《智能IO數(shù)據(jù)采集》教案授課教師XXX班級XXX學(xué)時3授課日期20XX-XX教學(xué)任務(wù)智能IO數(shù)據(jù)采集授課方式□講授?實(shí)踐授課地點(diǎn)□多媒體教室?實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)室□企業(yè)主要參考資料《工業(yè)數(shù)據(jù)采集與標(biāo)識解析》機(jī)械工業(yè)出版社《工業(yè)設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn)GB/T5226.1-2019》教學(xué)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)：1.樹立安全與質(zhì)量意識，規(guī)范接線與調(diào)試操作。2.培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作與工程實(shí)踐能力。3.激發(fā)創(chuàng)新意識，形成系統(tǒng)化思維。知識目標(biāo)：1.理解數(shù)據(jù)采集（DAQ）的基本概念。區(qū)分模擬量、數(shù)字量、開關(guān)量。3.掌握遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)組成與通信原理。能力目標(biāo)：1.獨(dú)立完成遠(yuǎn)程I/O硬件組態(tài)與通信參數(shù)配置。編寫PLC邏輯實(shí)現(xiàn)輸入采集與輸出控制。利用監(jiān)控界面實(shí)時顯示采集數(shù)據(jù)。教學(xué)內(nèi)容數(shù)據(jù)采集原理及意義。模擬量、數(shù)字量、開關(guān)量概念。遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)組成及通信參數(shù)配置。PLC編程與調(diào)試（讀取I2.0輸入并驅(qū)動輸出燈）。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：遠(yuǎn)程I/O模塊的組態(tài)與地址映射。難點(diǎn)：通信配置與I/O映射一致性。教學(xué)方法線上線下混合式教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動法、情景教學(xué)法等素材資源?文本素材□實(shí)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(wǎng)絡(luò)資源□其他課后作業(yè)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告（含系統(tǒng)組態(tài)截圖、變量表與調(diào)試日志）。教學(xué)反思成功點(diǎn)：學(xué)生能獨(dú)立完成配置與調(diào)試，團(tuán)隊(duì)協(xié)作良好。改進(jìn)點(diǎn)：部分學(xué)生對I/O地址分配理解不足，后續(xù)補(bǔ)充圖解。思政成效：強(qiáng)化安全與規(guī)范意識，培養(yǎng)工匠精神與創(chuàng)新思維。注：教案按授課次數(shù)填寫，每次授課均應(yīng)填寫一份本表。重復(fù)班授課可不另填寫教案。?

教學(xué)過程及內(nèi)容一、導(dǎo)入新課（15分鐘）注解與注意事項(xiàng)1.情景引入：播放自動化產(chǎn)線視頻，展示供料、分揀、倉儲環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)。2.任務(wù)驅(qū)動：提出問題：“為什么工廠現(xiàn)場要用遠(yuǎn)程I/O，而不是所有信號都接在PLC上？”引導(dǎo)學(xué)生思考采集距離、信號抗干擾、模塊化擴(kuò)展性等因素。3.學(xué)習(xí)目標(biāo)說明：明確本節(jié)課的知識點(diǎn)與技能目標(biāo)，關(guān)聯(lián)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用。1、通過現(xiàn)實(shí)案例引發(fā)學(xué)生興趣，幫助他們理解遠(yuǎn)程I/O的應(yīng)用價(jià)值。2、學(xué)生易混淆I/O模塊與PLC擴(kuò)展模塊概念，教師應(yīng)在PPT中直觀展示兩者區(qū)別。3、融入課程思政：討論技術(shù)革新對生產(chǎn)效率的促進(jìn)作用。二、新知識點(diǎn)與技能點(diǎn)（60分鐘）注解與注意事項(xiàng)模塊1：數(shù)據(jù)采集基本概念與信號類型（15分鐘）注解：教師可展示傳感器信號波形（連續(xù)與離散對比），引導(dǎo)學(xué)生理解采樣頻率概念。注意事項(xiàng)：避免在理論講解中脫離實(shí)踐，應(yīng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)臺上的溫度傳感器或光電開關(guān)示例。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成：傳感器→I/O模塊→PLC→上位機(jī)。模擬量（溫度、壓力）與數(shù)字量（開關(guān)信號）的特點(diǎn)。模塊2：遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)組成與通信原理（15分鐘）注解：強(qiáng)調(diào)設(shè)備命名和IP規(guī)劃一致性是通信成功的關(guān)鍵。注意事項(xiàng)：若使用多個模塊，建議學(xué)生提前編號并貼標(biāo)簽，防止配置混亂。講解內(nèi)容：EX-1110模塊的基本結(jié)構(gòu)：電源、CPU、DI/DO端口、通信接口。介紹PROFINET通信特性：基于以太網(wǎng)的實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸。操作示范：連接PLC與遠(yuǎn)程I/O的物理網(wǎng)絡(luò)，展示綠燈指示通信成功。模塊3：組態(tài)與地址映射（15分鐘）教師注解：解釋地址映射表的意義——PLC邏輯與物理端口的橋梁。注意事項(xiàng)：地址重復(fù)是常見錯誤，教師應(yīng)演示“編譯錯誤定位”功能。實(shí)操內(nèi)容：

在TIAPortal中添加EX-1110模塊，導(dǎo)入GSDML文件。

分配模塊槽位，設(shè)置輸入（I2.0～I(xiàn)2.7）和輸出（Q4.0～Q4.7）地址。模塊4：PLC編程與在線監(jiān)控（15分鐘）教師注解：使用“強(qiáng)制變量”功能模擬傳感器動作，觀察輸出變化。注意事項(xiàng)：強(qiáng)調(diào)下載程序前需斷開輸出電源，確保安全。編程內(nèi)容：在OB1中編寫基礎(chǔ)邏輯：當(dāng)I2.0輸入為1時，Q4.0輸出燈亮。添加網(wǎng)絡(luò)變量表，監(jiān)控輸入輸出實(shí)時變化。三、教學(xué)總結(jié)（15分鐘）注解與注意事項(xiàng)回顧遠(yuǎn)程I/O采集流程：設(shè)備配置→地址映射→程序編寫→在線監(jiān)控小組代表匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。教師點(diǎn)評并提出優(yōu)化建議（如模塊冗余、采樣延時）。引導(dǎo)學(xué)生思考：“未來智能產(chǎn)線中，如何實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算式采集？”結(jié)合板書或思維導(dǎo)圖梳理知識框架?？偨Y(jié)職業(yè)道德（設(shè)備愛護(hù)）、安全意識（規(guī)范操作）?！秱}位數(shù)據(jù)采集》教案授課教師XXX班級XXX學(xué)時3授課日期20XX-XX教學(xué)任務(wù)倉位數(shù)據(jù)采集授課方式□講授?實(shí)踐授課地點(diǎn)□多媒體教室?實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)室□企業(yè)主要參考資料《工業(yè)數(shù)據(jù)采集與標(biāo)識解析》機(jī)械工業(yè)出版社《工業(yè)設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn)GB/T5226.1-2019》教學(xué)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)：1.樹立安全與質(zhì)量意識，規(guī)范接線與調(diào)試操作。2.培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作與工程實(shí)踐能力。3.激發(fā)創(chuàng)新意識，形成系統(tǒng)化思維。知識目標(biāo)：1.理解倉位數(shù)據(jù)采集在智能倉儲系統(tǒng)中的作用。掌握PROFINET與PROFIBUS雙協(xié)議通信原理與配置方法。3.理解位到整型數(shù)據(jù)打包思想。能力目標(biāo)：1.獨(dú)立完成遠(yuǎn)程I/O與PLC的通信配置。編寫程序?qū)崿F(xiàn)多倉位狀態(tài)信號的采集與轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)并調(diào)試HMI界面，實(shí)現(xiàn)倉位狀態(tài)實(shí)時可視化。教學(xué)內(nèi)容倉儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與倉位傳感器信號原理。PLC通信模塊（CM1243-5）的安裝與參數(shù)設(shè)置。遠(yuǎn)程I/O模塊通信配置（PROFINET與PROFIBUS）。位到整型數(shù)據(jù)打包邏輯實(shí)現(xiàn)與HMI顯示。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：多協(xié)議通信組網(wǎng)與倉位信號轉(zhuǎn)換邏輯。難點(diǎn)：PROFINET與PROFIBUS雙總線環(huán)境下的設(shè)備地址與寄存器映射關(guān)系。教學(xué)方法線上線下混合式教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動法、情景教學(xué)法等素材資源?文本素材□實(shí)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(wǎng)絡(luò)資源□其他課后作業(yè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告：包含配置參數(shù)表、倉位信號映射表、程序截圖與調(diào)試日志。拓展思考題：比較PROFINET與PROFIBUS在倉儲系統(tǒng)中的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場景。教學(xué)反思成功點(diǎn)：學(xué)生能熟練完成多協(xié)議組網(wǎng)與倉位采集。小組協(xié)作有效，實(shí)驗(yàn)記錄規(guī)范。改進(jìn)點(diǎn)：建議增加“倉位數(shù)據(jù)異常檢測”模塊，提升系統(tǒng)魯棒性。思政成效：在教學(xué)中滲透“質(zhì)量第一、安全優(yōu)先”的職業(yè)規(guī)范；鼓勵學(xué)生從現(xiàn)場問題出發(fā)，提出改進(jìn)方案，體現(xiàn)工匠精神。注：教案按授課次數(shù)填寫，每次授課均應(yīng)填寫一份本表。重復(fù)班授課可不另填寫教案。?

教學(xué)過程及內(nèi)容一、導(dǎo)入新課（15分鐘）注解與注意事項(xiàng)情景引入：展示智能倉儲線實(shí)際視頻（料箱進(jìn)出、倉位指示燈變化）。提問：“如何讓PLC知道每個倉位是否有料？不同通信方式對性能有什么影響？”教學(xué)任務(wù)：說明本節(jié)課目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)倉位狀態(tài)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與顯示。教師注解：通過倉儲場景引導(dǎo)學(xué)生從“信號—通信—控制—顯示”的數(shù)據(jù)流思維出發(fā)。注意事項(xiàng)：強(qiáng)調(diào)安全：學(xué)生接線與更換模塊時需斷電操作。二、新知識點(diǎn)與技能點(diǎn)（60分鐘）注解與注意事項(xiàng)模塊1：倉位信號原理與傳感器應(yīng)用（10分鐘）教師注解：引導(dǎo)學(xué)生思考信號類型（NPN/PNP）與PLC輸入類型匹配。注意事項(xiàng)：若傳感器供電極性錯誤，會導(dǎo)致PLC采集信號不穩(wěn)定。內(nèi)容：光電、接近、光纖等傳感器檢測倉位狀態(tài)的工作方式。示范：通過光電傳感器檢測“有料/無料”信號變化。模塊2：PROFINET與PROFIBUS雙通信架構(gòu)（15分鐘）教師注解：強(qiáng)調(diào)命名規(guī)范與IP規(guī)劃的重要性。注意事項(xiàng)：同一網(wǎng)絡(luò)段內(nèi)設(shè)備名必須唯一，IP沖突會導(dǎo)致無法通信。內(nèi)容：介紹兩種總線的結(jié)構(gòu)、速度與應(yīng)用差異。PROFINET：以太網(wǎng)實(shí)時通信，帶寬高、拓?fù)潇`活。PROFIBUS：RS485總線，抗干擾強(qiáng)、適合遠(yuǎn)距離。演示：展示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，一側(cè)為主站PLC，另一側(cè)為兩個遠(yuǎn)程I/O節(jié)點(diǎn)。模塊3：遠(yuǎn)程I/O模塊組態(tài)與參數(shù)配置（20分鐘）教師注解：指導(dǎo)學(xué)生使用“硬件組態(tài)視圖”檢查槽位號與端口映射。注意事項(xiàng)：不同模塊通信參數(shù)需與現(xiàn)場設(shè)備一致，下載后檢查“設(shè)備在線診斷”。內(nèi)容：在TIAPortal中添加EX-1110（PROFINET）和EX-1020（PROFIBUS）模塊。導(dǎo)入GSD與GSDML文件。設(shè)定設(shè)備名稱、IP地址、波特率與數(shù)據(jù)位。配置倉位輸入模塊（DI模塊）。模塊4：位到整型數(shù)據(jù)打包邏輯（10分鐘）教師注解：演示二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制的實(shí)時變化關(guān)系，讓學(xué)生理解打包原理。注意事項(xiàng)：數(shù)據(jù)打包時應(yīng)保持位序一致，避免顯示邏輯錯誤。內(nèi)容：將S1～S9倉位信號打包為整型MW0，用于HMI統(tǒng)一顯示。S1→M0.0S2→M0.1…S9→M1.0使用MOVE或WORD_TO_INT指令實(shí)現(xiàn)位組合。三、教學(xué)總結(jié)（15分鐘）注解與注意事項(xiàng)回顧：倉位采集→通信配置→打包顯示的完整流程。學(xué)生展示：各組演示倉位狀態(tài)可視化成果。教師點(diǎn)評：鼓勵優(yōu)化顯示邏輯，如增加報(bào)警提示。思考延伸：“如何在云端系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)倉儲狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控？”結(jié)合板書或思維導(dǎo)圖梳理知識框架?？偨Y(jié)職業(yè)道德（設(shè)備愛護(hù)）、安全意識（規(guī)范操作）?！堵?lián)調(diào)數(shù)據(jù)采集》教案授課教師XXX班級XXX學(xué)時3授課日期20XX-XX教學(xué)任務(wù)聯(lián)調(diào)數(shù)據(jù)采集授課方式□講授?實(shí)踐授課地點(diǎn)□多媒體教室?實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)室□企業(yè)主要參考資料《工業(yè)數(shù)據(jù)采集與標(biāo)識解析》機(jī)械工業(yè)出版社《工業(yè)設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn)GB/T5226.1-2019》教學(xué)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)：1.樹立安全與質(zhì)量意識，規(guī)范接線與調(diào)試操作。2.培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作與工程實(shí)踐能力。3.激發(fā)創(chuàng)新意識，形成系統(tǒng)化思維。知識目標(biāo)：1.理解S7系列PLC之間通信的基本原理與應(yīng)用場景。掌握PUT/GET通信機(jī)制及功能塊使用方法。3.理解數(shù)據(jù)塊(DB)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化訪問設(shè)置與地址映射。能力目標(biāo)：1.獨(dú)立建立多PLC之間的網(wǎng)絡(luò)通信連接。編寫PUT/GET功能塊程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)交換。診斷與排查通信異常，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性與響應(yīng)速度。教學(xué)內(nèi)容PLC間通信原理（S7協(xié)議與TCP通信）。PUT/GET功能塊使用方法。DB塊設(shè)計(jì)與非優(yōu)化訪問配置。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置與系統(tǒng)調(diào)試。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：通信參數(shù)配置與數(shù)據(jù)塊地址映射。難點(diǎn)：PUT/GET數(shù)據(jù)匹配及通信延遲診斷。教學(xué)方法線上線下混合式教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動法、情景教學(xué)法等素材資源?文本素材□實(shí)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(wǎng)絡(luò)資源□其他課后作業(yè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告包含通信拓?fù)鋱D、程序截圖、變量監(jiān)控截圖及異常排查記錄。拓展任務(wù)設(shè)計(jì)一套三站通信方案（A→B→C）并說明數(shù)據(jù)同步機(jī)制。教學(xué)反思成功點(diǎn)：學(xué)生能完成雙PLC通信配置與數(shù)據(jù)交換，理解PUT/GET應(yīng)用場景。小組協(xié)作良好，能主動分工與問題討論。改進(jìn)點(diǎn)：增加“通信異常碼”講解，幫助學(xué)生理解錯誤代碼解析。思政成效：通過聯(lián)調(diào)任務(wù)強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)協(xié)作與責(zé)任分工意識；通過問題分析與改進(jìn)過程，引導(dǎo)學(xué)生樹立“安全、規(guī)范、創(chuàng)新、合作”的工匠意識。注：教案按授課次數(shù)填寫，每次授課均應(yīng)填寫一份本表。重復(fù)班授課可不另填寫教案。?

教學(xué)過程及內(nèi)容一、導(dǎo)入新課（15分鐘）注解與注意事項(xiàng)情景引入：展示一段“智能產(chǎn)線協(xié)同工作”的視頻：兩臺PLC分別控制不同設(shè)備，協(xié)同執(zhí)行上料與分揀。提問：“如果兩個PLC需要實(shí)時交換數(shù)據(jù)，應(yīng)采用哪種通信方式？”教學(xué)任務(wù)：說明本節(jié)課目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)S7-1200與S7-1500的雙向數(shù)據(jù)傳輸。教師注解：通過具體場景讓學(xué)生理解“分布式控制系統(tǒng)中控制器互聯(lián)”的必要性。注意事項(xiàng)：聯(lián)調(diào)實(shí)驗(yàn)中要注意網(wǎng)絡(luò)設(shè)備電氣隔離，防止交叉接線損壞模塊。二、新知識點(diǎn)與技能點(diǎn)（60分鐘）注解與注意事項(xiàng)模塊1：S7通信原理與架構(gòu)（10分鐘）教師注解：區(qū)分“S7連接通信”與“開放式TCP通信”，并強(qiáng)調(diào)S7模式的簡潔性。注意事項(xiàng)：若在防火墻或隔離網(wǎng)絡(luò)下實(shí)驗(yàn)，需關(guān)閉Windows防火墻或允許端口通信。內(nèi)容：S7系列PLC采用基于以太網(wǎng)的TCP通信協(xié)議；PUT/GET為標(biāo)準(zhǔn)塊通信方式之一。模塊2：通信網(wǎng)絡(luò)配置（15分鐘）教師注解：強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)視圖中連接關(guān)系的保存作用。注意事項(xiàng)：子網(wǎng)掩碼必須一致，連接線顏色為綠色方可通信成功。內(nèi)容：配置兩臺PLC的IP地址、設(shè)備名與連接。S7-1500（主站）示例IP：192.168.1.11S7-1200（從站）示例IP：192.168.1.12操作演示：在TIAPortal中新建項(xiàng)目→添加兩臺PLC→網(wǎng)絡(luò)視圖中建立連接線→設(shè)置連接類型為“S7連接”。模塊3：DB塊創(chuàng)建與非優(yōu)化訪問配置（15分鐘）教師注解：指導(dǎo)學(xué)生使用“硬件組態(tài)視圖”檢查槽位號與端口映射。注意事項(xiàng)：若未取消優(yōu)化塊訪問，PUT/GET無法訪問目標(biāo)地址，會報(bào)錯。內(nèi)容：建立兩個DB塊：DB_Send：發(fā)送數(shù)據(jù)塊DB_Recv：接收數(shù)據(jù)塊取消“優(yōu)化塊訪問”選項(xiàng)，采用絕對地址方式訪問。模塊4：PUT/GET功能塊編程與參數(shù)解釋（15分鐘）教師注解：強(qiáng)調(diào)REQ信號上升沿觸發(fā)一次數(shù)據(jù)發(fā)送，DONE信號指示任務(wù)完成。注意事項(xiàng)：避免持續(xù)為高電平的REQ信號，