《可编程控制器及其运用》教案详解.docx
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《可编程控制器及其运用》教案详解
仪征技师学院
教案
2012~2013学年第二学期
教学系部
电气工程系
教研室(实验室)
电气教研室
课程名称
可编程控制器及其运用
专业班级
12中电电气班
授课教师
唐春耘
职称
教材名称
可编程控制器原理与应用
仪征技师学院
2013年4月28日
可编程控制器及其运用
课程编号
总计
学时:
讲课
学时:
实验
学时:
学分
类别
必修课(√)选修课()理论课(√)实验课()
任课
教师
职称
授课
对象
基本
教材
和主
要参
考资
料
序号
教材名称
作者
出版社
出版时间
1
可编程控制器及其运用
2009年
教学
目的
要求
通过本课程的学习,使学生了解常用控制电器的用途、基本结构、基本原理和型号选择方法,达到正确使用和选用的目的。
熟练掌握电气控制电路的基本环节,具备阅读和分析电气控制电路的能力,能设计简单的电气控制电路。
;了解PLC在工业自动化领域的动态和发展趋势;熟悉PLC的工作原理,熟练掌握PLC的基本指令系统和典型电路的编程,掌握PLC的程序设计方法,能够根据生产过程要求进行系统设计,编制应用程序。
了解PLC的网络和通信原理。
教学
重点
难点
本课程的教学重点:
常用控制电器的用途、基本结构、基本原理和型号选择方法,阅读和分析电气控制电路,简单的电气控制电路设计;PLC的基本逻辑指令和部分功能指令的功能及应用;PLC梯形图基本电路的结构和原理;PLC梯形图程序的顺序控制设计法;PLC系统的起保停电路的编程方式、STL指令的编程方式和以转换条件为中心的编程方式;PLC的选型与硬件配置的确定。
本课程的教学难点:
简单的电气控制电路设计,PLC梯形图程序的顺序控制设计法。
电气控制与PLC应用课程教案
授课时间
第11周第5567节
课次
授课方式
(请打√)
理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□
课时
安排
4
授课题目(教学章、节或主题):
第五章可编程序控制器及其工作原理
§1-1可编程序控制器概述;§1-2PLC控制与继电器控制的比较
教学目的、要求:
1.掌握电器控制系统的概念、了解电器控制系统的历史、现状及其局限性;2.掌握PLC的概念,了解PLC的特点、历史、现状、发展趋势及其在自动化领域中的地位;熟悉本课程的性质和任务,掌握本课程的学习方法
教学重点及难点:
电器控制系统的概念,PLC的概念,PLC的现状及其在自动化领域中的地位;本课程的学习方法。
教学基本内容
方法及手段
§1-1可编程序控制器概述
一、可编程序控制器生与发展
二、可编程序控制器的用途与特点
抗干扰能力强,可靠性高;控制系统结构简单、通用性强、应用灵活;
编程方便,易于使用;功能完善,扩展能力强;PLC控制系统设计、安装、调试方便维修方便,维修工作量小PLC具有完善的自诊断,履历情报存储及监视功能;体积小、重量轻,易于实现机电一体化。
三、可编程序控制器的主要性能指标
四、可编程序控制器的分类
(一)按I∕O点数容量分类:
小型机、中型机、大型机
(二)按结构形式分:
整体式结构、组合式结构
§1-2PLC控制与继电器控制的比较
一、系统框图的比较;二、PLC的等效电路图
多媒体
作业和思考题:
1-1、1-2、1-3
教学后记:
在本堂课结束时,应概括性地总结一下:
目前,电器控制系统主要用于程序较为简单,所需继电器较少,程序基本固定,可靠性要求不高的场合,PLC控制系统主要用于程序较为复杂,所需继电器较多,程序经常变更,可靠性要求较高的场合。
以加深对这两种控制系统的应象。
填表说明:
1.每项页面大小可自行添减;
2.课次为授课次序,填1、2、3……等;
3.授课方式填理论课、实验课、讨论课、习题课等;
电气控制与PLC应用课程教案
授课时间
第11周周第5、6节
课次
1
授课方式
(请打√)
理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□
课时
安排
2
授课题目(教学章、节或主题):
§1-3可编程序控制器的硬件组成
教学目的、要求:
熟悉PLC的基本组成部分及各部分的作用;了解PLC的物理结构;了解PLC的CPU模块中几种常用存储器的特点和用途;了解PLC开关量I/O模块的几种外部接线方式的特点及其适用场合;了解PLC开关量I/O模块中几种常用I/O电路的工作原理、特点及其适用场合;了解PLC的本地I/O和远程I/O的概念、特点及其适用场合。
教学重点及难点:
PLC开关量I/O模块中几种常用I/O电路的工作原理、特点及其适用场合。
教学基本内容
方法及手段
一、中央处理器(CPU)
二、存储器
三、输入、输出接口
(一)开关量输入接口电路:
1.直流输入接口电路;2.交流输入接口电路;3、交、直流输入接口电路
(二)开关量输出接口电路
晶体管输出、晶闸管输出、继电器输出接口电路
四、电源
五、扩展接口;六、通信接口;七、智能I/O接口
八、编程工具;九、智能单元;十、其他部件
多媒体
作业和思考题:
PLC由哪几个基本部分组成?
它们各起何作用?
教学后记:
这一节教学插图较多,且复杂,应采用多媒体手段讲授,以节省绘图时间,提高课堂效率。
填表说明:
1.每项页面大小可自行添减;
2.课次为授课次序,填1、2、3……等;
3.授课方式填理论课、实验课、讨论课、习题课等;
电气控制与PLC应用课程教案
授课时间
第12周周第节
课次
授课方式
(请打√)
理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□
课时
安排
4
授课题目(教学章、节或主题):
§1-4可编程序控制器的软件组成;§1-5可编程序控制器的工作原理
教学目的、要求:
掌握可编程序控制器的软件及其工作原理;可编程序控制器的工作原理及工作过程;
教学重点及难点:
编程序控制器的软件及其工作原理;可编程序控制器的工作原理及工作过程;
教学基本内容
方法及手段
§1-4可编程序控制器的软件组成
一、系统程序:
1、系统管理程序;2、用户指令解释程序;3、标准程序模块及系统调用程序
二、用户程序:
1、梯形图(LAD)编程;2、指令表(STL)编程;3、状态流程图(功能图)编程
三、可编程序控制器的程序结构
1、用户程序;2、数据块;3、参数块
§5-5可编程序控制器的工作原理
一、可编程序控制器的工作方式与运行框图
PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式,每一次扫描所用的时间称为扫描周期。
CPU从第一条指令开始,按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束,然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。
PLC就是这样周而复始地重复上述循环扫描工作的。
二、可编程序控制器的工作过程
输入采样、程序执行、输出刷新阶段
三、可编程序控制器对输入/输出的处理原则
多媒体
作业和思考题:
1-5、1-6、1-7
教学后记:
这一节教学插图较多,且复杂,应采用多媒体手段讲授,以节省绘图时间,提高课堂效率。
填表说明:
1.每项页面大小可自行添减;
2.课次为授课次序,填1、2、3……等;
3.授课方式填理论课、实验课、讨论课、习题课等;
电气控制与PLC应用课程教案
授课时间
第13周第节
课次
授课方式
(请打√)
理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□
课时
安排
4
授课题目(教学章、节或主题):
第二章FX2系列可编程序控制器及指令系统
§2-1FX2系列可编程序控制器及其性能
教学目的、要求:
1.了解FX系列PLC的特点;熟悉FX系列PLC型号名称的含义;了解FX系列PLC的一般技术指标和输入/输出技术指标。
2.掌握FX系列PLC内部继电器的功能及编号
教学重点及难点:
FX系列PLC内部继电器的功能及编号
教学基本内容
方法及手段
一、FX2系列PLC
1.型号命名方式;2.FX2系列PLC及其性能
二、FX2系列PLC内部继电器的功能及编号
1.输入继电器X(X0~X177)
输入继电器是PLC用来接收用户设备发来的输入信号。
输入继电器与PLC的输入端相连。
输入继电器的地址编号采用八进制。
2.输出继电器Y(Y0~Y177):
输出继电器是PLC用来将输出信号传给负载的元件。
输出继电器的外部输出触点接到PLC的输出端子上。
输出继电器的地址编号采用八进制。
3.辅助继电器M:
通用型、断电保持型和特殊辅助继电器三种,辅助继电器按十进制编号。
(1)通用辅助继电器
(2)断电保持辅助继电器(3)特殊辅助继电器
4.状态继电器S:
状态继电器S是编制步进控制顺序中使用的重要元件,它与步进指令STL配合使用
5.定时器T:
定时器在PLC中的作用相当于一个时间继电器,它有一个设定值寄存器,一个当前值寄存器以及无限个触点。
6.计数器C;7.数据寄存器D;8.变址寄存器(V/Z)
多媒体
作业和思考题:
教学后记:
填表说明:
1.每项页面大小可自行添减;
2.课次为授课次序,填1、2、3……等;
3.授课方式填理论课、实验课、讨论课、习题课等;
电气控制与PLC课程教案
授课时间
第14周周第节
课次
授课方式
(请打√)
理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□
课时
安排
4
授课题目(教学章、节或主题):
§2-2FX2系列PLC的基本指令
教学目的、要求:
掌握FX系列PLC的基本逻辑指令的功能和使用方法。
教学重点及难点:
FX系列PLC的基本逻辑指令的功能和使用方法。
教学基本内容
方法及手段
一、逻辑取和输出线圈指令LD、LDI、OUT
二、触点串联指令AND、ANI
三、触点并联指令OR、ORI
四、串联电路块的并联指令ORB
五、并联电路块的串联指令ANB
六、栈指令MPS、MRD、MPP
七、LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令
八、主控及主控复位指令MC、MCR
九、置位与复位指令SET、RST
十、脉冲输出指令PLS、PLF
十一、空操作指令NOP
十二、程序结束指令END
十三、.编程注意事项。
多媒体
作业和思考题:
题2-1、题2-2、。
教学后记:
在讲授指令的同时,应当让学生适当地做些练习,以消化、巩固所学的知识。
填表说明:
1.每项页面大小可自行添减;
2.课次为授课次序,填1、2、3……等;
3.授课方式填理论课、实验课、讨论课、习题课等;
电气控制与PLC课程教案
授课时间
第15周周第节
课次
授课方式
(请打√)
理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□
课时
安排
4
授课题目(教学章、节或主题):
§3-1FX2系列PLC的基本指令运用
教学目的、要求:
掌握FX系列PLC的基本逻辑指令的功能和使用方法。
教学重点及难点:
FX系列PLC的基本逻辑指令的功能和使用方法。
教学基本内容
方法及手段
试题1、设计PLC可编程序控制程序
题目名称:
设计一个自动往返控制线路的控制程序
控制要求:
设小车在停在A、B两点间,按下启动按钮后,小车能在A、B两点间循环往复运行。
按下停止按钮或碰撞极限开关,小车立即停止运行。
有必要的联锁和保护措施。
(1)本题分值:
100分
(2)考核时间:
30min
(3)考核要求:
根据加工工艺过程,在规定的时间内完成控制电路的基本指令设计,将编制的程序输入PLC,按照被控制设备的动作要求进行调试,达到考题规定的要求。
1、编程方法由考评员指定:
⑴用FX2N系列PLC简易编程器编程
⑵用计算机软件编程
2、工作方式由考评员设定:
3、写出地址分配表
4、画出PLC接线图
5、写出梯形图程序及语句程序
6、用FX2N系列PLC简易编程器或计算机软件进行程序输入
7、用电脑编程软件进行模拟调试
(4)评分原则:
按照完成的工作是否达到了全部或部分要求,由考评员按评分标准进行评分。
在规定的时间内考核不得延时。
(5)否定项:
违反安全文明操作,该项不得分。
(6)附图:
自动往返控制线路原理图
试题2、设计PLC可编程序控制程序
题目名称:
设计三级皮带运输机控制程序
控制要求:
有一台三级带式运输机,分别由M1、M2、M3三台三相异步电动机拖动。
启动时,要求按M1、M2、M3的顺序启动;停止时,要求按M3、M2、M1的顺序停止。
按下急停按钮或故障时,M1、M2、M3三台三相异步电动机立即停止。
有必要的联锁和保护措施。
(1)本题分值:
100分
(2)考核时间:
30min
(3)考核要求:
根据加工工艺过程,在规定的时间内完成控制电路的基本指令设计,将编制的程序输入PLC,按照被控制设备的动作要求进行调试,达到考题规定的要求。
1、编程方法由考评员指定:
⑴用FX2N系列PLC简易编程器编程
⑵用计算机软件编程
2、工作方式由考评员设定:
3、写出地址分配表
4、画出PLC接线图
5、写出梯形图程序及语句程序
6、用FX2N系列PLC简易编程器或计算机软件进行程序输入
7、用电脑编程软件进行模拟调试
(4)评分原则:
按照完成的工作是否达到了全部或部分要求,由考评员按评分标准进行评分。
在规定的时间内考核不得延时。
(5)否定项:
违反安全文明操作,该项不得分。
(6)附图:
三级皮带运输机控制原理图
教学后记:
在讲授指令的同时,应当让学生适当地做些练习,以消化、巩固所学的知识。
电气控制与PLC课程教案
授课时间
第16周周第节
课次
授课方式
(请打√)
理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□
课时
安排
4
授课题目(教学章、节或主题):
§3-2FX2系列PLC的基本指令运用
教学目的、要求:
掌握FX系列PLC的基本逻辑指令的功能和使用方法。
教学重点及难点:
FX系列PLC的基本逻辑指令的功能和使用方法。
教学基本内容
方法及手段
试题3、设计PLC可编程序控制程序
题目名称:
设计按钮和时间继电器控制双速电动机的控制程序
控制要求:
有一台双速电动机,启动时,要求按启动按钮;双速电动机以低速启动运转;经过一段时间后,双速电动机的定子绕组由三角形变双星形,电动机以高速运行;停止时,要求按下停止按钮,双速电动机立即停止。
有必要的联锁和保护措施。
(1)本题分值:
100分
(2)考核时间:
30min
(3)考核要求:
根据加工工艺过程,在规定的时间内完成控制电路的基本指令设计,将编制的程序输入PLC,按照被控制设备的动作要求进行调试,达到考题规定的要求。
1、编程方法由考评员指定:
⑴用FX2N系列PLC简易编程器编程
⑵用计算机软件编程
2、工作方式由考评员设定:
3、写出地址分配表
4、画出PLC接线图
5、写出梯形图程序及语句程序
6、用FX2N系列PLC简易编程器或计算机软件进行程序输入
7、用电脑编程软件进行模拟调试
(4)评分原则:
按照完成的工作是否达到了全部或部分要求,由考评员按评分标准进行评分。
在规定的时间内考核不得延时。
(5)否定项:
违反安全文明操作,该项不得分。
(6)附图:
按钮和时间继电器控制双速电动机原理图
1.
试题4、设计PLC可编程序控制程序
题目名称:
设计一个带有点动的自动往返的控制程序
控制要求:
设小车在停在A、B两点间,按下启动按钮后,小车能在A、B两点间循环往复运行。
按下停止按钮,小车立即停止运行。
且小车在A、B间能实现点动正反转控制。
有必要的联锁和保护措施。
(1)本题分值:
100分
(2)考核时间:
30min
(3)考核要求:
根据加工工艺过程,在规定的时间内完成控制电路的基本指令设计,将编制的程序输入PLC,按照被控制设备的动作要求进行调试,达到考题规定的要求。
1、编程方法由考评员指定:
⑴用FX2N系列PLC简易编程器编程
⑵用计算机软件编程
2、工作方式由考评员设定:
3、写出地址分配表
4、画出PLC接线图
5、写出梯形图程序及语句程序
6、用FX2N系列PLC简易编程器或计算机软件进行程序输入
7、用电脑编程软件进行模拟调试
(4)评分原则:
按照完成的工作是否达到了全部或部分要求,由考评员按评分标准进行评分。
在规定的时间内考核不得延时。
(5)否定项:
违反安全文明操作,该项不得分。
(6)附图:
带有点动的自动往返控制原理图
作业和思考题:
题3-3、题3-4。
教学后记:
在讲授指令的同时,应当让学生适当地做些练习,以消化、巩固所学的知识。
电气控制与PLC课程教案
授课时间
第17周周第节
课次
授课方式
(请打√)
理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□
课时
安排
6
授课题目(教学章、节或主题):
§2-3FX2系列PLC的步进指令及编程方法
教学目的、要求:
掌握FX2系列PLC的步进指令及编程方法。
教学重点及难点:
FX2系列PLC的步进指令及编程方法。
教学基本内容
方法及手段
一、功能图:
状态继电器是构成功能图的重要元件。
步、初始步、活动步、非活动步、子步、动作或命令及其类型、有向连线、转换、转换条件、转换信号
功能图的结构:
单序列、选择序列、并行序列、跳步、重复和循环序列
二、步进指令
步进指令STL、使STL复位指令RET指令。
步进指令STL只有与状态继电器S配合时才具有步进功能。
使用STL指令的状态继电器常开触点,称为STL触点,没有常闭的STL触点。
用状态继电器代表功能图的各步,每一步都具有三种功能:
负载的驱动处理、指定转换条件和指定转换目标。
1、STL触点是与左母线相连的常开触点,类似于主控触点,并且同一状态继电器的STL触点只能使用一次(并行序列的合并除外)。
2、与STL触点相连的触点应使用LD或LDI指令,使用过STL指令后,应用RET指令使LD点返回左母线。
3、梯形图中同一元件的线圈可以被不同的STL触点驱动,即使用STL指令时,允许双线圈输出。
STL触点之后不能使用MC/MCR指令。
三、STL功能图与梯形图的转换(举例说明)
1.选择序列分支与合并的步进编程;2.并行序列分支与合并的步进编程
多媒体
作业和思考题:
教学后记:
在讲授指令的同时,应当让学生适当地做些练习,以消化、巩固所学的知识。
填表说明:
1.每项页面大小可自行添减;
2.课次为授课次序,填1、2、3……等;
3.授课方式填理论课、实验课、讨论课、习题课等;
电气控制与PLC课程教案
授课时间
第9周周第节
课次
授课方式
(请打√)
理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□
课时
安排
3
授课题目(教学章、节或主题):
§2-4FX2系列PLC的功能指令及编程方法
教学目的、要求:
掌握FX2系列PLC的功能指令及编程方法。
教学重点及难点:
FX2系列PLC的功能指令及编程方法。
教学基本内容
方法及手段
一、功能指令的基本格式
1.功能指令的表示形式;
2.数据长度和指令类型;3.指令类型
4.指令的操作数;5.变址寄存器V、Z
二、功能指令
1.条件跳转指令:
CJ和CJ(P);2.中断指令(EI/DI);
3.主程序结束指令(FEND);4.比较(CMP)和传送指令(MOV)
5.警戒时钟指令(WDT);6.循环指令FOR、NEXT
7.数制变换指令
8.四则运算指令(ADD、SUB、MUL、DIV)
9.初始状态指令IST
多媒体
作业和思考题:
教学后记:
在讲授指令的同时,应当让学生适当地做些练习,以消化、巩固所学的知识。
填表说明:
1.每项页面大小可自行添减;
2.课次为授课次序,填1、2、3……等;
3.授课方式填理论课、实验课、讨论课、习题课等;
电气控制与PLC课程教案
授课时间
第10周周第节
课次
授课方式
(请打√)
理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□
课时
安排
3
授课题目(教学章、节或主题):
第三章S7-200系列可编程序控制器
§3-1S7-200系列PLC的构成;§3-2S7-200系列PLC内部元器件
教学目的、要求:
掌握FX2系列PLC的功能指令及编程方法。
教学重点及难点:
FX2系列PLC的功能指令及编程方法。
教学基本内容
方法及手段
§3-1S7-200系列PLC的构成
一、CPU224型PLC的结构:
小型PLC系统由(主机箱)、I/O扩展单元、文本、图形显示器、编程器等组成
1.基本单元I/O;2.基本单元I/O及扩展;3.高速反应性
4.存储系统;5.存储卡
二、CPU22X主要技术指标
§7-2S7-200系列PLC内部元器件
一、数据存储类型及寻址方式
寻址方式:
直接寻址方式、间接寻址方式
二、S7-200系列PLC数据存储区及元件功能
1.输入/输出映像寄存器;2.变量存储器V;3.位存储器(M)
4.特殊标志位(SM)存储器;5.顺序控制继电器(S)
6.局部存储器(L);7.定时器(T);8.计数器
9.模拟量输入/输出映像寄存器(AI/AQ)
10.累加器(AC);11.高速计数器(HC)
三、S7-200系列PLC有效编程范围
多媒体
作业和思考题:
教学后记:
在讲授指令的同时,应当让学生适当地做些练习,以消化、巩固所学的知识。
填表说明:
1.每项页面大小可自行添减;
2.课次为授课次序,填1、2、3……等;
3.授课方式填理论课、实验课、讨论课、习题课等;
电气控制与PLC课程教案
授课时间
第11周周第节
课次
授课方式
(请打√)
理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□
课时
安排
3
授课题目(教学章、节或主题):
§3-3S7-200系列PLC基本指令
教学目的、要求:
掌握S7-200系列PLC基本指令
教学重点及难点:
S7-200系列PLC基本指令。
教学基本内容
方法及手段
基本指令包括基本逻辑指令,算术、逻辑运算指令,数据处理指令,程序控制指令等。
一、基本位操作指令
1、指令格式
常用指令助记符:
1)LD(Load):
装载指令;2)LDN(LoadNot):
装载指令;3)A(And):
与操作指令;4)AN(AndNot):
与操作指令
5)O(Or):
或操作指令;6)ON(OrNot):
或操作指令
7)=(Out):
置位指令
2、STL指令对较复杂梯形图的描述方法
1)块“与”操作指令ALD;2)块“或”操作指令OLD
3)栈操作指令LPS、LRD、LPP
二、取反和空操作指令
1.取反指令(NOT);2.空