1.3 PLC工作过程及特点（教案）《PLC技术及应用》（高教版·第2版）同步精品课堂

详细教案

一、设计摘要

课程课题

任务1.3 PLC工作过程及特点

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

学生更倾向于 “直观化、实操化” 的学习方式，对工业场景案例、实物演示、仿真操作的接受度高于纯理论讲解，这与本节课 “动态演示输入映像区机制”“实物拆解 PLC 模块” 等教学环节适配度较高。学生抽象逻辑思维能力较弱，对 “输入映像区冻结信号”“扫描周期与阶段耗时关联” 等需动态推导、数据计算的内容，易出现 “理解碎片化” 问题；同时，学生在对比分析（如 PLC 与继电器控制系统的多维度差异）时，易遗漏关键维度（如维护成本、灵活性），需教师引导梳理。

背景分析

当前制造业正朝着 “智能制造 2025”“工业 4.0” 方向推进，企业对具备 PLC 技术能力的技能人才需求激增。从岗位需求来看，设备运维工程师需通过理解 PLC 工作过程（如公共处理、程序扫描）判断设备故障（如程序卡死、硬件异常）；自动化设计工程师需依据 PLC 本体特点（如模块化扩展、抗干扰能力）选型设计控制系统；生产线调试人员需对比 PLC 与继电器控制系统的差异，优化控制方案。

学习目标

设定

素质目标

知识目标

能力（技能）目标

通过理解 PLC“循环扫描 + 映像区” 的工作机制，认识工业控制系统中 “稳定性、实时性” 的核心需求，培养从工程实际角度分析技术设

能根据 PLC 工作阶段的流程，判断特定场景下的信号流向（如输入信号从端子到输入映像区、输出信号从输出映像区到端子的传递路径），并解释 “输入映像区冻结输入信号” 对程序执行稳定性的作用。

能根据 PLC 故障表现（如故障灯亮、程序停止执行），关联公共处理阶段的硬件自检功能，初步判断故障类型（如 CPU 故障、I/O 接口故障），并说明 PLC 故障保护措施（暂停程

计逻辑的思维习惯。

序、报警、锁定输出）的作用。

学习任务

描述

准确掌握 PLC 工作过程的核心阶段，能清晰描述公共处理阶段（硬件自检、清除 watchdog 定时器）、用户程序扫描阶段（顺序执行指令、读取输入映像区状态、运算结果暂存输出映像区）的具体操作内容。

明确扫描周期的定义（完成 “输入采样 - 用户程序扫描 - 输出刷新” 一次循环的总时间），能列举 3 个及以上影响扫描周期的因素。

系统梳理 PLC 本体的 4 个核心特点，能结合具体硬件组成（如 CPU、存储器、I/O 接口）说明特点的实现原理。

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

确掌握公共处理阶段（硬件自检、清除 watchdog 定时器）和用户程序扫描阶段（按程序顺序执行、读取输入映像区状态）的具体操作，理解 “输入采样 - 用户程序扫描 - 输出刷新” 的循环逻辑。

教学难点

难以将 “输入采样、程序扫描、输出刷新” 的阶段流程与扫描周期的时间构成结合，无法准确理解 “各阶段耗时共同决定扫描周期”，尤其对 “程序扫描阶段耗时占比最高” 的认知较模糊。

教学难点突破方法

绘制 “输入采样 - 程序扫描 - 输出刷新” 循环流程图，在每个阶段旁标注典型耗时（如输入采样 0.5ms、程序扫描 5ms、输出刷新 1.5ms），并绘制时间轴，将各阶段耗时对应到时间轴上，直观呈现 “各阶段耗时共同构成扫描周期”，强化 “周期 = 各阶段耗时总和” 的认知。

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技术及应用》，主编：曹拓 高月宁，第2版；高等教育出版社出版。

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：准确掌握 PLC 工作过程的核心阶段，能清晰描述公共处理阶段（硬件自检、清除 watchdog 定时器）、用户程序扫描阶段（顺序执行指令、读取输入映像区状态、运算结果暂存输出映像区）的具体操作内容。

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。