工业数据采集与标识解析 教案2.2仓位数据采集-教案

《仓位数据采集》教案授课教师XXX班级XXX学时3授课日期20XX-XX教学任务仓位数据采集授课方式□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.理解仓位数据采集在智能仓储系统中的作用。掌握PROFINET与PROFIBUS双协议通信原理与配置方法。3.理解位到整型数据打包思想。能力目标：1.独立完成远程I/O与PLC的通信配置。编写程序实现多仓位状态信号的采集与转换。设计并调试HMI界面，实现仓位状态实时可视化。教学内容仓储系统结构与仓位传感器信号原理。PLC通信模块（CM1243-5）的安装与参数设置。远程I/O模块通信配置（PROFINET与PROFIBUS）。位到整型数据打包逻辑实现与HMI显示。重点难点重点：多协议通信组网与仓位信号转换逻辑。难点：PROFINET与PROFIBUS双总线环境下的设备地址与寄存器映射关系。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□其他课后作业实验报告：包含配置参数表、仓位信号映射表、程序截图与调试日志。拓展思考题：比较PROFINET与PROFIBUS在仓储系统中的优缺点及适用场景。教学反思成功点：学生能熟练完成多协议组网与仓位采集。小组协作有效，实验记录规范。改进点：建议增加“仓位数据异常检测”模块，提升系统鲁棒性。思政成效：在教学中渗透“质量第一、安全优先”的职业规范；鼓励学生从现场问题出发，提出改进方案，体现工匠精神。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）注解与注意事项情景引入：展示智能仓储线实际视频（料箱进出、仓位指示灯变化）。提问：“如何让PLC知道每个仓位是否有料？不同通信方式对性能有什么影响？”教学任务：说明本节课目标：实现仓位状态采集、数据转换与显示。教师注解：通过仓储场景引导学生从“信号—通信—控制—显示”的数据流思维出发。注意事项：强调安全：学生接线与更换模块时需断电操作。二、新知识点与技能点（60分钟）注解与注意事项模块1：仓位信号原理与传感器应用（10分钟）教师注解：引导学生思考信号类型（NPN/PNP）与PLC输入类型匹配。注意事项：若传感器供电极性错误，会导致PLC采集信号不稳定。内容：光电、接近、光纤等传感器检测仓位状态的工作方式。示范：通过光电传感器检测“有料/无料”信号变化。模块2：PROFINET与PROFIBUS双通信架构（15分钟）教师注解：强调命名规范与IP规划的重要性。注意事项：同一网络段内设备名必须唯一，IP冲突会导致无法通信。内容：介绍两种总线的结构、速度与应用差异。PROFINET：以太网实时通信，带宽高、拓扑灵活。PROFIBUS：RS485总线，抗干扰强、适合远距离。演示：展示网络拓扑图，一侧为主站PLC，另一侧为两个远程I/O节点。模块3：远程I/O模块组态与参数配置（20分钟）教师注解：指导学生使用“硬件组态视图”检查槽位号与端口映射。注意事项：不同模块通信参数需与现场设备一致，下载后检查“设备在线诊断”。内容：在TIAPortal中添加EX-1110（PROFINET）和EX-1020（PROFIBUS）模块。导入GSD与GSDML文件。设定设备名称、IP地址、波特率与数据位。配置仓位输入模块（DI模块）。模块4：位到整型数据打包逻辑（10分钟）教师注解：演示二进制转十进制的实时变化关系，让学生理解打包原理。注意事项：数据打包时应保持位序一致，避免显示逻辑错误。内容：将S1～S9仓位信号打包为整型MW0，用于HMI统一显示。S1→M0.0S2→M0.1…S9→M1.0使用MOVE或WORD_TO_INT指令实现位组合。三、教学总结（15分钟）注解与注意事项回顾：仓位采集→通信配置→打包显示的完整流程。学生展示：各组演示仓位状态