可编程控制技术应用与实战全套教案Word格式.docx

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（2）行动导向教学法

（3）理实一体教学法

（4）六步教学法

2.培训手段

（1）课堂体验和现场观摩

（2）多媒体教学（课件、图片）

（3）网络资源（动画、录像）

（4）典型案例分析

培训内容

一、可编程控制器（PLC）的基本认知

1.可编程控制器的基本概念

可编程控制器是一种工业自动控制装置。

它具有可编程、数字运算、网络通信、自动控制功能。

2.可编程控制器的诞生

可编程控制器（programmablelogicalcontroller以下简称PLC），1986年诞生于美国。

是由美国数字设备公司DEC最先研制的，其型号为PD-14。

它是由美国通用公司根据其生产需要而提出的设计要求，即“GM十条”

（1）编程简单方便，可在现场修改程序。

（2）硬件维护方便，最好是插件式结构。

（3）可靠性要高于继电器控制装置。

（4）体积要小于继电器控制装置。

（5）可将数据直接送入管理计算机。

（6）成本上可与继电器控制装置竞争。

（7）输入的交流电压为115V。

（8）输出的交流电压为115V，交流电流要求在2A以上，能直接驱动电磁阀。

（9）扩展时，原有系统只需做很小的改动。

（10）用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。

3.PLC的定义

国际电工委员会IEC分别在1982年、1985年、1987年三次对PLC进行了定义和修改。

PLC是一种数字运算系统（工业级别）。

采用可编程的存储器，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或自动化设备以及生产过程。

4.PLC的功能

（1）逻辑处理功能。

（2）顺序控制功能。

（3）数据运算功能。

（4）准确定时功能（高档PLC可进行毫秒级计时）。

（5）高速计数功能（高档PLC计数频率可高达几百赫兹）。

（6）中断处理功能（可实现各种内外中断，高档PLC可实现毫秒级响应）。

（7）程序与数据存储功能。

（8）联网通信功能。

（9）自检测、自诊断功能。

5.PLC的特点

（1）体积小，重量轻，功耗低。

（2）使用方便，通用性强。

（3）功能强大、完善、通用，适应面广。

（4）可靠性高，抗干扰能力强。

（5）编程方法简单，容易掌握。

（6）设计、安装、调试和维修方便容易。

（7）性能价格比好，经济核算。

（8）系统组网方便、简单。

6.PLC与其他工业控制系统比较

（1）PLC与继电逻辑控制系统相比

（2）PLC与IPC工业计算机控制系统的比较

7.PLC的发展趋势

（1）向高速度、大容量方向发展

（2）向超大型、超小型两个方向发展

（3）大力开发智能模块与加强联网通信能力

（4）增强外部故障的检测与处理能力

（5）编程语言多样化、高级化

二、可编程控制器系统组成

1.PLC的硬件组成

（1）中央处理器（CPU）

（2）存储器（ROM、PROM、EPROM、EEPROM、RAM、）

（3）输入/输出单元（DI、AI、DO、AO）

（4）通信接口（PC—PLC、PLC—PLC）

（5）智能接口模块（温度、高速计数、定位）

（6）编程器（手持编程器、图形编程器、PC机编程）

（7）电源（输入AC：

220V、DC：

24V；

输出DC：

24V、15V、5V）

（8）其他外部设备（EPROM写入器、操作员面板、触摸屏）

2.PLC的软件组成

（1）系统程序：

系统诊断程序、输入处理程序、编译程序和监控程序等

（2）用户程序：

工程技术人员利用编程软件编写的应用控制程序

3.PLC的主要分类

（1）一体机（可扩展式）

（2）模块机（分布式）

4.PLC的编程

（1）编程装置：

简易编程器、图形编程器

（2）编程语言：

梯形图语言、顺序功能图语言、逻辑功能图语言、语句表语言

三、可编程控制器工作原理

1．PLC扫描工作方式

2．PLC执行程序的过程

（1）执行一次扫描操作所需的时间称为扫描周期，典型值为1～100ms

（2）扫描周期与CPU运行速度、PLC硬件配置、用户程序执行时间有关

（3）PLC的内部处理以故障诊断为主，运行中一旦出现故障即刻停机

3．PLC的工作模式

编程模式、运行模式、监控模式。

4．PLC的工作流程

四、可编程控制器产品介绍

1．三菱PLC产品介绍

超小型PLC、小型PLC、中型PLC、大型PLC

2．西门子PLC产品介绍

小型PLC、中型PLC、大型PLC

五、可编程控制器典型应用

1．在高层供水系统中的应用

电动机起动、变频器运行、PLC控制、压力检测、继电逻辑控制。

2.在群控电梯中的应用

电动机起动、变频器运行、PLC控制、位置检测、继电逻辑控制。

（1）单机运行：

1台电梯独立运行

（2）群控运行：

2台以上电梯关联运行

（3）远程监控：

利用上位计算机画面监测现场电梯运行状态

六、考核评价与配分

1

工作内容完成情况

☐优秀☐良好☐合格☐不合格

2

PLC认知情况

配分：

10分

PLC的基本配置与组成

30分

PLC的工作原理和工作模式

5

PLC的典型应用（举2个例子）

课后思考题

1.什么是可编程控制器？

2.可编程控制器基本组成有哪些？

3.可编程控制器的主要功能和特点是什么？

4.什么是可编程控制器的扫描周期？

5.可编程控制器通常使用那些语言？

6.可编程控制器的应用范围有哪些？

7.可编程控制器的I/O接口分为几种类型？

8.可编程控制器的编程器有几种？

9.简述可编程控制器的工作过程。

10.常用的可编程控制器产品有哪些？

课后记

项目一电动机典型控制电路的PLC程序设计与仿真

项目一

电动机典型控制电路的PLC程序设计与仿真

理论+实训

10

14

2周～4周

6.5

实训课时

3.5

模块检测+实训操作

（1）通过培训了解可编程控制器的基本配置

（2）通过培训掌握可编程控制器的简单编程

（3）通过培训掌握可编程控制器的软件操作

（4）通过培训掌握可编程控制器的软件仿真

（5）能够进行电动机典型控制电路的编程和仿真

（6）能够对可编程控制器编程软件实施基本操作

任务一三相异步电动机顺序控制的编程与仿真

3.培训重点

（1）FX2N硬件配置

（2）内部编程元件

（3）基本逻辑控制指令

（4）GXWorks2编程软件

4.培训难点

（1）FX2N的结构和原理

（2）逻辑块与、块或指令

（3）GXWorks2编程软件编程界面操作

3.培训方法

4.培训手段

一、任务引入

（1）2台交流异步电动机实现顺序控制

（2）分析电气控制原理图和PLC的I/O配置

（3）理解电气控制要求和编程设计流程

二、理论知识要点

1.三菱FX2N系列PLC的硬件配置

（1）三菱FX2N系列PLC的硬件构成

（2）三菱FX2N系列PLC的系统配置

2.三菱FX2N系列PLC的内部编程元件

（1）输入继电器：

用符号X表示。

地址按八进制编号，如X0～X7

（2）输出继电器：

用符号Y表示。

地址按八进制编号，如Y0～Y7

（3）辅助继电器：

用符号M表示。

地址按十进制编号，如M0～M499

通用型辅助继电器、断电保持型辅助继电器、特殊型辅助继电器

3.三菱FX2N系列PLC的基本逻辑控制指令

（1）取、取反和输出指令：

LD、LDI、OUT

（2）逻辑与和逻辑或指令：

AND、OR

（3）块或和块与指令：

ORB、ANB

三、任务实施

1.任务准备

（1）PLC的I/O地址分配：

电气符号、PLC地址、状态、功能说明

（2）PLC接线图：

2.PLC编程训练

（1）三相异步电动机顺序控制电路PLC梯形图程序思路

（2）三相异步电动机顺序控制时序图分析

（3）进行三相异步电动机顺序控制电路梯形图编辑

3.PLC仿真调试

（1）三相异步电动机顺序控制电路控制原理说明

（2）三相异步电动机顺序控制电路PLC程序仿真

四、知识链接

1．三菱FX2N系列PLC的选型

（1）PLC选型：

根据控制工艺及要求确定

（2）PLC输入/输出点确定：

根据PLC接线图确定

（3）PLC存储容量：

与用户程序有关

（4）PLC的扩展：

当本机I/O点不足时，应考虑扩展模块

（5）PLC的联网：

多个PLC参与系统控制（安装比较分散）时，应考虑联网

2．三菱GXWorks2编程软件的基本操作

（1）GXWorks2编程软件的运行：

熟悉操作界面，熟悉编程方法

（2）新建工程文件：

确认PLC型号、确认编程语言

（3）梯形图编程操作：

接近电工比较熟悉的继电逻辑控制电路，容易接受

（4）注释编辑：

通常用来给软元件定义电气符号，方便电气原理分析

（5）声明编辑：

对梯形图某一个梯级的文本注释，方便电气原理分析

（6）注解编辑：

对梯形图中的输出线圈或功能指令进行说明注释

3．三菱GXWorks2编程软件的梯形图仿真

梯形图仿真的进入与退出

拓展训练1：

实现送料小车的多地（限位）控制

五、考核评价与配分

了解PLC的基本配置和结构

掌握PLC逻辑控制指令功能

20分

掌握PLC的编程方法及技巧

15分

掌握PLC软件操作与仿真方法

6

能够进行电动机顺序控制电路的编程和仿真

7

能够对可编程控制器编程软件实施基本操作

8

职业素养和职业纪律不达标

扣分：

任务二三相异步电动机星角起动控制的编程与仿真

（1）定时器、计数器

（2）微分输出指令、脉冲沿检测指令、定时和计数指令

（3）编程操作

（1）微分指令和脉冲沿检测指令的区别及作用

（2）定时器和计数器的合理使用

（3）编程操作方法和技巧

（1）1台交流异步电动机实现星角起动控制

1.三菱FX2N系列PLC的内部编程元件

（1）定时器：

定时器地址分配、通用型定时器、积算定时器、定时器的时基

（2）计数器：

计数器地址分配、16位内部加法计数器、32位内部加法、减法计数器、高速计数器

2.三菱FX2N系列PLC的基本逻辑控制指令

（1）微分输出指令：

PLS、PLF，赋值于某个变量的线圈

（2）脉冲边沿检测指令：

直接使用某个变量的触点

（3）定时器T指令：

T线圈、T触点、T的给定值（KnXKnYKnMKnSCDV/ZK）、T的当前值（K）

（4）计数器指令：

C线圈、C触点、C的给定值（KnXKnYKnMKnSCDV/ZK）、C的当前值（K）

（2）PLC接线图

（1）三相异步电动机星角起动控制电路PLC梯形图程序思路

（2）三相异步电动机星角起动控制时序图分析

（3）进行三相异步电动机星角起动控制电路梯形图编辑

（1）三相异步电动机星角起动控制电路控制原理说明

（2）三相异步电动机星角起动控制电路PLC程序仿真

1．三菱FX2N系列PLC的合理使用

（1）输入信号的处理

（2）合理使用内部资源

（3）输出控制相对独立

（4）输出保护实施硬件连接

（5）保护信号的使用技巧

（1）定时器、计数器编程操作

（2）微分指令编程操作

拓展训练2：

实现双稳态振荡脉冲的输出

拓展训练3：

实现单稳态振荡脉冲的输出

了解PLC的内部编程元件（定时器、计数器）

掌握PLC定时、计数、微分、脉冲沿指令的功能特点

掌握PLC输入/输出点的配置原则

能够合理使用PLC的定时、计数、微分、脉冲沿指令进行编程

能够进行电动机星角起动控制电路的编程和仿真

能够对PLC编程软件实施监控、强制功能操作

任务三双速三相异步电动机控制的编程与仿真

（1）寄存器、指针

（2）中断、常量、置位复位指令、程序结束指令、主控指令

（1）寄存器组合

（2）置位复位指令、主控/主控结束指令典型应用

（1）1台双速交流异步电动机控制

（1）数据寄存器：

通用型数据寄存器、断电保持型数据寄存器、特殊型数据寄存器、文件型数据寄存器

（2）变址寄存器：

V/Z用于存放地址的偏移量

（3）指针：

分支用指针、中断用指针

（4）寄存器组合：

寄存器首地址前冠以常数K，用来表示寄存器的位数集合

（5）常数：

K—十进制数、H—16进制数

（1）进栈、读栈和出栈指令：

MPS、MRD，MPP

（2）置位和复位指令：

SET—置位指令、RET—复位指令

（3）取反与空操作指令：

INV—取反指令、NOP—空操作指令

（4）程序结束指令和主程序结束指令：

END—程序结束指令、FEND—主程序结束指令

（5）主控和主控复位指令：

MR—主控指令、MCR—主控结束指令

（1）双速三相异步电动机控制电路PLC梯形图程序思路

（2）双速三相异步电动机控制时序图分析

（3）进行双速三相异步电动机控制电路梯形图编辑

（1）双速三相异步电动机控制电路控制原理说明

（2）双速三相异步电动机控制电路PLC程序仿真

1．PLC时序图的绘制方法

（1）置位和复位指令编程操作

（2）MC和MCR指令编程操作

拓展训练4：

实现商场自动门的控制

了解PLC的内部编程元件（数据寄存器、指针、常数）

掌握PLC进栈、读栈、出栈、置位/复位、主控指令的功能特点

掌握PLC数据寄存器、变址寄存器、寄存器组合的概念

能够合理使用PLC的置位/复位、主控/主控结束指令进行编程

能够进行双速电动机控制电路的编程和仿真

能够对PLC编程软件实施数据查询和操作

1.三菱FX2NPLC的硬件组成有哪些？

各起什么作用？

2.三菱FX2NPLC的I/O接口主要连接哪种类型的变量？

3.输入映像、输出映像与外部设备之间的关系是什么？

4.块或和块与指令的基本特点是什么？

如何使用块或和块与指令？

5.断电延时的主要概念是什么？

主要用在什么场合？

6.计数器是否具有记忆功能？

系统断电后再来电其累计值是否会保存？

7.主控指令的主要特点是什么？

如何使用主控指令？

8.三菱FX2NPLC的常用特殊辅助继电器有哪些？

主要用来起什么作用？

9.为什么微分指令不能直接用来控制输出，而必须要控制带有锁定功能输出软元件？

10．如何实现定时器、计数器设定值的变量控制？

它的好处是什么？

项目二逻辑控制系统PLC的编程、调试及运行

项目二

逻辑控制系统PLC的编程、调试及运行

28

4周～7周

10.5

（1）通过培训掌握PLC的安装和接线方法

（2）通过培训理解PLC的功能指令及应用

（3）通过培训掌握PLC的编程方法和技巧

（4）通过培训掌握PLC编程软件界面操作

（5）通过培训掌握PLC程序调试基本流程

（6）通过培训能够对具体工作任务进行分析

（7）通过培训能够初步制定系统的设计方案

（8）通过培训能够熟练使用PLC功能指令

（9）通过培训能够编制PLC逻辑控制程序

任务一汽车自动清洗机的编程、调试及运行

5.培训重点

（1）PLC安装接线方法

（2）PLC梯形图控制程序

（3）编程操作及运行调试方法

6.培训难点

（1）汽车清洗机控制方案

（2）PLC编程软件基本操作

（3）工作任务系统装调流程

5.培训方法

6.培训手段

（1）利用FX2NPLC实现汽车的自动清洗控制

1.三菱FX2N系列PLC的安装

（1）采取DIN导轨安装

（2）基本单元和扩展单元水平安装

（3）远离磁场、发热元件

2.三菱FX2N系列PLC的接线

（1）交流电源（AC）供电、直流输入型（DC）的接线

（2）直流电源（DC）供电、直流输入型（DC）的接线

（3）直流输入型（DC）接线

（4）直流输出型（DC）接线

（1）汽车自动清洗机PLC梯形图程序/自动复位、清洗机运行、自动清洗、清洗完毕、故障报警。

（2）汽车自动清洗机时序图分析

（3）进行汽车自动清洗机控制系统梯形图编辑

3.PLC运行调试

（1）汽车自动清洗机控制系统控制原理说明

（2）汽车自动清洗机控制系统PLC程序运行

1．汽车清洗机编程方案

（1）汽车清洗机复位方案：

利用PLC初次上电执行自动复位

（2）汽车清洗控制方案：

在原始位置上启动，边行进边清洗，清洗完毕自动返回

（3）汽车清洗机其他控制方案：

清洗过程被中断，结束中断后继续执行，具有报警功能

（1）梯形图编辑模式：

读取状态，写入状态、转换/编辑状态

（2）交叉参照表：

根据用户程序对各种参数实现的列表

（3）软元件使用列表：

根据用户程序对已经使用的软元件（触点、线圈）、未使用的软元件实施列表

（4）隐藏梯形图块：

将选重的某个梯级进行隐藏，方便较长程序的调试

3．汽车清洗机用户程序的运行调试

实施汽车清洗机控制系统程序的运行和监控

拓展训练5：

实现电动蝶阀控制

能够对PLC编程软件实施基本操作

任务二传送带分段控制的编程、调试及运行

（1）电气逻辑控制特点

（2）PLC使用注意事项

（3）定时器的使用方法

（1）PLC中的脉冲沿触发指令

（2）置位/复位指令的典型应用

（1）利用FX2NPLC实现传送带分段控