《电气控制与PLC》教案本-李世勇

GUANGDONG INNOVATIVE TECHNOLOGY COLLEGE

教 案

课程名称： 电气控制与PLC 教师姓名： 李世勇 系 别： 机电工程系

二○ 一四 年至二○ 一五 年第 一学期

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课程概况

课程名称: 电气控制与PLC 总学时：56 周学时：4

教学起始周： 第1周—— 第8周 授课班级及时间： 班级：12计辅2班 时间：

教材概况（主编、出版社、版次等）： 主编：阮友德

出版社：人民邮电出版社 版次：2012年8月第2版

教辅概况：

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课 时 授 课 计 划

一、授课具体时间： 第 1周

二、授课课题：第3章 PLC概述

三、教学目的要求：

（1）了解 PLC的产生、 PLC的特点、PLC的分类

（2）掌握PLC的编程语言、PLC的应用领域及发展趋势

四、教学重点难点： （1）（重点）PLC的产生 （2）（重点） PLC的特点 （3）（重点）PLC的分类 （4）（难点）PLC的编程语言

五、教学方法、用具： 教学方法：多媒体教课

教学用具：三角板

六、教学过程（包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时

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间分配、课外作业等）： 第3章 可编程控制器概述 3.1 可编程控制器的产生 3.1.1 PLC的由来 可编程逻辑控制器（Programmable Logical Controller）简称PLC。 3.1.2 PLC的定义 国际电工委员会（IEC）在1987年2月颁布了PLC的标准草案（第三稿），草案对PLC作了如下定义。 3.2 可编程控制器的特点 1．可靠性高，抗干扰强 2．功能强大，性价比高 3．编程简易，现场可修改 4．配套齐全，使用方便 5．寿命长，体积小，能耗低 6．系统的设计、安装、调试、维修工作量少，维修方便 3.3 可编程控制器的分类 3.3.1 按输入/输出点数分 根据PLC的输入/输出（I/O）点数的多少，一般可将PLC分为以下3类。 1．小型机 小型PLC I/O总点数一般在256点以下，用户程序存储器容量在4KB左右。 2

2．中型机

中型PLC的I/O总点数在256～2048点之间，用户程序存储器容量达到8KB左右。 3．大型机

大型PLC的I/O总点数在2048点以上，用户程序存储器容量达到16KB以上。

3.3.2 按结构形式分

根据PLC结构形式的不同，可分为整体式和模块式两类。 1．整体式 2．模块式

3.3.3 按生产厂家分

它们是美国Rockwell自动化公司所属的A-B（Allen＆Bradly）公司

GE-Fanuc公司，德国的西门子（SIEMENS）公司 法国的施耐德（SCHNEIDER）自动化公司 日本的欧姆龙（OMRON）和三菱公司等

3.4 可编程控制器的编程语言 3.4.1 PLC编程语言的国际标准

PLC编程语言标准（IEC 61131-3）中有5种编程语言，即顺序功能图（Sequential function chart），梯形图（Ladder diagram），功能块图（Function block diagram），指令表（Instruction list），结构文本（Structured text）。

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其中的顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能块图（FBD）是图形编程语言，指令表（IL）、结构文本（ST）是文字语言。 1．顺序功能图（SFC） 2．梯形图（LD） 3．功能块图（FBD） 4．指令表（IL） 5．结构文本（ST） 3.4.2 梯形图的主要特点

（1）PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称 （2）根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出图中各线圈对应的软元件的ON/OFF状态，称为梯形图的逻辑运算。 （3）梯形图中各软元件的常开触点和常闭触点均可以无限多次地使用。

（4）输入继电器的状态唯一地取决于对应的外部输入电路的通断状态，因此在梯形图中不能出现输入继电器的线圈。 （5）辅助继电器相当于继电控制系统中的中间继电器，用来保存运算的中间结果，不对外驱动负载，负载只能由输出继电器来驱动。

3.5 可编程控制器的技术性能指标

PLC的技术性能指标有一般指标和技术指标两种。

一般性能规格是指使用PLC时应注意的问题，主要包括电源电压、允许电压波动范围、耗电情况、直流输出电压、绝缘电阻、耐压情况、抗噪声性能、耐机械振动及冲击情况、

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使用环境温度和湿度、接地要求、外形尺寸、质量等。

具体性能规格是指PLC所具有的技术能力，如果只是一般地了解PLC的性能，了解如下的基本技术性能指标即可。 1．I/O点数

如FX系列的I/O点数最多为256。 2．扫描速度

小型PLC的扫描时间可能大于40ms。 3．内存容量

一般小型机的存储容量为1KB到几千字节，大型机则为几十千字节，甚至1MB～2MB，通常以PLC所能存放用户程序的多少来衡量。 4．指令系统 5．内部寄存器 6．特殊功能模块

3.6 可编程控制器的应用领域及发展趋势 3.6.1 PLC的应用领域 1．开关量逻辑控制 2．运动控制 3．过程控制 4．数据处理 5．通信连网

3.6.2 PLC的发展趋势

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（1）从技术上看， PLC会向运算速度更快、存储容量更大、功能更广、性能更稳定、性价比更高的方向发展。

（2）从规模上看， PLC会进一步向超小型和超大型两个方向发展。

（3）从配套性上看， PLC产品会向品种更丰富、规格更齐备的方向发展。

（4）从标准上看，PLC的通用信息、设备特性、编程语言等向IEC1131标准的方向发展。

（5）从网络通信的角度看，PLC将向网络化和通信的简便化方向发展。

教学后记：

通过学习，了解PLC的基本情况。

课 时 授 课 计 划

一、授课具体时间： 第 1 周

二、授课课题：第4章 FX系列PLC及其编程工具

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三、教学目的要求： （1）了解 FX系列PLC概述 FX系列PLC

（2）掌握PLC的基本组成 ， FX系列PLC的软元件 四、教学重点难点： （1）（重点）FX系列PLC的种类 （2）（重点）PLC的基本组成由那些构成 （3）（重点）

（4）（难点）FX系列PLC的软元件与传统相比较后的转换

五、教学方法、用具： 教学方法：多媒体教课

教学用具：三角板

六、教学过程（包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时 间分配、课外作业等）： 第4章 FX系列可编程控制器 4.1 FX系列可编程控制器概述 4.1.1 三菱小型PLC的发展历史 4.1.2 FX系列型号的含义 FX系列PLC型号名称的含义如下： 7

1．指令用法示例

指令用法示例如图5-9所示。 2．使用注意事项

5.1.6 脉冲输出指令PLS/PLF 脉冲输出指令如表5-6所示。 1．用法示例 2．使用注意事项

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5.1.7 脉冲式触点指令LDP/LDF/ANP/ANF/ORP/ORF 脉冲式触点指令如表5-7所示。 1．用法示例 2．使用注意事项

5.1.8 主控触点指令MC/MCR 主控触点指令如表5-8所示。 1．用法示例 2．使用注意事项

5.1.9 逻辑运算结果取反指令INV

逻辑运算结果取反指令如表5-9所示。

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5.1.10 空操作和程序结束指令 NOP/END

空操作和程序结束指令如表5-10所示。 1．空操作指令NOP 2．程序结束指令END

PLC按照循环扫描的工作方式，首先进行输入处理，然后进行程序处理，当处理到END指令时，即进行输出处理。

5.2 梯形图的基本规则 1．线圈右边无触点

2．触点可串可并无限制 3．线圈不能重复使用

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4．触点水平不垂直 5．触点多上并左 6．顺序不同结果不同

5.3 基本电路的编程 电动机的起保停电路 （1）控制要求

按下起动按钮SB1，电动机起动运行，按下停止按钮SB2，电动机停止运行。 （2）输入/输出（I/O）分配

X0：SB1，X1：SB2（常开），Y0：电动机（接触器）。 （3）梯形图方案设计

若要改为起动优先，则梯形图如图5-21所示。

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2．单台电动机的两地控制 （1）控制要求

按下地点1的起动按钮SB1或地点2的起动按钮SB2均可起动电动机；按下地点1的停止按钮SB3或地点2的停止按钮SB4均可停止电动机运行。

（2）输入/输出分配

X0：SB1，X1：SB2，X2：SB3（常开），X3：SB4（常开），Y0：电动机（接触器）。 （3）梯形图方案设计

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六、教学过程（包括教学内容、辅助手段、板书设计、课堂练习、教学进程时 间分配、课外作业等）： 6.3 单流程状态转移图的编程 1．单流程 2．编程方法和步骤 （1）根据控制要求，列出PLC的I/O分配表，画出I/O分配图； （2）将整个工作过程按工作步序进行分解，每个工作步序对应一个状态，将其分为若干个状态； （3）理解每个状态的功能和作用，即设计驱动程序； （4）找出每个状态的转移条件和转移方向； （5）根据以上分析，画出控制系统的状态转移图； （6）根据状态转移图写出指令表。 3．编程实例 例1 用步进顺控指令设计某行车循环正反转自动控制的程序。 控制要求为：送电等待信号显示→按起动按钮→正转→正转限位→停5s→反转→反转限位→停7s→返回到送电显示状态。 解：（1）I/O分配 根据控制要求，其I/O分配如图6-7所示。 （2）状态转移图 43

（3）指令表

例3 用步进指令设计一个电镀槽生产线的控制程序。 控制要求为：具有手动和自动控制功能，手动时，各动作能分别操作；自动时，按下启动按钮后，从原点开始按图

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6-11所示的流程运行一周回到原点；图中SQ1～SQ4为行车进退限位开关，SQ5、SQ6为吊钩上、下限位开关。

解：（1）I/O分配

X0：自动/手动转换，X1：右限位，X2：第二槽限位，X3：第三槽限位，X4：左限位；X5：上限位，X6：下限位，X7：停止，X10：自动位起动，X11：手动向上，X12：手动向下，X13：手动向右，X14：手动向左，Y0：吊钩上，Y1：吊钩下，Y2：行车右行，Y3：行车左行，Y4：原点指示。 （2）PLC的外部接线图（如图6-12所示） （3）系统程序 （4）指令表程序

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6.4 选择性流程及其编程 1．选择性流程程序的特点

由两个及以上的分支程序组成的，但只能从中选择一个分支执行的程序，称为选择性流程程序。 2．选择性分支的编程

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6.4.2 并行性流程及其编程 1．并行性流程程序的特点

由两个及以上的分支程序组成的，但必须同时执行各分支的程序，称为并行性流程程序。图6-18是具有3个支路的并行性流程程序，其特点如下：

2．并行性分支的编程

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1ih5.html