《可编程控制器应用技术》电子教案 项目六 任务一 设计两台电机的异地启停控制系统

项目六PLC的网络通信项目导读西门子PLCS7-1200的CPU上集成了一个PROFINET接口，支持以太网通信和TCP/IP通信，用户通过这个接口可以实现与其他PLC、上位机及其他智能设备（如触摸屏）之间的通信。这个接口同时支持10M/100M的RJ45接口和电缆交叉自适应接口。本项目将带领读者学习PLC与PLC之间，以及PLC与触摸屏之间的以太网通信。课时6学时授课班级授课类型理论、一体化教学目标知识目标熟悉西门子PLC的通信方式；掌握西门子PLC的通信指令；技能目标能熟练运用通信指令进行PLC程序设计；能够熟练掌握触摸屏的设计方法；职业目标通过“设计两台电机的异地启停控制系统”和“用触摸屏控制电机”，加强学生的团队合作意识；沟通能力是一个人生存与发展的必备技能，理解及时沟通的重要性，增强沟通意识，加强沟通能力。重点西门子PLC的通信方式、西门子PLC的通信指令难点西门子PLC的通信方式、西门子PLC的通信指令教学方法问答法、案例法、示范法、讲授法教学用具多媒体、计算机、PLC、导线若干教学设计任务一设计两台电机的异地启停控制系统（2学时）：第1学时（知识链接）：课前导读—新课导入（5min）—传授新知（20min）—讨论互动（10min）—总结（5min）—作业布置（5min）第2学时（任务实施）：新课导入（5min）—任务分析（5min）—分组练习（25min）—总结（5min）—作业布置（5min）任务二用触摸屏控制电机（2学时）：第3、4学时：课前导读—新课导入（5min）—传授新知（15min）—任务实施（20min）—分组练习（40min）—总结（5min）—作业布置（5min）项目总结实训（第5、6学时）：设计点动和连续双重控制的运料小车自动往返运动系统项目六PLC的网络通信一、教学基本情况（一）课程概况授课题目任务一设计两台电机的异地启停控制系统授课班级授课时数2课时授课地点授课形式一体化参考教材《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.掌握西门子PLC的通信方式；2.掌握西门子PLC与上位机、下位机的通信步骤；1.能够完成西门子PLC的通信；2.能够两台电机的异地启停控制系统。1.培养学生团队合作精神。2.有精益求精、追求卓越的工匠精神。（六）教学重难点【重点】1.西门子PLC的通信方式；2.两台电机的异地启停控制系统的PLC外部接线、梯形图程序编写；【难点】两台电机的异地启停控制系统的梯形图程序编写以及调试。（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1学时项目内容时间问题导入【教师】提出问题1单台PLC控制我们已经学过，那么两台多台PLC控制如何实现？【教师】提出问题2西门子PLC如何通信？5min新课1.TSEND_C指令；2.TRCV_C指令；3.任务分析；20min4.分组练习，讨论互动；10min5.展示小组完成情况，评选优秀小组；6.教师总结。5min课后作业文旌课堂APP知识拓展5min第2学时项目内容时间复习+问题导入【教师】提出问题1TSEND_C指令的使用？【教师】提出问题2TRCV_C指令的使用？【教师】提出问题3任务具体如何实施？5min新课1.任务实施；5min2.分组实操；3.教师总结；25min4.展示小组完成情况，评选优秀完成小组；5.教师总结；5min预习任务预习下节课内容5min课后作业文旌课堂APP自我检测三、教学实施过程第1学时（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1单台PLC控制我们已经学过，那么两台多台PLC控制如何实现？【教师】提出问题2西门子PLC如何通信？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、知识链接两台S7-1200PLC之间的以太网通信，可以通过TCP和ISO-on-TCP来实现，所用的指令是开放以太网通信指令。博途软件提供了不带连接管理的通信指令和带连接管理的通信指令。不带连接管理的通信指令包括TCON指令（建立以太网连接）、TDISCON指令（断开以太网连接）、TSEND指令（发送数据）和TRCV指令（接收数据）。带连接管理的通信指令包括TSEND_C指令（建立以太网连接并发送数据）和TRCV_C指令（建立以太网连接并接收数据），本任务主要介绍带连接管理的通信指令。1.TSEND-C指令TSEND_C指令兼具TCON指令、TSEND指令和TDISCON指令的功能，该指令首先建立以太网连接，然后发送数据，最后断开连接。它可用于以太网通信（要求CPUS7-1200固件版本V4.0及以上版本、CPUS7-1500固件版本V2.1或更高版本）和Profibus通信。其指令格式如图6-1所示，参数功能如表6-1所示。图6-1TSEND_C指令表6-1TSEND_C指令参数参数类型数据类型说明REQINBool用于建立通过ID指定的连接作业。该作业在上升沿时启动CONNECTIN_OUTTCON_Param指向连接描述的指针DATAIN_OUTVariant包含要发送数据的地址和长度DONEOUTBool0：作业尚未开始或仍在运行

1：作业无错完成BUSYOUTBool0：作业完成

1：作业尚未完成，无法触发新作业ERROROUTBool0：无错误

1：处理时出错STATUSOUTWord错误信息的状态信息2.TRCV_C指令TRCV_C指令兼具TCON指令、TRCV指令和TDISCON指令的功能，该指令首先建立以太网连接，然后接收数据，最后断开连接。其指令格式如图6-2所示。图6-2TRCV_C指令在TRCV_C指令中，除EN_R和RCVD_LEN两个引脚外，其他引脚功能与TSEND_C指令的引脚功能相同。EN_R的数据类型为Bool，当EN_R的状态为“1”时启动。RCVD_LEN的数据类型为Int，它表示实际接收的数据量（以字节为单位）。二、任务分析1.控制要求请设计两台电机的异地启停控制系统，控制要求如下：按下本地启动按钮SB0，本地电机1和异地电机2同时启动；按下本地停止按钮SB1，本地电机1和异地电机2同时停止；按下异地启动按钮SB2或异地停止按钮SB3，本地电机1和异地电机2也同时启动或停止。2.任务分析在本任务中，本地电机1和异地电机2分别由本地PLC1和异地PLC2控制，要完成电机的异地启动，需将本地的PLC指令通过网络传送到远程的PLC中，并利用网络完成远程控制，故本任务的关键是实现两台PLC之间的通信。三、互动讨论，分组完成四、知识总结，成绩评定哪一组是今天的学习之星呢？【教师】TSEND_C【教师】【教师】【教师】与学生互动，讲解控制要求【教师】设置题目，分组完成【教师】根据学生回答情况，对于易错知识点重点强调。评出学习之星。【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】3—4人分为1组，参与分组任务。【学生】分组汇报所答题目情况示范法激发学生学习兴趣示范法激发学生学习兴趣，学生容易接受使学生深入了解控制要求，为任务实施做好准备巩固知识点，培养团队精神培养学生良好竞争意识，提高学生学习积极性第2学时教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生导入新课复习导入【教师】提出问题1TSEND_C指令的使用？【教师】提出问题2TRCV_C指令的使用？【教师】提出问题3任务具体如何实施？问题1随机找同学回答问题2学生竞答认真听同学的回答温故而知新激发学生学习兴趣讲授新课一、任务实施1.硬件接线将本地启动按钮SB0和本地停止按钮SB1分别连接到PLC1的I0.0和I0.1引脚，电机1的接触器连接到PLC1的Q0.0引脚；异地启动按钮SB2和异地停止按钮SB3分别连接到PLC2的I0.0和I0.1引脚，电机2的接触器连接到PLC2的Q0.0引脚。2.建立PLC间的通信建立PLC1与PLC2之间的通信，然后用通信指令完成两个PLC之间的数据传输，主要步骤如下。步骤1用带有水晶头的网线连接两个PLC。步骤2打开博途软件，创建新项目，并将其命名为“项目六任务一”。然后添加新设备，选择两个控制器PLC1和PLC2，设备类型均为1214CDC/DC/DC。步骤3在“设备选项”列表框中选择“PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]”，然后在编辑区下方的属性窗口区中，选择“常规”选项卡中的“系统和时钟存储器”选项，勾选“启用系统存储器字节”和“时钟存储器字节”复选框，如图6-3所示。用同样方法设置PLC_2[CPU1214CDC/DC/DC]。图6-3设置“系统和时钟存储器”步骤4选择“常规”选项卡中的“PROFINET”→“以太网地址”选项，选中“在项目中设置IP地址”单选钮，在“IP地址”编辑框中输入“192.168.0.1”，如图6-4所示。用同样方法将PLC2的以太网地址设置为192.168.0.2，然后连接两个PLC，如图6-5所示。图6-4设置IP地址图6-5建立PLC1与PLC2之间的通信步骤5在左侧项目树中，选择“PLC_1[CPU1214CDC/DC/DC]”→“程序块”→“添加新块”选项，如图6-6所示。图6-6添加新块步骤6双击“添加新块”，打开添加新块界面，在“名称”编辑框中输入“Data”，在“类型”列表框中选择“全局DB”选项，然后单击“确定”按钮，如图6-7所示。图6-7新建全局数据块步骤7在数据块Data中，新建数组send（见项目四），用来发送数据到对方通信PLC中，数据类型为Array[0..9]ofByte，共计10个字节；新建数组get，用来接收对方通信PLC发送过来的数据，数据类型为Array[0..9]ofByte，共计10个字节，如图6-8所示。图6-8新建数组步骤8在左侧项目树中，选择“Data[DB1]”选项并右击，在打开的快捷菜单中选择“属性”选项，如图6-9所示。图6-9打开Data[DB1]的属性对话框步骤9在打开的对话框中，取消勾选“优化的块访问”复选框，单击“确定”按钮，如图6-10所示。图6-10取消“优化的块访问”属性步骤10在PLC1程序块Main[OB1]的编辑区中，输入通信指令中的TSEND_C指令和TRCV_C指令，如图6-11所示。图6-11输入TSEND_C指令和TRCV_C指令步骤11单击TSEND_C_DB数据块，在下方“属性”窗口区的“组态”选项卡中选择“连接参数”，按照图6-12所示设置各项参数。图6-12设置TSEND_C指令的参数步骤12按照步骤11的方法，设置TRCV_C_DB数据块的参数，如图6-13所示。图6-13设置TRCV_C指令的参数步骤13设置TSEND_C指令和TRCV_C指令的引脚参数，如图6-14所示。图6-14设置TSEND_C指令和TRCV_C指令的引脚参数步骤14输入电机1的本地控制梯形图程序，如图6-15所示。图6-15电机1的本地控制梯形图程序步骤15按照步骤5～步骤14的方法，在PLC2的Main[OB1]中，输入TSEND_C指令和TRCV_C指令，完成PLC2的组态和编程，梯形图如图6-16所示。图6-16电机2的远程控制梯形图程序步骤16将程序下载到对应PLC中，依次按下SB0、SB1、SB2和SB3，观察两台电机的工作状态。二、分组实操，讨论互动分组实操，互动讨论，学生实现两台电机控制