1.4 FX3系列PLC 及三菱PLC（教案）《PLC技术及应用》（高教版·第2版）同步精品课堂

《PLC技术及应用》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务1.4 FX3系列PLC 及三菱PLC 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 学生具备一定的逻辑分析能力（如能理解 “核心部件 - 辅助部件” 的主次关系），但抽象思维仍需具象支撑 —— 对 “特殊适配器与扩展模块的功能差异” 这类抽象概念，单纯文字讲解易产生困惑，需结合实物、案例等具象载体辅助理解。学生更倾向于 “动手操作 + 场景应用” 类学习，对纯粹的理论规则（如型号编码）兴趣较低，但通过 “实物观察”“场景决策” 等互动活动，能快速聚焦知识点；同时，学生具备小组合作学习的基础，通过分组讨论、角色扮演等形式，可提升对 “PLC 类型与场景匹配” 这类应用型知识点的掌握效率。 背景分析 当前工业自动化领域正朝着 “智能化、模块化、柔性化” 方向升级，PLC 作为核心控制设备，其应用场景已覆盖机械制造、汽车生产、食品加工、能源管控等多个领域。三菱 PLC 作为全球主流 PLC 品牌之一，凭借稳定性高、兼容性强的特点，广泛应用于中小型自动化系统（FX 系列）与中大型复杂控制系统（Q 系列）。其中，FX3 系列（尤其是 FX3U 型号）因性价比高、扩展性灵活，成为中小企业实现设备自动化控制的首选型号，掌握其系统构成与型号解读能力，是行业对一线技术人员（如电气工程师、自动化运维人员）的基础要求。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 在对比 PLC 类型、规划系统构成的过程中，学会从控制需求出发合理选择设备，树立 “按需选型、高效适配” 的工程应用意识。 面对 FX3U 系统相关设备（如基本单元、扩展模块），能独立判断其类型，结合型号快速分析设备参数（如 I/O 点数、输出方式），并能说明该设备在系统中的具体应用场景。 能从结构特点、扩展性、适用场景等维度，独立完成整体式 PLC 与模块式 PLC 的对比分析，可根据具体控制需求（如系统规模、功能复杂度），合理选择适配的 PLC 类型。 学习任务 描述 准确掌握 FX3U 系统的核心构成，能清晰区分基本单元、特殊适配器、扩展模块的定义，且能完整阐述三者在系统中的核心作用。​ 熟练解读 FX3U 系统常用设备型号含义，包括基本单元（如 FX3U-40MR/ES-A）、扩展模块 / 单元（如 FX3U-8EX、FX3U-16EYR）的型号编码规则，能准确提取型号中的 I/O 总点数、输出类型、模块功能等关键信息。​ 清晰理解三菱 PLC 按结构分类的依据，明确整体式 PLC 和模块式 PLC 的定义，能全面对比二者在硬件结构、组成方式上的核心差异。 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 需准确区分基本单元（核心必需，含 CPU、基础 I/O）、特殊适配器（实现通信、模拟量控制等特殊功能）、扩展模块（增加 I/O 点数）的定义与作用，明确三者在系统中的主次关系。 教学难点 特殊适配器与扩展模块的功能辨析：二者均为 FX3U 系统可选部件，学生易混淆其功能边界（特殊适配器侧重 “特殊功能实现”，扩展模块侧重 “I/O 点数扩展”），尤其难以理解 “无特殊功能需求时无需特殊适配器，I/O 足够时无需扩展模块” 的逻辑。 教学难点突破方法 对比表格梳理法：在课件中呈现二者对比表（维度：核心功能、适用需求、与基本单元关系、典型实例），如特殊适配器 “核心功能：特殊功能实现”“适用需求：通信、模拟量控制”，扩展模块 “核心功能：I/O 点数扩展”“适用需求：点数不足”，让学生填写表格并记忆，形成系统认知。 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 FX3U 系统的核心构成，能清晰区分基本单元、特殊适配器、扩展模块的定义，且能完整阐述三者在系统中的核心作用。​ 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、FX3u-48MR/ES基本单元 FX3u系列 PLC的主机(基本单元)面板由三部分组成，即外部接线端子、指示部分和接口部分。 1.外部接线端子(见图中⑧) 用于电源及输人/输出信号的连接，包括PLC电源(L、N)、机器接地、输入用直流电源(24+、0、S/S)、输人端子(X)和输出端子(Y)。 2.指示部分(⑤⑥ ⑨) 用于反映 I/0 点(⑤ ⑨)和机器(⑥)的状态，包括各输人/输出点的状态指示灯、电源指示灯(POWER)、运行状态指示灯(RUN)、用户程序存储器后备电池指示灯(BATT)和错误指示灯( ERROR )。 3.接口部分(②④⑦) 用于实现同编程器(④)及其他功能扩展板/特殊适配器(②)扩展设备(⑦)的连接。 此外，面板上还设置了一个 PLC 运行模式转换开关(RUN/STOP)(③)，将其拨至“RUN”使 PLC处于运行状态(RUN指示灯亮);拨至“STOP”使 PLC处于停止状态(RUN指示灯灭);后备电池(①)在 PLC 突然掉电时对内部数据进行备份。 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、PFX3u 系统构成 如图所示，为满足不同的功能要求，可灵活配置FXu系特殊适配器、扩展模块(I/0扩展模块、特殊扩展模块)、输入/输出扩展单元等外部设备。 (1)基本单元 FX系列 PLC的本体内置CPU、存储器、输人/输出、电源，系统中必须有基本单元， (2)特殊适配器 用于实现通信、模拟量、高速输人/输出功能的扩展，使用时安装在基本单元左侧。 (3)扩展模块 1/0 扩展模块内置输人或输出，用于实现输入/输出的扩展;特殊扩展模块可实现通信、模拟量、定位、网络功能的扩展，使用时均安装在基本单元右侧。 (4)输入/输出扩展单元 类似 I/0 扩展模块，用于扩展输人/输出;区别在于其内置电源可向其后级连接的扩展模块供电。 主要讲解PFX3u 系统构成。 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。 三、FX3u 系统常用设备型号含义 (1)基本单元 FX 系列基本单元型号含义如图所示。 (2)扩展模块/单元 FX 系列扩展单元型号含义如图1-16 所示。 例如:FXN-8EX 表示8个输人的扩展模块。 教师根据课本内容讲解FX3u 系统常用设备型号含义。 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。 四、三菱 PLC 的分类 三菱 PLC 按结构形式可分为整体式和模块式。 (1)整体式 整体式 PLC 是将电源、CPU、I0 等部件组合成一个不可拆卸的整体。 整体式 PLC 结构紧凑、体积小、价格低。如图所示，三菱FX系列PLC 就属于这一种，此类PLC多用于中小型系统，可以实现 10 点~384 点的控制规模。 (2)模块式 模块式 PLC 是将 PLC 的各个单独模块，如 CPU 模块、I/0 模块、电源模块等各种功能模块组合放置到机板或机架上。 模块式 PLC 结构配置灵活、装配方便，便于扩展与维修。如图1-17所示，三菱Q系列 PLC 就属于这一种，此类PLC多用于点数要求比较多、功能需求比较复杂的中大型系统，可以达到8192点的控制规模。 教师讲解三菱 PLC 的分类，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：为什么说 FX3U 系统中的基本单元是 “必需部件”，而特殊适配器和扩展模块是 “可选部件”？ 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） 本节课重点学习三大核心内容：其一，FX3U 系统由基本单元、特殊适配器和扩展模块构成，基本单元是核心必需部件，特殊适配器实现通信等特殊功能，扩展模块用于增加 I/O 点数；其二，解读 FX3U 设备型号时，基本单元数字表 I/O 总点数，“MR/MT” 表输出类型，扩展模块 “EX/EY” 分输入输出，“AD/DA” 对应模拟量；其三，三菱 PLC 按结构分整体式与模块式，整体式紧凑适小型系统，模块式灵活适中大型复杂系统。大家需牢记各部件功能、型号规则及 PLC 分类特点，为后续学习打下基础。 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)三菱模块式 PLC 的核心优势是什么？该优势使其适用于哪些控制场景？ (2)简述 FX3U 系统中特殊适配器与扩展模块的功能差异，说明二者是否存在依赖关系。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本节课围绕 FX3U 系统构成、设备型号含义及三菱 PLC 分类展开，整体教学目标基本达成，学生能区分整体式与模块式 PLC，读懂基础型号，但仍有优化空间。课前导入通过工业案例引发兴趣，有效衔接知识点；讲解时结合型号实例拆解编码规则，学生理解较快。但存在不足：一是对特殊适配器功能讲解较浅，部分学生未明确其与扩展模块的差异；二是型号解读练习不足，少数学生对 “EY”“AD” 等标识仍混淆。后续教学需增加特殊适配器与扩展模块的对比实操演示，补充不同型号的解读练习题，同时结合更多小型与大型控制系统案例，帮助学生深化对 PLC 分类及系统构成的理解，提升知识应用能力。 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 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $