PLC应用技术项目教程（S7-1200系列）电子教案 7 S7-1200系列PLC的运算及函数指令应用

教案20/20学年第学期课程名称授课教师授课内容S7-1200系列PLC的运算及函数指令应用授课班级授课教室授课课时4学情分析知识基础：学生已学习PLC基本指令。技能基础：学生已掌握PLC基本指令的应用。教学目标知识目标：1.熟悉根据项目要求绘制工艺流程图的方法；2.熟悉根据项目要求设计I/O分配表、接线图、程序的方法；3.熟悉使用PortalV17软件将程序写入PLC并完成调试的方法；4.掌握运算及函数指令的原理、应用及注意事项；5.掌握综合运用已学指令、运算及函数指令编写PLC程序的方法。能力目标：1.具备根据项目要求绘制工艺流程图的能力；2.具备根据项目要求设计I/O分配表、接线图和编写程序的能力；3.具备根据电路图和PLC接线图完成主电路和PLC控制电路连接的能力；4.具备综合运用已学指令与运算及函数指令进行编程的能力；5.具备根据项目要求调试和优化PLC程序的能力。素质目标：1.培养热爱家乡、热爱祖国的情怀；2.培养运用所学知识致力“一带一路”建设的情怀。教学重难点重点：运算及函数指令及应用难点：运算及函数指令教学策略采用项目化教学方法，以任务为驱动，借助多种信息化手段开展教学指导和实训，解决重难点。教学资源西门子工业支持中心 教学实施S7-1200系列PLC的运算及函数指令应用教学环节（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）如何用PLC自动计算物体高度？温度计算、计数系统？提问提高参与度和理论知识学习的兴趣培养热爱家乡、热爱祖国的情怀二、基本运算指令（20分钟）基本运算指令包含ADD（加法）指令、SUB（减法）指令、MUL（乘法）指令、DIV（除法）指令。EN端使能一个扫描周期，执行该运算指令一次，将参数IN1指定操作数的值和参数IN2指定操作数的值进行相应运算，结果储存在参数OUT指定的操作数中。使用注意事项如下：1）DIVReal/LReal：如果两个IN值均为零或INF，则该运算是非法运算并返回NaN。2）数学运算结果值可能超出所选数据类型的有效数值范围，返回适合目标大小的结果的最低有效部分。3）ADDReal/LReal：如果两个IN值均为INF，但符号不同，则该运算是非法运算并返回NaN。4）SUBReal/LReal：如果两个IN值均为INF，且符号相同，则该运算是非法运算并返回NaN。5）MULReal/LReal：如果一个IN值为零而另一个为INF，则该运算是非法运算并返回NaN。6）除数为0（IN2=0）：结果未定义，返回0。7）基本运算指令参数IN1、IN2和OUT的数据类型必须相同。PPT展示+实例讲解 以实际案例展示，引发兴趣三、其余运算及函数指令（50分钟）1.INC（递增）和DEC（递减）指令INC指令即递增指令，DEC指令即递减指令，其指令符号及参数说明见INC/DEC指令符号及参数说明。INC指令的EN端使能一个扫描周期，将参数IN/OUT指定操作数的值加1一次，结果储存在参数IN/OUT指定操作数的值中。2.ABS（绝对值）指令ABS指令即绝对值指令，其指令符号及参数说明见ABS/MOD指令符号及参数说明。ABS指令的EN端使能一个扫描周期，将参数IN指定操作数的值求绝对值一次，结果储存在参数OUT指定的操作数中。3.MOD（取模）指令MOD指令即取模指令，其指令符号及参数说明见ABS/MOD指令符号及参数说明。MOD指令的EN端使能一个扫描周期，将参数IN1指定操作数的值除以参数IN2指定操作数的值一次，结果即余数储存在参数OUT指定的操作数中。4.NEG（取反）指令NEG指令即取反指令。NEG指令的EN端使能一个扫描周期，将更改参数IN指定操作数的值的符号一次，结果储存在参数OUT指定的操作数中。5.浮点运算指令6.ROUND（取整）指令ROUND指令即取整指令。ROUND指令的EN端使能一个扫描周期，将参数IN指定操作数中的实数转换为整数一次，把实数的小数部分舍入为最接近的整数值，结果储存在参数OUT指定的操作数中。7.TRUNC（截取）指令TRUNC指令即截取指令。TRUNC指令的EN端使能一个扫描周期，将参数IN中的实数转换为整数一次，实数的小数部分被舍去，结果储存在参数OUT指定的操作数中。8.CONV（转换）指令CONV指令即转换指令，其指令符号及参数说明见CONV指令符号及参数说明。CONV指令的EN端使能一个扫描周期，将参数IN中的数据类型转换为另一种数据类型一次，结果储存在参数OUT指定的操作数中。9.CALCULATE指令CALCULATE指令可用于创建作用于多个输入上的数学函数（IN1，IN2，...，INn），并可根据自定义的等式在OUT处生成结果。案例：PPT展示+实例讲解 PPT展示+实例讲解 以实际案例展示，引发兴趣以实际案例展示，引发兴趣四、课堂小结（5分钟）1.运算指令及应用；2.函数指令。回顾和总结本次课程要点及易错点。检查了解学生的课堂接受效果。基于PLC的集装箱堆场管理控制系统设计实训教学环节（时间）教学内容师生活动设计意图课程思政一、任务导入（10分钟）在集装箱堆场进口和出口处各设有一集装箱车辆进出入检测传感器。进口处系统检测到车辆，即打开入口处栏杆，10s后栏杆自动放下，同时剩余仓位数减1；出口处系统检测到车辆，即打开出口处栏杆，10s后栏杆自动放下，同时剩余仓位数加1。当堆场内空余仓位数大于或等于10时，入口处“有仓位空余”绿色指示灯亮，允许车辆入场；当空余仓位大于0且小于10时，入口处“有仓位空余”绿色指示灯以2Hz的频率闪烁，同时显示剩余空仓位数，提醒驾驶员本堆场仓位将满；当停车场内仓位数等于0时，“仓位已满”红色指示灯亮，禁止车辆入场。系统设有启动按钮和停止按钮，系统启动时默认仓位全部空余，按下停止按钮时系统停止工作。头脑风暴提高参与度和学习的兴趣培养学生运用所学知识致力乡村振兴的情怀。二、实训演示与讲解（20分钟）1.基于PLC的集装箱堆场管理控制系统I/O地址分配详细分析项目的控制要求，根据“满足功能、留有余量”的原则，完成PLC的选型，并对PLC的I/O地址功能进行分配。2.基于PLC的集装箱堆场管理控制系统电气图设计3.基于PLC的集装箱堆场管理控制系统工艺流程图绘制4.基于PLC的集装箱堆场管理控制系统程序设计教师实操展示，学生认真观察尽快掌握实操步骤与内容三、学生实训（45分钟）1.设备组态2.PLC编程与调试3.系统调试与仿真4.实训报告学生操作，遇到问题教师指导逐步锻炼解决问题的能力培养主动思考、勤于动手的学习习惯。四、课堂小结（5分钟）1.基于PLC的教