FX2系列PLC系统结构及性能说课稿2025学年中职专业课-工厂电气控制设备-机械制造技术-装备制造大类

课题FX2系列PLC系统结构及性能说课稿2025学年中职专业课-工厂电气控制设备-机械制造技术-装备制造大类课时安排课前准备教学内容分析1.本节课主要教学内容为FX2系列PLC的系统结构与性能指标，包括基本单元、扩展单元及特殊模块的构成，I/O点数配置（如FX2-32MR为16输入/16输出），用户程序存储器容量（2K步），扫描速度（0.75μs/步）及工作方式。2.内容与学生已有电工基础、继电器接触器控制知识紧密联系，通过对比传统电气控制元件，帮助学生理解PLC输入/输出接口与外部设备的连接逻辑，为后续PLC编程应用奠定基础。核心素养目标分析二、核心素养目标分析

聚焦工业控制系统应用能力，培养学生对FX2系列PLC系统结构的认知素养，能准确分析基本单元、扩展单元及I/O配置逻辑；强化数据规范意识，通过性能指标（如扫描速度、存储容量）解读，提升技术参数应用能力；结合机械制造控制场景，渗透工匠精神，引导学生将PLC结构与实际设备控制需求结合，形成系统化思维与创新解决问题的素养。教学难点与重点1.教学重点：本节课核心内容为FX2系列PLC的系统结构与性能指标，包括基本单元的电源、CPU、I/O接口组成（如FX2-32MR的24V直流电源、16输入/16输出点），性能指标中的扫描速度（0.75μs/步）、存储容量（2K步）及工作方式（循环扫描）。例如，需强调输入接口的光电耦合器隔离作用与输出接口的继电器驱动特性，这是理解PLC与外部设备连接的基础。

2.教学难点：学生易混淆PLC与传统继电器的控制逻辑差异，如输入接口如何将传感器信号转换为电平信号（如接近开关常开触点接入COM端与X0端），输出接口如何通过继电器线圈控制接触器通断；此外，扩展单元的编址规则（如FX2-8EYR扩展模块的输出点编号Y0-Y7与基本单元的连续分配）是另一难点，需结合具体控制案例（如增加输出点控制指示灯）突破。教学资源准备四、教学资源准备

教材：每位学生配备《工厂电气控制设备》教材，重点预习FX2系列PLC系统结构与性能章节。辅助材料：准备PLC基本单元结构剖面图、I/O点数配置表、扫描工作原理动画视频。实验器材：FX2-32MR实训台、光电传感器、继电器输出模块，课前检查线路绝缘与接地安全。教室布置：设置4组操作台（每组含PLC实训设备）及讨论区，便于理论讲解与实践操作衔接。教学过程设计###1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对FX2系列PLC的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“之前我们学习过继电器接触器控制电路，大家有没有遇到过需要频繁修改控制逻辑的情况？比如生产线增加一道工序，继电器电路需要重新接线，既麻烦又容易出错，有没有更灵活的控制方式？”

展示视频：播放汽车装配线上FX2系列PLC控制机械臂分拣零件的片段，视频中PLC通过输入接口接收零件位置信号，输出接口控制机械臂抓取动作，动作精准、切换灵活。

简短介绍：“PLC（可编程逻辑控制器）是工业自动化的‘大脑’，FX2系列是三菱的经典小型PLC，今天我们就来学习它的系统结构和性能，看看它如何实现高效控制。”

###2.PLC基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生掌握FX2系列PLC的基本概念、组成部分和工作原理。

过程：

讲解定义：“FX2系列PLC是三菱公司推出的小型整体式PLC，集电源、CPU、存储器、I/O接口于一体，适用于开关量控制和简单模拟量控制。”

组成部分与功能：结合教材图示，介绍基本单元的四大模块——电源模块（提供24VDC电源，驱动内部电路）、CPU模块（处理用户程序，执行逻辑运算）、存储器模块（存放系统程序和用户程序，如FX2-32MR的2K步RAM）、I/O接口模块（输入接口接收外部信号，如按钮、传感器；输出接口控制执行元件，如接触器、指示灯）。

实例说明：“以教材中的‘电机正反转控制’为例，输入接口X0接正转启动按钮，X1接反转启动按钮，X2接停止按钮；输出接口Y0接正转接触器线圈，Y1接反转接触器线圈。CPU根据程序逻辑，当X0按下时，Y0输出，电机正转；当X1按下时，Y1输出，电机反转，避免了传统继电器的互锁复杂问题。”

###3.PLC案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，深入理解FX2系列PLC的系统结构和性能在实际中的应用。

过程：

案例一：传送带速度控制系统

背景：某食品厂传送带需根据产品类型调整速度，使用FX2-32MR基本单元+FX2-4AD模拟量输入模块。

特点：4AD模块将速度传感器（0-10V电压信号）转换为数字量送入CPU，CPU通过程序运算控制变频器（输出接口Y0-Y3控制变频器多段速），实现3档速度切换（低速、中速、高速）。

意义：PLC的模拟量扩展模块解决了传统继电器无法实现连续调速的问题，扫描速度0.75μs/步确保速度切换响应及时。

案例二：机械手分拣系统

背景：电子厂机械手需将不同颜色元件分拣至料箱，使用FX2-48MT基本单元（晶体管输出，高速响应）+FX2-16EYT扩展模块。

特点：输入接口X0-X7接收颜色传感器信号（识别红、蓝、绿），输出接口Y0-Y7控制伺服电机驱动机械手抓取，高速计数器C235记录编码器脉冲，定位精度达±1mm。

意义：PLC的高速输出和计数功能满足机械手的快速、精准控制需求，扩展单元的I/O点数（共32点）支持多设备联动。

小组讨论：

主题：“若上述传送带系统需增加‘故障报警’功能（如堵料、过载），如何扩展PLC系统？”

要求：每组讨论I/O点数需求、扩展模块选择、编址规则，提出具体方案。

###4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生合作分析问题和解决问题的能力。

过程：

分组：将学生分为4组，每组5-6人，每组发放讨论任务卡（含系统需求清单：输入信号——堵料传感器1点、过载热继电器1点、复位按钮1点；输出信号——报警指示灯1点、蜂鸣器1点）。

讨论过程：

①分析I/O点数：当前FX2-32MR有16输入/16输出，需新增3输入、2输出，共需19输入/18输出，超出基本单元容量，需扩展模块。

②选择扩展模块：输入扩展选FX2-16EX（16输入，但仅需3点，可节省成本）；输出扩展选FX2-8EYR（8输出，仅需2点），总I/O点数为19输入/18输出，满足需求。

③编址规则：基本单元输入X0-X15，输出Y0-Y15；扩展模块EX输入X16-X18（连续分配），EYR输出Y16-Y17（连续分配）。

教师巡视：针对编址错误（如跳过编号）、模块选型不合理（如选用16点模块却未说明剩余点用途）等问题进行引导。

###5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生表达能力，深化对PLC系统配置的理解。

过程：

小组展示：每组派代表上台展示讨论成果，重点说明“需求分析—模块选型—编址方案”。例如：“我们组选择FX2-32MR基本单元+FX2-16EX扩展模块（输入）+FX2-8EYR扩展模块（输出），输入X16接堵料传感器，X17接过载信号，X18接复位按钮；输出Y16接报警灯，Y17接蜂鸣器，编址连续且无冲突。”

互动提问：其他学生提问，如“为什么不用FX2-8EYR输出模块？”，展示组回答：“因为8EYR是继电器输出，可带AC220V负载，蜂鸣器电压匹配，且成本较低。”

教师点评：

①亮点：能结合I/O点数需求选型，编址符合“连续分配”原则（教材P45页要求）。

②不足：未考虑电源模块负载能力（FX2-32MR电源容量为250mA，扩展模块总电流需不超过该值，FX2-16EX电流为50mA，FX2-8EYR为70mA，总170mA，符合要求，但需提醒学生关注）。

③总结：PLC系统配置需满足“I/O点数够用、性能匹配、成本合理”三大原则。

###6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课核心内容，强化PLC在工业控制中的重要性。

过程：

回顾内容：

①系统结构：FX2系列PLC由基本单元（电源、CPU、存储器、I/O）和扩展单元（输入/输出/特殊模块）组成，如FX2-32MR为16输入/16输出继电器输出型。

②性能指标：扫描速度0.75μs/步（快速响应）、存储容量2K步（满足小型程序需求）、工作方式循环扫描（集中输入、集中输出）。

③应用案例：传送带速度控制（模拟量模块）、机械手分拣（高速输出/计数），体现PLC的灵活性和可靠性。

强调意义：“PLC是工业4.0的核心设备，掌握FX2系列的结构与性能，是你们未来从事设备调试、维护的基础，希望大家课后多观察身边的自动化设备，思考PLC如何实现控制。”

布置作业：以“学校实训台‘自动上料装置’的PLC系统设计”为题，完成报告，要求：①列出输入/输出信号清单；②选择FX2系列基本单元及扩展模块型号；③说明编址规则及性能指标选择依据（如扫描速度、存储容量）。拓展与延伸六、拓展与延伸

1.拓展阅读材料

（1）教材《工厂电气控制设备》第四章“可编程控制器应用技术”中“FX2系列PLC的型号命名规则”（P30-31），详细解读FX2-32MR、FX2-48MT等型号中“M”（基本单元）、“T”（晶体管输出）、“R”（继电器输出）的含义，帮助学生理解不同型号的性能差异。

（2）教材附录“FX2系列PLC特殊功能模块介绍”（P78-80），包括高速计数模块FX2-1HC、模拟量模块FX2-4AD/DA的功能参数及应用场景，补充教材中未展开的特殊模块选型方法。

（3）教材P42“PLC系统设计流程”中“I/O点数估算原则”，结合案例说明如何根据控制需求（如输入信号类型：按钮、传感器；输出负载类型：接触器、电磁阀）合理预留I/O余量（通常预留10%-15%），避免后期扩展不足。

2.课后自主探究学习

（1）案例分析探究：以教材P50“案例3-3：自动上料装置PLC控制”为基础，查阅资料分析：若该装置需增加“缺料检测”功能（光电传感器检测料仓空位），需新增多少I/O点？选择哪种扩展模块？说明编址规则及与基本单元的连接方式（参考教材P36“扩展单元连接示意图”）。

（2）性能参数对比：对比教材P38表3-5“FX2系列PLC主要性能指标”中FX2-16MR与FX2-32MT的扫描速度（0.75μs/步vs0.55μs/步）、存储容量（8K步vs16K步），结合机械手定位控制案例，分析高速输出（晶体管）与继电器输出在响应时间上的差异对控制精度的影响。

（3）故障排查实践：结合教材P56“PLC常见故障及处理”，模拟“输入点X0无信号”故障，设计排查步骤：①检查传感器电源（24VDC）；②测试输入点电压（正常为ON时24V，OFF时0V）；③用万用表测量COM端与X0端通断（判断光电耦合器是否损坏），形成故障排查报告。

（4）编程基础延伸：预习教材第五章“PLC编程指令”中“LD、OUT、ORI”基本指令（P65-67），尝试为“电机正反转控制”电路编写梯形图程序，理解PLC如何通过程序实现“自锁、互锁”逻辑，为后续编程学习奠定基础。

（5）行业应用调研：通过网络或企业资料，收集FX2系列PLC在数控机床（如主轴控制）、装配线（如传送带同步）中的具体应用案例，分析其系统结构配置（基本单元+扩展模块）与性能指标的选择依据，撰写“PLC在工业控制中的应用现状”简报。板书设计①FX2系列PLC系统结构

基本单元组成：电源模块（24VDC供电）、CPU模块（逻辑运算处理）、存储器模块（系统程序/用户程序，如2K步RAM）、I/O接口模块（输入：光电耦合器隔离；输出：继电器/晶体管驱动）

扩展单元类型：输入扩展模块（FX2-16EX，16点输入）、输出扩展模块（FX2-8EYR，8点继电器输出）、特殊功能模块（FX2-4AD模拟量输入、FX2-1HC高速计数）

型号含义：FX2-32MR中“32”为总I/O点数，“M”为基本单元，“R”为继电器输出

②性能指标参数

I/O点数配置：基本单元FX2-32MR为16输入（X0-X15）/16输出（Y0-Y15），扩展后可增至256点

存储容量：用户程序存储器2K步（RAM），可扩展至8K步

扫描速度：0.75μs/步（继电器输出型），0.55μs/步（晶体管输出型）

工作方式：循环扫描（集中输入采样、程序执行、集中输出刷新）

③应用关键点

案例控制需求：传送带速度控制（FX2-4AD模块转换0-10V电压信号）、机械手分拣（高速输出Y0-Y7控制伺服，高速计数C235记录脉冲）

I/O编址规则：基本单元输入/输出编号连续，扩展模块按连接顺序连续分配（如FX2-16EX输入X16-X31）

系统配置原则：I/O点数预留10%-15%余量，特殊功能模块匹配控制需求（如模拟量控制需选4AD/4DA）教学评价1.课堂评价：通过课堂提问检查学生对PLC系统结构的理解，如“FX2-32MR的输入接口采用什么隔离方式？”；观察小组讨论时对I/O