. . .山东工业职业学院教案授课时间2013年2月 26日2013年 2月 27 日第 1周第 1周授课节次1、27、8授课班级P12机电一P12机电二课 时 2 2本次课题： 第1章 可编程控制器概述 1.1 PLC的产生 1.2 PLC的定义 1.3 PLC的控制功能及主要特点 1.4 PLC 的分类及发展 目的要求：介绍可编程序控制器的定义、特点、分类、发展趋势 重点难点：可编程序控制器的定义、主要特点、发展趋势 参考资料：可编程控制器原理及应用 高等教育出版社 课型： 新授课 教学方法：讲授法、练习法 教具： 作业： 教学步骤： 课程：可编程控制器原理及应用 序号： 1一新课要求:上课认真听课，课前要进行预习，最少要四节课的内容，认真作笔记，不懂要及时反映，多提问，作业及时上交，实验报告要认真独立完成。成绩考核：1、平时成绩占20-30%（作业，实验报告，考勤） 2、考试成绩占70-80%二. 引入新课1.1可编程控制器简介一、可编程控制器的产生和定义1969年，美国数字设备公司（GEC）首先研制成功第一台可编程序控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功，从而开创了工业控制的新局面。早期的可编程序控制器是为取代继电器控制线路、存储程序指令、完成顺序控制而设计的。主要用于：1. 逻辑运算 2. 计时，计数等顺序控制，均属开关量控制。所以，通常称为可编程序逻辑控制器（PLCProgrammable Logic Controller）。进入70年代，随着微电子技术的发展，PLC采用了通用微处理器，这种控制器就不再局限于当初的逻辑运算了，功能不断增强。因此，实际上应称之为PC可编程序控制器。至80年代，随大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，以16位和32位微处理器构成的微机化PC得到了惊人的发展。使PC在概念、设计、性能、价格以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强，功耗和体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示的发展，使PC向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现工业生产自动化的一大支柱。定义：可编程控制器是一种数字运算电子系统，专为在工业环境应用而设计。它采用可编程序的存储器，用于存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输人输出，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易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充其功能的设计。可编程序控制器是工业专用微机控制装置，具有典型的计算机结构，用其构成的控制系统也是典型的工业控制系统。二、可编程控制器的功能及特点n 可靠性高，抗干扰能力强 在硬件和软件方面采取了多种措施，使PC除了本身具有较强的自诊断能力，能及时给出出错信息，停止运行等待修复外，还使PC具有了很强的抗干扰能力。四、可编程序控制器的分类1.可编程序控制器的分类(1)根据I/O点数、存贮器容量分：小型、中型和大型三类。(2)按照结构形状分类：整体式和模块式。(3)按PLC功能的强弱分：低档机、中档机、高档机。2. 可编程序控制器的主要性能指标小结：，可编程序控制器是在继电器顺序控制基础上发展起来的，以微处理器为基础，综合了计算机技术，自动控制技术和通讯技术的通用自动控制装置。因其简单易懂，操作方便，可靠性高等优点，获得了广泛的应用，与机器人、计算机辅助设计/制造成为现代控制三大之柱。山东工业职业学院教案授课时间2013年2月 28日2013年 2月 29日第 1 周第 1 周授课节次7、83、4授课班级P12机电二P12机电一课 时 2 2本次课题： 第2章 可编程控制器构成原理 2.1可编程控制器的基本组成 2.2可编程控制器的工作原理 目的要求：掌握PLC的组成、各部分的功能、工作原理 重点难点： PLC的组成及功能、工作原理 参考资料：可编程控制器原理及应用 高等教育出版社 课型： 新授课 教学方法：讲授法、练习法 教具： 作业： 教学步骤： 课程：可编程控制器原理及应用 序号： 2a. 复习（5分钟）b. 引入新课2.1可编程控制器的基本组成一、PLC的基本组成可编程控制器实质上是一种工业控制计算机，主要由四部分组成 ：中央处理单元（CPU板）、存储器、输入输出（I/O）单元和电源和编程器等组成。图33可编程控制器的组成 (1)CPU：与通用微机CPU一样，它是PLC的核心。1）CPU的作用： (1)从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令 (2)将各种输入信号取入 (3) 把运算结果送到输出端 (4) 响应各种外部设备的请求 2)CPU的类型： （1）通用处理器：8086、80286、80386 （2）单片机芯片：8031、8096 （3）位片式微处理器：AMD-2900 小型PLC多采用8位微处理器或单片机作为CPU 中型PLC多采用16位微处理器或单片机作为CPU 大型PLC多采用高速位片式微处理器 (2)PLC有系统存储器和用户存储器，前者用作存储监控程序、模块化应用子程序和各种系统参数等。后者用作存放用户程序。系统存储器的内容，用户通常不能直接存取，因此，存储器的容量是指用户存储器的容量。 存储器在硬件上，动态装载部分一般采用RAM，程序存储和备份部分则采用UVEP-ROM(紫外光擦除)、CMOSRAM(后备电池)等。(3)输入、输出接口采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。1) 输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。PLC内部输入电路作用是将PLC外部信号送至PLC内部电路。输入接点分为干接点式，直流输入式和交流输入式三大类。2)输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。PLC输出电路结构形式分为继电器式，双极型和晶闸管式等三种。继电器 - 低速大功率可控硅 - 高速大功率晶体管 - 高速小功率 (4)电源单元1. 把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源。2. 有的电源单元还向外提供24v隔离直流电源，可供开关量输入单元连接的现场无源开关等使用。3. 可编程序控制器的电源一般采用开关式电源，其特点是输入电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。(5) 各种接口、高功能模块：小型机：有接口可扩展。 2.2可编程控制器的工作原理一、工作过程可编程控制器通过循环扫描输入端口的状态，执行用户程序，实现控制任务。PLC采用循环顺序扫描方式工作，CPU在每个扫描周期的开始扫描输入模块的信号状态，并将其状态送入到输入映像寄存器区域；然后根据用户程序中的程序指令来处理传感器信号，并将处理结果送到输出映像寄存器区域，在每个扫描周期结束时，送入输出模块。PLC的工作原理建立I/O映像区I/O映象区的大小与系统控制的规模有关 输入点总有输入映象区的某一位与之相对应 PLC工作时，将采集到的输入信号状态存放在输入映象区对应的位上；将运算的结果存放到输出映象区对应的位上。PLC在执行用户程序时所需“输入继电器”、“输出继电器”的数据取用于I/O映象区，而不直接与外部设备发生关系 。 二、技术性能指标1、I/O点数2、存储容量3、扫描速度4、指令系统5、可扩展性6、通信功能小结：可编程控制器是以计算机为控制核心的控制装置。先从PLC的硬件电路分析入手，介绍了PLC的结构及I/O电路形式和电路原理，分析了PLC的工作原理和技术指标。山东工业职业学院教案授课时间2013年3月 4日2013年 3月 5 日第 2周第 2周授课节次1、27、8授课班级P12机电一P12机电二课 时 2 2本次课题： 第3章 S7-200系列可编程控制器 3.1 S7-200系列PLC的构成 目的要求：了解输入/输出电路结构 掌握PLC扫描周期的5个阶段