《可编程控制器应用技术》教案全套 任务1-1 认识可编程控制器-3-2 自动售货机程序设计

教案1：任务1-1认识可编程控制器授课班级24机电1、2班课时2学时教学资源课件、S7-1200PLC实物、PLC使用手册电子版、多媒体设备教材名称及出版社《可编程控制器应用技术》，机械工业出版社学情分析学生为大二学生，具备电工电子及电气控制基础，对工业控制有初步认知；理论抽象能力较弱，对工业控制器的实物结构和实际应用兴趣浓厚；自主学习能力一般，需通过实物演示、互动提问引导主动思考。教学目标和要求知识目标1.掌握PLC的定义、核心功能和发展历史；认识PLC外部输入输出端子，理解其功能和基本连接原则；3.了解PLC使用手册的核心内容和查阅方法。技能目标能够准确识别PLC输入输出端子的作用；能够识别PLC面板指示灯的含义及状态；能够熟练下载并阅读PLC使用手册，查找关键信息。素养目标培养安全用电、规范操作、热爱劳动的基本职业素养；培养爱岗敬业、团结协作、精益求精的工匠精神。培养人工智能的应用能力。课程思政结合国产PLC品牌（汇川、信捷）发展历程，强调技术自主创新对工业强国的重要性，引入2023年国产PLC市占率36.1%的行业数据，激发学生民族自豪感和技术报国情怀。时间分配：3分钟教学重难点教学重点1.PLC的定义、发展历史、分类和应用；教学难点1.通用PLC硬件结构；2.通用PLC软件结构；技能赛项对接对接《可编程控制系统集成及应用》初级证书：1.2电气设备安装；2.2可编程控制器调试教学策略以学生为中心的教学理念，项目引领，任务驱动式教学方法，实现学中做，做中学的及教学模式。教学环节三阶六环教学环节：课前准备、任务分析、知识讲解、任务实施、总结评价、课后拓展。课前教师活动学生活动1.学习平台导入学生信息。2.发布开课通知。3.发布讨论话题,破冰行动。接受信息课中教学过程教学环节教学内容教师活动学生活动时间课堂导入破冰行动：你来自哪里（省、市）？有什么爱好？26年春晚看了吗？哪些节目让你印象深刻？春晚的赞助商你注意了吗？点名教师自我介绍，观看学生提交的自我介绍，应用AI自动生成话题总结引导：具身智能机器人技术和AI技术的快速发展。学生完成自我介绍以及讨论话题。15min课程介绍分四部分介绍本课程设计思路课程设计、课程建设、教学实施、特色创新。重点介绍课程考核评价。重点关注课程考核评价指标及权重。30min知识链接讲解PLC的定义、核心功能（逻辑控制、运动控制等）及发展阶段、分类。2.通用PLC的硬件结构和软件结构1.提问：传统继电器控制电路有哪些缺点？讲解PLC的定义、五大核心功能与本教程的关系。逻辑控制（项目一、二、四）、数据处理（项目三）、通信功能（项目五）、工业过程控制和运动控制（项目六）。1.回答提问2.观看教材目录30min任务实施PLC认知话题发布讨论：市场上主流PLC有哪些？国产PLC有哪些品牌？如何实现弯道超车？回帖10min总结测评总结与测评1.归纳重点知识：PLC核心功能、手册查阅技巧；2.课程平台发布随堂测试完成测试，提出疑难问题5min课后作业课程平台发布作业：认识可编程控制器课后反思教案2：任务1-2S7-1200PLC硬件系统认知授课班级24机电1、2班课时2学时教学资源S7-1200PLC实物、电路板、电气原理图图纸、电工工具（万用表、压线钳）、接线端子、《S7-1200PLC硬件手册》教材名称及出版社《可编程控制器应用技术》，机械工业出版社学情分析1.已掌握PLC的基本定义、分类和应用，具备电工接线基础；对硬件实操兴趣浓厚，但规范接线和故障排查能力不足；2.易混淆源型/漏型接线、继电器/晶体管输出等概念，需强化实操训练。3.对数字量和模拟量的定义不太清楚。教学目标和要求知识目标掌握西门子S7-1200PLC的硬件组成；掌握S7-1200CPU的外部结构（端子排、存储卡槽等）；理解PLC控制系统的接线原则和IEC国际电工委员会标准。技能目标能够准确识别PLC输入输出端子的作用；能够识别PLC面板指示灯的含义及状态；能够根据电气原理图完成PLC控制系统的安装与接线；能使用万用表进行电路自检（通断检测、短路排查）；5.能完成上电前的安全检查和上电后的状态检测。素养目标养成电气技术员安全规范作业的基本素养；遵守IEC国际电工委员会标准，培养标准化作业意识；注重工具整理和工位卫生，强化劳动教育。了解PLC使用手册的核心内容和查阅方法。：课程思政强调接线规范的重要性：案例分享因接线错误导致设备损坏的事故，引导学生树立“安全第一、规范操作”的责任意识；2.通过标准化接线训练，体会“精益求精”的工匠精神在工业生产中的应用。教学重难点教学重点S7-1200CPU模块的外部结构；PLC输入输出端子的识别与功能理解；PLC面板指示灯的识别与状态判断；S7-1200PLC的安装与接线；电路自检和上电检测的步骤。教学难点源型/漏型输入的接线差异与实际应用选择；2.上电检测时的故障判断与排查方法。技能赛项对接对接《可编程控制系统集成及应用》初级证书：1.2电气设备安装；2.2可编程控制器调试教学策略以学生为中心的教学理念，项目引领，任务驱动式教学方法，实现学中做，做中学的及教学模式。教学环节三阶六环教学环节：课前准备、任务分析、知识讲解、任务实施、总结评价、课后拓展。课前教师活动学生活动1.学习平台导入学生信息。2.发布开课通知。3.发布讨论话题,破冰行动。接受信息课中教学过程教学环节教学内容教师活动学生活动时间任务分析多功能PLC控制电路的设计与与安装提出本次课的任务要求，导入本次课的任务目标接受任务5知识讲解S7-1200PLC的硬件组成1214CPU模块的外部结构（PLC输入输出端子的识别与功能理解、PLC面板指示灯的识别与状态判）。S7-1200PLC的安装与接线课堂提问：PLC的四大模块。重点分析CPU模块训练学生从使用手册中快速定位关键技术参数的方法。指出电路板各元件的名称，对照PLC实物说出1214AC/DC/RLY模块的外部结构，指出电源端子、数字量和模拟量端子DI/DO/AI/AO）、存储卡槽、以太网接口，输入输出指示灯。3.解读IEC标准中关于PLC接线的基本要求。重点：供电电源的接线、漏型和源型接线、晶体管输出和继电器输出的区别。回答问题观察实物，指出CPU模块的结构和各部件的功能。阅读IEC标准要点。15min20min35min总结测评总结测评总结新知识点，发布课堂练习完成课堂练习10min任务实施设计并安装一个多功能PLC控制电路板，可以完成多种控制任务。画出PLC输入输出端电路图，完成电路接线和电路检查。下发任务工单和电气原理图，分组分配接线任务重点提示：IO分配方案、电源接线和光电开关的接线。巡视指导，纠正不规范操作，解答接线疑问；指导使用万用表和自检表进行通断检测和短路排查。接受任务工单领取元器件，分组完成接线操作，使用万用表自检，记录检测结果3.根据故障现象分析接线错误。10min总结测评总结与测评归纳总结：电源接线和光电开关的接线方法；2.自建和上电检测方法。3.小组评比，选出优秀小组。优秀组组长总结发言。5min课后作业课程平台发布作业：1.绘制本次任务的电气接线图，标注端子编号和线号；2.查阅资料，总结PLC接线中常见的5种故障类型及排查方法。课后反思增加模拟接线故障场景，提升学生故障排查能力；教案3：任务1-3TIA博途软件安装与使用授课班级24机电1、2班课时2学时教学资源安装有Windows系统的计算机、TIAV16软件安装包、软件操作视频、硬件组态案例文件教材名称及出版社《可编程控制器应用技术》，机械工业出版社学情分析1.已熟悉S7-1200PLC硬件结构，具备基本计算机操作能力；2.对工业软件的安装和组态操作陌生，易因环境配置问题导致安装失败；逻辑思维能力较强，但需要step-by-step的实操指导。教学目标和要求知识目标掌握TIAV16软件的功能作用（编程、组态、仿真）；掌握TIAV16软件的安装条件（系统要求、硬件配置）和方法；熟悉TIAV16软件的视图界面（项目视图、Portal视图）和基本操作流程。技能目标能够独立完成TIAV16软件的安装与环境配置；能够熟练操作软件的基本功能（项目创建、设备添加）；能根据要求完成S7-1200PLC的硬件组态（CPU型号选择、模块添加）。素养目标强化岗位安全责任意识，规范软件安装和使用流程；培养团队协作能力，在遇到安装问题时互助解决；3.树立精益求精的工匠精神，注重组态参数的准确性。课程思政结合工业软件国产化趋势，介绍国产工业控制软件（如昆仑通态、汇川InoProShop）的发展成果，强调软件自主可控的战略意义，激发学生学习积极性。教学重难点教学重点TIAV16软件的安装步骤和环境配置；软件视图界面的操作和项目创建流程；S7-1200PLC的硬件组态方法（CPU选型、模块扩展）。教学难点安装过程中兼容性问题的排查（如系统版本、组件缺失）；硬件组态中模块型号与实际硬件的匹配。技能赛项对接对接《可编程控制系统集成及应用》初级证书：2.1可编程控制器硬件配置；2.3编程软件操作教学策略以学生为中心的教学理念，项目引领，任务驱动式教学方法，实现学中做，做中学的及教学模式。教学环节三阶六环教学环节：课前准备、任务分析、知识讲解、任务实施、总结评价、课后拓展。课前教师活动学生活动1.学习平台导入学生信息。2.发布开课通知。3.发布讨论话题,破冰行动。接受信息课中教学过程教学环节教学内容教师活动学生活动时间任务分析课堂导入展示TIAV16软件组态和编程案例，提问：“TIA博途软件在PLC项目中承担哪些核心工作？”观看案例，讨论软件功能，分享认知5分钟知识讲解博图软件安装指导1.讲解TIAV16软件的安装条件（Windows10/11、内存≥8G等）；2.演示安装步骤：安装包解压、许可协议接受、组件选择、路径设置；3.讲解常见安装问题（如组件缺失、权限不足）的解决方法。跟随演示进行软件安装，记录遇到的问题并求助35分钟软件界面与基础操作1.讲解软件两种视图界面（项目视图、Portal视图）的切换和功能；2.演示项目创建流程：新建项目、命名保存、添加设备（S7-1200CPU）；3.指导学生熟悉工具栏功能（保存、编译、在线连接）。创建新项目，添加指定型号CPU，熟悉界面操作25分钟任务实施硬件组态实操1.演示硬件组态步骤：打开设备配置界面、添加信号模块、设置地址；2.布置任务：根据给定的硬件清单（CPU1214C、SM1223DI/DO模块）完成组态；3.巡视指导，检查组态参数的准确性。分组完成硬件组态任务，编译项目并排查错误20分钟总结测评小结与答疑1.归纳重点：安装要点、组态流程、常见问题解决；2.解答学生操作过程中的疑问，演示项目保存和备份方法。整理笔记，完成项目备份，提出遗留问题5分钟课后作业1.重新梳理TIAV16软件安装和硬件组态的步骤，绘制流程图；2.查找S7-1200CPU1214C的硬件参数，使用软件完成该型号的硬件组态。改进与提高1.制作软件安装和组态的操作视频，方便学生课后复习；2.下次课设置“组态故障排查”环节，提升学生问题解决能力。教案4：任务1-4S7-1200程序设计基础授课班级24机电1、2班课时4学时教学资源TIAV16软件、S7-1200PLC实物、电动机自锁控制实验台、电工工具、梯形图编程案例教材名称及出版社《可编程控制器应用技术》，机械工业出版社学情分析1.已掌握TIAV16软件安装和硬件组态方法，具备PLC硬件接线基础；2.对编程语言（梯形图）的逻辑关系理解较弱，需结合实际电路强化；3.实操动手能力较强，但程序调试和故障排查经验不足。教学目标和要求知识目标掌握S7-1200PLC的主要编程语言（梯形图、功能块图、结构化文本）；2.了解S7-1200PLC物理存储器区（输入映像区、输出映像区、数据块）；3.掌握PLC系统存储区和参数的数据类型（布尔型、整数型等）。技能目标能够完成电动机自锁控制的电路安装与接线；能够使用TIAV16软件编写电动机自锁电路的梯形图程序；能够完成程序的下载、运行和调试，排查常见逻辑错误。素养目标强化岗位安全责任意识，规范电路接线和程序调试流程；培养团队协作能力，在调试过程中分工配合；3.根植劳动光荣的人格理念，体会编程与实操结合的成就感。课程思政分享我国工业自动化领域技术工人的先进事迹（如大国工匠魏均），强调编程技能与实操能力结合的重要性，树立“技能成才、技能报国”的信念。教学重难点教学重点1.梯形图的基本逻辑元素（常开触点、常闭触点、线圈）；2.电动机自锁控制的电路接线和梯形图程序设计；3.程序的下载、运行和调试方法。教学难点1.梯形图逻辑与实际控制要求的对应关系；2.调试过程中逻辑错误的排查方法（如触点接反、线圈短路）。技能赛项对接对接《可编程控制系统集成及应用》初级证书：2.3编程软件操作；2.4可编程控制器程序调试教学策略以学生为中心的教学理念，项目引领，任务驱动式教学方法，实现学中做，做中学的及教学模式。教学环节三阶七环教学环节：课前准备、任务分析、知识讲解、方案设计、任务实施、总结评价、课后拓展。课前教师活动学生活动1.学习平台导入学生信息。2.发布开课通知。3.发布讨论话题,破冰行动。接受信息课中教学过程教学环节教学内容教师活动学生活动时间任务分析应用PLC完成电动机自锁控制电路的安装与调试。展示电动机及自锁控制继电器电路，提问：“如何在应用PLC完成电动机自锁控制电路？”分享认知5分钟知识讲解编程基础1.介绍S7-1200PLC的编程语言类型，重点讲解梯形图的应用场景；2.讲解物理存储器区（I区、Q区、M区）的功能和地址格式；3.结合电动机自锁控制案例，分析控制要求（启动、保持、停止）。记录笔记，理解存储器区功能，分析控制逻辑90分钟方案设计思路电动机自锁电路设计方案展示电动机自锁控制的电气原理图，讲解I/O分配（启动按钮I0.0、停止按钮I0.1、接触器线圈Q0.0）；电动机自锁电路梯形图设计。发布课堂练习：继电器控制和PLC控制的区别与联系。消化吸收完成课堂练习45分钟任务实施任务工单下发任务工单和工具分组接受工单，领取工具。硬件电路安装与检测1.演示电路接线步骤，强调接触器自锁触点的连接；3.指导学生进行接线自检，确保无短路、虚接。分组完成电路接线，使用万用表自检，汇报接线结果程序设计与编写1.演示梯形图程序设计：新建程序块、添加常开/常闭触点、线圈，编写自锁逻辑；2.讲解程序编译方法，排查语法错误；3.指导学生根据控制要求编写程序，强调逻辑完整性。编写梯形图程序，编译并修改语法错误，小组内交叉检查30分钟程序下载与调试1.演示PLC与计算机的连接（编程电缆、以太网），程序下载步骤；>2.指导学生进行运行调试，观察接触器动作和PLC指示灯状态；3.讲解常见调试故障（如程序不运行、自锁失效）的排查方法。完成程序下载，进行调试操作，记录故障现象并排查10分钟总结测评小结与总结1.归纳重点：梯形图编程逻辑、接线规范、调试技巧；2.展示优秀学生作品，点评共性问题。整理笔记，总结本次任务的收获和不足5分钟课后作业任务拓展：电动机全压启动的仿真调试1.优化电动机自锁控制程序，添加过载保护逻辑（假设过载信号为I0.2）；绘制程序的梯形图并标注逻辑关系，写出调试步骤。改进与提高1.增加程序逻辑故障案例，让学生分组排查；.引入仿真软件，课前预习编程逻辑，提升课堂效率。教案5：任务2-1三相异步电动机可逆运转控制授课班级24机电1、2班课时2学时教学资源S7-1200PLC实物、电动机可逆运转实验台、TIAV16软件、电气原理图、电工工具、编程电缆教材名称及出版社《可编程控制器应用技术》，机械工业出版社学情分析已掌握电动机自锁控制的接线和编程方法，熟悉基本逻辑指令；对“可逆运转”的联锁逻辑理解存在困难，易忽视安全保护要求；实操能力较强，但规范接线和程序调试的严谨性不足。教学目标和要求知识目标会分析电动机可逆运转的控制要求，掌握I/O点分配方法；理解软元件联锁（触点联锁）和硬件联锁（接触器互锁）的原理；熟练掌握基本逻辑指令（常开、常闭、与、或、线圈输出）的组合应用。技能目标能够完成电动机可逆运转PLC控制系统的硬件接线；能够使用TIAV16软件编写含联锁逻辑的梯形图程序；能够完成控制系统的安装、调试和故障排查。素养目标1.养成电气技术员安全规范作业的基本素养，重视联锁保护的重要性；2.遵守IEC国际电工委员会标准，规范接线和编程流程；3.强化劳动教育，保持工位整洁和工具规范摆放。课程思政结合工业生产安全事故案例，强调可逆运转控制中联锁保护的必要性，引导学生树立“安全第一、预防为主”的责任意识，体会“精益求精”的工匠精神在安全控制中的体现。教学重难点教学重点电动机可逆运转的I/O点分配和联锁逻辑设计；软元件联锁和硬件联锁的实现方法；梯形图程序的编写与调试。教学难点联锁逻辑的理解与程序实现（避免正反转接触器同时吸合）；调试过程中联锁失效故障的排查方法。技能赛项对接对接《可编程控制系统集成及应用》中级证书：3.2电动机控制电路设计；3程序调试与故障排查教学策略以学生为中心的教学理念，项目引领，任务驱动式教学方法，实现学中做，做中学的及教学模式。教学环节三阶七环教学环节：课前准备、任务分析、知识讲解、方案设计、任务实施、总结评价、课后拓展。课前教师活动学生活动1.学习平台导入学生信息。2.发布开课通知。3.发布讨论话题,破冰行动。接受信息课中教学过程教学环节教学内容教师活动学生活动时间任务分析应用PLC完成电动机可逆运行控制电路的安装与调试。展示电动机可逆运转现场视频，提问：“如何避免正反转接触器同时动作导致短路？”引出联锁控制的核心概念。观看视频，讨论安全风险，思考解决方案5分钟知识讲解1位逻辑指令应用1.触点和线圈类指令2.与指令或指令格式3.典型应用1.触点和线圈类指令:提问触点状态与操作数的关系？博途软件操作讲解。2.与指令和或指令:提问触点状态与操作数的关系？博途软件操作讲解。3.典型应用：两地控制操作博途软件，修改触点操作数的状态，观察触点状态。完成两地控制梯形图程序设计。90分钟知识讲解2位逻辑指令应用置位复位指令置位域复位域RS触发器和SR触发器典型应用：三人抢答器博途软件操作讲解：置位复位的格式功能。发布提问：置位复位指令与线圈赋值指令的区别与联系博途软件操作演示：置位域复位域的格式功能。博途软件操作演示：RS触发器与SR触发器的格式功能。典型应用：重点分析抢答互锁，引入互锁的概念操作博途软件，正确输入置位（域）复位（域）指令。回答课堂练习完成三人抢答器梯形图程序设计。45分钟任务实施任务工单下发任务工单和工具分组接受工单，领取工具。硬件电路设计、安装与检测分析控制要求，绘制I/O分配表。讲解I/O点分配原则，确定输入（正转按钮I0.0、反转按钮I0.1、停止按钮I0.2、过载I0.3）和输出（正转接触器Q0.0、反转接触器Q0.1），强调地址唯一性。展示电气原理图，强调联锁触点的接线位置；指导学生分组完成接线，重点检查联锁电路的正确性；3.要求学生完成接线后自检，确保无短路、虚接。分组完成电路接线，使用万用表自检，汇报接线结果程序设计与编写重点讲解联锁的概念和用法演示梯形图程序编写：添加启动、停止、联锁逻辑；讲解硬件和软件联锁：接触器辅助常闭触点互锁的接线方法；讲解软元件联锁：梯形图中添加对方线圈的常闭触点进行联锁；对比两种联锁的优缺点，强调双重联锁的必要性。3.指导学生进行调试，观察正反转切换时的联锁效果，排查故障。编写梯形图程序，编译并修改语法错误，小组内交叉检查30分钟程序下载与调试1.演示PLC与计算机的连接（编程电缆、以太网），程序下载步骤；2.指导学生进行运行调试，观察接触器动作和PLC指示灯状态；3.讲解常见调试故障（如程序不运行、互锁失效）的排查方法。完成程序下载，进行调试操作，记录故障现象并排查10分钟总结测评小结与总结归纳重点：1.I/O分配、互锁逻辑、接线规范、调试技巧；2.点评学生操作中的共性问题，强调安全规范。整理笔记，总结本次任务的收获和不足5分钟课后作业任务拓展：电动机顺起逆停控制用线圈赋值指令和置位复位指令完成电动机顺起逆停控制程序设计。改进与提高1.设计联锁失效的故障场景，提升学生排查能力；2.引入PLC仿真软件，课前模拟编程逻辑，减少实操失误。教案6：任务2-2故障信息显示控制系统授课班级24机电1、2班课时2学时教学资源S7-1200PLC实物、电动机可逆运转实验台、TIAV16软件、电气原理图、电工工具、编程电缆教材名称及出版社《可编程控制器应用技术》，机械工业出版社学情分析1.已掌握基本逻辑指令的应用，具备简单程序设计能力；2.对边沿检测指令、触发器的工作原理理解抽象，需结合实例强化；3.逻辑思维能力较强，但将指令应用于实际故障显示场景的能力不足。教学目标和要求知识目标1.掌握边沿检测指令（上升沿、下降沿）的格式和应用场景；2.理解边沿检测线圈指令的工作原理和编程方法；3.掌握P触发器（P-TRIG）、N触发器（N-TRIG）的格式和逻辑功能。技能目标能够完成故障信息显示控制系统的硬件安装与接线；能够使用TIAV16软件编写含边沿检测和触发器的梯形图程序；能够完成系统的运行调试，实现故障的检测、显示和复位。素养目标养成电气技术员安全规范作业的基本素养,重视故障检测的准确性；遵守IEC国际电工委员会标准，规范接线和编程流程；强化劳动教育，保持工位整洁和工具规范摆放。课程思政结合工业生产中故障检测的重要性，介绍我国工业设备故障诊断技术的发展成果，强调精准检测对生产安全的保障作用，引导学生树立“严谨细致、精益求精”的工匠精神。3分钟教学重难点教学重点1.边沿检测指令和触发器的编程格式与逻辑功能；2.故障信息显示的控制逻辑设计（故障触发、保持显示、手动复位）；3.硬件接线和程序调试的规范流程。教学难点1.边沿检测指令与普通触点的区别及应用场景选择；2.P/N触发器的逻辑功能与故障保持显示的结合应用。通过设置时钟存储器字节得到特定频率的脉冲输出。技能赛项对接对接《可编程控制系统集成及应用》中级证书：3.2电动机控制电路设计；3程序调试与故障排查教学策略以学生为中心的教学理念，项目引领，任务驱动式教学方法，实现学中做，做中学的及教学模式。教学环节三阶七环教学环节：课前准备、任务分析、知识讲解、方案设计、任务实施、总结评价、课后拓展。课前教师活动学生活动1.学习平台导入学生信息。2.发布开课通知。3.发布讨论话题,破冰行动。接受信息课中教学过程教学环节教学内容教师活动学生活动时间课堂导入展示工业设备故障显示系统案例，观看案例，提问：“如何实现故障发生时立即触发显示，故障排除后手动复位？”引出边沿检测和触发器的应用。观看案例，讨论故障显示的核心需求5分钟指令讲解与演示讲解边沿检测指令的格式和原理.典型应用：一键启停程序设计。对比普通触点讲解边沿检测指令（EU上升沿、ED下降沿）的格式和工作原理.一键启停程序设计操作博途软件，正确输入边沿检测指令。设计一键启停梯形图程序。40分钟知识讲解2位逻辑指令应用1.边沿检测线圈指令。2.上升沿检测指令--P触发器，下升沿检测指令--N触发器演示P触发器（P-TRIG）、N触发器（N-TRIG）的逻辑功能，通过仿真展示触发效果；记录指令格式和逻辑功能，绘制控制逻辑框图操作博途软件，正确输边沿检测指令。45分钟任务实施任务工单下发任务工单和工具分组接受工单，领取工具。硬件接线实操I/O地址分配硬件电路设计完成电路接线和检测1.确定I/O分配：故障输入I0.0、复位按钮I0.1、故障指示灯Q0.0；2.指导学生分组完成接线，强调输入输出回路的极性和接线规范；3.要求学生自检接线，确保无短路和虚接。分组完成接线，自检并记录接线情况35分钟程序设计与编写1.分析故障显示控制逻辑：故障信号（I0.0-I0.2）触发显示，复位按钮（I1.0）清除显示。2.如何设计灯光闪烁：讲解设置时钟存储器字节得到特定频率（10/5/2.5/2/1.5/0.625/0.5HZ）的脉冲输出。编写梯形图程序，编译并修改语法错误，小组内交叉检查30分钟任务创建，程序下载与调试项目创建，PLC变量表。梯形图程序编写下载；指导学生进行运行调试，长故障和短故障时，故障信号指示灯状态。4.讲解常见调试故障（如灯光不闪烁、时钟存储器失效）的排查方法。完成程序下载，进行调试操作，记录故障现象并排查10分钟总结测评小结与总结1.归纳重点：边沿检测指令、触发器的应用场景，故障显示逻辑设计；2.点评学生程序和接线中的问题，强调规范操作。整理笔记，总结指令应用技巧10分钟课后作业任务拓展：故障信息显示控制系统HMI画面制作1.单按钮控制指示灯两档发光；2.设计三台电动机运行监控系统。改进与提高1.增加复杂故障场景（如故障叠加、自动复位）的编程训练；2.利用仿真软件提前预习指令功能，提升课堂效率。教案7：任务2-3水塔水位监控与报警控制授课班级24机电1、2班课时2学时教学资源S7-1200PLC实物、水位监控实验台（含液位传感器、水泵、报警器）、TIAV16软件、电气原理图、电工工具、编程电缆教材名称及出版社《可编程控制器应用技术》，机械工业出版社学情分析1.已掌握基本逻辑指令和边沿检测指令，具备简单程序设计能力；2.对定时器的工作原理和背景数据块的应用理解不深入；实操能力较强，但将定时器应用于延时、振荡等场景的灵活度不足。教学目标和要求知识目标1.掌握TON（接通延迟）、TOF（关断延迟）、TP（脉冲）、TONR（保持型接通延迟）定时器的工作原理及应用场景；2.了解定时器背景数据块的创建和参数设置方法；3.理解水塔水位监控的控制要求（低水位启动水泵、高水位停止、超水位报警）。技能目标1.能够自动生成定时器背景数据块，设计延时电路、振荡电路的梯形图；2.能够使用TIAV16软件编写水塔水位监控与报警的梯形图程序；3.能够完成控制系统的硬件接线、安装调试和监控。素养目标1.强化岗位安全责任意识，重视水泵运行和报警系统的安全规范；2.培养团队协作能力，在调试过程中分工配合；3.树立精益求精的工匠精神，注重定时器参数的精准设置。课程思政结合水资源节约和工业节水案例，强调水位监控系统在水资源合理利用中的作用，引导学生树立“绿色发展、节能降耗”的理念，体会技术创新对可持续发展的支撑作用。时间分配：3分钟教学重难点教学重点1.四种定时器的工作原理和编程方法；2.定时器背景数据块的自动生成和参数设置；3.水塔水位监控与报警的逻辑设计和程序编写。教学难点1.不同类型定时器的应用场景选择（如延时启动、脉冲报警）；2.定时器参数与实际控制要求的匹配（如延时时间、脉冲宽度）。技能赛项对接对接《可编程控制系统集成及应用》中级证书：3.4特殊指令应用（定时器）；-3.6过程控制程序设计教学策略以学生为中心的教学理念，项目引领，任务驱动式教学方法，实现学中做，做中学的及教学模式。教学环节三阶七环教学环节：课前准备、任务分析、知识讲解、方案设计、任务实施、总结评价、课后拓展。课前教师活动学生活动1.学习平台导入学生信息。2.发布开课通知。3.发布讨论话题,破冰行动。接受信息课中教学过程教学环节教学内容教师活动学生活动时间课堂导入展示水塔水位监控现场视频，任务分析。提问：“如何实现低水位启动水泵、高水位立即停止、故障状态脉冲报警？”引出定时器的应用。观看视频，讨论控制需求，思考定时器的作用5分钟指令讲解与演示定时器的工作原理、指令格式和应用TON、TOF、TP、TONR；1.演示TIAV16软件中四种定时器的调用方法，强调自动生成背景数据块的方法。2.分析定时器的特点，举例说明各定时器的应用场景（如TON用于延时启动、TP用于报警脉冲）。操作博途软件，正确输入定时器指令，熟悉自动生成定时器数据块的操作。30分钟典型应用水泵顺序启停水泵顺起逆停周期振荡电路灯光闪烁控制TON接通延时定时器应用：水泵顺序启停。TOF断电延时定时器应用：水泵顺起逆停。TONR保持型接通延时定时器应用：灯光闪烁。操作博途软件，编写梯形图程序。45分钟任务实施任务工单：水塔水位监控与报警的程序编写下发任务工单和工具，分析水塔水位控制要求。分组接受工单，领取工具。硬件接线实操1.I/O地址分配2.硬件电路设计3.完成电路接线和检测1.确定I/O分配：输入：水塔高水位、水塔低水位、水池高水位、水池低水位、复位按钮；输出：指示灯、水泵、进水阀。2.指导学生分组完成接线，重点连接液位传感器、水泵、报警器；强调输入输出回路的极性和接线规范；3.要求学生自检接线，确保无短路和虚接。分组完成接线，自检并记录接线情况35分钟程序设计与编写1.演示程序编写：应用TON定时器实现故障报警；2.指导学生编写程序，设置定时器参数，编译排查错误；3.组织调试：模拟不同水位状态，观察水泵和报警器动作是否符合要求。编写程序，下载调试，记录调试结果和故障45分钟任务创建，程序下载与调试1.项目创建，PLC变量表。2.梯形图程序编写下载；3.指导学生进行运行调试。4.讲解常见调试故障的排查方法。完成程序下载，进行调试操作，记录故障现象并排查10分钟总结测评小结与总结归纳重点：定时器调用、背景数据块、控制逻辑设计；整理笔记，尝试完成拓展任务10分钟课后作业任务拓展：带有定时器功能的四组抢答器1.送料小车控制系统设计；2.指示灯循环点亮系统设计；3.三台电机顺起逆停程序设计。改进与提高1.增加定时器参数设置错误的故障场景，提升学生排查能力；2.引入仿真软件，模拟不同水位状态，提前验证程序逻辑。教案8：任务2-4自动化生产线产品数量计数检测系统设计授课班级24机电1、2班课时2学时教学资源S7-1200PLC实物、PLC控制实训台、TIAV16软件、电气原理图、电工工具、编程电缆教材名称及出版社《可编程控制器应用技术》，机械工业出版社学情分析1.已掌握定时器的应用和基本逻辑指令，具备程序设计基础；2.对计数器的工作原理和计数模式（加/减/加减）理解不清晰；3.实操能力较强，但将计数器应用于实际计数场景的逻辑设计能力不足。教学目标和要求知识目标1.掌握CTU（加计数器）、CTD（减计数器）、CTUD（加减计数器）的格式、工作原理及应用场景；2.理解计数器的设定值、当前值、复位条件的设置方法；3.学会分析自动化生产线产品计数的控制要求，进行I/O点分配。技能目标1.能够根据系统接线图完成产品数量检测系统的硬件安装与接线；2.能够使用TIAV16软件编写含计数器的梯形图程序；3.能够完成系统的运行调试与监控，实现产品计数、清零功能。素养目标1.强化岗位安全责任意识，规范传感器和计数器模块的接线操作；2.培养团队协作、精益求精的工匠精神，注重计数精度；3.树立爱岗敬业的职业品质，体会计数系统在工业生产中的作用。课程思政结合我国智能制造生产线的发展成果，介绍自动化计数技术在提高生产效率、保证产品质量中的作用，强调“精准计数”对工业生产的重要性，激发学生投身智能制造的热情。3分钟教学重难点教学重点1.三种计数器的工作原理和编程方法；2.产品计数系统的I/O点分配和逻辑设计；3.硬件接线和程序调试的规范流程。教学难点1.计数器复位条件的逻辑设计（手动清零、批量清零）；2.传感器信号与计数器触发信号的匹配（避免误计数）。技能赛项对接对接《可编程控制系统集成及应用》中级证书：3.4特殊指令应用（计数器）；-3.6过程控制程序设计教学策略以学生为中心的教学理念，项目引领，任务驱动式教学方法，实现学中做，做中学的及教学模式。教学环节三阶七环教学环节：课前准备、任务分析、知识讲解、方案设计、任务实施、总结评价、课后拓展。课前教师活动学生活动1.学习平台导入学生信息。2.发布开课通知。3.发布讨论话题,破冰行动。接受信息课中教学过程教学环节教学内容教师活动学生活动时间课堂导入课堂导入：展示自动化生产线产品计数视频，提问：“如何实现产品的精准计数、故障报警？”引出计数器的应用。观看视频，讨论计数需求，思考计数器的功能5分钟指令讲解与演示计数器原理讲解:CTU、CTD、CTUD计数器的工作原理、时序图和编程格式；1.演示TIAV16软件中计数器的调用方法，说明设定值和复位条件的设置；2.举例说明各计数器的应用场景（如CTU用于产品计数、）。记录计数器时序图和编程格式，理解应用场景30分钟典型应用1.停车场空位统计。2.多个计数器实现大范围计数。1.CTUD用于停车场库存统计2.如何应用多个计数器实现大范围计数。操作博途软件，编写梯形图程序。45分钟任务实施任务工单：自动化生产线产品计数的程序编写下发任务工单和工具，分析水塔水位控制要求。分组接受工单，领取工具。硬件接线实操1.I/O地址分配2.硬件电路设计3.完成电路接线和检测1.指导学生连接光电传感器、计数器显示模块、PLC的I/O端子；2.强调传感器的电源极性和信号类型（NPN/PNP），要求自检接线。分组完成接线，自检并记录接线问题35分钟程序设计与编写1.演示程序编写：调用CTU计数器，设置设定值，编写清零和超限报警逻辑；2.指导学生编写程序，编译排查错误；3.组织调试：模拟产品通过传感器，观察计数显示和指示灯状态，验证清零功能。编写程序，下载调试，记录计数精度和故障情况45分钟任务创建，程序下载与调试1.项目创建，PLC变量表。2.梯形图程序编写下载；3.指导学生进行运行调试。4.讲解常见调试故障的排查方法。完成程序下载，进行调试操作，记录故障现象并排查10分钟总结测评小结与总结1.归纳重点：计数器调用、设定值设置、清零逻辑设计；2.拓展任务：使用CTUD计数器实现产品入库（加计数）和出库（减计数）统计。整理笔记，尝试完成拓展任务10分钟课后作业1.优化程序，添加计数超限报警功能（计数达到20个时报警器Q0.1响）；绘制程序梯形图，标注计数器参数和逻辑关系。改进与提高1.增加传感器误触发的故障场景，提升学生抗干扰设计能力；2.引入高速计数器的概念，为后续高级应用铺垫。教案9：任务3-1七段数码管数字显示程序设计授课班级24机电1、2班课时2学时教学资源S7-1200PLC实物、PLC控制实训台、TIAV16软件、电气原理图、电工工具、编程电缆教材名称及出版社《可编程控制器应用技术》，机械工业出版社学情分析1.已掌握基本逻辑指令、定时器和计数器的应用，具备程序设计基础；2.对数据传送指令、比较指令的功能和应用场景理解不深入；3.对七段数码管的工作原理和编码逻辑陌生，需强化硬件认知。教学目标和要求知识目标1.掌握数据传送指令（MOV）的格式、功能及应用方法；2.掌握比较指令（CMP）的格式、功能及应用场景；3.理解七段数码管的工作原理（共阴/共阳）和段码编码规则。技能目标1.能够绘制七段数码管与PLC的外部接线图并完成硬件连接；2.能够使用数据传送指令编制七段数码显示的PLC程序；3.能够进行程序仿真调试，下载到PLC并完成实际调试；4.能够制作简单HMI画面，实现数字显示的监视和控制。素养目标1.强化岗位安全责任意识，规范数码管模块的接线操作；2.培养团队协作、精益求精的工匠精神，注重编码精度；3.树立爱岗敬业的职业品质，体会数字显示在工业生产中的作用。课程思政结合我国工业显示技术的发展历程，介绍七段数码管、LCD、OLED等显示技术的迭代升级，强调“精准编码”对显示效果的重要性，激发学生对工业电子技术的探索热情。3分钟教学重难点教学重点1.数据传送指令和比较指令的编程应用；2.七段数码管的工作原理和编码；3.硬件接线和程序调试的规范流程。教学难点1.七段数码管段码表的编制和应用；2.数据传送指令与数码管显示逻辑的结合（如根据计数结果显示对应数字）。技能赛项对接对接《可编程控制系统集成及应用》中级证书：3.4特殊指令应用（数据传送、比较）；3.8显示控制程序设计教学策略以学生为中心的教学理念，项目引领，任务驱动式教学方法，实现学中做，做中学的及教学模式。教学环节三阶七环教学环节：课前准备、任务分析、知识讲解、方案设计、任务实施、总结评价、课后拓展。课前教师活动学生活动1.学习平台导入学生信息。2.发布开课通知。3.发布讨论话题,破冰行动。接受信息课中教学过程教学环节教学内容教师活动学生活动时间课堂导入展示工业设备数字显示案例（如计数器显示、温度显示），观看案例，讨论数字显示的实现方式提问：“七段数码管如何通过PLC控制显示不同数字？”引出数据传送和编码逻辑。观看案例，讨论数字显示的实现方式5分钟指令讲解与演示讲解数据传送指令（MOV）和比较指令（CMP）的格式、功能及应用场景。3.讲解数据传送指令（MOV）和比较指令（CMP）的格式、功能及应用场景。操作博途软件，编写梯形图程序。30分钟典型应用七段数码管的工作原理1.讲解七段数码管的工作原理：共阴/共阳结构，段码（a-g、dp）的定义；2.演示段码编码规则：以共阴数码管为例，编制0-9的段码表（如0的段码为3FH）；记录段码表，理解指令功能，绘制编码逻辑图45分钟任务实施任务工单：七段数码管数字显示程序编写下发任务工单和工具，分析七段数码管数字显示的控制要求。分组接受工单，领取工具。硬件接线实操1.确定I/O地址分配；2.绘制IO接线图；3.检查电路接线1.确定I/O分配：数码管段选（Q0.0-Q0.6）、位选（Q1.0，单数码管）、控制信号（I0.0-I0.3选择数字）；2.指导学生绘制接线图，完成PLC与七段数码管的硬件连接；3.强调共阴/共阳数码管的接线差异，要求自检接线正确性。绘制接线图，分组完成接线，自检并记录问题35分钟程序设计与调试1.演示程序编写：比较指令判断输入信号（如I0.0闭合显示0）；2.使用数据传送指令将对应段码传送到输出端口；3.指导学生编写程序，调用段码表，编译排查错误；4.组织调试：操作输入按钮，观察数码管显示是否正确，排查显示错误。编写程序，下载调试，记录段码设置和显示效果45分钟任务创建，程序下载与调试1.项目创建，PLC变量表。2.梯形图程序编写下载；3.指导学生进行运行调试。4.讲解常见调试故障的排查方法。完成程序下载，进行调试操作，记录故障现象并排查10分钟拓展任务实施