三菱PLC 教案

三菱PLC 教 案 审批 授课题目 第一章 可编程控制器(PLC)概述 签字 授课 授课时数 2 启发式讲授法 教具 多媒体投影、 授课班级 与 时 间 知识目标 1、讲解可编程控制器的产生、特点和应用 2、讲解可编程控制器的发展趋势 技能目标 教学目标 1、掌握可编程控制器的产生、特点和应用范围 2、了解PLC的发展历程 3、掌握可编程控制器的发展趋势 可编程控制器的定义、特点和应用范围 教学重点 可编程控制器的定义、特点和应用范围 教学难点 教学内容、方法及过程 附 记 (1分钟) 一、组织教学 师生问好，查点人数 二、复习提问: (4分钟) 以分组讨论的方式 什么是传感器,分类, 三、导入新课 (5分钟) 同学们，从这次课开始，我们将开始学习可编程控制器，那1969年第一台可 编程控制器的出现给自动化控制带来了一场革命。通过本章的学习，用FX2N ,48MR 可编程控制器一盏灯，让它指引我们的学习之路。 四、讲授新课 教学内容、方法及过程 附 记 一、PLC的产生 1.PLC的产生 1969年美国数字设备公司(DEC公司)研制出了第一台可编程控制器PDP-14，讲解PLC的产生，及在美国通用汽车公司的生产线上试用成功并取得了满意的效果，可编程控制器自发展历程，与计算机、此诞生。 单片机对比介绍，了PLC 的应用在工业界产生了巨大的影响。自第一台 PLC 诞生以来， PLC 共解即可。 经过了五个发展时期: (10分钟) (1) 1969 年到 20 世纪 70 年代初期。其特点是:CPU由中小规模集成电路 组成，存储器为磁芯存储器; (2) 70 年代初期到末期。其特点是:CPU采用微处理器，存储器采用EPROM ; (3) 70 年代末期到 80 年代中期。其特点是:CPU采用8位和16位微处理 器，有些还采用多微处理器结构，存储器采用EPROM、EAROM、CMOSRAM等; (4) 80 年代中期到 90 年代中期。PC全面使用8位、16位微处理芯片的位 片式芯片，处理速度也达到1us/步 ; (5) 21 世纪仍保持旺盛的发展势头。PC使用16位和32位的微处理器芯片， 有的已使用RISC芯片 2.定义 国际电工委员会(IEC) 于1987年2月颁发了第三稿 :可编程控制器是一种引导学生理解PLC的专门为在工业环境下应用而数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序定义、了解三大流派的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算(5分钟) 等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或 生产过程。可编程控制器及其有关外围设备都应按照易于工业控制系统形成一个 整体，易于扩展其功能的原则设计。 PLC技术已经成为当今世界的潮流，成为工业自动化的三大支柱(PLC技术、 机器人、计算机辅助设计和制造)之一。 当今世界上 PLC 生产厂家按地域可分为 三大流派:美国、欧洲和日本。 3.实物展示: 三菱PLC外形图: 通过多媒体演示使学 生了解PLC的实物外 形(20分钟) 西门子PLC外形图: 欧姆龙PLC外形图: C200H系列PLC CPM1A、CPM2A系列PLC 二、PLC 的特点 1、可靠性高，抗干扰能力强 硬件方面采取的主要措施有: ?隔离——PLC的输入、输出接口电路一般都采用光电耦合器来传递信号，这种了解PLC 的特点 光电隔离措施使外部电路与PLC内部之间完全避免了电的联系，有效地抑制了外举例讲解(15分钟) 部干扰源对PLC的影响，还可防止外部强电窜入内部CPU; ?滤波——在PLC电路电源和输入、输出(I/O)电路中设置多种滤波电路，可有效 抑制高频干扰信号 ?在PLC内部对CPU供电电源采取屏蔽、稳压、保护等措施，防止干扰信号通过供 电电源进入PLC内部，另外各个输入输出(I,O)接口电路的电源彼此独立，以避 免电源之间的互相干扰; ?内部设置连锁、环境检测与诊断等电路，一旦发生故障，立即报警; ?外部采用密封、防尘、抗振的外壳封装结构，以适应恶劣的工作环境。 在软件方面采取的主要措施有: ? 设置故障检测与诊断程序，每次扫描都对系统状态、用户程序、工作环 境和故障进行检测与诊断，发现出错后，立即自动做出相应的处理，如报警、保 护数据和封锁输出等;?对用户程序及动态数据进行电池后备，以保障停电后有 关状态及信息不会因此而丢失。采用以上抗干扰措施后，一般PLC的抗电平干扰 强度可达峰值1000V，脉宽10us，其平均无故障时间可高达30—50万小时以上。 2. 编程简单，操作方便 PLC采用与继电器控制线路图非常接近的梯形图作为编程语言，它既有继电器电 路清晰直观的特点，又充分考虑到电气工人和技术人员的读图习惯;对使用者来 说，几乎不需要专门的计算机知识，因此，易学易懂，程序改变时也容易修改 。 3. 系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便 PLC用软件取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数 器等器件，使控制柜的设计、安装接线工作量大为减少。同时PLC的用户程序大 部分可以在实验室进行模拟调试，用模拟试验开关代替输入信号，其输出状态可 通过PLC上的发光二极管指示出来。模拟调试好后再将PLC控制系统安装到生产 现场，进行联机调试。这样既安全，又快捷方便。 PLC的故障率很低，并且有完善的自诊断和显示功能。当故障发生时，可以 根据可编程控制器的发光二极管或编程器提供的信息迅速查找故障的原因，用更 换模块的方法可以迅速地排除故障。 4. 体积小，能耗低 可编程控制器的体积小，重量轻，对于复杂的控制系统，使用可编程控制器 后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，而可编程控制器的体积又仅相当 于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/10,1/2，由于减 少了线圈用电，从而也使能耗降低。 可编程控制器的配线比继电器控制系统的配线少得多，故可以省下大量的配 线和附件，从而减少大量的安装接线工时，加上开关柜体积的缩小，也可以节省 大量的费用。 三、可编程控制器的应用 举例讲解可编程控制 1. 开关量的逻辑控制 器的应用(10分钟) 可编程控制器具有“与”、“或”、“非”等逻辑指令，可以实现触点和电路的 串、并联，代替继电器进行组合逻辑控制、定时控制与顺序逻辑控制，可用于单 机控制、多机群控、自动化生产线的控制等。例如对机床电器、冲压机械、铸造 机械、运输带、包装机械、电梯的控制，以及化工系统中各种泵和电磁阀的控制 等。 2. 运动控制 可编程控制器可用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早 期直接用开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动 控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各 主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛地应用于各种机械、机床、机 器人、电梯等场合。 3. 过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。可编程 控制器通过模拟量I/O模块，实现模拟量和数字量之间的A/D转换和D/A转换， 并对模拟量实行闭环PID控制。现代的大中型可编程控制器一般都有PID闭环控 制功能，这一功能可以用PID子程序来实现，更多的是使用专用的智能PID模块。 可编程控制器的模拟量PID控制功能已经广泛应用于轻工、化工、机械、冶金、 电力、建材等行业。 4. 数据处理 现代的可编程控制器具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表、位操作 等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与储存在存储器中的 参考值进行比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装 置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制 造系统;也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系 统。 5. 通信联网 可编程控制器的通信包括主机与远程I/O之间的通信、多台可编程控制器之 间的通信、可编程控制器和其他智能控制设备之间的通信。可编程控制器与其他 智能控制设备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统，以满 足工厂自动化系统发展的需要。各可编程控制器或远程I/O按功能各自放置在生 产现场分散控制，然后采用网络连接构成集中管理信息的分布式网络系统。 6. 在计算机集成制造系统中的应用 计算机集成制造系统简称CIMS，近几年已广泛应用于生产过程中。一般的 CIMS系统可划分为六级子系统:第一级为现场级，包括各种设备，如传感器和各 种电力、电子、液压和气动执行机构生产工艺参数的检测;第二级为设备控制级， 它接收各种参数的检测信号，按照要求的控制规律实现各种操作控制;第三级为 过程控制级，完成各种数学模型的建立，过程数据的采集处理。以上三级属于生 产控制级，也称为EIC综合控制系统。由此向上的四、五、六级分别为在线作业 管理、，业务管理及长期经营规划管理，通称为管理信息系统(MIS)。 E 四、 可编程控制器的发展趋势 分析可编程控制器的 发展趋势(10分钟) 1( 1、向微型化、专业化的方向发展 2( 2、向大型化、高速度、高性能方向发展 3、编程语言日趋 4、与其他工业控制产品更加融合 5、与现场总线相结合 6、通信联网能力增强 总结本次课内容 以提问的方式做总结 (5分钟) 布置作业 机动5分钟 本次课通过讲解可编程控制器的产生、特点、应用和发展趋势，让同学们可编程控制器，通过讲解PLC的产生，及发展历程，与计算机、单片机对比介绍的讲解，使同学们掌握可编程控制器。 板书设计 观看多媒体课件 后记