控制基础系统及调试 9

教案（2023级）课程PLC运动控制技术授课班级23电气自动化2班授课教师学期2024-2025第二学期

义乌工商职业技术学院教案（2023级）2024/2025学年第二学期课程名称PLC运动控制技术授课教师授课内容智能抓棉分拣机单机联网控制授课班级23电气授课教室实训211授课课时4课时学情分析知识基础：学生未掌握绘制工艺流程图的方法的基础知识，包括PLC的各类编程方法，学生仅具备MCGS界面设计的相关常识，基础知识相对缺乏。技能基础：未具备设计智能抓棉分拣机控制系统的硬件电路的相关技能基础，难以联接智能抓棉分拣机控制系统的硬件电路。学习特点：在面对学生学习动力和态度存在差异的实际情况时，教学设计应充分考虑个体差异，注重激发每位学生的积极性与参与感。结合本课程以实践为核心的特点，建议采用“分层实训+合作互助”的教学模式，通过任务驱动与同伴协作的方式，提升整体课堂效率与学习效果。针对部分学习主动性强的学生，可以引导他们承担更多责任，在小组中发挥带头作用；而对于基础较为薄弱的学生，则通过结对帮扶的形式，在同伴指导下逐步掌握关键技能。这种能力互补的分组方式，不仅有助于知识的理解与内化，还能在互动中培养学生的沟通能力和团队意识。教师则从传统的“全程讲解者”转变为“过程引导者”，将更多精力投入到关键环节的点拨与个性化指导中。考虑到班级人数较多，教学过程中可采取“集中讲解与个别辅导相结合”的双轨策略。对于普遍存在的操作难点或易错点，教师可通过集中演示、录制微课等方式统一讲解，提高教学效率；而对于个别学生的特殊问题，则鼓励其主动发起讨论或寻求同伴帮助，从而逐步养成自主解决问题的习惯。在任务设计上，应构建具有梯度性和可操作性的实训体系，将核心技能分解为基础、进阶和拓展三个层次，使学生能够根据自身情况选择合适的起点，并在完成任务的过程中不断挑战更高目标。同时，为学有余力的学生设置开放性、创新性的拓展任务，激发他们的探索欲望和创造潜能。这样的教学安排，不仅提升了课堂的灵活性和针对性，也让不同层次的学生都能在实践中获得成长与成就感，从而营造出积极向上、互帮互学的学习氛围，真正实现“因材施教、全员发展”的教学目标。教学目标知识目标：1.熟悉根据工艺要求绘制工艺流程图的方法；2.掌握PLC的各类编程方法；3.掌握MCGS界面设计以及各类脚本编程方法。能力目标：1.能根据工艺要求设计智能抓棉分拣机控制系统的硬件电路；2.能根据工艺要求联接智能抓棉分拣机控制系统的硬件电路；3.能根据工艺要求绘制智能抓棉分拣机控制系统的工艺流程图；4.能根据工艺要求编写智能抓棉分拣机控制系统的PLC和触摸屏程序；5.能根据工艺要求完成智能抓棉分拣机控制系统的调试和优化素质目标：1.养成相互帮助，团结合作的团队精神。2.认真细致的学习态度。3.培养爱国之情、砥砺强国之志、实践技能报国之行。4.培养学生不断探索和求索的科学精神。教学重难点重点：1.熟悉根据工艺要求绘制工艺流程图的方法；2.掌握PLC的各类编程方法；3.掌握MCGS界面设计以及各类脚本编程方法。难点：1.能根据工艺要求设计智能抓棉分拣机控制系统的硬件电路；2.能根据工艺要求联接智能抓棉分拣机控制系统的硬件电路；3.能根据工艺要求绘制智能抓棉分拣机控制系统的工艺流程图；教学策略采用的教学模式，具体的教学方法本次课程围绕真实工业应用场景，构建了一个以“任务驱动、项目导向、协作学习”为核心的多元化教学体系。通过将企业级工程案例转化为可操作的实训模块，引导学生在小组合作中主动参与、共同探究，逐步完成由浅入深的任务链，实现知识与技能的螺旋式提升。课堂上，教师以实际工程项目为载体，设计具有逻辑关联性的系列任务，鼓励学生以团队形式进行讨论、制定方案并分工实施。这种基于真实情境的学习方式，不仅增强了学生的动手实践能力，也有效锻炼了他们在沟通协调、问题解决和任务管理方面的综合素养，真正体现了“做中学、做中教”的教学理念。为了更好地满足不同层次学生的学习需求，课程内容采用模块化设计，将复杂的工程项目拆解为多个可执行的小任务，使学生能够循序渐进地掌握关键技能。同时，借助信息化教学工具，教师对重点难点进行实时辅助与精准指导，提升了课堂教学的互动性与实效性。课后任务延续课堂项目内容，如编写更复杂的控制程序或优化系统设计方案，帮助学生通过反复练习巩固所学，并逐步形成独立思考与创新应用的能力。整个教学过程中，注重过程性评价与个性化反馈，确保每位学生都能在合作中成长，在实践中进步，最终实现从知识理解到技能转化的有效衔接，全面提升其职业素养与综合能力。教学资源教材及多媒体视频、慕课、凤鸣学堂、职教云平台等其他教学网站等信息化手段提供的多样化课程以及富有新意的教学方法去更好的提升课堂的趣味性更好的创造出能够适合学生的精彩的课堂。教学实施任务一（第1、2课时）教学环节（时间）教学内容师生活动设计意图课程思政一、任务导入（5分钟）【教师】使用OA进行签到【学生】班干部报请假人员及原因【教师】提出问题问题一：上节课的我们学习了网络应用智能抓棉分拣项目相关的基础知识，请同学们回忆一下网络应用智能抓棉分拣项目的相关理论知识？问题二：同学们思考一下上节课网络应用智能抓棉分拣项目和这节课智能抓棉分拣机单机联网控制的学习有什么联系？【学生】思考、举手回答问题根据内容不同，侧重面不同，要求不同，精心设计导入环节以激发学生的学习兴趣和主动性，通过智能抓棉分拣机单机联网控制实际应用案例，引导学生思考科技对社会发展的影响，特别是如何通过技术创新来解决现实中的环境和社会问题，增强他们的社会责任感。这个教学设计的意图在于通过精心设计的导入环节，激发学生的学习兴趣与探究欲望，引导他们从关注技术本身延伸到思考技术背后的社会价值与现实意义。以“智能抓棉分拣机单机联网控制”这一真实工业应用案例为切入点，教师将抽象的知识具体化、情境化，使学生能够在熟悉的情境中理解复杂的技术原理，如PLC控制、工业通讯、自动化系统集成等。更重要的是，该设计不仅仅停留在技术层面的理解，而是进一步引导学生思考科技发展对社会、环境带来的深远影响。例如，如何通过技术创新提升生产效率、减少资源浪费、改善劳动条件，从而推动可持续发展。这样的引导有助于帮助学生建立起“技术服务于社会”的意识，增强他们的社会责任感和工程伦理观念。同时，这种导入方式也为后续的教学内容做好铺垫，使学生在学习过程中带着问题和思考进入实训环节，不仅提升了课堂的连贯性和逻辑性，也促进了学生从被动接受知识向主动探索和批判性思考的转变。整体而言，这一设计旨在实现知识传授、能力培养与价值引领的有机统一，帮助学生在掌握专业技能的同时，树立正确的技术观和社会责任感，为其成长为具有创新精神和社会担当的新时代技术人才奠定基础。引导学生理解本课程设定的目标，激发他们的学习兴趣，并注重培养学生的互助精神。在实训环节中，鼓励同学们相互帮助、共同进步，营造积极向上的团队氛围。通过这种合作学习的方式，不仅能显著提高项目的完成质量，还能加深学生之间的友谊和信任，增强集体荣誉感。大家在一个支持性和协作性的环境中工作，不仅有助于每位同学更好地掌握课程内容，还能让他们体会到团队合作的重要性。二、掌握工艺流程图的绘制方法转塔的移动由电动机M1驱动，通过丝杠带动滑块来模拟转塔的左右移动M1为步进电动机，使用旋转编码器对转塔位置进行实时监测，丝杆的螺距为4mm，步进电动机旋转一周需要2000个脉冲。在工艺流程图的绘制教学中，可以设计一个简单的师生活动来增强学生的参与感和理解深度：教师首先介绍工艺流程图的基本概念、符号及其意义，比如如何表示不同的设备、物料流动方向以及控制过程。接着，教师可以通过一个具体的例子，如智能抓棉分拣机的工作流程，简要说明从棉花进料到最终分拣完成的各个步骤，并展示一个已完成的工艺流程图作为参考。然后，将学生分成小组，每组负责绘制该工艺流程图的一部分。例如，一组负责绘制原材料输入部分，另一组负责处理过程，还有一组负责输出和包装环节。每个小组需要讨论并确定使用哪些符号来准确表示各自负责的部分，并在给定的纸上开始绘制。在这个过程中，教师可以在教室内巡回指导，解答学生们可能遇到的问题，同时鼓励学生之间相互交流想法和解决方案。这不仅促进了团队合作，也加深了对工艺流程细节的理解。这样的教学活动设计，旨在通过一个贴近实际、注重实践的方式，帮助学生在动手操作中真正理解工艺流程图的作用和绘制方法。通过教师引导与学生合作相结合的形式，让学生在“做”的过程中不断思考、交流和调整，从而实现对知识的深入理解和技能的有效掌握。整个活动强调学生的主动参与和团队协作，不仅锻炼了他们对流程结构的分析能力，也提升了他们在实际任务中运用专业符号和语言进行表达的能力。同时，这种基于真实设备和情境的教学方式，使学生能够更直观地感受到所学内容在工业生产中的应用价值，增强学习的目的性和职业认同感。更重要的是，活动过程潜移默化地培养了学生的逻辑思维、沟通能力和责任意识，为他们在今后的学习和职业发展中打下坚实的基础。整体上，这是一种将知识、技能与素养融合贯通的教学尝试，体现了以学生为中心、注重能力培养的教学理念。为了培养学生的工匠精神，通过一系列精心设计的教学活动和反思环节，帮助学生深刻理解创新的复杂性和创新精神的重要性。在实践中，学生将体会到追求卓越，学习如何通过坚持不懈的努力实现目标，并认识到持续创新的价值。通过这种方式，学生们不仅能掌握扎实的技术能力，还能领悟到在工作中保持高标准和创新思维的重要性，从而为社会贡献更多的智慧和力量。这样的教学方法旨在激励学生不仅成为技术上的专家，也成为具有高度职业操守和社会责任感的专业人才。三、掌握PLC的各类编程方法程序段1：主站把从M300.0开始的100个字节存储到从站1从M300.0开始的100个字节中。从站1把从M400.0开始的100个字节存储到主站从M400.0开始的100个字节中。程序段2：主站把从M500.0开始的100个字节存储到从站2从M500.0开始的100个字节中，从站2把从M600.0开始的100个字节存储到主站从M600.0开始的100个字节中，如图11-6所示通过老师讲解相关的基本结构，引导学生对每个结构的构造进行思考，教师提出引导性问题：“PLC的各类编程方法有几种？”学生分组讨论问题，并派代表回答。教师对学生的回答进行点评，并进一步解释相关概念帮助学生进一步掌握PLC的各类编程方法。使得学生对控制系统的整体有了解，更进一步清晰概念，通过这种互动式的教学方法，学生不仅能更深层次地掌握智能控制系统的各个组成部分，还能培养他们的创新思维和批判性思考能力。老师在讲解过程中不断提出开放性问题，引导学生进行深入思考和讨论，帮助他们在实践中发现问题并寻找解决方案。这种教学方式能提升学生的专业知识水平，还能激发他们的学习兴趣和主动性，为未来的职业发展打下坚实的基础。通过这种互动方式，教师可以引导学生培养社会责任感、创新精神、团队合作能力以及批判性思维等重要品质课堂小结介绍了工艺流程图在工业自动化设计中的重要作用，强调其作为工程语言在沟通设计意图、指导系统调试方面的关键意义。随后，详细讲解了流程图中常见的图形符号，如传感器、控制器、执行器、信号流向线等，并结合具体案例说明了如何用这些符号构建完整的控制逻辑。在实践环节，学生们进行了简单的工艺流程图绘制练习，任务包括识别系统功能模块、确定控制顺序、标注信号流向等。通过动手操作，学生不仅加深了对流程图结构的理解，也提升了逻辑思维能力和绘图规范意识。尽管部分学生在初次绘制过程中对复杂控制逻辑的表达还不够熟练，但在老师的引导和小组讨论中逐步理清思路，完成了符合基本要求的流程图。总体来看，本节课达到了预期的教学目标，学生掌握了工艺流程图的基本绘制方法，为后续学习更复杂的控制系统设计打下了良好基础。同时，也为他们今后在工程实践中更好地进行技术交流和方案表达提供了支持。任务二（第3、4课时）教学环节（时间）教学内容师生活动设计意图课程思政一：掌握MCGS界面设计以及各类脚本编程方法转塔安装在丝杠上，其中SQ3、SQ4分别为转塔左右移动限位开关，SQ1、SQ2分别为极限位开关。转塔开始调试前，滑块位于SQ3与SQ4之间，设置速度（在触摸屏上设定速度范围应在4.0～12.0mm/s，精确到小数点后一位），按下转塔“复位”按钮使转塔回到左侧原点位置SQ3处（此时触摸屏显示转塔位置为0mm），按下按钮SB1，转塔向右行驶2cm停止2s，转塔继续向右运行，至SQ4处停止，等待2s后向左运行，转塔向左行驶2cm后停止，2s后运行至SQ3处停止，整个调试过程结束。整个过程中按下停止按钮SB2，转塔停止，再次按下SB1，转塔从当前位置开始继续运行。转塔调试过程中，转塔移动时，HL1以1Hz闪烁，停止及调试结束时HL1灯灭。老师介绍MCGS界面设计的软件设计的工艺流程图中各个模块的相关构成以及相应的使用方法，通过案例分析流程图的各个组成部分让学生分组讨论实际应用，并进行初步讲解。教师提出引导性问题：“MCGS界面设计以及各类脚本编程有几种方法”学生分组讨论问题，并派代表回答。教师对学生的回答进行点评，并进一步解释相关概念。通过这样的教学活动，学生不仅能够在动手实践中加深对理论知识的理解，还能够实现从“知道”到“做到”的有效转化，真正将书本上的概念、原理和符号转化为可操作的实际技能。这种由理论走向实践的过程，有助于学生建立起系统化的认知结构，使他们在面对真实工程问题时，能够运用所学知识进行分析、判断和解决。同时，在绘制工艺流程图的过程中，学生需要结合设备运行原理、物料流动路径以及控制逻辑等多个方面进行综合思考，这不仅提升了他们的专业理解能力，也锻炼了实际应用能力和工程思维。他们开始学会如何把抽象的文字描述转化为直观的图形表达，从而更好地服务于生产现场的技术沟通与流程管理。此外，这种实践导向的学习方式还能激发学生的探索精神和创新意识，让他们在不断尝试和调整中体会技术应用的灵活性与多样性。通过反复练习与反思，学生不仅能掌握具体的操作方法，更能形成独立思考和自主学习的能力，为今后的职业发展和技术提升打下坚实的基础。这种互动方式鼓励学生跳出传统思维框架，提出新颖的解决方案，并通过批判性思考评估不同方案的优缺点二、复习总结前三课时的内容复习工艺流程图的绘制方法；复习PLC的各类编程方法；复习MCGS界面设计以及各类脚本编程方法；在教学过程中，老师首先对整个工艺流程或控制流程的各个阶段进行系统讲解，重点强调每个环节中需要注意的关键点和常见问题。例如，在物料输送阶段需要关注流量与速度的匹配，在分拣阶段要确保传感器信号的准确性，在控制系统执行阶段则要注意PLC逻辑的合理性等。通过这样的讲解，学生能够建立起对整体流程的清晰认知，并意识到每一个细节都可能影响到最终的运行效果。随后，教师根据讲解内容提出具有引导性和启发性的问题，如“如果抓棉机在运行过程中出现物料堵塞，应该如何排查并优化流程设计？”或者“在联网控制模式下，如何保证各设备之间的通讯稳定性？”这些问题不仅紧扣课堂知识点，还贴近实际工业场景，促使学生从理论延伸到应用层面进行思考。学生按照小组展开讨论，结合所学知识和生活经验，分析问题成因、提出解决思路，并尝试从不同角度寻找优化方案。每组推选一名代表进行总结发言，向全班分享本组的讨论成果。这一过程不仅锻炼了学生的表达能力，也增强了他们在团队中倾听、协商与协作的能力。通过这样的教学环节，学生不仅能够对系统设计的整体流程建立起更加清晰、系统的认知框架，还能够在分析问题与设计方案的过程中逐步锻炼和提升自身的逻辑思维能力。教师在讲解中引导学生关注每一个设计阶段之间的内在联系与递进关系，使他们在理解“为什么这样做”的基础上，进一步思考“应该怎样做”以及“还可以怎么做”。这种层层递进的教学方式，有助于学生形成条理清晰、结构严谨的思维方式，使他们在面对复杂的工程任务时，能够有条不紊地进行分析、判断与决策。同时，在小组讨论和代表发言的过程中，学生不仅要梳理自己的思路，还要倾听他人的观点并进行整合，这种多角度的思维碰撞也有助于他们构建更全面、深入的理解，从而在今后的学习和工作中具备更强的系统设计能力和工程实践素养。这种开放性问题不仅能够激发学生的创造力和探索精神，还能引导他们跳出固定思维模式，从不同角度思考问题，尝试提出多样化的解决方案，从而培养独立思考和创新实践的能力。课堂小结介绍了MCGS软件的基本功能及其在自动化系统中的应用，重点讲解了如何使用MCGS进行主界面、子界面和动态画面的设计。通过实际演示，学生学习了控件的添加与属性设置、图层管理、动画连接等关键操作，掌握了构建直观、实用监控界面