《工業(yè)組態(tài)控制技術(shù)》PAGEPAGE6項(xiàng)目六柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線工控組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)任務(wù)2加工站工控組態(tài)設(shè)計(jì)一、教學(xué)基本情況任務(wù)2加工站工控組態(tài)設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)間課程類型理實(shí)一體化教學(xué)方法任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法；演練結(jié)合；以學(xué)生為主體的行為引導(dǎo)教學(xué)法。教學(xué)設(shè)備計(jì)算機(jī)、組態(tài)王6.55軟件、西門子S7-200PLC、YL-335B自動(dòng)化生產(chǎn)線學(xué)情分析知識(shí)基礎(chǔ)：掌握了組態(tài)軟件的組態(tài)設(shè)計(jì)、PLC編程設(shè)計(jì)和自動(dòng)線供料單元控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。能力水平：具備了組態(tài)軟件基本組態(tài)設(shè)計(jì)、PLC編程設(shè)計(jì)及供料單元系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。不足之處：組態(tài)軟件對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)試不熟悉。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1.掌握加工站控制系統(tǒng)的硬件接線；2.掌握組態(tài)軟件與加工站控制系統(tǒng)的通信方式；3.掌握加工站控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)方法。能力目標(biāo)：1.能進(jìn)行加工站控制系統(tǒng)的構(gòu)建；2.能調(diào)試且實(shí)現(xiàn)加工站組態(tài)監(jiān)控工程。素質(zhì)目標(biāo)：1.通過(guò)任務(wù)的提前布置，培養(yǎng)學(xué)生在生活中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，學(xué)習(xí)知識(shí)，信息收集和歸納能力。2.通過(guò)學(xué)生分組、成員協(xié)作完成任務(wù)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的交往溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。教學(xué)重點(diǎn)組態(tài)I/O變量定義及與PLC通信設(shè)置教學(xué)難點(diǎn)加工站組態(tài)工程調(diào)試與排故考核方式過(guò)程性考核和形成性考核相結(jié)合，任務(wù)檢查與評(píng)價(jià)（考核表）教學(xué)過(guò)程采用一體化教學(xué)，完成組態(tài)王軟件的認(rèn)識(shí)教學(xué)任務(wù)。課前，教師將學(xué)習(xí)資源上傳到課程平臺(tái)，并通過(guò)QQ群、微信群等發(fā)布課前預(yù)習(xí)通知。課中：通過(guò)以下環(huán)節(jié)完成本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容。工程引入：創(chuàng)設(shè)情境，視頻演示，啟發(fā)誘導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓そ尘?。工程設(shè)計(jì)：示范操作，視頻講解，實(shí)踐演練，培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)控制方案的意識(shí)和能力。運(yùn)行調(diào)試：平臺(tái)微課學(xué)習(xí)、實(shí)訓(xùn)設(shè)備調(diào)試運(yùn)行，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新思維能力。總結(jié)評(píng)價(jià)：總結(jié)本節(jié)課內(nèi)容，合理進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，客觀評(píng)價(jià)別人，并接受別評(píng)價(jià)，培養(yǎng)學(xué)生精益求精技能水平。課后，學(xué)生利用學(xué)習(xí)平臺(tái)完成課后作業(yè)，并對(duì)疑惑的問(wèn)題進(jìn)行提問(wèn)。學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生經(jīng)過(guò)分組、分工合作，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)；整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師不斷給學(xué)生灌輸規(guī)范意識(shí)和安全意識(shí)，提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。二、教學(xué)實(shí)施過(guò)程（一）課前預(yù)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)活動(dòng)方法手段備注教師發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)。1.教師將碎片化的課程資源上傳到數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)，并推送到學(xué)生手機(jī)。課前預(yù)習(xí)任務(wù)1：思考加工站工作流程，并進(jìn)行組態(tài)工程設(shè)計(jì)。課前預(yù)習(xí)任務(wù)2：尋找生活中各種自動(dòng)化生產(chǎn)線控制的實(shí)例。2.通過(guò)學(xué)習(xí)平臺(tái)學(xué)生課前預(yù)習(xí)成績(jī)反饋查看學(xué)生的課前預(yù)習(xí)效果，進(jìn)行總結(jié)。3.通過(guò)學(xué)習(xí)平臺(tái)信息反饋查看學(xué)生在預(yù)習(xí)過(guò)程中提出的問(wèn)題，并將問(wèn)題進(jìn)行匯總。通過(guò)職教云平臺(tái)運(yùn)用，拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間和空間拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間和空間。鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提升勤勞的學(xué)習(xí)態(tài)度。（二）課上學(xué)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)活動(dòng)方法手段備注工程引入1.教師引導(dǎo)，創(chuàng)設(shè)情境，視頻演示，實(shí)操示范，啟發(fā)誘導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓そ尘瘛?.學(xué)生概括：教師引導(dǎo)學(xué)生概括組態(tài)工程所用到的組態(tài)功能及如何進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì)。1.觀看演示視頻。2.啟發(fā)引導(dǎo)，小組討論。工程展示，激發(fā)興趣，自主認(rèn)識(shí)，獨(dú)立概括，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、語(yǔ)言表達(dá)能力。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)技能的同時(shí)精益求精的品質(zhì)精神.1.任務(wù)引入本任務(wù)只考慮加工單元作為獨(dú)立設(shè)備運(yùn)行時(shí)的情況，單元工作的主令信號(hào)和工作狀態(tài)顯示信號(hào)來(lái)自PLC旁邊的按鈕/指示燈模塊。并且，按鈕/指示燈模塊上的工作方式選擇開關(guān)SA應(yīng)置于“單站方式”位置。具體的控制要求為：（1）初始狀態(tài)：設(shè)備上電和氣源接通后，滑動(dòng)加工臺(tái)伸縮氣缸處于伸出位置，加工臺(tái)氣動(dòng)手爪松開的狀態(tài)，沖壓氣缸處于縮回位置，急停按鈕沒(méi)有按下。若設(shè)備在上述初始狀態(tài)，則“正常工作”指示燈HL1常亮，表示設(shè)備已準(zhǔn)備好。否則，該指示燈以1Hz頻率閃爍。（2）若設(shè)備已準(zhǔn)備好，按下啟動(dòng)按鈕，設(shè)備啟動(dòng)，“設(shè)備運(yùn)行”指示燈HL2常亮。當(dāng)待加工工件送到加工臺(tái)上并被檢出后，設(shè)備執(zhí)行將工件夾緊，送往加工區(qū)域沖壓，完成沖壓動(dòng)作后返回待料位置的工件加工工序。如果沒(méi)有停止信號(hào)輸入，當(dāng)再有待加工工件送到加工臺(tái)上時(shí)，加工單元又開始下一周期工作。在工作過(guò)程中，若按下停止按鈕，加工單元在完成本周期的動(dòng)作后停止工作。HL2指示燈熄滅。（3）在工作過(guò)程中，若按下停止按鈕，加工單元在完成本周期的動(dòng)作后停止工作。HL2指示燈熄滅。加工站的具體的控制要求見上方任務(wù)2的1至3點(diǎn)說(shuō)明。本方法是用MCGS嵌入式組態(tài)軟和TPC7062KX觸摸屏實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備加工站的人機(jī)界面功能。加工單元采用西門子S7-200PLC224CN作為控制器，完成將料件沖壓加工。加工單元及MCGS組態(tài)監(jiān)控畫面如圖6—2-1、6-2-2所示。圖6-2-1加工單元實(shí)物的全貌圖6-2-2加工單元組態(tài)監(jiān)控畫面教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)活動(dòng)方法手段備注工程設(shè)計(jì)1.教師示范：視頻講解，巡回指導(dǎo)，學(xué)生手機(jī)搶答。3.學(xué)生實(shí)踐演練概括：教師引導(dǎo)學(xué)生概括組態(tài)工程設(shè)計(jì)步驟。1.動(dòng)畫演示，探究學(xué)習(xí)。2.啟發(fā)引導(dǎo)，小組討論。1.手機(jī)搶答，激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。2.培養(yǎng)學(xué)生勤于動(dòng)腦，獨(dú)立分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，文檔整理能力。三、任務(wù)分析（一）技能點(diǎn)1.能夠根據(jù)加工站動(dòng)作要求進(jìn)行監(jiān)控畫面的制作；2.能建立組態(tài)王軟件與PLC設(shè)備的連接；3.能根據(jù)加工站的I/O信號(hào)定義組態(tài)系統(tǒng)變量；4.會(huì)使用腳本程序進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（二）知識(shí)點(diǎn)1.熟悉按鈕、指示燈等圖素的使用及動(dòng)畫連接；2.掌握組態(tài)王軟件與PLC設(shè)備連接設(shè)置步驟；3.掌握通訊口參數(shù)使用方法。（三）工匠素養(yǎng)1.通過(guò)任務(wù)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生在生活中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，學(xué)習(xí)知識(shí)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)，信息收集和歸納能力；2.通過(guò)學(xué)生分組、小組各成員協(xié)作完成任務(wù)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的交往溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，培養(yǎng)學(xué)生敬業(yè)、精益、專注、創(chuàng)新的工匠素養(yǎng)。（四）儀器設(shè)備計(jì)算機(jī)、組態(tài)軟件6.55、自動(dòng)化生產(chǎn)線加工單元。（五）圖形界面加工單元組態(tài)畫面如圖6-2-1所示。（六）定義變量加工單元組態(tài)王軟件定義I/O變量如圖6-2-3所示。圖6-2-3加工單元組態(tài)監(jiān)控定義變量四、任務(wù)實(shí)施（一）加工站梯形圖中需要增加組態(tài)軟件控制的啟動(dòng)和停止按鈕，為I/O離散變量，組態(tài)王中啟動(dòng)按鈕定義變量為“M8.0”，停止按鈕為“M8.1。（二）新建工程1.在“工程管理器”窗口中，選擇菜單“文件”下的“新建工程”。2.添加串口設(shè)備：組態(tài)王工程瀏覽器的左側(cè)選擇“設(shè)備/COM1”選項(xiàng)，在右側(cè)雙擊“新建”按鈕，運(yùn)行“設(shè)備配置向?qū)А睂?duì)話框。具體設(shè)置步驟與項(xiàng)四五任務(wù)2組態(tài)王軟件添加硬件設(shè)備步驟相同，這里不再詳述。3.設(shè)置串口通信參數(shù)雙擊“設(shè)備/COM1”,彈出設(shè)置串口對(duì)話框，設(shè)置串口COM1的通信參數(shù)，波特率選“9600”，奇偶校驗(yàn)選“無(wú)校驗(yàn)”，數(shù)據(jù)位選“8”，停止位選“1”，通信方式選“RS-232”,具體參數(shù)與項(xiàng)目四任務(wù)2相同。設(shè)置完畢，單擊“確定”按鈕，就完成了對(duì)COM1的通信參數(shù)配置，保證COM1與I/O設(shè)備模塊通信能夠正常進(jìn)行。4.加工站變量定義新建I/O變量時(shí)，以?shī)A緊氣缸電磁閥為例，數(shù)據(jù)詞典中雙擊“新建”，在“定義變量”對(duì)話框中輸入變量名，變量類型選擇I/O離散，連接設(shè)備選擇增加的“PLC”設(shè)備，選擇對(duì)應(yīng)PLC程序的地址“Q0.0”數(shù)據(jù)類型“bit”,讀寫屬性選“只讀”或者“讀寫”均可以，采集頻率可以設(shè)置小一點(diǎn)如100ms。如圖6-2-4所示。其他變量的定義相同。圖6-48夾緊氣缸電磁閥I/O變量定義圖6-2-5畫面組態(tài)窗口5.創(chuàng)建畫面窗口，如圖6-2-5所示。6.用戶窗口組態(tài)添加文字，利用工具箱“文本”，在畫面上輸入文字。選中文字，右鍵選圖素位置下的圖素前移。再利用工具箱的圓角矩形，在畫面上左鍵拖住“+字”，畫出所需的矩形框，選中矩形框，畫刷類型選擇空心，利用工具箱的“顯示調(diào)色板”邊線顏色選擇為白色，繪制完成白色邊框。雙擊加工站畫面窗口，打開動(dòng)畫組態(tài)界面，在菜單中點(diǎn)擊圖庫(kù)下的打開圖庫(kù)，點(diǎn)擊“指示燈”，選擇一款指示燈，如圖6-2-6所示。圖6-2-6添加指示燈按此方法，依次將指示燈添加到畫面上，對(duì)于不同顏色指示燈，需要修改指示燈的正常色和報(bào)警色。以?shī)A緊氣缸電磁閥指示燈制作為例，雙擊此指示燈，將指示燈文本刪去，變量名點(diǎn)擊右側(cè)“？”選擇變量“夾緊電磁閥”，正常色為“綠色”，報(bào)警色選為“白色”，如圖6-2-7所示，確定即可。其他指示燈的顏色可自行修改，正常色選擇適合的顏色，報(bào)警色統(tǒng)一都是白色。圖6-2-7指示燈動(dòng)畫連接設(shè)置單站運(yùn)行框中，黃燈指示燈正常色需要修改為“黃色”，狀態(tài)顯示框中“急停狀態(tài)”、“停止?fàn)顟B(tài)”指示燈正常色需要修改為白色，報(bào)警色統(tǒng)一都是紅色。指示燈連接相應(yīng)的變量。“單站啟動(dòng)”和“單站停止”按鈕的命令語(yǔ)言連接如下，畫面添加兩個(gè)按鈕后，例如“單站啟動(dòng)”按鈕，左鍵雙擊“單站啟動(dòng)”按鈕，在動(dòng)畫連接對(duì)話框中，命令語(yǔ)言連接處，“按下時(shí)”和“彈起時(shí)”輸入如下命令語(yǔ)言，如圖6-2-8所示。單站停止按鈕動(dòng)畫設(shè)置方法相同。圖6-2-8單站啟動(dòng)按鈕動(dòng)畫連接本工程所連接變量均為I/O設(shè)備變量，不需要再設(shè)計(jì)腳本命令語(yǔ)言。全部存后即可進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行。組態(tài)王軟件處于運(yùn)行監(jiān)控狀態(tài)與PLC程序軟件不同同時(shí)打開。因?yàn)閮蓚€(gè)軟件使用的是同一個(gè)串口。7.系統(tǒng)調(diào)試（1）制作好的組態(tài)畫面進(jìn)行動(dòng)畫連接好，并將PLC編程口與計(jì)算機(jī)串口進(jìn)行連接，并對(duì)PLC的通訊參數(shù)與組態(tài)王設(shè)置一致，PLC采用默認(rèn)的通訊參數(shù)，即波特率：9600bps，數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度：8位，停止位長(zhǎng)度：1位，奇偶校驗(yàn)位：偶校驗(yàn)，同時(shí)組態(tài)王系統(tǒng)的COM1口設(shè)置要與PLC一致，如圖6-2-9所示。（2）輸入程序，將設(shè)計(jì)好的PLC程序正確的下載到西門子S7?200PLC中。（3）系統(tǒng)調(diào)試，按要求正確將計(jì)算機(jī)和PLC連接好，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，觀察組態(tài)畫面動(dòng)畫運(yùn)行效果是否正常，否則，檢查組態(tài)畫面動(dòng)畫命令語(yǔ)言正確與否，直至修改組態(tài)動(dòng)畫正常運(yùn)行為止。圖6-2-9設(shè)置串口參數(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)活動(dòng)方法手段備注運(yùn)行調(diào)試1.教師協(xié)助，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)工程調(diào)試排故，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，刻苦鉆研的意識(shí)。2.學(xué)生匯報(bào)，平臺(tái)微課學(xué)習(xí)、仿真調(diào)試，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題解決并匯總，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新思維能力。組態(tài)軟件與PLC硬件聯(lián)調(diào)可有效避免錯(cuò)誤情況的發(fā)生。加工站組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行圖如圖6-3-10所示。圖6-3-10加工站組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)本工程所連接變量均為I/O設(shè)備變量，不需要再設(shè)計(jì)腳本命令語(yǔ)言。全部存后即可進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行。組態(tài)王軟件處于運(yùn)行監(jiān)控狀態(tài)與PLC程序軟件不同同時(shí)打開。因?yàn)閮蓚€(gè)軟件使用的是同一個(gè)串口。教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)活動(dòng)方法手段備注總結(jié)評(píng)價(jià)1.學(xué)生在小組課堂任務(wù)提交后依據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)開展自評(píng)和互評(píng)和教師評(píng)價(jià)。2.平臺(tái)統(tǒng)計(jì)結(jié)果：包括各小組課堂作業(yè)得分、實(shí)物作品得分情況。3.綜合評(píng)價(jià)：教師對(duì)學(xué)生提交的課堂作業(yè)、課堂表現(xiàn)和課后作業(yè)根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)給予評(píng)價(jià)，統(tǒng)計(jì)各個(gè)考核環(huán)節(jié)的成績(jī)，按不同權(quán)重進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。多元化評(píng)價(jià)表，平臺(tái)大數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)模塊運(yùn)用。采用教學(xué)平臺(tái)上的評(píng)價(jià)模塊實(shí)施多元化評(píng)價(jià)，起到實(shí)時(shí)、高效和直觀的評(píng)價(jià)效果。激勵(lì)性評(píng)價(jià)關(guān)注每個(gè)學(xué)生。學(xué)生養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣和職業(yè)素養(yǎng)。任務(wù)拓展布置課后任務(wù),教師將加工單元組態(tài)工程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)資料上傳平臺(tái)。職教云平臺(tái)的運(yùn)用鞏固課堂學(xué)習(xí)成果，通過(guò)拓展學(xué)習(xí)，為下次課的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。教學(xué)反思1.課程實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)課程思政，在傳授科學(xué)知識(shí)與技術(shù)的同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成熱愛勞動(dòng)，服務(wù)大眾，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作作風(fēng)，以“工匠精神”實(shí)現(xiàn)