三菱PLC基礎(chǔ)電子教學(xué)教案合集在工業(yè)自動化領(lǐng)域，可編程邏輯控制器（PLC）是實現(xiàn)設(shè)備智能化控制的核心載體。三菱PLC憑借穩(wěn)定的性能、豐富的指令系統(tǒng)與廣泛的行業(yè)適配性，成為職業(yè)院校、培訓(xùn)機構(gòu)開展工業(yè)自動化教學(xué)的經(jīng)典選擇。本教案合集聚焦三菱FX系列PLC（以FX3U為核心教學(xué)對象），從“硬件認(rèn)知-軟件操作-指令編程-項目實踐”四個維度搭建教學(xué)體系，既滿足職業(yè)教育“理實一體化”的教學(xué)需求，也為初學(xué)者提供“階梯式”的能力成長路徑。教案一：三菱PLC認(rèn)知與硬件系統(tǒng)初識一、教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：理解PLC的工作原理，掌握三菱FX3U系列PLC的硬件組成、模塊功能及接線規(guī)范。技能目標(biāo)：能識別PLC的輸入/輸出端子，獨立完成簡單I/O模塊的電源、信號接線。素養(yǎng)目標(biāo)：建立工業(yè)設(shè)備“規(guī)范操作、安全調(diào)試”的職業(yè)意識。二、教學(xué)重點與難點重點：PLC循環(huán)掃描工作原理，F(xiàn)X3U硬件模塊（CPU、電源、I/O、擴展模塊）的功能區(qū)分。難點：輸入/輸出電路的電壓邏輯（DC24V輸入、繼電器/晶體管輸出的差異）。三、教學(xué)準(zhǔn)備硬件：FX3U-32MR型PLC（繼電器輸出）、DC24V電源、按鈕開關(guān)（常開/常閉）、指示燈、導(dǎo)線若干。軟件：無（純硬件認(rèn)知階段）。資料：三菱FX3U硬件手冊（節(jié)選）、工業(yè)現(xiàn)場PLC安裝實景圖。四、教學(xué)過程（一）情境導(dǎo)入（15分鐘）展示工業(yè)場景視頻（如自動化生產(chǎn)線、電梯控制、包裝機械），提問：“這些設(shè)備如何實現(xiàn)精準(zhǔn)的動作邏輯？”引出PLC作為“工業(yè)大腦”的核心作用，對比傳統(tǒng)繼電器控制的局限性（接線復(fù)雜、修改困難），凸顯PLC“軟件編程替代硬件接線”的優(yōu)勢。（二）新知講解（30分鐘）1.PLC工作原理：通過“循環(huán)掃描示意圖”解析“輸入采樣→程序執(zhí)行→輸出刷新”三階段，結(jié)合生活案例（如快遞分揀：先掃描包裹信息，再執(zhí)行分揀邏輯，最后輸出分揀動作）幫助理解。2.FX3U硬件拆解：CPU模塊：標(biāo)注“RUN/STOP開關(guān)”“編程口（RS422）”“狀態(tài)指示燈（PWR、RUN、ERR）”的功能；I/O端子：區(qū)分“輸入端子（X0-X17）”與“輸出端子（Y0-Y17）”，講解“輸入電路為漏型/源型接法”“輸出繼電器/晶體管的負載驅(qū)動能力”；擴展接口：介紹“右側(cè)擴展總線”“模擬量/通信模塊的擴展邏輯”（如FX3U-4AD可擴展4路模擬量輸入）。（三）實操環(huán)節(jié)（45分鐘）任務(wù)：搭建“按鈕控制指示燈”電路2.學(xué)生實操，教師巡視糾錯（重點關(guān)注：輸入公共端S/S的接法、輸出繼電器的負載極性）。3.小組展示：按下按鈕，觀察指示燈是否點亮，驗證電路邏輯。（四）總結(jié)與拓展（10分鐘）總結(jié)：PLC硬件是“指令執(zhí)行的載體”，接線規(guī)范是“程序生效的前提”。拓展：思考“若用晶體管輸出型PLC（FX3U-32MT），接線需做哪些調(diào)整？”（提示：晶體管輸出為NPN/PNP型，負載需接DC24V負極）。教案二：編程軟件GXWorks3的安裝與基礎(chǔ)操作一、教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：掌握GXWorks3的安裝環(huán)境要求、軟件架構(gòu)及工程創(chuàng)建流程。技能目標(biāo)：能獨立安裝軟件、創(chuàng)建工程、進行軟元件監(jiān)控與強制操作。素養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)“軟件工具服務(wù)于工程需求”的數(shù)字化思維。二、教學(xué)重點與難點重點：工程創(chuàng)建的“設(shè)備選擇（FX3U）”“程序類型（梯形圖）”設(shè)置，軟元件的分類（X/Y/M/S/T/C等）。難點：軟件安裝的“環(huán)境依賴（.NETFramework、VC++運行庫）”及兼容性問題解決。三、教學(xué)準(zhǔn)備軟件：GXWorks3安裝包（含環(huán)境組件）、虛擬機（避免系統(tǒng)沖突）。資料：《GXWorks3快速入門手冊》、軟件安裝常見問題排查表。四、教學(xué)過程（一）問題導(dǎo)入（10分鐘）提問：“PLC的程序如何寫入？”展示“傳統(tǒng)手持編程器”與“電腦軟件編程”的對比，引出GXWorks3的優(yōu)勢（可視化梯形圖、在線監(jiān)控、批量編輯）。（二）軟件安裝（25分鐘）1.環(huán)境檢測：運行“環(huán)境檢查工具”，檢測系統(tǒng)是否安裝.NETFramework4.8、VC++2015-2022運行庫，缺失則引導(dǎo)安裝（教師演示虛擬機環(huán)境下的安裝流程）。2.安裝步驟：解壓安裝包，以“管理員身份”運行“SETUP.exe”；選擇“典型安裝”，勾選“FX系列支持”；等待組件安裝（約15分鐘），完成后重啟電腦。（三）工程創(chuàng)建與基礎(chǔ)操作（40分鐘）1.工程創(chuàng)建：打開軟件，點擊“新建工程”→“設(shè)備類型：FXCPU”→“CPU類型：FX3U”→“程序語言：梯形圖”；命名工程（如“Lesson2_Button_Lamp”），保存至指定路徑。2.軟元件認(rèn)知：講解“輸入繼電器（X）、輸出繼電器（Y）、輔助繼電器（M）、狀態(tài)繼電器（S）、定時器（T）、計數(shù)器（C）”的功能差異（如M為內(nèi)部輔助，無外部端子；T/C用于計時/計數(shù)）。拖拽“常開觸點（LDX0）”“輸出線圈（OUTY0）”到梯形圖編輯區(qū)，形成“按鈕控制指示燈”的邏輯；4.監(jiān)控與強制：點擊“在線→監(jiān)控→開始”，觀察X0（按鈕）、Y0（指示燈）的狀態(tài)變化；嘗試“強制置位Y0”，驗證軟件對PLC的控制能力。（四）常見問題與解決（15分鐘）問題1：安裝時提示“環(huán)境組件缺失”→重新運行環(huán)境檢查工具，安裝對應(yīng)組件；問題3：監(jiān)控時軟元件狀態(tài)無變化→確認(rèn)程序邏輯是否正確（如X0是否接常開按鈕）。教案三：基本邏輯指令與編程實踐一、教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：掌握LD、LDI、AND、OR、OUT等基本邏輯指令的功能與格式。技能目標(biāo)：能運用基本指令編寫“自鎖、互鎖、多條件控制”等梯形圖程序。素養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)“邏輯抽象→程序轉(zhuǎn)化”的工程思維。二、教學(xué)重點與難點重點：指令的邏輯含義（如AND為“串聯(lián)”、OR為“并聯(lián)”），自鎖電路的編程邏輯。難點：多條件邏輯的“先串后并”“先并后串”指令組合（如“(X0ANDX1)ORX2”的梯形圖實現(xiàn)）。三、教學(xué)準(zhǔn)備硬件：同教案一（FX3U-32MR、按鈕、指示燈）。軟件：GXWorks3，含已創(chuàng)建的工程。資料：《三菱PLC基本指令手冊》、邏輯電路對比圖（繼電器電路vs梯形圖）。四、教學(xué)過程（一）復(fù)習(xí)導(dǎo)入（10分鐘）回顧“按鈕控制指示燈”的梯形圖（LDX0→OUTY0），提問：“若需‘按下按鈕保持指示燈常亮（自鎖）’，程序如何修改？”引出“自鎖”的需求，進而介紹基本邏輯指令。（二）指令講解（25分鐘）1.指令分類與格式：輸入類：LD（常開觸點）、LDI（常閉觸點），用于梯形圖的“起始觸點”；串聯(lián)類：AND（常開串聯(lián)）、ANI（常閉串聯(lián)），實現(xiàn)“條件與”；并聯(lián)類：OR（常開并聯(lián)）、ORI（常閉并聯(lián)），實現(xiàn)“條件或”；輸出類：OUT（線圈輸出），可驅(qū)動Y、M、T、C等軟元件。2.指令邏輯演示：用“實物繼電器電路”對比“梯形圖”：如“X0（常開按鈕）串聯(lián)X1（常閉急停）→驅(qū)動Y0”，對應(yīng)繼電器電路為“按鈕常開觸點與急停常閉觸點串聯(lián)，控制接觸器線圈”，幫助學(xué)生理解“軟件指令模擬硬件邏輯”。（三）實操任務(wù)（50分鐘）任務(wù)1：自鎖電路編程需求：按下啟動按鈕（X0），指示燈（Y0）點亮；松開按鈕后，指示燈保持常亮；按下停止按鈕（X1，常閉），指示燈熄滅。編程邏輯：X0（LD）→OUTY0；Y0（OR）與X0并聯(lián)（自鎖）；X1（LDI）與自鎖回路串聯(lián)（停止）。任務(wù)2：互鎖電路編程需求：電機正轉(zhuǎn)（Y0）與反轉(zhuǎn)（Y1）不能同時運行，通過X0（正轉(zhuǎn)啟動）、X1（反轉(zhuǎn)啟動）、X2（停止）控制。編程邏輯：Y0回路中串聯(lián)Y1的常閉觸點（LDIY1），Y1回路中串聯(lián)Y0的常閉觸點（LDIY0），實現(xiàn)“一方運行則另一方無法啟動”。小組競賽：最快完成且邏輯正確的小組展示，分析“互鎖的必要性”（避免電機短路）。（四）拓展與總結(jié)（15分鐘）拓展：嘗試用基本指令編寫“三地控制一盞燈”（X0、X1、X2三個按鈕，任意按下改變燈的狀態(tài)），提示“利用輔助繼電器M實現(xiàn)狀態(tài)記憶”?？偨Y(jié)：基本指令是PLC編程的“積木”，掌握“串并聯(lián)邏輯”是復(fù)雜程序的基礎(chǔ)。教案四：定時器/計數(shù)器指令及應(yīng)用一、教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：理解定時器（T）、計數(shù)器（C）的工作原理，掌握T0-T199（100ms）、C100（16位）等常用軟元件的參數(shù)設(shè)置。技能目標(biāo)：能運用定時器實現(xiàn)“延時啟動、循環(huán)定時”，運用計數(shù)器實現(xiàn)“次數(shù)統(tǒng)計”。素養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)“時間/數(shù)量維度的自動化控制”思維。二、教學(xué)重點與難點重點：定時器的“設(shè)定值（K）”與“實際延時”的關(guān)系（如T0的K100對應(yīng)10秒延時），計數(shù)器的“復(fù)位邏輯”。難點：定時器的“線圈失電后當(dāng)前值是否保持”（普通定時器vs積算定時器），計數(shù)器的“增計數(shù)/減計數(shù)”模式切換。三、教學(xué)準(zhǔn)備硬件：FX3U-32MR、按鈕（X0-X2）、指示燈（Y0-Y1）、旋轉(zhuǎn)編碼器（模擬計數(shù)輸入，可選）。軟件：GXWorks3，含定時器/計數(shù)器指令庫。資料：《三菱PLC應(yīng)用指令手冊》（定時器/計數(shù)器章節(jié)）、定時/計數(shù)控制案例圖（如廣告燈箱、自動分揀）。四、教學(xué)過程（一）案例導(dǎo)入（10分鐘）展示“自動洗手烘干機”視頻：伸手→水龍頭出水（延時2秒）→烘干（延時5秒）→停止。提問：“如何用PLC實現(xiàn)‘延時動作’？”引出定時器的功能。（二）指令講解（30分鐘）1.定時器（T）：類型：普通定時器（T0-T199，100ms時鐘，無掉電保持）、積算定時器（T200-T245，1ms/10ms/100ms，掉電保持）；編程格式：OUTT0K100（T0為定時器編號，K100為設(shè)定值，對應(yīng)100×0.1=10秒延時）；工作邏輯：線圈得電（LDX0）→當(dāng)前值從0開始累加，達到K值時觸點動作（常開閉合、常閉斷開）；線圈失電→當(dāng)前值清零（普通定時器）或保持（積算定時器，需RST指令復(fù)位）。2.計數(shù)器（C）：類型：16位增計數(shù)器（C0-C199，最大值K____）、32位增減計數(shù)器（C200-C234）；編程格式：OUTC100K10（C100為計數(shù)器編號，K10為設(shè)定值，計數(shù)10次后觸點動作）；工作邏輯：計數(shù)輸入（LDX0）每觸發(fā)一次，當(dāng)前值+1；達到K值時觸點動作；復(fù)位輸入（LDX1）得電→當(dāng)前值清零，觸點復(fù)位。（三）實操任務(wù)（50分鐘）任務(wù)1：延時啟動電路需求：按下啟動按鈕（X0），延時5秒后，指示燈（Y0）點亮；按下停止按鈕（X1），指示燈熄滅。編程邏輯：X0→T0K50（50×0.1=5秒）；T0常開觸點→OUTY0。任務(wù)2：循環(huán)定時電路需求：指示燈（Y0）亮2秒、滅1秒，循環(huán)運行；按下X2停止。編程邏輯：T0K20（亮2秒）→T1K10（滅1秒）；T1常開觸點→RSTT0，T0常開觸點→OUTY0，形成“T0→T1→T0”的循環(huán)。小組優(yōu)化：如何用“一個定時器”實現(xiàn)循環(huán)？（提示：T0計時2秒后，用其常閉觸點復(fù)位自身，同時控制Y0）。任務(wù)3：計數(shù)器應(yīng)用需求：按下X0（計數(shù)輸入）10次后，Y1點亮；按下X1（復(fù)位），Y1熄滅，計數(shù)清零。編程邏輯：X0→C100K10；C100常開觸點→OUTY1；X1→RSTC100。拓展：若用旋轉(zhuǎn)編碼器（X0接A相、X1接B相），如何實現(xiàn)“正轉(zhuǎn)計數(shù)、反轉(zhuǎn)減計數(shù)”？（提示：使用C251（32位增減計數(shù)器），A相為計數(shù)輸入，B相為方向輸入）。（四）總結(jié)與反思（15分鐘）總結(jié)：定時器是“時間維度的控制工具”，計數(shù)器是“數(shù)量維度的控制工具”，兩者結(jié)合可實現(xiàn)更復(fù)雜的時序邏輯。反思：“積算定時器在停電恢復(fù)后如何繼續(xù)計時？”（需搭配電池或掉電保持設(shè)置）。教案五：步進順控指令與順序控制一、教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：理解步進順控指令（STL、RET）的工作原理，掌握狀態(tài)繼電器（S）的功