2.3 自锁控制、梯形图的主要特点（教案）《PLC技术及应用》（高教版·第2版）同步精品课堂(1)

《PLC技术及应用》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务2.3 自锁控制、梯形图的主要特点 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 职高学生已掌握基础电气元件（如按钮、继电器）和简单控制电路知识，对“按下按钮设备启动”的输入输出逻辑有初步认知，能理解继电器的通断作用，这为学习输入/输出继电器打下基础。但学生对“自锁”这种“松开按钮仍保持通电”的持续控制逻辑较陌生，易混淆自锁与普通控制的区别。此外，学生虽见过电气原理图，但对梯形图“触点、线圈的连接规则”“与电气图的异同”等特点缺乏系统认知，且抽象逻辑转化能力较弱，需通过具象案例和实操演示，帮助其理解自锁原理及梯形图的直观性、规范性特点。 背景分析 在工业生产中，机床、传送带等设备常需“按下启动键后持续运行”，自锁控制是实现这类需求的核心技术，直接关系设备操作效率与安全性，是职高机电、自动化专业学生对接企业岗位的关键技能。输入/输出继电器作为PLC控制的“信号桥梁”，是构建自锁程序的基础；而梯形图因与传统电气原理图相似、直观易懂的特点，成为企业PLC编程的主流方式，多数设备运维、程序调试岗位都要求能读懂并编写梯形图。学好本节课，能帮助学生理解工业设备的持续控制逻辑，掌握梯形图这一职业工具，为后续复杂PLC程序设计及适应岗位工作筑牢基础。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 培养规范绘制梯形图的职业习惯，增强对工业设备持续控制逻辑的认知，提升解决实际电气控制问题的兴趣，为后续岗位相关的PLC操作奠定素养基础。 能准确说出输入/输出继电器的功能及在控制中的作用，理解自锁控制“松开启动按钮仍保持运行”的原理，明确梯形图“直观性、与电气图相似性、逻辑清晰”等主要特点。 能识别自锁控制梯形图的组成部分，根据“电机自锁运行”需求画出简单梯形图程序，初步具备读懂和编写基础自锁控制程序的能力，能区分梯形图与传统电气原理图的异同。 学习任务 描述 能准确说出输入/输出继电器的功能及在控制中的作用 理解自锁控制“松开启动按钮仍保持运行”的原理 明确梯形图“直观性、与电气图相似性、逻辑清晰”等主要特点 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 输入/输出继电器的功能 教学难点 梯形图中“触点与线圈的连接规则”，避免绘制时出现“线圈串联、触点非法放置”等错误 教学难点突破方法 先让学生临摹自锁控制梯形图，标注“启动触点、自锁触点、线圈”等部分；再用PLC仿真软件，让学生逐步修改触点位置、线圈连接方式，实时观察程序是否报错或运行异常，通过纠错掌握梯形图绘制规则 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：能准确说出输入/输出继电器的功能及在控制中的作用 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） 如图2-26所示，本专题将在FX仿真软件D-1界面完成“点餐呼叫系统的控制”。要求如下: 1.座位点餐按键1(X0):单击时，指示灯1(Y0)点亮;松开后，指示灯1仍然点亮。 2.座位点餐按键2(X1):功能同点餐按键1，控制指示灯2(Y1)。 3.远端指示灯PL4(Y23):点亮条件为指示灯1、2同时点亮。 4.远端响应按键PB1(X20):单击时，所有指示灯熄灭。 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） 1.单击点餐按键1(X0)，指示灯I(Y0)点亮;松开后，指示灯1仍然点亮，如图2-27所示。 我们常将上述控制功能称为“自锁控制”。 在实现上，首先依据专题2.1所述，选用动合触点X0控制线圈YO。至此，若松开点餐按钮(X0)，该程序不能实现指示灯1(Y0)仍然点亮。接下来，可通过将线圈YO的动合触点并联到动合触点X0上实现该功能。 说明: 如图2-28所示，当点餐按键1被单击时，动合触点X0闭合，能流驱动线圈YO;此时与之对应的动合触点Y0的状态会随着线圈 Y0状态的改变而闭合。 如图2-29所示，能流也可经过闭合的动合触点Y0驱动线圈 YO;只要线圈YO被驱动，动合触点Y0就始终闭合。 如图2-30所示，即便松开点餐按键1，动合触点X0断开，线圈Y0仍被能流驱动，使指示灯1一直点亮。 2.单击点餐按键2(X1)，指示灯2(Y1)点亮;松开后，指示灯2仍然点亮，如图2-31所示。 同理，可完成功能2程序的编写。 在这里，我们进一步强调指明将触点指定为X或Y的作用。 3.指示灯1、2(Y0、Y1)同时点亮时，远端指示灯PL4(Y23)点亮，如图2-34所示。 4.单击远端响应按键PB1(X20)，所有指示灯熄灭，如图2-35所示。 主要讲解探究解决。 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。 1.X、Y编程元件一FX3U系列 PLC (1)输入继电器 只有触点。 只能由外部信号驱动，不能在程序内部用指令驱动，如图2-37 中的“▲”所示。 (2)输出继电器 有触点和线圈。 不能直接由外部信号驱动，而只能在程序内部用指令驱动,如图2-37 中的“□”所示。 2.自锁控制程序 自锁控制也是常说的启-保-停控制。 如图2-38所示，通过启动(X0)、保持(Y0)、停止(X1)触点实现。 “断开优先”与“启动优先”。 当启动按钮(X0)、停止按钮(X1)同时按下时，图2-38(a)的输出 Y0为断开，称为“断开优先”形式;图2-38(b)的输出Y0为接通，称为“启动优先”形式。 教师根据课本内容讲解X、Y编程元件一FX3U系列 PLC。 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。 3.梯形图的主要特点 两侧的垂直公共线称为公共母线;在分析梯形图逻辑关系时，把左侧母线假想为“相线”，右侧母线假想为“中性线”，“能流”从左向右流动，当各触点闭合时，输出线圈接通。 沿用了继电器触点、线圈、串并联等术语和图形符号，形象直观，易于接受。(但它们不是真实的物理继电器，而是在软件中使用的编程元件)。 编程元件的触点均可反复使用，次数不限。 程序运行时其执行顺序是按从左向右、从上到下的原则。 教师讲解梯形图的主要特点，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：简述电机自锁控制的工作过程（从按下启动按钮到按下停止按钮）。 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） 本节课围绕输入/输出继电器、自锁控制程序和梯形图特点展开，大家已明确输入继电器接收外部信号、输出继电器驱动执行器的功能，掌握了自锁控制“靠输出继电器常开触点形成闭环，实现松开启动按钮仍持续运行”的核心原理，也清楚了梯形图“像电气原理图、逻辑清晰、按顺序执行”的主要特点。多数同学能识别自锁梯形图结构，部分同学已能绘制简单程序，但在梯形图线圈连接规则和自锁逻辑闭环理解上仍需加强。课后可结合仿真软件多练习绘图，巩固知识点，为后续复杂控制程序学习打牢基础。 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）为什么自锁控制需要用到输出继电器的常开触点，而不是常闭触点？ （2）梯形图的“自上而下、自左向右”执行顺序，在自锁控制梯形图中如何体现？ 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本节课通过实物电路演示自锁原理，有效帮助学生理解逻辑闭环，但部分基础薄弱学生仍对“输出继电器常开触点自保持”的电流路径理解模糊，后续需增加慢动作拆解动画辅助讲解。梯形图绘制环节，发现学生易混淆“触点串联/并联位置”和“线圈右侧无元件”的规则，虽通过仿真纠错有所改善，但前期规则讲解可更结合案例对比（如错误与正确梯形图对照）。此外，学生实操练习时间不足，个体差异导致部分人未完成绘图，下次需设计分层任务，确保基础组掌握识别、进阶组完成绘制，提升教学针对性。 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 $