《电气控制与PLC控制技术》教案设计(36学时)

电气控制及PLC控制技术教案2012年2月理论教学：36学时实验教学：18学时教学目的、教学要求：一、教学目的：1、通过电气控制技术的学习，达到会分析机械设备电气控制原理，设计简单设备电气控制柜的原理图、接线图。2、通过可编程控制器的学习，达到会设计可编程控制器外部电气接线图，会编制PLC应用程序，以及掌握系统的调试运行能力。二、教学要求：在注重理论知识学习的同时，注重设计和制造的工艺过程，注重学生实践能力的培养。总体说明：教学单元分为电气控制技术和可编程控制器原理及应用等两部分。考虑到专科教学的特点，以及国具体应用情况，选择日本三菱公司的FX系列小型可编程控制器为主要教学对象，以基本指令应用为主，讲解可编程控制器的使用方法。总体说明及教材选用教材：周军主编，《电气控制及PLC》（第二版），机械工业，2007年12月第二版。第1讲绪论、第1章1.1学时：2目的要求：1、介绍电气自动控制在现代生产、生活中的地位、发展概况和课程的性质、主要容和要求2、常用低压电器，如主令电器、配电电器、保护电器以及其它控制电器的结构、工作原理、图形、文字符号、应用场合。主要教学容：1、电气自动控制的发展概况2、本课程的研究对象、容和要求3、常用低压电器概述教学重点：1、电气控制技术的发展概况2、常用低压电器概述教学难点：作业题：教学形式与教学手段：多媒体课件教学备注：第2讲第1章1.2学时：2目的要求：认识接触器、开关类电器中间继电器、电压电流继电器等电器元件的结构、原理、参数、符号、选择方法。主要教学容：1、低压断路器和低压隔离器2、低压隔离器（刀开关）3、组合开关4、低压断路器又称自动空气开关5、继电器6、中间继电器7、电流电压继电器8、时间继电器9、主令电器教学重点：接触器、继电器等电器元件的认识。教学难点：各种器件的认识和选择、使用方法作业题：教学形式与教学手段：多媒体课件教学备注：第3讲第1章1.3学时：2目的要求：认识常用保护电器元件的结构、原理、参数、符号、选择方法。主要教学容：1、热继电器2、速度继电器3、熔断器4、控制按钮和指示灯5、位置开关6、万能转换开关和主令控制器7、凸轮控制器教学重点：速度继电器、热继电器元件的结构原理及电气图形符号。教学难点：各种器件的认识和选择、使用方法。作业题：教学形式与教学手段：多媒体课件教学备注：第5讲第1章习题，第2章2.1学时：2目的要求：1、了解电气控制原理图的绘制规则2、了解电气控制原理图的读图方法3、学会分析起停控制电路的原理，并掌握起停电路图的结构。主要教学容：习题1-1~1-182.1电气控制线路图的绘制及分析电气原理图的分类，电气原理图的绘制规则，电气符号画法。电气原理的读图方法：1、查线读图法（常用方法）2、逻辑代数法2.2全压起动及其主要控制环节2.2.1起停控制１、手动控制：（图2.2.1）２、自动起停控制：（图2.2.2）详细讲解电路的设计思想，工作和保护原理。教学重点：自动起停控制电路的设计思想，工作和保护原理。教学难点：自锁、零压保护的基本概念。作业题：2-1、2-2、2-3教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：第6讲第2章2.2学时：2目的要求：学会分析三相交流异步电动机正、反转控制电路、多地控制、多条件控制等基本控制电路的工作原理，并掌握正、反转控制、点动控制的电路图结构。主要教学容：2.2.2三相交流异步电动机正、反转控制电路正、反转基本控制电路按钮连锁正、反转基本控制电路工作台自动循环控制电路举例2.2.3三相交流异步电动机的其他典型控制环节1、点动控制2、多地控制3、多条件控制4、顺序控制主电路、控制电路等的顺序控制。教学重点：正、反转、点动、多地控制电路的设计思想，工作和保护原理。教学难点：互锁、点动、多地、多条件控制电路的结构特点。作业题：2-4、2-5教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：第7讲第2章2.3学时：2目的要求：熟记Y-△起动控制电路结构和工作原理，掌握自耦补偿起动和延边三角形降压起动电路工作原理的分析方法。主要教学容：课堂测试1、正反转控制电路的主电路。2、起停控制电路的控制电路。2.3三相交流异步电动机降压起动控制电路Y-△起动、自耦补偿起动电路。教学重点：Y-△起动、自耦补偿起动电路原理图的设计思想和工作原理流程的描述方法。教学难点：Y-△起动、自耦补偿起动电路原理图的设计思想。作业题：2-6、2-7、2-8教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：第8讲第2章2.3、2.4、2.5学时：2目的要求：了解各种制动方法的实现电路，以及能耗制动限流电阻的计算原则，掌握能耗和反接制动电路的原理分析。主要教学容：2.3三相交流异步电动机降压起动控制电路延边三角形起动电路主电路的结构分析。2.4制动控制电路主要容：机械抱闸制动，能耗制动，反接制动。2.4.1机械制动电动抱闸制动（多用于断电制动）、电磁离合器制动电路原理分析。2.4.2电气制动能耗制动和反接制动。2.5变极调速控制线路2.5.1双速电机的控制电路教学重点：时间控制原则和速度控制原则制动电路的设计思想。实现各种控制要求的主电路结构设计思想，以及对控制电路的设计要求。教学难点：主电路结构设计。作业题：2-17按速度控制原则设计低压直流供电的能耗制动控制电路。教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：第9讲第2章2.5、2.6学时：2目的要求：掌握绕线式异步电动机的起动（调速）和制动控制电路的分析方法。主要教学容：2.5.2三速电机控制三速电机定子有2套绕组，1套可作为△接法和YY接法的双速绕组，另1套为Y型接法的中速绕组。2.6绕线式异步电动机的控制电路2.6.1起动控制绕线式异步机常用的起动控制有转子串电阻分级起动和转子串频频变阻器起动。１、电流原则控制转子串电阻分级起动2、时间原则控制转子串电阻分级起动3、转子串频敏变阻器起动控制电路2.6.2绕线机的能耗制动1、二级起动过程分析：2、制动过程分析：教学重点：绕线式异步电动机的控制电路，针对绕线电机过流能力弱电路特点，设置过流保护装置，用以实现过流、过载及短路保护等功能。教学难点：多速电机定子绕组的结构，绕线电动机启动条件的实现，小容量热继电器和电流表检测电动机定子电流的方法，万能转换开关的能耗制动电路中的应用及原理分析。作业题：2-11、2-12、2-13、2-14、2-15教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：第10讲第3章1.2、1.3、1.4学时：2目的要求：了解液压系统的基本构成和原理，掌握电磁换向阀电磁线圈的驱动和控制方法。掌握直流电动机启动、正反转、能耗制动电路的分析方法。主要教学容：2.7电液控制技术1、液压系统基础2、液压动力滑台2.8直流电动机（并励）基本控制电路1、起动控制电路2、正，反转控制电路（P65图）3、电动机能耗制动（停车）教学重点：了解液压系统的控制方法及电磁铁的驱动要求，重点：液压系统的基础，电液控制的方法。直流电动机过流能力差，电动机的各种保护思想与交流电动机有所不同。重点讲解并励直流电动机的起动，正反转控制电路。教学难点：液压部件的认识，液压控制电路的简单设计；设计及分析直流电动机控制电路的方法。作业题：2-16教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：第11讲第3章3.1学时：2目的要求：目的：通过对车床电气控制系统的分析，为设备安装、调试、维修打下一定基础，本章为前两章知识的综合应用。要求：学会分析电动机起动、制动等过程电气控制电路的工作原理，掌握电气原理图的一般绘制规律和知识。第2章习题3.1C650卧式车床电气控制电路3.1.1C650车床电力拖动的控制要求及特点3.1.2C650车床主电路分析3.1.3控制电路分析教学重点：1、电气原理图的一般绘制规律和知识。2、正、反双向转动的反接制动经典控制电路的研究。教学难点：1、机械装置和电气元件之间的安装位置、相互动作配合的关系。2、正、反双向转动的反接制动控制电路的原理分析。作业题：3-1、3-2、3-3教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：第12讲第3章3.2学时：2目的要求：通过对摇臂钻床电气控制系统的分析，为设备安装、调试、维修打下一定基础，本章为前两章知识的综合应用。要求：学会分析电动机起动、制动等过程电气控制电路的工作原理，掌握电气原理图的一般绘制规律和知识。3.2摇臂钻床电气控制系统3.2.1摇臂钻床的主要结构及运动情况3.2.2摇臂钻床的主电路3.2.3摇臂钻床控制电路教学重点：1、夹紧/放松装置液压原理分析2、摇臂升降的控制过程。教学难点：1、机械装置和电气元件之间的安装位置、相互动作配合的关系。2、摇臂升降控制过程的电路分析。作业题：3-4教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：增加习题3-4：用控制流图简述摇臂下降过程电气控制电路的工作原理。第13讲第3章3.3学时：2目的要求：通过对万能铣床电气控制系统的分析，为设备安装、调试、维修打下一定基础，本章为前两章知识的综合应用。要求：学会分析电动机起动、制动等过程电气控制电路的工作原理，掌握电气原理图的一般绘制规律和知识。主要教学容：3.3万能铣床电气控制系统3.3.1XA6132卧式万能铣床简介及控制要求1、构成2、主运动3、控制要求3.3.2XA6132卧式万能铣床控制线路分析1、主电路2、主轴及冷却泵电动机M2、M1控制线路分析3、工作台进给控制教学重点：1、操作手柄控制的设计思路。2、多地控制、顺序控制应用实例研究。3、互锁控制的经典电路研究。教学难点：升降式工作台四种运动、7个方向的互锁控制电路分析。作业题：3-5教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：第14讲第3章3.4学时：2目的要求：通过对卧式镗床电气控制系统的分析，为设备安装、调试、维修打下一定基础，本章为前两章知识的综合应用。要求：学会分析电动机起动、制动等过程电气控制电路的工作原理，掌握电气原理图的一般绘制规律和知识。主要教学容：3.4T68卧式镗床3.4.1T68卧式镗床简介1、构成：床身，前立柱，镗头架，工作台，后立柱，尾架.2、运动形式3、控制要求3.4.2主电路分析1、主电动机M1（双速电动机）2、快速移动电动机3.4.3控制电路分析1、主电动机起动控制2、主电动机停车制动3、互锁功能4、变速冲动5、快速移动控制教学重点：1、用位置开关做高低速选择，并能够实现高速工作时先低速启动，后高速运行控制电路的设计思想。2、正反转点动、长动控制经典电路的应用分析。教学难点：双速电动机正反转高低速控制电路分析。作业题：3-6教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：第15讲第4章1.4学时：2目的要求：通过对平面磨床电气控制系统的分析，为设备安装、调试、维修打下一定基础，本章为前两章知识的综合应用。并掌握电气原理图的一般绘制规律和知识。主要教学容：3.5磨床电气控制线路分析3.5.1M7130平面磨床的主要结构及运动形式3.5.2电力拖动控制要求3.5.3M7130型平面磨床电气控制线路分析1、电动机控制电路2、电磁吸盘控制电路教学重点：电磁吸盘控制电路的工作原理，以及各个电器元件在电路中的作用。教学难点：各种接插器件XS的作用，选择转换器件SA1的作用。作业题：3-4教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：第16讲第3章3.6学时：2目的要求：通过对机械、液压组合机床电气控制系统的分析，为设备安装、调试、维修打下一定基础，本章为前两章知识的综合应用。并掌握电气原理图的一般绘制规律和知识。主要教学容：3.6组合机床电气控制线路分析3.6.1机械动力滑台控制线路1主电路介绍2控制电路分析1主轴旋转与滑台进给的顺序控制要求2②自动循环控制3.6.2组合机床控制举例—卧式双面扩孔组合机床1、控制要求机床构成：两个带主轴旋转的液压动力滑台（即为动力头）+液压固定夹具。2、控制电路分析教学重点：机械动力滑台自动加工循环控制。两个液压动力滑台，同时实现左、右动力滑台快进，自动加工循环控制。教学难点：三个液压油缸分别控制左、右滑台进退及工件夹紧的液压原理分析。快进、工进的转换由液压行程阀控制的原理分析。作业题：3-7教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：第17讲第3章3.7学时：目的要求：通过对桥式起重机电气控制系统的分析，为设备安装、调试、维修打下一定基础，本章为前两章知识的综合应用。并掌握电气原理图的一般绘制规律和知识。主要教学容：3.7桥式起重机电气控制系统3.7.1桥式起重机主要技术参数3.7.2电力拖动要求3.7.310t桥式起重机典型电路分析1、主电路介绍2、卷扬机（主钩）主电路分析1主钩提升运动2主钩下放3、大、小车驱动4、控制与保护电路5、桥式控制的发展方向教学重点：凸轮控制器控制电路分析，桥式起重机电路保护和安全保护措施的分析。教学难点：凸轮控制器在控制和保护电路中的应用。线号L22和L2之间的等电位关系。作业题：3-8、3-9、3-10教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：第18讲第4章4.1、4.2、4.3学时：2目的要求：通过实际应用举例和练习，掌握电气原理图的设计方法和规律，掌握电气接线图和互连图的绘制方法方法。主要教学容：第4章控制系统设计4.1设计原则和容4.1.1设计原则4.1.2电气设计的基本容4.2电气原理图的设计4.2.1电气设计的一般规律4.2.2电气控制原理设计方法4.3基本导线二维标注法电气接线图设计4.3.1电气接线图的绘制和互连图的绘制方法4.3.2工艺设计应用举例教学重点：电气原理图的设计方法。电气接线图的设计方法。教学难点：电气原理图的设计方法和规律的掌握。电气接线图和互连图的绘制方法。工艺设计要求分析作业题：4-1~4-12、增加电动机两地控制的接线图。教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：第19讲PLC第1章、第2章学时：2目的要求：认识电接触器、开关类电器中间继电器、电压电流继电器等电器元件的结构、原理、参数、符号、选择方法。主要教学容：第1章可编程控制器概述1.1可编程控制器的产生1.2可编程控制器的定义1.3可编程控制器控制功能及主要特点1.4可编程控制器的分类及发展第2章可编程控制器构成原理2.1可编程控制器的基本组成2.1.1可编程控制器主机2.1.2软件系统2.2可编程控制器的工作原理2.2.1工作过程2.2.2技术性能指标教学重点：可编程控制器的基本组成，五大组成部分的识记。可编程控制器的工作原理的了解。教学难点：对可编程控制器的认识。作业题：1-2、1-4、1-6、2-3、2-5教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：第20讲PLC第3章1.5、1.6学时：2目的要求：掌握CPU224型PLC的外形结构以及S7-200寻址方式。主要教学容：第3章S7-200可编程控制器3.1.1CPU224型PLC的结构3.1.2扫描周期及工作方式3.2S7-200系列PLC部元器件3.2.1数据存储类型及寻址方式1.数据存储器的分配2.数值表示方法3.S7-200寻址方式教学重点：CPU224型PLC的外形结构，数据存储类型，以及S7-200寻址方式。教学难点：S7-200寻址方式作业题：3-18教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：第21讲PLC第4章4.1、4.3、5.1学时：2目的要求：了解STEP7-Micro/WIN32编程软件的安装，以及用户程序的建立调试、运行、监视过程简介。掌握基本位操作、取非和空操作等指令的格式及功能。主要教学容：4.1SIMATICS7-200编程软件4.1.1STEP7-Micro/WIN32软件4.1.2编程软件的安装4.1.3建立S7-200CPU的通讯5.1基本逻辑指令5.1.1基本位操作指令5.1.2取非和空操作指令教学重点：基本位操作、取非和空操作、置位／复位指令等指令的格式及功能。教学难点：（1）PLCI/O端点的分配方法。（2）输出继电器的使用方法。（3）梯形图程序绘制方法。（4）梯形图网络段结构。作业题：4-3、5-1、5-2、5-3教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：第22讲PLC第4、5章4.2、5.1学时：2目的要求：了解STEP7-Micro/WIN32编程软件的安装，以及用户程序的建立、调试、运行、监视。掌握置位／复位指令的格式及功能，掌握定时器的分类方法和工作原理。主要教学容：4.2STEP7-Micro/WIN32软件介绍4.2.1STEP7软件的基本功能4.2.2STEP7-Micro/WIN32窗口组件及功能4.2.3系统模块的设置原理及系统块配置(CPU组态)方法4.3程序编制及运行4.3.1建立项目（用户程序）4.3.2梯形图编辑器4.3.3程序的监视、运行、调试及其他5.1基本逻辑指令5.1.3置位／复位指令5.1.5定时器教学重点：STEP7-Micro/WIN32编程软件的使用，用户程序的建立过程、编辑、编译、及注释。教学难点：定时器的分类方法和工作原理。作业题：4-1、4-2、4-5、4-6、4-7教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：第23讲PLC第5章5.1学时：2目的要求：熟悉定时器、计数器的指令格式，理解指令功能，学会指令应用。。主要教学容：5.1.5定时器4.工作原理分析（1）通电延时型（TON）（2）有记忆通电延时型（TONR）（3）断电延时型(TOF)5.通电延时定时器应用分析示例5.1.6计数器指令（1）增计数指令（CTU）（2）增／减计数指令（CTUD）（3）减计数指令（CTD）5.1.7比较指令教学重点：定时器、计数器的工作原理。教学难点：定时器、计数器的时序分析。作业题：5-3、5-4、5-5教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学或传统教学。备注：第24讲PLC第5章5.2、5.3学时：2目的要求：熟悉指令格式，理解指令功能，学会指令应用。主要教学容：5.2算术、逻辑运算指令5.2.1算术运算指令5.2.2数学函数变换指令5.2.3增1／减1计数5.2.4逻辑运算指令5.3数据处理指令5.3.1数据传送5.3.2字节交换／填充指令5.3.3移位指令教学重点：指令功能的理解。教学难点：此处指令的条数过多，信息量过大，接受起来有一定难度。作业题：5-7、5-8、5-9、5-10、5-11教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学或传统教学。备注：第25讲PLC第5章5.4、7.3学时：2目的要求：掌握控制类指令的指令格式和应用方法。主要教学容：5.4程序控制类指令5.4.1系统控制类指令5.4.2跳转、循环指令5.4.3顺序控制指令第五章小结、复习习题教学重点：指令系统的应用举例。教学难点：PLC指令应用方法。讲解习题5-4。作业题：5-12、5-13、5-14教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学备注：第26讲PLC第7章7.1、7.2、7.3学时：2目的要求：掌握PLC应用系统设计方法。主要教学容：第7章可编程控制器应用系统设计7.1可编程控制器应用系统设计7.1.1PLC应用系统设计的容和原则7.1.2可编程控制器系统设计步骤7.2应用程序设计方法7.3PLC应用举例7.3.1组合机床的PLC控制系统1.PLC外部输入输出设备和机型选择；2.PLC外部电气接线图及I/O地址分配表；3.程序设计教学重点：指令系统和组合机床的PLC控制系统的应用举例。教学难点：PLC外部电路设计方法和程序设计方法。作业题：教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方式请注明）：多媒体课件教学或传统教学。备注：第27讲课堂讨论学时：2目的要求：进一步理解指令的功能，学会指令应用。主要教学容：PLC课堂讨论题目1、可编程控制器的外围接线方法及注意事项。2、根据作业，探讨计时器使用方法和技巧。3、交通灯程序设计思路及技巧。4、正次品分拣1系统控制程序分析及编程思路。2在原程序中添加分拣出次品个数的统计程序段。5、指出松下PLC与S7-200指令系统LAD指令格式的不同之处。教学重点：计时（定时）器指令的使用方法和技巧，系统程序分析方法及编程思路。教学难点：沟通同学们对PLC指令系统和编程设计方法的理解。作业题：教学形式与教学手段（传统、多媒体或其他，若是其他方