1.1 PLC基础知识（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1.1 PLC基础知识 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 学生处于形象思维向抽象思维过渡的阶段，对于 “PLC 本体硬件结构发展”“软件功能发展” 等偏技术化、抽象化的内容，单纯的文字描述易让他们感到枯燥且难以理解，更倾向于通过直观的案例、图片或视频等方式接收信息。同时，学生对与实际生活关联紧密的内容兴趣较高，如 PLC 在工业生产线、智能温室等场景的应用，这类内容能有效调动他们的学习主动性。 背景分析 随着制造业向智能化、自动化转型，PLC 的应用已从最初的汽车制造领域拓展至机械加工、食品加工、化工、农业、航空航天等多个行业。在工业 4.0 与智能制造的背景下，生产线对控制的实时性、精准性、集成性要求大幅提升，这推动了 PLC 技术的快速发展：本体硬件向小型化、高速化、高集成度演进，软件功能向多编程语言支持、强兼容性方向拓展，同时与物联网、大数据等技术融合，在控制系统中承担起更核心的 “中枢” 角色。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 通过了解 PLC 在工业生产、农业现代化等领域的广泛应用，认识到 PLC 技术在推动自动化发展中的重要作用，激发对工业自动化技术的学习兴趣。 深入理解 PLC 的四大控制类型，即开关量的逻辑控制（明确开关量的定义及典型应用）、运动控制（清楚控制的设备类型及配合设备）、过程控制（掌握控制的参数类型及控制目的）、通信网络（了解通信功能及常用工业网络技术）的内涵与特点。 能根据具体场景判断某设备是否属于 PLC 的控制范畴，以及其对应的控制类型，例如能区分开关量逻辑控制与过程控制的应用场景差异。 学习任务 描述 准确阐述 PLC 的定义，明确其 “专为工业环境设计的数字运算操作电子系统” 这一核心特征，能区分 PLC 与普通计算机、传统继电器控制设备在应用场景和功能上的差异。​ 全面掌握 PLC 的发展趋势，包括 PLC 本体在硬件结构和软件功能上的发展方向，以及 PLC 在控制系统中的发展趋势。​ 清晰知晓 PLC 的主要应用领域，能列举如工业自动化生产线控制、机械加工机床控制、农业智能温室控制等典型应用场景，并了解不同领域中 PLC 的具体控制对象。 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 重点掌握开关量的逻辑控制、运动控制、过程控制、通信网络这四种控制类型的具体内涵。 教学难点 不同控制类型的区分与实际场景对应：开关量的逻辑控制、运动控制、过程控制在实际应用中可能存在交叉，学生易混淆三者的适用场景。 教学难点突破方法 核心特征提炼 + 表格对比法：先提炼各控制类型的核心特征 —— 开关量逻辑控制的核心是 “离散状态（通 / 断、开 / 关）”，控制对象多为电磁阀、信号灯等。 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：准确阐述 PLC 的定义，明确其 “专为工业环境设计的数字运算操作电子系统” 这一核心特征，能区分 PLC 与普通计算机、传统继电器控制设备在应用场景和功能上的差异。 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、PLC 的定义 PLC(Programmable Logic Controller)即可编程控制器。 它是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。 它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时计数和算术运算等操作指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械设备的生产过程。 可编程控制器及其有关外围设备都按易于与工业系统连成个整体、易于扩充其功能的原则而设计。 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、PLC 的发展趋势 随着应用领域日益扩大，PLC技术及其产品不断发展。下面我们将结合图1-3所示的以 PLC为核心的“酒店客房管理系统”来说明 PLC 的发展趋势。 (1)PLC本体在硬件结构和软件功能上的发展 ① 向体积更小、速度更快、功能更强、价格更低的微型化PLC发展。 ② 向控制、管理一体化的高性能大型 PLC 发展。 ③ 发展新的编程语言，增强容错功能。 多种编程语言的并存、互补与发展是 PLC 技术进步的一种趋势如:面向逻辑控制的梯形图编程语言/指令表语言、面向顺序控制的步进顺控语句、面向过程控制的功能图(SFC)语言、与计算机兼容的高级语言(汇编、BASIC、C等)，还有布尔逻辑语言。 同时，一些生产厂家在其生产的PLC中增加容错功能，如自动切换 I0 双机表决(当输出状态与PLC的逻辑状态相比较出错时，会自动断开该输出)，以提高 PLC控制系统的可靠性。 主要讲解PLC 的发展趋势。 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。 (2)PLC在控制系统中的发展 ① 开发各种智能化模块，增强过程控制。 智能 I/O模块是以微处理器为核心的功能部件，是一种多CPU系统，它与主机 CPU并行工作，占用主机CPU的时间很少，有利于提高 PLC 系统的运行速度、信息处理速度和控制功能。 ② PLC 与个人计算机相结合。 个人计算机价格便宜，又具有很强的数据运算、处理和分析能力，因此既可将其作为 PLC的编程器、操作站或人机接口终端，又可将其与 PLC 构成分散控制系统和远程 I0系统，实现网络化控制。 ③ 通信网络功能的增强。 PLC 的通信联网功能使 PLC与 PLC 之间、PLC 与个人计算机之间能够交换信息，形成一个统一的网络化信息交换平台，实现分散与集中控制。 教师根据课本内容讲解PLC在控制系统中的发展。 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。 三、PLC 的应用 目前，PLC已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车制造、轻纺、交通运输、环保以及文化娱乐等行业。其控制类型大致可归结为如下几类: (1)开关量的逻辑控制 这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器-接触器控制系统，实现逻辑控制、顺序控制，可用于单机控制、多机群控制、自动化生产线的控制等，例如注塑机、印刷机械、装订机械、切纸机械、组合机床、床，包括生产线、电镀流水线等。 (2)运动控制 目前大多数的 PLC 都提供步进或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能可使 PLC广泛应用于各种机械装置，如金属切削机床、金属成形机床、装配机械、机器人和电梯等。 教师讲解PLC 的应用，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：PLC 在运动控制中通常控制哪些设备？ 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） 本节课我们围绕 PLC 基础知识展开学习。PLC 是工业环境下的数字运算电子系统，这一定义明确了它的核心定位。其发展趋势显著，硬件向小型化、高速化发展，软件更友好兼容，控制系统也朝物联网结合等方向迈进。PLC 应用广泛，四大控制类型各有侧重：开关量控离散状态，运动控精准电机，过程控连续参数，通信网络实现设备互联。我国 PLC 行业中，本土品牌在中低端发力，高端仍需突破。希望大家课后结合实例巩固，深化对 PLC 的认知。 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)过程控制中，PLC 主要对哪些参数进行控制？其目的是什么？​ (2)PLC 的通信网络功能主要包括哪些方面？ 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 在知识点讲解时，注重将抽象概念与实际应用结合，比如讲解 PLC 的控制类型时，结合开关量逻辑控制在信号灯控制中的应用、运动控制在伺服电机中的应用等，帮助学生更好地理解不同控制类型的内涵，降低了知识的理解难度。不过，教学中也存在一些明显的不足。在讲解 PLC 的发展趋势时，对于 “PLC 本体硬件结构发展” 中 “集成度提高” 这一要点，仅进行了文字描述，未借助图片或实物展示，学生难以直观感受集成度变化带来的差异，导致部分学生对该知识点的理解停留在表面。在今后的教学中，丰富教学资源，准备 PLC 不同时期的硬件实物或高清图片，在讲解硬件结构发展趋势时进行展示，让学生直观感受体积、集成度等方面的变化 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 $