教案

教學(xué)單位機(jī)電工程學(xué)院

課程名稱電氣控制與PLC

授課教師_______________________________

授課班級(jí)級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化—

教學(xué)設(shè)計(jì)

課程全程貫穿教學(xué)做相結(jié)合的教學(xué)理論，課堂上講解與演示相結(jié)合，“我教”與

“你做”相結(jié)合，在講解、演示某一模塊的基礎(chǔ)知識(shí)和操作方法后，讓學(xué)生自己做一

遍，并加以總結(jié)；在此基礎(chǔ)上，提出進(jìn)一步要求，讓學(xué)生獨(dú)立完成后續(xù)的調(diào)試過程，

老師再予以總結(jié)提煉，如此不斷反復(fù)循環(huán)，層層遞進(jìn)，改“抱著走”為“拉著走”直

至“自己走”，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

全書配有四個(gè)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，以項(xiàng)目教學(xué)法為中心，主要培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力、職

業(yè)能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力。選擇中小規(guī)模的實(shí)際工程項(xiàng)目案例作為設(shè)計(jì)任務(wù),

全班學(xué)生分成若干組，將自主策劃、任務(wù)分解、“教、學(xué)、做”和總結(jié)有機(jī)結(jié)合。在

實(shí)施過程中，盡量模擬企業(yè)真實(shí)工作環(huán)境和氛圍，使學(xué)生在校就感受到企業(yè)的真實(shí)情

況，體驗(yàn)到企業(yè)的氛圍，更好地學(xué)以致用。

模塊一常用低壓電器

一、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)目標(biāo)：熟悉常用低壓電器的結(jié)構(gòu)、工作原理、用途及主要參數(shù)

2.能力目標(biāo)：能正確選用、安裝、檢測和維修常用低壓電器。

二、教學(xué)內(nèi)容

1.低壓電器的基本知識(shí)

2.接觸器

3.繼電器

4.熔斷器

5.斷路器

6.主令電器

三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)：每種電器作用、結(jié)構(gòu)、工作原理。

難點(diǎn)：保護(hù)電器和控制電器的使用

四、教學(xué)方法與手段

本模塊主要介紹常用的開關(guān)電器、主令電器、接觸器、繼電器、斷路器、熔斷器

的作用、結(jié)構(gòu)、工作原理、主要參數(shù)及圖形符號(hào)。適合采用多媒體教學(xué)和理實(shí)一體化

教學(xué)，用實(shí)物圖片來演示低壓電氣及其圖形符號(hào)，并在課堂上展示實(shí)物，采用“演示

法”這種形象直觀的教學(xué)手段和方法，設(shè)法提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，使其對(duì)

本模塊介紹的電器留下深刻的印象。

根據(jù)教學(xué)要求，突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，運(yùn)用行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)中的案例、啟發(fā)式、大

腦風(fēng)暴法等教學(xué)方法，方法具體應(yīng)用舉例如下：

(1)了解電器的結(jié)構(gòu)，如了解接觸器，運(yùn)用實(shí)物講解，通過對(duì)接觸器進(jìn)行拆裝，并

利用攝像投影圖片，再要求學(xué)生把拆下的零件與圖片進(jìn)行對(duì)照，并說出它們的名稱，

加深了印象，這樣就可以快速記住接觸器，根本不用死記硬背。

(2)理解電器的工作原理，取一個(gè)CJ10-20/380V的接觸器，把接觸器的線圈兩

端加上電壓，此時(shí)立刻聽到“啪”的一聲，接觸器銜鐵被吸合，帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作；一斷

開電源，又“啪”的一聲，接觸器觸點(diǎn)很快復(fù)位，關(guān)鍵是讓學(xué)生仔細(xì)觀察剛才接觸器

的動(dòng)作順序，然后用貼切的話描述出接觸器的動(dòng)作過程，工作原理就很自然地寫出來

了。

(3)掌握?qǐng)D形符號(hào)、文字代號(hào)，是為模塊二學(xué)習(xí)控制線路打下基礎(chǔ)，必須在課堂

內(nèi)要掌握。了解電器的主要技術(shù)參數(shù)，進(jìn)行對(duì)低壓電器的選用，這是本章的關(guān)鍵點(diǎn)，

要求學(xué)生必須掌握的內(nèi)容，也是學(xué)生解決實(shí)際問題的能力反映。

(4)實(shí)訓(xùn)教學(xué)一一低壓電器的拆裝。首先進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)：組織學(xué)生到校內(nèi)機(jī)加工

車間進(jìn)行現(xiàn)場觀摩，通過現(xiàn)場操作和觀摩實(shí)際電控柜，讓學(xué)生進(jìn)行體驗(yàn)性學(xué)習(xí)，對(duì)電

控柜內(nèi)的元器件外形、安裝、布線及機(jī)電結(jié)合留下深刻印象，有助于學(xué)生理解本課程

的理論知識(shí)和技術(shù)應(yīng)用，開闊了眼界，感受真實(shí)的職業(yè)環(huán)境。然后回到低壓電器拆裝

實(shí)訓(xùn)室，通過邊講邊做、講練結(jié)合的方式，將理論與操作有機(jī)結(jié)合。在講練過程中，

以電氣安裝、檢測、維修崗位技術(shù)員的角色進(jìn)行情境體驗(yàn)。

五、學(xué)習(xí)方法

在學(xué)習(xí)本模塊時(shí)?，在對(duì)各種低壓電氣有感性認(rèn)識(shí)后，應(yīng)著重了解每種電氣的作用、

結(jié)構(gòu)和原理，并了解其常見故障及處理方法。宜采用“操作實(shí)踐法”的學(xué)習(xí)方法，在

相關(guān)實(shí)訓(xùn)課中鞏固所學(xué)內(nèi)容。

六、授課程序

通過實(shí)際工程案例（水塔供水的控制）引入相關(guān)實(shí)踐性知識(shí)一一元器件介紹。

首先講解低壓電氣的基本知識(shí)，然后用多媒體或?qū)嵨镏饌€(gè)演示各種常用低壓電氣的圖

形，演示的同時(shí)講解其作用、結(jié)構(gòu)和原理，使學(xué)生熟練掌握所將知識(shí)，最后布置作業(yè)

題使學(xué)生鞏固本模塊內(nèi)容。

教案

?模塊--1

1.低壓電器的基本知識(shí)2（理論）+2

課題授課時(shí)數(shù)

2.接觸器（實(shí)踐）

1.了解低壓電器的基本知識(shí)

教學(xué)目標(biāo)2.能熟練掌握接觸器的功能、符號(hào)、常用型號(hào)、技術(shù)參數(shù)及

其使用方法

教學(xué)重點(diǎn)接觸器的功能、符號(hào)及其使用方法

教學(xué)難點(diǎn)接觸器的技術(shù)參數(shù)、交流接觸器的短路環(huán)

案例、啟發(fā)互動(dòng)式等教學(xué)方法

教學(xué)方法

理實(shí)一體化教學(xué)，邊講邊做、講練結(jié)合

教學(xué)手段多媒體課件；器件展示：接觸器；現(xiàn)場觀摩

教學(xué)過程：

內(nèi)容案例引入：水塔供水的控制

*人工控制

2.原理與特點(diǎn)說明------起討論

提問：人工控制的缺點(diǎn)？

*自動(dòng)控制一一怎樣實(shí)現(xiàn)(大腦風(fēng)暴法)

接觸器控制

*相關(guān)實(shí)踐性知識(shí)一一元器件介紹

一、低壓電器的基礎(chǔ)知識(shí)

凡是對(duì)電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用起控制、調(diào)節(jié)、檢測、轉(zhuǎn)換及保

護(hù)作用的電工器械均可稱為電器。用于交流1200V以下、直流1500V以下電

路，起通斷、控制、保護(hù)與調(diào)節(jié)等作用的電器稱為低壓電器。

1.低壓電器的分類

1)按電器的動(dòng)作性質(zhì)分

2)按用途分

3)按工作原理分

2.電磁式電器

電磁式電器類型很多，從結(jié)構(gòu)上看大都由兩個(gè)基本部分組成，即：

感測部分和執(zhí)行部分。

1)電磁機(jī)構(gòu)

電磁機(jī)構(gòu)又稱為磁路系統(tǒng)，其主要作用是將電磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并帶動(dòng)

觸頭動(dòng)作從而接通或斷開電路。電磁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式如圖l-lo

圖1-1電磁機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式

(a)、(d)螺管式(c)、(f)、(g)轉(zhuǎn)動(dòng)式(b)、(e)直動(dòng)式

圖1-2交流電磁鐵的短路環(huán)圖1-3觸頭的結(jié)構(gòu)形式

廣銜鐵2-鐵芯3-線圈4-短路環(huán)

2）觸頭系統(tǒng)

觸頭是有觸點(diǎn)電器的執(zhí)行部分，通過觸頭的閉合、斷開控制電路通、斷。觸頭的

結(jié)構(gòu)形式有橋式觸頭和指式觸頭兩種。

3）滅弧系統(tǒng)

電?。洪_關(guān)電器切斷電流電路時(shí)，觸頭間電壓大于10V,電流超過80mA時(shí)，觸頭

間會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色的光柱，即電弧。

電弧的危害：延長了切斷故障的時(shí)間；電弧的高溫能將觸頭燒損；高溫引起電弧

附近電氣絕緣材料燒壞：形成飛弧造成電源短路事故。

滅弧措施：吹弧、拉弧、長弧割短弧、多斷口滅弧、利用介質(zhì)滅弧、改善觸頭表

面材料。常采用滅弧罩、滅弧柵和磁吹滅弧裝置。

圖1-4滅弧裝置a）雙斷口滅弧b）滅弧罩c）滅弧柵

二、接觸器

接觸器是機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中使用量大、涉及面廣的一種低壓控制電器,

用來頻繁地接通和分?jǐn)嘟恢绷髦骰芈泛痛笕萘靠刂齐娐?。主要控制?duì)象是電

動(dòng)機(jī)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，并具有欠（零）電壓保護(hù)。

1.結(jié)構(gòu)和工作原理

接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置組成，外形和結(jié)構(gòu)簡圖如

圖1-5所示。

電磁系統(tǒng)：電磁系統(tǒng)包括動(dòng)鐵芯（銜鐵）、靜鐵芯和電磁線圈三部分組成,

其作用是將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，產(chǎn)生電磁吸力帶動(dòng)觸頭動(dòng)作。

觸頭系統(tǒng)：觸頭又稱為觸點(diǎn)，是接觸器的執(zhí)行元件，用來接通或斷開被

控制電路。觸頭的結(jié)構(gòu)形式很多，按其所控制的電路可分為主觸頭和輔助觸

頭。主觸頭用于接通或斷開主電路，允許通過較大的電流；輔助觸頭用于接

通或斷開控制電路，只能通過較小的電流。

觸頭按其原始狀態(tài)可分為常開觸頭（動(dòng)合觸點(diǎn)）和常閉觸頭（動(dòng)斷觸點(diǎn)）。

原始狀態(tài)時(shí)（即線圈未通電）斷開，線圈通電后閉合的觸頭叫常開觸頭；原

始狀態(tài)時(shí)閉合，線圈通電后斷開的觸頭叫常閉觸頭。線圈斷電后所有觸頭復(fù)

位，即恢復(fù)到原始狀態(tài)。

滅弧裝置：在分?jǐn)嚯娏魉查g，觸頭間的氣隙中會(huì)產(chǎn)生電弧，電弧的高溫

能將觸頭燒損，并可能造成其它事故。因此，應(yīng)采用適當(dāng)措施迅速熄滅電弧。

常采用滅弧罩、滅弧柵和磁吹滅弧裝置。

工作原理：接觸器根據(jù)電磁工作原理，當(dāng)電磁線圈通電后，線圈電流產(chǎn)

生磁場，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵，并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作，使常閉觸頭斷

開，常開觸頭閉合，兩者是聯(lián)動(dòng)的。當(dāng)電磁線圈斷電時(shí)，電磁力消失，銜鐵

在釋放彈簧的作用下釋放，使觸頭復(fù)原，即常開觸頭斷開，常閉觸頭閉合。

接觸器的圖形符號(hào)、文字符號(hào)如圖1-5（b）所示。

2.交、直流接觸器的特點(diǎn)

接觸器按其主觸頭所控制主電路電流的種類可分為交流接觸器和直流

接觸器。

1）交流接觸器

交流接觸器線圈通以交流電，主觸頭接通、分?jǐn)嘟涣髦麟娐贰?/p>

2）直流接觸器

直流接觸器線圈通以直流電流，主觸頭接通、切斷直流主電路。

3.接觸器型號(hào)及主要技術(shù)指標(biāo)

4.接觸器的使用選擇原則

選擇接觸器時(shí)應(yīng)從其工作條件出發(fā)，主要考慮下列因素：

①控制交流負(fù)載應(yīng)選用交流接觸器；控制直流負(fù)載選用直流接觸器。

②接觸器的使用類別應(yīng)與負(fù)載性質(zhì)相一致。

③主觸頭的額定工作電壓應(yīng)大于或等于負(fù)載電路的電壓。

④主觸頭的額定工作電流應(yīng)大于或等于負(fù)載電路的電流。還要注意的是

接觸器主觸頭的額定工作電流是在規(guī)定條件下（額定工作電壓、使用類別、

操作頻率等）能夠正常工作的電流值，當(dāng)實(shí)際使用條件不同時(shí)\這個(gè)電流值

也將隨之改變。

對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

KUN

式中：Ic為接觸器主觸點(diǎn)電流（A）；P、為電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）；UN為電

動(dòng)機(jī)的額定電壓（V）；K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取

⑤吸引線圈的額定電壓應(yīng)與控制回路電壓相一致，接觸器在線圈額定電

壓85%及以上時(shí)才能可靠地吸合。

⑥主觸頭和輔助觸頭的數(shù)量應(yīng)能滿足控制系統(tǒng)的需要。

.模塊一（1）

課題繼電器授課時(shí)數(shù)1

1.能熟練陳述熱繼電器、電磁式繼電器、時(shí)間繼電器和速度

教學(xué)目標(biāo)繼電器的功能、符號(hào)、常用型號(hào)，掌握其使用方法

2.了解固態(tài)繼電器的基本知識(shí)

教學(xué)重點(diǎn)熱繼電器、電磁式繼電器、時(shí)間繼電器的符號(hào)及其使用方法

教學(xué)難點(diǎn)時(shí)間繼電器的工作原理

啟發(fā)式、大腦風(fēng)暴法等教學(xué)方法

教學(xué)方法

理實(shí)一體化教學(xué)，邊講邊做、講練結(jié)合

多媒體課件及模型；器件展示與演示：中間繼電器、時(shí)間繼

教學(xué)手段

電器；電腦、投影儀

三、繼電器

1.電磁式繼電器

1）電流繼電器

電流繼電器有欠電流繼電器和過電流繼電器兩類。

在機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中，電流繼電器主要根據(jù)主電路內(nèi)的

電流種類和額定電流來選擇。

2）電壓繼電器

電壓繼電器的結(jié)構(gòu)與電流繼電器相似，不同的是電壓繼電

器線圈為并聯(lián)的電壓線圈，所以匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)、阻抗大。

內(nèi)容3）中間繼電器

其主要用途是當(dāng)其它繼電器的觸點(diǎn)數(shù)或觸點(diǎn)容量不夠時(shí)，

可借助中間繼電器來擴(kuò)大它們的觸點(diǎn)數(shù)或觸點(diǎn)容量，從而起到

中間轉(zhuǎn)換的作用。4+%

曖黝管弁做點(diǎn)管用物￡

圖1-7電磁式繼電器的圖形、文字符號(hào)

電磁式繼電器的圖形符號(hào)一般是相同的，如圖「7所示。

2.時(shí)間繼電器

時(shí)間繼電器是一種用來實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)延時(shí)接通或斷開的控制電器，按其動(dòng)作原理與

構(gòu)造不同，可分為電磁式、空氣阻尼式、電動(dòng)式和晶體管式等類型。

1）空氣阻尼式時(shí)間繼電器

2）晶體管式時(shí)間繼電器

晶體管式時(shí)間繼電器具有延時(shí)范圍廣、體積小、精度高、調(diào)節(jié)方便及壽命長等

優(yōu)點(diǎn)，所以發(fā)展快，應(yīng)用廣泛。

時(shí)間繼電器的圖形符號(hào)如圖『8所示，文字符號(hào)為KT。

XfKTKT

圖1-8時(shí)間繼電器的圖形符號(hào)

a）線隨一般符號(hào)b）通電延時(shí)線眼c）斷電延時(shí)線隨d）延時(shí)閉合常開放點(diǎn)或耗時(shí)斷開常閉周點(diǎn)

F）延時(shí)斷開常開觸點(diǎn)g）延時(shí)閉合常閉皴點(diǎn)b）躋動(dòng)常開覦成i）跑動(dòng)常閉觸點(diǎn)

3.熱繼電器

1）熱繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理

過載保護(hù)、斷相保護(hù)、三相電流不平衡運(yùn)行的保護(hù)及其他電氣設(shè)備發(fā)熱狀

態(tài)的控制。

2）熱繼電器的使用與選擇

熱繼電器的選擇主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流來確定熱繼電器的型號(hào)及熱元件

的額定電流等級(jí)。

4.速度繼電器

速度繼電器根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的,用于轉(zhuǎn)速的檢測，如用來在三相交流異

步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)轉(zhuǎn)速過零時(shí)，自動(dòng)斷開反相序電源。速度繼電器常用于銃床和

像床的控制電路中。圖1-9為其外形、結(jié)構(gòu)和符號(hào)圖。

(a)外形(b)結(jié)構(gòu)(c)符號(hào)

圖1-9速度繼電器外形、結(jié)構(gòu)和符號(hào)圖

速度繼電器的圖形符號(hào)如圖圖173(c)所示，文字符號(hào)為KS。

.模塊一（1）

4.熔斷器

課題5.低壓斷路器授課時(shí)數(shù)2

6.主令電器

能熟練掌握按鈕、閘刀開關(guān)、鐵殼開關(guān)、低壓斷路器、熔斷器、

教學(xué)目標(biāo)組合開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)等低壓電器的作用、型號(hào)

與參數(shù)的意義

按鈕、低壓斷路器、熔斷器、組合開關(guān)、行程開關(guān)等低壓電器

教學(xué)重點(diǎn)

的作用和符號(hào)

教學(xué)難點(diǎn)低壓斷路器的動(dòng)作原理、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的接線

啟發(fā)互動(dòng)式等教學(xué)方法

教學(xué)方法

理實(shí)一體化教學(xué)，邊講邊做、講練結(jié)合

多媒體課件；器件展示：閘刀開關(guān)、鐵殼開關(guān)、低壓斷路器、

教學(xué)手段熔斷器、組合開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)；現(xiàn)場觀摩行程開關(guān)的作

用

四、熔斷器

L結(jié)構(gòu)與用途

熔斷器的結(jié)構(gòu)一般分成熔體座和熔體等部分。熔斷器是串

聯(lián)連接在被保護(hù)電路中的，當(dāng)電路電流超過一定值時(shí)，熔體因

發(fā)熱而熔斷，使電路被切斷，從而起到保護(hù)作用。熔體的熱量

與通過熔體電流的平方及持續(xù)通電時(shí)間成正比，當(dāng)電路短路

內(nèi)容

時(shí)，電流很大，熔體急劇升溫，立即熔斷，當(dāng)電路中電流值等

于熔體額定電流時(shí)，熔體不會(huì)熔斷。所以熔斷器可用于短路保

護(hù)。

2.類型

3.熔斷器的選擇

五、低壓開關(guān)和低壓斷路器

1.閘刀開關(guān)

1）閘刀開關(guān)的作用

閘刀開關(guān)是一種手動(dòng)配電電器。主要用來隔離電源或手動(dòng)接通與斷開交

直流電路，也可用于不頻繁的接通與分?jǐn)囝~定電流以下的負(fù)載，如小型電動(dòng)

機(jī)、電爐等。

2）外型與結(jié)構(gòu)

3）閘刀開關(guān)技術(shù)參數(shù)與選擇

4）使用閘刀開關(guān)時(shí)的注意事項(xiàng)

2.鐵殼開關(guān)

鐵殼開關(guān)也稱封閉式負(fù)荷開關(guān)，它有安裝在鑄鐵或鋼板制成的外殼內(nèi)

的刀式觸頭和滅弧系統(tǒng)、熔斷器以及操作機(jī)構(gòu)等組成。

3.低壓斷路器

1）低壓斷路器的用途

主要在電路正常工作條件下作為線路的不頻繁接通和分?jǐn)嘤?，并在?/p>

路發(fā)生過載、短路及失壓時(shí)能自動(dòng)分?jǐn)嚯娐贰?/p>

2）DZ系列斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理

斷路器由觸頭系統(tǒng)、滅弧室、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和脫扣機(jī)構(gòu)幾部分組成。如圖所

Zj\o

3）漏電斷路器

六、主令電器

自動(dòng)控制系統(tǒng)中用于發(fā)送控制指令的電器稱為主令電器。常用的主令電器有控制

按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、萬能開關(guān)等幾種。

1.控制按鈕

2.轉(zhuǎn)換開關(guān)（組合開關(guān)）和萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)

1）組合開關(guān)

2）萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)

3.行程開關(guān)

行程開關(guān)用來反映工作機(jī)械的位置變化（行程），用以發(fā)出指令，改變電動(dòng)機(jī)的工

作狀態(tài)。如果，把行程開關(guān)安裝在工作機(jī)械行程的終點(diǎn)處，以限制其行程，就稱為限

位開關(guān)或終端開關(guān)。它不僅是控制電器，也是實(shí)現(xiàn)終端保護(hù)的保護(hù)電器。

1）直動(dòng)式行程開關(guān)

2）微動(dòng)開關(guān)

3）滾輪旋轉(zhuǎn)式行程開關(guān)

行程開關(guān)的符號(hào)：

SQ、［O）O-j

a）b）

圖1-27行程開關(guān)和接近開關(guān)的符號(hào)

4.接近開關(guān)

為了克服有觸點(diǎn)行程開關(guān)可靠性較差，使用壽命短和操作頻率低的缺點(diǎn)，采用了無

觸點(diǎn)式行程開關(guān)，也叫電子接近開關(guān)。接近開關(guān)外形結(jié)構(gòu)多種多樣，電子電路裝調(diào)后

用環(huán)氧樹脂密封，具有良好的防潮防腐性能。它能無接觸又無壓力地發(fā)出檢測信號(hào)，

又具有靈敏度高，頻率響應(yīng)快，重復(fù)定位精度高，工作穩(wěn)定可靠、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中已獲得廣泛應(yīng)用。

教學(xué)設(shè)計(jì)

模塊二控制電路基本環(huán)節(jié)

一、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)目標(biāo)：熟悉電氣原理圖畫法規(guī)則和讀圖法；熟練掌握機(jī)床控制電路的基

本環(huán)節(jié)

2.能力目標(biāo)：能正確繪制和閱讀電氣控制系統(tǒng)圖；具有不太復(fù)雜的電氣控制線

路分析和安裝接線能力

二、教學(xué)內(nèi)容

1.電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識(shí)

2.三相異步電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)控制

3.三相異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制

4.三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制線路

5.其他典型控制環(huán)節(jié)

6.電動(dòng)機(jī)控制的保護(hù)環(huán)節(jié)

三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)：各種電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、正反、制動(dòng)等控制線路

難點(diǎn)：畫出各種控制線路，并分析線路的工作原理

四、教學(xué)方法與手段

本模塊內(nèi)容主要是各種電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)等控制線路，理論性較強(qiáng)，基本概念

多且抽象難懂，信息量大，適合采用多媒體教學(xué)和示教板演示教學(xué)。采用啟發(fā)互動(dòng)式

教學(xué)方法，啟迪學(xué)生的思維，訓(xùn)練思維技巧，在授課的過程中，應(yīng)注意深入淺出，設(shè)

法提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法。

對(duì)本模塊內(nèi)容我們要求學(xué)生熟練掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的基本控制線路，并且做到

快速默畫出控制線路，為什么提出這樣的要求?答案很簡單，如漂亮的積木，小小的,

形狀各異，很不起眼，但根據(jù)不同的積木進(jìn)行組合，可以搭出非常漂亮的積木圖案，

同樣，老師提出這樣的要求，便于學(xué)生掌握方法，一張不論簡單還是復(fù)雜的電路原理

圖，都是由一個(gè)一個(gè)既簡單又最基本的控制線路組合而成；另一目的就是教學(xué)生學(xué)會(huì)

設(shè)計(jì)，并且把三相異步電動(dòng)機(jī)控制線路的設(shè)計(jì)如何自然地融入日常的教學(xué)中。教學(xué)方

法具體應(yīng)用舉例如下：

(1)掌握控制線路的分析。從簡單到復(fù)雜，逐步深入，如分析具有自鎖正轉(zhuǎn)控制

線路。先引入點(diǎn)控制線路，然后由學(xué)生討論，為什么會(huì)出現(xiàn)不連續(xù)的原因？關(guān)鍵在于

沒有給接觸器線圈以持續(xù)通電的機(jī)會(huì)。所以解決的辦法是在按鈕兩端并聯(lián)輔助觸點(diǎn)克

服了點(diǎn)動(dòng)控制，但控制線路又出現(xiàn)了不能停車的現(xiàn)象，因此必須要加入停止按鈕?？?/p>

制功能滿足了要求，再讓學(xué)生去思考電路是否已經(jīng)好了，稍后提示從加強(qiáng)保護(hù)功能角

度出發(fā)考慮問題。短路保護(hù)、過載保護(hù)、欠壓、失壓保護(hù)是否齊全了，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電

動(dòng)機(jī)需要過載保護(hù)，所以控制線路還要加人熱繼電器，問題到此解決好了。這樣的講

法，一是起到承上啟下的作用，二是啟發(fā)學(xué)生如何去開發(fā)設(shè)計(jì)的思路，挖掘?qū)W生的潛

能，把“設(shè)計(jì)”這個(gè)學(xué)生認(rèn)為不可能做到的難題融人了平時(shí)的教學(xué)之中，并且教師還

可以采用壓縮的方法，把基本的控制線路進(jìn)行歸納，使得學(xué)生不用花費(fèi)很多的時(shí)間去

記憶各個(gè)獨(dú)立的控制線路。當(dāng)?shù)诙鹿?jié)的控制線路內(nèi)容講解好了，學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)也有一

個(gè)深層次的了解，教師的關(guān)鍵任務(wù)是教會(huì)學(xué)生的設(shè)計(jì)思路，慢慢地培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能

力。

(2)工作原理分析。如何解決工作原理分析，突破“死記硬背”。例如，正轉(zhuǎn)控

制線路原理的分析。方法是按圖裝接線路，這樣通過實(shí)物操作按鈕，觀察到接觸器的

動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)的真正轉(zhuǎn)動(dòng)，教師只要稍加引導(dǎo)就很快掌握了工作原理。因?yàn)閱?dòng)時(shí)，

首先是按下啟動(dòng)按鈕，接觸器得電吸合，帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，主觸頭與自鎖觸頭同時(shí)閉合,

最后使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。松開按鈕，接觸器仍然吸合電動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)(注：此時(shí)斷開自鎖

觸點(diǎn)一端引線，就可以看到點(diǎn)動(dòng)，讓學(xué)生體會(huì)點(diǎn)動(dòng)與自鎖的區(qū)別根本所在)。按下停

止按鈕，接觸器線圈斷電，主觸頭斷開，自鎖觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)剛才

看到的現(xiàn)象或結(jié)合電原理圖用同樣分析方法說出工作原理，用少量的文字和箭頭把它

描述出來，控制線路的工作原理很快即寫出來。

(3)如何培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。例如三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路，設(shè)計(jì)步

驟如下：第一，畫出一個(gè)正轉(zhuǎn)控制線路。第二，再畫一個(gè)正轉(zhuǎn)控制線路。第三，利用

三相異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)控制原理，只要改變?nèi)嚯娫粗械娜我鈨上嘞嘈?，電?dòng)機(jī)即可實(shí)

現(xiàn)反轉(zhuǎn)。在主電路接線時(shí)、只要對(duì)U相與W相的連線做小小的變動(dòng)，就成功地完成了

正反轉(zhuǎn)控制線路。第四，此時(shí)教師可以提出問題，電路設(shè)計(jì)好了嗎？學(xué)生可以自由組

合討論，可能會(huì)有學(xué)生提出，兩個(gè)按鈕同時(shí)按下時(shí)，主電路出現(xiàn)短路，自然地引入連

鎖的觸點(diǎn)。如果有學(xué)生說“加上常閉觸點(diǎn)”，注意此時(shí)教師可以反問學(xué)生為什么用常

閉觸點(diǎn)，并講出道理來，以便了解學(xué)生是真正懂了，還是從書上搬過來的。

(4)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目教學(xué)。采用項(xiàng)目教學(xué)法：選擇中小規(guī)模的實(shí)際工程項(xiàng)目案“水

塔供水的控制”作為設(shè)計(jì)任務(wù)，教師作為一個(gè)組，全班學(xué)生分成若干組，將自主策劃、

任務(wù)分解、“教、學(xué)、做”和總結(jié)有機(jī)結(jié)合。在實(shí)施過程中，盡量模擬企業(yè)真實(shí)工作

環(huán)境和氛圍，使學(xué)生在校就感受到企業(yè)的真實(shí)情況，體驗(yàn)到企業(yè)的氛圍，更好地學(xué)以

致用。將傳統(tǒng)的“學(xué)生”和“教師”的角色轉(zhuǎn)換為制造水塔供水控制設(shè)備企業(yè)的“員

工”與“車間主任或部門經(jīng)理”，層層負(fù)責(zé)制，讓學(xué)生有企業(yè)工作的真實(shí)情景感。

五、學(xué)習(xí)方法

由于本模塊文字內(nèi)容多，電路圖多，需要理解和記憶的知識(shí)點(diǎn)也多，因此在學(xué)習(xí)

本章時(shí)應(yīng)提前做好預(yù)習(xí)，對(duì)每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)首先獲得感性認(rèn)識(shí)，這樣在聽課的過程中就

不會(huì)感到吃力。課后還要及時(shí)復(fù)習(xí)，仔細(xì)閱讀所講過的概念和原理，加深對(duì)抽象概念

的理解，再通過課后作業(yè)鞏固本章學(xué)習(xí)內(nèi)容。以達(dá)到對(duì)一些基本環(huán)節(jié)熟記，會(huì)畫，會(huì)

接線、會(huì)分析電路的工作原理之目的。

六、授課程序

通過實(shí)際工程案例引入相關(guān)性知識(shí)。由電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制講起，再介紹各種電動(dòng)

機(jī)的起動(dòng)方法及各種起動(dòng)方法的使用場合和特點(diǎn)；然后講述電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制，介紹

各種電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法及各種制動(dòng)方法的使用場合和特點(diǎn)，講述電動(dòng)機(jī)的各種控制原

則、特點(diǎn)和使用場合；隨后講述電動(dòng)機(jī)常用的保護(hù)環(huán)節(jié)；各個(gè)環(huán)節(jié)安排1次實(shí)訓(xùn)；最

后完成1個(gè)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。

?模塊二-1

1.電氣系統(tǒng)圖的基本知識(shí)2（理論）+2

課題授課時(shí)數(shù)

2.三相異步電動(dòng)機(jī)的全壓起動(dòng)控制（實(shí)訓(xùn)）

1.了解電氣系統(tǒng)圖的基本知識(shí)

教學(xué)目標(biāo)

2.能夠熟練分析電動(dòng)機(jī)的起保停線路、正反轉(zhuǎn)控制線路

1.點(diǎn)動(dòng)、自鎖、互鎖控制的作用

教學(xué)重點(diǎn)

2.正反轉(zhuǎn)控制線路的工作原理

教學(xué)難點(diǎn)帶雙重互鎖正反轉(zhuǎn)控制線路的工作原理

教學(xué)方法案例、啟發(fā)互動(dòng)式、大腦風(fēng)暴法等教學(xué)方法、實(shí)訓(xùn)

教學(xué)手段多媒體課件及模型；示教板演示；電腦、投影儀

一、電氣控制系統(tǒng)圖的基本知識(shí)

電氣控制系統(tǒng)圖有三類：電氣原理圖、電器元件布置圖和

電氣安裝接線圖。

1.圖形、文字符號(hào)

1）圖形符號(hào)

圖形符號(hào)通常用于圖樣或其它文件，用以表示一個(gè)設(shè)備或

內(nèi)容概念的圖形、標(biāo)記或字符。

2）文字符號(hào)

3）主電路各接點(diǎn)標(biāo)記

2.電氣原理圖的畫法規(guī)則

3.電氣元件布置圖

4.電氣安裝接線圖

二、三相異步電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)

1.單向旋轉(zhuǎn)控制電路

1）正轉(zhuǎn)控制線路

圖2-4點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)控制電路

2）連續(xù)與點(diǎn)動(dòng)混合控制的正轉(zhuǎn)控制電路

2.可逆旋轉(zhuǎn)控制電路

,模塊二-2

2（理論）+2

課題3.三相異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制授課時(shí)數(shù)

（實(shí)訓(xùn)）

1.掌握三相籠型異步電動(dòng)機(jī)常用的減壓起動(dòng)方方E和特點(diǎn)

教學(xué)目標(biāo)

2.能夠熟練分析電動(dòng)機(jī)常用的減壓起動(dòng)控制線周苧

教學(xué)重點(diǎn)星形一三角形（Y-A）降壓起動(dòng)

教學(xué)難點(diǎn)星形一三角形（Y-A）降壓起動(dòng)控制的原理

啟發(fā)互動(dòng)式、大腦風(fēng)暴法等教學(xué)方法

教學(xué)方法

邊講邊做、講練結(jié)合

教學(xué)手段多媒體課件；示教板演示，實(shí)訓(xùn)

三、異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制

通常規(guī)定：電源容量在180kVA以一上，電動(dòng)機(jī)容量在7kW以下的

三相異步電動(dòng)機(jī)可采用直接起動(dòng)。

1.定子繞組串電阻（電抗）起動(dòng)控生刖線路

1）手動(dòng)切除電阻控制電路

LlL2L3FU2

詡1:E

內(nèi)容

、KU

KI2

圖2-8手動(dòng)切除電阻控制電S格

2）降壓自動(dòng)起動(dòng)控制線路

電路的工作原理為：合上電源開關(guān)QS,按下起動(dòng)按鈕SB2,KM1得電并自鎖，電動(dòng)

機(jī)定子繞組串入電阻R降壓起動(dòng)，同時(shí)KT得電，經(jīng)延時(shí)后KT常開觸頭閉合，KM2得電

主觸頭將起動(dòng)電阻R短接，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全壓正常運(yùn)行。

2.星形一一三角形降壓起動(dòng)控制線路

1）按鈕、接觸器控制丫一△降壓起動(dòng)控制線路

2）時(shí)間繼電器控制Y一△降壓起動(dòng)控制線路

?模塊一（2）

2（理論）+2

課題4.三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制授課時(shí)數(shù)

（實(shí)訓(xùn)）

教學(xué)目標(biāo)能分析電機(jī)能耗制動(dòng)和反接制動(dòng)控制線路原理

教學(xué)重點(diǎn)機(jī)床電機(jī)能耗制動(dòng)和反接制動(dòng)控制線路原理

教學(xué)難點(diǎn)時(shí)間原則控制的單向能耗制動(dòng)控制線路的工作原理

啟發(fā)互動(dòng)式

教學(xué)方法

理實(shí)一體化教學(xué)，邊講邊做、講練結(jié)合

教學(xué)手段多媒體課件及仿真軟件、實(shí)訓(xùn)

四、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制線路

1.耗制動(dòng)控制線路

圖2-11時(shí)間原則控制的單向能耗制動(dòng)控制線路

內(nèi)容2.反接制動(dòng)控制線路

圖2-12單向反接制動(dòng)控制線路

課題5.其他典型控制環(huán)節(jié)授課時(shí)數(shù)2（理論）+2（實(shí)訓(xùn)）

1.能對(duì)多地控制、順序連鎖控制、自動(dòng)往復(fù)控制電路等典型控制環(huán)

教學(xué)目標(biāo)節(jié)進(jìn)行分析

2.初步具有簡單控制環(huán)節(jié)的訴計(jì)能力

多地控制、順序連鎖控制、自動(dòng)往復(fù)控制電路等典型控制環(huán)節(jié)的應(yīng)

教學(xué)重點(diǎn)

用

教學(xué)難點(diǎn)自動(dòng)往復(fù)控制電路的原理分析

教學(xué)方法案例、啟發(fā)互動(dòng)式、大腦風(fēng)暴法、實(shí)訓(xùn)

教學(xué)手段多媒體課件;仿真軟件

五、其他典型控制環(huán)節(jié)

1.多地控制線路

2.連鎖控制

圖2-14兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的連鎖控制線路

思考：怎樣通過主電路實(shí)現(xiàn)順序控制？

3.自動(dòng)往復(fù)控制電路

有些生產(chǎn)機(jī)械，如萬能銃床，要求工作臺(tái)在一定距離內(nèi)能自動(dòng)往返，而自

動(dòng)往返通常是利用行程開關(guān)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的自動(dòng)往返運(yùn)

動(dòng)。工作臺(tái)自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)示意圖如圖275所示。

圖2T5工作臺(tái)自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)示意圖

圖2T6工作臺(tái)自動(dòng)往返行程控制線路

教學(xué)設(shè)計(jì)

模塊三PLC指令系統(tǒng)

一、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)目標(biāo)：熟悉PLC的基本組成與工作原理；熟練掌握FX系列可編程控制器

的基本指令及應(yīng)用；熟悉編程的基本規(guī)則和技巧

2.能力目標(biāo)：能正確編寫和閱讀不太復(fù)雜的PLC用戶程序；能進(jìn)行PLC的I/O

接線和熟練使用編程器

二、教學(xué)內(nèi)容

1.可編程序控制器概述

2.可編程序控制器的基本組成

3.PLC的工作原理

4.PLC的編程語言

5.西門子S7-200系列PLC概述

6.基本邏輯指令及使用

7.PLC的編程及應(yīng)用

8.步進(jìn)指令及狀態(tài)編程法

9.功能指令的初步認(rèn)識(shí)

三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)：S7-200系列可編程控制器的基本指令及應(yīng)用

難點(diǎn)：狀態(tài)編程法；功能指令

四、教學(xué)方法與手段

模塊四除了采用項(xiàng)目教學(xué)、“講練結(jié)合，層層遞進(jìn)”教學(xué)、“啟發(fā)式+互動(dòng)式”

教學(xué)方法外，針對(duì)PLC的特點(diǎn)采用“軟硬結(jié)合，分析排障法”特色教學(xué)法。PLC的程

序設(shè)計(jì)與調(diào)試涉及到軟件與硬件兩個(gè)部分，且兩者密不可分，因此，在教學(xué)中通過軟

件來調(diào)試硬件，以硬件的運(yùn)行和信號(hào)檢測來測試軟件，不斷強(qiáng)化軟件與硬件結(jié)合設(shè)計(jì)

與調(diào)試方法。同時(shí)在真實(shí)的工作過程中，出錯(cuò)、糾錯(cuò)、提高是一過必經(jīng)的過程，如果

在實(shí)訓(xùn)的過程中，一切條件由老師準(zhǔn)備妥當(dāng)，沒有任何差錯(cuò)就完成實(shí)訓(xùn)，只會(huì)給學(xué)生

造成虛假的美好。因此，在實(shí)訓(xùn)過程中提倡“出錯(cuò)”，甚至老師人為設(shè)置錯(cuò)誤，讓學(xué)

生在出錯(cuò)、請(qǐng)教、糾錯(cuò)的過程中體驗(yàn)程序開發(fā)的真實(shí)過程，真正學(xué)會(huì)軟件、硬件調(diào)試

的技能，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、討論問題和解決問題的能力。具體教法舉例

如下：

(1)可編程控制器的基礎(chǔ)知識(shí)，內(nèi)容簡單易懂，采取講授的方法，在教學(xué)過程中

配合錄像片、典型實(shí)物、模型、CAI多媒體音像教學(xué)等多種教學(xué)手段，把傳統(tǒng)的教學(xué)

手段和現(xiàn)代教育技術(shù)協(xié)調(diào)應(yīng)用，結(jié)合西門子PLC產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用來講述，使學(xué)生了解

PLC的特點(diǎn)，及其在控制中的重要性，為后續(xù)學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

(2)可編程控制器的基本原理與組成，教師采取講授原理與演示及展示實(shí)物硬件

組成相結(jié)合的方法，在授課的過程中，應(yīng)注意突出內(nèi)容的直觀性，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)

識(shí)，將其通俗化，便于學(xué)生接受。使學(xué)生充分了解PLC的原理，及其硬件和軟件組成,

為后續(xù)學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

(3)基本邏輯指令及PLC的編程規(guī)則與技巧，理論性較強(qiáng)，基本概念多且抽象難

懂，信息量大，適合采用多媒體教學(xué)。在授課的過程中，多舉控制應(yīng)用實(shí)例，如電動(dòng)

機(jī)正反轉(zhuǎn)聯(lián)鎖控制、順序啟動(dòng)控制、振蕩電路、定時(shí)期等實(shí)際控制的例子，應(yīng)注意深

入淺出，從實(shí)用性的角度，充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

(4)步進(jìn)指令，側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)步進(jìn)指令的理解及應(yīng)用能力。教師主要以步進(jìn)

指令的實(shí)際應(yīng)用，講解如何使復(fù)雜的編程工作簡單化?？梢越Y(jié)合實(shí)訓(xùn)進(jìn)行本章的教學(xué),

在實(shí)訓(xùn)課中，教師應(yīng)調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)踐，動(dòng)手編程的積極性，有意識(shí)地拔高學(xué)生的編

程能力，為學(xué)生走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。

(5)功能指令的格式和各種功能指令的應(yīng)用，側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)功能指令的理解

及應(yīng)用能力。教師主要以功能指令的實(shí)際應(yīng)用，結(jié)合實(shí)訓(xùn)課中對(duì)功能指令的具體應(yīng)用

來講解，使學(xué)生在應(yīng)用中加深對(duì)各功能指令的理解及應(yīng)用，注重對(duì)學(xué)生實(shí)際能力的培

養(yǎng)。

五、學(xué)習(xí)方法

“PLC的概述”作為閱讀材料，初步了解PLC的定義、特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展方向。

“基本組成與工作原理”對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)要求較高，由于PLC的核心是CPU,要

求學(xué)生有一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，許多知識(shí)點(diǎn)是幾門學(xué)科相互交差和滲透產(chǎn)生的，不易理

解。課后要及時(shí)復(fù)習(xí)，加深對(duì)所講知識(shí)點(diǎn)的理解。本模塊的一些基本邏輯指令需要記

憶，要求學(xué)生在課前要預(yù)習(xí)，課后及時(shí)復(fù)習(xí)，課堂上要緊跟老師的思路走，加深對(duì)所

學(xué)指令的理解，再通過課后作業(yè)和實(shí)習(xí)鞏固本部分內(nèi)容。達(dá)到深刻理解，熟練掌握編

程規(guī)則及技巧，能夠運(yùn)用自如。在掌握基本邏輯指令及編程規(guī)則與技巧的基礎(chǔ)上，用

步進(jìn)指令使編程更加簡單。要求學(xué)生在課前要對(duì)基本邏輯指令的內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)，課堂

上要緊跟老師的思路走，對(duì)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和步進(jìn)梯形圖認(rèn)真進(jìn)行分析，課后要及時(shí)復(fù)習(xí),

達(dá)到熟練掌握。在掌握邏輯指令和步進(jìn)指令的基礎(chǔ)上，對(duì)PLC實(shí)現(xiàn)高級(jí)控制的各種功

能指令的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生作好課前預(yù)習(xí)，課堂上要緊跟老師的思路走，掌握功能指令

的格式，了解各種功能指令，能夠熟練應(yīng)用。課后要及時(shí)復(fù)習(xí)，加深對(duì)所講知識(shí)點(diǎn)的

理解。

六、授課程序

首先講述PLC的產(chǎn)生背景、PLC的定義、PLC適應(yīng)不同工作環(huán)境所具有的特點(diǎn)、、

應(yīng)用范圍和PLC的發(fā)展方向；接著講述可編程控制器的基本原理、硬件組成和軟件組

成，在講述硬件組成的同時(shí)演示圖片及展示實(shí)物；然后介紹西門子公司的S7-200系

列PLC的基本邏輯指令、編程的基本規(guī)則與技巧、常見控制的應(yīng)用實(shí)例；最后講述介

紹步進(jìn)指令和步進(jìn)梯形圖，通過典型實(shí)例分析來講解步進(jìn)指令的應(yīng)用，并介紹各種功

能指令的基礎(chǔ)知識(shí)和基本格式。課后布置作業(yè)題使學(xué)生鞏固本模塊內(nèi)容。

在學(xué)習(xí)本模塊課題6、7、8后，各安排1次實(shí)訓(xùn)；最后完成1個(gè)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。

?模塊三-1

1.PLC概述

2（理論）+2

課題2.PLC的組成授課時(shí)數(shù)

（實(shí)訓(xùn)）

3.PLC的工作原理

1.了解PLC的有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)

教學(xué)目標(biāo)2.熟悉PLC的組成及內(nèi)部元器件

3.掌握PLC的工作原理，熟悉PLC的控制特點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)PLC的基本組成及工作原理

教學(xué)難點(diǎn)PLC的循環(huán)掃描工作方式

教學(xué)方法講授、“啟發(fā)式+互動(dòng)式”教學(xué)方法

在教學(xué)過程中配合錄像片、典型實(shí)物、CAI多媒體教學(xué)等多

教學(xué)手段

種教學(xué)手段；講授原理與演示及展示實(shí)物硬件組成相結(jié)合

按鈕

■O接觸器

輸輸￡電磁閥

繼電3&觸點(diǎn)入出

單單

I

:

行程開關(guān)元元

指示燈

編程器或其他編程設(shè)備

內(nèi)容PLC結(jié)構(gòu)框圖

其硬件結(jié)構(gòu)與微型計(jì)算機(jī)相同，主要由CPU、電

源、存儲(chǔ)器和輸入輸出接口等組成。

.模塊三-2

4.PLC的編程語言

課題授課時(shí)數(shù)2

5.S7-200系列PLC概述

1.熟練掌握梯形圖、指令表的畫法規(guī)則，了解順序功能流程

教學(xué)目標(biāo)圖和功能塊圖

2.熟記S7-200系列PLC的編程元件的功用和地址編號(hào)

教學(xué)重點(diǎn)S7-200系列PLC的編程元件

狀態(tài)元件、指針、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器、變址寄存器

教學(xué)難點(diǎn)

的使用

教學(xué)方法講授、“啟發(fā)式+互動(dòng)式”教學(xué)方法

在教學(xué)過程中配合錄像片、典型實(shí)物、CAI多媒體音像教學(xué)

教學(xué)手段

等多種教學(xué)手段

課外作業(yè)4-5、4-6

教學(xué)過程：

四、PLC的編程語言

PLC為用戶提供了完整的編程語言，以適應(yīng)編制用戶程序的需要。PLC提供的編

程語言通常有以下幾種：梯形圖、指令表、順序功能流程圖和功能塊圖。1.梯形邏輯

圖（LAD）

2.指令語句表（STL）

3.順序功能流程圖（SFC）

4.功能塊圖（FBD）五、FX系列PLC概述

西門子電機(jī)現(xiàn)有的EX系列產(chǎn)品樣本中僅有FX】s、FX】N、S-200和S-200c這四個(gè)子系

列。本模塊主要介紹S-200系列PLC。

1.FX系列PLC的型號(hào)

2.S-200系列PLC的基本單元

3.S-200系列PLC的編程元件

1）輸入繼電器（XO?X177）

2）輸出繼電器（YO-Y177）

3）輔助繼電器（M）

①通用輔助繼電器M0?M499（500點(diǎn)）

②停電保持輔助繼電器M500?M1023（524點(diǎn)）

③特殊輔助繼電器“8000?M8255（256點(diǎn)）

4）狀態(tài)元件（S）

5）指針（P/I）

6）定時(shí)器（T）（字、bit）

7）計(jì)數(shù)器（C（字、bit）

8）數(shù)據(jù)寄存器（D）（字）

9）變址寄存器（V/Z）（字）

?模塊三-3

課題6.基本邏輯指令授課時(shí)數(shù)2

1.掌握PLC基本指令的符號(hào)及意義

教學(xué)目標(biāo)

2.能夠用PLC的基本指令，對(duì)典型電路進(jìn)行編程

教學(xué)重點(diǎn)PLC基本指令的符號(hào)及意義

教學(xué)難點(diǎn)分支多重輸出MPS、MRD、MPP指令和主控指令MC、MCR的使用

教學(xué)方法“講練結(jié)合，層層遞進(jìn)”教學(xué)、“啟發(fā)式+互動(dòng)式”教學(xué)

教學(xué)手段多媒體課件；講授原理與演示相結(jié)合

課外作業(yè)4-7、4-8

教學(xué)過程：

六、基本邏輯指令及使用

簡介S?200的基本指令形式、功能和編程方法。

1.LD、LDLOUT指令

1）程序舉例：

X0000LDXOOO

n____11_________________________（

11vnnn3

1OUTY000

X0012LDIX001

2-----------------------------CY001]

3OUTY001

圖4-8

2）例題解釋：當(dāng)X0接通時(shí)，Y0接通；當(dāng)XI斷開時(shí)，Y1接通。

3）指令使用說明：

①LD和LDI指令用于將常開和常閉觸點(diǎn)接到左母線上；

②LD和LDI在電路塊分支起點(diǎn)處也使用：

③OUT指令是對(duì)輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的線圈

驅(qū)動(dòng)指令，不能用于驅(qū)動(dòng)輸入繼電器，因?yàn)檩斎肜^電器的狀態(tài)是由輸入信號(hào)決定的。

④OUT指令可作多次并聯(lián)使用

⑤定時(shí)器的計(jì)時(shí)線圈或計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)線圈，使用OUT指令后，必須設(shè)定值（常數(shù)

K或指定數(shù)據(jù)寄存器的地址號(hào)）o

2.AND、ANI指令

1）程序舉例：

2）例題解釋：

3）指令說明：

3.OR、ORI指令

1）程序舉例：

2）例題解釋：

3）指令說明：

①OR、ORI指令用作1個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)連接指令；

②OR、ORI指令可以連續(xù)使用，并且不受使用次數(shù)的限制；

③OR、ORI指令是從該指令的步開始，與前面的LD、LDI指令步進(jìn)行并聯(lián)連接;

④當(dāng)繼電器的常開觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)與其他繼電器的觸點(diǎn)組成的混聯(lián)電路塊并聯(lián)

時(shí)，也可以用這兩個(gè)指令。

4.串聯(lián)電路塊并聯(lián)指令ORB、并聯(lián)電路塊串聯(lián)指令A(yù)NB

1）程序舉例：

2）例題解釋：

3）指令說明：

①ORB、ANB無操作軟元2個(gè)以上的觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路稱為串聯(lián)電路塊；

②將串聯(lián)電路并聯(lián)連接時(shí)，分支開始用LD、LDI指令，分支結(jié)束用ORB指令；

③ORB、ANB指令，是無操作元件的獨(dú)立指令，它們只描述電路的串并聯(lián)關(guān)系；

④有多個(gè)串聯(lián)電路時(shí)，若對(duì)每個(gè)電路塊使用ORB指令，則串聯(lián)電路沒有限制，如

上舉例程序；

⑤若多個(gè)并聯(lián)電路塊按順序和前面的電路串聯(lián)連接時(shí)，則ANB指令的使用次數(shù)沒

有限制；

⑥使用ORB、ANB指令編程時(shí)，也可以采取ORB、ANB指令連續(xù)使用的方法；

但只能連續(xù)使用不超過8次，在此建議不使用此法。

5.分支多重輸出MPS、MRD、MPP指令

MPS指令：將邏輯運(yùn)算結(jié)果存入棧存儲(chǔ)器；

MRD指令：讀出棧1號(hào)存儲(chǔ)器結(jié)果；

MPP指令：取出棧存儲(chǔ)器結(jié)果并清除。

1）程序舉例：

2）例題解釋：

3）指令說明：

6.主控指令MC、MCR

1）程序舉例：

2）例題解釋：

3）指令說明：

7.置位指令SET、復(fù)位指令RST

RST指令稱為復(fù)位指令：功能為清除保持的動(dòng)作，以及寄存器的清零。

1）程序舉例：

2）例題解釋：

3）指令說明：

8.上升沿微分脈沖指令PLS、下降沿微分脈沖指令PLF

PLS指令：上升沿微分脈沖指令，當(dāng)檢測到邏輯關(guān)系的結(jié)果為上升沿信號(hào)時(shí)，驅(qū)

動(dòng)的操作軟元件產(chǎn)生一個(gè)脈沖寬度為一個(gè)掃描周期的脈沖信號(hào)。

PLF指令：下降沿微分脈沖指令，當(dāng)檢測到邏輯關(guān)系的結(jié)果為下降沿信號(hào)時(shí)，驅(qū)

動(dòng)的操作軟元件產(chǎn)生一個(gè)脈沖寬度為一個(gè)掃描周期的脈沖信號(hào)。

1）程序舉例：

2）例題解釋：

3）指令說明：

①PLS指令驅(qū)動(dòng)的軟元件只在邏輯輸入結(jié)果由OFF到ON時(shí)動(dòng)作揖個(gè)掃描周期;

②PLF指令驅(qū)動(dòng)的軟元件只在邏輯輸入結(jié)果由ON到OFF時(shí)動(dòng)作一個(gè)掃描周期;

③特殊輔助繼電器不能作為PLS、PLF的操作軟元件。

9.INV取反指令

INV指令是將即將執(zhí)行INV指令之前的運(yùn)算結(jié)果反轉(zhuǎn)的指令，無操作軟元件。

1）程序舉例：

01X000Y000J0LDXOOOX0||[]

11INV

2OUTYOOOY0|----1LF

圖4-25

2）例題解釋：X0接通，Y0斷開；X0斷開，Y0接通。

3）指令說明：

①編寫INV取反指令需要前面有輸入量，INV指令不能直接與母線相連接，也不

能如OR、ORkORP、ORF單獨(dú)并聯(lián)使用；

②可以多次使用，只是結(jié)果只有兩個(gè)，要么通要么斷；

③INV指令只對(duì)其前的邏輯關(guān)系取反。

10.空操作指令NOP、結(jié)束指令END

1）NOP指令：稱為空操作指令，無任何操作元件。其主要功能是在調(diào)試程序時(shí),

用其取代一些不必要的指令，即刪除由這些指令構(gòu)成的程序；另外在程序中使用NOP

指令，可延長掃描周期。若在普通指令與指令之間加入空操作指令，可編程序控制器

可繼續(xù)工作，就如沒有加入NOP指令一樣；若在程序執(zhí)行過程中加入空操作指令，則

在修改或追加程序時(shí)可減少步序號(hào)的變化。

2）END指令：稱為結(jié)束指令，無操作元件。其功能是輸入輸出處理和返回到0

步程序。

3）指令說明：

11.LDP、LDF、ANDPxANDF、ORP、ORF指令

1）LDP：上升沿檢測運(yùn)算開始（檢測到信號(hào)的上升沿時(shí)閉合一個(gè)掃描周期）。

LDF：下降沿檢測運(yùn)算開始（檢測到信號(hào)的下降沿時(shí)閉合一個(gè)掃描周期）

ANDP：上升沿檢測串聯(lián)連接（檢測到位軟元件上升沿信號(hào)時(shí)閉合一個(gè)掃描周期）

ANDF：下降沿檢測串聯(lián)連接（檢測到位軟元件下降沿信號(hào)時(shí)閉合一個(gè)掃描周期）

ORP：脈沖上升沿檢測并聯(lián)連接（檢測到位軟元件上升沿信號(hào)時(shí)閉合一個(gè)掃描周

期）

ORF：脈沖下降沿檢測并聯(lián)連接（檢測到位軟元件下降沿信號(hào)時(shí)閉合一個(gè)掃描周

期）

2）上述6個(gè)指令的操作軟元件都為X、Y、M、S、T、Co

教案

?模虹-4

課題實(shí)訓(xùn)六基本指令的編程練習(xí)授課時(shí)數(shù)3

1.熟悉PLC實(shí)驗(yàn)裝置

2.練習(xí)編程器的使用

教學(xué)目標(biāo)

3.掌握與、或、非邏輯功能的編程方法

4.掌握定時(shí)器計(jì)數(shù)器的用法

1.編程器的使用

教學(xué)重點(diǎn)

2.與、或、非邏輯功能的編程方法

教學(xué)難點(diǎn)定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的用法

教學(xué)方法講練結(jié)合、情境體驗(yàn)、自評(píng)互評(píng)

教學(xué)手段實(shí)物操作實(shí)踐

課外作業(yè)實(shí)訓(xùn)報(bào)告

教學(xué)過程：

一、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟

（一）與或非邏輯功能實(shí)驗(yàn)

通過程序判斷Yl、Y2、Y3、Y4的輸出狀態(tài)，然后再輸入PLC并運(yùn)行程序加以驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)參考程序如下。

步序指令器件號(hào)說明步序指令器件號(hào)說明

0LDX001輸入7ANTX003

1ANDX003輸入8OUTY003或非門輸出

2OUTY001與門輸出9LDIX001

3LDX00110ORIX003

4ORX00311OUTY004與非門輸出

5OUTY002或門輸出12END程序結(jié)束

6LDIX001

梯形圖中的X001、X003分別對(duì)應(yīng)控制實(shí)驗(yàn)單元輸入開關(guān)XI、X3。

通過專用電纜連接電腦與PLC主機(jī)。打開FXGPWIN,逐條輸入程序，檢查無誤后,

PLC通電，將程輸入PLC,把主機(jī)上的STOP/RUN按鈕撥到RUN位置，運(yùn)行指示燈點(diǎn)亮,

表明程序開始運(yùn)行，有關(guān)的指示燈將顯示運(yùn)行結(jié)果。撥動(dòng)輸入開關(guān)XI、X3,觀察輸出

指示燈Yl、Y2、Y3、Y4是否符合與、或、非邏輯的正確結(jié)果。

（二）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器功能實(shí)驗(yàn)

1.定時(shí)器的認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)

定時(shí)器的控制邏輯是經(jīng)過時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作，然后產(chǎn)生控制作用。

實(shí)驗(yàn)參考程序如下。

步序指令器件號(hào)說明

0LDX001輸入

1OUTTO延時(shí)5秒

2K50

3LDTO

4OUTY000延時(shí)時(shí)間到，輸出

5END