电气控制与plc原理及应用重点
电气控制与plc原理及应用教学设计
电气控制与 PLC 原理及应用教学设计前言电气控制技术是现代自动化技术中最为重要的基础之一。
PLC（可编程控制器）作为电气控制技术中应用广泛的核心设备，已成为自动化控制领域中不可或缺的工具。
本文将介绍电气控制与 PLC 原理及应用的教学设计，以帮助教师更好地开展相关课程的教学工作，让学生更好地理解和掌握相关知识和技能。
课程目标本课程旨在通过对电气控制和 PLC 原理及应用的讲解和实践，让学生掌握以下知识和能力：1.理解电气控制的基本原理和概念；2.掌握电气控制系统的组成和工作原理；3.熟悉 PLC 的基本功能和特点；4.学会使用 PLC 进行简单的控制程序设计；5.掌握常见的电气控制元件和设备的使用方法；6.能够进行电气控制系统的安装、调试和维护工作。
课程大纲第一章电气控制基础1.1 电气控制的概念和分类1.2 电气控制系统的组成和工作原理1.3 电气控制元件和设备的基本原理1.4 电气控制线路及其符号1.5 安全电气操作规范第二章 PLC 基础2.1 PLC 的概念和分类2.2 PLC 的基本架构和功能模块2.3 PLC 的输入输出点的基本特性2.4 PLC编程环境和编程语言第三章 PLC 程序设计3.1 PLC 程序设计的基本原理和方法3.2 PLC 程序设计的常用指令3.3 PLC 程序设计的布局方法3.4 PLC 程序的测试和调试方法第四章电气控制实践4.1 简单电路的组装和调试4.2 电气控制设备的使用和操作4.3 PLC 控制程序设计和测试第五章电气控制设备的安装与调试5.1 电气控制设备的安装与维护要点5.2 电气控制设备的调试方法和技巧5.3 常见故障分析和排除方法授课方法本课程主要采用理论授课和实验操作相结合的方式进行教学。
理论授课阶段主要讲解理论知识，强调基本概念、原理和应用技能，详细介绍 PLC 设备的组成和功能，以及 PLC 程序设计的操作流程和技巧。
实验操作阶段则通过仿真软件和实际使用 PLC 设备的方式进行操作，巩固理论知识，训练学生的操作能力。
电气控制技术与PLC原理及应用基础知识讲解
第二节：PLC主要部件功能
一、CPU 通用微处理器 单片微处理器 位片式微处理器
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二、存储器
系统程序存储器 用户程序存储器 数据表存储器 (I/O映像存储器) 高速暂存储器
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PLC的I/O部分，因用户的需求不同有各种不同的组合方式
开关量I/O模块 模拟量I/O模块 数字量I/O模块 高速计数模块 精确定时模块 快速响应模块
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参考书目：
5. 可编程序控制器原理及程序设计 崔亚军 等编 电子工业出版社
2. 电器控制 李 仁 主编 机械工业出版社
1. 现代电气控制技术 郑 萍 主编 重庆大学出版社
3. 可编程序控制器应用技术 廖常初 等编 重庆大学出版社
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ *
八． 成本低、水平高
PLC功能强大，使得控制系统的费用大量降低。 PLC具有易修改性、高可靠性、易扩展性、易维护性，降低了日常运行的检修、维修工作量。 PLC安装调试方便，开发、调试周期短，从而降低了设计、开发、安装、调试的工作量。 PLC靠软件编程实现控制功能，硬件及其备件均具有通用性，也减少了采购的时间和费用。 体积小、功能强，所以占地少、耗电小，每年节省的电费就可将投资收回。 PLC是一种专用工控计算机，实现了智能控制，从而使得控制水平上了新台阶，并且具有联网功能，很易构成综合控制系统。
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GE公司公开招标的十大指标：
①. 编程简单，可在现场改程序； ②. 维护方便，最好是插件式 ； ③. 可靠性高于继电器控制柜； ④. 体积小于继电器控制柜； ⑤. 成本低于继电器控制柜；
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⑥. 可将数据直接输入计算机 ； ⑦. 输入可以是市电(AC110v)； ⑧. 控制程序容量 ≥ 4KB； ⑨. 输出可驱动市电2A以下的负荷， 能直接驱动电磁阀 ； ⑩. 扩展时，原有的系统仅作少许更改。
电气控制与PLC原理及应用(第二版)周亚军章 (1)
第1章 常用低压电器
1.1.2 低压电器的发展趋势 1．低压电器智能化 智能化低压电器带有微处理器，能准确监测和显示配电线
路的运行情况，并能准确地解决过载、短路等各种故障；能按 运行人员的设置要求进行各种操作；具有运行监测和内部故障 自诊断及故障显示功能，并将智能控制理论(如模糊理论、神 经网络等)逐渐应用到低压电器的控制上。
第1章 常用低压电器
1.4 接 触 器
1.4.1 接触器的结构和工作原理 接触器内部由电磁机构、主触头、灭弧系统、辅助触头、
支架和底座组成，直动式双断点交流接触器结构示意图如图18所示。
第1章 常用低压电器 图1-8 直动式双断点交流接触器结构示意图
第1章 常用低压电器 接触器的图形符号如图1-9所示。
第1章 常用低压电器
2．低压电器网络化 现今的自动化系统在信息化方面提出了更多更高的要求， 全局监控、信息共享同样也体现在低压电器产品的发展上，如 Internet协议、现场总线协议(如Profibus、DeviceNet、 Modbus、ASI-bus等)、楼宇自动化总线协议(如Europen Installation BUS、Lonwork、IQBUS、BACnet等)等在低压电 器上的应用。具有通信功能和现场总线技术的智能化低压电器 带有通信接口，能和系统通信，构成整个智能化控制系统。
第1章 常用低压电器
1.1.3 电磁机构 接触器、电磁式继电器、电磁阀等都是采用电磁感应原理
工作的电磁式电器。其机构由电磁机构和触头系统构成，部分 还带有灭弧系统及绝缘外壳等附件。
电磁机构包括电磁线圈、静铁芯和动铁芯(衔铁)，其作用 是将电磁能转换为机械能，依靠它带动触头的闭合和断开。其 结构分为直动式和拍合式，图1-1为直动式结构。
教案电气控制与PLC应用
电气控制与PLC应用一、教学目标1. 了解电气控制的基本概念、原理和应用。
2. 掌握可编程逻辑控制器（PLC）的基本结构、工作原理和编程方法。
3. 学会使用PLC进行电气控制系统的设计和调试。
4. 能够分析解决电气控制与PLC应用过程中的实际问题。
二、教学内容1. 电气控制概述电气控制系统的组成常用控制电器及其功能电气控制原理及基本环节2. PLC基本知识PLC的定义、分类和发展历程PLC的硬件结构及其功能PLC的编程语言及编程软件3. PLC编程技术顺序控制编程方法功能指令及其应用典型控制程序的设计与分析4. PLC控制系统设计PLC选型及硬件配置电气控制系统设计原则和方法PLC与电气设备的连接与调试5. PLC在电气控制中的应用实例常用电气设备及控制系统的PLC改造PLC在工业生产中的应用案例分析PLC在电气控制领域的创新应用三、教学方法1. 讲授法：讲解基本概念、原理、方法和应用案例。
2. 实践教学：动手操作PLC控制系统，培养实际操作能力。
3. 案例分析：分析实际工程案例，提高解决实际问题的能力。
4. 讨论与问答：激发学生思考，巩固所学知识。
四、教学资源1. 教材：选用权威、实用的教材及相关参考资料。
2. 实验室：提供PLC实验设备，进行实际操作训练。
3. 网络资源：利用网络平台，获取相关信息和资料。
五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、提问、讨论等参与程度。
2. 实践操作：评估学生在实验室的实际操作能力。
3. 期末考试：采用闭卷考试，检验学生对知识的掌握程度。
4. 综合能力：分析学生在案例分析和实际问题解决中的表现。
六、教学安排1. 课时：本课程共计32课时，包括16课时理论教学和16课时实验教学。
2. 教学计划：按照教学大纲和教学内容进行合理安排，确保每个知识点都能得到充分讲解和实践。
七、教学过程1. 理论教学：第1-8课时：讲解电气控制概述及PLC基本知识。
第9-16课时：教授PLC编程技术、控制系统设计和应用实例。
《电气控制与PLC》教案
《电气控制与PLC》教案第一章：电气控制基础1.1 概述介绍电气控制的基本概念、原理和分类。
解释电气控制系统的组成和作用。
1.2 低压电器介绍低压电器的分类和功能。
讲解常用低压电器的结构和工作原理。
1.3 电气控制线路分析简单的电气控制线路实例。
介绍电气控制线路的设计方法和步骤。
第二章：可编程逻辑控制器（PLC）基础2.1 PLC概述介绍PLC的定义、功能和应用领域。
解释PLC的工作原理和基本结构。
2.2 PLC编程语言介绍PLC编程语言的种类和特点。
讲解PLC编程的基本规则和方法。
2.3 PLC的硬件组成介绍PLC的硬件组成部分及其功能。
讲解PLC的输入输出接口和通信接口。
第三章：PLC编程与应用3.1 基本指令讲解PLC基本指令的功能和用法。
通过实例讲解基本指令的应用。
3.2 功能指令介绍PLC功能指令的分类和功能。
讲解常用功能指令的用法和应用。
3.3 PLC控制系统设计介绍PLC控制系统设计的基本原则和方法。
通过实例讲解PLC控制系统的设计过程。
第四章：电气控制与PLC在工业应用案例分析4.1 案例一：电动机的控制分析电动机控制电路的工作原理。
讲解如何使用PLC实现电动机的控制。
4.2 案例二：conveyor传送带的控制分析conveyor传送带控制电路的工作原理。
讲解如何使用PLC实现conveyor传送带的控制。
第五章：PLC的故障诊断与维护5.1 PLC故障诊断方法介绍PLC故障诊断的基本方法和技巧。
讲解如何进行PLC故障诊断和排除。
5.2 PLC的维护与保养介绍PLC的维护保养内容和注意事项。
讲解PLC的日常维护和故障预防措施。
第六章：PLC在工业自动化中的应用案例6.1 案例三：温度控制系统的应用分析温度控制系统的工作原理和需求。
讲解如何使用PLC实现温度控制系统的自动化控制。
6.2 案例四：液体自动控制系统中的应用分析液体自动控制系统的工作原理和需求。
讲解如何使用PLC实现液体自动控制系统的控制。
电气控制与PLC应用
输入输出故障
输入输出故障可能导致PLC无法正 确控制外部设备。处理方法包括 检查输入输出模块、连接器和外 部设备，确保连接良好、模块正 常工作。
THANKS
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清理与散热
保持PLC的清洁，定期清 理灰尘，并确保通风散热 良好。
备份与更新
定期备份PLC程序和配置， 并更新至最新版本，以确 保系统的稳定性和安全性。
PLC故障排除方法
观察法
通过观察PLC的指示灯状态，初步判断故障 原因。
替换法
用正常工作的部件替换可能存在故障的部件， 以确定故障位置。
程序法
通过检查PLC程序，查看是否有异常的逻辑 或指令，以找出故障原因。
原理图
01
安装图
02
03
接线图
表示电路的工作原理和控制过程， 清晰地展示了电路的组成和元件 之间的连接关系。
表示电路的实际安装位置和接线 方式，为实际安装和接线提供指 导。
表示电路的实际接线方式，详细 标注了每根导线的连接位置和接 线顺序。
02
PLC基础知识
PLC的定义与特点
总结词：核心功能
PLC（可编程逻辑控制、定时、计数和算术运算等操作。
详细描述
PLC通过输入输出接口，接收和输出开关量信号，实现设备的启动、停止、正反 转等控制，广泛应用于机械制造、化工、电力等行业的自动化控制系统中。
模拟量控制
总结词
PLC能够对模拟量进行采集和控制，实现连续调节和闭环控 制。
详细描述
通过模拟量输入模块，PLC能够接收各种模拟量信号，如温 度、压力、流量等，根据预设算法进行处理，再通过模拟量 输出模块对设备进行连续调节或闭环控制，提高设备的控制 精度和稳定性。
电气控制与PLC应用
电气控制与PLC应用1. 介绍电气控制是一种通过使用电力和电子技术来控制各种机械和工业过程的方式。
PLC（可编程逻辑控制器）是电气控制的核心技术之一，广泛应用于制造业和自动化领域。
本文将介绍电气控制的基本概念和原理，以及PLC在工业控制中的应用。
2. 电气控制的基本概念和原理电气控制是通过使用电力来控制机械设备和工业过程的一种技术。
它通过使用电路和电子设备来控制电力的流动和转换，从而实现对设备和过程的精确控制。
电气控制系统由以下几个基本组成部分组成：2.1 电源电源是提供电力的装置。
它可以是电力公司的供电系统，也可以是独立的发电机或电池。
2.2 开关和保护装置开关和保护装置用于控制电力的流动和保护设备免受电流过载、短路和其他电力问题的损坏。
2.3 控制元件控制元件是用于控制电力的流动和转换的电子设备。
它们包括继电器、接触器、开关和传感器等。
2.4 控制回路控制回路是连接电源、开关和控制元件的电路。
它通过控制电流和信号的流动来控制设备和过程。
3. PLC的基本原理和工作方式PLC（可编程逻辑控制器）是一种使用可编程方式来控制机械和工业过程的电子设备。
它采用了数字电路和微处理器的技术，可以实现复杂的控制逻辑。
PLC的基本原理和工作方式如下：3.1 输入和输出PLC的输入是通过传感器和开关等设备获取的外部信号。
它们可以是数字信号（例如开关的开关状态）或模拟信号（例如温度传感器的电压信号）。
PLC的输出是通过执行器和继电器等设备控制的外部设备。
它们可以是电动机、阀门、光源等。
3.2 中央处理器（CPU）PLC的中央处理器（CPU）是控制逻辑的核心。
它通过读取输入信号、执行预设的控制逻辑，并根据结果控制输出设备。
3.3 内存PLC内存用于存储程序和数据。
它包括存储控制逻辑的程序存储器和存储器元件。
3.4 输入/输出模块PLC通过输入/输出模块与外部设备连接。
输入模块负责接收外部信号，并将其转换为数字信号以供CPU处理。
教案电气控制与PLC应用
电气控制与PLC应用第一章：电气控制基础1.1 概述介绍电气控制的基本概念、分类和应用领域解释电气控制系统的组成和作用1.2 常用低压电器介绍开关、接触器、继电器、保护器等低压电器的结构和原理分析各种低压电器在电气控制系统中的应用和选择方法1.3 电气控制电路图的识读解释电气控制电路图的符号和表示方法指导学生识读简单的电气控制电路图，理解其工作原理第二章：可编程逻辑控制器（PLC）概述2.1 PLC的基本概念介绍PLC的定义、发展和应用领域解释PLC与传统继电器控制系统的区别和优势2.2 PLC的组成与工作原理介绍PLC的硬件组成，包括中央处理单元、输入/输出模块、电源模块等解释PLC的工作原理，包括扫描周期、输入输出处理、程序执行等2.3 PLC编程软件的使用介绍PLC编程软件的功能和界面指导学生使用编程软件进行简单的程序编写和仿真调试第三章：基本指令及其应用3.1 基本指令介绍解释PLC基本指令的分类和作用介绍常用的逻辑运算指令、定时器指令、计数器指令等3.2 基本指令的应用实例通过实际案例分析，展示基本指令在电气控制系统中的应用和实现方法指导学生编写简单的PLC程序，实现特定的控制功能3.3 编程规则与技巧介绍PLC编程的基本规则和技巧分析常见的编程错误和问题，并提供解决方法第四章：功能指令及其应用4.1 功能指令概述介绍PLC功能指令的分类和作用解释功能指令的使用条件和限制4.2 常用功能指令的应用实例通过实际案例分析，展示功能指令在电气控制系统中的应用和实现方法指导学生编写复杂的PLC程序，实现高级控制功能4.3 功能指令编程实例提供具体的编程实例，指导学生运用功能指令解决实际问题分析编程实例中的关键步骤和注意事项第五章：电气控制与PLC应用案例分析5.1 案例一：电动机的控制分析电动机控制系统的需求和功能设计PLC程序，实现电动机的启动、停止、正反转等控制功能5.2 案例二：工业控制介绍工业的基本原理和结构分析工业控制系统的需求，设计PLC程序，实现的运动控制和任务执行5.3 案例三：自动化生产线控制分析自动化生产线的工艺流程和控制需求设计PLC程序，实现生产线的自动化控制，包括物料传送、装配、检测等功能5.4 案例四：楼宇自动化系统控制介绍楼宇自动化系统的组成部分和功能分析楼宇自动化系统的控制需求，设计PLC程序，实现照明控制、空调控制、安防等功能5.5 案例五：环保设备控制分析环保设备的工作原理和控制要求设计PLC程序，实现环保设备的精密控制，包括排放监测、故障诊断等功能第六章：PLC编程技术进阶6.1 顺序功能图（SFC）编程介绍顺序功能图的概念和基本组成指导学生如何使用SFC描述复杂控制过程分析SFC到PLC程序的转换方法6.2 功能块图（FB）和顺序控制图（SO）编程解释功能块图和顺序控制图的概念和用途展示如何使用功能块图和顺序控制图编写PLC程序讨论在实际应用中选择这些编程方法的优缺点第七章：PLC通信技术7.1 PLC通信基础介绍工业通信的标准和协议，如Modbus、Profibus、Ethernet/IP 等解释PLC通信网络的拓扑结构和通信介质讨论通信故障的诊断和解决方法7.2 PLC网络配置与调试指导学生如何配置PLC网络，包括选择合适的通信协议和设置参数展示如何进行PLC网络的调试和测试分析网络通信在实际应用中的问题和解决方案第八章：人机界面（HMI）与PLC应用8.1 HMI基础介绍人机界面的功能、类型和基本组成解释HMI与PLC的连接方式和数据交换机制讨论HMI在工业自动化中的应用和优势8.2 HMI编程与组态指导学生如何使用HMI编程软件进行界面设计和程序编写展示如何配置HMI与PLC的数据连接和通讯参数分析在实际项目中，如何根据需求设计HMI界面第九章：电气控制与PLC系统的维护与故障诊断9.1 电气控制系统的维护介绍电气控制系统维护的基本内容和注意事项讨论维护过程中常用的工具和技术分析维护过程中常见的问题和解决方法9.2 PLC系统的维护与故障诊断解释PLC系统维护的重要性，包括硬件和软件的维护指导学生如何进行PLC系统的故障诊断，包括故障排查和修复分析不同故障类型及其原因，提供相应的解决策略第十章：电气控制与PLC应用案例实操10.1 PLC控制系统的设计与实施分析实际项目需求，指导学生进行PLC控制系统的设计讨论控制系统实施过程中的注意事项和技术要点分析项目实施过程中可能遇到的问题和解决方案10.2 PLC控制系统的调试与优化介绍PLC控制系统调试的基本方法和流程指导学生如何对控制系统进行优化，提高性能和稳定性分析调试和优化过程中，如何根据实际情况调整参数和程序第十一章：高级PLC应用技术11.1 运动控制与PLC介绍PLC在运动控制中的应用，包括步进电机、伺服电机控制解释运动控制相关的PLC指令和功能模块分析运动控制程序的设计方法和实例11.2 数据处理与PLC讲解PLC在数据处理方面的应用，如数据采集、处理、存储等介绍PLC的数据处理指令和功能模块探讨数据处理在工业自动化中的应用实例第十二章：PLC在特殊应用领域的应用12.1 PLC在过程控制中的应用介绍PLC在工业过程控制中的应用，如温度、压力、流量控制解释过程控制相关的PLC指令和功能模块分析过程控制程序的设计方法和实例12.2 PLC在分布式控制系统中的应用讲解PLC在分布式控制系统（DCS）中的应用介绍PLC在DCS中的角色和功能分析DCS系统中PLC程序的设计和实施方法第十三章：PLC与工业网络13.1 PLC在工业网络中的作用介绍PLC在工业网络中的地位和作用解释工业网络的基本结构和通信协议分析工业网络中PLC的通信和数据交换方法13.2 PLC网络的安全性与可靠性讲解PLC网络的安全性和可靠性重要性介绍提高PLC网络安全性和可靠性的方法和技术分析PLC网络在工业自动化中的挑战和解决方案第十四章：PLC编程软件的高级应用14.1 编程软件的高级功能介绍PLC编程软件的高级功能，如仿真、调试、维护等讲解如何利用编程软件进行高级编程和项目管理的技巧分析高级功能在实际项目中的应用实例14.2 编程软件的二次开发讲解如何进行PLC编程软件的二次开发，以扩展软件功能介绍常用的编程语言和开发工具分析二次开发在特定应用场景中的优势和挑战第十五章：电气控制与PLC应用综合案例实操15.1 PLC控制系统的设计与实施实例分析一个综合性的PLC控制系统项目需求指导学生进行控制系统的设计和实施，包括硬件选择、编程、调试等分析项目实施过程中的关键步骤和经验教训15.2 PLC控制系统的性能优化讲解如何对PLC控制系统进行性能优化指导学生对控制系统进行调试和优化，提高性能和稳定性分析优化过程中遇到的问题和解决方案重点和难点解析本文主要介绍了电气控制与PLC应用的教学教案，涵盖了基础概念、硬件组成、编程技术、通信技术、人机界面、系统维护与故障诊断等多个方面，并通过案例实操进行了深入的讲解。
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电气控制与plc原理及应用重点
电气控制与plc原理及应用重点
电气控制是工业生产过程中不可或缺的一个环节。
它不仅能提高工业生产的效率，降低生产成本，还能保证工业设备的安全运行。
电气控制的核心是PLC（可编程逻辑控制器）系统。
PLC是一种专门用于自动化控制的设备，它能快速、精确地执行从传感器采集到的数据，并通过程序调度命令工业设备进行相应的运行。
由此可见，PLC技术在工业生产中具有非常广泛的应用，下面我们来详细介绍一下电气控制与plc原理及应用的重点。
一、电气控制的基础
电气控制的基础在于掌握组态软件（如：SIEMENS)和PLC输入输出信号的设置及参数调节等相关基础知识。
这方面需要具备一定的电气知识和PLC编程技能。
因此，学习电气控制的前提是对电路相关概念和原理有一定的了解。
例如：电路的故障诊断、电路等效原理、电气继电器等等。
二、PLC的基本概念和原理
1.可编程性：PLC系统是可编程的，它能够根据不同的程序控制工业设备的运行。
与传统的机械控制、电气控制和伺服控制相比，PLC的编程和修改成本更低，且更易实现。
2.输入与输出：PLC系统的输入通常来自于外界传感器及请求器等，而输出则是直接输出给例如电机、电磁阀等工业设备控制信号。
3.逻辑控制：PLC具有逻辑控制功能，其逻辑与各种成本高昂的传动控制系统相比更加可靠、反应速度更快。
三、PLC的应用与优势
PLC技术因其可编程性和极高的灵活性，成为自动化领域中广泛应用的控制系统之一。
下面介绍几个重要的应用领域：
1.电厂、水处理厂及电力站等公用设施的自动化控制。
2.物流、制造业及成品厂等工业生产自动化领域。
3.交通运输、楼宇自动化等领域的控制系统。
PLC技术的优势不仅在于提高生产效率、降低生产成本，而且还可以提高工作环境和生产安全性，降低工伤率和设备损坏率。
四、PLC在电气控制中的实践应用
PLC可应用于控制数控机床、落地插座、交通信号灯、输送带以及珍珠奶茶机等各类工业设备。
下面详细介绍其中一些应用。
1. 珍珠奶茶机的PLC控制系统
传统的珍珠奶茶机通过机械控制和人工操作制作珍珠奶茶，容易出现产品质量不稳定等问题。
引入PLC技术后，珍珠奶茶机完全可以通过由PLC派工，传感器检测，执行元件动作的方式来控制珍珠奶茶机的行动。
2. 输送带控制
输送带是工业生产中必不可少的贯穿各个流程的设备。
它能够帮助企业实现生产线作业的自动化。
PLC控制输送带可以根据工作要求分配任务，实现快速调度，并且具有很好的响应速度。
输送带轨道上安装的传感器能够及时反馈工作现场的实时状态，通过PLC系统实现整个生产自动化控制。
3.数控机床自动化控制
数控机床是一种自动化生产工具，可以控制加工质量、加工效率和工作安全。
PLC控制数控机床主要是通过传感器来检测加工过程中的状态，以及读取加工程序文件。
这些信号被传送到PLC系统中进行分析处理，并通过输出口控制对应
的执行设备。
总之，PLC技术因其灵活性、安全性和可靠性，已经成为了电气控制领域的重要发展方向。
熟练掌握PLC技术，掌握电气控制相关知识，有助于在工业生产领域开拓职业发展新的空间。