水壶烧水PLC与组态控制概要

水壶烧水PLC与组态控制学科PLC与组态控制课题水壶烧水PLC与组态控制班级075302人数42授课时数6课时课型一体化周次第七周授课时间2009年10月12日星期一上午教学目的知识要点技能要点素质任务1：水壶烧水项目工程组态与系统调试的背景和要求，水壶烧水项目工程的动画设计任务2：水壶烧水工程表格、曲线、报警、格式文本构件组态的实现任务3：水壶烧水控制项目实战子任务1：收集信息子任务2：制订工作计划子任务3：实施子任务4：决策子任务5：评价1、具备初步的系统设计能力；2、具有良好的计算机绘图能力，能够熟练的使用一种及以上的CAD软件，对其他电气制图软件也有一定的认识；3、能将理论及计划付诸实施的能力；4、能够借助使用说明书，掌握元器件安装、调试及使用的能力；5、具备市场调研的能力，能与他人沟通，完成元器件的询价；6、具备一定的文档整理和书写能力。1、认真、踏实的工作作风2、积极主动、谦虚好学的学习态度3、自主学习新知识、主动接受新技能4、树立质量就是生命线的观念；教学重点组态软件表格、曲线。报警、格式文本控件的使用教学难点组态软件格式文本控件的使用教学方法项目教学法、启发法、演示法、归纳法教具水壶实物、PLC、A/D模块、温度传感器、计算机、组态软件、多媒体课件授课教师×××2009年10月12日审签×××2009年10月9日项目小组成员×××、×××第1页共17页【教材分析】【学生分析】【教学思路】本项目取源自工业现场典型工程实例。。1、本项目教学需要教师的精心组织和学生的互动，应采取一体化任务驱动型教学的模式。2、本项目中使用的组态软件相关知识在学生做与练的过程中完成，使得学生学习积极性加大，更容易掌握这部分内容。1、学生已经学完PLC与组态软件的基本操作，在充分理解的基础上，完成综合性的项目，是学生综合能力培养的具体化。2、学生经过了二年专业知识的学习，已经有了一定的基础，特别是《PLC、变频器、触摸屏综合应用》课程，对本门课程的学习有很大的帮助，但由于每个学生的基础不同，学习态度也不一样，所以水平有高有低。这就要求教师能够利用各种教学设备、教学方法来辅助教学，并在教学过程中贯彻德育教育工作。1、教学项目分三个任务，第一个任务是水壶烧水项目工程组态与系统调试的背景和要求，水壶烧水项目工程的动画设计；第二个任务是水壶烧水工程表格、曲线、报警、格式文本构件组态的实现；第三个任务是水壶烧水控制项目实战。2、以实际工作岗位对专业能力和相关能力的要求，来确定专业知识和专业技能等教学内容。3、参照工作任务来设计教学流程。5、集实验、设计、技能训练与技术应用能力培养为一体。6、按照工艺流程来划分教学模块，以保证每个教学任务的相对完整，即按照项目内容形式来组织教学。第2页共17页项目教学流程教学步骤与内容教学目标教学方法时间分配任务1:水壶烧水项目工程组态与系统调试的背景和要求，水壶烧水项目工程的动画设计该项目工程来源于MCGS组态软件公司培训考核项目，通过该项目考核达到测试学生对组态软件常用功能的掌握的情况。本项目要求学生完成一个电子水壶加热系统的动画组态，本任务工程中涉及到动画制作、控制流程的编写、模拟设备的连接、报警输出、报表曲线显示等多项组态操作。建立一个工程，监控画面如下：1、了解项目的背景，理解项目的用途；2、掌握工程分析的方法；3、掌握监控界面的合理布局；4、掌握界面中各个控件的外观属性。1、演示法2、讲述法20分钟第3页共17页项目教学流程教学步骤与内容教学目标教学方法时间分配任务2：水壶烧水工程表格、曲线、报警、格式文本构件组态的实现1、表格控件的组态2、曲线控件的组态3、格式文本控件的组态4、报警控件的组态5、脚本程序的编写程序的基本流程如下：1、掌握表格控件的参数设置，以及数据连接；2、掌握曲线控件的参数设置，以及数据连接；3、掌握报警控件的参数设置，以及数据连接；4、掌握格式文本控件的参数设置，以及数据连接；5、掌握脚本语言的编写手段；6、掌握流程图的绘制方法；7、掌握脚本的关键字以及逻辑运算符。项目教学法启发法演示法归纳法45分钟第4页共17页教学步骤与内容教学目标教学方法时间分配脚本编写如下：IF水温100THEN状态=水开了，快换水！ENDIFIF水温90THEN状态=正在烧水！ENDIFIF水温100AND水温90THEN状态=快开了，请当心！ENDIF第5页共17页项目教学流程教学步骤与内容教学目标教学方法时间分配任务3：水壶烧水控制项目实战子任务1：收集信息认真了解教师对本项目任务的讲述，质疑、讨论项目中不解的问题，看清项目任务要求，明确任务目标。分析本项目任务已经具备的条件与存在的困难，提出自己的想法和设计方案，找出解决困难的方法，理清思路。小组成员通过图书馆、本课程网站学习资源库、相关机电一体化、自动化技术网站，获取知识，并加以分析整理，对仍不明确的知识在小组内交流讨论，必要时请教师指导。完成本项目系统设计、组态编程、可编程控制器控制、硬件器材及系统所需信息的收集。关注教师提出的项目实施过程注意事项。1.了解继电器、断路器、开关电源、触摸屏、PLC、A/D、温度变送器的参数。2.掌握电气原理图绘制规则、电气元件安装图绘制原则、电气安装接线图的绘制原则。3.掌握水壶烧水测试工作流程。1、演示法2、讨论法20分钟任务3：水壶烧水控制项目实战子任务2：制订工作计划对现有的信息进行加工处理，每位学生依据项目任务各自提出实施计划或方案，按项目任务要求制订任务实施进度计划，进行任务分解与分工，落实相关负责人，确立任务实施的质量监控负责人，制订计划并填入表1，在项目进行过程中适时检查并把完成情况填入表1，在项目结束时提交本文档。1.掌握制订工作计划的基本方法1、演示法2、讨论法20分钟任务3：水壶烧水控制项目实战子任务3：决策各小组讨论每个成员的计划或实施方案，取长补短，互帮互学，形成最佳工作计划。明确实施工作步骤和各自的分工。45分钟任务3：水壶烧水控制项目实战子任务4：实施按小组最终确定的计划，实施项目任务。根据各自分工，协作完成项目的“硬件集成→流程图绘制→软件组态→控制编程→安装调试”。在完成工作任务过程中，同时进行图纸的绘制工作，填好相关表格中的信息和数据，作为技术文档或制作技术文档的材料。以团队的精神完成小组项目任务。1.了解继电器、断路器、开关电源、触摸屏、PLC、A/D、温度变送器的参数。2.掌握电气原理图绘制规则、电气元件安装图绘制原则、电气安装接线图的绘制原则。1、演示法2、讲授法3、项目引导4、提问法5、讨论法90分钟第6页共17页教学步骤与内容教学目标教学方法时间分配4.1、制订材料清单学生根据项目任务要求，确定所需器材名称、规格型号、单价、数量、总金额及产地、品牌等，并填入表2。通过完成本项目器材工具清单，培养学生质量、品牌及项目成本控制意识。项目结束时须提交本文档。4.2、水壶烧水控制系统电路图安装项目书要求，利用AUTOCAD软件绘制控制系统电路图。国家标准规定了它们的图形符号，绘制电路时必须选用国标符号。国家标准没有规定可编程序控制器的图形符号。在绘制电路图时须根据图形符号的设计规则设计可编程序控制器的图形符号。文字说明：字体按国标B型直体。文字书写方向为水平和竖直方向书写。文字作为图形符号一部分时，则文字优先放上边或中间。输入输出的文字放在输入输出的地方。文字与符号的距离不少于最粗线线宽的两倍，图形符号尺寸无特别要求。根据电路图绘制要求在下图中绘制水壶烧水控制系统电路图，在项目结束时须提交本图。4.3、确定PLC资源分配根据项目工艺要求，把确定选用的所需设备名称、对应I/O地址、设备编号及其作用填入表3空白处。在项目结束时须提交本文档。PLC的资源图4.4、电路安装按照下面的系统框架图设计电气接线图，进行安装；3.掌握水壶烧水测试工作流程。RS422串口连计算机第7页共17页教学步骤与内容教学目标教学方法时间分配系统框架图（1）安装总体要求水壶烧水系统的温度传感器的工作电源由开关电源提供，经接线端子排引到加工单元上。PLC工作电源由交流220V电源单独供给，不能与直流24V电源混淆。选择正确的导线，控制部分采用0.5平方毫米的导线，相线部分用红色导线，零线用蓝色，地线采用黄绿相间的导线，控制回路以及传感器的连接可采用同一种颜色导线。水壶烧水系统PLC的I/O接线采用双层接线端子排连接的，端子排集中连接水壶烧水系统所有电磁阀、传感器等器件的电气连接线、PLC的I/O端口及直流电源。按照水壶烧水系统PLC的I/O接线原理图，为接线方便，一般应该先接下层端子，后接上层端子。要仔细辨明原理图中的端子功能标注。导线线端应该处理干净，无线芯外露，线端应该套规定的线号。导线在端子上的连接，以用手稍用力外拉不动为宜。导线走向应该平顺有序，不得重叠挤压折曲，顺序凌乱。线路应该用尼龙扎带进行绑扎，以不使导线外皮变形为宜。（2）安装步骤器材布局：把经过检测的电器元件按照元器件布局图进行硬件安装。注意间距合理，预留布线空间，电路安装上进下出。主电路线路安装：在导线连接时，首先连接设备的供电电路火线通过空气开关，一路进PLC，一路进开关电源。开关电源输出直流接接线端子。传感器与模拟量模块电路安装：传感器信号采用双绞屏蔽电缆与FX-4AD连接，电缆应远离电源线或其它可能产生电气干扰的导线。如果输入有电压波动，或在外部接线中有电气干扰，可以接一个0.1μF~0.47μF（25V）的电容。如果是电流输入，应将端子V+和I+连接。FX2N-4AD接地端与PLC主单元接地端连接，如果存在过多的电气干扰，再将外壳地端FG和FX-4AD接地端连接。数据通讯线安装：上述线路连接好后再把PLC的数据通讯线与计算机串口连接好，准备进行通电调试。4.5、软件组态组态软件能够表现系统硬件及其关系，在运行过程中实现监控，并能够控制系统按照设定的工艺流程运行。参照样例完成自动流水线控制系统软件组态过程中掌握系统的分析方法；熟悉系统的组成以及工作方式；掌握软件组态的操作方法与步骤。运行调试成功，项目结束时须提交水壶烧水系统软件组态程序。第8页共17页教学步骤与内容教学目标教学方法时间分配组态脚本流程图4.6、控制编程水壶烧水工作时，通过AD模块采集水温。下面是温度采集的部分PLC程序，学生可以参照，完成本项目任务所需工艺流程的PLC程序。项目结束时提交调试通过的程序，作为内部技术文档保存。部分源程序图4.7、系统调试在编写、调试程序过程中，进一步了解掌握设备调试方法、技巧及注意点，培养严谨的工作作风。。（1）下载、运行程序前，必须认真检查程序。重点检查各个执行机构之间有无冲突，并采取措施避免冲突。（2）全面检查程序确保无误后，下载运行程序，进行实际调试。如程序有问题，强制运行设备，可能造成设备损毁，人员伤亡。（3）调试过程中，仔细观察执行机构动作，在调试运行记录报告中做好实时记录，作为分析依据，分析程序可能存在问题。如设备能实现项目任务书要求的控制功能，须多运行几次，检查运行可靠性，并进行程序优化。（4）总结经验，把调试过程中遇到问题、解决方法记录下来，项目结束提交调试运行记录报告。第9页共17页教学步骤与内容教学目标教学方法时间分配子任务5：评价5.1、技术文档归档技术资料是本项目过程必须留存的各种记录，便于项目管理、人员考核、设备调试、使用、维护、维修，在项目结束时提供下列技术文档。5.2、项目评价表项目评价在整个项目过程中进行，实行过程与阶段、技能与素质、工艺与功能结合的项目评价方法。1、掌握评价的方法讨论法20分钟教师点评认真总结授课过程中的要点，包括学生学习过程中遇到的难点。5分钟结束指导①检查设备的使用情况②检查实习报告的填写情况③检查工位的卫生情况10分钟第10页共17页水壶烧水PLC与组态控制项目任务书项目编号一项目名称水壶烧水PLC与组态控制项目时间6学时项目要求本项目根据自动流水线真实任务要求，按照“项目了解→方案设计→硬件集成→流程图绘制→软件组态→控制编程→安装调试→评价验收→技术