍?3.寫出本次實驗的心得體會。模塊三-57.PLC的編程及應用授課時數(shù)2教學目標1.掌握編程的基本規(guī)則和技巧2.能夠運用基本指令設計典型電路的梯形圖教學重點典型電路的梯形圖教學難點計數(shù)器配合計時的長延時電路教學方法的特點采用“軟硬結合，分析排障法”特色教學法教學手段在教學過程中配合錄像片、典型實物、模型、CAI多媒體音像教學等多種教學手段課外作業(yè)4-10、4-11教學過程：七、PLC的編程及應用1.PLC編程特點1)程序執(zhí)行順序比較2)PLC程序的掃描執(zhí)行結果3)PLC軟件特性PLC在梯形圖里可以無數(shù)次地使用其觸點，既可以是常閉也可以是常開。2.PLC編程的基本規(guī)則1)X、Y、M、T、C等器件的觸點可多次重復使用。2)梯形圖每一行都是從左邊母線開始，線圈接在最右邊。3)線圈不能直接與左邊的母線相連。4)同一編號的線圈在一個程序中使用兩次稱為雙線圈輸出，雙線圈輸出容易引起誤操作，應避免線圈重復使用。步進順序控制除外。5)梯形圖必須符合順序執(zhí)行的原則，即從左到右，從上到下地執(zhí)行。如不符合順序執(zhí)行的電路不能直接編程。橋式電路梯形圖就不能直接編程。6)在梯形圖中串聯(lián)觸點和并聯(lián)觸點使用的次數(shù)沒有限制，但由于梯形圖編程器和打印機的限制，所以建議串聯(lián)觸點一行不超過10個，并聯(lián)連接的次數(shù)不超過24行。3.編程技巧1)程序的編寫應按照自上而下、從左到右的方式編寫。為了減少程序的執(zhí)行步數(shù)，程序應“左大右小、上大下小“,盡量不出現(xiàn)電路塊在左邊或下邊的情況。2)依照掃描的原則，程序處理時盡可能讓同時動作的線圈在同一個掃描周期內(nèi)。3)橋型電路的編程。4)復雜電路的處理。如果電路的結構比較復雜，用ANB或者ORB等指令難以解決，可重復使用一些觸點畫出它們的等效電路，然后再進行編程就比較容易了。4.典型控制程序1)自保持程序自保持電路也稱自鎖電路。常用于無機械鎖定開關的啟動停止控制中。如用無機械鎖定功能的按鈕控制電動機的啟動和停止；并且分為啟動優(yōu)先和斷開優(yōu)先兩種。2)互鎖程序互鎖電路用于不允許同時動作的兩個或多個繼電器的控制，如電動機的正反轉(zhuǎn)控制。3)時間電路程序①接通延時④456傳SB2,和限時控制程序斷開延時和長延時計數(shù)器配合計時)分頻電路程序)振蕩電路程序)時鐘電路程序編程實例1電動機起動、自保持及停止控制電路的PLC程序設計。分析工藝過程統(tǒng)的繼電器—接觸器控制的電動機的起動、自保持及停止電路，按下起動按鈕接觸器KM線圈得電并自鎖，電動機起動運行，按下停止按鈕SB1,接觸器KM線,電動機停止運行。PLC的I/0點的確定和分配繼電器控制系統(tǒng)類似，PLC也是由輸入部分，邏輯部分和輸出部分組成。其相元件安排如下輸入元件輸出元件X000:起動按鈕SB1Y0O1:接觸器KM線圈3)PLC接線圖4)程序編寫X000X000X001YO01YO01END圖4-44ANIENDX000Y001X001Y001按下起動按鈕SB1,X000接收外部信號置“1”,Y001置“1”并自鎖，自鎖的目的是當起動按鈕SB1松開，X000置“0”時，Y001仍然能保持置“1”狀態(tài)，使電動機連續(xù)運行。需要停車時，按下停止按鈕SB2,X001常閉觸電置“0”,斷開Y001,使Y001置“0”,使電動機停止運行。3)PLC接線圖4)控制程序編寫5)調(diào)試。模塊三-6制授課時數(shù)4教學目標1.熟悉和掌握PLC控制異步電動機Y-△減壓啟動系統(tǒng)的實踐步驟2.學會PLC編寫梯形圖程序和轉(zhuǎn)換成指令表程序的方法教學重點Y-△減壓啟動系統(tǒng)PLC控制的實訓步驟教學難點Y-△減壓啟動梯形圖程序的原理教學方法講練結合、演示法、情境體驗、自評互評教學手段多媒體教學；實物操作實踐課外作業(yè)實訓報告教學過程：一、實訓內(nèi)容與步驟1.接線——按“實驗接線圖”接線將SS、ST、FR分別接主機的輸入點X0、X1、X2;將KM1、KM2、KM3分別接主機輸出點Y1、Y2、Y3;COM端與主機的COM端相連；本實驗區(qū)的COM1,COM2端與主機的COM1、COM2端相連。KM1、KM2、KM3的動作用發(fā)光二極管來模擬。實驗裝置已將三個CJ10-10接觸器的接觸點引出至面板上。學生可按圖示的粗線，用專用實驗連接導線連接。三相市電已引至三相開關SQ的的U、V、W端。A、B、C、D、X、Y、Z與三相異步電動機的相應六個接線柱相連。將三相閘刀開關撥向“關”位置(開關往上扳),這一實驗模塊中的U、V、W端就已得電。所以，請在連好實驗接線后，才將這一開關接通，請千萬注意人身安全。2.編程——編寫梯形圖程序×00號M]00M100M100梯形圖程序3.轉(zhuǎn)換——轉(zhuǎn)換成指令表程序(讓學生完成)4.調(diào)試——將所編程序傳送到PLC,然后進行調(diào)試，觀察調(diào)試結果5.總結——用因果圖分析動作步驟，記錄在調(diào)試程序過程中出現(xiàn)的問題，并分析其產(chǎn)生的原因。四、實驗報告1.畫出PLC的I/O端口接線圖，列出I/0端子分配表；2.列出梯形圖程序和程序說明。模塊三-78.步進指令及狀態(tài)編程法授課時數(shù)1教學目標1.掌握步進指令的表示方法和含義，能應用步進指令進行簡單編程。2.能根據(jù)工序繪出狀態(tài)圖，轉(zhuǎn)換梯形圖、指令表教學重點應用步進指令進行簡單編程教學難點應用步進指令編程教學方法案例、啟發(fā)互動式、大腦風暴法等教學方法教學手段多媒體課件課外作業(yè)4-131.狀態(tài)繼電器(狀態(tài)軟元件)何謂狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(系統(tǒng)狀態(tài))設計法，系統(tǒng)程序設計一般有兩種思路：一是針對某一具體對象(輸出)來考慮),另一種就是功能圖設計法。它把整個系統(tǒng)分成幾個時間段，在這段時間里可以有一個輸出，也可有多個輸出，但他們各自進返回“指令。其功能是使臨時左母線回到原來左母線的位置。指令助記符、名稱功能電路表示和可用軟元件程序步STL步進階梯步進階梯開始S1RET返回步進階梯結束1指令用STL表示，連接步進觸點的其它繼電器觸點用LD或LDI指令表示，使用STL指令后，應用RET指令使LD點返回左母線。2)只有步進觸點閉合時它后面的電路才能動作。如果步進觸點斷開則其后面的電路將全部斷開。但是在1個掃描周期以后，不再執(zhí)行指令。3)狀態(tài)的地址號不能重復使用。4.程序舉例開機圖4-50步0燈1亮燈2亮基母基母步母初入M8002步0步0初入M8002步0步0M8002初脈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←不可省母母圖4-51例2.某送料小車工作示意圖如圖4-52所示，小車可以在A、B之間正向啟動前進和反向啟動后退；小車前進到B處停車，延時10秒后返回，后退至A處停車后立即返回；按下停止按鈕，小車停在A、B之間任一位置。模塊三-8實訓八十字路口交通燈控制的模擬授課時數(shù)4教學目標1.正確理解PLC循環(huán)掃描的工作過程2.通過PLC對紅綠燈的變時控制，加深對PLC按時間控制功能的理解3.進一步掌握PLC的基本指令，定時器、計數(shù)器的正確使用方法教學重點1.PLC對紅綠燈的變時控制2.程序的調(diào)試方法教學難點梯形圖的工作原理教學方法現(xiàn)場教學、講練結合、情境體驗、自評互評教學手段多媒體課件；模擬操作實踐課外作業(yè)實訓報告模塊三-99.應用指令的初步認識授課時數(shù)1教學目標1.掌握應用指令的基本格式和規(guī)則2.掌握常用應用指令的表示方法和含義，能使用應用指令進行簡單編程教學重點常用應用指令的表示方法和含義教學難點使用應用指令進行編程教學方法教學手段多媒體課件課外作業(yè)4-15、4-16教學過程：九、應用指令的初步認識D0D1 1)傳送與比較指令綜合項目三：搶答器的PLC控制授課時數(shù)4訓練內(nèi)容1.方案確定、電氣控制元器件選用、I/O端口分配2.軟件設計及調(diào)試訓練目標通過對簡單自動控制系統(tǒng)的PLC控制設計，使學生進一步熟悉PLC的結構、組成、工作原理，掌握根據(jù)生產(chǎn)工藝過程和自動控制要求用PLC進行控制的PLC系統(tǒng)及控制程序設計方法和步驟，培養(yǎng)同學們的工程意識和工程實踐能力，為今后進一步從事這方面的工作打下堅實的基礎教學重點軟件設計及調(diào)試教學難點軟件設計教學方法項目驅(qū)動法、討論式、情境體驗、自評互評教學手段多媒體課件及模型；模擬操作實踐；制做作品課外作業(yè)項目報告教學過程：一、工作任務設計一個知識競賽搶答裝置，提出如下控制要求：1.搶答器同時為8組選手分別提供按鈕進行搶答，按鈕分別為PB0、PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6、PB7;2.設置一個復位按鈕PB10,實現(xiàn)系統(tǒng)電路的復位，由主持人控制；3.當主持人打開啟動開關SW1后，在設定時間T0內(nèi)，如果某組搶先按下按鈕，則驅(qū)動音效電路1發(fā)出聲響，指示燈L1亮，并且在8段數(shù)碼管顯示器(如圖1所示)上顯示出搶答成功的組號，此時電路實現(xiàn)互鎖，其他組再按下?lián)尨鸢粹o為無效；4.如果在時間TO內(nèi)，無人應答，則驅(qū)動音效電路2發(fā)出聲響，指示燈L2亮，表示搶答者均放棄該題；5.在搶答成功后，主持人打開限時開關SW2,啟動計時器，在設定時間T1內(nèi)回答有效，當?shù)竭_設定時間T1時，驅(qū)動音效電路3,指示燈L3亮，表示答題時間到。二、內(nèi)容及步驟1.總體方案的確定根據(jù)控制要求，確定總體方案。2.正確選用電氣控制元件和PLC根據(jù)選用的輸入輸出設備的數(shù)目和電氣特性，選擇合適的PLC,要求進行電氣元件的選用說明。3.分配I/0點，畫出I/O連線圖根據(jù)選用的輸入輸出設備，確定I/O端口。依據(jù)輸入輸出設備和PLC的I/O端口分配關系，畫出I/O連線圖。4.程序設計說明及過程分析要求繪制控制系統(tǒng)流程圖，詳細進行程序設計過程的分析說明。5.軟件設計及調(diào)試設計簡單、可靠的控制程序，并上機調(diào)試通過。6.編寫簡要說明書三、教學設計1.分組與布置任務2.確定工程解決方案和控制電路3.方案驗證4.學習評價四、參考資料1.系統(tǒng)結構(1)系統(tǒng)結構框圖如項目圖3-1所示.音效電路示打電踏音效電路示打電踏pru控制器控制枝鈀及開關搶答按開SVV1E項目圖3-1(2)主控制器手持式編程器或編程軟件FXGP-WIN-C,PLC可編程程序控制器及軟件提供了完整的編程環(huán)境，可進行離線紡程，在線連接和調(diào)度.西門子PLC的編程指令簡單易懂且程序設計靈活，可采用梯形圖或者指令語言進行軟件設計。(3)輸入輸西門子FX1N-40MR型PLC采用整輸入輸出端子分配表輸入端子分配輸出端子分配搶答按鈕PB0搶答按鈕PB1搶答按鈕PB2搶答按鈕PB3搶答按鈕PB4搶答按鈕PB5搶答按鈕PB6搶答按鈕PB7復位按鈕PB10啟動開關SW1八段數(shù)碼管a八段數(shù)碼管b八段數(shù)碼管c八段數(shù)碼管d八段數(shù)碼管e八段數(shù)碼管f八段數(shù)碼管g音效電路1提示燈L1音效電路2限時開關SW2提示燈L2音效電路3提示燈L32.硬件連接圖本系統(tǒng)外部硬件連接方式如項目圖3-2所示。3.軟件設計(1)系統(tǒng)梯形圖(2)工作過程分析①始搶答前，主持人首先通過復位按鈕PB10(XO10)實現(xiàn)電路復位，在提問之后，打開選擇開關SW1(XO11)啟動定時器T0(本程序預設為10s②答限時內(nèi)，當某一組搶先按下?lián)尨鸢粹o后，對應的輔助繼電器接通，同時切斷其它搶答回路，實現(xiàn)互鎖.如PB0搶先按下，則X000導通，輔助繼電器MO接通，同時切斷③成功后，輔助繼電器M8接通，啟動音效電路1(YO10)和指示燈L1(YO11),同時利用內(nèi)部編碼程序段控制輸出點Y00O-Y0O6,輸出驅(qū)動信號，驅(qū)動外部數(shù)碼顯示器顯示搶答④果在限時內(nèi)無人搶答，則啟動音效電路2(X012)和指示燈L2(YO13),外部數(shù)碼顯⑤成功后，主持人打開限時開關SW2(XO12),啟動定時器T1(本程序預設為60s),當T1計時結束，將啟動音效電路3(Y014)和指示燈L3(YO15)提示回答時間到。一、教學目標1.知識目標：掌握PLC控制系統(tǒng)設計的內(nèi)容、步驟和方法，熟悉PLC在常用控制系統(tǒng)中的典型應用2.能力目標：具有應用PLC實現(xiàn)電氣自動控制要求的設計能力，能夠進行對一般電氣控制設備的PLC改造并初步形成PLC應用系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試、故障排除能力1.控制系統(tǒng)設計概要2.PLC控制系統(tǒng)設計的要點3.PLC的軟件設計方法4.應用案例5.PLC故障診斷及其處理三、教學重點和難點重點：PLC控制系統(tǒng)設計的步驟、內(nèi)容和方法本模塊內(nèi)容主要是PLC控制系統(tǒng)的設計內(nèi)容和步驟，及PLC在實際控制中的應用。在教學過程中配合錄像片、典型實物模型、CAI多媒體音像教學等多種教學手段，突出“案例法”教學。在講授時，將實際案例引入教材、教學體系中，每個重要知識點均與實際應用結合起來。例如我們以機械手的控制引出案例，讓學生了解PLC控制系統(tǒng)設計的內(nèi)容、步驟和方法。因為教學是以案例的形式提出，增強學生的學習興趣，從“要我學”變?yōu)椤拔乙獙W”,從而對案例的理論和相關技能得以大力培養(yǎng)。在講述PLC控制系統(tǒng)中用戶程序的設計時，利用類比對照法，將幾種軟件設計方法，及每種方法的設計步驟進行比較。在講應用PLC進行機械手、電梯控制中的應用時，從實用性的角度，調(diào)動起學生學習的積極性。五、學習方法要進行PLC控制系統(tǒng)設計的硬件設置和軟件設計，就必須熟悉PLC的組成結構及各種指令，所以在學習本模塊之前，要將有關模塊的內(nèi)容進行復習，課堂上要緊跟老師的思路走，熟練掌握PLC控制系統(tǒng)設計的內(nèi)容和步驟，掌握最常用的翻譯法、順序功能圖法和邏輯法這三種設計方法。再通過課后作業(yè)鞏固本模塊內(nèi)容。六、授課程序在學習本模塊課題3、4后，各安排1次實訓；最后完成1個綜合實訓項目。模塊四-11.控制系統(tǒng)設計概要2.設計的要點授課時數(shù)2(理論)教學目標1.了解控制系統(tǒng)設計的基本原則、基本內(nèi)容和一般步驟2.能根據(jù)負載正確選擇PLC型號，點數(shù)，I/0模塊；掌握PLC控制設計的基本步驟和方法3.了解控制系統(tǒng)設計的要點教學重點控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容和一般步驟教學難點擴展模塊的選用和PLC的網(wǎng)絡設計要點教學方法教學手段在教學過程中配合錄像片、模型、CAI多媒體音像教學等多種教學手段課外作業(yè)教學過程：一、控制系統(tǒng)設計概要1.PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則2.PLC控制系統(tǒng)設計的基本內(nèi)容3.PLC控制系統(tǒng)設計的一般步驟1)流程圖功能說明2)PLC程序設計的步驟3)設計步驟框圖：二、PLC控制系統(tǒng)設計的要點1.LC硬件選購2.輸入回路的設計要點1)電源回路。2)PLC上DC24V電源的使用。3)外部DC24V電源。4)輸入的靈敏度。3.輸出回路的設計要點1)各種輸出方式之間的比較。2)抗干擾與外部互鎖。3)“COM“點的選擇。4)PLC外部驅(qū)動電路。4.擴展模塊的選用對于小的系統(tǒng)，如80點以內(nèi)的系統(tǒng).一般不需要擴展；當系統(tǒng)較大時，就要擴展。不同公司的產(chǎn)品，對系統(tǒng)總點數(shù)及擴展模塊的數(shù)量都有限制，當擴展仍不能滿足要求時，可采用網(wǎng)絡結構；同時，有些廠家產(chǎn)品的個別指令不支持擴展模塊，因此，在進行軟件編制時要注意。5.PLC的網(wǎng)絡設計6.軟件編制在編制軟件前，應首先熟悉所選用的PLC產(chǎn)品的軟件說明書，待熟練后再編程。若用圖形編程器或軟件包編程，則可直接編程，若用手持編程器編程，應先畫出梯形圖，然后編程，這樣可少出錯，速度也快。編程結束后先空調(diào)程序，待各個動作正常后，再在設備上調(diào)試。模塊四-23.PLC的軟件設計方法授課時數(shù)2(實踐)教學目標1.掌握PLC常用的軟件設計方法：經(jīng)驗設計法、翻譯法、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、邏輯設計法2.學會用以上方法進行控制系統(tǒng)的設計教學重點經(jīng)驗設計法、翻譯法、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖教學難點狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、邏輯設計法教學方法教學手段多媒體課件課外作業(yè)三、PLC的軟件設計方法1.經(jīng)驗設計法經(jīng)驗設計法即在一些典型的控制電路程序的基礎上，根據(jù)被控對象的具體要求，進行選擇組合，并多次反復調(diào)試和修改梯形圖，有時需增加一些輔助觸點和中間編程環(huán)節(jié)，才能達到控制要求。這種方法沒有規(guī)律可遵循，設計所用時間和質(zhì)量與設計者的經(jīng)驗有很大關系，所以稱為經(jīng)驗設計法。經(jīng)驗設計法用于較簡單的梯形圖設計。應用經(jīng)驗設計法必須熟記一些典型的控制電路，如起保停電路、脈沖發(fā)生電路等。用PLC中軟元件，代替原繼電器—接觸器控制線路圖中的元器件，直接翻譯成梯形圖的方法。主要用于對舊設備、舊控制系統(tǒng)的技術改造。設計舉例：正反轉(zhuǎn)?！颉騎T3.狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖針對順序控制方式或步進控制方式的程序設計。在程序設計時，首先將系統(tǒng)的工作過程分解成若干個連續(xù)的階段，每一階段稱為“工步”或“狀態(tài)”,以工步(或狀見后面的應用范例1。4.邏輯設計法以布爾邏輯代數(shù)為理論基礎，以邏輯變量“0”或“1”作為研究對象，以“與”、“或”、“非”三種基本邏輯運算為分析依據(jù)，對電氣控制線路進行邏輯運算，把觸點的“通、斷”狀態(tài)用邏輯變量“0”或“1”來表示。模塊四-34.應用案例授課時數(shù)4(2理論+2實訓)教學目標結合機械手臂控制的工作過程具體進行控制系統(tǒng)的設計，了解實際電氣工程系統(tǒng)的設計過程教學重點機械手臂控制教學難點機械手臂控制程序的設計教學方法案例、啟發(fā)互動式、大腦風暴法等教學方法理實一體化教學，邊講邊做、講練結合教學手段多媒體課件；實物演示和觀摩課外作業(yè)四、應用案例傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)由繼電器—接觸器控制組成，存在故障多、可靠性差、工作壽命短、不易檢修等缺點。隨著PLC的普及和完善，以及PLC本身所具有的高可靠性、易編程修改的