PLC技术及应用整体课程设计解析.docx
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PLC技术及应用整体课程设计解析
《PLC技术及应用》课程整体教学设计
一、管理信息
课程名称:
《PLC技术及应用项目教程》制定时间:
2011年8月1日
课程代码:
略所属分院:
机电学院
制定人:
批准人:
略
二、基本信息
学分:
4课程类型:
电气自动化专业基础课
学时:
72 先修课:
电机拖动
授课对象:
2010电气
(1)
(2)(高职)后续课程:
《交流调速技术》《组态控制技术》
三、课程设计
1、课程目标设计
(1)知识目标
①可编程控制器的特点、应用和组成等基本情况,
②FX系列可编程控制器的编程元件及基本指令和功能指令系统,
③FX系列可编程控制器的各种程序设计方法,
④FX系列可编程控制器在生产实际中控制变频器的几种方法以及编程器和编程软件使用。
(2)能力目标
通过本课程的学习,使学生掌握PLC原理与编程方法,具备一定的PLC程序设计PLC应用能力,使所学的理论知识灵活的应用到实践中。
培养学生动手动脑的能力、空间想象和思维能力、培养耐心细致的工作作风、严肃认真的工作态度。
(3)其他目标
①规范操作习惯——正确使用可编程控制器
②信息获取能力——利用书籍或网络获得相关信息
③良好职业行为——正确做事
④团结协作能力——互相帮助、共同学习、共同达到目标
⑤语言表达能力——表述与回答问题
2、课程内容设计
模块名称
学时
PLC综述
12
三项异步电动机的启动、保持、停止控制
6
电动机正反转PLC控制
6
三相异步电动机Y/Δ降压启动PLC控制
6
多台电动机的顺序启动和停止的PLC控制
4
机械手自动控制
8
大小球分类传送装置
6
液体混合装置
6
工作台自动往返循环控制
14
步进电动机的PLC控制
10
8站小车的呼叫控制
4
钢板展开压平冲剪流水线控制
6
3、能力训练项目设计
编号
能力训练项目名称
拟实现的能力目标
相关支撑知识化
训练方法手段即步骤
结果
(可展示)
1
PLC综述
①熟悉PLC的知识背景、为PLC后续内容的学习打下基础。
②能将输入输出部件与PLC连接起来。
③具有PLC编程软件的使用能力。
①掌握PLC概念、产生、发展、基本结构特点、应用及发展趋势。
②理解PLC的基本组成和工作原理,扫描工作过程。
③了解PLC的主要性能指标。
④了解三菱FX系列PLC型号、构成及基本性能指标。
⑤掌握三菱FX系列PLC输入继电器、输出继电器以及辅助继电器的特点。
⑥熟悉常用PLC的型号、软件与编程语言。
多媒体演示,边讲边练,结果演示,并点评
上交实验报告单
2
三项异步电动机的启动、保持、停止控制
①能根据系统的控制任务分析确定系统的控制要求;
②能确定PLC的输入设备、输出设备和相应的输入/出点数;
③能安装PLC的I/O接点电路和主电路;
④能够按照常用电器控制电路的思路设计PLC梯形图;
⑤具有PLC梯形图调试和系统调试的方法和能力;
⑥具有PLC系统故障检查及维修的能力;
⑦具有将常用电器电路设计的方法移植到PLC梯形图设计上来的能力;
①掌握PLC编程规则;
②掌握PLC常用编程软元件分类及其范围表示;
③掌握PLC的基本指令:
(LD,LDI.,OUT,OR,AND,ANI,SET,RST,END)的用法及注意事项;
④掌握转换法编程的基本知识。
⑤掌握三相异步电动机启动、保持、停止控制的工作原理;
⑥掌握PLC基本指令的应用及注意事项。
多媒体演示,边讲边练,结果演示,并点评
上交实验报告单
3
电动机正反转PLC控制
①能够熟练使用编程工具。
②能根据控制要求,正确写出输入、输出分配表。
③能根据控制要求设计PLC外围电路。
④能根据控制要求编制PLC程序。
⑤能根据编制程序独立完成控制电路的安装与调试。
①掌握PLC基本指令(LDP、LDF、MC、MCR、ORP、ORF)。
②掌握梯形图设计的注意事项。
③掌握PLC程序设计的方法和技巧
④掌握三相异步电动机可逆运转联锁控制系统主电路设计的注意事项与电路原理。
⑤三相异步电动机可逆运转联锁控制系统PLC控制的梯形图的注意事项与电路原理。
个别指导,集体辅导
上交实验报告单
4
三相异步电动机Y/Δ降压启动PLC控制
①会根据项目分析系统控制要求写出I/O分配点并正确设计出外部接线图。
②会根据控制要求选择PLC的编程方法。
③学会使用三菱PLC的定时器的指令。
④能正确识读三相异步电动机Y/△起动控制系统的梯形图和线路图。
⑤能根据控制要求正确编制、输入和传输PLC程序。
⑥能独立完成整机安装与调试。
⑦会根据系统调试出现的情况,修改相关设计
①掌握(ORB、ANB、MPS、MPD、MPP、T、C)基本指令。
②掌握PLC的编程技巧。
③学会使用三菱PLC的定时器,计数器。
④掌握PLC常用的编程方法。
⑤掌握整机的安装与调试。
多媒体演示,边讲边练,结果演示,并点评
上交实验报告单
5
多台电动机的顺序启动和停止的PLC控制
①能使用相关指令编制顺序启停控制电路梯形图。
②能用经验设计法编制控制电路的梯形图。
③能用PLC控制的顺序启动、逆序停止控制系统的设计、调试和安装,理解栈操作指令、主控指令的工作机制与程序的优化的关系。
①熟练掌握置位SET,复位RST语句以及软元件定时器T的特点。
②熟练掌握顺序启停控制的用途与控制方法。
③掌握(PLS、PLF、INT、C)基本指令。
④掌握简单电路的经验设计方法及“起保停”电路的控制逻辑。
⑤熟练掌握栈操作指令和主控指令使用方法。
个别指导,集体辅导
上交实验报告单
6
机械手自动控制
①会控制系统常用的工作方式及控制面板的设计;
②会用PLC对简易机械手控制的设计方法;
③会工程中PLC的选型及硬件配置。
①掌握三菱FX系列PLC步进指令的用法;
②掌握状态转移图的编程方法、及其转换梯形图的编程规则;
③掌握机械手自动控制的工作原理。
④了解PLC控制程序结构化程序设计方法。
⑤熟悉PLC顺序控制系统的程序设计方法。
⑥掌握PLC控制系统设计的方法和步骤。
个别指导,集体辅导
上交实验报告单
7
大小球分类传送装置
①能分析选择性流程控制系统的工作过程,并编写状态转移图。
②能以转换为中心的顺序控制设计法编制选择性流程。
③能够进行大小工件分类传送装置的程序设计、运行、调试、故障分析判断、排除
①掌握顺控功能图的类型:
单流程、选择分支、并行分支;
②掌握选择分支、并行分支及其联结,跳转和循环;
③熟悉选择性流程的编制方法。
④掌握机械手自动控制的工作原理。
多媒体演示,边讲边练,结果演示,并点评
上交实验报告单
8
液体混合装置
①能够正确分析液体混合装置的自动控制原理;
②能够以转换为中心的顺序控制设计法编制选择性流程;
③具有梯形图调试和系统调试的方法和能力;
④具有系统故障检查及维修的能力;
①掌握用辅助继电器进行编程的方法;
②掌握液体混合装置自动控制的工作原理;
③掌握辅助继电器编程转换为梯形图的编程规则与方法;
④掌握选择性流程的编制方法;
⑤掌握以转换为中心的顺序控制设计法
个别指导,集体辅导
上交实验报告单
9
工作台自动往返循环控制
①能用功能指令编写工作台自动往返循环控制程序。
②能在编程软件中正确输入功能指令编写的程序。
③能应用功能指令编写较复杂的控制程序。
④能对工作台自动往返循环控制的程序设计、运行、调试、故障分析判断、排除。
①掌握三菱FX系列PLC功能指令的类型和基本格式;
②掌握数据传送比较指令的用法;
③掌握部分功能指令的功能和使用注意事项;
④掌握算数运算指令的用法;
⑤掌握程序流程指令CJ的用法;
⑥掌握工作台自动往返循环控制的工作原理。
个别指导,集体辅导
上交实验报告单
10
步进电动机的PLC控制
①会用功能指令编写步进电动机控制。
②会在编程软件输入功能指令编写的程序。
③能应用功能指令编写较复杂的控制程序。
①掌握循环与位移指令的用法;
②掌握程序流程与移位控制类指令的用法;
③掌握步进电动机控制的工作原理。
多媒体演示,边讲边练,结果演示,并点评
上交实验报告单
11
8站小车的呼叫控制
①能够运用功能指令编写8站小车的呼叫控制。
②能够用编程软件输入功能指令编写的程序。
③能应用功能指令编写较复杂的控制程序。
④能够根据8站小车的呼叫控制的工作原理进行程序的设计、运行、调试、故障分析判断、排除。
①掌握数据处理指令及其应用;
②掌握七段译码指令及其应用;
③熟练掌握算数运算指令的用法;
④掌握8站小车的呼叫控制的工作原理。
多媒体演示,边讲边练,结果演示,并点评
上交实验报告单
12
钢板展开压平冲剪流水线控制
①会用功能指令编写钢板展开压平冲剪流水线控制。
②能将PLC和触摸屏进行综合程序的编制。
③能运用变频器的外部端子和参数实现变频器的程序运行。
④能够熟练运用GT-Designer软件的使用,掌握图形、对象的操作和属性的设置
①熟悉触摸屏相关理论知识,掌握触摸屏的简单应用:
②熟悉GT-Designer软件的使用,掌握图形、对象的操作和属性的设置;
③掌握PLC和触摸屏相关联的程序编制方法。
④进一步掌握PLC与变频器综合控制的思路;
⑤能运用步进指令编制较复杂的控制程序:
⑥掌握变频器程序运行参数的设置和外部端子的接线方式;
⑦掌握运用变频器的外部端子和参数实现变频器的程序运行的方法。
⑧掌握钢板展开压平冲剪流水线控制的工作原理。
多媒体演示,边讲边练,结果演示,并点评
上交实验报告单
4、进度表设计
序号
学时
教学目标和主要内容
单元标题
能力目标
能力训练项目编号
知识目标
其他内容
1
2
PLC的引入背景
PLC的基本结构和特点
①能熟悉PLC的知识背景、为PLC后续内容的学习打下基础。
1
①掌握PLC的基本结构
②了解PLC的特点
①职业行为
②语言表达能力
③团结协作能力
2
2
PLC的技术性能指标
PLC的分类及其应用
PLC的工作原理
①能见到PLC知道它是什么型号、品牌以及技术性能。
②能清楚PLC各品牌的应用领域和发展趋势。
①能明白PLC的工作原理及基本组成,能更好的使用PLC
1
①掌握I/O点数、扫描速度、内存容量、指令系统、内部寄存器、特殊功能模块
②掌握PLC的分类
③了解PLC的应用领域
④了解PLC的发展趋势
①职业行为
②语言表达能力
③团结协作能力
3
2
PLC控制与其他控制的主要区别
F系列PLC的发展过程
FX系列PLC的硬件及软件资源
①能区分PLCPLC与微型计算机(MC)控制的区别,PLC与单片机控制的区别。
②能将输入输出部件与PLC连接起来。
1
①理解PLC与微型计算机(MC)控制的区别
②理解PLC与单片机控制的区别
③理解FX系列PLC的产品系列及硬件系列
④理解FX系列PLC的软件
①职业行为
②语言表达能力
③团结协作能力
4
2
应用背景
PLC基本指令
①能根据系统的控制任务分析确定系统的控制要求;
②会使用相关基本指令编程。
2
①掌握逻辑取及驱动线圈指令LD/LDI/OUT
②掌握触点串、并联指令AND、ANI、OR、ORI
③掌握置位与复位指令:
SET、RST
④掌握空操作和程序结束指令NOP/END
①职业行为
②语言表达能力
5
2
电路设计
PLC编程规则点动、启动、保持、停止控制电路程序设计
①能确定PLC的输入设备、输出设备和相应的输入/出点数;
②能安装PLC的I/O接点电路和主电路;
③能够按照常用电器控制电路的思路设计PLC梯形图;
2
①掌握自保持(自锁)电路
②掌握优先(互锁)电路
③掌握任务分析(控制要求)
④掌握分配I/O接点
①职业行为
②语言表达能力
6
2
应用背景
PLC基本指令
①能够熟练使用相关基本编程指令编程。
3
①掌握脉冲式触点指令(LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF)
②掌握主控触点指令MC/MCR
③掌握逻辑运算结果取反指令INV
①职业行为
②语言表达能力
③团结协作能力
7
2
PLC程序设计方法一转换法
①能根据控制要求用转换法编制PLC程序。
3
①掌握基本方法
②掌握转换法设计的步骤
①职业行为
②语言表达能力
8
2
应用背景
PLC指令
③学会使用三菱PLC的定时器的指令。
④能正确识读三相异步电动
4
①ORB、ANB、MPS、MPD、MPP、TO及其应用
②定时器,计数器的应用
①职业行为
②语言表达能力
9
2
电动机Y/△降压启动控制
①会根据项目分析系统控制要求写出I/O分配点并正确设计出外部接线图。
机Y/△起动控制系统的梯形图和线路图。
②能根据控制要求正确编制、输入和传输PLC程序。
③能独立完成整机安装与调试。
④会根据系统调试出现的情况,修改相关设计
4
①理解控制要求
②I/O点的分配
③画出I/O接线图及主电路图
④逻辑编程法的分析
⑤(按逻辑构造式)画出梯形图
⑥梯形图的优化
⑦程序的调试
①职业行为
②语言表达能力
10
2
应用背景
脉冲指令PLS、PLF
经验编程法
①能使用相关指令编制顺序启停控制电路梯形图。
5
①掌握脉冲指令格式
②掌握脉冲指令的用法
③掌握经验编程法概述
④掌握常见的经验编程法
①职业行为
②语言表达能力
11
2
多台电动机的顺序启动和停止的PLC控制
①能用经验设计法编制控制电路的梯形图。
②能用PLC控制的顺序启动、逆序停止控制系统的设计、调试和安装,理解栈操作指令、主控指令的工作机制与程序的优化的关系。
5
①理解控制要求
②I/0点的分配
③画出I/0按线图及主电路图
④用经验编程法进行编程(综合)
⑤系统调试
①职业行为
②语言表达能力
12
2
任务分析
状态转移图及步进顺控指令
会用状态转移图,设计程序。
6
①状态转移图
②步进顺控指令
③状态图中的基本元素
④状态图的基本形式
⑤步进顺控指令应用注意事项
⑥状态转移图(SFC)转换成状态梯形图(STL)、指令表程序
①职业行为
②语言表达能力
13
2
可编程控制器控制系统设计
会用PLC对简易机械手控制的设计方法;
6
①可编程控制器控制系统的硬件设计
②可编程控制器控制系统的程序设计
①职业行为
②语言表达能力
14
2
分析机械手的工作过程和控制要求
会工程中PLC的选型及硬件配置。
6
①机械结构
②工作过程
③控制要求
④机械手PLC选型与硬件设计
⑥机械手PLC的程序设计
⑦程序调试
①职业行为
②语言表达能力
15
2
工作任务
FX2N系列可编程控制器分支、汇合状态转移图的程序编制
(一)
①能分析选择性流程控制系统的工作过程,并编写状态转移图。
②能以转换为中心的顺序控制设计法编制选择性流程。
7
①理解任务分析
②理解工作原理
③掌握选择性流程及其编程
④掌握并行性流程及其编程
①职业行为
②语言表达能力
16
2
FX2N系列可编程控制器分支、汇合状态转移图的程序编制
(二)
能够编制复杂的控制系统的程序。
7
①掌握跳转流程的程序编制
②理解复杂的控制系统的编程方式
①职业行为
②语言表达能力
17
2
控制要求及I/O接点的确定及I/O接线图及主电路
能够进行大小工件分类传送装置的程序设计、运行、调试、故障分析判断、排除
7
①掌握控制要求
②I/O接点的确定及I/O接线图及主电路
③程序设计及调试
①职业行为
②语言表达能力
18
2
应用背景与需求
任务分析
用辅助继电器实现顺序控制
(一)
①能够正确分析液体混合装置的自动控制原理;
①会用辅助继电器实现顺序控制的设计思想
8
①理解辅助继电器实现顺序控制的设计思想
①职业行为
②语言表达能力
19
2
用辅助继电器实现顺序控制
(二)
①能够以转换为中心的顺序控制设计法编制选择性流程;
②会用辅助继电器编程的方法
8
①掌握辅助继电器编程的方法
①职业行为
②语言表达能力
20
2
液体混合装置的程序设计及调试
①具有梯形图调试和系统调试的方法和能力;
②具有系统故障检查及维修的能力;
8
①掌握起保停电路设计梯形图的方法
②掌握置位复位指令的编程方法
③程序调试
①职业行为
②语言表达能力
21
2
应用背景
功能指令的概述
①能用功能指令编写工作台自动往返循环控制程序。
②能在编程软件中正确输入功能指令编写的程序。
9
①理解项目背景
②掌握工作原理
③掌握功能指令的基本格式
④掌握功能指令的规则
①职业行为
②语言表达能力
22
2
功能指令的表示方法
能应用功能指令编写简单程序。
9
①掌握功能指令
②掌握指令格式要素
①职业行为
②语言表达能力
23
2
数据传送与比较指令及应用
能应用功能指令编写控制程序。
9
①掌握数据传送与比较指令
②掌握数据传送与比较指令的基本用途
①职业行为
②语言表达能力
24
2
传送比较类指令应用实例
能应用功能指令编写控制程序。
9
①理解闪光信号灯的应用
②理解密码锁
③理解简易定时报时器
①职业行为
②语言表达能力
25
2
算数运算指令
能应用功能指令编写控制程序。
9
①掌握算术运算指令介绍
②掌握四则与逻辑运算类指令应用实例
①职业行为
②语言表达能力
26
2
跳转指针及跳转指令
能应用功能指令编写较复杂的控制程序。
9
①掌握跳转指针(P)
②掌握跳转指令(CJ)
③掌握主程序结束指令(FEND)
④掌握功能指令的输入方法
①职业行为
②语言表达能力
27
2
项目控制
能对工作台自动往返循环控制的程序设计、运行、调试、故障分析判断、排除。
9
①控制要求
②I/O接点的确定I/O接线图及主电路图
③程序编制
④程序调试
①职业行为
②语言表达能力
28
2
用PLC对全自动洗衣机控制系统进行改造
会用功能指令编写步进电动机控制。
10
①掌握循环右移指令(ROR)
②掌握循环左移指令(ROL)
③掌握带进位的右循环移位指令(RCR)
④掌握带进位的左循环移位指令(RCL)
①职业行为
②语言表达能力
29
2
交通信号灯的自动控制
(一)
能应用功能指令编写较复杂的控制程序。
10
①掌握位右移指令(SFTR)
②掌握位左移指令(SFTL)
③掌握字右移指令(WSFR)
④掌握字左移指令(WSFL)
⑤掌握移位寄存器写入指令(SFWR)
⑥掌握移位寄存器读出指令(SFRD)
①职业行为
②语言表达能力
30
2
交通信号灯的自动控制
(二)
能应用功能指令编写较复杂的控制程序。
10
①掌握报警器置位指令(ANS)
②掌握报警器复位指令(ANR)
③掌握平均值指令(MEAN)
④掌握二进制平方根指令(SQR)
⑤掌握二进制整数与二进制浮点数转换指令(FLT)
⑥掌握高低字节交换指令(SWAP)
31
2
复合控制
(一)
能应用功能指令编写较复杂的控制程序。
10
①子程序调用指令(CALL)
②子程序返回指令(SRET)
③中断指针I
④与中断有关的指令
⑤定时中断入口
①职业行为
②语言表达能力
32
2
复合控制
(二)
会在编程软件输入功能指令编写的程序。
10
①理解控制要求
②I/O接点的确定I/O接线图及主电路图
③初始化程序
④步进电动机正转
⑤步进电动机反转
①职业行为
②语言表达能力
33
2
复合控制(三)
①能够运用功能指令编写8站小车的呼叫控制。
②能够用编程软件输入功能指令编写的程序。
③能应用功能指令编写较复杂的控制程序。
11
①数据处理指令及其应用
②七段译码指令SEGD及其应用
①职业行为
②语言表达能力
34
2
触摸屏的使用
①能将PLC和触摸屏进行综合程序的编制。
12
①掌握人机界面
②掌握触摸屏功能
①职业行为
②语言表达能力
5、第一节课设计梗概
第一步
(1)认识PLC课程与专业的关系,并使学生知道为什么要学这门课程。
(2)如何学:
本课程的特点与相应的学习方法
(3)学好的标准时什么:
知识和技能的目标
(4)本课程的考核要求:
强调过程性考核,强调平时训练的重要性
第二步
PLC的引入背景
随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展,计算机控制已扩展到了几乎所有的控制领域。
现代社会要求制造业对市场需求做出迅速的反应,生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。
为了满足这一要求,生产设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性,可编程序控制器正是顺应这一要求出现的。
20世纪60年代以前,对工业生产进行自动控制的最先进装置就是继电控制盘,它对当时生产力的发展确实发挥了很大的作用。
但当进入20世纪60年代末,工业生产随着市场的转变,生产开始由大批量少品种的生产转变为小批量多品种的生产方式,在这种转换过程中,继电控制系统的许多固有弊端越发显得突出,成了生产转换的一大障碍。
当时这类大规模的生产线的控制装置大都是由继电控制盘构成的,这种控制装置体积大、耗电多、可靠性低,尤其是改变生产程序很困难。
如继电器控制系统中,使用了大量的机械触点,系统的可靠性差,功能局限性大、体积大、耗能多、特别是生产工艺要求发生变化时,控制柜内的元件和接线也必须要做相应的变动,这种变动的工期长,费用高,有的用户宁愿扔掉旧的控制柜,另外制作一台新的控制柜。
为了改变这种状况,1968年美国通用汽车公司对外公开招标,要求用新的控制装置取代继电控制盘以改善生产、公司提出了如下10项招标指标:
(1)编程方便,现场可修改程序;
(2)维修方便,采用插件式结构
(3)可靠性高于继电控制盘
(4)体积小于继电控制盘
(5)数据可直接送入管理计算机
(6)成本可与继电控制盘竞争
(7)输入可为市电
(8)输出可为市电,输出电流在2A以上,可直接驱动电磁阀,接触器等;
(9)系统扩展时原系统变更很少
(10)用户程序存储器容量大于4KB。
针对上述10项指标,美国的数字设备公司(DEC)于1969年研制出了第一台可编程控制器,投入通用汽车公司的生产线中,实现了生产的自动化控制,取得了极满意的效果。
此后,1971年日本开始生产可编程控制器,1973年欧洲开始生产可编程控制器。
这一时期,它主要用于取代继电器控制,只能进行逻辑运算,故称为可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicalController)简称PLC。
6、.考核方案设计:
(1)基本思路
本课程属于实践性、应用性较强的课程,鉴于平时学习过程重要性,考核以课堂表现为主,期末笔试成绩为辅的形式。
成绩考核:
平时占60%,包括考勤10%、课堂纪律10%、上课回答问题20%、实践操作30%,实践报告30%
期末笔试占40%
(2)课程能力训
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- 关 键 词:
- PLC 技术 应用 整体 课程设计 解析