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1、可编程序控制器原理与应用授课方案课程简介可编程序控制器简称PLC，它是一门实践性很强的综合控制技术，是工业控制技术的重要手段之一，随着企业自动化程度的不断提高，已经得到越来越广泛的应用。目前它已经成为自动控制等专业一门非常重要的课程。它包含PLC概论、系统组成结构、指令应用、程序设计和系统设计等五大部分组成。为了认真贯彻高职教学改革精神，即“强化实践，重在应用”这一指导思想，我院在PLC课程进行了大胆改革和有益的尝试，经过几年的实践，收到了极好的教学效果，得到学生及社会的普遍认可，受到国家教委自动控制专业专家评估组的一致好评。硬件条件学校投入大量资金，购进PLC设备，这是PLC教学改革的前提条
2、件。学校PLC实验室现有三十台松下FP0微型机、十台三菱FX2N微型机、十台欧姆龙CPM1A型高档小型机和四套西门子S7-300中型机，每一台PLC都配有计算机和实验箱，以及实际的控制对象，并且配有一专门的实训教室，并有投影设备。这些PLC设备长期对学生开放，并配有专门教师为学生指导、服务，使有限的设备得到充分利用，使PLC学习得到进一步提高。教学模式PLC教学模式的改革是提高PLC教学质量的一个有效途径。首先，我校把PLC教学课堂由原来在教室上课，现在改在实训教室上课，这就要求实训教室有必备教具，以方便教学。其次，PLC教学以课题形式讲课，而不是按照老式课次来上，教师把PLC分成几个大的课题
3、来讲授，每个课题内容设计做成演示课件和组太模拟演示画面，详细、具体、灵活。具体做法是：第一步讲解基本知识，学生上机验证；第二步老师提出思考性问题，由学生通过上机来回答解决；第三步老师给了本课题综合性应用实例，通过组太模拟演示画面介绍给学生，由学生设计程序并上机调试，达到对本课题的综合理解。学生通过感性认识，理性思维，最终达到真正弄懂弄会，随时有问题都可以通过上机找到答案。考核形式加强PLC考核，特别是实践能力的考核，将有助于PLC的学习。常规的考核一期末考试一次定论，而实践只是作为一个平时成绩计算。现在我们把PLC成绩分成三个方面测试：一方面是笔试成绩，侧重于PLC的基本知识的考查，占总成绩4
4、0%；第二方面是基本实验的考核，让学生从所做过的十几个实验中，随即抽取一个进行单独考核，侧重学生对PLC基本操作能力的考核，占总成绩的20%；第三方面实布置给学生一次综合大作业，让学生完成硬件配置，软件设计，到最后调试的全过程，一答辩形式给出成绩，侧重于PLC的综合应用能力考核，占总成绩的40%。最后三个方面的总和作为PLC课程的最后总成绩，是对学生一个全面的考核，达到使学生全面掌握PLC实现自动控制的一般方法和过程。课程特色1突出实践技能本课程从内容的安排、上课的模式、良好的实训条件和考核形式都围绕着“强化实践，重在应用”这一指导思想，把培养学生的应用能力放在第一位。2实训教室授课学生长期接
5、触PLC、使用PLC，采用“动画”式教学模式，使枯燥的内容变得更加感性化、更加生动形象。3注重师生“双向” 交流学生在操作过程中及时发现问题，有助于教师及时解决问题。4引入组态软件，模拟生产现场讲解例题或实际控制系统时，做出模拟画面，模拟动作过程，激发学生兴趣，有助于问题的解决。5理论与实践一体化教学上课注重讲练结合，提高教学效果，使理论与实践真正达到1：1。6优化教学内容打破章节的限制，以应用课题为核心优化组合教学内容。7实物现场演示加强实物教学，增强学生的学习积极性，使学生与生产现场更近。课题一 PLC概论（2学时）教学目标1感性认识PLC。2熟悉PLC、继电器、单片机系统优缺点。3了解P
6、LC特点、基本类型。重点剖析1PLC、继电器、单片机系统。2PLC的抗干扰能力。教学内容一、PLC概述1PLC定义：（结合实物介绍） 工业环境下控制器 微机控制系统（有存储器、CPU等微机主要部件，进行逻辑运算和算术运算） 数字式和模拟式输入输出 2产生背景 （1）美国通用汽车公司（GM）于1968年提出GM10条指标：编程简单 维护方便 可靠性高 体积小 能通讯 成本适当 输入115V交流输出交流115V、2A 方便扩展 存储器4K（2）1969年，美国数据设备公司（DEC）研制成功。（3）19751976年，集成电路、计算机技术飞速发展，将CPU集成电路、存储器与控制器有机结合。3应用领域
7、（1）开关量控制PLC首选目标，入/出点数从十几点到几万点。（2）模拟量控制电流420Ma、电压05V或010V、温度、流量、压力、PID等特殊I/O单元,功能强且单一方向。（3）数字量控制机床部件位移、技术脉冲频率达几十KHZ，旋转编码器、步进电机（如NC单元、定位控制）。（4）数据采集数据区，至少1K字。（5）监控、通讯、联网一台计算机管理最多32台PLC，PLC与PLC、PLC与智能化执行装置间，点线面，设备级生产线级工厂管理层。4发展趋势硬件：高速度、高I/O容量、高联网能力。软件：高级语言、图形语言、汇编语言兼容。二、PLC、继电器、单片机系统比较（结合系统实物介绍）（附图片）继电器
8、：由开关、继电器、接触器等组成，靠硬接线实现逻辑运算，有触点，并行方式，易出现故障，排除难，不易系统更新换代。PLC：CPU、存储器等微机系统，程序控制方式，无触点，串行方式，成品组装，可靠性极强，安装、使用、维护、维修方便，易系统更新换代。单片机：硬件需人工设计、焊接，需较强的电子技术技能，抗干扰能力差，程序控制方式，无触点，维护、使用需较强的专业知识，程序设计较难，系统更新换代周期长。三、PLC特点1功能丰富（1）指令几十条、几百条，可实现逻辑运算、算术运算。(2)数据存储区（3）定时/计数器量大（4）PLC具有自检、通讯功能。2使用方便（1）配置方便：CPU、电源、模块、底板组装。（2）
9、安装方便（3）编程方便（4）维修方便（5）改用方便3工作可靠（1）硬件：光电隔离，屏蔽，滤波，结构设计，工艺制造，模块热备。（2）软件：集中采样，集中输出，系统自检，检测指令。4经济合算（1）PLC随首次投资较大，体积小，辅助设施少。（2）省电。（3）工作可靠，停工损失少。（4）维修费用少。（5）附加价值。四、PLC基本类型1按控制规模（1）微型机：几十点（2）小型机：500点以下（3）中型机：5001000点（4）大型机：1000点以上（5）超大型机：10000点2按结构（实物展示）（1）箱体式：如CPM1A、FP0、FX2N。（附图片）（2）模块式：S7-300（附图片）3按生产厂家（1）
10、德国西门子（2）美国GE（3）美国AB（4）日本OMRON（5）美国莫迪康（6）日本三菱（7）日本松下（8）中国无锡华光课题小结1PLC、继电器、单片机系统比较。2PLC特点。课后思考1从应用角度出发，PLC、单片机系统主要区别在哪里？2PLC能用在现场的主要原因是什么？课题二 PLC硬件结构及FP0内部资源（4学时）教学目标1直观认识PLC硬件组成。2熟悉PLC接线方法。3掌握PLC工作原理。4记忆FP0主要资源。重点剖析1PLC接线方法。2FP0常用资源。难点释疑 PLC工作原理分析。教学内容一、PLC组成结构1PLC基本组成：（结合西门子S7-300各模块介绍）（附图片） 中央处理器（C
11、PU）输入信号存储器CPU部分电源输入部分输出部分系统总线输出信号PLC硬件组成框图编程器 存储器 输入输出(I/O)接口 电源 编程器（1）中央处理器（CPU）接收并存储程序、数据 诊断电源、内部电路故障、语法错误通过I/O接口接收现场状态、数据 执行程序，实现输出控制、制表打印、数据通信 （2）存储器 系统程序存放只读存储器中，厂家固化。用户程序存放RAM，但目前常采用E2PRAM。提供存储器扩展功能。 （3）输入输出(I/O)接口内部接口24VKR1C11R2+5VR3C2光耦指示24V直流输入接口电路24V直流输入接口（边演示边讲解） K断开-输入0 K闭合-输入1 光耦作用：抗干扰
12、输入接线方法com com00000000010000200003000040000500006000070000800009010000100101002010030100401005PLCJ1J2J3J4J5J6+12v- 24v +SB1SB2SB3SB4SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6 指示灯作用 继电器输出接口 输出1-负载工作 输出0-负载不工作 光耦作用 输出类型：继电器-交/直流负载，动作频率低晶体管-直流负载，电源固定，高频脉冲。内部接口负载电源24VR1RRR光耦R2RRRR3RRRR4RRR继电器继电器输出接口晶闸管-交流负载，大电流、大功率。 输出接线（边演示边讲解） （4）编程器 作用：输入、调试程序，在线监控 种类：手持编程器、计算机辅助编程。 （5）电源 工作电源-220V交流，24V直流 输入接口电源-220V交流、110V交流、24V直流。上电初始化输入处理程序执行输出处理通信服务 输出负载电源-取决于负载。 二、PLC工作原理1工作方式（重点讲清扫描与中断的区别）循环扫描为主，中断为辅2工作过程 三、FP0内部资源（结合上机观察）1基本概念继电器（位）：一个二进制存储位字（通道）：16个二进
