工业数据采集与标识解析 教案2.1智能IO数据采集-教案

《智能IO数据采集》教案授课教师XXX班级XXX学时3授课日期20XX-XX教学任务智能IO数据采集授课方式□讲授☑实践授课地点□多媒体教室☑实验/实训室□企业主要参考资料《工业数据采集与标识解析》机械工业出版社《工业设备安全标准GB/T5226.1-2019》教学目标素质目标：1.树立安全与质量意识，规范接线与调试操作。2.培养团队合作与工程实践能力。3.激发创新意识，形成系统化思维。知识目标：1.理解数据采集（DAQ）的基本概念。区分模拟量、数字量、开关量。3.掌握远程I/O系统组成与通信原理。能力目标：1.独立完成远程I/O硬件组态与通信参数配置。编写PLC逻辑实现输入采集与输出控制。利用监控界面实时显示采集数据。教学内容数据采集原理及意义。模拟量、数字量、开关量概念。远程I/O系统组成及通信参数配置。PLC编程与调试（读取I2.0输入并驱动输出灯）。重点难点重点：远程I/O模块的组态与地址映射。难点：通信配置与I/O映射一致性。教学方法线上线下混合式教学法、任务驱动法、情景教学法等素材资源☑文本素材□实物展示☑PPT幻灯片□音频素材☑视频素材□动画素材□图形/图像素材☑网络资源□其他课后作业完成实验报告（含系统组态截图、变量表与调试日志）。教学反思成功点：学生能独立完成配置与调试，团队协作良好。改进点：部分学生对I/O地址分配理解不足，后续补充图解。思政成效：强化安全与规范意识，培养工匠精神与创新思维。注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份本表。重复班授课可不另填写教案。 

教学过程及内容一、导入新课（15分钟）注解与注意事项1.情景引入：播放自动化产线视频，展示供料、分拣、仓储环节的数据采集点。2.任务驱动：提出问题：“为什么工厂现场要用远程I/O，而不是所有信号都接在PLC上？”引导学生思考采集距离、信号抗干扰、模块化扩展性等因素。3.学习目标说明：明确本节课的知识点与技能目标，关联工业物联网实际应用。1、通过现实案例引发学生兴趣，帮助他们理解远程I/O的应用价值。2、学生易混淆I/O模块与PLC扩展模块概念，教师应在PPT中直观展示两者区别。3、融入课程思政：讨论技术革新对生产效率的促进作用。二、新知识点与技能点（60分钟）注解与注意事项模块1：数据采集基本概念与信号类型（15分钟）注解：教师可展示传感器信号波形（连续与离散对比），引导学生理解采样频率概念。注意事项：避免在理论讲解中脱离实践，应结合实验台上的温度传感器或光电开关示例。数据采集系统的组成：传感器→I/O模块→PLC→上位机。模拟量（温度、压力）与数字量（开关信号）的特点。模块2：远程I/O系统组成与通信原理（15分钟）注解：强调设备命名和IP规划一致性是通信成功的关键。注意事项：若使用多个模块，建议学生提前编号并贴标签，防止配置混乱。讲解内容：EX-1110模块的基本结构：电源、CPU、DI/DO端口、通信接口。介绍PROFINET通信特性：基于以太网的实时数据传输。操作示范：连接PLC与远程I/O的物理网络，展示绿灯指示通信成功。模块3：组态与地址映射（15分钟）教师注解：解释地址映射表的意义——PLC逻辑与物理端口的桥梁。注意事项：地址重复是常见错误，教师应演示“编译错误定位”功能。实操内容：在TIAPortal中添加EX-1110模块，导入GSDML文件。分配模块槽位，设置输入（I2.0～I2.7）和输出（Q4.0～Q4.7）地址。模块4：PLC编程与在线监控（15分钟）教师注解：使用“强制变量”功能模拟传感器动作，观察输出变化。注意事项：强调下载程序前需断开输出电源，确保安全。编程内容：在OB1中编写基础逻辑：当I2.0输入为1时，Q4.0输出灯亮。添加网络变量表，监控输入输出实时变化。三、教学总结（15分钟）注解与注意事项回顾远程I/O采集流程：设备配置→地址映射→程序编写→在线监控小组代表汇报实验结果。教师点评并提出