工学一体化课程教学设计——节流阀阀与差动增速回路回路

1、工学一体化课程教案（首页）一体化课程 PLC应用技术学习任务用PLC基本控制指令编写实现三相异步电动机正反转控制的程序设计教学时数12学时 上课日期2014年10月14日第1、2节至2014年10月15日第5、6节专业组审核教学班级2013级高级电气自动化设备安装与维修班 年 月 日 学 材PLC应用技术(三菱 上册)、 补充学习资料教学方法讲授法、引导法、启发法、实训教学媒体教学多媒体、PPT、视频等教学系审批知识目标1.掌握ORB、ANB、MPS、MRD、MPP等基本驱动指令的功能及应用。2.掌握梯形图的编程原则。 年 月 日能力目标1能根据控制要求，灵活运用经验法，利用基本指令或多重输出

2、指令实现三相异步电动机正反转控制的梯形图程序设计。2能利用三菱GX Developer 编程软件，采用指令语句表输入法输入指令，并通过仿真软件采用逻辑梯形图测试的方法，进行仿真。能将仿真成功后的程序下载写入事先接好外部接线的PLC中，完成控制系统的调试。学生情况分析 该班学生35人，为高级工班。他们思维活跃，有一定的学习能力，有较好的学习习惯，面对问题有自己的看法和见解。前面的学习阶段已掌握了PLC系统读图分析与程序编制及调试的操作技能，对学习本课程都有一定的学习兴趣，但是指令的应用能力和系统的调试能力整体尚需锻炼提升，同时学习的主动性、吃苦耐劳精神尚缺乏，主动交流意识也有待加强。学材分析 本

3、学材以能力为本位，重视实践能力的培养，在任务的引领下展开，有充分的独立思考和自我展示空间留给学生。教师要在恰当的时候切入知识点。学习重点及其化解方法学习重点：电控线路及梯形图的设计化解方法：教师通过电路设计实例的讲解、分析设计方法与设计思路，引导学生做出设计方案，同时引导学生通过相互之间交流自我总结，自我提高。学习难点及其化解方法学习难点：程序设计方法思路的掌握化解方法：引导学生如何分析设计要求、理清思路，以小组为单位通过充分的讨论获取有效的信息和可行的方法。教师组织各小组进行共同评价，及时提炼、总结、归纳合理的观点和正确的方法。资源准备1、多媒体设备、 具有网络连接的电脑；2、PLC应用技术

4、；3、 教案 4、实训设备及工具材料（见清单）教学回顾目标明确，学生参与度高，本次课效果较好，大部分学生觉得学习气氛轻松，能在“做中学，学中做”，学习有了兴趣，不再是枯燥的听老师一个人在上面讲；实践与理论一体化，使学习变得更简单；自学能力提高；合作意识增强。教学设计一、 复习旧课二、 任务提出三、 任务分析四、 讲授新课五、 任务实施六、 任务检查与指导七、 任务评价与讨论八、 巩固与提高九、 现场整理与设备保养十、 任务拓展知识板书设计§22用PLC基本控制指令编写实现三相异步电动机正反转控制的程序设计基本指令（一）电路块的串联与并联连接指令（二）多重输出指令（三）绘图区多媒体演示

5、区22教 学 过 程教学环节和内容教学方法一、复习旧课（5分钟）复习基本指令（LD、LDI、OR、ORI、AND、OUT、END）的功能及应用,引入新课（任务）。教师提出问题，学生进行回答二、任务提出（3分钟）任务内容：用PLC控制系统来实现如图2-2-1所示的三相交流异步电动机的正反转控制。其控制时序图如图2-2-2所示：任务要求如下：（1）、能够用按钮控制三相交流异步电动机的正反转启动和停止。教师引导、启发（2）、具有短路保护和过载保护等必要的连锁保护措施。（3）、利用PLC基本指令中的块及多重输出指令来实现任务。演示法启发法三、任务分析（2分钟）通过对如图2-2-1和如图2-2-2的分析

6、可知，该控制电路的基本电路是正反转控制电路，所以先分析三相异步电动机正反转控制电路的控制原理，再掌握实现本次任务对PLC控制的基本逻辑指令的功能及应用的技术要求；最后根据控制要求，按照梯形图的设计原则，将三相异步电动机正反转继电控制电路转换成梯形图，并进行仿真调试。讲授法教师引导、启发四、讲授新课（80分钟）基本指令（ORB、ANB、MPS、MPP）（一）、电路块的并联与串联连接指令（ORB、ANB）（1）指令的助记符和功能表2-2-2 ORB和ANB指令的助记符及功能指令助记符、名称功能可作用的软元件程序步ORB（电路块或）串联电路的并联连接无1ANB（电路块与)并联电路的串联连接无1（2）

7、编程实例教师讲解：幻灯片分析 梯形图指令表1指令表2（3）关于指令功能的说明1）、2个或2个以上触点串联连接的电路块称为串联电路块。将串联电路块作并联连接时，分支开始用LD、LDI指令，分支结束用ORB指令。2）、由一个或多个触点的串联电路形成的并联分支电路称为并联电路块，并联电路块在串联连接时，要使用ANB指令。起始用LD、LDI指令，分支结束用ANB指令。3）、多个串联电路块作并联连接，或多个并联电路作串联连接时，电路块数没有限制。4）、在使用ORB指令编程时，也可把所需要并联的回路连贯地写出，而在这些回路的末尾连续使用与支路个数相同的ORB指令，这时的指令最多使用7次。启发法讲授法教师讲

8、解：幻灯片分析教师讲解：幻灯片分析5）、在使用ANB指令编程时，也可把所需要串联的回路连贯地写出，而在这些回路的末尾连续使用与回路个数相同的ANB指令，这时的指令最多使用7次。学生练习：根据梯形图写指令表指令表（略）（二）、多重输出指令（MPS、MRD、MPP）含义：多重输出是指从某一点经串联触点驱动线圈后，再由这一点驱动另一线圈，或再经串联触点驱动另一线圈的输出方式。多重输出指令也称栈操作指令。（1） 指令的助记符和功能表2-2-4 多重输出指令的助记符及功能指令助记符、名称功能可作用的软元件程序步MPS（进栈）记忆到MPS指令为止的状态无1MRD（读栈）读出到MPS指令为止的状态无1MPP

9、（出栈）读出到MPS指令为止的状态并清除该状态无1（2）编程实例 师生互动讨论学生讨论，做练习，教师引导、抽查并小结。启发法讲授法教师讲解：幻灯片分析实例1：（一层堆栈编程）实例2：（二层堆栈编程） a)梯形图 b)指令表（3）关于指令功能的说明1）、MPS指令用于分支的开始处，MRD指令用于分支的中间处，MPP指令用于分支的结束处。2）、MPS、MRD和MPP指令均为不带操作元件指令，其中MPS和MPP指令必须配对使用。3）、由于三菱FX2N的PLC就提供了11个栈存储器，因此MPS和MPP指令连续使用的次数不得超过11次。启发法讲授法教师讲解：幻灯片分析讲授法讨论法实例2：（二层堆栈编程）

10、 a)梯形图 b)指令表（3）关于指令功能的说明1）、MPS指令用于分支的开始处，MRD指令用于分支的中间处，MPP指令用于分支的结束处。2）、MPS、MRD和MPP指令均为不带操作元件指令，其中MPS和MPP指令必须配对使用。3）、由于三菱FX2N的PLC就提供了11个栈存储器，因此MPS和MPP指令连续使用的次数不得超过11次。学生练习：根据梯形图写出指令表：指令表（略）演示法观察法启发法师生互动讨论学生讨论，做练习，教师引导、抽查并小结观察法五、任务实施（结合学生工作页讲解）（270分钟）任务一、分配输入点和输出点，写出I/O通道地址分配表表2-2-5 I/O通道地址分配表输入输出元件代

11、号作用输入继电器元件代号作用输出继电器任务二、画出PLC接线图（I/O接线图）任务三、程序设计（重点）：化解方法：根据图2-2-1所示的继电器控制电路工作原理结合I/O地址表及时序图分析可知，正转按钮SB2（X001）和反转按钮SB3(X002)实现了互锁，而且正转接触器KM1（Y000）和反转接触器KM2(Y001)也实现了互锁。结合以上的分析及所学指令，可以通过两种设计方案来实现上述任务控制要求。设计方案1：直接用启-保-停基本编程环节进行设计（难点）让学生独立完成学生工作页中的任务一让学生独立完成学生工作页中的任务二，由学生先进行画图，然后一边讲解，学生一边跟着对比自己画图进行检验并修改

12、。让学生独立完成学生工作页中的任务三，教师一边讲解一边分析，（难点化解）：编程思路：根据图2-2-1所示复合连锁接触器控制电路工作原理及图2-2-2所示时序图分析可知，正反转按钮实现了互锁，正反转接触器也实现了的互锁。设计方案2：利用栈操作指令进行设计（难点）（难点化解）：编程思路：用PLC控制系统对继电-接触控制系统的改造，对于编程初学者来说，一般都是采用经验法，在原继电-接触器控制线路的基础上进行等效的变化。任务四、程序输入及仿真运行1、程序输入：有哪些方法及步骤？（提问学生完成）2、程序保存：怎样保存？（提问学生完成）3、仿真运行：有哪些步骤？怎样操作？（提问学生完成）4、程序下载：有哪

13、些步骤？怎样操作？（提问学生完成）任务五、线路安装与调试1、绘制电气安装接线图2、安装电路的步骤（1）检查元器件；（配齐元件、规格符合要求、检测）（2）固定元器件；（3）配线安装；（配线原则、工艺要求）（4）自检；（检查接线、检测电路阻值）3、通电调试（1）经自检无误后，在指导教师的指导下，方可通电调试。（2）调试步骤：调试步骤有哪些？如出现故障怎么处理？（提问学生完成）表2-2-6 程序调试步骤及运行情况记录表操作步骤操作内容观察内容观察结果思考内容第一步按下SB2KM1和KM2动作理解PLC的工作过程第二步按下SB1第三步按下SB3第四步按下SB1第五步按下SB2第六步按下SB3让学生独立

14、完成学生工作页中的任务三，教师一边讲解一边分析让学生独立完成学生工作页中的任务四，教师一边讲解一边分析让学生独立完成学生工作页中的任务五，教师一边讲解一边分析让学生独立完成学生工作页中的任务二，由学生先进行画图，然后一边讲解，学生一边跟着对比自己画图进行检验并修改。六、任务检查及指导（包括评分）个别指导和集中指导相结合一、检查与指导内容1、检查实操工具；2、检查学生的编程设计是否正确，以学生编程设计为主，培养学生的自主学习能力，当发现学生在编程设计中遇上困难时，细心点拨学生，指引其攻克难关；3、工具使用是否正确1）用螺丝刀紧固螺丝的握法和用力方法；2）用剥线钳剥线的方法。4、检查原理图和接线图

15、1）接线前是否画好原理图和接线图；2）图纸是否正确；5、布置安装元件1）元件布置是否合乎规范；2）元件布置是否整齐、均匀、合理；3）元件安装是否牢固；4）元件是否有损坏。6、布线1）接线是否出错；2）主、控电路走线是否合乎规范；3）接点是否松动、露铜过长、反圈、压绝缘层；4）是否装接接地线。7、自检方法是否正确1）万用表的档位选择是否正确；2）主电路的检查是否正确；3）控制电路的检查步骤是否正确。8、安全文明生产1）工具、导线是否归放整齐；2）有否乱线敷设；3）有否私自通电。 9、检查实习报告是否合乎要求。二、巡回指导注意点1、根据实习操作进度，在不同的阶段确定不同的检查和指导重点；2、注意共

16、性问题和个性问题从而注意个别指导和集中指导相结合。3、注意培养典型，树立学生中操作技能好的榜样，以点带面鼓励带动全班同学。指导法贯穿整个教学环节。指导法贯穿整个教学环节。七、任务评价及讨论（5分钟）一、任务测评（见工作页测评表）二、针对出现的错误予以纠正1、起初学生对多重输出指令应用不理解，容易出错，经教师指点后能掌握。2、复合连锁按钮接线较容易接错。三、授课质量分析本课题控制线路接线较繁琐，学生对主电路接线较熟练，而控制线路的接线较慢。自检中发现接线错误基本能在教师的指点下独立纠正。课题完成情况较好。讨论法八、巩固与提高（考证要点：与中级工/高级工国家职业资格考试相关的要点提示、习题、历年真

17、题等。）（5分钟）1、题目：将下图所示的用继电器控制的电路改造成用PLC进行控制的电路设计，并进行安装与调试。2、本题做在作业本上，上机安装、调试完成后，根据完成情况综合评定学生成绩。教师分析、学生练习。九、现场整理及设备保养（5分钟）设备的恢复和场地的清洁整理十：任务拓展知识（15分钟）练习在编程软件中用指令表输入法创建程序。附：实训设备及工具材料清单序号分类名称型号规格数量单位备注1工具电工常用工具1套2仪表万用表MF47型1块3设备器材编程计算机1台4接口单元1套5通信电缆1条6可编程序控制器FX2N-48MR1台7安装配电盘600*900mm1块8导轨C450.3m9低压断路器MuIt

18、i9 c65n d202只10熔断器RT28-326只11按钮LA4-3H1只12接触器CJ10-10或CJT1-1020只13接线端子D-201只14三相异步电动机自定10台15消耗材料铜塑线BV1/1.37mm215m主电路16铜塑线BV1/1.13mm210m控制电路17软线BVR7/0.75mm2若干m18紧固件M4*20螺杆若干只19M4*12螺杆若干只20ø4mm平垫圈若干只21ø4mm弹簧垫圈及M4螺母若干只22号码管1m23号码笔支实训设备及工具材料清单演示法观察法讲授法学 生 工 作 页任务名称用PLC基本控制指令编写实现三相异步电动机正反转控制的程序设计

19、日期10月14日至10月16日班级13级高级电气自动化班实训场地电工实习（1）室实训设备、材料见实训设备及工具材料清单，配齐35份。任务目标能根据要求用PLC基本控制指令正确编写实现三相异步电动机正反转控制的梯形图程序设计。任务要求能根据控制要求，利用三菱GX Developer 编程软件，采用基本指令或多重输出指令实现三相异步电动机正反转控制的梯形图程序设计。任务一、分配PLC的输入点和输出点输 入输 出元件代号作用输入继电器元件代号作用输出继电器任务二、画出PLC接线图任务三、编写程序任务四、程序输入及仿真运行将编写好的程序写入PLC中，然后仿真运行。任务五、线路安装与调试1、绘制电气安装

20、接线图2、安装电路（1）检查元器件根据表2-2-1配齐元器件，检查元器件的规格是否符合要求，并用万用表检测元器件是否完好。（2）固定元器件固定好本任务控制所需的元器件，（3）配线安装根据配线原则和工艺要求，进行配线安装。（4）自检对照接线图检查接线是否无误，再使用万用表检测电路的阻值是否与设计相符。3、通电调试（经自检无误后，在指导教师的指导下，方可通电调试）先接通断路器QF1和QF2，将PLC开关拨到“RUN”的位置，然后通过计算机上的GX Developer编程软件中的“监视/测试”监视程序的运行情况，再按照表2-2-6进行操作。表2-2-6 程序调试步骤及运行情况记录表操作步骤操作内容观察内容观察结果思考内容第一步按下SB2KM1和KM2动作理解PLC的工作过程第二步按下SB1第三步按下SB3第四步按下SB1第五步按下SB2第六步按下SB3注意：如出现故障，应立即切断电源，分析原因、检查电路或梯形图，排除故障后，方可进行重新调试，直到系统功能调试成功为止。任务六、任务测评（见表2-1-6） 表2-1-6 任务测评表序号主要内容考核要求评分标准配分扣分得