《4.1環(huán)境及能耗數(shù)據采集》教案授課教師班級學時授課日期教學任務4.1環(huán)境及能耗數(shù)據采集授課方式?講授?實踐授課地點□多媒體教室?實驗/實訓室□企業(yè)主要參考資料教學目標素質目標：1.培養(yǎng)學生精益求精的工匠精神。2.培養(yǎng)學生持之以恒的學習態(tài)度。3.具有一定信息收集與處理能力和數(shù)字應用能力。知識目標：1.掌握1500PLC的優(yōu)勢及選型。掌握溫濕度傳感器的應用方法。掌握應用網關進行數(shù)據讀取的方法。能力目標：1.能進行1500PLC的配置及組態(tài)。能完成1500PLC與網關的MODBUS-RTU通信并進行數(shù)據讀取。教學內容1.1500PLC的優(yōu)勢及選型2.溫濕度傳感器的應用方法3.1500PLC的配置及組態(tài)4.1500PLC與網關的MODBUS-RTU通信并進行溫濕度數(shù)據讀取重點難點1.1500PLC的配置及組態(tài)2.1500PLC與網關的MODBUS-RTU通信并進行溫濕度數(shù)據讀取教學方法理論講授實操演練項目驅動問題探究素材資源□文本素材?實物展示?PPT幻燈片□音頻素材?視頻素材□動畫素材□圖形/圖像素材□網絡資源□其他課后作業(yè)1.收集溫濕度的采集案例，圖片展示不同的溫濕度傳感器；2.溫濕度等能耗數(shù)據采集的重要性。教學反思注：教案按授課次數(shù)填寫，每次授課均應填寫一份本表。重復班授課可不另填寫教案。?

教學過程及內容一、導入新課（15分鐘）注解與注意事項1.情景引入：工業(yè)現(xiàn)場中溫濕度讀取的必要性（如過程控制中的溫度、濕度控制等）。提問：工業(yè)場景中的溫濕度傳感器如何接線進行數(shù)據采集。2.任務驅動：發(fā)布任務：應用1500組態(tài)網關的形式進行溫濕度及電能表數(shù)據讀取，分析其優(yōu)勢。1、通過實際案例激發(fā)興趣，引導學生思考不同溫濕度采集方式的意義及應用。2、強調規(guī)范意識，提醒學生注意實驗設備規(guī)范操作。二、新知識點與技能點（60分鐘）注解與注意事項模塊1：1500認知（10分鐘）自主學習1500PLC的相關知識理解協(xié)議網關的作用，學會舉一反三，知其然知其所以然融入合作意識：分組協(xié)作，共同分享，拓展思路。1.1500PLC優(yōu)勢及選型SIMATICS7-1500采用模塊化結構，各種功能皆具有可擴展性。2.協(xié)議轉化網關的作用??使用在不同的通信協(xié)議、數(shù)據格式或語言，甚至體系結構完全不同的兩種系統(tǒng)之間，網關是一個翻譯器。3.MODBUS-RTU通信解析。傳輸方式、協(xié)議、應用舉例分析本次任務中應用的協(xié)議類型模塊2：1500組態(tài)設置（20分鐘）解析通信數(shù)據塊參數(shù)設置，舉一反三，拓展學生相同問題的解決思路。組態(tài)協(xié)議網關及參數(shù)配置（站號、讀取范圍、功能碼，為什么是03H）理解MODBUS-RTU通信協(xié)議中的數(shù)據含義。模塊3：PLC程序編寫調試（30分鐘）分組實踐，每組完成溫濕度及電能表數(shù)據采集。強調團隊協(xié)作，教師巡回指導操作規(guī)范。融入職業(yè)道德：數(shù)據配置的準確性與嚴謹性。（1）數(shù)據讀取，傳感器寄存器與PLC的IO數(shù)據的對應；（2）數(shù)據轉化，DWORD與real數(shù)據的轉化。三、教學總結（15分鐘）注解與注意事項1.知識點回顧：1500PLC認知、MODBUS-RTU通信協(xié)議解析、溫濕度數(shù)據采集2.技能總結：學生展示成果：各組完成溫濕度數(shù)據的讀寫及通信程序編寫。學會不同通訊方式的應用。3.思政與素養(yǎng)強化：提問反思：“工業(yè)現(xiàn)場中能耗數(shù)據采集的重要性，如何低耗高效的生產”4.作業(yè)布置：1.收集溫濕度的采集案例，圖片展示不同的溫濕度傳感器；2.溫濕度等能耗數(shù)據采集的重要性。梳理本次課知識框架?？偨Y溫濕度采集的網關采集方式，與傳統(tǒng)的模擬量直接接入PLC對比，多種方式完成現(xiàn)數(shù)據采集，創(chuàng)新意識培養(yǎng)?！度珶鬖oRa無線通信控制任務》教案授課教師XXX班級XXX學時64授課日期20XX-XX教學任務三色燈LoRa無線通信控制授課方式□講授?實踐授課地點□多媒體教室?實驗/實訓室□企業(yè)主要參考資料《工業(yè)數(shù)據采集與標識解析》機械工業(yè)出版社《LoRa調制技術白皮書》Semtech官網《工業(yè)設備安全標準GB/T5226.1-2019》《中國無線電頻段劃分規(guī)定》教學目標素質目標：1.具備良好的職業(yè)道德以及安全、環(huán)保、成本和質量意識2.具備獨立思考、認真分析問題的能力3.養(yǎng)成愛護設備和檢測儀器的良好習慣知識目標：1.了解工業(yè)三色燈。了解LoRa無線通信原理3.了解無線透傳技術能力目標：1.能夠用配置LoRa網絡參數(shù)能夠用LoRa網關控制三色燈顏色教學內容工業(yè)三色燈認知2.LoRa無線通信原理3.無線透傳技術認知4.LoRa網絡參數(shù)配置5.三色燈LoRa遠程控制實現(xiàn)重點難點1.LoRa無線通信原理2.三色燈LoRa遠程控制實現(xiàn)教學方法線上線下混合式教學法、任務驅動法、情景教學法等素材資源?文本素材□實物展示?PPT幻燈片□音頻素材?視頻素材□動畫素材□圖形/圖像素材?網絡資源□其他課后作業(yè)完成實驗報告：詳細記錄LoRa網絡配置過程與三色燈控制實現(xiàn)，分析實驗中的問題及解決方法。完成案例分析：選擇LoRa技術的一個應用領域（如環(huán)境監(jiān)測），撰寫500字分析報告，說明其優(yōu)勢與挑戰(zhàn)。教學反思成功點：任務驅動法有效提升學生參與度，分組實驗培養(yǎng)團隊協(xié)作能力。實物操作結合理論講解，幫助學生直觀理解LoRa通信原理。改進點：部分學生對LoRa節(jié)點網絡配置操作不熟練，需增加課前預習資料（如指令手冊）。網絡配置時間緊張，下次可提前錄制操作視頻供學生參考。思政成效：學生通過實踐意識到嚴謹操作的重要性，部分小組提出節(jié)能優(yōu)化方案，體現(xiàn)創(chuàng)新意識。注：教案按授課次數(shù)填寫，每次授課均應填寫一份本表。重復班授課可不另填寫教案。?

教學過程及內容一、導入新課（15分鐘）注解與注意事項1.情景引入：展示工廠生產線中三色燈的應用場景視頻（如設備狀態(tài)指示、報警等）。提問：“如何實現(xiàn)遠程無線控制三色燈？傳統(tǒng)有線控制的局限性是什么？”2.任務驅動：發(fā)布任務：“使用LoRa技術搭建無線網絡，遠程控制三色燈顏色切換?！?.學習目標說明：明確本節(jié)課的知識點與技能目標，關聯(lián)工業(yè)物聯(lián)網實際應用。1、通過實際案例激發(fā)興趣，引導學生思考工業(yè)自動化中的通信需求。2、強調安全意識，提醒學生注意實驗設備規(guī)范操作。3、融入課程思政：討論技術革新對生產效率的促進作用。二、新知識點與技能點（60分鐘）注解與注意事項模塊1：工業(yè)三色燈認知講解（10分鐘）結合實物展示，直觀理解三色燈結構（紅、綠、黃LED組合）。融入環(huán)保意識：強調低功耗設計的重要性。功能：狀態(tài)指示（運行、停止、故障）。電路原理圖解析（驅動電路、信號輸入接口）。模塊2：LoRa無線通信原理講解（15分鐘）使用PPT對比LoRa與WiFi、藍牙的優(yōu)缺點（傳輸距離、功耗）。重點：解釋LoRa的“低功耗廣域網（LPWAN）”特性。注意事項：頻段合規(guī)性，避免干擾其他設備。頻段與調制技術：擴頻通信原理（抗干擾、遠距離）。實驗演示：LoRa模塊點對點通信測試演示（發(fā)送接收位數(shù)據）。模塊3：LoRa網絡參數(shù)配置實訓（20分鐘）分組實踐，每組配置1個LoRa網關與1-2個節(jié)點。強調團隊協(xié)作，教師巡回指導操作規(guī)范。融入職業(yè)道德：數(shù)據配置的準確性與嚴謹性。參數(shù)設置：頻率（如433MHz）、帶寬、擴頻因子、編碼率。軟件工具：使用LoRa配置軟件完LoRa集中器和節(jié)點的網絡參數(shù)配置。模塊4：三色燈遠程控制實現(xiàn)實訓（15分鐘）安全提示：電路連接時斷電操作，避免短路。課程思政：創(chuàng)新意識，鼓勵優(yōu)化控制邏輯（如節(jié)能模式）。硬件連接：LoRa節(jié)點與三色燈驅動模塊的接線。編程實踐：通過PLC發(fā)送指令（如“R”為紅燈，“G”為綠燈）。三、教學總結（15分鐘）注解與注意事項1.知識點回顧：三色燈功能、LoRa通信原理、網絡配置流程、遠程控制邏輯。2.技能總結：學生展示成果：各組通過LoRa網關切換三色燈顏色。3.思政與素養(yǎng)強化：提問反思：“如何通過技術優(yōu)化降低設備能耗？”4.作業(yè)布置：撰寫實驗報告（含配置參數(shù)、操作步驟、問題與改進方案）。拓展任務：調研LoRa在智慧農業(yè)或智能倉儲中的應用案例。結合板書或思維導圖梳理知識框架。強調重點：LoRa參數(shù)配置的匹配性影響通信穩(wěn)定性。總結職業(yè)道德（設備愛護）、安全意識（規(guī)范操作）。《設備振動數(shù)據采集任務》教案授課教師XXX班級XXX學時2授課日期20XX-XX教學任務設備振動數(shù)據采集授課方式□講授?實踐授課地點□多媒體教室?實驗/實訓室□企業(yè)主要參考資料《工業(yè)數(shù)據采集與標識解析》機械工業(yè)出版社《IEEE802.11無線局域網標準》IEEEXplore數(shù)據庫《RS-485標準：TIA/EIA-485-A》《工業(yè)設備振動監(jiān)測技術規(guī)范GB/T19873-2019》教學目標素質目標：1.具備良好的職業(yè)道德以及安全、環(huán)保、成本和質量意識2.具備獨立思考、認真分析問題的能力3.養(yǎng)成愛護設備和檢測儀器的良好習慣知識目標：1.了解WLAN與WiFi了解WiFi通信原理熟悉WiFi無線AP網關設置方法能力目標：1.能夠用配置WiFi網絡通信參數(shù)能夠用無線AP與RS485-WiFi模塊采集設備的振動數(shù)據教學內容WLAN與WiFi認知2.WiFi無線通信原理3.RS485-WiFi通信技術認知4.WiFiAP網絡參數(shù)配置5.RS485-WiFi模塊采集振動數(shù)據實現(xiàn)重點難點1.WiFi無線通信原理2.振動數(shù)據WiFiAP+RS485數(shù)據采集實現(xiàn)教學方法線上線下混合式教學法、任務驅動法、情景教學法等素材資源?文本素材□實物展示?PPT幻燈片□音頻素材?視頻素材□動畫素材□圖形/圖像素材?網絡資源□其他課后作業(yè)完成實驗報告：詳細描述RS485-WiFi模塊的接線、AP配置過程，并分析采集數(shù)據中的異常波動原因。進行案例分析：選擇一家智能制造企業(yè)，分析其振動數(shù)據采集系統(tǒng)的技術方案（500字）。教學反思成功點：情景教學法有效提升學生興趣，分組實踐增強團隊協(xié)作能力。實時數(shù)據可視化（波形圖）幫助學生直觀理解振動特性。改進點：部分學生對Modbus轉WiFi協(xié)議不熟悉，WiFi網絡配置失敗比較多，需補充課前預習資料（如協(xié)議幀格式解析）。實驗設備數(shù)量不足，下次可提前安排分組輪換操作。思政成效：學生在操作中主動遵守安全規(guī)范，部分小組提出數(shù)據濾波算法優(yōu)化方案，體現(xiàn)創(chuàng)新思維。注：教案按授課次數(shù)填寫，每次授課均應填寫一份本表。重復班授課可不另填寫教案。?

教學過程及內容一、導入新課（15分鐘）注解與注意事項1.情景引入：播放工廠設備振動異常引發(fā)故障的視頻片段。提問：“傳統(tǒng)有線數(shù)據采集的局限性？無線采集如何提升效率？”2.任務驅動：發(fā)布任務：“使用RS485-WiFi模塊搭建無線網絡，實時采集設備振動數(shù)據?！?.學習目標說明：明確知識點（WiFi通信原理、RS485協(xié)議）與技能目標（AP配置、modbusRTU、modbusTCP配置、振動數(shù)據采集）。通過工廠設備故障案例（如軸承磨損引發(fā)停機）說明振動監(jiān)測的重要性。強調安全意識：操作設備前需斷電檢查，佩戴防護用具。融入課程思政：技術革新對工業(yè)智能化的推動作用。二、新知識點與技能點（65分鐘）注解與注意事項模塊1：WLAN與WiFi認知（5分鐘）使用對比表格區(qū)分WLAN（局域網）與WiFi（無線技術）。融入環(huán)保意識：選擇5GHz頻段減少信號干擾與能耗?；靖拍睿篧LAN架構、WiFi頻段（2.4GHz/5GHz）。應用場景：工業(yè)無線監(jiān)控、智能倉儲等。模塊2：WiFi通信原理（5分鐘）結合PPT動畫演示WiFiAP+STA技術、信道劃分。重點：解釋WiFi的抗干擾機制與傳輸穩(wěn)定性影響因素。注意事項：避免多設備同時連接導致的信道擁堵。關鍵技術：AP+STA通信技術。實驗演示：手機連接WiFiAP，測試信號強度與傳輸速率。模塊3：RS485-WiFi通信技術（10分鐘）分組實踐，每組連接RS485傳感器與WiFi模塊。強調規(guī)范操作：接線前斷電，避免短路或反接。融入職業(yè)道德：數(shù)據采集的準確性與完整性要求。硬件接口：RS485總線接線（A/B/GND）、WiFi模塊配置。協(xié)議轉換：講解Modbus-RTU轉TCP/IP的數(shù)據透傳邏輯。模塊4：WiFiAP+RS485網絡參數(shù)配置（20分鐘）使用網頁直接配置AP的SSID、加密方式、組網方式、串口參數(shù)、TCP網絡參數(shù)等。課程思政：網絡配置的嚴謹性體現(xiàn)工程師責任感。參數(shù)設置：IP地址分配、信道帶寬、聯(lián)網方式、最大連接數(shù)。RS485轉WIFI網絡配置modbus-RTU和modbus-TCP網絡參數(shù)配置等模塊5：振動數(shù)據采集實現(xiàn)（25分鐘）安全提示：傳感器連接時避免電氣短路。實踐創(chuàng)新：鼓勵學生優(yōu)化采樣頻率以降低數(shù)據冗余。數(shù)據采集：通過PLC網絡通信模塊采集設備振動數(shù)據至PLC數(shù)據塊。實時數(shù)據分析：使用PLC博圖編程軟件完成數(shù)據在線