PLC控制技術（西門子）項目八專項應用配套教案機械工業出版社項目八灌裝生產線控制系統（理論）課題灌裝生產線控制系統理論課時2周次項目序號教學分析知識目標了解灌裝生產線控制系統的組成和工作過程；掌握PLC相關指令的應用方法；掌握常用傳感器的基本原理及使用方法。能力目標能夠安裝灌裝生產線控制系統的電氣線路；能編寫PLC控制程序并調試程序使其滿足控制要求；能夠對生產線的質量進行監控、管理并解決實際問題。思政目標培養學生團隊合作意識和溝通協作能力；引導學生關注社會責任和環保問題，使學生樹立綠色生產的理念。重點遞增、遞減指令的使用方法難點樣例程序的調試方法學法指導學情分析同學們之前學習過PLC的基本指令及部分應用指令，也可以完成一些簡單項目的接線、編程調試；本項目學習時采用任務引領，小組合作、理實結合的學習方法，通過任務引導同學們由理論到實踐，再通過小組合作學習遞增、遞減、計數、比較等指令，實現灌裝生產線的控制。教法選擇案例教學法、任務驅動教學法教具學具PLC、多媒體視頻、課件教學過程導入新課近年來，我國的飲料市場發展迅速，包括碳酸飲料，果汁、蔬菜汁飲料，乳品飲料、瓶裝礦泉水、茶飲品等在內各種飲料不斷發展。隨著各種飲料產量上的不斷增加，使生產飲料的各種設備也變得火熱起來。灌裝生產線控制系統是將液體產品裝入固體容器中，并在容器外貼上標簽，此系統需高速高精確的灌裝工藝、傳輸帶連續給料、高速準確貼標等性能，一般應用于各種液體、膏體、半流體等物料的清洗、灌裝、旋蓋、貼標、噴碼等工作。教學內容教師活動學生活動設計目的場景引入圖片、視頻展示各種灌裝生產線的工作場景1.視頻、圖片展示灌裝生產線。問題1：灌裝生產線的工作任務有哪些？問題2：PLC如何感知灌裝線中已灌裝的和正在灌裝中的數量。2.觀看視頻，分組討論生活情境引入，激發學生學習興趣提高學生積極探索新知能力以及小組合作意識教學內容教師活動學生活動設計目的一、遞增指令和遞減指令1.遞增指令遞增指令是對輸入值IN加1并將結果輸入OUT中。根據數據對象的不同，200SMART中共有3種遞增指令，分別是字節型遞增INC_B、字型遞增INC_W和雙字型遞增INC_DW，如圖8-2所示。需要注意的是：字節遞增(INC_B)運算為無符號運算，其數據范圍為0到255；字遞增(INC_W)運算為有符號運算，其數據范圍為-32768到+32767；雙字遞增(INC_DW)運算為有符號運算，其數據范圍為-2147483648到+2147483647。遞減指令遞減指令是對輸入值IN減1并將結果輸入OUT中。根據數據對象的不同，200SMART中共有3種遞減指令，分別是字節型遞減DEC_B、字型遞減DEC_W和雙字型遞減DEC_DW，如圖8-4所示。和遞增指令一樣：字節遞減(DEC_B)運算為無符號運算，其數據范圍為0到255；字遞減(DEC_W)運算為有符號運算，其數據范圍為-32768到+32767；雙字遞減(DEC_DW)運算為有符號運算，其數據范圍為-2147483648到+2147483647。1.教師講解指令的功能2.講解之后教師將指令應用的程序輸入到編程軟件中并下載到PLC中運行3.教師運行PLC程序，演示給學生看程序運行的效果。（1）遞增遞減4.教師讓學生分組學習討論，每組派一個代表進行講解例題。并根據學生講解情況進行更正及總結。1.學生聽完教師的講解后，在老師給出的程序上進行分析并講解原理。2.學生將老師給出的程序自己輸入到PLC中并運行，觀察程序執行情況。小組討論比較指令格式及數據類型每組派一名代表發言理論與實踐相結合，講完學完接著進行練習分析，讓學生知識點掌握更牢固通過學生自習，小組討論，讓學生能夠各抒己見，培養學生獨立思考的能力及小組合作的精神。老師及時總結給正確答案加以強化，使學生能夠記憶深刻。二、傳感器的基本工作過程和使用方法1.光電式傳感器的基本工作過程其主要由光發射器和光接收器構成。如果光發射器發射的光線因檢測物體不同而被遮掩或反射，到達光接收器的量將會發生變化。光接收器的敏感元件將檢測出這種變化，并轉換為電氣信號，進行輸出。大多使用可視光（主要為紅色，也用綠色、藍色來判斷顏色）和紅外光。按照接收器接收光的方式的不同，光電式接近開關可分為對射式、反射式和漫射式3種。2.光電傳感器的接線方法光電式傳感器是三線制傳感器，其接線方法采用漏型輸入。傳感器接線如圖8-6所示，傳感器棕色線接DC2V電源的正極、藍色線接DC24V電源的負極、黑色線接PLC的輸入端。3.磁性開關的安裝及使用磁性開關是用于檢測氣缸的活塞桿位置，磁性開關動作時，輸出信號“1”，LED亮；磁性開關不動作時，輸出信號“0”，LED不亮。4.磁性開關的接線方法磁性開關是二線制傳感器，其接線方法采用漏型輸入。傳感器接線如圖8-8所示，傳感器棕色線接PLC輸入端、藍色線接PLC輸入的公共端（輸入DC24V電源負極）。教師講解傳感器的基本工作原理教師講解傳感器的接線方法學生按照老師提供的接線方法對傳感器進行接線4.教師讓學生分組學習討論，每組派一個代表進行講解例題。并根據學生講解情況進行更正及總結。1.學生聽完教師的講解后，分組相互講解原理。2.學生按照老師指導的接線方法進行傳感器的接線。3.觀察傳感器的使用現象。小組討論傳感器的不同類型；不同傳感器的接線方法。理論與實踐相結合，講完學完接著進行練習分析，讓學生知識點掌握更牢固通過學生自習，小組討論，讓學生能夠各抒己見，培養學生獨立思考的能力及小組合作的精神。老師及時總結給正確答案加以強化，使學生能夠記憶深刻。課堂小結1.掌握遞增、遞減指令的使用方法；2.掌握常用傳感器的接線方法。3.了解光電傳感器、磁性開關的工作現象。作業布置牢記并默寫遞增、遞減指令；查看任務的控制要求，了解系統的輸入輸出要點，為實訓做好備;教學后記項目四霓虹燈控制系統教案（實訓）項目名稱灌裝生產線控制系統實訓課時4周次項目序號實訓目標掌握PLC控制灌裝生產線系統的外部接線及操作；2.學會PLC編寫PLC控制灌裝生產線控制系統程序，能完成程序的調試；3.培養學生實訓操作的規范意識、節約意識，強化安全意識。作業準備各組長按照器材列表準備實訓器材技術要求準確設置PLC參數；合理進行I/O分配；注意事項1、通電調試前一定先用萬用表測量確保各線路連接完好無誤。2、梯形圖無誤。實訓時間40分鐘評分準備項目內容評估內容評估標準配分學生自評學生互評教師評價專業技能知識掌握情況1.能掌握傳感器的基本工作原理得3分；2.能掌握遞增及遞減指令得4分；3.了解系統的工作過程及要點得3分。10前期準備和安全檢查1.未檢查電動機狀況扣2分；2.未檢查器件狀況扣2分；3.未檢查確認量工、量具扣2分；4.未檢查確認耗材扣2分；5.未清潔工位扣2分。10元器件安裝1.不按圖紙安裝扣5分；2.元件安裝不牢固,每只扣2分；3.元件安裝不整齊、不勻稱、不合理,每只扣2分4.損壞元件扣5分；5.走線槽安裝不符合要求,每處扣1分。10電路安裝工藝1.錯、漏、多接一根線扣5分；2.導線沒有使用插針每處扣1分；3.連接的導線沒有套打印的號碼管每處扣1分；4.損傷導線絕緣或線芯,每根扣4分；5.接地線不完整扣10分；6.多余的導線沒有放入線槽每處扣3分；7.配線不美觀、不整齊、不合理,每處扣2分。20程序檢查與運行不能按照控制要求實現功能每處扣2分。20方法自主學習能力預習及做好上課準備5理解、總結能力能正確理解任務，善于總結5創新能力選用新方法、新工藝效果好5職業素養團隊協作能力積極參與、小組協作5語言表達能力觀點表達清楚，展示效果好5安全操作能力1.未穿工作服扣1分；2.未清潔、未歸位工、量具扣2分；3.操作過程損壞元器件或工量具、有安全隱患扣2分。5合計100教法選擇項目引領、任務驅動法教具學具課件、編程軟件、PLC等操作步驟（詳寫）活動一：在教師引領、實訓組長示范下，按任務規范要求，進行單項技能訓練（3課時）任務1：確定I/O分配表（5分鐘）輸入輸出PLC地址元器件符號功能說明PLC地址元器件符號功能說明I0.0S1一級傳輸帶A點光電傳感器Q0.0KM1一級傳輸帶運行I0.1S2一級傳輸帶B點光電傳感器Q0.1KM2二級傳輸帶運行I0.2S3壓蓋機壓蓋點光電傳感器Q0.2KA1灌裝機料閥打開I0.3S4二級傳輸帶C點光電傳感器Q0.3YV1壓蓋機氣缸伸出I0.4S5二級傳輸帶D點光電傳感器Q0.4YV2壓蓋機氣缸縮回I0.5S6貼標機貼標點光電傳感器Q0.5YV3貼標機氣缸伸出I0.6S7壓蓋機氣缸上限傳感器Q0.6YV4貼標機氣缸縮回I0.7S8壓蓋機氣缸下限傳感器Q0.7KA2機械手動作信號I1.0S9貼標機氣缸上限傳感器Q1.0I1.1S10貼標機氣缸下限傳感器Q1.1I1.2S11一級傳輸帶末端光電傳感器Q1.2任務2：閱讀電氣原理圖（10分鐘）任務3：電氣線路的安裝與測量（60分鐘）（1）安裝元器件的技術規范1).安裝前必須檢查元器件有無損壞。2).安裝要橫平豎直，各器件留有一定的間距。3).不同電壓等級的器件要分開安裝。4).PLC要遠離干擾源。5).元器件的安裝要牢固可靠。（2）電氣線路安裝的要求1）.布線橫平豎直、不凌亂、不架空，導線連接可靠、不松動；2）.導線顏色、線徑使用正確；3）.導線兩端均使用冷壓插針、不傷線芯、不破皮、不露銅；4）.連接的導線套有寫有編號的號碼管；5）.導線正確進線槽，線槽外過長的要使用纏繞管；6）.接地可靠、完整。（3）測量電路測量電路正確性的目的是為通電調試做好準備，排除接線可能出現的錯誤，杜絕安全事故的發生。應測量的部位：電源部分、終端電路部分、輸入電路部分、輸出電路部分。任務4.組態觸摸屏（15分鐘）圖8-10觸摸屏界面表2觸摸屏控件與PLC地址對照表序號控件名稱PLC地址數據類型1“啟動系統”按鈕M10.0位2“停止系統”按鈕M10.1位3“已灌裝瓶數”數據顯示VW112整型4“已壓蓋瓶數”數據顯示VW114整型5“已貼標瓶數”數據顯示VW116整型6“已裝箱瓶數”數據顯示VW108整型7“已裝箱箱數”數據顯示VW110整型8灌裝參數設置VW100整型任務5：編寫程序并調試（45分鐘）（1）圖8-11為系統啟動程序，M10.0是觸摸屏中“系統啟動”按鈕、M10.1是觸摸屏“系統停止”按鈕。圖8-11啟動控制程序（2）圖8-12為一級傳輸帶和二級傳輸帶的驅動程序，系統啟動后Q0.0和Q0.1同時得電，一級傳輸帶和二級傳輸帶同時運行。當系統處于灌裝（M1.0得電）、壓蓋（M1.1得電）、貼標（M1.2得電）時，線圈斷電、傳輸帶停止。圖8-12一級傳輸帶和二級傳輸帶的驅動程序（3）圖8-13為統計一級傳輸帶上的瓶數，首端（A點）光電傳感器檢測到瓶放入后VW104加一、末端光電傳感器檢測到瓶到達整理平臺后VW104減一。圖8-13統計一級傳輸帶上的瓶數程序（4）圖8-14為灌裝程序，B點光電傳感器檢測到空瓶達到灌裝位置后，打開料閥進行灌裝，灌裝的容量由觸摸屏進行設置（VW100），用時間繼電器T37控制灌裝的時間，灌裝完成后VW112加一。圖8-14灌裝控制程序（5）圖8-15為壓蓋程序，壓蓋機壓蓋點傳感器檢測到瓶子后，驅動壓蓋機氣缸下降對瓶子進行壓蓋。壓蓋氣缸到達下限后，延時2秒再自動返回到上限，完成壓蓋工作。圖8-15壓蓋機壓蓋控制程序（6）圖8-16為整理平臺的瓶數統計及機械手的控制程序。當整理平臺上的瓶數大于0且二級傳輸帶上的瓶數小于10時，機械手即動作開始搬運瓶子。Q0.7是送給工業機器人的控制信號，每3秒一個控制周期。圖8-16整理平臺的瓶數統計及機械手的控制程序（7）圖8-17為統計二級傳輸帶上的瓶數，首端（C點）光電傳感器檢測到瓶放入后VW106加一、末端光電傳感器檢測到瓶到達整理平臺后VW106減一。圖8-17整理平臺的瓶數統計及機械手的控制程序（8）圖8-18為貼標程序，貼標機貼標點傳感器檢測到瓶子后，驅動貼標機氣缸下降對瓶子