第03章PLC机电控制系统应用设计技术(第2版)电子教案10387

电机与电气控制及PLC第二版课程设计一、设计要求1. 教学目标本课程设计的教学目标是让学生掌握电机与电气控制及PLC的基本理论和应用技能，从而能够运用所学知识进行电气控制系统的设计和维护，并能够独立完成PLC程序的编写和调试。

2. 设计任务本课程设计的任务是设计一个自动化控制系统，该系统由数台电机、变频器、传感器和PLC组成，实现自动控制和监控功能。

具体要求如下：1.选用适当的电机、变频器和传感器，组成电气控制系统。

2.设计PLC程序，实现电机的控制、变频器的调节和传感器的监测控制。

3.通过调试和测试，验证所设计的控制系统的性能和正确性。

3. 设计内容本课程设计将分为以下三个模块：1.电机选型和变频器调节。

2.传感器选型和信号处理。

3.PLC程序设计和调试。

二、设计方案1. 电机选型和变频器调节1.1 电机选型根据设计要求，选用交流异步电机，其具有结构简单、运行可靠、成本低等特点。

1.2 变频器调节变频器能够对电机的运行进行频率调节，从而实现对电机转速的控制。

在本设计中，变频器将作为电机驱动的调节装置。

2. 传感器选型和信号处理2.1 传感器选型本设计将选用温度传感器和光电开关传感器。

温度传感器用于监测电机的温度，光电开关传感器用于检测电机启动和停止的状态。

2.2 信号处理传感器监测到的信号需要被处理和读取。

本设计将使用模拟信号处理模块和数字信号处理模块进行信号处理和转换，以供PLC程序读取和判断。

3. PLC程序设计和调试3.1 PLC程序框图本设计将使用三个PLC程序进行控制和监测，包括电机控制、变频器调节和传感器监测。

具体的PLC程序框图如下：图1. PLC程序框图3.2 PLC程序编写根据PLC程序框图，编写相应的控制程序。

在程序编写过程中，需要根据实际情况添加相应的逻辑判断和控制语句，以确保控制系统的正确性。

3.3 PLC程序测试将编写好的PLC程序加载至PLC中，进行测试和调试。

测试过程中，需要观察控制系统的运行情况，判断PLC程序是否满足实际控制需求。

PLC技术应用电子教案绪论第一章：PLC技术概述1.1 PLC的定义与发展历程介绍PLC的概念讲解PLC的发展历程1.2 PLC的组成与工作原理介绍PLC的硬件组成讲解PLC的工作原理1.3 PLC的技术特点与应用领域讲解PLC的技术特点介绍PLC的应用领域第二章：PLC编程软件的使用2.1 编程软件的安装与界面介绍讲解编程软件的安装步骤介绍编程软件的界面及功能2.2 创建与编辑工程讲解如何创建新工程介绍编辑工程的基本操作2.3 编写与调试PLC程序讲解PLC程序的编写方法介绍PLC程序的调试技巧第三章：PLC编程基础3.1 指令系统概述介绍PLC的指令系统讲解指令的分类与作用3.2 常用指令及其应用讲解常用输入/输出指令介绍定时器、计数器指令及其应用3.3 功能指令及其应用讲解数据处理指令介绍逻辑运算指令及其应用第四章：PLC程序设计方法4.1 顺序控制程序设计讲解顺序控制程序的设计方法介绍顺序控制程序的应用实例4.2 功能模块化程序设计讲解功能模块化程序的设计方法介绍功能模块化程序的应用实例4.3 程序的优化与调试讲解PLC程序的优化方法介绍PLC程序的调试技巧第五章：PLC技术在自动化生产线中的应用5.1 自动化生产线概述介绍自动化生产线的概念讲解自动化生产线的发展趋势5.2 PLC在自动化生产线中的应用案例介绍PLC在自动化生产线中的典型应用分析应用案例中的PLC程序设计方法5.3 PLC技术在自动化生产线中的优势与挑战讲解PLC技术在自动化生产线中的优势分析PLC技术在自动化生产线中面临的挑战及应对策略第六章：PLC的通信技术6.1 PLC通信概述讲解PLC通信的基本概念介绍PLC通信的分类和标准6.2 PLC网络结构与协议讲解PLC网络的基本结构介绍常见的PLC网络协议及其特点6.3 PLC通信应用案例分析PLC通信在实际应用中的案例讲解通信程序的设计与调试方法第七章：PLC技术在工业控制系统中的应用7.1 工业控制系统概述介绍工业控制系统的概念和分类讲解工业控制系统的发展趋势7.2 PLC在工业控制系统中的应用案例分析PLC在工业控制系统中典型应用案例讲解应用案例中的PLC程序设计方法7.3 PLC技术在工业控制系统中的优势与挑战讲解PLC技术在工业控制系统中的优势分析PLC技术在工业控制系统中所面临的挑战及应对策略第八章：PLC技术在变频调速系统中的应用8.1 变频调速系统概述介绍变频调速系统的概念和原理讲解变频调速系统的主要组成部分8.2 PLC在变频调速系统中的应用案例分析PLC在变频调速系统中典型应用案例讲解应用案例中的PLC程序设计方法8.3 PLC技术在变频调速系统中的优势与挑战讲解PLC技术在变频调速系统中的优势分析PLC技术在变频调速系统中面临的挑战及应对策略第九章：PLC技术在中的应用9.1 概述介绍的概念和发展历程讲解的分类和应用领域9.2 PLC在中的应用案例分析PLC在中典型应用案例讲解应用案例中的PLC程序设计方法9.3 PLC技术在中的优势与挑战讲解PLC技术在中的优势分析PLC技术在中面临的挑战及应对策略第十章：PLC技术的未来发展10.1 PLC技术发展趋势讲解PLC技术的未来发展趋势分析影响PLC技术发展的主要因素10.2 新型PLC技术的应用介绍新型PLC技术的应用领域和前景分析新型PLC技术在工业生产中的优势10.3 PLC技术在智能制造中的应用讲解PLC技术在智能制造中的关键作用分析PLC技术在智能制造中的应用案例及前景重点解析本文主要介绍了PLC技术的基础知识、编程软件的使用、编程基础、程序设计方法、通信技术、在自动化生产线、工业控制系统、变频调速系统、以及未来的发展趋势等方面的内容。

单位：课程课题知识目标教学目标能力目标素质目标课时教案授课教师：PLC系统设计与调试第周第课时年月日项目一三相异步电动机连续控制授课班级系统设计与调试1.掌握 S7-200PLC 内部软元件2.了解 PLC 硬件配置3.掌握触点、线圈类指令的格式与功能。

1.掌握用 PLC 进行三相异步电动机的运转控制的方法2.了解用 PLC 进行系统设计和调试的方法和步骤3.能够完成喷泉电动机 PLC 控制工程项目的设计和调试。

1.通过喷泉水电机启动系统设计，培养学生具备企业需要的基本职业道德和素质；2.具备主动学习的能力、心态和行动S7-200PLC 的硬件配置重点S7-200PLC 内部软元件难点S7-200PLC 内部软元件授课课型新授课综合法（演示、讲练穿插、巡回指导）方法教具PLC实验箱、电脑、投影等实验教学内容及过程【组织教学】【导入新课】一、项目要求在花园中要安装一个小型喷泉，水泵是一台小功率的三相异步电动机(额定电压380V ，额定功率5.5KW 、额定转速 1378r/min ，额定频率 50HZ) 。

要求按下起动按钮，喷泉连续喷涌，按下停止按钮，喷泉停止喷水。

请用 PLC 实现水泵的单向连续运行控制。

图 2.2.1 喷泉水泵实物回路图二、项目分析合上断路器QF 后，按下起动按钮SB1，KM 得电吸合，电机运行；松开按钮SB1，因在起动按钮两端并联了接触器KM 的常开触点，为KM 导通提供了另一条供电通路，从而实现了控制回路的自保持，电动机可以保持连续运行；按下停止按钮SB2 ，KM失电断开，电机停止运行。

这是典型的电动机单向连续运行控制电路。

演示讲解PPT 图片展示巡回指导图 2-1-2 喷泉水泵控制电路图练以上是用继电器电路实现电动机连续运行控制的工作原理，本项目用S7-200 PLC 来实现电机的习巩单向连续运行控制。

固三、项目实施步骤一主电路设计讨在 PLC 应用设计中应首先考虑主电路的设计，主电路是为电动机提供电能的通路，具有高电压、论交大电流的特点，主要有断路器、接触器、热保护继电器等器件组成，是PLC 不能取代的，主电路同流继电器控制主电路图，通过主电路中所选用电气元件的数量和类型，为确定PLC 输入、输出点数提供了依据。

PLC技术应用电子教案绪论第一章：PLC技术概述1.1 PLC的概念解释PLC（可编程逻辑控制器）的定义强调PLC在自动化控制系统中的重要性1.2 PLC的发展历程介绍PLC的起源和发展趋势强调PLC技术的不断进步和创新1.3 PLC的组成部分介绍PLC的主要组成部分，如中央处理单元、输入/输出模块、电源模块等解释各部分的功能和作用第二章：PLC的工作原理2.1 PLC的运行机制解释PLC的工作原理，包括扫描周期、程序执行过程等强调PLC的实时性和可靠性2.2 PLC的编程语言介绍PLC编程语言的种类，如梯形图、指令表、功能块图等解释各种编程语言的特点和应用场景2.3 PLC的编程工具介绍PLC编程工具的使用方法和功能强调编程工具在PLC技术应用中的重要性第三章：PLC的编程方法3.1 梯形图编程介绍梯形图编程的基本规则和注意事项强调梯形图编程在PLC技术中的应用和优势3.2 指令表编程介绍指令表编程的基本规则和注意事项强调指令表编程在PLC技术中的应用和优势3.3 功能块图编程介绍功能块图编程的基本规则和注意事项强调功能块图编程在PLC技术中的应用和优势第四章：PLC的调试与维护4.1 PLC的调试方法介绍PLC调试的基本方法和步骤强调调试在PLC技术应用中的重要性4.2 PLC的维护与保养介绍PLC维护保养的基本内容和注意事项强调维护保养在PLC技术应用中的重要性第五章：PLC技术应用案例分析5.1 PLC在工业自动化中的应用案例分析工业自动化领域中PLC技术的应用实例强调PLC技术在提高生产效率和降低成本中的作用5.2 PLC在机电控制中的应用案例分析机电控制领域中PLC技术的应用实例强调PLC技术在提高设备性能和可靠性中的作用5.3 PLC在其他领域的应用案例分析PLC技术在其他领域的应用实例，如交通运输、环境保护等强调PLC技术的广泛应用和潜力第六章：PLC的通信技术6.1 PLC通信基础介绍PLC通信的基本概念和术语强调PLC通信在自动化系统中的重要性6.2 PLC网络结构与协议介绍PLC网络的结构和常见协议解释各协议的特点和应用场景6.3 PLC的通信编程介绍PLC通信编程的方法和步骤强调通信编程在实现PLC间数据交互中的重要性第七章：PLC在过程控制中的应用7.1 过程控制概述解释过程控制的概念和特点强调PLC在过程控制中的应用优势7.2 PID控制原理介绍PID控制的基本原理和组成部分解释PID控制在过程控制中的重要作用7.3 PLC实现PID控制的方法介绍PLC实现PID控制的方法和步骤强调PLC在过程控制中的灵活性和高效性第八章：PLC在运动控制中的应用8.1 运动控制概述解释运动控制的概念和特点强调PLC在运动控制中的应用优势8.2 步进电机控制介绍步进电机的基本原理和控制方法解释PLC在步进电机控制中的应用和优势8.3 伺服电机控制介绍伺服电机的基本原理和控制方法解释PLC在伺服电机控制中的应用和优势第九章：PLC在安全与监控中的应用9.1 安全控制系统概述解释安全控制系统的概念和重要性强调PLC在安全控制系统中的应用优势9.2 PLC在紧急停止和故障处理中的应用介绍PLC在紧急停止和故障处理中的应用方法强调PLC在提高生产安全和可靠性中的作用9.3 PLC在监控系统中的应用介绍PLC在监控系统中的应用方法和实例强调PLC在实时监控和数据分析中的重要性第十章：PLC技术的发展趋势与展望10.1 PLC技术的发展趋势分析PLC技术的发展趋势，如智能化、网络化等强调PLC技术在不断进步和创新中的重要性10.2 PLC技术的应用前景探讨PLC技术在不同领域的应用前景强调PLC技术在推动工业自动化和智能化发展中的作用10.3 学习PLC技术的建议与指导给出学习PLC技术的建议和指导强调持续学习和实践在掌握PLC技术中的重要性重点和难点解析1. PLC的概念与组成部分重点：PLC的基本定义和功能难点：理解PLC各组成部分的作用及其相互关系2. PLC的工作原理与编程语言重点：PLC的工作原理和编程语言的特点难点：掌握不同编程语言的语法和应用场景3. PLC的编程方法重点：梯形图、指令表、功能块图编程方法难点：编写复杂的PLC程序和调试技巧4. PLC的调试与维护重点：PLC调试的基本方法和步骤难点：诊断和解决PLC系统的故障5. PLC技术应用案例分析重点：分析不同领域中PLC技术的应用实例难点：理解PLC技术在实际应用中的优势和限制6. PLC的通信技术重点：PLC网络结构、协议及其编程难点：设计和实现复杂的PLC通信网络7. PLC在过程控制中的应用重点：PID控制原理及其在过程控制中的应用难点：调节PID参数以优化控制效果8. PLC在运动控制中的应用重点：步进电机和伺服电机的控制方法难点：实现精确的运动控制和路径规划9. PLC在安全与监控中的应用重点：PLC在安全控制和监控系统中的应用难点：设计和实施故障处理和安全监控策略10. PLC技术的发展趋势与展望重点：PLC技术的发展趋势和应用前景难点：适应不断变化的工业自动化需求全文总结和概括：本教案全面覆盖了PLC技术的基础知识、编程方法、应用案例、通信技术、过程与运动控制、安全监控以及发展趋势等关键环节。

电气控制与PLC应用技术第二版教学设计前言本教学设计旨在帮助学生通过学习电气控制理论和PLC应用技术掌握工业自动化控制的基本原理和应用技能。

此次课程设计主要分为三个部分：理论教学、实践应用、小组实践项目。

理论教学注重知识点的阐述和深度剖析，实践应用以案例为主，通过实际操作提高学生动手能力和应变强度，小组实践项目则是综合运用所学知识，发挥团队协作精神，锻炼学生综合素质。

一、课程目标通过此教学设计，学生应该达到如下目标： 1. 掌握电气控制理论的基本概念和基本原理； 2. 掌握PLC在工业自动化控制中的应用技术和编程思路； 3. 了解自动控制系统的各种元器件及其特点； 4. 能够运用所学理论和技术解决工程实际问题； 5. 培养学生团队意识和协作精神，提高创新思维和实践能力。

二、教学内容本教学设计主要分为三个部分：理论教学、实践应用、小组实践项目。

具体内容如下。

1. 理论教学•电气控制系统的基本概念和基本原理；•电气元器件的种类及其特点；•电路原理图和电气图的绘制方法；•工控机的基本概念和组成；•PLC系统的基本概念和编程思路；•PLC系统的硬件组成和软件配置；•PLC的输入/输出模块及其特点；•PLC编程语言及其程序框图；•PLC编程的实例分析和应用技巧；•自动控制系统的传感器和执行器的种类及其特点。

2. 实践应用•PLC系统的安装和调试；•工业自动化控制的实际应用案例；•PLC编程实验和操作技能训练；•调试所编写的程序，并验证实验结果；•尝试改进程序，增加自检功能等。

3. 小组实践项目•学生自主组队，每个小组限制 4-5 人；•小组根据实际需求，设计并完成一个小型自动化控制系统；•系统应包括传感器、执行器、PLC等控制单元；•要求小组成员明确分工，有组长统筹协调，确保项目进度；•最终每个小组须进行演示，展示所设计的系统核心功能和优化方案。

三、教学方法本课程采用以下教学方法： - 理论知识课堂教学，以PPT为主； - 实践教学采用案例教学，以实际操作为主； - 小组实践项目采用课堂讲解和小组自主完成相结合的方式。

电器与PLC控制技术第二版教学设计课程背景描述电器与PLC控制技术是现代制造业中不可或缺的一项重要技术，而PLC编程技术则是其中的核心。

PLC编程是将控制各个工艺流程中的传感器、执行器等控制设备的控制系统编程。

在PLC编程中，通过了解各个控制元件的功能和PLC编程语言的应用，能够实现对机器和生产线的精细控制，提升制造业生产效率和品质。

教学目标1.掌握PLC编程基本原理；2.学习PLC编程语言和控制元件的应用；3.熟悉PLC编程实践技能；4.培养实际解决问题的能力和团队合作能力。

教学内容第一周：PLC编程基础1.电气基础知识介绍；2.PLC的组成和工作原理；3.硬件配置和软件环境的设置；4.PLC编程语言的类型和特点。

第二周：PLC编程语言基础1.元件的概念及分类；2.PLC梯形图基础语法；3.梯形图程序设计；4.直接设定和移位指令的应用。

第三周：PLC编程语言进阶1.控制结构的概念和应用；2.循环控制指令的应用；3.计数器和定时器的应用；4.数字逻辑运算的应用。

第四周：PLC编程实践综合应用1.应用实例的介绍；2.实际生产过程的PLC控制方案设计；3.综合应用实例的编程和调试；4.项目成果展示和交流。

教学方法讲授教师通过PPT讲授电器与PLC控制技术的基本原理、编程语言、应用和实践技能。

实验学生分组参与PLC编程实验，通过实验掌握PLC编程的应用和解决问题的方法。

作业根据老师提供的实例，学生结合实际生产过程，完成PLC控制方案设计，交表格形式的作业报告。

项目学生小组在本课程的最后一周进行综合应用项目，根据老师提供的实例和学生实际生产的需求，完成PLC编程的设计、调试和实现，并展示给全班。

评估方式平时作业每个学生根据老师提供的实例，完成每一章节的课后练习和PLC控制方案的设计，交表格形式的作业报告，占平时成绩的40%。

期末考试期末考试内容涵盖全课程知识体系，采用闭卷考试形式，占总成绩的60%。

总结电器与PLC控制技术是现代制造业中不可或缺的重要技术之一，PLC编程技术是实现自动化生产的核心。

山东工业职业学院教案课程：可编程控制器原理及应用序号：1一．新课要求:上课认真听课，课前要进行预习，最少要四节课的内容，认真作笔记，不懂要及时反映，多提问，作业及时上交，实验报告要认真独立完成。

成绩考核：1、平时成绩占20-30%（作业，实验报告，考勤）2、考试成绩占70-80%二. 引入新课§1.1可编程控制器简介一、可编程控制器的产生和定义1969年，美国数字设备公司（GEC）首先研制成功第一台可编程序控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功，从而开创了工业控制的新局面。

早期的可编程序控制器是为取代继电器控制线路、存储程序指令、完成顺序控制而设计的。

主要用于：1. 逻辑运算2. 计时，计数等顺序控制，均属开关量控制。

所以，通常称为可编程序逻辑控制器（PLC—Programmable Logic Controller）。

进入70年代，随着微电子技术的发展，PLC采用了通用微处理器，这种控制器就不再局限于当初的逻辑运算了，功能不断增强。

因此，实际上应称之为PC——可编程序控制器。

至80年代，随大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，以16位和32位微处理器构成的微机化PC得到了惊人的发展。

使PC在概念、设计、性能、价格以及应用等方面都有了新的突破。

不仅控制功能增强，功耗和体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示的发展，使PC向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现工业生产自动化的一大支柱。

定义：可编程控制器是一种数字运算电子系统，专为在工业环境应用而设计。

它采用可编程序的存储器，用于存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输人输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器及其有关外围设备都应按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充其功能的设计。

可编程序控制器是工业专用微机控制装置，具有典型的计算机结构，用其构成的控制系统也是典型的工业控制系统。

PLC应用技术第二版课程设计
1. 课程背景
PLC（可编程逻辑控制器）是工业自动化控制领域中常见的程序控制器之一。

近年来，随着工业自动化程度的不断提升，PLC的应用范围不断扩大，并且在工业生产中起着越来越重要的作用。

因此，学习与掌握PLC技术已经成为各大高等院校工科专业的必修课程。

为了更好地满足日益增长的人才需求，PLC应用技术第二版课程设计教材应运而生。

2. 课程设计目标
本课程设计旨在通过对PLC应用技术基础知识的系统学习与实践，培养学生对PLC工作原理和应用方面的深入理解和掌握。

同时，课程设计将涉及PLC的编程技术和工业现场控制实践，使学生具备PLC应用设计和调试的能力。

3. 设计原则
本课程设计注重理论与实践相结合，以实际工程应用为出发点，以授课与实践相结合的方式展开，注重知识的系统性、实用性和创新性。

同时，本课程设计也将强调学生的自主探究与实践创新，鼓励学生主动提出问题、解决问题，以实现科学实践和理论创新的目标。

4. 教学内容
本课程设计将分为两部分：理论课和实践课。

其中，理论课将深入讲解PLC应用技术的基础知识，而实践课则将提供一些经典的PLC应用案例进行实际操作。

理论课内容
理论课共分为六大部分，具体内容如下：
1。