《可编程控制器应用技术》电子教案 项目八 任务二 单部四层电梯控制系统的硬件设计

任务二单部四层电梯控制系统的硬件设计一、教学基本情况（一）课程概况授课题目任务二单部四层电梯控制系统的硬件设计授课班级授课时数1课时授课地点授课形式理论参考教材《可编程控制器应用技术》（二）教材分析随着“中国制造”到“中国智造”的转变，我国围绕重点制造领域的关键环节，开展了新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用，很多企业引入了自动化设备及自动化生产线。PLC作为自动化设备中重要的控制装置，其相关领域的人才缺口巨大，培养高级技能型人才迫在眉睫。本教材通过调研企业充分了解相关行业对本课程的知识和技能要求，做到了课政融合、项目导向，任务驱动、实训考核，强化技能、等方面，本书还紧跟时代步伐，融入“互联网+”，采用微课辅助教学。（三）教学环境与资源教师通过文旌课堂APP发布学习资料，学生借助文旌课堂APP的数字化学习资料进行课外学习；文旌课堂的活动、通知、讨论等模块为师生的交流互动提供了便利；文旌课堂的统计、作业、考试等模块保障了学生成绩的评定。（四）教学思想本课程坚持以价值塑造、知识传授、能力培养“三位一体”的培养目标实现“三全育人”授课过程中注重发挥学生的主观能动性，培养学生专业技能的同时，培养学生的社会能力和方法能力，培养学生正确的世界观、人生观、价值观。一方面将技术知识和实践导向相融合，采用学与练结合的教学方法，以项目为主体，紧紧围绕以培养学生能力为重点，通过实践驱动教学，实现知识学习与技能训练目标。另一方面，将技术知识与课程思政价值引领相融合，将思政教育元素如盐浸水的贯穿到整个教学过程中。（五）教学目标坚持立德树人，把培育和践行新时代中国特色社会主义核心价值观融入细化到每节课的教学过程中，让学生感受到沉浸式的思政教育，润物细无声。确定本学时的知识、能力、思政育人目标。知识目标能力目标思政育人目标1.掌握PLC选型的注意事项；2.掌握IO模块选择的注意事项；能够独立完成单部四层电梯控制系统的硬件设计及硬件接线。1.具有踏实肯干、实事求是的态度，有创新精神。2.有精益求精、追求卓越的工匠精神。（六）教学重难点【重点】：PLC选型、IO模块选型；【难点】：PLC选型（七）教学方法与工具采用线上线下混合式教学法。启发式线上布置学习任务、引导学生自主学习。导入法实物场景导入、激发学生学习兴趣。示范法示范讲解，便于学生掌握操作技能。二、教学流程时间分配表第2学时项目内容时间任务导入【教师】提出问题电梯控制系统会根据不同楼层客户需求即时响应，实现自动平层、开关门、超重提示、层门联锁保护等，并根据不同需求作出合理响应。请根据所学PLC知识完成电梯控制系统的硬件设计。3min新课1.选择PLC；2.选择IO模块；3.选择其他硬件设备；4.任务实施15min5.分组实操；20min6.展示完成情况；7.教师总结。5min课后作业文旌课堂APP知识拓展2min预习下节课内容三、教学实施过程（一）课前预习教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生课前教师利用文旌课堂APP发布预习任务，并上传任务资料。学生认领任务后，进行课前预习。上传PPT、视频、自我测验题等资料至教学平台，并发布话题讨论。登录文旌课堂APP观看视频、认领任务卡，自主学习进行话题讨论。让学生在课前去学习相关资料，找出重难点.（二）课中学习教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生导入新课问题导入【教师】提出问题电梯控制系统会根据不同楼层客户需求即时响应，实现自动平层、开关门、超重提示、层门联锁保护等，并根据不同需求作出合理响应。请根据所学PLC知识完成电梯控制系统的硬件设计。注意观察学生表情，判断学生的掌握情况认真听同学的回答学生课前已预习并且已完成课前任务，提问两个课前预习任务完成较好的学生讲授新课一、选择PLC选择PLC是控制系统硬件设计中非常重要的环节，选择时应从PLC的结构、CPU的功能、I/O点数、用户存储容量等方面综合考虑，见教材表8-1。二、选择IO模块I/O模块包括普通I/O模块和智能I/O模块。为减轻CPU的负担，保证系统的稳定，在单部四层电梯控制系统中，常选用智能I/O模块。PLC系统可供选择的智能I/O模块主要包括通信处理模块、A/D模块、D/A模块、PID模块、阀门控制模块和变频器控制模块等。三、选择其他硬件设备其他硬件设备（非智能设备）主要包括按钮、开关、限位开关、传感器、继电器、接触器、电磁阀、电机、指示灯和蜂鸣器等。1．按钮在单部四层电梯控制系统中，轿厢内楼层选择按钮、手动开关门按钮、紧急呼叫按钮和轿厢外呼梯按钮均选用启动按钮（即常开触点）。2．电梯光幕在单部四层电梯控制系统中，选择使用电梯光幕来提供光幕信号。电梯光幕是由红外传感器组成的，即轿厢门的一边等间距安装多个红外发射管，另一边相应的安装相同数量相同排列的红外接收管。在有障碍物的情况下，红外发射管发出的调制信号（光幕信号）不能顺利到达红外接收管，相应的内部电路输出高电平信号，并将该信号送到PLC，提示有障碍物。3．平层开关在单部四层电梯控制系统中，平层感应器常被用来检测轿厢平层状态（是否开、关门到位），控制电梯平层停梯。单部四层电梯控制系统中选择的平层传感器是永磁感应器，它具有工作可靠、体积小、安装方便、对环境要求低等特点。4．限位开关在单部四层电梯控制系统中，用限位开关实现轿厢门控制和电梯的上下限（终端）越程控制。在轿厢门控制中，开门过程中碰触到开门限位开关时，开门限位开关向PLC发送一个高电平信号，然后PLC向驱动电机发送停止信号，开门过程结束；关门过程同开门过程类似，这里不再赘述。电梯的上下限越程控制中有两个上限位开关和两个下限位开关，分别为上端站第一限位开关、上端站第二限位开关、下端站第一限位开关和下端站第二限位开关。电梯上行过程中，碰触到上端站第一限位开关时，限位开关向PLC发送一个高电平信号，然后PLC按照预先设定的算法控制曳引电机平稳减速；碰触到上端站第二限位开关时，曳引电机停止运行。电梯下行过程同电梯上行过程类似，故不再赘述。5．称重传感器在单部四层电梯控制系统中，用称重传感器检测进入轿厢内人或物的重量，并与报警电路和开关门控制电路一起完成超载报警功能。当称重传感器检测到的重量超过设定值时，会输出高电平信号，轿厢门禁止关闭并启动报警信号。6．七段数码管七段数码管利用不同发光段组合来显示不同的数字，发光段布置图如图8-4所示。根据发光二极管接线方式的不同，七段数码管分为共阳极和共阴极两类。单部四层电梯控制系统使用共阴极七段数码管来显示楼层。图8-4七段数码管的发光段布置图在共阴极七段数码管中，当发光段状态为“1”时，该发光段点亮。如表8-2所示为单部四层电梯楼层显示与发光段的逻辑关系。表8-2单部四层电梯楼层显示与发光段的逻辑关系楼层显示发光段abcdefg10110000abcdefg211011013111100140110011四、任务实施1.选择合适的PLC本任务选择S7-1200中的CPU1214C。由于CPU1214C的数字量接口不足且缺少模拟量接口，需要配备一定量的数字量接口模块和模拟量接口模块。2.I/O地址分配根据工作过程分析，单部四层电梯控制系统的I/O地址分配表见教材表8-3.3.硬件接线根据表8-3，绘制PLC的硬件接线图（见图8-5），并根据接线图完成接线。图8-5PLC的硬件接线图五、分组实操分组实操，完成硬件接线六、教师总结七、作业布置1.完成文旌课堂APP自我检测；2.预习下节课内容。【教师】对照教材表8-1讲解PLC选型需要注意的问题，并举例说明【教师】以电梯实际控制要求，讲解IO模块的选择【教师】与学生互动讲解学生较为熟悉的硬件，图片展示学生不熟悉的硬件，举例讲解选型【教师】视频、动画展示七段数码管【教师】示范接线【教师】巡回指导【教师】总结硬件接线注意事项，评出学习之星。【学生】认真听讲【学生】认真听讲【学生】认真听讲，做好回答【学生】认真听讲【教师】认真学习【学生】3—4人分为1组，实操训练【学生】认真听讲