PLC应用技术（第4版）（微课版）（西门子S7-200 SMART）教案 黄中玉 项目7-13 混合液体自动制备装置 -恒温加热器控制

机电工程学院教师教案****职业技术学院PAGE1PAGE1《PLC应用技术》教案课题名称项目7：混合液体自动制备装置主讲授课类型项目化课程、一体化教学课次13-14教学班级授课时间地点备注月日第周星期第节月日第周星期第节教学目标及要求1.理解单序列步进顺控的特点，掌握顺序功能图的画法和转换实现的条件。2.掌握单序列步进顺控程序的设计方法。3．能应用步进顺控程序设计的方法思路解决相应的工程实际问题。教学重点1、单序列步进顺控的特点、顺序功能图的画法。2.单序列步进顺控程序的设计方法3．电磁阀、液位传感器的工作特性。教学难点单序列步进顺控结构的顺序功能图的绘制、电磁阀、液位传感器的工作特性方法手段多媒体教学、一体化教学教具PLC实训台教学过程、内容方法形式时间[知识回顾]边沿指令、定时器自复位电路、PLC控制项目经验设计法的一般步骤提问10min[新课导入]案例项目：自动小车的往返运动控制某自动送料小车在初始位置时，限位开关SQ1被压下，按下启动按纽SB，小车按以下顺序运动,完成一个工作周期。a）电机正转，小车右行碰到限位开关SQ2后电机停转、小车原地停留；b）5S后电机反转，小车左行;c）碰到限位开关SQ3后，电机又开始正转,小车右行至原位压下限位开关SQ1，停在初始位置。引导分析控制要求讲解10min[资讯准备1]步进顺控法设计梯形图程序1、顺序功能图步进顺控概述三要素、有向连线等顺序功能图的画法状态继电器讲解、提问10min[计划方案]拟定控制方案学生分组讨论硬件设计方案（选择输入输出设备、分配I/O地址、绘制I/O接线图）教师启发、引导以及巡查各组情况，及时给予帮助和解惑分组讨论、课堂练习15min[计划实施1]绘制顺序功能图（关键点：原地停留没有输出的动作，但要用定时器T作为转换条件）教师启发、引导以及巡查各组情况，及时给予帮助和解惑分组讨论、设计20min【资讯准备2】步进梯形图的编程方法1.转换实现的条件2．转换实现应完成的操作3.顺序控制指令：讲解、提问10min[计划实施2]1、控制程序设计学生分组进行步进顺控梯形图程序设计教师启发、引导以及巡查各组情况，及时给予帮助和解惑分组讨论、设计程序、调试操作20min[实训项目6]混合液体自动制备装置初始状态，各阀门关闭，低液位指示灯L1点亮。按下启动按钮SB，电磁阀1打开，注入液体A；液面到达中液位I时，电磁阀1关闭、2打开注入液体B；到达高液位H时，电磁阀2关闭、搅拌电机工作；3s后搅拌结束，电磁阀3打开，液体往外排出，液面下降，2S后液体排空，低液位指示灯L1点亮，关闭阀门3，一个周期的工作结束，阀门1打开继续工作。讨论控制要求，制订方案20min[控制要求分析及难点讨论】如何设计低液位传感器的指示灯信号、怎样使其连续工作又能停留在初始位置？[资讯准备]电磁阀、液位传感器的工作特性讲解、讨论、提问20min[项目实施]接线图的设计顺序功能图的绘制控制程序设计程序调试分组讨论、设计、调试70min[本课小结]验收及点评：教师检查验收各组调试结果并给予评价讨论、归纳20min实训七：多个传送带的自动控制[课后分析]《PLC应用技术》教案课题名称项目8：十字路口交通灯的自动控制主讲授课类型项目化课程、一体化教学课次15-17教学班级授课时间地点备注月日第周星期第节月日第周星期第节月日第周星期第节教学目标及要求1.理解并行序列、选择序列步进顺控结构的特点，掌握其顺序功能图的画法。2.掌握并行序列、选择序列步进顺控程序的设计方法。3．能应用步进顺控程序设计的方法思路进行相关的拓展学习及解决相应的工程实际问题。教学重点1.并行序列、选择序列步进顺控的特点、顺序功能图的画法。2.并行序列、选择序列步进顺控程序的设计方法3．中断停止的步进程序设计方法。教学难点并行序列、选择序列顺序功能图的绘制、步进梯形图的设计方法方法手段多媒体教学、一体化教学教具PLC实训台教学过程、内容方法形式时间分配[知识回顾]顺序功能图的三要素、状态转换实现的条件提问10min[新课导入]【案例项目】按钮人行横道交通灯控制在只需要纵向行使的交通系统中，也需要考虑人行横道的控制。这种情况下人行横道通常用按钮进行启动，交通情况如图1所示，由图可见，东西方向是车道，南北方向是人行横道。正常情况下，车道上有车辆行驶，如果有行人要过交通路口，先要按动按钮，等到绿灯亮时，方可通过，此时东西方向车道上红灯亮。延时一段时间后，人行横道的红灯亮，车道上的绿灯亮。分组讨论控制要求讨论分析10min【资讯准备1】并行序列的结构特点及顺序功能图绘制1）并行序列的结构特点2）并行序列的顺序功能图绘制方法讲解、提问10min[计划方案]拟定控制方案学生分组讨论硬件设计方案（选择输入输出设备、分配I/O地址、绘制I/O接线图）教师启发、引导以及巡查各组情况，及时给予帮助和解惑分组讨论10min【资讯准备2】选择序列的结构特点及顺序功能图绘制1）选择序列的结构特点2）选择序列的顺序功能图绘制方法讲解、提问10min[项目实施1]绘制按钮人行道控制的顺序功能图（关键点：并行序列的起始、合并处的画法处理，合并处的步进指令编程）教师启发、引导以及巡查各组情况，及时给予帮助和解惑分组讨论、实践20min【资讯准备3】并行序列的步进梯形图图绘制1）转换实现的条件2）转换实现应完成的操作及编程讲解、提问20min[计划实施2]编制按钮人行道控制的步进梯形图（关键点：并行序列的起始、合并处的步进指令编程）教师启发、引导以及巡查各组情况，及时给予帮助和解惑分组讨论、实践20min【实训工单9】十字路口交通灯的自动控制十字路口交通信号灯自动控制系统有白天和黑夜两种方式。按下启动按扭开始工作，按下停止按扭停止工作。白天/黑夜开关断开时为白天工作方式，闭和时为黑夜工作方式。白天和黑夜工作的时序分别如下图所示。分组讨论分析控制要求分组讨论15min[计划方案]拟定控制方案学生分组讨论硬件设计方案（选择输入输出设备、分配I/O地址、绘制I/O接线图）教师启发、引导以及巡查各组情况，及时给予帮助和解惑分组讨论、实践10min[项目实施1]1、绘制交通灯白天工作的顺序功能图（关键点：并行序列的起始、合并处的画法处理，合并处的步进指令编程）教师启发、引导以及巡查各组情况，及时给予帮助和解惑用步进指令编制交通灯白天工作的的梯形图程序。（注意起始、合并处的步进指令编程）学生分组进行程序调试教师巡查各组情况，及时给予帮助和解惑，尤其是故障的排除分组讨论、设计、调试操作90min[项目实施2]1、绘制交通灯白天、晚上工作的顺序功能图（关键点：并行序列、选择序列混合在一起顺序功能图的绘制，特别注意起始、合并处的画法处理和步进指令编程）教师启发、引导以及巡查各组情况，及时给予帮助和解惑用步进指令编制交通灯白天工作的的梯形图程序。（注意起始、合并处的步进指令编程、体会并行序列和选择序列的区别）分组进行程序调试教师巡查各组情况，及时给予帮助和解惑，尤其是故障的排除分组讨论、设计、调试操作30min[本课小结]验收及点评：教师检查验收各组调试结果并给予评价展示、归纳15min[作业布置]实训八：剪板机的自动控制[课后分析]《PLC应用技术》教案课题名称项目9：设备维护提醒装置主讲授课类型项目化课程、一体化教学课次18-20教学班级授课时间地点备注月日第周星期第节S11-207月日第周星期第节月日第周星期第节教学目标及要求1.学习理解FX系列PLC数据类型、常数表现形式、功能指令格式。2.掌握数据传送指令、比较指令的作用和编程使用，并能进行相应的拓展学习3．能应用数据传送指令、比较指令解决相应的工程实际问题。教学重点1、FX系列PLC存储器的数据类型、常数表现形式和功能指令格式。2.数据传送指令、比较指令等的编程使用。教学难点FX系列PLC存储器的数据类型和编程使用中指令类型与数据类型的匹配协调方法手段多媒体教学、一体化教学教具PLC实训台教学过程、内容方法形式时间[知识回顾]步进顺控法设计程序的步骤提问10min[新课导入]【案例项目1】：设备维护提醒装置现有5台设备要进行维护保养管理，需设计一个维护保养的提醒装置。要求：5台设备同时启停工作，每操作使用一次，提醒装置记录一次。当操作次数大于等于8次时，点亮黄色指示灯，提醒快到维护时间，当操作使用次数等于10次时，点亮红色指示灯，表明已到使用极限了。引导分析控制要求讲解、引导分析10min[资讯准备1]存储器的数据类型1.数据寄存器2.位组合数据3.其它4.数据长度与指令类型【资讯准备2】数据传送指令1.传送指令MOV指令是将源操作数内的数据传送到指定的目标操作数内，即[IN]→[OUT]。2.注意：指令类型与IN和OUT的数据类型要一致。【应用实例】读出C0当前值、写入T33设定值【知识准备3】触点比较指令1.比较指令用来比较两个数IN1和IN2的大小。满足比较条件时，触点接通。讲解、提问40min[计划方案]拟定控制方案学生分组讨论硬件设计方案（选择输入输出设备、分配I/O地址、绘制I/O接线图）教师启发、引导以及巡查各组情况，及时给予帮助和解惑接线图中注意公共端的连接处理。分组讨论、课堂练习10min[方案实施]1、控制程序设计学生分组进行步进顺控梯形图程序设计【运用功能指令（传送/比较）进行设计】，教师启发、引导以及巡查各组情况，及时给予帮助和解惑（关键点：计数器C的设定值、触点比较指令的使用）分组讨论、设计程序、调试操作20min[热身项目]彩灯交替点亮控制12盏彩灯接在L11～L0点，当X0接通后系统开始工作。小于等于2秒时第1～6盏灯点亮；2秒～4秒之间第7～12盏灯点亮；大于等于4秒时12盏灯全亮；保持到6秒，再循环。讨论控制要求，制订方案30min【计划、实施】学生分组进行外围接线图的设计以及梯形图的设计，并在实训台上调试出正确的效果。分组讨论、设计程序60min【实训工单13】自动售货机控制设计投币按钮每按一下代表投入一元人民币，数码管显示投进的货币面值，最多投入9元。售货机里有汽水（一元/瓶）、咖啡（二元/瓶）、王老吉（三元/瓶）、雪碧（五元/瓶）、可乐（六元/瓶）、牛奶（七元/瓶）；要求如下：当数码管上面显示的金额能购买相应物品时，物品下面的指示灯会点亮，如果顾客想买该物品，则按下对应的按钮，出库口出货（L7灯被点亮），此时数码管显示的数值为减掉出库物品价格后剩余的金额。如果投钱后又不想买了，或者投多了，则按下退币按钮就全部退出（L8指示灯点亮）讨论、引导分析10min[控制要求分析及难点讨论】注意比较条件的设置和数据的初始清零[项目实施]学生分组进行以下工作：接线图的设计控制程序设计程序调试分组讨论、设计、调试50min[本课小结]验收及点评：教师检查验收各组调试结果并给予评价讨论、归纳20min[作业布置]项目资料整理（接线图、梯形图程序）[课后分析]《PLC应用技术》教案课题名称项目10：电子四则运算器设计主讲授课类型项目化课程、一体化教学课次21-23教学班级授课时间地点备注月日第周星期第节S11-207月日第周星期第节教学目标及要求1.学习并掌握计算（数学函数）指令的作用和编程使用，并能进行相应的拓展学习3．能应用数据传送指令、比较指令及数学函数指令解决相应的工程实际问题。教学重点1、FX系列PLC存储器的数据类型、常数表现形式和功能指令格式。2.数据传送指令、比较指令、计算（函数）指令等的编程使用。教学难点FX系列PLC存储器的数据类型和编程使用中指令类型与数据类型的匹配协调方法手段多媒体教学、一体化教学教具PLC实训台教学过程、内容方法形式时间[知识回顾]数据类型及传送、比较指令提问10min[新课导入]【案例项目1】：电子四则运算器的控制程序设计要求设计一个四则运算器，完成Y＝20X/35−8的计算,当结果Y=0时，点亮红灯，否则点亮绿灯。引导分析控制要求运算式中的X和Y是两个数（变量），“X”是输入，“Y”是输出。从表达式看出，Y与X成比例，X的变化范围（位数）决定了Y的变化范围（位数）。注意：“X”与“Y”表示的是二进制数。可用四则运算指令实现运算要求。【案例项21】：计算图形面积的程序设计（1200PLC）讲解、引导分析15min【资讯准备1】整数运算指令可编程控制器中有两种四则运算，即整数四则运算和实数四则运算。前者参加运算的数据只能是整数。非整数参加运算需先取整。操作数应与指令类型协调一致。1.（字/双字）整数加减法指令及标志位2.（字/双字）整数乘除法指令及标志位3.整数（字节/字/双字）递增/递减指令【资讯准备2】S7-200PLC数据转换指令无论那种运算，参与运算的数据类型要一致，若不一致时，要应用数据转换指令转成一致后才能进行运算。讲解、提问30min【计划、实施】学生分组进行外围接线图的设计以及梯形图程序设计，并在实训台上调试出正确的效果。设计梯形图程序（关键点：来自输入IB0的数据要进行转换后才能用相应的运算指令进行运算，数据转换只能逐级进行转换）分组讨论、设计程序45min【资讯拓展】浮点数的运算指令讲解、提问10min【实训项目】产品合格率统计监控装置设计工作过程控制如下：产品检验完毕后，分别通过合格品通道和不合格品通道，由合格品传感器L1和不合格品传感器L2进行统计并计数。PLC动态计算合格率，并判断：当合格率大于等于90%时点亮绿色指示灯，当合格率小于80%时点亮红色指示灯，当合格率小于90%且大于等于80%时点亮黄色指示灯。将不合格品数量（小于10）用数码管显示出来。[控制要求分析及难点讨论】注意比较条件的设置和数据的初始清零讨论、引导分析10min[项目实施]学生分组进行以下工作：接线图的设计控制程序设计程序调试分组讨论、设计、调试50min[本课小结]验收及点评：教师检查验收各组调试结果并给予评价讨论、归纳20min[作业布置]项目资料整理（接线图、梯形图程序）[课后分析]《PLC应用技术》教案课题名称项目11：步进电机控制控制主讲授课类型项目化课程、一体化教学课次24-25教学班级授课时间地点备注月日第周星期第节月日第周星期第节教学目标及要求1.掌握移位指令、移位寄存器的编程使用，并能进行相应的拓展学习。2．能应用移位指令、移位寄存器知识解决相应的工程实际问题。教学重点1、移位指令与循环移位指令的区别2.移位指令编程使用（经验法、步进顺控法）。教学难点移位寄存器的理解和正确使用方法手段多媒体教学、一体化教学教具PLC实训台教学过程、内容方法形式时间[知识回顾]运算指令提问5min[新课导入]【案例项目1】：广场霓虹灯控制某广场需安装6盏霓虹灯L0-L5，要求L0-L5以正序每隔1s依次轮流点亮，然后全亮保持5s,再循环。引导分析控制要求讲解、引导分析5min[资讯准备]移位指令注意：移位的条件每接通一次只执行一次移N位操作，要加入边沿指令P或N1.（普通）移位指令2.循环移位指令需要多次移位时，IN和OUT要使用相同的地址讲解、提问15min[计划方案]拟定控制方案学生分组讨论硬件设计方案（选择输入输出设备、分配I/O地址、绘制I/O接线图）教师启发、引导以及巡查各组情况，及时给予帮助和解惑分组讨论、课堂练习10min[方案实施]控制程序设计学生分组进行步进顺控梯形图程序设计【运用移位指令、经验设计法进行设计】教师启发、引导以及巡查各组情况，及时给予帮助和解惑（关键点：初始值的赋值、移位脉冲的编程以及移位指令的使用）分组讨论、设计程序、调试操作10min[设计拓展]步进顺控法设计将移位指令和步进顺控思路结合起来，设计广场霓虹灯。1、绘制广场霓虹灯项目的顺序功能图2、学生分组设计广场霓虹灯项目的步进梯形图程序3、学生分组在实训台上调试出正确的效果讨论控制要求，制订方案20min【实训项目】编程完成三相六拍步进电机的正反转控制，并能进行调速控制引导分析控制要求分组讨论、设计程序10min【资讯准备】步进电机的控制原理1）步进电机三相六拍的含义如下：正转相序为A-AB-B-BC-C-CA；反转相序为A－AC-C-CB-B-BA。2）转速调节在500-2步/s调节，即定时2-500ms/步或（拍）程序中可以先设定一初值如定时500ms，再设定加速或减速调整按钮进行调整。3）可采用循环移位指令或移位寄存器指令进行编程设计。讲解、引导分析15min【计划、实施】1、学生分组进行外围接线图的设计/2、//2、梯形图程序设计关键：怎样用移位指令完成三相六拍的控制，分两步进行：1）先完成正反转控制2）再实现转速控制3、并在实训台上调试出正确的效果。设计梯形图程序分组讨论、设计并调试程序75min[本课小结]验收及点评：教师检查验收各组调试结果并给予评价讨论、归纳15min[作业布置]项目资料整理（接线图、梯形图程序）[课后分析]《PLC应用技术》教案课题名称项目13：恒温加热器控制主讲授课类型项目化课程、一体化教学课次27-28教学班级授课时间地点备注月日第周星期第节S11-207月日第周星期第节教学目标及要求1.理解模拟量模块的作用2.掌握模拟量模块的正确使用，并能进行相应的拓展学习。教学重点模拟量模块的正确连接、I/O地址、偏置增益校准及编程使用。教学难点模拟量模块的偏置增益校准、A/D模块的输出数字与实际物理量的关系方法手段多媒体教学、一体化教学教具PLC实训台教学过程、内容方法形式时间[知识回顾]移位指令、移位寄存器的各自特点和编程使用提问5min[新课导入]【案例项目1】：水库的水位控制设计设计某水库的水位监控装置。要求：用压力式水位传感器进行测量，每秒转换一次后输入到PLC中进行控制，当水位低于20m时用Y0报警，当高于90m时用Y1报警。并要求能输出实时水位。引导分析控制要求水位的测量控制属于模拟量控制。PLC内部只能处理数字量。带变送器的传感器装置将水位转换成电压或电流输出，A/D转换模块把外部的电压或电流物理量转变成数字量供PLC处理。讲解、引导分析5min[资讯准备1]模拟量模块的使用