《電氣控制與PLC控制技術》教案設計(36學時)

電氣控制及PLC控制技術教案2012年2月理論教學：36學時實驗教學：18學時教學目的、教學要求：一、教學目的：1、通過電氣控制技術的學習，達到會分析機械設備電氣控制原理，設計簡單設備電氣控制柜的原理圖、接線圖。2、通過可編程控制器的學習，達到會設計可編程控制器外部電氣接線圖，會編制PLC應用程序，以及掌握系統(tǒng)的調試運行能力。二、教學要求：在注重理論知識學習的同時，注重設計和制造的工藝過程，注重學生實踐能力的培養(yǎng)?？傮w說明：教學單元分為電氣控制技術和可編程控制器原理及應用等兩部分?？紤]到?？平虒W的特點，以及國具體應用情況，選擇日本三菱公司的FX系列小型可編程控制器為主要教學對象，以基本指令應用為主，講解可編程控制器的使用方法。總體說明及教材選用教材：周軍主編，《電氣控制及PLC》（第二版），機械工業(yè)，2007年12月第二版。第1講緒論、第1章1.1學時：2目的要求：1、介紹電氣自動控制在現(xiàn)代生產、生活中的地位、發(fā)展概況和課程的性質、主要容和要求2、常用低壓電器，如主令電器、配電電器、保護電器以及其它控制電器的結構、工作原理、圖形、文字符號、應用場合。主要教學容：1、電氣自動控制的發(fā)展概況2、本課程的研究對象、容和要求3、常用低壓電器概述教學重點：1、電氣控制技術的發(fā)展概況2、常用低壓電器概述教學難點：作業(yè)題：教學形式與教學手段：多媒體課件教學備注：第2講第1章1.2學時：2目的要求：認識接觸器、開關類電器中間繼電器、電壓電流繼電器等電器元件的結構、原理、參數(shù)、符號、選擇方法。主要教學容：1、低壓斷路器和低壓隔離器2、低壓隔離器（刀開關）3、組合開關4、低壓斷路器又稱自動空氣開關5、繼電器6、中間繼電器7、電流電壓繼電器8、時間繼電器9、主令電器教學重點：接觸器、繼電器等電器元件的認識。教學難點：各種器件的認識和選擇、使用方法作業(yè)題：教學形式與教學手段：多媒體課件教學備注：第3講第1章1.3學時：2目的要求：認識常用保護電器元件的結構、原理、參數(shù)、符號、選擇方法。主要教學容：1、熱繼電器2、速度繼電器3、熔斷器4、控制按鈕和指示燈5、位置開關6、萬能轉換開關和主令控制器7、凸輪控制器教學重點：速度繼電器、熱繼電器元件的結構原理及電氣圖形符號。教學難點：各種器件的認識和選擇、使用方法。作業(yè)題：教學形式與教學手段：多媒體課件教學備注：第5講第1章習題，第2章2.1學時：2目的要求：1、了解電氣控制原理圖的繪制規(guī)則2、了解電氣控制原理圖的讀圖方法3、學會分析起停控制電路的原理，并掌握起停電路圖的結構。主要教學容：習題1-1~1-182.1電氣控制線路圖的繪制及分析電氣原理圖的分類，電氣原理圖的繪制規(guī)則，電氣符號畫法。電氣原理的讀圖方法：1、查線讀圖法（常用方法）2、邏輯代數(shù)法2.2全壓起動及其主要控制環(huán)節(jié)2.2.1起?？刂疲?、手動控制：（圖2.2.1）２、自動起停控制：（圖2.2.2）詳細講解電路的設計思想，工作和保護原理。教學重點：自動起?？刂齐娐返脑O計思想，工作和保護原理。教學難點：自鎖、零壓保護的基本概念。作業(yè)題：2-1、2-2、2-3教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：第6講第2章2.2學時：2目的要求：學會分析三相交流異步電動機正、反轉控制電路、多地控制、多條件控制等基本控制電路的工作原理，并掌握正、反轉控制、點動控制的電路圖結構。主要教學容：2.2.2三相交流異步電動機正、反轉控制電路正、反轉基本控制電路按鈕連鎖正、反轉基本控制電路工作臺自動循環(huán)控制電路舉例2.2.3三相交流異步電動機的其他典型控制環(huán)節(jié)1、點動控制2、多地控制3、多條件控制4、順序控制主電路、控制電路等的順序控制。教學重點：正、反轉、點動、多地控制電路的設計思想，工作和保護原理。教學難點：互鎖、點動、多地、多條件控制電路的結構特點。作業(yè)題：2-4、2-5教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：第7講第2章2.3學時：2目的要求：熟記Y-△起動控制電路結構和工作原理，掌握自耦補償起動和延邊三角形降壓起動電路工作原理的分析方法。主要教學容：課堂測試1、正反轉控制電路的主電路。2、起停控制電路的控制電路。2.3三相交流異步電動機降壓起動控制電路Y-△起動、自耦補償起動電路。教學重點：Y-△起動、自耦補償起動電路原理圖的設計思想和工作原理流程的描述方法。教學難點：Y-△起動、自耦補償起動電路原理圖的設計思想。作業(yè)題：2-6、2-7、2-8教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：第8講第2章2.3、2.4、2.5學時：2目的要求：了解各種制動方法的實現(xiàn)電路，以及能耗制動限流電阻的計算原則，掌握能耗和反接制動電路的原理分析。主要教學容：2.3三相交流異步電動機降壓起動控制電路延邊三角形起動電路主電路的結構分析。2.4制動控制電路主要容：機械抱閘制動，能耗制動，反接制動。2.4.1機械制動電動抱閘制動（多用于斷電制動）、電磁離合器制動電路原理分析。2.4.2電氣制動能耗制動和反接制動。2.5變極調速控制線路2.5.1雙速電機的控制電路教學重點：時間控制原則和速度控制原則制動電路的設計思想。實現(xiàn)各種控制要求的主電路結構設計思想，以及對控制電路的設計要求。教學難點：主電路結構設計。作業(yè)題：2-17按速度控制原則設計低壓直流供電的能耗制動控制電路。教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：第9講第2章2.5、2.6學時：2目的要求：掌握繞線式異步電動機的起動（調速）和制動控制電路的分析方法。主要教學容：2.5.2三速電機控制三速電機定子有2套繞組，1套可作為△接法和YY接法的雙速繞組，另1套為Y型接法的中速繞組。2.6繞線式異步電動機的控制電路2.6.1起動控制繞線式異步機常用的起動控制有轉子串電阻分級起動和轉子串頻頻變阻器起動。１、電流原則控制轉子串電阻分級起動2、時間原則控制轉子串電阻分級起動3、轉子串頻敏變阻器起動控制電路2.6.2繞線機的能耗制動1、二級起動過程分析：2、制動過程分析：教學重點：繞線式異步電動機的控制電路，針對繞線電機過流能力弱電路特點，設置過流保護裝置，用以實現(xiàn)過流、過載及短路保護等功能。教學難點：多速電機定子繞組的結構，繞線電動機啟動條件的實現(xiàn)，小容量熱繼電器和電流表檢測電動機定子電流的方法，萬能轉換開關的能耗制動電路中的應用及原理分析。作業(yè)題：2-11、2-12、2-13、2-14、2-15教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：第10講第3章1.2、1.3、1.4學時：2目的要求：了解液壓系統(tǒng)的基本構成和原理，掌握電磁換向閥電磁線圈的驅動和控制方法。掌握直流電動機啟動、正反轉、能耗制動電路的分析方法。主要教學容：2.7電液控制技術1、液壓系統(tǒng)基礎2、液壓動力滑臺2.8直流電動機（并勵）基本控制電路1、起動控制電路2、正，反轉控制電路（P65圖）3、電動機能耗制動（停車）教學重點：了解液壓系統(tǒng)的控制方法及電磁鐵的驅動要求，重點：液壓系統(tǒng)的基礎，電液控制的方法。直流電動機過流能力差，電動機的各種保護思想與交流電動機有所不同。重點講解并勵直流電動機的起動，正反轉控制電路。教學難點：液壓部件的認識，液壓控制電路的簡單設計；設計及分析直流電動機控制電路的方法。作業(yè)題：2-16教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：第11講第3章3.1學時：2目的要求：目的：通過對車床電氣控制系統(tǒng)的分析，為設備安裝、調試、維修打下一定基礎，本章為前兩章知識的綜合應用。要求：學會分析電動機起動、制動等過程電氣控制電路的工作原理，掌握電氣原理圖的一般繪制規(guī)律和知識。第2章習題3.1C650臥式車床電氣控制電路3.1.1C650車床電力拖動的控制要求及特點3.1.2C650車床主電路分析3.1.3控制電路分析教學重點：1、電氣原理圖的一般繪制規(guī)律和知識。2、正、反雙向轉動的反接制動經典控制電路的研究。教學難點：1、機械裝置和電氣元件之間的安裝位置、相互動作配合的關系。2、正、反雙向轉動的反接制動控制電路的原理分析。作業(yè)題：3-1、3-2、3-3教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：第12講第3章3.2學時：2目的要求：通過對搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)的分析，為設備安裝、調試、維修打下一定基礎，本章為前兩章知識的綜合應用。要求：學會分析電動機起動、制動等過程電氣控制電路的工作原理，掌握電氣原理圖的一般繪制規(guī)律和知識。3.2搖臂鉆床電氣控制系統(tǒng)3.2.1搖臂鉆床的主要結構及運動情況3.2.2搖臂鉆床的主電路3.2.3搖臂鉆床控制電路教學重點：1、夾緊/放松裝置液壓原理分析2、搖臂升降的控制過程。教學難點：1、機械裝置和電氣元件之間的安裝位置、相互動作配合的關系。2、搖臂升降控制過程的電路分析。作業(yè)題：3-4教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：增加習題3-4：用控制流圖簡述搖臂下降過程電氣控制電路的工作原理。第13講第3章3.3學時：2目的要求：通過對萬能銑床電氣控制系統(tǒng)的分析，為設備安裝、調試、維修打下一定基礎，本章為前兩章知識的綜合應用。要求：學會分析電動機起動、制動等過程電氣控制電路的工作原理，掌握電氣原理圖的一般繪制規(guī)律和知識。主要教學容：3.3萬能銑床電氣控制系統(tǒng)3.3.1XA6132臥式萬能銑床簡介及控制要求1、構成2、主運動3、控制要求3.3.2XA6132臥式萬能銑床控制線路分析1、主電路2、主軸及冷卻泵電動機M2、M1控制線路分析3、工作臺進給控制教學重點：1、操作手柄控制的設計思路。2、多地控制、順序控制應用實例研究。3、互鎖控制的經典電路研究。教學難點：升降式工作臺四種運動、7個方向的互鎖控制電路分析。作業(yè)題：3-5教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：第14講第3章3.4學時：2目的要求：通過對臥式鏜床電氣控制系統(tǒng)的分析，為設備安裝、調試、維修打下一定基礎，本章為前兩章知識的綜合應用。要求：學會分析電動機起動、制動等過程電氣控制電路的工作原理，掌握電氣原理圖的一般繪制規(guī)律和知識。主要教學容：3.4T68臥式鏜床3.4.1T68臥式鏜床簡介1、構成：床身，前立柱，鏜頭架，工作臺，后立柱，尾架.2、運動形式3、控制要求3.4.2主電路分析1、主電動機M1（雙速電動機）2、快速移動電動機3.4.3控制電路分析1、主電動機起動控制2、主電動機停車制動3、互鎖功能4、變速沖動5、快速移動控制教學重點：1、用位置開關做高低速選擇，并能夠實現(xiàn)高速工作時先低速啟動，后高速運行控制電路的設計思想。2、正反轉點動、長動控制經典電路的應用分析。教學難點：雙速電動機正反轉高低速控制電路分析。作業(yè)題：3-6教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：第15講第4章1.4學時：2目的要求：通過對平面磨床電氣控制系統(tǒng)的分析，為設備安裝、調試、維修打下一定基礎，本章為前兩章知識的綜合應用。并掌握電氣原理圖的一般繪制規(guī)律和知識。主要教學容：3.5磨床電氣控制線路分析3.5.1M7130平面磨床的主要結構及運動形式3.5.2電力拖動控制要求3.5.3M7130型平面磨床電氣控制線路分析1、電動機控制電路2、電磁吸盤控制電路教學重點：電磁吸盤控制電路的工作原理，以及各個電器元件在電路中的作用。教學難點：各種接插器件XS的作用，選擇轉換器件SA1的作用。作業(yè)題：3-4教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：第16講第3章3.6學時：2目的要求：通過對機械、液壓組合機床電氣控制系統(tǒng)的分析，為設備安裝、調試、維修打下一定基礎，本章為前兩章知識的綜合應用。并掌握電氣原理圖的一般繪制規(guī)律和知識。主要教學容：3.6組合機床電氣控制線路分析3.6.1機械動力滑臺控制線路1主電路介紹2控制電路分析1主軸旋轉與滑臺進給的順序控制要求2②自動循環(huán)控制3.6.2組合機床控制舉例—臥式雙面擴孔組合機床1、控制要求機床構成：兩個帶主軸旋轉的液壓動力滑臺（即為動力頭）+液壓固定夾具。2、控制電路分析教學重點：機械動力滑臺自動加工循環(huán)控制。兩個液壓動力滑臺，同時實現(xiàn)左、右動力滑臺快進，自動加工循環(huán)控制。教學難點：三個液壓油缸分別控制左、右滑臺進退及工件夾緊的液壓原理分析?？爝M、工進的轉換由液壓行程閥控制的原理分析。作業(yè)題：3-7教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：第17講第3章3.7學時：目的要求：通過對橋式起重機電氣控制系統(tǒng)的分析，為設備安裝、調試、維修打下一定基礎，本章為前兩章知識的綜合應用。并掌握電氣原理圖的一般繪制規(guī)律和知識。主要教學容：3.7橋式起重機電氣控制系統(tǒng)3.7.1橋式起重機主要技術參數(shù)3.7.2電力拖動要求3.7.310t橋式起重機典型電路分析1、主電路介紹2、卷揚機（主鉤）主電路分析1主鉤提升運動2主鉤下放3、大、小車驅動4、控制與保護電路5、橋式控制的發(fā)展方向教學重點：凸輪控制器控制電路分析，橋式起重機電路保護和安全保護措施的分析。教學難點：凸輪控制器在控制和保護電路中的應用。線號L22和L2之間的等電位關系。作業(yè)題：3-8、3-9、3-10教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：第18講第4章4.1、4.2、4.3學時：2目的要求：通過實際應用舉例和練習，掌握電氣原理圖的設計方法和規(guī)律，掌握電氣接線圖和互連圖的繪制方法方法。主要教學容：第4章控制系統(tǒng)設計4.1設計原則和容4.1.1設計原則4.1.2電氣設計的基本容4.2電氣原理圖的設計4.2.1電氣設計的一般規(guī)律4.2.2電氣控制原理設計方法4.3基本導線二維標注法電氣接線圖設計4.3.1電氣接線圖的繪制和互連圖的繪制方法4.3.2工藝設計應用舉例教學重點：電氣原理圖的設計方法。電氣接線圖的設計方法。教學難點：電氣原理圖的設計方法和規(guī)律的掌握。電氣接線圖和互連圖的繪制方法。工藝設計要求分析作業(yè)題：4-1~4-12、增加電動機兩地控制的接線圖。教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：第19講PLC第1章、第2章學時：2目的要求：認識電接觸器、開關類電器中間繼電器、電壓電流繼電器等電器元件的結構、原理、參數(shù)、符號、選擇方法。主要教學容：第1章可編程控制器概述1.1可編程控制器的產生1.2可編程控制器的定義1.3可編程控制器控制功能及主要特點1.4可編程控制器的分類及發(fā)展第2章可編程控制器構成原理2.1可編程控制器的基本組成2.1.1可編程控制器主機2.1.2軟件系統(tǒng)2.2可編程控制器的工作原理2.2.1工作過程2.2.2技術性能指標教學重點：可編程控制器的基本組成，五大組成部分的識記?？删幊炭刂破鞯墓ぷ髟淼牧私?。教學難點：對可編程控制器的認識。作業(yè)題：1-2、1-4、1-6、2-3、2-5教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：第20講PLC第3章1.5、1.6學時：2目的要求：掌握CPU224型PLC的外形結構以及S7-200尋址方式。主要教學容：第3章S7-200可編程控制器3.1.1CPU224型PLC的結構3.1.2掃描周期及工作方式3.2S7-200系列PLC部元器件3.2.1數(shù)據存儲類型及尋址方式1.數(shù)據存儲器的分配2.數(shù)值表示方法3.S7-200尋址方式教學重點：CPU224型PLC的外形結構，數(shù)據存儲類型，以及S7-200尋址方式。教學難點：S7-200尋址方式作業(yè)題：3-18教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：第21講PLC第4章4.1、4.3、5.1學時：2目的要求：了解STEP7-Micro/WIN32編程軟件的安裝，以及用戶程序的建立調試、運行、監(jiān)視過程簡介。掌握基本位操作、取非和空操作等指令的格式及功能。主要教學容：4.1SIMATICS7-200編程軟件4.1.1STEP7-Micro/WIN32軟件4.1.2編程軟件的安裝4.1.3建立S7-200CPU的通訊5.1基本邏輯指令5.1.1基本位操作指令5.1.2取非和空操作指令教學重點：基本位操作、取非和空操作、置位／復位指令等指令的格式及功能。教學難點：（1）PLCI/O端點的分配方法。（2）輸出繼電器的使用方法。（3）梯形圖程序繪制方法。（4）梯形圖網絡段結構。作業(yè)題：4-3、5-1、5-2、5-3教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：第22講PLC第4、5章4.2、5.1學時：2目的要求：了解STEP7-Micro/WIN32編程軟件的安裝，以及用戶程序的建立、調試、運行、監(jiān)視。掌握置位／復位指令的格式及功能，掌握定時器的分類方法和工作原理。主要教學容：4.2STEP7-Micro/WIN32軟件介紹4.2.1STEP7軟件的基本功能4.2.2STEP7-Micro/WIN32窗口組件及功能4.2.3系統(tǒng)模塊的設置原理及系統(tǒng)塊配置(CPU組態(tài))方法4.3程序編制及運行4.3.1建立項目（用戶程序）4.3.2梯形圖編輯器4.3.3程序的監(jiān)視、運行、調試及其他5.1基本邏輯指令5.1.3置位／復位指令5.1.5定時器教學重點：STEP7-Micro/WIN32編程軟件的使用，用戶程序的建立過程、編輯、編譯、及注釋。教學難點：定時器的分類方法和工作原理。作業(yè)題：4-1、4-2、4-5、4-6、4-7教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：第23講PLC第5章5.1學時：2目的要求：熟悉定時器、計數(shù)器的指令格式，理解指令功能，學會指令應用。。主要教學容：5.1.5定時器4.工作原理分析（1）通電延時型（TON）（2）有記憶通電延時型（TONR）（3）斷電延時型(TOF)5.通電延時定時器應用分析示例5.1.6計數(shù)器指令（1）增計數(shù)指令（CTU）（2）增／減計數(shù)指令（CTUD）（3）減計數(shù)指令（CTD）5.1.7比較指令教學重點：定時器、計數(shù)器的工作原理。教學難點：定時器、計數(shù)器的時序分析。作業(yè)題：5-3、5-4、5-5教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學或傳統(tǒng)教學。備注：第24講PLC第5章5.2、5.3學時：2目的要求：熟悉指令格式，理解指令功能，學會指令應用。主要教學容：5.2算術、邏輯運算指令5.2.1算術運算指令5.2.2數(shù)學函數(shù)變換指令5.2.3增1／減1計數(shù)5.2.4邏輯運算指令5.3數(shù)據處理指令5.3.1數(shù)據傳送5.3.2字節(jié)交換／填充指令5.3.3移位指令教學重點：指令功能的理解。教學難點：此處指令的條數(shù)過多，信息量過大，接受起來有一定難度。作業(yè)題：5-7、5-8、5-9、5-10、5-11教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學或傳統(tǒng)教學。備注：第25講PLC第5章5.4、7.3學時：2目的要求：掌握控制類指令的指令格式和應用方法。主要教學容：5.4程序控制類指令5.4.1系統(tǒng)控制類指令5.4.2跳轉、循環(huán)指令5.4.3順序控制指令第五章小結、復習習題教學重點：指令系統(tǒng)的應用舉例。教學難點：PLC指令應用方法。講解習題5-4。作業(yè)題：5-12、5-13、5-14教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學備注：第26講PLC第7章7.1、7.2、7.3學時：2目的要求：掌握PLC應用系統(tǒng)設計方法。主要教學容：第7章可編程控制器應用系統(tǒng)設計7.1可編程控制器應用系統(tǒng)設計7.1.1PLC應用系統(tǒng)設計的容和原則7.1.2可編程控制器系統(tǒng)設計步驟7.2應用程序設計方法7.3PLC應用舉例7.3.1組合機床的PLC控制系統(tǒng)1.PLC外部輸入輸出設備和機型選擇；2.PLC外部電氣接線圖及I/O地址分配表；3.程序設計教學重點：指令系統(tǒng)和組合機床的PLC控制系統(tǒng)的應用舉例。教學難點：PLC外部電路設計方法和程序設計方法。作業(yè)題：教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方式請注明）：多媒體課件教學或傳統(tǒng)教學。備注：第27講課堂討論學時：2目的要求：進一步理解指令的功能，學會指令應用。主要教學容：PLC課堂討論題目1、可編程控制器的外圍接線方法及注意事項。2、根據作業(yè)，探討計時器使用方法和技巧。3、交通燈程序設計思路及技巧。4、正次品分揀1系統(tǒng)控制程序分析及編程思路。2在原程序中添加分揀出次品個數(shù)的統(tǒng)計程序段。5、指出松下PLC與S7-200指令系統(tǒng)LAD指令格式的不同之處。教學重點：計時（定時）器指令的使用方法和技巧，系統(tǒng)程序分析方法及編程思路。教學難點：溝通同學們對PLC指令系統(tǒng)和編程設計方法的理解。作業(yè)題：教學形式與教學手段（傳統(tǒng)、多媒體或其他，若是其他方