秋电气控制与PLC实训教案.docx

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秋电气控制与PLC实训教案

四川信息职业技术学院

教案

课程编码：

0432042

课程名称：

机床电气控制与PLC

课程性质：

必修课

总学时/学分：

104/4

授课专业：

数控设备应用与维护

授课教师：

尹存涛、陈志平、杨金鹏

使用学期：

2010——2011学年第1学期

教研室审批意见及时间：

课程基本信息

教学大纲名称、批准单位及时间

《机床电气控制与PLC》课程教学大纲

四川信息职业技术学院机电工程系

2009年8月

采用教材名称、作者、出版社及版本

教材名称：

《数控机床电气控制与PLC》、《机床电气控制与PLC实训指导书》

作者：

杨兴

出版社：

化学工业出版社

版本：

2008年9月第一版

教学参考资料

1数控机床故障诊断与维护杨中力大连理工大学出版社..

2数控设备故障诊断与维修技术武友德化学工业出版社

3北京FANUC维修说明书内部资料

4机床电气控制与PLC张永飞大连理工大学出版社

教法、学法建议

教法：

讲授、演示、项目实例分析、任务驱动、分组讨论

学法：

多做练习、项目实战、小组互评互辩、模仿创新

考核大纲、批准单位及时间（考核方式）

《机床电气控制与PLC》课程考核大纲；机电工程系；2009年8月；采用项目测试考核方式，其中识记占20％，理解占40％，应用占40％。

本课程考核采用平时考核、集中考核方式。

理论考核主要包括课堂考勤与纪律情况、相关项目知识点与平时练习情况抽查，占学期总成绩的30％；集成中考核主要包括项目集中检查、实训总结报告质量等，占学期总成绩的70％。

班级

名称

班

编号

本学期总学时

其中

教、学、做合一

数维09-1

09-1

104

104

备注

本课程是数控设备应用与维护专业课程，培养学生的维修兴趣和良好的职业习惯，根据学生实际掌握情况适当调整授课进度和布置作业，讲授内容灵活穿插在各个实训项目中，教、学、做合一，以利于学生消化、巩固所学知识，培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力，并让学生多进行分析应用实践。

课程授课学时安排表

编号

周次

单元或项目名称

计划学时

备注

1

15

项目一安全教育-陈

4

4

2

15

项目二

数控机床-尹

（一）数控机床控制系统的组成

4

20

3

15

（二）数控机床的分类

4

4

15

（三）标准型数控机床

6

5

15

（四）FANUC数控系统

6

4

15

项目三

数控装置

的结构-杨

（一）数控装置的硬件结构

6

16

5

16

（二）数控系统的软件结构

6

6

16

（三）数控系统的抗干扰措施

4

7

16

项目四

数控机床

强电控制

电路-陈

（一）机床常用低压电器的工作原理与选用—主令电器

4

32

（一）机床常用低压电器的工作原理与选用—执行电器

4

8

16

（二）机床强电控制系统的基本环节—电源回路

4

（二）机床强电控制系统的基本环节—控制回路

4

9

17

（三）电气控制系统图的绘制规则和常用符号—电源回路

4

（三）电气控制系统图的绘制规则和常用符号—控制回路

4

10

17

（四）数控机床典型强电控制线路分析—刀库选刀动作回路

4

（四）数控机床典型强电控制线路分析—数字主轴控制回路

4

13

17

项目五可编程控制器及其应用-杨

（一）可编程控制器概述

6

32

14

18

（二）可编程控制器的应用

6

15

18

（三）可编程控制器的组成

6

16

18

（四）可编程控制器的工作原理

6

17

18

（五）S7—200系列可编程控制器

6

18

18

复习、项目考核、总结

2

19

合计

104

课题

项目一安全教育

课型

教学做合一

教学时数

4

教学目的

理解安全操作在数控机床操作维护维修中的重要性；掌握数控机床安全操作的基本要点

重点难点

重点：

安全操作要点难点：

安全操作要点在实训中的运用

采用教法

启发式教学，讲解演示，实训指导

学法建议

讨论、资料查询

教学

过程

设计

1、思想动员（30分钟）：

行业就业形势

课程在专业学习中的重要性

课程介绍

行业职业标准

2、实训管理（20分钟）：

用电管理

设备使用管理

工具管理

实训纪律

3、安全操作规程讲解（50分钟）：

安全守则

安全操作注意事项

操作演示讲解

4、理解记识安全操作要点（100分钟）：

背诵安全操作要点

根据理解背诵情况评定项目成绩并记录

备注

1、自我介绍

2、说明本课程的能力目标和知识目标，所要完成的项目

3、说明考核方式，占分比例

思考与

练习

查阅FANUC-0i数控系统相关技术资料

参考《数控机床电气控制与PLC实训指导书》项目一

教学后记

课题

项目二数控机床

（一）数控机床控制系统的组成

课型

教学做合一

教学时数

4

教学目的

1、熟悉FANUC0i和HNC-21F数控系统

2、了解数控机床基本组成

3、数控机床各部分的功能

重点难点

数控机床各部分的功能

采用教法

启发式教学，讲解演示，实训指导

学法建议

讨论、资料查询

教学

过程

设计

1、知识点引入：

（100分钟）：

数控系统的概念及组成

数控机床的组成原理

组成部分的功能

FANUC和HNC系统为例来逐个说明数控系统的基本组成。

（先讲总体的，然后分别以FANUC和HNC系统为例来进行说明）

2、数控机床基本组成（50分钟）：

机械部分

电气部分

数控系统

3、数控机床各部分的功能（50分钟）：

电气部分

数控系统

机械部分

备注

思考与

练习

画出FANUC0iC或HNC-21F数控系统的基本组成图

参考《数控机床电气控制与PLC实训指导书》项目二

教学后记

课题

项目二数控机床

（二）数控机床的分类

课型

教学做合一

教学时数

4

教学目的

1、熟悉FANUC0ic和HNC-21F数控系统

2、了解数控机床分类方法

3、数控机床各部分的功能

重点难点

数控机床分类方法

采用教法

启发式教学，讲解演示，实训指导

学法建议

讨论、资料查询

教学

过程

设计

数控机床的分类（50分钟）：

：

1、数控机床的分类方法

2、数控机床的分类

按加工工艺分类

普通数控机床、加工中心机床、金属成形类数控机床、多坐标数控机床、数控特种加工机床

按机床运动的控制轨迹分类

点位控制数控机床、直线控制数控机床、轮廓控制数控机床

按伺服系统的控制方式分类

开环控制系统的数控机床

闭环控制系统的数控机床

半闭环控制系统的数控机床

按数控系统功能水平分类

经济型数控机床，普及型数控机床，高档型数控机床

FANUC0iC数控系统的组成及功能：

操练-1：

（分组）（50分钟）：

1、有几单元组成

2、各个组成单元的名称是什么？

3、各个组成单元的功能是什么？

4、有什么特点？

教师示范；

学生练习；

用组成框图来说明

HNC-21F数控系统的组成及功能：

操练-2：

（分组）（50分钟）：

1、有几单元组成

2、各个组成单元的名称是什么？

3、各个组成单元的功能是什么？

4、有什么特点？

分组讨论，检查评比，课后复习并完成任务书相关内容（50分钟）：

备注

思考与

练习

画出FANUC0iC或HNC-21F数控系统的基本组成图

参考《数控机床电气控制与PLC实训指导书》项目二

教学后记

课题

项目二：

数控机床（三）标准型数控系统

课型

教学做合一

教学时数

6

教学目的

了解数控机床标准型数控系统功能特点，组成单元及标准配置

重点难点

重点：

标准型数控系统功能特点，组成单元及标准配置

难点：

标准型数控系统功能特点，组成单元及标准配置

采用教法

启发式教学，讲解演示，实训指导

学法建议

讨论、资料查询

教学

过程

设计

1、数控机床的标准配置（100分钟）

（1）输入输出装置

（2）数控装置

（3）伺服单元和驱动装置

（4）可编程控制器

（5）主轴驱动系统

（6）测量装置

2、FANUC-16/18/21/0iA系统（100分钟）

功能特点

系统配置

系统板的功能及接口信号

3数控机床的组成（50分钟）

信息载体

数控系统

机床本体

数控机床的工作原理

4、对照数控机床查找华中数控机床的各组成部分技术参数，并记录（50分钟）

备注

思考与

练习

参考教材P19

参考《数控机床电气控制与PLC实训指导书》项目二

教学后记

课题

项目二：

数控机床（四）FANUC数控系统

课型

教学做合一

教学时数

6

教学目的

了解FANUC数控系统功能特点，组成单元及标准配置

重点难点

重点：

FANUC数控系统功能特点，组成单元及标准配置

难点：

FANUC数控系统功能特点，组成单元及标准配置

采用教法

启发式教学，讲解演示，实训指导

学法建议

讨论、资料查询

教学

过程

设计

1、FANUC-0C/0D系统（50分钟）

功能特点

系统配置

系统板的功能及接口信号

2、FANUC-16/18/21/0iA系统（50分钟）

功能特点

系统配置

系统板的功能及接口信号

3FANUC-16i/18i/21i/0Ib/0iC系统（50分钟）

功能特点

系统配置

系统板的功能及接口信号

报警及诊断技术

4、对照数控实训机床查找FANUC-0imateMC/TC系统接口技术参数，并记录（150分钟）

了解数控系统综合实验台上电顺序，了解HNC-21TF车床数控装置基本操作（可参见《世纪星车削数控装置操作说明书》，《世纪星数控装置连接说明书》），进入数控系统，运行演示程序。

备注

思考与

练习

参考教材P19

教学后记

课题

项目三数控装置（CNC）的结构

（一）数控装置的硬件结构

课型

教学做合一

教学时数

6

教学目的

理解数控装置的硬件结构，

重点难点

重点：

数控装置的硬件结构

难点：

数控装置的硬件结构

采用教法

启发式教学，讲解演示，实训指导

学法建议

讨论、资料查询

教学

过程

设计

1、数控装置硬件结构（100分钟）：

数控装置的发展过程

主微处理器（CPU）

主轴控制信号接口

进给驱动信号接口

I/O接口

单微处理器数控系统的结构

多微处理器的典型结构

举例：

FANUC-0i数控系统的硬件结构

3、项目实训、巡回指导（200分钟）：

将分组（4个）认识数控系统信号接口实训、教师巡回指导，解答疑问

（1）指出数控系统综合实验台各个组成部件及其作用。

（2）了解数控系统综合实验台各个组成部件之间的连接，认清各个信号线来源和去向。

备注

思考与

练习

大板式结构和模块式结构有什么区别？

CNC装置的软件包括哪些内容？

各有什么作用？

教学后记

课题

项目三数控装置（CNC）的结构

（二）数控系统的软件结构

课型

教学做合一

教学时数

6

教学目的

数控装置的软件结构，

重点难点

重点：

数控装置的软件结构

难点：

数控装置的软件结构

采用教法

启发式教学，讲解演示，实训指导

学法建议

讨论、资料查询

教学

过程

设计

1、数控装置软件结构（100分钟）：

数控系统的工作过程

微处理器（CPU）

位置控制

速度控制

插补运算

PLC模块

多微处理器的典型结构

多任务并行处理

实时中断处理

CNC系统软件的工作过程

数控系统的通信接口

2、举例：

FANUC-0i数控系统的软件结构项目实训、巡回指导分组（4个）（200分钟）：

认识数控系统信号接口实训、教师巡回指导，解答疑问

认识CNC装置的软件组成教师巡回指导，解答疑问

学生对照实训设备电气图纸，完成CNC装置的信号流向绘制

分组讨论制定方案，实施步骤，实施过程中疑难问题记录，解决途径，检查评比，课后复习并完成任务书相关内容

备注

思考与

练习

大板式结构和模块式结构有什么区别？

CNC装置的软件包括哪些内容？

各有什么作用？

课题

项目三数控装置（CNC）的结构（三）数控系统的抗干扰措施

课型

教学做合一

教学时数

4

教学目的

数控装置的抗干扰措施

重点难点

重点：

数控系统的抗干扰措施

难点：

数控系统的抗干扰措施

采用教法

启发式教学，讲解演示，实训指导

学法建议

讨论、资料查询

教学

过程

设计

1、数控装置的抗干扰措施（100分钟）：

数控装置的抗干扰技术

小信号屏蔽技术

主轴信号屏蔽技术

PLC信号隔离技术

2、数控装置的接地方法项目实训、巡回指导分组（4个）（100分钟）：

认识数控系统信号接口实训、教师巡回指导，解答疑问

认识数控装置接地技术教师巡回指导，解答疑问

学生对照实训设备电气图纸，完成强电控制系统和交流伺服驱动放大装置的接地处理绘制

分组讨论制定方案，实施步骤，实施过程中疑难问题记录，解决途径，检查评比，课后复习并完成任务书相关内容

备注

思考与

练习

大板式结构和模块式结构有什么区别？

CNC装置的软件包括哪些内容？

各有什么作用？

教学后记

课题

项目四数控机床强电控制电路

（一）机床常用低压电器的工作原理与选用—主令电器

课型

教学做合一

教学时数

4

教学目的

理解常用低压电气元器件的标准电气符号、使用方法

掌握常用低压电气元器件技术参数、选型方法

重点难点

重点：

常用低压电气元器件的标准电气符号

难点：

常用低压电气元器件技术参数、选型方法

采用教法

启发式教学，讲解演示，实训指导

学法建议

讨论、资料查询

教学

过程

设计

1、机床常用低压电器的工作原理与选用（50分钟）：

主令电器的作用

主令电器的标准符号

主令电器的技术参数

主令电器的选型方法

举例：

小型断路器、开关、按钮

2、示范操作（50分钟）：

小型断路器在控制电路中的作用，绘图符号、技术参数开关在控制电路中的作用，绘图符号、技术参数

按钮在控制电路中的作用，绘图符号、技术参数

3、项目实训、巡回指导（100分钟）：

将分组（4个）实训、教师巡回指导，解答疑问

根据记录找出按钮的常开、常闭触点。

备注

思考与

练习

参考《数控机床电气控制与PLC实训指导书》项目三

教学后记

课题

项目四

（一）机床常用低压电器的工作原理与选用—执行电器

课型

教学做合一

教学时数

4

教学目的

理解常用低压电气元器件的标准电气符号、使用方法

掌握常用低压电气元器件技术参数、选型方法

重点难点

重点：

常用低压电气元器件的标准电气符号

难点：

常用低压电气元器件技术参数、选型方法

采用教法

启发式教学，讲解演示，实训指导

学法建议

讨论、资料查询

教学

过程

设计

1、机床常用低压电器的工作原理与选用（50分钟）：

执行电器的作用

执行电器的标准符号

执行电器的技术参数

执行电器的选型方法

举例：

交流接触器、中间继电器

2、示范操作（50分钟）：

交流伺服驱动器、交流伺服电机，步进驱动电机、三相交流异步电动机在控制电路中的作用，绘图符号、技术参数交流接触器在控制电路中的作用，绘图符号、技术参数中间继电器在控制电路中的作用，绘图符号、技术参数

交流变压器在控制电路中的作用，绘图符号、技术参数

稳压电源在控制电路中的作用，绘图符号、技术参数

剩余电流动作断路器在控制电路中的作用，绘图符号、技术参数

3、项目实训、巡回指导（100分钟）：

将分组（4个）实训、教师巡回指导，解答疑问

备注

思考与

练习

电气控制系统的基本环节包括哪些？

分别起何作用？

参考《数控机床电气控制与PLC实训指导书》项目三

教学后记

课题

项目四

（二）机床强电控制系统的基本环节—电源回路

课型

教学做合一

教学时数

4

教学目的

理解机床强电控制系统的基本环节中电源回路的绘制、识读方法

掌握常用低压电气元器件技术参数、选型方法

重点难点

重点：

机床强电控制系统电源回路的识读

难点：

机床强电控制系统电源回路的识读

采用教法

启发式教学，讲解演示，实训指导

学法建议

讨论、资料查询

教学

过程

设计

1、机床强电控制系统的基本环节（100分钟）：

电源要求

数控机床电源技术指标

标准电源

隔离变压器

开关电源

CNC专用电源

伺服驱动系统专用电源

2、项目实训、巡回指导（100分钟）：

将分组（4个）实训、教师巡回指导，解答疑问

备注

思考与

练习

参考《数控机床电气控制与PLC实训指导书》项目四

教学后记

课题

项目四

（二）机床强电控制系统的基本环节—控制回路

课型

教学做合一

教学时数

4

教学目的

理解机床强电控制系统的基本环节中控制回路的绘制、识读方法

掌握常用低压电气元器件技术参数、选型方法

重点难点

重点：

机床强电控制系统控制回路的识读

难点：

机床强电控制系统控制回路的识读

采用教法

启发式教学，讲解演示，实训指导

学法建议

讨论、资料查询

教学

过程

设计

1、机床强电控制系统的基本环节（100分钟）：

主轴控制回路（数字控制和模拟控制回路）

组成

信号流向

动作分析

进给控制回路（伺服驱动回路和步进驱动回路）

组成

信号流向

动作分析

刀架电机控制回路

刀架换位与紧锁

组成

信号流向

动作分析

润滑系统控制回路

组成

信号流向

动作分析

2、项目实训、巡回指导（100分钟）：

将分组（4个）实训、教师巡回指导，解答疑问

备注

思考与

练习

参考《数控机床电气控制与PLC实训指导书》项目四

教学后记

课题

项目四（三）电气控制系统图的绘制规则和常用符号—电源回路

课型

教学做合一

教学时数

4

教学目的

熟悉数控机床电气图识读方法，掌握电气原理图、平面布置图、接线图绘制方法，电气原理图分析方法。

重点难点

重点：

电气原理图、平面布置图、接线图绘制方法

难点：

电气原理图分析方法。

采用教法

启发式教学，讲解演示，实训指导

学法建议

讨论、资料查询

教学

过程

设计

1、电源回路电气控制系统图的绘制规则和常用符号（30分钟）：

1）标准电气符号

2）原理图识读方法

2、电气图绘制方法（20分钟）：

1）电气图绘制原则

2）注意事项

3）绘制方法

3、电气图分析方法（30分钟）：

标准电源控制原理图、平面布置图、安装接线图的分析

4、对照实物演示讲解（20分钟）：

5、分组实训（华中系统3组、FANUC系统3组），巡回指导（100分钟）

备注

思考与

练习

参考《数控机床电气控制与PLC实训指导书》项目四

教学后记

课题

项目四（三）电气控制系统图的绘制规则和常用符号—控制回路

课型

教学做合一

教学时数

4

教学目的

熟悉数控机床电气图识读方法，掌握电气原理图、平面布置图、接线图绘制方法，电气原理图分析方法。

重点难点

重点：

电气原理图、平面布置图、接线图绘制方法

难点：

电气原理图分析方法。

采用教法

启发式教学，讲解演示，实训指导

学法建议

讨论、资料查询

教学

过程

设计

1、电气图分析方法（30分钟）：

主轴控制回路（数字控制和模拟控制回路）

进给控制回路（伺服驱动回路和步进驱动回路）

刀架电机控制回路

润滑系统控制回路

系统的启动与停止

2、对照实物演示讲解（20分钟）：

刀架动作控制回路

润滑系统油路分配控制回路

主轴控制回路（数字控制和模拟控制回路）

进给控制回路（伺服驱动回路和步进驱动回路）

3、分组实训（华中系统3组、FANUC系统3组），巡回指导（150分钟）

备注

思考与

练习

参考《数控机床电气控制与PLC实训指导书》项目四

教学后记

课题

项目四（四）数控机床典型强电控制线路分析—刀库选刀动作回路

课型

教学做合一

教学时数

4

教学目的

了解各元器件工作原理及导线的选型、掌握系统电气逻辑控制基本原理、

模拟主轴控制系统、伺服进给控制系统、刀架控制系统电气连接

重点难点

重点：

系统电气逻辑控制基本原理难点：

系统电气逻辑控制基本原理

采用教法

启发式教学，讲解演示，实训指导

学法建议

讨论、资料查询

教学

过程

设计

1、数控机床典型强电控制线路分析（30分钟）：

一般要求

导线和电缆铺设

导线的标识

2、刀库选刀动作回路（50分钟）：

系统的启动与停止

主轴的正反转控制

刀架换位与紧锁

刀库选刀动作回路动作分析

PMC控制程序分析

4、分组实训FANUCOi-C系统它包括基本控制单元、伺服放大器、伺服电机等。

（只讲模拟主轴）（FANUC系统6组），巡回指导（100分钟）

5、填写项目实训记录，进行总结、点评评定项目成绩（20分钟）

备注

以FANUC-0i数控系统强电控制电路为载体分析讲解

思考与

练习

参考《数控机床电气控制与PLC实训指导书》项目五

教学后记

课题

项目四（四）数控机床典型强电控制线路分析——数字主轴控制回路

课型

教学做合一

教学时数

4

教学目的

了解各元器件工作原理及导线的选型、掌握系统电气逻辑控制基本原理、

模拟主轴控制系统、伺服进给控制系统、刀架控制系统电气连接

重点难点

重点：

系统电气逻辑控制基本原理难点：

系统电气逻辑控制基本原理

采用教法

启发式教学，讲解演示，实训指导

学法建议

讨论、资料查询

教学

过程

设计

3、数字主轴控制回路（50分钟）：

组成

控制原理图

平面布置图

加工中心主轴控制回路动作分析

4、分组实训FANUCOi-C系统它包括基本控制单元、伺服放大器、伺服电机等。

（数字主轴）（FANUC系统6组），巡回指导（130分钟）

5、填写项目实训记录，进行总结、点评评定项目成绩（20分钟）

备注

以FANUC-0i数控系统强电控制电路为载体分析讲解

思考与

练习

参考《数控机床电气控制与PLC实训指导书》项目五

教学后记