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可编辑修改精选全文完整版《电气控制与PLC》课程教学大纲一、课程基本情况【学时数】总学时48（课内理论36、实验学时12）【学分数】3.0 【适用专业】自动化【开课学院】电气工程与自动化学院【课程类型】专业课【先修课程】电路、模拟电子技术、数字电子技术、电机及拖动、微机原理及接口技术、电力电子技术、自动控制原理。
二、课程的作用与目的电气控制与PLC课程是自动化专业的一门专业必修课。
开设电气控制与PLC课程的目的是：使学生掌握常用的电气控制系统和PLC应用技术，使学生掌握开关量自动控制的基本理论知识和实际技能，具有分析开关量自动控制线路的基本能力，合理选择和使用常用控制电器的技能，掌握PLC的基本原理、应用范围和系统设计方法，将理论知识应用于实际，增强学生毕业后工作时的适应能力和提高处理现场实际问题的能力。
三、课程基本要求学习本课程后，应达到下列基本要求：1.熟悉常用控制电器的结构、原理、用途和型号，达到能正确使用和选用的目的，能正确处理常见的故障、并进行维护。
2.熟悉并掌握电气控制线路的基本环节，熟悉各种电动机的控制要求和常用控制电路，具备简单电气控制线路的设计和独立分析能力。
3.掌握PLC的基本原理及应用发展情况，做到能根据工艺过程和控制要求，正确设计PLC 组成的控制系统，合理选用PLC类型，编写用户程序，掌握系统调试方法，具备基本排查生产过程中故障的能力。
4.具备有选用合适的控制方式，完成设计和改进一般生产设备电气控制线路的基本能力。
5.在相关章节授课内容中适当引入水泥厂电气控制系统分析实例和目前常用的组态监控技术与PLC控制系统结合的实例（实例根据具体情况选择），引导学生怎样将书本理论知识应用于实际生产，比如辊压机电气控制系统分析、水泥磨主电机电气控制系统分析、煤磨电气控制系统分析、电梯控制系统分析等。
使学生了解电气控制技术在建材行业、工业生产和生活中的应用。
四、课程教学内容、学时分配和具体安排（二）实践教学内容安排依据课程要求，学生应完成6个实验，共12学时。
CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY设计说明书项目名称：PLC课程设计-四节传送带的模拟控制二级学院：电子信息与电气工程学院专业：电气工程及其自动化班级：学生姓名：指导教师：职称：讲师目录第一章概述 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 意义 (1)第二章控制要求 (3)2.1 具体要求 (3)2.2 四节传送带的模拟实验面板图 (3)第三章控制方案 (4)3.1 PLC的选型 (4)3.2 I/O分配表 (5)3.3 系统设计流程示意图 (6)第四章电气原理图 (8)4.1 PLC控制系统设计的基本原则 (8)4.2 实验任务 (9)4.3 工作原理 (9)第五章电气柜体设计 (12)5.1 引言 (12)5.2 电气柜总体配置设计 (12)5.2.1组件的划分 (12)5.2.2 电气柜各部分及组件之间的接线 (12)5.3 电器元件布置图的设计与绘制 (13)5.4 电气部件接线图的绘制 (14)5.5 电气柜、箱及非标准零件图的设计 (14)5.6 元件清单 (15)5.7 柜体外形图 (15)5.8 柜体布置图 (17)第六章程序设计 (18)6.1 实验说明 (18)6.2 四节传送带的梯形图分析 (18)第七章四节传送带控制系统的模拟 (23)7.1 实验说明 (23)7.2 模拟步骤 (24)7.3 进行调试 (26)7.4 实验现象 (27)总结 (28)参考文献 (37)第一章概述1.1 设计背景17世纪中，美国开始用架空索道传送散状物料；19世纪中叶，各种现代结构的传送带输送机相继出现。
皮带式传送带设备1868年，在英国出现了皮带式传送带输送机；1887年，在美国出现了螺旋输送机；1905年，在瑞士出现了钢带式输送机；1906年，在英国和德国出现了惯性输送机。
此后，传送带输送机受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术的影响，不断完善，逐步由完成车间内部的传送，发展到完成在企业内部、企业之间甚至城市之间的物料搬运，成为物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分。
《PLC电气控制与组态设计》模块理实一体化教学教案株洲市工业学校机电系吴迪教学过程学生任务书任务一单流程霓虹灯程序设计一、任务要求某一霓虹灯字幕广告，其各灯的亮灭动作过程控制要求如下：1、本程序要用到4盏彩灯，分别为红灯（PL1），蓝灯（PL2），黄灯（PL3），绿灯（PL4）。
设置一个启动按钮S01，当它接通时，霓虹灯控制系统开始工作，红、蓝、黄、绿四盏灯按流程动作。
2、启动按钮S01接通后，红灯点亮。
1s后，红灯保持点亮，同时蓝灯点亮。
再1s后，红蓝灯保持点亮，同时黄灯点亮。
再1s后，红蓝黄灯保持点亮，同时绿灯点亮。
之后，4盏灯保持点亮2s.3、2s后，4盏灯一并以1s间隔闪烁（亮1s，灭1s），闪烁3次。
4、闪烁3次后，四盏灯保持点亮1s.。
然后，绿灯熄灭，红蓝黄灯保持点亮。
1 s后，黄灯熄灭，红蓝灯保持点亮。
再1s后，蓝灯熄灭，红灯保持点亮。
再1s 后，红灯熄灭。
5、红灯熄灭1s后，彩灯重新按流程2-5步循环。
二、拓展任务：1、设置一个停止按钮S02，在整个流程中，任何时候按下停止按钮S02，霓虹灯将保持前一刻状态不动。
再次按下启动按钮S01，将会从停止前一刻的状态继续运行。
2、设置一个循环选择开关S03，第5步红灯熄灭1s后，如果循环选择开关S02为OFF，则单次循环，流程结束；如果S02为ON，则彩灯按流程2-5步连续循环。
3、取消循环转换开关更改程序为一定次数的循环，次数一到，则循环结束。
株洲市工业学校应用电子专业《PLC电气控制与组态设计》模块理实一体模块化教学学案1、确定输入/输出（I/O）分配表2、根据工艺要求画出状态转移图3、根据状态转移图画出梯形图4、在仿真软件中输入梯形图并调试（1）编程中出现的问题：（2）如何解决：5、成绩评价.。
2023年电气控制与PLC应用技术(黄永红著)课后答案电气控制与PLC应用技术(黄永红著)内容简介前言第1章常用低压电器1.1低压电器的定义、分类1.2电磁式电器的组成与工作原理1.2.1电磁机构1.2.2触点系统1.2.3灭弧系统1.3接触器1.3.1接触器的组成及工作原理1.3.2接触器的分类1.3.3接触器的主要技术参数1.3.4接触器的选择与使用1.3.5接触器的图形符号与文字符号1.4继电器1.4.1继电器的分类和特性1.4.3时间继电器1.4.4热继电器1.4.5速度继电器1.4.6固态继电器1.5主令电器1.5.1控制按钮1.5.2行程开关1.5.3接近开关1.5.4万能转换开关1.6信号电器1.7开关电器1.7.1刀开关1.7.2低压断路器1.8熔断器1.8.1熔断器的结构和工作原理 1.8.2熔断器的类型1.8.3熔断器的主要技术参数 1.8.4熔断器的选择与使用1.9.1电磁铁1.9.2电磁阀1.9.3电磁制动器习题与思考题第2章基本电气控制电路2.1电气控制电路的绘制原则及标准2.1.1电气图中的图形符号及文字符号2.1.2电气原理图的绘制原则2.1.3电气安装接线图2.1.4电气元件布置图2.2交流电动机的基本控制电路2.2.1三相笼型异步电动机直接起动控制电路 2.2.2三相笼型异步电动机减压起动控制电路 2.2.3三相绕线转子异步电动机起动控制电路 2.2.4三相笼型异步电动机制动控制电路2.2.5三相笼型异步电动机调速控制电路2.2.6组成电气控制电路的基本规律2.2.7电气控制电路中的保护环节2.3典型生产机械电气控制电路的分析2.3.1电气控制电路分析的基础2.3.2电气原理图阅读分析的方法与步骤 2.3.3c650型卧式车床电气控制电路的分析 2.4电气控制电路的一般设计法2.4.1一般设计法的主要原则2.4.2一般设计法中应注意的问题2.4.3一般设计法控制电路举例习题与思考题第3章可编程序控制器概述3.1plc的产生及定义3.1.1plc的产生3.1.2plc的定义3.2plc的发展与应用3.2.1plc的发展历程3.2.2plc的发展趋势3.2.3plc的应用领域3.3plc的特点3.4plc的分类3.4.1按结构形式分类3.4.2按功能分类3.4.3按i/o点数分类3.5plc的硬件结构和各部分的作用3.6plc的工作原理3.6.1plc控制系统的组成3.6.2plc循环扫描的工作过程3.6.3plc用户程序的工作过程3.6.4plc工作过程举例说明3.6.5输入、输出延迟响应3.6.6plc对输入、输出的处理规则习题与思考题第4章 s7-200 plc的系统配置与接口模块 4.1s7-200 plc控制系统的基本构成4.2s7-200 plc的输入/输出接口模块4.2.1数字量模块4.2.2模拟量模块4.2.3s7-200 plc的智能模块4.3s7-200 plc的系统配置4.3.1主机加扩展模块的最大i/o配置4.3.2i/o点数的扩展与编址4.3.3内部电源的负载能力4.3.4plc外部接线与电源要求习题与思考题第5章 s7-200 plc的基本指令及程序设计 5.1s7-200 plc的编程语言5.2s7-200 plc的数据类型与存储区域5.2.1位、字节、字、双字和常数5.2.2数据类型及范围5.2.3数据的存储区5.3s7-200 plc的编程元件5.3.1编程元件5.3.2编程元件及操作数的寻址范围5.4寻址方式5.5程序结构和编程规约5.5.1程序结构5.5.2编程的一般规约5.6s7-200 plc的基本指令5.6.1位逻辑指令5.6.2立即i/o指令5.6.3逻辑堆栈指令5.6.4取反指令和空操作指令5.6.5正/负跳变触点指令5.6.6定时器指令5.6.7计数器指令5.6.8比较指令5.6.9移位寄存器指令5.6.10顺序控制继电器指令5.7典型控制环节的plc程序设计5.7.1单向运转电动机起动、停止控制程序5.7.2单按钮起动、停止控制程序5.7.3具有点动调整功能的电动机起动、停止控制程序 5.7.4电动机的正、反转控制程序5.7.5大功率电动机的星-三角减压起动控制程序5.7.6闪烁控制程序5.7.7瞬时接通/延时断开程序5.7.8定时器、计数器的扩展5.7.9高精度时钟程序5.7.10多台电动机顺序起动、停止控制程序 5.7.11故障报警程序5.8梯形图编写规则习题与思考题第6章 s7-200 plc的功能指令及使用6.1s7-200 plc的基本功能指令6.1.1数据传送指令6.1.2数学运算指令6.1.3数据处理指令6.2程序控制指令6.2.1有条件结束指令6.2.2暂停指令6.2.3监视定时器复位指令6.2.4跳转与标号指令6.2.5循环指令6.2.6诊断led指令6.3局部变量表与子程序6.3.1局部变量表6.3.2子程序6.4中断程序与中断指令6.4.1中断程序6.4.2中断指令6.5pid算法与pid回路指令6.5.1pid算法6.5.2pid回路指令6.6高速处理类指令6.6.1高速计数器指令6.6.2高速脉冲输出指令习题与思考题第7章 plc控制系统设计与应用实例 7.1plc控制系统设计的内容和步骤 7.1.1plc控制系统设计的内容7.1.2plc控制系统设计的步骤7.2plc控制系统的硬件配置7.2.1plc机型的选择7.2.2开关量i/o模块的'选择7.2.3模拟量i/o模块的选择7.2.4智能模块的选择7.3plc控制系统梯形图程序的设计7.3.1经验设计法7.3.2顺序控制设计法与顺序功能图7.4顺序控制梯形图的设计方法7.4.1置位、复位指令编程7.4.2顺序控制继电器指令编程7.4.3具有多种工作方式的顺序控制梯形图设计方法7.5plc在工业控制系统中的典型应用实例7.5.1节日彩灯的plc控制7.5.2恒温控制7.5.3基于增量式旋转编码器和plc高速计数器的转速测量习题与思考题第8章 plc的通信及网络8.1siemens工业自动化控制网络8.1.1siemens plc网络的层次结构8.1.2网络通信设备8.1.3通信协议8.2s7-200串行通信网络及应用8.2.1s7系列plc产品组建的几种典型网络8.2.2在编程软件中设置通信参数8.3通信指令及应用8.3.1网络读、写指令及应用8.3.2自由口通信指令及应用习题与思考题第9章 step7-micro/win编程软件功能与使用 9.1软件安装及硬件连接9.1.1软件安装9.1.2硬件连接9.1.3通信参数的设置和修改9.2编程软件的主要功能9.2.1基本功能9.2.2主界面各部分功能9.2.3系统组态9.3编程软件的使用9.3.1项目生成9.3.2程序的编辑和传送9.3.3程序的预览与打印输出9.4程序的监控和调试9.4.1用状态表监控程序9.4.2在run方式下编辑程序9.4.3梯形图程序的状态监视9.4.4选择扫描次数9.4.5s7-200的出错处理附录附录a常用电器的图形符号及文字符号附录b特殊继电器(sm)含义附录c错误代码附录ds7-200可编程序控制器指令集附录e实验指导书附录f课程设计指导书附录g课程设计任务书附录h台达pws1711触摸屏画面编辑简介参考文献电气控制与PLC应用技术(黄永红著)目录《电气控制与plc应用技术》从实际工程应用和教学需要出发，介绍了常用低压电器和电气控制电路的基本知识;介绍了plc的基本组成和工作原理;以西门子s7-200 plc为教学机型，详细介绍了plc的系统配置、指令系统、程序设计方法与编程软件应用等内容;书中安排了大量工程应用实例，包括开关量控制、模拟量信号检测与控制、网络与通信等具体应用程序。
电气控制与PLC应用第一章：电气控制基础1.1 概述介绍电气控制的基本概念、分类和应用领域解释电气控制系统的组成和作用1.2 常用低压电器介绍开关、接触器、继电器、保护器等低压电器的结构和原理分析各种低压电器在电气控制系统中的应用和选择方法1.3 电气控制电路图的识读解释电气控制电路图的符号和表示方法指导学生识读简单的电气控制电路图，理解其工作原理第二章：可编程逻辑控制器（PLC）概述2.1 PLC的基本概念介绍PLC的定义、发展和应用领域解释PLC与传统继电器控制系统的区别和优势2.2 PLC的组成与工作原理介绍PLC的硬件组成，包括中央处理单元、输入/输出模块、电源模块等解释PLC的工作原理，包括扫描周期、输入输出处理、程序执行等2.3 PLC编程软件的使用介绍PLC编程软件的功能和界面指导学生使用编程软件进行简单的程序编写和仿真调试第三章：基本指令及其应用3.1 基本指令介绍解释PLC基本指令的分类和作用介绍常用的逻辑运算指令、定时器指令、计数器指令等3.2 基本指令的应用实例通过实际案例分析，展示基本指令在电气控制系统中的应用和实现方法指导学生编写简单的PLC程序，实现特定的控制功能3.3 编程规则与技巧介绍PLC编程的基本规则和技巧分析常见的编程错误和问题，并提供解决方法第四章：功能指令及其应用4.1 功能指令概述介绍PLC功能指令的分类和作用解释功能指令的使用条件和限制4.2 常用功能指令的应用实例通过实际案例分析，展示功能指令在电气控制系统中的应用和实现方法指导学生编写复杂的PLC程序，实现高级控制功能4.3 功能指令编程实例提供具体的编程实例，指导学生运用功能指令解决实际问题分析编程实例中的关键步骤和注意事项第五章：电气控制与PLC应用案例分析5.1 案例一：电动机的控制分析电动机控制系统的需求和功能设计PLC程序，实现电动机的启动、停止、正反转等控制功能5.2 案例二：工业控制介绍工业的基本原理和结构分析工业控制系统的需求，设计PLC程序，实现的运动控制和任务执行5.3 案例三：自动化生产线控制分析自动化生产线的工艺流程和控制需求设计PLC程序，实现生产线的自动化控制，包括物料传送、装配、检测等功能5.4 案例四：楼宇自动化系统控制介绍楼宇自动化系统的组成部分和功能分析楼宇自动化系统的控制需求，设计PLC程序，实现照明控制、空调控制、安防等功能5.5 案例五：环保设备控制分析环保设备的工作原理和控制要求设计PLC程序，实现环保设备的精密控制，包括排放监测、故障诊断等功能第六章：PLC编程技术进阶6.1 顺序功能图（SFC）编程介绍顺序功能图的概念和基本组成指导学生如何使用SFC描述复杂控制过程分析SFC到PLC程序的转换方法6.2 功能块图（FB）和顺序控制图（SO）编程解释功能块图和顺序控制图的概念和用途展示如何使用功能块图和顺序控制图编写PLC程序讨论在实际应用中选择这些编程方法的优缺点第七章：PLC通信技术7.1 PLC通信基础介绍工业通信的标准和协议，如Modbus、Profibus、Ethernet/IP 等解释PLC通信网络的拓扑结构和通信介质讨论通信故障的诊断和解决方法7.2 PLC网络配置与调试指导学生如何配置PLC网络，包括选择合适的通信协议和设置参数展示如何进行PLC网络的调试和测试分析网络通信在实际应用中的问题和解决方案第八章：人机界面（HMI）与PLC应用8.1 HMI基础介绍人机界面的功能、类型和基本组成解释HMI与PLC的连接方式和数据交换机制讨论HMI在工业自动化中的应用和优势8.2 HMI编程与组态指导学生如何使用HMI编程软件进行界面设计和程序编写展示如何配置HMI与PLC的数据连接和通讯参数分析在实际项目中，如何根据需求设计HMI界面第九章：电气控制与PLC系统的维护与故障诊断9.1 电气控制系统的维护介绍电气控制系统维护的基本内容和注意事项讨论维护过程中常用的工具和技术分析维护过程中常见的问题和解决方法9.2 PLC系统的维护与故障诊断解释PLC系统维护的重要性，包括硬件和软件的维护指导学生如何进行PLC系统的故障诊断，包括故障排查和修复分析不同故障类型及其原因，提供相应的解决策略第十章：电气控制与PLC应用案例实操10.1 PLC控制系统的设计与实施分析实际项目需求，指导学生进行PLC控制系统的设计讨论控制系统实施过程中的注意事项和技术要点分析项目实施过程中可能遇到的问题和解决方案10.2 PLC控制系统的调试与优化介绍PLC控制系统调试的基本方法和流程指导学生如何对控制系统进行优化，提高性能和稳定性分析调试和优化过程中，如何根据实际情况调整参数和程序第十一章：高级PLC应用技术11.1 运动控制与PLC介绍PLC在运动控制中的应用，包括步进电机、伺服电机控制解释运动控制相关的PLC指令和功能模块分析运动控制程序的设计方法和实例11.2 数据处理与PLC讲解PLC在数据处理方面的应用，如数据采集、处理、存储等介绍PLC的数据处理指令和功能模块探讨数据处理在工业自动化中的应用实例第十二章：PLC在特殊应用领域的应用12.1 PLC在过程控制中的应用介绍PLC在工业过程控制中的应用，如温度、压力、流量控制解释过程控制相关的PLC指令和功能模块分析过程控制程序的设计方法和实例12.2 PLC在分布式控制系统中的应用讲解PLC在分布式控制系统（DCS）中的应用介绍PLC在DCS中的角色和功能分析DCS系统中PLC程序的设计和实施方法第十三章：PLC与工业网络13.1 PLC在工业网络中的作用介绍PLC在工业网络中的地位和作用解释工业网络的基本结构和通信协议分析工业网络中PLC的通信和数据交换方法13.2 PLC网络的安全性与可靠性讲解PLC网络的安全性和可靠性重要性介绍提高PLC网络安全性和可靠性的方法和技术分析PLC网络在工业自动化中的挑战和解决方案第十四章：PLC编程软件的高级应用14.1 编程软件的高级功能介绍PLC编程软件的高级功能，如仿真、调试、维护等讲解如何利用编程软件进行高级编程和项目管理的技巧分析高级功能在实际项目中的应用实例14.2 编程软件的二次开发讲解如何进行PLC编程软件的二次开发，以扩展软件功能介绍常用的编程语言和开发工具分析二次开发在特定应用场景中的优势和挑战第十五章：电气控制与PLC应用综合案例实操15.1 PLC控制系统的设计与实施实例分析一个综合性的PLC控制系统项目需求指导学生进行控制系统的设计和实施，包括硬件选择、编程、调试等分析项目实施过程中的关键步骤和经验教训15.2 PLC控制系统的性能优化讲解如何对PLC控制系统进行性能优化指导学生对控制系统进行调试和优化，提高性能和稳定性分析优化过程中遇到的问题和解决方案重点和难点解析本文主要介绍了电气控制与PLC应用的教学教案，涵盖了基础概念、硬件组成、编程技术、通信技术、人机界面、系统维护与故障诊断等多个方面，并通过案例实操进行了深入的讲解。
PLC电气控制与组态设计课程设计设计目的本次课程设计旨在提高学生对PLC（可编程逻辑控制器）电气控制与组态设计的理解和掌握，使学生能够独立完成一个PLC控制系统的设计和编程。
实验环境本次课程设计需要使用以下设备和软件：•Simatic Manager V5.5：PLC编程软件•S7-300 PLC：实验用PLC设备•Digital Input Module、Digital Output Module、Analog Input Module、Analog Output Module：I/O模块•24V DC电源、电缆、接插件等实验内容实验任务一任务描述：通过组态软件配置实验用PLC，并完成输入模块及输出模块的板卡号设置和连接，完成系统的搭建工作。
任务要求：1.根据实验需求，选择合适的PLC机型进行配置。
2.使用组态软件设置系统的IO口数量及地址。
3.配置输入模块和输出模块的板卡号和连接方式。
4.检查和调试系统，确保设备正常工作。
实验任务二任务描述：设计一个简单的PLC控制系统，要求该系统能够实现对灯光的控制。
具体要求如下：1.采用交换式按钮控制红、绿、黄三个指示灯。
2.红灯亮时，绿、黄灯灭；绿灯亮时，红、黄灯灭；黄灯亮时，红、绿灯灭。
3.通过编写PLC程序，实现灯光的控制。
任务要求：1.设计PLC输入信号及输出信号的端口分配，合理利用PLC的IO资源。
2.编写灯控制的逻辑程序，确保程序的正确性和稳定性。
实验任务三任务描述：设计一个具有步进电机控制功能的PLC控制系统。
具体要求如下：1.使用“工程交通信号灯”为实例展示步进电机控制功能。
2.分别实现车辆、行人、车道指示灯的控制。
3.设计PLC程序，控制步进电机的转动方向与步数，实现指示灯间的控制转换。
任务要求：1.设计PLC输入信号及输出信号的端口分配，合理利用PLC的IO资源。
2.编写步进电机控制程序及灯光控制程序，确保两个程序的协调性和稳定性。
实验结果通过完成以上实验任务，学生应该能够准确地理解PLC电气控制及组态设计的基本概念和技术要点，能够通过组态软件搭建PLC系统，完成简单的PLC程序设计和调试，掌握步进电机控制及其和灯光控制之间的关系。
