《可编程PLC原理与应用》课程教案资料.doc
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《《可编程PLC原理与应用》课程教案资料.doc》由用户(2023DOC)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 可编程PLC原理与应用 可编程 PLC 原理 应用 课程 教案 资料
- 资源描述:
-
1、教 案20132014 学年第 一 学期课程名称 可编程PLC原理与应用 开课系(部) 工信系 所在系(部) 工信系 教研室 电计教研室 任课教师 苏 波 职 称 讲师 授课对象 电信1231班 二一三 年 九 月可编程PLC原理与应用课程教案授课时间第一周第一次课教案序号1课 型必修课、限选课、公选、其它授课方式理论课、讨论课、实验课、习题课、其它课 题可编程控制器的产生可编程控制器的定义教学目的要求学生了解什么是PLC,包括它的产生过程及其定义。教学重点可编程控制器的定义教学难点可编程控制器的定义教学手段投影,演示,讲授说明:1、此设计为教案格式模板;2、每项页面大小可自行添减;3、教案序
2、号填写本课程教案1、2、3次序号。教学过程一、复习或导入 了解PLC的 产生与定义。二、讲授新课(教学环节设计、具体实施步骤)1.1 可编程控制器的产生用户角度提出新一代控制器应具备以下十大条件(1)编程简单,可在现场修改程序;(2)维护方便,更好是插件式;(3)可靠性高于继电器控制柜;(4)体积小于继电器控制柜;(5)可将数据直接送入管理计算机;(6)在成本上可与继电器控制柜竞争;(7)输入可以是交流115V(即用美国的电网电压);(8)输出为交流115V、2A以上,能直接驱动电磁阀;(9)在扩展时,原有系统只需要很小的变更;(10)用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。 : 1.2 可编程
3、控制器的定义 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。他采用了可编程序的存储器,用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令,并通过数字式和模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备,都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。三、新课巩固及练习(有此内容的填写)四、归纳与总结本节课讲解了PLC的 产生与定义。五、课外作业及学习指导(学法、参考书、资料收集等指导) 到图书管或者互联网上查阅本节课相关资料。可编程PLC原理与应用课程教案授课时间第一周第二次课教案序号2课 型必修课、限选课、
4、公选、其它授课方式理论课、讨论课、实验课、习题课、其它课 题可编程控制器的功能及主要特点可编程控制器的分类及发展教学目的要求学生了解可编程控制器的功能及主要特点,进一步了解PLC的分类及其发展教学重点可编程控制器的功能教学难点可编程控制器的主要特点教学手段投影,演示,讲授说明:1、此设计为教案格式模板;2、每项页面大小可自行添减;3、教案序号填写本课程教案1、2、3次序号。教学过程一、复习或导入 本节课的内容是:可编程控制器的功能及主要特点、可编程控制器的分类及发展。二、讲授新课(教学环节设计、具体实施步骤)1.5 可编程控制器的分类、特点、应用及发展 1.5.1 可编程控制器的分类 1. 按
5、I/O点数和功能分类:由I/O点数的多少可将PLC的I/O点数分成小型、中型和大型 。2. 按结构形式分类 :PLC可分为整体式结构和模块式结构两大类 。1.5.2 可编程控制器的特点 可编程控制器的特点: (1)编程简单,使用方便。 (2)控制灵活,程序可变,具有很好的柔性 。(3)功能强,扩充方便,性能价格比高。 (4)控制系统设计及施工的工作量少,维修方便 。(5)可靠性高,抗干扰能力强 。(6)体积小、重量轻、能耗低,是“机电一体化”特有的产品 。2. 可编程控制器PLC与个人计算机PC的主要差异 。3. PLC与继电器控制的区别 。1.5.3 可编程控制器的应用 1. 逻辑控制 可编
6、程序控制器具有“与”、“或”、“非”等逻辑运算的能力,可以实现逻辑运算,用触点和电路的串、并联,代替继电器进行组合逻辑控制,定时控制与顺序逻辑控制 。2. 运动控制 可编程序控制器使用专用的运动控制模块,或灵活运用指令,使运动控制与顺序控制功能有机地结合在一起。3. 过程控制 可编程序控制器可以接收温度、压力、流量等连续变化的模拟量,通过模拟量I/0模块,实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换和D/A转换,并对被控模拟量实行闭环PID(比例-积分-微分)控制。4. 数据处理 可编程序控制器具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、
7、分析和处理。 5. 构建网络控制 可编程序控制器的通信包括主机与远程I/0之间的通信、多台可编程序控制器之间的通信、可编程序控制器和其他智能控制设备(如计算机、变频器)之间的通信。可编程序控制器与其他智能控制设备一起,可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。 1.5.4 可编程控制器的发展 1. 向高集成、高性能、高速度,大容量发展。 2. 向普及化方向发展 。3. 向模块化、智能化发展。 4. 向软件化发展 。5. 向通信网络化发展。三、新课巩固及练习(有此内容的填写)四、归纳与总结本节课讲解了可编程控制器的功能及主要特点、可编程控制器的分类及发展。五、课外作业及学习指导(学法、参考
8、书、资料收集等指导) 到图书管或者互联网上查阅本节课相关资料。可编程PLC原理与应用课程教案授课时间第二周第一次课教案序号3课 型必修课、限选课、公选、其它授课方式理论课、讨论课、实验课、习题课、其它课 题可编程控制器的基本组成教学目的要求学生了解可编程控制器的基本组成及工作原理教学重点可编程控制器的工作原理教学难点可编程控制器的工作原理教学手段投影,演示,讲授说明:1、此设计为教案格式模板;2、每项页面大小可自行添减;3、教案序号填写本课程教案1、2、3次序号。教学过程一、复习或导入 本节课的内容是:可编程控制器的基本组成。二、讲授新课(教学环节设计、具体实施步骤)1.3 可编程控制器的基本
9、组成 1.3.1 控制组件可编程控制器主要由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成。连接文件夹第一章图1.doc 1. CPU单元 :CPU是可编程控制器的控制中枢,相当于人的大脑。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成 2. 存储器 :可编程控制器的存储器由只读存储器ROM、随机存储器RAM和可电擦写的存储器EEPROM三大部分构成,主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。3. I/O单元及I/O扩展接口 (1)I/O单元:可分为模拟量I/O单元、数字量I/O单元两大类。根据输入单元形式的不同,可分为基本I/O单元、扩展I/O单元两大类 (2)I/O扩展接口
10、:可编程控制器利用I/O扩展接口使I/O扩展单元与PLC的基本单元实现连接,当基本I/O单元的输入或输出点数不够使用时,可以用I/O扩展单元来扩充开关量I/O点数和增加模拟量的I/O端子 。4. 外设接口 外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器,并能通过外设接口组成PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用MPI卡通过RS-485接口与计算机连接,可以实现编程、监控、连网等功能。 5. 电源 电源单元的作用是:把外部电源(220V的交流电源)转换成内部工作电压。外部连接的电源,通过PLC内部配有的一个专用开关式稳压电源,将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的
11、工作电源(直流5伏、正负12伏、24伏),并为外部输入元件(如接近开关)提供24V直流电源(仅供输入端点使用),而驱动PLC负载的电源由用户提供。 1.3.2 输入输出接口电路 1. 输入接口电路如图1-2所示连接文件夹第一章图11.doc,输入接口电路提高抗干扰能力的方法主要有: (1)利用光电耦合器提高抗干扰能力。 (2)利用滤波电路提高抗干扰能力。2. 输出接口电路(1)小型继电器输出形式,如图1-3所示连接文件夹第一章图12.doc (2)大功率晶体管或场效应管输出形式,如图1-4所示 连接文件夹第一章1-4.doc(3)双向晶闸管输出形式,如图1-5所示连接文件夹第一章图13.doc
12、3. I/O电路的常见问题1、当该电流值大于1.3mA时,就可能引起PLC输入电路发生误动作。 2、应在输出回路串联保险丝,避免负载电流过大,会损坏输出元件或电路板。3、晶体管、双向晶闸管型输出端子漏电流和残余电压的存在。 4、感性负载断电时产生很高的反电势。1.3.3 编程器 编程器是PLC的重要外围设备。利用编程器将用户程序送入PLC的存储器,还可以用编程器检查程序,修改程序,监视PLC的工作状态 。常见的给PLC编程的装置有手持式编程器和计算机编程方式 。三、新课巩固及练习(有此内容的填写)四、归纳与总结本节课讲解了可编程控制器的基本组成。五、课外作业及学习指导(学法、参考书、资料收集等
13、指导) 到图书管或者互联网上查阅本节课相关资料。可编程PLC原理与应用课程教案授课时间第二周第二次课教案序号4课 型必修课、限选课、公选、其它授课方式理论课、讨论课、实验课、习题课、其它课 题可编程控制器的工作原理教学目的要求学生了解可编程控制器的工作原理教学重点可编程控制器的工作原理教学难点可编程控制器的工作原理教学手段投影,演示,讲授说明:1、此设计为教案格式模板;2、每项页面大小可自行添减;3、教案序号填写本课程教案1、2、3次序号。教学过程一、复习或导入 本节课的内容是:可编程控制器的工作原理。二、讲授新课(教学环节设计、具体实施步骤)1.4.1 可编程控制器的工作原理 PLC是采用周
14、期循环扫描的工作方式,CPU连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。CPU对用户程序的执行过程是CPU的循环扫描,并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的 。扫描周期主要可分为(1)读输入阶段 每次扫描周期的开始,先读取输入点的当前值,然后写到输入映像寄存器区域。 (2)执行程序阶段。 用户程序执行阶段,PLC按照梯形图的顺序,自左而右,自上而下的逐行扫描。 (3)处理通信请求阶段 。(4)执行CPU自诊断测试阶段。 (5)写输出阶段 。1.4.2 可编程控制器主要技术指标 1. 输入/输出点数 可编程控制器的I/O点数指外部输入、输出端子数量的总和。它是描述的PLC大小的一个重要的参数
15、。2. 存储容量 PLC的存储器由系统程序存储器,用户程序存储器和数据存储器三部分组成。PLC存储容量通常指用户程序存储器和数据存储器容量之和,表征系统提供给用户的可用资源,是系统性能的一项重要技术指标。 3. 扫描速度 可编程控制器采用循环扫描方式工作,完成1次扫描所需的时间叫做扫描周期。影响扫描速度的主要因素有用户程序的长度和PLC产品的类型。PLC中CPU的类型、机器字长等直接影响PLC运算精度和运行速度。 4. 指令系统 指令系统是指PLC所有指令的总和。可编程控制器的编程指令越多,软件功能就越强,但掌握应用也相对较复杂。用户应根据实际控制要求选择合适指令功能的可编程控制器。5. 通信
16、功能 通信有PLC之间的通信和PLC与其他设备之间的通信。通信主要涉及通信模块,通信接口,通信协议和通信指令等内容。PLC的组网和通信能力也已成为PLC产品水平的重要衡量指标之一。三、新课巩固及练习(有此内容的填写)四、归纳与总结本节讲解了可编程控制器的工作原理。五、课外作业及学习指导(学法、参考书、资料收集等指导) 到图书管或者互联网上查阅本节课相关资料。 可编程PLC原理与应用课程教案授课时间第三周第一次课第三周第二次课教案序号5、6课 型必修课、限选课、公选、其它授课方式理论课、讨论课、实验课、习题课、其它课 题PLC认识实验教学目的用STEP7创建第一个工程教学重点用STEP7创建工程
17、、硬件、软件组态教学难点硬件、软件组态教学手段投影,演示,讲授说明:1、此设计为教案格式模板;2、每项页面大小可自行添减;3、教案序号填写本课程教案1、2、3次序号。实验一:创建第一个工程一、 STEP7创建一个工程(向导法和添加硬件法)1.向导法:首先双击桌面上的STEP 7图标,进入SIMATIC Manager窗口,进入主菜单【File】,选择【New Project Wizard】,弹出标题为“STEP 7 Wizard:New Project”(新项目向导)的小窗口。2. 添加硬件法:进入主菜单【File】,【选择New】,在弹出对话框中分别输入“文件名”、“目录路径”等内容,并确定
18、,完成一个空项目的创建工作。二、硬件组态1.硬件组态的任务: 在STEP 7种生成一个与实际的硬件系统完全相同的系统2.硬件组态的步骤生成站,双击Hardware图标,进入硬件组态窗口;生成导轨,在导轨中放置模块;双击模块,在打开的对话框中设置模块的参数,包括模块的属性和DP主站、从站的参数;保存编译硬件设置.导轨上模块安放顺序:通常1号槽放电源模块,2号槽放CPU,3号槽放接口模块(使用多机架安装,单机架安装则保留),从4到11号则安放信号模块(SM、FM、CP)。三、下载硬件组态信息为什么要下载硬件组态?可编程PLC原理与应用课程教案授课时间第四周第一次课教案序号7课 型必修课、限选课、公
19、选、其它授课方式理论课、讨论课、实验课、习题课、其它课 题S7-200系列PLC的结构(一)教学目的PLC各模块的结构教学重点PLC端口原理教学难点PLC端口原理教学手段投影,演示,讲授说明:1、此设计为教案格式模板;2、每项页面大小可自行添减;3、教案序号填写本课程教案1、2、3次序号。教学过程一、复习或导入 本节课介绍PLC各模块的结构。二、讲授新课(教学环节设计、具体实施步骤)2.1 S7-200系列PLC概述 西门子S7系列可编程控制器分为S7-400、S7-300、S7-200三个系列,分别为S7系列的大、中、小型可编程控制器系统。S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列,CP
20、U22X系列,其中CPU22X型可编程控制器提供了4个不同的基本型号,常见的有CPU221,CPU222,CPU224和CPU226四种基本型号。 (1)集成的24V电源 可直接连接到传感器和变送器执行器,CPU 221和CPU222具有180mA 输出。CPU224输出280mA,CPU 226、CPU 226XM输出400mA 可用作负载电源。(2)高速脉冲输出 具有2 路高速脉冲输出端,输出脉冲频率可达20KHz,用于控制步进电机或伺服电机,实现定位任务。(3)通信口 CPU 221、CPU222和CPU224具有1个RS-485通信口。CPU 226、CPU 226XM具有2个RS-4
21、85通信口。支持PPI、MPI通信协议,有自由口通信能力。(4)模拟电位器 CPU221/222有1个模拟电位器,CPU224/226/226XM有2个模拟电位器。模拟电位器用来改变特殊寄存器(SMB28,SMB29)中的数值,以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值,过程量的控制参数。(5)中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。 (6)EEPROM 存储器模块可作为修改与拷贝程序的快速工具,无需编程器并可进行辅助软件归档工作。(7)电池模块 用户数据(如标志位状态、数据块、定时器、计数器)可通过内部的超级电容存储大约5 天。选用电池模块能延长存储时间到200天(10年寿
22、命)。电池模块插在存储器模块的卡槽中。(8)不同的设备类型 CPU 221226 各有2种类型CPU,具有不同的电源电压和控制电压。(9)数字量输入/输出点CPU 221具有6个输入点和4个输出点;CPU 222具有8个输入点和6个输出点;CPU 224 具有14个输入点和10个输出点;CPU226/226XM 具有24个输入点和16个输出点。CPU22X主机的输入点为24V直流双向光电耦合输入电路,输出有继电器和直流(MOS型)两种类型。(10)高速计数器 CPU 221/222有4个30KHz高速计数器,CPU224/226/226XM有6个30KHz的高速计数器,用于捕捉比CPU扫描频率
展开阅读全文