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1、 烟 台 机 械 工 程 学 校教 案 课程名称： 电气控制与PLC 教师姓名： 尹旭涛 系 别： 机电一体化 课程概况课程名称: 电气控制与PLC总学时：52周学时：4教学起始周： 第1周 第13周授课班级及时间：班级：高二机电1班时间：教材概况（主编、出版社、版次等）：主编：吴丽出版社：高等教育出版社版次：2009年9月第2版 教辅概况：1课 时 授 课 计 划一、授课具体时间： 第 1周 二、授课课题：第3章 PLC概述 三、教学目的要求：（1）了解 PLC的产生、 PLC的特点、PLC的分类（2）掌握PLC的编程语言、PLC的应用领域及发展趋势四、教学重点难点：（1）（重点）PLC的产
2、生（2）（重点） PLC的特点（3）（重点）PLC的分类（4）（难点）PLC的编程语言五、教学方法、用具：教学方法：多媒体教课教学用具：三角板六、教学过程（包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时间分配、课外作业等）：第3章 可编程控制器概述3.1 可编程控制器的产生3.1.1 PLC的由来 可编程逻辑控制器（Programmable Logical Controller）简称PLC。3.1.2 PLC的定义 国际电工委员会（IEC）在1987年2月颁布了PLC的标准草案（第三稿），草案对PLC作了如下定义。3.2 可编程控制器的特点1可靠性高，抗干扰强2功能强大，性价比高3编程
3、简易，现场可修改4配套齐全，使用方便5寿命长，体积小，能耗低6系统的设计、安装、调试、维修工作量少，维修方便3.3 可编程控制器的分类3.3.1 按输入/输出点数分 根据PLC的输入/输出（I/O）点数的多少，一般可将PLC分为以下3类。1小型机 小型PLC I/O总点数一般在256点以下，用户程序存储器容量在4KB左右。2中型机 中型PLC的I/O总点数在2562048点之间，用户程序存储器容量达到8KB左右。3大型机 大型PLC的I/O总点数在2048点以上，用户程序存储器容量达到16KB以上。3.3.2 按结构形式分 根据PLC结构形式的不同，可分为整体式和模块式两类。1整体式2模块式3
4、.3.3 按生产厂家分 它们是美国Rockwell自动化公司所属的A-B（AllenBradly）公司GE-Fanuc公司，德国的西门子（SIEMENS）公司法国的施耐德（SCHNEIDER）自动化公司日本的欧姆龙（OMRON）和三菱公司等3.4 可编程控制器的编程语言3.4.1PLC编程语言的国际标准 PLC编程语言标准（IEC 61131-3）中有5种编程语言，即顺序功能图（Sequential function chart），梯形图（Ladder diagram），功能块图（Function block diagram），指令表（Instruction list），结构文本（Struct
5、ured text）。其中的顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能块图（FBD）是图形编程语言，指令表（IL）、结构文本（ST）是文字语言。1顺序功能图（SFC）2梯形图（LD）3功能块图（FBD）4指令表（IL）5结构文本（ST）3.4.2梯形图的主要特点（1）PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称（2）根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出图中各线圈对应的软元件的ON/OFF状态，称为梯形图的逻辑运算。（3）梯形图中各软元件的常开触点和常闭触点均可以无限多次地使用。（4）输入继电器的状态唯一地取决于对应的外部输入电路的通断状态，因此在梯形图中不能出现输入继电器的线圈。（5）
6、辅助继电器相当于继电控制系统中的中间继电器，用来保存运算的中间结果，不对外驱动负载，负载只能由输出继电器来驱动。3.5 可编程控制器的技术性能指标PLC的技术性能指标有一般指标和技术指标两种。 一般性能规格是指使用PLC时应注意的问题，主要包括电源电压、允许电压波动范围、耗电情况、直流输出电压、绝缘电阻、耐压情况、抗噪声性能、耐机械振动及冲击情况、使用环境温度和湿度、接地要求、外形尺寸、质量等。具体性能规格是指PLC所具有的技术能力，如果只是一般地了解PLC的性能，了解如下的基本技术性能指标即可。1I/O点数 如FX系列的I/O点数最多为256。2扫描速度 小型PLC的扫描时间可能大于40ms
7、。3内存容量 一般小型机的存储容量为1KB到几千字节，大型机则为几十千字节，甚至1MB2MB，通常以PLC所能存放用户程序的多少来衡量。4指令系统5内部寄存器6特殊功能模块3.6 可编程控制器的应用领域及发展趋势3.6.1PLC的应用领域1开关量逻辑控制2运动控制3过程控制4数据处理5通信连网3.6.2PLC的发展趋势（1）从技术上看， PLC会向运算速度更快、存储容量更大、功能更广、性能更稳定、性价比更高的方向发展。（2）从规模上看， PLC会进一步向超小型和超大型两个方向发展。（3）从配套性上看， PLC产品会向品种更丰富、规格更齐备的方向发展。（4）从标准上看，PLC的通用信息、设备特性
8、、编程语言等向IEC1131标准的方向发展。（5）从网络通信的角度看，PLC将向网络化和通信的简便化方向发展。教学后记：通过学习，了解PLC的基本情况。课 时 授 课 计 划一、授课具体时间： 第 2 周 二、授课课题：第4章 FX系列PLC及其编程工具三、教学目的要求：（1）了解 FX系列PLC概述FX系列PLC（2）掌握PLC的基本组成 ，FX系列PLC的软元件四、教学重点难点：（1）（重点）FX系列PLC的种类（2）（重点）PLC的基本组成由那些构成（3）（重点）（4）（难点）FX系列PLC的软元件与传统相比较后的转换五、教学方法、用具：教学方法：多媒体教课教学用具：三角板六、教学过程（
9、包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时间分配、课外作业等）：第4章 FX系列可编程控制器4.1 FX系列可编程控制器概述4.1.1 三菱小型PLC的发展历史4.1.2 FX系列型号的含义FX系列PLC型号名称的含义如下：（1）系列序号：如1S，1N，2N等；（2）I/O总点数：10256；（3）单元类型：M为基本单元，E为I/O混合扩展单元与扩展模块，EX为输入专用扩展模块，EY为输出专用扩展模块；（4）输出形式：R为继电器输出，T为晶体管输出，S为双向晶闸管输出；（5）电源的形式：4.1.3 FX系列PLC的一般技术指标FX系列PLC的一般技术指标包括基本性能指标、输入技术指
10、标及输出技术指标，其具体规定如表4-1、表4-2及表4-3所示。4.2 FX系列可编程控制器的子系列4.2.1 FX1S系列PLC4.2.2 FX1N系列PLC4.2.3 FX2N系列PLC4.2.4 FX2NC系列PLC 4.2.5 FX系列扩展单元、扩展模块4.3 FX系列可编程控制器的基本组成4.3.1 硬件PLC硬件主要由中央处理单元、存储器、输入单元、输出单元、电源单元、编程器、扩展接口、编程器接口和存储器接口组成，其结构框图如图4-1所示。4.3.2软件PLC是一种工业计算机，不光要有硬件，软件也必不可少。 4.4 FX系列可编程控制器的软元件4.4.1PLC的软元件概述PLC内部
11、有许多具有不同功能的元件，实际上这些元件是由电子电路和存储器组成的。4.4.2FX2N的软元件1输入继电器（X）2输出继电器（Y）3辅助继电器（M）4状态继电器S5定时器T6计数器C7数据寄存器（D）8变址寄存器9指针（P/I）指针（P/I）包括分支和子程序用的指针（P）以及中断用的指针（I）。10常数常数K用来表示十进制常数，常数H用来表示十六进制常数。 4.5 FX系列可编程控制器的工作原理4.5.1 扫描工作方式PLC有运行（RUN）与停止（STOP）两种基本的工作模式。1内部处理阶段2通信服务阶段3输入处理阶段4程序处理阶段5输出处理阶段图4-13 PLC的扫描工作过程外部负载断电，停
12、止工作。PLC的输入处理、程序处理和输出处理的工作方式如图4-13所示。循环扫描的工作方式是PLC的一大特点，也可以说PLC是“串行”工作的，这和传统的继电器控制系统“并行”工作有质的区别，PLC的串行工作方式避免了继电器控制系统中触点竞争和时序失配的问题。4.5.2 扫描周期4.5.3 输入/输出滞后时间输入/输出滞后时间又称系统响应时间，是指PLC的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，它由输入电路滤波时间、输出电路的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间这三部分组成。教学后记： 通过学习，了解PLC的软元件。课 时 授 课 计 划一、授课具体时
13、间： 第 3、4 周 二、授课课题：第5章基本逻辑指令及其应用 三、教学目的要求：（1）了解基本逻辑指令、 PLC的工作原理（2）掌握常用基本电路的程序设计PLC程序设计方法及技巧四、教学重点难点：（1）（重点）基本逻辑指令（2）（重点）PLC的工作原理（3）（重点）常用基本电路的程序设计（4）（难点）PLC程序设计方法及技巧五、教学方法、用具：教学方法：多媒体教课教学用具：三角板六、教学过程（包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时间分配、课外作业等）：第5章 基本逻辑指令及其应用5.1 基本逻辑指令5.1.1 逻辑取及驱动线圈指令LD/LDI/OUT 逻辑取及驱动线圈指令如表5-1所示。1用法示例2使用注意事项3双线圈输出5.1.2触点串、并联指令AND/ANI/OR/ORI 触点串、并联指令如表5-2所示。2使用注意事项3连续输出 如图5-4（a）所示，OUT M1指令之后通过X1的触点去驱动Y4，称为连续输出 5.1.3电路块连接指令O
