项目二 初识PLC控制系统·下（教案）《PLC应用技术》（机械工业出版社）同步精品课堂

《PLC应用技术》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 项目一 初识PLC控制系统·下 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 学生在学习 PLC 控制系统课程时，具有自身独特特点。在知识基础方面，他们已掌握部分电工电子基础知识，对常见电气元件有一定认知，这为识别元件、识读系统线路图提供了便利，但面对复杂 PLC 线路图，理解仍可能存在困难。在实践操作上，职高生普遍动手积极性高，乐于参与安装元件、配线安装等实操环节，不过操作规范性和精准度有待提升。逻辑思维能力上，调试系统、验证正反转实现方法等需较强逻辑推理的任务，对他们而言颇具挑战，需要教师逐步引导、耐心指导。 背景分析 在当下智能制造快速发展的时代，PLC 控制系统作为工业自动化的核心技术，应用极为广泛。从自动化生产线到智能仓储物流，从智能楼宇控制到智能家居系统，都离不开 PLC 的精准操控。对于职高学生而言，掌握这门技术，毕业后能更好地契合市场需求，顺利进入相关企业就业。而且，随着工业 4.0 的推进，企业对具备 PLC 技能的技术人才需求持续增长。本节课旨在立足职高学生水平，帮助他们扎实掌握 PLC 控制系统知识与技能，为未来投身工业自动化领域，成为企业所需的高素质技术工人筑牢基础。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 培养学生对 PLC 控制系统课程的学习兴趣，提升主动探索自动化技术的热情； 增强学生在实操过程中的耐心、细心与责任心，树立严谨的工程职业素养。 准确识读 PLC 控制系统线路图，清晰阐述各线路连接逻辑与功能； 精准识别常见 PLC 控制元件，熟知其名称、型号及在系统中的作用； 理解 PLC 系统正反转实现的程序逻辑原理。 熟练且规范地完成元件安装、板上及外围设备配线安装操作，确保布线整齐、牢固、符合电气规范； 正确运用万用表检测布线，精准排查线路短路、断路等常见问题； 能在教师输入程序后，独立完成系统调试，成功验证正反转功能。 学习任务 描述 准确识读 PLC 控制系统线路图，清晰阐述各线路连接逻辑与功能 精准识别常见 PLC 控制元件，熟知其名称、型号及在系统中的作用 理解 PLC 系统正反转实现的程序逻辑原理 正确运用万用表检测布线，精准排查线路短路、断路等常见问题 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 识读系统线路图与识别元件 教学难点 配线操作技巧 教学难点突破方法 教师进行规范配线操作演示，详细讲解每一步骤的要点与注意事项。学生进行模仿练习，教师巡回指导，及时纠正不规范操作 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《PLC应用技术》，主编：周建清，第3版；机械工业出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 任务引入：准确识读 PLC 控制系统线路图，清晰阐述各线路连接逻辑与功能 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入]（3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（2分钟） 一、学会识读系统线路图 电气控制线路图常用电路图、接线图和布置图等表示。 (1)电路图 电路图是用图形符号详细表示电路、设备或成套装置的全部基本组成和连接关系，而不考虑其实际位置的一种电气图。图1-16所示为工作台自动往返控制系统电路图。 其主电路在电源开关QF的出线端按电源相序依次编号为U11、V11、W11，然后按从上至下、从左到右的顺序递增。控制电路的编号按“等电位”原则从上至下、从左到右依次递增编号，PLC的输入电路从101开始编号，输出电路从201开始编号。图中符号“▽” 表示联锁关系(也称互锁关系)。 1）输入/输出点分配(简称1/0点 分配)。工作台自动往返控制系统 的输入/输出设备及 1/0 点分配见表1-5。 2）电路组成。工作台自动往返控制系统的硬件电路组成及元件功能见表1-6。 (2)接线图 接线图是根据电气设备和电气元件的实际位置和安装情况绘制，用来表示电气设备和电器元件的位置、配线方式和接线方式，而不明显表示电气动作原理的电气图，主要用于安装接线或检修。 1）接线图绘图原则。图1-17所示为工作台自动往返控制系统接线图，其绘制原则如下： ①接线图所示的内容有电气设备和电器元件的相对位置、文字符号、端子号与导线号等。 ②接线图中各元件均根据其实际结构绘制，并使用了与电路图相同的图形符号，且同一电器用点画线框上，图中各电器的文字符号以及接线端子的编号都与电路图中标注的一样。 ③ 接线图中的导线有单根导线及导线组。对走线相同的导线进行了合并，用线束表示在到达接线端子 XT或电器元件时再分别画出。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（14分钟） 二、识别元件 1.识别RT18-32型熔断器按表1-8识别RT18-32型熔断器 2.识别LA38/203型按钮识读图1-19 所示按钮的触点系统后，按表1-9识别 LA38/203 型按钮。 3.识别行程开关识读如图所示行程开关的触点系统后，按表1-10 识别 YBLX -K1/311 型行程开关。 4.识别NR4-63型热继电器识读如图所示热继电器的触点系统。 5.识别CJX1-12/22型交流接触器触点系统 三、安装元件 根据系统接线图，参考如图所示工作台自动往返控制系统安装线路板，先固定35mm安装导轨，再将电器元件卡装在导轨上。固定元件时，要注意两点：1)必须按图施工、根据接线图周定元器件。固定导轨时要充分考虑到，所有元件应整齐并均匀分布、元件之间的间距要合理，便于更换和维修。2)紧固元器件时要用力均匀，紧固程度适当，防止用力过猛而损坏元件。 主要讲解识别元件和安装元件。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 四、板上配线安装 (1)配线安装原则。配线时，坚持先对板上元件配线，后对外围设备配线的原则。配线过程中，要做到以下几点: 1)必须按图施工，根据接线图布线。 2)各个接线端子引出导线的走向应以元件的中心线为界线，中心线上方的导线进入元件上面的走线槽；中心线下方的导线进入元件下面的走线槽。 3)槽外走线要合理，美观大方，横平竖直，高低前后一，避免交叉。 4)布线时严禁损伤线芯和导线绝缘。导线与接线端子连接时，不允许压着绝缘层或露铜过长。羊眼圈不允许反圈。 5)进人走线槽内的导线要完全置于线槽内，尽可能避免交叉，装线的数量不得超过线槽总容量的 70%。 6)每一个接线端子只套一个号码管进行编号，且编号的文字方向保持一致。 (2)板上元件的配线安装。先对控制电路配线，后对主电路配线。 1)安装控制电路。 ① PLC 输人电路的配线。依次安装0、101、102、103、104、105、106、107、108、109 和110号线。②PLC输出电路的配线。依次安装201、202、203、204和205号线。注意：首次安装时应避免出现以下情况。 导线的绝缘层剥得过多，露铜过长，容易造成安全隐患(要求露铜部分不超过 0.5mm)。 导线与FU、SB 接线端子连接时未做成羊眼圈或做成反圈，不能将导线全部固定在垫圈之下，或出现小股铜线分叉在接线端子之外。如图所示，按钮线反圈，部分铜导线分叉在接线端子外，容易造成安全隐患。 导线紧固前忘记套号码管、漏编或线号的文字编写方向不对。 2)安装主电路。依次安装 PE、L1、L2、L3、U11、V11、W11、U12、V12、W12.U13、V13、W13、U14、V、U和W号线。操作时应注意KM1、KM2出线端的 U13与 W13号线的位置进行了对调。 五、外围设备的配线安装 1.安装连接按钮和行程开关 依次连接按钮和行程开关上的104、105、106、107、108和109号线，再按导线编号与接线端子XT的下端对接，切记行程开关的外壳要接地。 2.安装连接电动机 安装电动机，引出电源连接线及金属外壳的接地线，按导线编号与接线端子 XT的下端对接。 （1）安装固定电动机。 （2）识读电动机铭牌。电动机铭牌标出 的主要技术参数都是电动机额定运行时 的参数供操作者正确使用时参考。如图 所示，0.75kW表示该电动机允许输出的 机械功率为0.75kW；2.0A表示该电动机 定子绕组输人的线电流为2A；380V表示该电动机的线电压为380V；接法丫表示该电动机运行时，其三相定子绕组采用丫联结。 （3）拆下电动机接线盒盖。 （4）按照铭牌要求，将定子绕组连接为丫形，即U2、V2和W2短接，U1、VI和 WI接线引出且正确编号，如图 1-29所示。 （5）将电动机的外壳引出接地线，编号 为PE。 （6）固定安装接线盒盖。 （7）根据线号，将电动机的引出线按编号与接线端子XT的下端对接。 3.连接三相电源插头线 将三相电源线的一端与电源插头相连，另一端根据线号与接线端子XT的下端对接。连接插头时，不能将相线与接地线接反，否则会出现安全事故，如图所示为三相电源插头的正确连接。 教师根据课本内容讲解板上配线和外围设备的配线安装。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握学习内容，突破了课程内容难点。 六、自检 1.检查布线。对照线路图检査是否掉线、错线，是否编、错编，接线是否牢固等。 2.使用万用表检测，见表1-13。使用万用表检测安装的电路，若测量阻值与正确阻值不符，应根据线路图检查是否有错线、掉线、错位或短路等。 七、系统通电，观察 PLC的指示 LED 八、教师输入程序，学生调试系统 九、验证正反转的实现方法 1.将接触器KM2主触点出线端的U13和V13号线的位置对调，改变原反转主电路的电源相序。2.先插上电源插头，再合上断路器。3.将PLC的RUN/STOP开关拨至“RUN”位置。4.按照动作输人设备，观察系统运行情况并做好记录。5.关闭系统电源，拔下三相电源插头。6.分析调试结果。比较两次系统运行结果，除了电动机的旋转方向发生变化外，其他所有结果均相同。可以得出结论，实现三相异步电动机正反转的方法是对调三相电源线中的任意两根。此方法常用于控制运动部件向相反的两个方向运动，如工作台向前或向后、滑台左移或右移等。 十、操作要点 1.PLC的电源必须从接线端子(L、N)引人，严禁从直流电源输出端子(+24VOV)和输人信号端子X引人，否则会烧毁PLC。 2.三相电源进线应接熔断器的上接线端子，负载线应接熔断器的下接线端子。 3.固定元件时，用力要适中，不可过猛。 4.软导线必须先拧成一束后，再插进接线端子内固定，严禁出现小股铜线分叉在接线端子外。 5.KM1和KM2出线端的U13和W13号线的位置必须对调，否则无法实现电动机正反转。 6.变压器的铁心、电动机与行程开关的外壳、PLC的接地端子都必须可靠接地。 7.PLC 的输人输出点严禁短路，否则会损坏 PLC。 8.通电调试前必须检查是否存有人身和设备安全隐患，确认安全后按照通电调试要求和步骤，在教师监护下进行。 教师讲解自检以及操作要点，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：板上配线安装有哪些要求？ 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 在这堂课中，我们踏入了 PLC 控制系统的奇妙世界。从识读系统线路图、识别各类元件，到亲手安装元件与规范配线，一步步搭建起系统雏形。大家通过自检排查隐患，在系统通电后观察 LED 指示灯。经老师输入程序，我们齐心协力调试系统，成功验证正反转实现方法。这不仅让我们掌握了实操技能，更理解了 PLC 控制系统原理。希望大家课后巩固知识，熟练操作流程，为后续深入学习自动化技术筑牢根基。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（13分钟） [完成作业]（13分钟） (1)列举三种常见的 PLC 控制元件，并说明其作用。 (2)外围设备配线安装完成后，进行自检的主要内容有哪些？ 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 在本次 PLC 控制系统教学中，对学生学情把握基本准确。通过丰富实例与演示，学生在识读线路图和识别元件上理解较好。但实操环节，部分学生安装元件和配线时，操作熟练度欠佳，反映出练习时间不足。小组调试系统时，协作效果参差不齐，部分学生对正反转逻辑理解有偏差。后续教学，需增加实操练习时长，强化个体指导，优化小组协作机制，设计更多针对性练习，帮助学生更好掌握复杂逻辑，提升综合应用能力，让学生在自动化技术学习道路上稳步迈进。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 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