PLC一体化教案

学科 课 授课时间 授课类型 可编程控制器 第一周 授课时数 6 授课教师 审批签字 授课班级 一体化 课题 教学 目标 课题任务 任务分解 专业能力 重点 难点 课堂练习 启发任务 教学策略讲 解 驱动 与方法 √ √ 课题一：PLC编程软件介绍 1：PLC工作原理 2：PLC编程语言简介 3：PLC编程软件使用 1：了解PLC编程原理 2：学会使用PLC编程软件 知识目标 掌握PLC常用编程语言；熟练使用PLC编程软件 方法能力 1：培养学生自我学习能力； 2：培养学生良好工作习惯； 3：培养学生逻辑分析能力 PLC编程软件使用 PLC编程软件使用 以个人为单位练习PLC编程软件使用 多媒体演 示 案例小组 分 析 讨论 √ √ 归 纳 总 结 √ 实 践 操 作 √ 对 比 分 析 √ 本课程优点： 课后回顾 存在问题： 改进方法： 任务：PLC编程软件介绍 板书设计 一：三菱小型可编程控制器的结构（FX1S—30MR为例） 1：输入接线端 ………… 2：输出接线端： ………… 3：操作面板 ………… 二:三菱PLC的内部结构 ………… 三：PLC工作原理 1：标注型号介绍 ………… 2：工作原理： ………… :四：PLC编程语言介绍 1：梯形图 ………… 2：指令语句表 ………… 五：PLC编程软件的使用 1：FX1S系列 （1）：运行软件 ………… （2）：新建一个程序文件 ………… （3）：机型选择 ………… （4）：编写控制程序 ………… （5）：转换 ………… （6）程序的下载 一：组织教学 活动总过程设计：1：师生问好；2：班长清点人数。 老师活动：1：问好；2：环顾学生。 活动目标 活动时间 学生活动：1：起立问好；2：使学生注意力集2分钟 端正坐姿；3：班长报告人数 中，进入学习状态 1：PLC要求环境温度在0~55℃；相对湿度应小于85%（无凝露）；防止振动频率为10~55Hz的频繁或连续振动；避免有腐蚀和易燃的气体；供电电源为50Hz、220（1±10%）V的交流电。2：未经老师同意，不得操作任何开关、按钮、键盘； 3:不准随便触摸PLC模板，不准带电拉、插模块，遵守先检查外围，再检查PLC的原则。4:PLC出现死机，需查明原因，未明确原因时，切勿盲目重新启动，严禁随意修改各种地址、跳线、屏蔽信号、取消联锁等。5:先关闭电脑一段时间后，再关闭电源。 老师活动：讲解、学生活动：认真活动目标：学活动时间：强调安全文明操作 听取安全知识 生养成良好3分钟 安全意识 课题引入：可编程控制器简单易学、安装方便、使用方便、维护方便、运行稳定可靠、设计施工周期短，在性能上优于继电器逻辑控制，与微型计算机、单片机一样是一种用于工业自动化的理想工具。（可编程控制器的特点）。 老师讲解：可编程控 学生思考：可编 活动目标：激 活动时制器是现代电工必程控制器与电 发学生兴趣， 间：5须掌握的重要知识。 力拖动的联系。 引起学生重视 分钟 活动项目一：三菱可编程控制器结构、工作原理 一：结构 1：输入接线端：PLC输入接线端分为电源输入端、公共输入端 (COM端)和输入接线端三个部分；(如图1—1) 二：安全 教育 三：课题引入 四： 教 学 图1—1：PLC输入接线端 （1）：电源输入：接线端L接电源相线，N接电源中线，PE接地。 电源电压一般是交流，单相，50HZ，100—240V,为PLC提 供工作电压。 （2）：输入接线端和公共端子COM： A：在PLC控制系统中，各种按钮、行程开关和传感器等 主令电器直接接到PLC输入接线端和公共端COM之间。 过 程 教 学 B：习惯上将PLC输入端子的内部接口电路称为输入继电 器。PLC输入端子用八进制表示，采用X表示。 C：输入继电器的常开触点和常闭触点的使用不受数量的 限制；输入继电器只能由外部信号来驱动，而不能用内部 指令来驱动。 2：输出接线端：PLC输入接线端可分为24V直流电源输出端、 公共端和输出接线端三部分。 A：24V直流电源输出端：用于传感器或其他小容量负载 的供给电源； B：输出接线端子和COM端：三菱输入接线端子用符号 Y表示，也采用八进制编号，公共端用COM表示。 C：不同的COM端口对应不同的输出继电器。（ 如下表 1—1） 公共端子 输出端子 第一组 COM0 Y0 第二组 COM1 Y1 第三组 COM2 Y2、Y3、Y4、Y5 第四组 COM3 Y6、Y7、Y10、Y11 第五组 COM4 Y12、Y13、Y14、Y15 表1—1：PLC输出端子与公共端子组合的对应关系 D：输出继电器必须是由PLC控制程序执行的结果来驱动。 注：当PLC输入或输出点数不够使用时，FX1S系列不可以扩展， FX2、FX2N等 系列可以用I/O扩展单元来扩充I/O点数和增加模拟量的 I/O端子。 3：操作面板 操作面板包括PLC工作方式选择、可调电位器RP1 和RP2、RS—422通信接口、选件连接用插口4部分。（如图 1—2） 图1—2：操作面板 （1）：PLC工作方式选择开关：有RUN和STOP两档； 过 程 教 学 过 （2）：内置可调电位器RP1和RP2：用于调整定时器设定的时间； （3）：RS—422通信接口：用于PLC和计算机的通信； （4）：状态指示栏： A：输入状态指示栏：当输入端有信号时，对应的LED亮； B：输出状态指示栏：当输出端子有信号输出时，对应的LED亮； C：运行状态指示： POWER LED亮：表示可编程控制器已接通电源 RUN LED亮： 表示可编程控制器处于运行（RUN）状态 ERROR LED亮： 可编程控制器程序错误时指示灯会闪烁，CPU错误时指示灯亮。 二：工作原理 1：标注型号介绍 FX系列PLC型号的含义如下： 其中系列名称：如0、2、0S、1S、ON、1N、2N、2NC等 单元类型：M ─基本单元 E ─输入输出混合扩展单元 Ex ─扩展输入模块 EY ─扩展输出模块 输出方式：R ─继电器输出 S ─晶闸管输出 T ─晶体管输出 特殊品种：D ─DC电源，DC输出 A1─AC电源，AC（AC100~120V）输入或AC输出模块 H─大电流输出扩展模块 V─立式端子排的扩展模块 C─接插口输入输出方式 F─输入滤波时间常数为1ms的扩展模块 如果特殊品种一项无符号，为AC电源、DC输入、横式端子排、标准输出。 例如FX2N－32MT－D表示FX2N系列，32个I/O点基本单位，晶体管输出，使用直流电源，24V直流输出型。 例：FX1S—30MR FX1S：系列名称； 30:16个输入点和14个输出点的总和； M：基本单元，内部含CPU；R：继电器输出，交/直流负载使用 2：工作原理： PLC的工作过程是一个不断循环扫描过程。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 程 教 学 过 程 第一条指令开始新一轮扫描。当PLC处于正常运行时，PLC会不断循环扫描的工作下去，每一次扫描过程有输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。 （1） 输入采样阶段：PLC在输入采样阶段，首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入对应的输入映象寄存器中。当输入映象寄存器被刷新后，进入程序执行阶段，在程序执行阶段和输出刷新阶段，因输入锁存器的存在，无论输入信号如何变化，其内容都保持不变，直到下一个周期的输入采样阶段开始，才重新向输入端写入新的内容。 （2） 程序执行阶段：PLC按从上到下、从左到右的顺序逐句扫描程序。当指令中涉及输入、输出状态时，PLC就从输入映象寄存器“读入”对应元件的当前状态。然后，进行相应的运算，并将运算结果存入元件映象寄存器中。对元件映像寄存器来说，每一个元件的状态都会随着程序执行过程而变化。 （3） 输出刷新阶段：当用户程序执行结束后，元件映象寄存器中所有输出继电器的状态，在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，并通过一定的方式输出，驱动外部负载。 （4）扫描周期：每一次扫描所用的时间称为一个扫描周期（一个扫描周期仅几微妙）。 教师活动：介绍学生活动：学习活动目标：理解时间分PLC结构、工作PLC结构、掌握识记各指示、掌配： 原理 PLC工作原理 握工作原理。 65分钟 活动项目二：PLC编程语言介绍 1：梯形图 梯形图是从继电器控制电路图变化过来的，因此梯形图形式上与继电器控制很相似，读图方法和习惯也相同。画梯形图必须遵守： A：输入继电器、内部辅助继电器、定时器等元件的触点可以 多次重复使用； B：梯形图的每一行都是从左母线开始，线圈接在最后边，触 点不能放在线圈的右边。 C：线圈不能直接与左母线相连。如果需要，可以通过专用的 内部辅助继电器的常开触点连接； D：同一编号的线圈在一个程序中使用两次称为双线圈输出，双线圈输出容易影起误操作，应避免线圈重复使用； E：梯形图必须符合顺序执行：即从左到右，从上到下。 F：在梯形图中，串联触点和并联触点使用的次数没有限制，可以无限次的使用。串联触点数目多的应放在程序的上面，并联触点数目多的应放在程序的左边，以减少指令的条数，缩短扫描周期； G：两个或两个以上的线圈可以并联输出。 H：程序结束，三菱的PLC应有结束指令END。 2：指令语句表 梯形图编程语言优点是直观、简便。如果采用经济便携的编程器 教 学 过 程 将程序输入到可编程控制器中，就只能使用指令语句表。指令语 句表和梯形图之间存在唯一对应关系。如： LD X0000 OUT Y0000 END 基本指令一般由助记符和操作元件组成。助记符是每一条基本指 令的符号（如LD、OUT、END等）它表明了操作功能;操作元件 是基本指令的操作对象（如X0、Y0）；某些基本指令只有助记符， 如END指令。 老师活动：讲解编学生活动：注意活动目标：掌 时间分配：程语言，强调与电联系电力拖动握编程语言 40分钟 力拖动关联 理解PLC 活动项目三：PLC编程软件的使用 1：FX1S系列 （1）：运行软件 双击桌面PLC编程软件快捷方式图标，出现初始界面，新建程 序文件。 （2）：新建一个程序文件 单击新建文件图标，出现PLC类型界面设置。 （3）：机型选择 在选择FX1S机型，单击确认后，出现编程软件界面。 （4）：编写控制程序（如图1—3） 图1—3：输入元件对话框 （5）：转换 一段程序结束后，有程序的部分将变为灰色，单击工具条上的转化图标进行转换后，此时才能将程序传送到PLC。 （6）程序的下载 程序编辑完成后需下载到PLC中运行，这时需单击菜单中的“PLC”菜单，在下拉式菜单中再选“传送”及“写出”即可将编辑完成的程序下载到PLC中，程序下载完成后的编辑界面（如图1—4）。 五：归纳提升 图1—4：程序下载完成后的编辑界面 传送菜单中的“读入”命令则用于将PLC中的程序读入编程计算机中修改。PLC中一次只能存入一个程序，下载新程序后，旧的程序即可删除。 老师活动：讲 学生活动：掌握活动目标：学生学 时间分配 解、演示操作、 操作方法、练习会使用软件 200分钟 巡回指导 使用 老师总结：1:整体评价学生表现和本次课程目的、效果。 2:梯形图编程语言优点是直观、简便；PLC的工作过程是一个不断循环扫描过程。 学生活动：自我总结 活动目标：学生学会自我 活动时间： 此次课程的收获 总结、学会学习方法 3分钟 老师活动：布置课后作业：简述编程语言与电力拖动关联。 学生活动：听老活动目标：时间师讲完，记录 巩固所学知分配 识点 2分钟 六：布置作业