1.2 PLC 的组成及硬件配置（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1.2 PLC 的组成及硬件配置

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

学生以具象思维为主，对 “实物观察”“动手操作” 的学习形式接受度高：通过 PLC 实物拆解、接口接线等实操活动，能快速建立 “硬件部件名称” 与 “物理结构” 的对应关系，例如观察电源模块的电压标识、I/O 模块的端子编号后，可快速记忆部件功能；对 “案例化教学” 兴趣浓厚，结合 “电机启停控制”“指示灯闪烁” 等熟悉的控制场景讲解硬件配置，能有效激发学习兴趣，提升知识应用能力。

背景分析

在汽车生产线、智能仓储、新能源装备等场景中，需通过 PLC 连接多类型传感器（温度、压力、视觉传感器）与执行器（机械臂、变频器、电磁阀），这要求技术人员精准掌握 “电源模块供电匹配”“I/O 模块信号转换”“I/O 扩展接口扩容” 等硬件知识，才能实现多设备协同控制；若硬件配置不当（如输出模块类型选错、电源供电不足），可能导致设备误动作、生产线停机，造成经济损失。

学习目标

设定

素质目标

知识目标

能力（技能）目标

通过理解各硬件部件的协同工作逻辑（如 CPU 扫描周期与 I/O 信号的时序关系、电源模块供电与部件稳定性的关联），认识到 PLC 硬件配置需遵循 “参

能区分易混淆部件的特性差异：如三种输出模块（继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出）的负载适配性、通信接口（RS232/RS485 / 以太网）的通信参数与适用场景、不同类型存储器（ROM/RAM/EEPROM）的读写权限与数据保存特性，避

具备基础硬件识别能力：能对照 PLC 实物或结构图，准确指认六大核心部件，并结合部件标识（如电源模块的电压标识、I/O 模块的端子编号）说明其关键参数，初步实现 “理论知识→实物对应” 的转化。

数匹配、逻辑严谨” 的工业标准，树立规范操作与精准配置的意识。

免概念混淆。

学习任务

描述

能准确说出 PLC 硬件系统的六大核心部件（电源模块、外设通信接口、存储器、中央处理单元（CPU）、输入 / 输出单元（I/O 模块）、I/O 扩展接口）的名称及在系统中的基本位置，建立 PLC 硬件组成的整体认知框架。

能详细阐述各核心部件的核心功能：如电源模块的电压转换与供电范围、CPU 的循环扫描工作机制、存储器的分类及数据存储特性、I/O 模块的信号处理逻辑。

能针对具体工业场景（如电机启停控制、传感器数据采集），分析所需 PLC 硬件部件的配置逻辑 。

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

熟练掌握电源模块（能量供给）、CPU（运算控制核心）、存储器（程序与数据存储）、I/O 模块（信号输入输出）、外设通信接口（外部设备交互）、I/O 扩展接口（点数扩容）的核心功能。

教学难点

理解 CPU“输入采样→程序执行→输出刷新” 的循环流程，尤其是 “输入采样阶段一次性读取外部信号存入输入映像寄存器，程序执行阶段仅基于映像寄存器数据运算，不直接读取外部实时信号” 的逻辑 。

教学难点突破方法

用 “外部传感器→输入端子→输入映像寄存器” 的箭头流动，展示按钮、传感器等信号一次性存入输入映像寄存器。

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：能准确说出 PLC 硬件系统的六大核心部件（电源模块、外设通信接口、存储器、中央处理单元（CPU）、输入 / 输出单元（I/O 模块）、I/O 扩展接口）的名称及在系统中的基本位置，建立 PLC 硬件组成的整体认知框架。

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。