电气控制与PLC技术教学大纲.docx
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电气控制与PLC技术教学大纲
《电气控制与PLC技术》教学大纲
课程名称:
电气控制与PLC技术
课程编号:
14030068
课程类别:
专业方向课/必修课
学时/学分:
52/4
开设学期:
第六学期
开设单位:
物理与机电工程学院
适用专业:
电气工程及其自动化
说明
一、课程性质与说明
1、课程性质
专业方向课/必修课
2、课程说明
本课程使学生初步了解可编程控制器及其应用,掌握基本的工作原理和编程方法,了解和掌握在工厂自动化实践中使用可编程控制器进行应用系统设计的基本方法。
具体来说,使学生能够掌握PLC的基本原理,能够阅读PLC的程序,分析PLC控制系统,能够根据生产实际的需要,设计相应的PLC控制系统,编写相应的程序。
本课程应在《电工基础》、《电子技术》教学之后开设,本课程实践性强,学好这门课程的关键在于理论联系实际,讲授中应尽可能结合实物进行直观教学及多媒体教学,重视实践技能训练。
部分理论课进行现场教学,实践环节在实验实训室进行。
二、教学目标
理解常用低压电器的符号、用途及电气参数,机床电气控制线路的基本环节;掌握机床电气控制原理图、接线图的读图与分析方法;掌握PLC工作原理、指令系统及应用。
具备正确分析电气器件故障原因初步能力,电气控制电路分析及读图能力,PLC中等复杂应用能力。
三、学时分配表
章序
章题
讲授学时
实验学时
实践学时
上机学时
小计
1
常用低压电器
8
2
电气控制线路的基本控制环节
8
3
可编程控制器基本结构与工作原理
4
4
西门子S7-200系列PLC的结构与编程元件
4
5
西门子S7-200系列PLC的基本指令
10
6
西门子S7-200PLC的功能指令
8
7
西门子S7-200PLC的网络与通讯
2
8
可编程控制器编程软件
2
9
可编程控制系统的设计
2
10
可编程控制器的应用实例
4
合计
52
四、教学教法建议
以课堂讲授法为主,结合讨论法、演示法和任务驱动法,利用多媒体课件进行讲授。
五、课程考核及要求
1.考核方式考试(√);考查()。
2.成绩评定
计分制百分制(√);五级分制();两级分制()。
成绩构成总成绩=平时考核(10)%+中期考核(20)%+期末考核(70)%。
第1章常用低压电器
教学目标
了解常用低压电器的分类及各种常用低压电器的典型产品及主要技术参数;熟悉各种常用低压电器的结构和工作原理;掌握各种常用低压电器的用途、图型符号、文字符号及其正确选用原则。
教学时数
8学时
教学内容
绪论
1.1常用低压电器的分类
1.2电磁式低压电器
1.3电磁式接触器
1.4电磁式继电器
1.5时间继电器
1.6速度继电器
1.7热继电器
1.8熔断器
1.9低压断路器
1.10主令电器
教法建议
课堂讲授法和演示法,利用多媒体课件进行讲授。
考核要求
了解内容常用低压电器的分类及各种常用低压电器的典型产品及主要技术参数;
熟悉内容各种常用低压电器的结构和工作原理;
掌握内容各种常用低压电器的用途、图型符号、文字符号及其正确选用原则。
参考书目
王阿根编著.可编程控制原理与应用.北京清华大学出版社,2007,第1章
第2章电气控制线路的基本控制环节
教学目标
熟练掌握各种基本控制电路的构成和工作原理;读懂一般的继电器控制电路图。
教学时数
8学时
教学内容
2.1电气图形符号及控制线路绘制规则;
2.2 基本控制线路;
2.3 几种典型的电动机控制线路;
2.4电动机控制的保护环节。
教法建议
课堂教学应使用多媒体课件加大信息容量。
考核要求
各种基本控制电路的构成和工作原理,一般的继电器控制电路图的视读。
参考书目
王阿根编著.可编程控制原理与应用.北京清华大学出版社,2007,第2章。
第3章可编程控制器基本结构与工作原理
教学目标
了解PLC定义、历史、特点、发展趋势、知名PLC公司简介;理解PLC的物理结构、整体结构;PLC的工作方式、工作原理。
教学时数
4学时
教学内容
3.1可编程控制器概述;
3.2可编程控制器的硬件构成;
3.3可编程控制器的编程语言;
3.4可编程控制器的工作原理;
3.5可编程控制器的结构特点与技术指标;
3.6可编程控制与微机及继电器控制系统的区别。
教法建议
课堂教学应使用多媒体课件加大信息容量。
考核要求
可编程控制器的工作原理,基本构成,主要技术指标及应用环境。
参考书目
王阿根编著.可编程控制原理与应用.北京清华大学出版社,2007,第3章。
晁阳主编.可编程控制器原理应用与实例解析.北京清华大学出版社,2007,第1章。
第4章西门子S7-200系列PLC的结构与编程元件
教学目标
了解S7-200PLC的功能结构;了解S7-200PLC的功能模块;掌握S7-200PLC的编程元件的数据存储类型、编址方式、寻址方式及地址分配。
教学时数
4学时
教学内容
4.1S7-200PLC的功能;
4.2S7-200PLC的结构;
4.3S7-200PLC的功能模块;
4.4S7-200PLC内部元器件。
教法建议
课堂教学应使用多媒体课件加大信息容量。
考核要求
S7-200PLC的编程元件的数据存储类型、编址方式、寻址方式及地址分配。
参考书目
晁阳主编.可编程控制器原理应用与实例解析.北京清华大学出版社,2007,第2章。
第5章西门子S7-200系列PLC的基本指令
教学目标
掌握西门子S7-200的常用指令;理解定时器、计数器指令和数据运算指令。
教学时数
10学时
教学内容
5.1常用指令及其应用;
5.2定时器与计数器指令及其应用;
5.3数据运算指令及其应用。
教法建议
课堂教学应使用多媒体课件加大信息容量,根据实验条件适度增大实验学时。
考核要求
应用可编程控制器的基本逻辑指令,能够编制梯形图控制程序,解决中等复杂程
度的实际控制问题。
参考书目
晁阳主编.可编程控制器原理应用与实例解析.北京清华大学出版社,2007,第3章。
第6章西门子S7-200PLC的功能指令
教学目标
理解西门子S7-200的数据处理指令、程序控制指令、顺序控制指令、特殊功能指令。
教学时数
8学时
教学内容
6.1数据处理功能指令及其应用;
6.2程序控制指令及其应用;
6.3顺序控制指令及其应用;
6.4特殊功能指令及其应用。
教法建议
课堂教学应使用多媒体课件加大信息容量,根据实验条件适度增大实验学时。
考核要求
会应用可编程控制器的功能指令;熟练应用可编程控制器的步进顺控指令,能够编制顺序功能程序,解决中等复杂程度的实际控制问题。
参考书目
晁阳主编.可编程控制器原理应用与实例解析.北京清华大学出版社,2007,第4章。
第7章西门子S7-200PLC的网络与通讯
教学目标了解S7-200通信部件;理解S7-200通信协议;掌握利用TCP/IP协议实现以太网通信的方法。
教学时数
2学时
教学内容
7.1S7-200通信部件介绍;
7.2S7-200PLC的通信;
教法建议
课堂教学应使用多媒体课件加大信息容量,根据实验条件适度增大实验学时。
考核要求
了解网络概念及通信设备的使用;掌握S-200的通信方式;掌握S7-200的通信的实现方法。
参考书目
晁阳主编.可编程控制器原理应用与实例解析.北京清华大学出版社,2007,第5章。
第8章可编程控制器编程软件
教学目标
掌握STEP7-Micro/WIN编程软件和S7-200PLC仿真软件的使用方法。
教学时数
2学时
教学内容
8.1STEP7-Micro/WIN编程软件;
8.2S7-200PLC仿真软件。
教法建议
课堂教学应使用多媒体课件加大信息容量,根据实验条件适度增大实验学时。
考核要求
熟练应用STEP7-Micro/WIN编程软件编写程序;熟练应用S7-200PLC仿真软件进行仿真。
参考书目
晁阳主编.可编程控制器原理应用与实例解析.北京清华大学出版社,2007,第5章。
王阿根编著.可编程控制原理与应用.北京清华大学出版社,2007,第9章。
第10章可编程控制系统的设计
教学目标
了解可编程控制系统设计的一般方法;理解可编程控制器应用系统的软、硬件设计;掌握可编程控制系统的可靠性设计方法。
教学时数
2学时
教学内容
10.1可编程控制系统设计的一般方法;.
10.2可编程控制器应用系统的硬件设计;.
10.3可编程控制器应用系统的软件设计;.
10.4可编程控制器应用系统的可靠性设计。
.
教法建议
课堂教学应使用多媒体课件加大信息容量,根据实习条件适度增大现场实际应用学时。
考核要求
可编程控制系统设计的一般方法;可编程控制器应用系统的软、硬件设计和可靠性设计方法。
参考书目
晁阳主编.可编程控制器原理应用与实例解析.北京清华大学出版社,2007,第7章。
王阿根编著.可编程控制原理与应用.北京清华大学出版社,2007,第8章。
第11章可编程控制器的应用实例
教学要点
掌握西门子S7-200PLC和三菱FX系列PLC在工业控制中的应用。
教学时数
4学时
教学内容(根据情况选讲实例)
11.1装配流水线控制系统设计;.
11.2显示控制系统设计;.
11.3十字路口信号灯控制系统设计;
11.4 电梯控制系统设计。
教法建议
课堂教学应使用课件加大信息容量,根据实习条件适度增大现场实际应用学时。
考核要求
熟练掌握中等程度的PLC设计方法。
参考书目
晁阳主编.可编程控制器原理应用与实例解析.北京清华大学出版社,2007,第7章。
王阿根编著.可编程控制原理与应用.北京清华大学出版社,2007,第8章。
附其它参考书目
教材张晓峰等主编.北京国防工业出版社,2010。
参考书目
[1]何献忠主编.可编程控制器应用技术(西门子S7-200系列).北京清华大学出版社,2007
[2]王曙光编著.S7-200PLC应用基础与实例.北京人民邮电出版社,2007
[3]张万忠编著.可编程控制器入门与应用实例(西门子S7-200系列).北京中国电力出版社,2007
[4]国家标准局编.电气制图及图形符号国家标准汇编.北京中国标准出版社,1989
[5]史国生主编.电气控制与可编程控制技术.北京化学工业出版社,2004
[6]陈立定等编著.电气控制与可编程控制器的原理及应用.北京机械工业出版社2005
[7]宋伯生编著.PLC编程实用指南.北京机械工业出版社,2007
[8]殷建国主编.工厂电气控制技术.北京经济管理出版社,2006
[9]西门子公司编.S7-200可编程控制器系统手册.2005
[10]三菱公司编.FX1S、FX1NFX2NFX2NC编程手册.2001
[11]三菱公司编.GXDeveloperVer.7/SimulatorVer.6操作手册
.2002
执笔:
张晓峰审核:
王学志张静制(修)订时间:
2011.10
《电气控制与PLC技术实验》教学大纲
课程名称:
电气控制与PLC技术实验
课程编号:
课程类别:
专业方向课/必修课
学时/学分:
12/0.5
开设学期:
第六学期
开设单位:
物理与机电工程学院
适用专业:
电气工程及其自动化
说明
一、课程性质
本课程针对电气工程及其自动化专业四年级,是该专业的重要专业技术应用课程。
可编程控制器是以计算机控制技术为核心,面向实现高效简便控制目的的实用控制器;故本门课程的性质决定了在学生掌握基本理论基础的前提下,重点提高学生运用该控制器设计实际控制系统的能力,故组织好可编程控制器实验显得尤为重要。
二、教学目标
通过本课程的学习,加深对基础理论的理解,掌握PLC程序设计的步骤和梯形图编制和调试的方法,会用编程器输入程序,会用仿真软件进行软件仿真。
重点提高运用PLC设计实际控制系统的能力,通过仿真软件对自已的编好程序进行仿真和修改,全面提高学生分析、解决实际问题的能力,为未来从事科研和实际工作打下坚实的基础。
三、学时分配表
序号
实验项目
实验
时数
实验类型
内容与要求
小计
实验1
基本指令的编程练习
2
操作
熟悉PLC实验装置,练习手持编程器的使用,熟悉系统操作,掌握与、或、非逻辑功能的编程方法。
实验2
定时器/计数器功能实验
2
验证
掌握定时器、计数器的正确编程方法,并学会定时器和计时器扩展方法。
实验3
五相步进电动机控制的模拟
2
设计
了解并掌握移位指令在控制中的应用及其编程方法。
实验4
LED数码显示控制
2
设计
了解并掌握置位与复位指令SET、RST在控制中的应用及编程方法。
实验5
十字口交通灯控制的模拟
2
设计
熟练使用各种基本指令,根据控制要求,掌握PLC的编程方法和程序调试方法,使学生了解用PLC解决一个实际问题全过程。
实验6
装配流水线控制的模拟
2
设计
了解移位寄存器在控制系统中的应用及编程方法。
实验7
电梯控制系统的模拟
2
综合
熟练掌握PLC的编程和程序调试方法;熟悉PLC的I/O连接;熟悉三层楼电梯采用轿厢外按钮控制的编程方法。
合计
12
说明:
根据实验条件选择其中的5-6个实验。
四、实验方法与要求建议
本实验利用实验室的设备、工具等,让学生自己设计、安装、调试电路,实验教师做准备、指导工作,尽量使学生独立工作。
五、考核方式及要求
该课程考查以实验操作与笔试答题相结合的方式进行,加上平时的实验成绩,评定总成绩。
六.教材与参考书
[1]张晓峰等.电气控制与可编程控制技术及应用.北京:
国防工业出版社,2010
[2]张晓峰等..电气自动化实验教程.北京:
国防工业出版社,2010
实验一基本指令的编程
一.实验性质
实验类别专业方向必修
实验类型验证型
计划学时2学时
二.实验目的
1)掌握常用基本指令的使用方法;
2)学会用基本逻辑与、或、非等指令实现基本逻辑组合电路的编程;
3)熟悉编译调试软件的使用。
三.实验内容及要求
SIEMENSS7-200系列可编程序控制器的常用基本指令有10条。
本次实验进行常用基本指令LD、LDN、A、AN、NOT、O、ON、ALD、OLD、=指令的编程操作训练。
四.实验仪器设备及材料
1)PC机一台;
2)PLC实验箱一台;
3)编程电缆一根;
4)导线若干。
五.实验操作要点
1、电源断电,按图接线将AC220V电源通过单极空气开关接至PLC主机
电源,按纽SB1、SB2、SB3、SB4分别接至PLC输入点I0.0、I0.1、I0.2,I0.3指示灯L1、L2、KM1、KM2分别接至Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3。
用编程电缆连接PLC的PORT1和计算机的COM端。
2、接通电源,打开计算机,进入PLC编程界面,检查计算机与PLC主机通信是否正常。
3、新建文件,保存,将程序逐条输入,检查无误后,将PLC设为停止状态,STOP指示灯亮,将程序下载至PLC后,再将PLC设为运行状态,RUN指示灯亮。
4、按下按钮SB1、SB2、SB3或SB4观察输出指示灯的状态是否符合程序的运行结果。
六.实验教学建议
预习PLC的各种基本逻辑指令,预习STEP7MicrowinV4.0编程软件的使用。
七.指导书与参考材料:
[1]张晓峰等.电气控制与可编程控制技术及应用.北京:
国防工业出版社,2010,第4章内容。
实验二定时器及计数器指令
一.实验性质
实验类别专业方向必修
实验类型验证型
计划学时2学时
二.实验目的
1)掌握常用定时指令的使用方法;
2)掌握计数器指令的使用;
3)掌握定时器/计数器内部时基脉冲参的设置;
三.实验设备及材料
1)PC机一台;
2)PLC实验箱一台;
3)编程电缆一根;
4)导线若干。
四.实验内容及要求
1)定时器指令
指令符TONxx梯形图符
数据xx(37)为选定的定时器号;PT(+10)是定时器的设定值,用4位十进制数表示,定时单位为0.1秒,所以最低位是十分位。
例如定时5秒的设定值是+50。
定时范围是0.1~3276.7秒。
功能定时时间到接通定时器接点。
定时器是增1定时器。
当输入条件为ON时,开始增1定时,每经过0.1秒
定时器的当前值增1,当定时器的当前值与设定值相等时,定时时间到,定时器接点接通并保持。
当输入条件为OFF时,不管定时器当前处于什么状态都复位,当前值恢复到0,相应的动合接点断开。
定时器相当于时间继电器。
在电源掉电时,定时器复位。
2)计数器指令
指令符CTU、CTD梯形图符
其中
Cxxxx是计数器号00~255;
PV是计数设定值,用4位十进制数表示,计数
范围是1~32767。
R、LD为复位端。
CTU为增计数器;CTD为减计数器。
功能增计数器从当前计数值开始,在每一个(CU)输入状态从低到高时递增计数。
当Cxx的当前值大于等于预置值PV时,计数器Cxx置位。
当复位端(R)接通或者扫行复位指令后,计数器被复位。
当它达到最大值(32767)后,停止计数。
减计数器从当前计数值开始,在每一个(CD)输入状态从低到高时递减计数。
当Cxx的当前值等于0时,计数器Cxx置位。
当装载输入端(LD)接通时,计数器被复位,并将计数器的当前值设置为预置值PV。
当计数值到0时,计数器停止计数,计数器位Cxx接通。
五.实验操作要点
1.接线
把(SM323数字量输入)框内的(2、3、4、5)插线孔分别与(基本指令编程练习)框内的(I0.0、I0.1、I0.2、I0.3)插线孔一一连接起来。
把(SM323数字量输出)框内的(23、24、25、26)插线孔分别与(基本指令编程练习)框内的(Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4)插线孔一一连接起来。
注意(基本指令编程练习)框内的(V+)接(SM323数字量输入)框内的(1L+),(COM)接(1M)。
2.编程
进入STEP7编程环境,双击实验2定时器计数器功能实验→点击Blocks→打开OB1(在OB1块中编写程序PressCtrl-RtoinsertNetwork)→程序编写完成(PressCtrl-1toseeLADandCtrl-2toseeSTL)→打开PLC电源开关(位于PLC主机右下方)→点击菜单栏中PLC→Download下载即可。
(如PLC运行指示灯RUN亮即表示正常,注意检查模式选择开关是否已至于RUN位置)。
注意所打开OB1中的程序为例程,可直接下载演示,也可删掉自己编写。
3.观察运行现象
分别拨动(基本指令编程练习)框内输入开关I0.0至I0.7,观察输出指示灯.Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4是否符合逻辑。
也可进入桌面的“实验监控”程序,在计算机上进行实时监控。
六.实验教学建议
预习PLC的各种基本逻辑指令,预习STEP7MicrowinV4.0编程软件的使用。
七.指导书与参考材料:
[1]张晓峰等.电气控制与可编程控制技术及应用.北京:
国防工业出版社,2010,第4章内容。
实验三步进电机的控制
一.实验性质
实验类别专业方向必修
实验类型设计型
计划学时2学时
二.实验目的
1)掌握PLC功能指令的用法;
2)掌握用PLC控制步进电机的方法。
三.实验设备及材料
1)PC机一台;
2)PLC实验箱一台;
3)步进电机控制模块;
4)编程电缆一根;
5)导线若干。
四.实验内容及要求
1)设计要求
控制模块中的步进电机工作方式为四相八拍,电机的四相线圈分别用A、B、C、D表示,公共端已接地。
当电机正转时,其工作方式如下A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A。
当电机反转时,其工作方式如下A→-AD→D→DC→C→CB→B→BA→A。
设计程序,要求能控制步进电机正反转,并能控制它的转速。
2)确定输入、输出端口、并编写程序。
3)编译程序,无误后下载至PLC主机的存储器中,并运行程序。
4)调试程序,直至符合设计要求。
五.实验操作要点
1.速度控制:
改变PLC脉冲输出信号的频率,实现步进电机的速度控制.按下慢速按钮,电机慢速运行;按下快速按钮,电机快速运行。
2.方向控制:
用PLC输出信号作为驱动器方向电平的输入信号,实现步进电机的方向控制;按下正/反转按钮(带锁),电机正/反转运行。
3.定位控制:
改变PLC脉冲输出的个数,实现步进电机的精确定位.在整步运行状态下,设定脉冲个数,并用计数器进行计数,实现电机的精确定位控制。
4.细分运行:
设定好16细分组合,设计并运行PLC程序.在同一频率下,细分数越多,电机转速越低。
5.系统启动/停止控制。
六.实验教学建议
预习PLC的各种基本逻辑指令,预习STEP7MicrowinV4.0编程软件的使用。
实验前,根据控制内容设计出系统的接线图,程序流程图,时序图;设计出控制程序,并创新出一个以上的步进电动机控制功能.
七.指导书与参考材料:
[1]张晓峰等.电气控制与可编程控制技术及应用.北京:
国防工业出版社,2010,第4、5、6章内容。
实验四LED数码管显示控制
一.实验性质:
实验类别专业方向必修
实验类型设计型
计划学时2学时
二.实验目的
1)掌握移位寄存器指令的应用;
2)掌握用PLC控制数码管显示。
三.实验设备及材料
1)PC机一台;
2)PLC实验箱一台;
3)LED数码管控制模块;
4)编程电缆一根;
5)导线若干。
四.实验内容及要求
1)设计要求
设计一个数码管循环显示程序。
显示值数字0~9。
数码管为共阴极型。
A、B、C、D、E、F、G、Dp为数码管段码,COM为数码管公共湍(位码),当段码输入高电平,位码输入低电平时,相应的段点亮。
2)确定输入、输出端口、并编写程序。
3)编译程序,无误后下载至PLC主机的存储器中,并运行程序。
4)调试程序,直至符合设计要求。
五.主要操作要点
该实验用到移位寄存器指令,移位寄存器位(SHRB)指令将DATA数值移入移位寄存器。
S_BIT指定移位寄存器的最低位。
N指定移位寄存器的长度和移位方向(移位加=N,移位减=-
- 配套讲稿:
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