可编程控制器教案（共8篇）
可编程控制器（PLC）实验教案
实验一 PLC软硬件介绍
硬件部分主要了解TVT-90A箱式PLC学习机的基本配置及其机构、基本工作原理，掌握输入输出接口及各种指示灯的连接方法。
软件部分主要学会使用FPWIN GR软件的安装、程序输入、编辑、下载与上传、参数设置、打印等功能。
实验二 基本指令编程方法及训练
学会逻辑指令、定时指令、计数指令的输入方法；初步掌握如何应用逻辑指令、定时指令、计数指令来解决实际程序设计问题。1．逻辑指令
任务1：程序输入练习（见指导书P17）；（略）任务2：根据时序图（见指导书P17）编写程序。
2．定时指令
任务1：利用TM指令编程，产生连续方波信号输出，其周期设为3s，占空比为2：1。
任务2：根据时序图（见指导书P18）采用TM指令进行编程。
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3．计数指令
任务1：采用CT指令实现上述定时指令任务2的加工工序要求；
任务2：用一个按钮开关控制三个灯，按钮按一下1灯亮，再按三下2灯亮，再按三下3灯亮，再按一下全灭，如此反复。
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任务3：用可逆计数指令实现图示时序图（见指导书P17）的控制过程。（根据学生知识掌握水平可增删）。
解1：
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解2：
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解3：
实验三 高级指令编程方法及训练
学会基本及高级传送指令、移位、算术运算指令的输入方法；初步掌握如何应用传送指令、移位、算术运算指令来解决实际程序设计问题。1． 传送指令
任务1：用传送指令实现当按钮X1按下时，将“1949，10，1”这组数据分别送入DT0~DT2中，当X0按下时又可全清且清零优先。
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任务2：用传送指令实现输入开关对输出灯亮多少的控制：
X7=OFF时
Xn=ON：输出端n个灯亮，其余灭；
X7=ON时
Xn=ON：输出端n个灯灭，其余亮。
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2． 数据移位指令
任务1：利用移位指令使输出的8个灯从左到右以s速度依次亮；当灯全亮后再从左到右依次灭。如此反复运行。
任务2：利用左右移位指令，使一个亮灯以0.2s的速度自左向右移动，到达最右侧后，再自右向左返回最左侧，如此反复。X2=ON时移位开始，X22=OFF时，清零。（根据学生知识掌握水平可增删）
3． 算术运算指令
任务1：分别用BIN算术运算指令和BCD算术运算指令完成下式的计算：(12344321)12345651234
（1）BIN算术运算指令
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（2）BCD算术运算指令
实验四 电机控制实验/八段码显示实验
掌握电机控制、八段码实验板的接线方法，弄清楚电机控制、八段码实验板的控制原理，并完成相应的程序设计任务。1．电机控制实验
任务1：利用电机控制实验板编程实现电动机的Y/⊿启动控制；
任务2：利用电机控制实验板编程实现电动机的正反转和Y/⊿启动控制。
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2．八段码显示实验
任务1：将指导书P23中四组抢答器的PLC程序输入PLC进行调试，并领会的程序设计思路与方法；
解：另一种设计方法：
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任务2：在任务1的基础上完成五组抢答器的程序设计。
实验五 数值运算实验/天塔之光实验
掌握八段码显示实验板、天塔之光实验板的接线方法，弄清楚八段码、天塔之光实验板的控制原理，并学会利用八段码显示实验板完成相应的数值运算程序设计任务，利用天塔之光实验板完成相应的流水灯控制程序设计任务。1． 数值运算实验
任务1：将指导书P24中两位BCD代码相加的PLC程序输入PLC进行调试，并领会的程序
设计思路与方法；（略）
任务2：完成一位BCD码减一位BCD码的运算，显示运算结果，有借位则小数点亮；
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任务3：完成一位BCD码乘一位BCD码的运算，循环显示运算结果，小数点亮的表示个位，无小数点的表示十位；
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任务4：完成一位BCD码除一位BCD码的运算，循环显示运算结果，小数点亮的表示商，无小数点的表示余数。
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2． 天塔之光实验
任务1：用PLC控制灯光闪烁：L1、L4、L7亮，1s后灭，接着L2、L5、L8亮，1s后灭，接着L3、L6亮，1s后灭，接着L1、L4、L7亮，1s后灭„„，如此反复。
任务2：用PLC控制灯光闪烁：L1亮2s后灭，接着L2、L3、L4亮2s后灭，接着L6、L7、L8亮2s后灭，接着L1亮2s后灭„„，如此反复。
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实验六 交通信号灯控制实验/水塔水位自动控制实验
掌握交通信号灯控制、水塔水位自动控制实验板的接线方法，弄清楚交通信号灯控制、水塔水位自动控制实验板的控制原理，并完成相应的程序设计任务。1．交通信号灯控制
任务1：将指导书P26中交通信号灯中指的PLC程序输入PLC进行调试，并领会的程序
设计思路与方法； 另一种解法：
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任务2：根据任务1的设计思路，将绿灯亮的时间从主机板上的拨码器高两位输入，而绿灯闪烁和黄灯亮的时间皆为2s。（本题适合于基础较好的同学）
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2． 水塔水位自动控制实验
任务1：根据下述控制要求完成程序设计：
当水池水位低于水位界（S4=ON）时，电磁阀Y打开进水。当水位高于水池高水位界（S3=ON），阀Y关闭。当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔低位界时，S2为ON，电机M运转，开始抽水。当水塔水位高于水塔高水位界时，电机M停止。
任务2：根据下述控制要求完成程序设计：
当水池水位低于低水位界（S4=ON）时，电磁阀Y打开进水定时器开始定时，2s后，如果S4还不为OFF，那么阀Y指示灯闪烁，表示阀Y没有进水，出现故障，S3为ON后，阀Y关闭。当S4为OFF时，且水塔水位低于水塔低位界时，S2为ON，电机M运转，开始抽水。当水塔水位高于水塔高水位界时，电机M停止。
实验七 自控成型机实验/自控轧钢机实验（根据学时数、学生掌握知识情况可增删）
掌握自控成型机实验、自控轧钢机实验板的接线方法，弄清楚自控成型机实验/自控轧钢机实验板的控制原理，并完成相应的程序设计任务。1．自控成型机实验
任务1：根据下述控制要求完成程序设计：
（1）初始状态：当原料放入成型机时，各液缸为初始状态：Y1=Y2=Y4=OFF，Y3=ON。S1=S3=S5=OFF，S2=S4=S6=ON。
（2）启动运行：当按下启动键，系统动作要求如下：
1）Y2=ON，上面液压缸的活塞B向下运动，便使S4=OFF。
2）当该液压缸活塞下降到终点时，S3=ON，此时，启动左液压缸，A的活塞向右运动，右液压缸C活塞向左运动，Y1=Y4=ON时，Y3=OFF，S2=S6=OFF。3）当A缸活塞运动到终点时，S1=ON，并且C缸活塞也到终点，S5=ON时，原料已成型，各液压缸开始退回到原位。首先，A，C缸返回，Y1=Y4=OFF，Y3=ON，使S1=S5=OFF。4）当A，C缸返回到初始位置，S2=S6=ON时，B液压缸返回，Y2=OFF，使S3=OFF。
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5）当B缸返回到初始位置，S4=ON时，系统回到初始状态，延时10s，取出成品，放入原料后，开始下一工件的加工。
任务2：根据下述控制要求完成程序设计：
（1）初始状态：当原料放入成型机时，各液缸为初始状态：Y1=Y2=Y4=OFF，Y3=ON。（2）启动运行状态：当按下启动键，系统动作要求如下：
1）Y2=ON，上面液压缸的活塞B向下运动，便使S4=OFF。
2）当该液压缸活塞下降到终点时，S3=ON，此时，启动左液压缸，A的活塞向右运动，右液压缸C活塞向左运动，Y1=Y4=ON时，Y3=OFF，S2=S6=OFF。3）当A缸活塞运动到终点时，S1=ON，并且C缸活塞也到终点，S5=ON时，原料已成型，各液压缸开始退回到原位。首先，A，C缸返回，Y1=Y4=OFF，Y3=ON，使S1=S5=OFF。4）当A，C缸返回到初始位置，S2=S6=ON时，B液压缸返回，Y2=OFF，使S3=OFF。5）B缸返回到初始位置，S4=ON时，系统回到初始状态，延时10s，取出成品。6）此时，计一个成品数，然后，放入原料后，开始下一工件的加工。
（3）停止操作：按一下停止按钮后，在当前的工件加工完毕后，回到初始状态并停止运行。
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2．自控轧钢机实验
任务1：根据下述控制要求完成程序设计：当启动按钮按下，电动机M1、M2运行，传送钢板，检测传送带上有无钢板的传感器S1有信号（为ON），表征有钢板，则电动机M3正转，S1的信号消失（为OFF），检测传送带上钢板到位的传感器S2有信号（为ON），表征钢板到位，电磁阀Y1动作，电动机M3反转，S2的信号消失。接着S1有信号，电动机M3正转„„，重复经过三次反复循环，S2有信号后，则停机一段时间（10s），取出成品后，继续运行。当按下停车按钮后则停机，需重新启动。
实验八 多种液体自动混合实验（根据学时数、学生掌握知识情况可增删）
掌握多种液体自动混合实验板的接线方法，弄清楚多种液体自动混合控制实验板的控制原理，并完成相应的程序设计任务。
任务1：根据下述控制要求完成程序设计：
（1）初始状态：容器是空的，各个阀门皆关闭，Y1、Y2、Y3均为OFF，传感器L1、L2、L3均为OFF，电动机M为OFF，加热器H为OFF。
（2）起动操作：按下起动按钮，开始下列操作：
1）Y1=Y2=ON，液体A和B同时注入容器，液面上升；当液面达到L2处时，L2=ON，使Y1=Y2=OFF，Y3=ON，即关闭Y1和Y2阀门，打开液体C阀门Y3。
2）当液面达到L1处时，Y3=OFF，M=ON，即关闭阀门Y3，电动机M启动开始搅拌。3）经10s搅匀后，M=OFF，停止搅拌，H=ON，加热器开始加热。
4）当混合液温度达到某一指定值时，T=ON，H=OFF，停止加热，使电磁阀Y4=ON，开始放出混合液体。5）当液面下降到L3时，L3从ON到OFF，再经过5s，容器放空，使Y4=OFF，开始下一个周期。
（3）停止操作：按下停车按钮，在当前的混合工作处理完毕后（当前周期循环到底），电气控制与PLC应用电子教案
PLC是通过存放在存储器内的程序实现控制功能的，要改变控制方式主要是改变程序，而PLC的软件简单易学，硬件连接简单，工作可靠性高、抗干扰能力强，便于与其它网络连接等诸多的优点使PLC很快的在逻辑控制、运动控制、过程控制等领域广泛使用。因此，掌握PLC的使用有着非常重要的意义。
1 PLC的选型
PLC的选择可以从以下几方面考虑：(1)选择品牌。目前国内采用的西门子和三菱的较多，其市场占有量大，性能稳定可靠，软件指令丰富，易于扩展等优点，被大部分用户接受，美国的产品价格较高，国内产品市场占有量小等因素被采用的相对较少，应根据项目的预算和技术要求选择合适的产品。(2)类型要合适。充分考虑输入输出信号的性质。如输入信号电压类型、等级、变化率，输出端的负载特点，以此选择配置相应机型和模块。目前，PLC以开关量的控制为主，应选择继电器输出型。(3)功能要适当。可选择整体式或机架模块式。如模块式需选择具有所需功能的PLC主机，根据需要还应选择相应的模块，如输入输出扩展模块、模拟量模块、高速计数模块、通信模块和人机界面单元等。(4)确定I/O点数。准确的统计出被控制设备对输入输出点数的总需要量。在实际统计出I/O点数的基础上加15%～20%的备用量，以便今后调整和扩充。估算系统对PLC响应时间的要求。响应时间包括输入、输出滤波时间和扫描周期。尽量选择扫描速度高的PLC。
2 PLC的程序设计
PLC的控制系统是以程序形式来体现其控制功能的，因此，大量的工作将用在软件设计上，即程序设计。目前，全世界有超过上百个PLC的生产厂家，市场占有量较大的有美国的A-B公司、通用公司，德国的西门子公司，日本的欧姆龙公司、三菱公司、日立公司和法国的施耐德公司等，而它们的编程语言和软件大相径庭，因此，应先学精一个公司的软件，再和其它品牌的软件比较学习，将事半功倍。就PLC的程序表达方式而言，基本有四种：梯形图、指令表、逻辑功能图和高级语言。采用最多的是梯形图语言，它沿用了传统的继电接触器接点、线圈、串并联等术语和图形符号，并且加入了很多高级指令，将微机的特点结合进去，形象而且直观，易于熟悉继电接触控制系统的人员学习，成为PLC第一用户语言。设计过程应注重以下步骤：(1)全面了解被控系统的必须任务，需完成的动作及动作顺序。这往往都是由生产工艺和设备的实际需要提出的目标。(2)进行I/O分配（输入输出分配）。确定哪些外围设备的信号送入PLC，如启动按钮、停止按钮、行程开关、热继电器辅助触点、检测设备获得的模拟量等；哪些外围设备是接收来自PLC信号的，如接触器线圈，灯泡、变频器、控制电机、执行装置等。确定了设备的输入输出后，需要列写出这些输入输出设备所对应的实际物理地址，比如I0.0连接启动按钮，Q0.3连接接触器线圈。(3)根据分配好的物理端口的标号进行软件编程，画出梯形图。尽量利用PLC内部功能软元件，减少硬件投入，降低成本；一般应独立每一路输出，便于控制和检查；输出若为正/反向控制的负载，不仅要从PLC内部程序上联锁，还要在PLC外部采取硬件措施，使系统更安全。梯形图应按照正确的顺序要求完成全部功能。(4)用计算机或手操器将软件送入PLC器件内部。(5)安装硬件。(6)现场调试。一般应先断开输出设备，连接输入设备，待运行一遍，确定输出指示灯的通断和预先设计的动作顺序完全一致后方可连接输出设备进行调试。
3 硬件的安装
3.1 电源的连接PLC通常用单相交流电源或24V直流电源供电。接线时，要分清接线端子上“N”端“零线”和“接地”端。PLC的供电线路要与其他大功率用电设备或会产生强干扰的设备分开。PLC应远离强干扰源。电源一般用带屏蔽层的隔离变压器供电，在有较强干扰源的环境中使用时，应将屏蔽层和PLC浮动端子接地，而接地线截面积不能小于2 mm2，接地电阻小于100Ω。
3.2 接地线的连接。PLC应接专用的地线，接地点应与其他动力设备的接地点分开，禁止与其他设备串联接地及通过水管、避雷线接地。
3.3 RUN端子的接线。在RUN端和COM间接入一个铵钮或开关，可以控制PLC进入运行状态，执行控制程序。如果按钮或开关断开，则PLC停止运行。
3.4 紧急停止线路应不受PLC控制，一般可以将紧急停止开关设在输出端口的COM端。
3.5 输入输出的连接控制系统有手动和自动的工作方式，可以把手动信号和自动信号叠加起来，按不同控制状态分成两组输入PLC。多重指令控制一个任务时，可先在PLC外部将它们并联后再接入一个输入点。PLC输出电路中没有保护，应在外部电路中串联熔断器等保护装置。有时，输出端多个相同小负载同步工作时也可将其并联接占用同一输出端子，节省输出端口（此方法慎用）。一台PLC驱动多个额定电压不同的负载时，应保证负载获得额定值，必须使不同负载用不同的COM端口。
4 PLC的调试
将编制好的程序写入PLC中，先不带负载模拟工况运行，通过输入输出信号指示灯观察各输入输出信号之间的变化关系是否符合控制要求，发现问题及时修改程序，直到满足工艺流程的要求。在模拟调试成功后，将输出端的负载接入现场实际控制系统中进行再次调试，直至完全正常。
5 提高PLC控制系统的抗干扰措施
5.1 工作环境安装PLC应避开大的热源，要有足够大的散热空间和通风条件。PLC的安装应避开强的振动源。尽量避免阳光直射、油雾、雨淋等；避免导电性杂物进入控制器。
5.2 输入信号抗干扰的方法当输入端有感性元件时，为防止感应电动势损坏模块，应在输入端并接RC吸收电路（交流输入信号）或并接续流二极管（直流输入信号）。
5.3 输出信号抗干扰的措施在PLC的输出端接有感性负载时，输出信号由OFF变为ON时，会产生突变电流；从ON变为OFF时，会产生反向感应电势。为防止干扰信号的影响，应在输出端，联RC吸收电路（交流负载）或并接续流二极管（直流负载）。
6 PLC的故障诊断
PLC本身具有自诊断功能，从PLC面板上指示灯的状态可以判断PLC系统的运行情况，通过更换单元或模块可以迅速排除故障。
6.1 POWER：
电源指示当PLC的电源接通，该指示灯亮。该灯不亮说明电源不通。
6.2 RUN:
运行指示当PLC基本单元的PLC端与COM端之间开关闭合或面板上RUN开关合上时，PLC即处于运行状态，RUN指示灯亮。若此灯不亮，说明基本单元出了故障。
6.3 BATT:
机内锂电池电压指示该指示灯亮说明锂电池电压不足，应该更换。
6.4 PROG.
E(CPU.E):程序出错指示。该指示灯闪烁说明出现程序语法错误，锂电池电压不足，定时器或计数器未设置常数，程序执行时间超出允许时间等问题。
6.5 输入或输出指示:
PLC有正常输入时，对应输入点的指示灯亮若PLC有输出且输出继电器动作,则对应输出点的指示灯亮。若输入指示灯不亮，应检查硬件连接是否有断路。在输出回路中，由于短路或其它原因造成PLC输出点在内部粘滞，只需将其接线换至空接线点上，同时修改相应程序。
7 结束语
综上所述，通过学通一种PLC就一通百通，应用自如显然不太可能，学习过程必须注意几大流派的代表作品，举一反三、触类旁通，通过从软件编程到硬件的安装、调试、维护、检修等一条完整的过程，不断积累经验才能提高PLC的使用技巧。
摘要：可编程序控制器(ProgrammableLogicController)简称PLC,已经和机器人、计算机辅助设计与制造成为现代工业的三大支柱,是工业自动化的重要工具。它具有很强的实践性、综合性和应用性。笔者对PLC的选型、程序设计、安装、调试,抗干扰、故障诊断等方面进行了探讨。
关键词：PLC选型,程序设计,安装,调试,抗干扰,故障诊断
参考文献
[1]王兆明.电气控制与PLC技术[M].清华大学出版社.
[2]孙同景.PLC原理及工程应用[M].机械工业出版社.
[3]高勤.电器及PLC控制技术(机电技术应用专业)[M].高等教育出版社.
本文阐述了在《可编程控制器》教学中如何由浅入深的引入应用技术来充实教学内容,以及如何提高学生专业理论知识和分析解决实际问题的能力方面作了一些探讨。
关键词: 可编程控制器 教学探讨
[引言]
随着科技的进步与发展,各行各业正在逐渐向智能化方向发展,传统继电器控制的生产设备,因其控制装置体积大、耗电多、可靠性差、改变生产程序不方便等缺点已难以满足多元化生产发展的需要。而《可编程控制器》(简称PLC)正是以其控制能力强、改变生产方式灵活、方便、可靠性高等特点,在自动控制领域突显较大的优势,从而在生产中得到了广泛应用。所以职业院校的教学,要以社会需求为目标,在专业教学中充实《可编程控制器》及其应用课题,才能适应社会的发展。作为职业院校的一名教师,经过多年的理论与实践教学,我觉得有以下几点体会,以供大家分享。
一、合理地安排教学内容
职业学院的学生学习基础参差不齐,在教学上势必存在一定的困难,这就要求我们教师基本功要扎实,理论水平要高,合理地安排教学内容,才能激发他们的学习兴趣,培养他们的实践能力。每个学院都有自己的教学特色,我院也不类外,且在教学实践中不断的探索和完善。例如:我院在完成了电力拖动单元的教学内容之后,及时安排了《可编程控制器》这门课程;从而使继电器控制的教学内容合理地得到延伸,但由于教材在教学内容的安排上是将全部基本指令学习完后,再安排指令的基本应用,最后再进行基本操作的学习。这样一来,理论知识与实践之间的相互脱节,很容易让学生顾此失彼,为此,我院在PLC教学中采用了课题式单元教学。每个教学单元由相同类型指令的应用组合而成,全部教学内容分成五个教学单元。五个单元主题分别是PLC结构与原理、时序控制、计数控制、步进控制、功能指令等综合应用。每个课题以一个实例为主线,其内容包括:应用实例的生产要求,生产条件, PLC控制线路,基本指令,调试等。(1)如:第二个单元安排有电机的点动控制、电动机的连续控制、电机的正反转控)制、电机的手动Y-Δ控制等时序控制内容。第四个单元则从机械手,电镀生产线,货物的存取、运输、检测等实例讲解步进控制内容。每个实例课题力求由简到繁、由易到难。如果这样合理地安排教学内容,相信一定会取得较好地教学效果。
二、 教学相长,重在实践
职业教育重在培养学生的实践能力,PLC的教学也不例外。例如数控维修专业的学生在车床控制电路的学习中,如何让学生领会控制原理,提高独立安装、维修操作的水平是本专业实习教学的重点。为了解决这些问题,一些教师只强调多学多练,这固然重要。然而电器电路的安装及维修,不是单纯强调多练就能从根本上解决问题的。因为控制电路是多种多样的,不同的控制对象有不同的控制电路与方法,故接线方式方法也就有所不同;造成的故障现象也是千变万化。因此,只有利用控制原理去分析其原因,确定、缩小故障可能出现的范围,才能迅捷地查找出故障点。如果不用电工理论去深刻领会控制原理,只凭多做多练是难以安装出高质量的电路控制板的,更谈不上电路维修了。所以没有一定的电工控制理论基础是学不好数控维修的,机床控制电路不外乎是基本逻辑控制电路。为此,只有让学生先掌握逻辑代数中的逻辑与、逻辑或、和逻辑非,然后使学生掌握电路的基本分析方法、了解简单机床控制电路的设计与技巧,从而增强学生的学习兴趣,又为将来进入更复杂设备的维修奠定了基础。
为此在教学中,我们首先要求学生不考虑配线工艺,根据电气控制原理图在电器安装板上用软导线和实际器件装接。完成后在不通电情况下,组织学生进行自查和互查,进一步使学生熟悉所学电路、提高自主学习的兴趣和信心,最后老师检查无误后通电试车。由于没有配线工艺的要求,学生可以集中精力掌握和熟悉控制电路,由简到繁、由浅入深、使学生学到的控制理论知识能够及时得到运用和验证。然后在学生已经掌握控制电路的基础上,再要求学生注重安装工艺技能的训练,包括元器件在安装板上的位置和布线要求、尽量做到维修方便、美观合理。通过实践,这样的安排教学不仅能够让学生掌握机床配电这一部分的知识,而且还能使学生达到融会贯通,从而有效的提高了教学效率。
三、教学体会
《可编程控制器》虽然型号、系列、厂家多种多样,但是它们都是采用逻辑指令、梯形图的编程方式。可以通过对某一品牌《可编程控制器》编程的学习,达到触类旁通的目的。例如三菱的定时器一般采用通电延时型,而西门子的定时器则分为S_PULSE(脉冲定时器)、S_PEXT(扩展脉冲定时器)、S_ODT(接通延时定时器)、S_ODTS(保持型接通延时定时器)、S_OFFDT(断电延时定时器)等五种;另外西门子的指令一般采用逻辑控制,如能掌握数字电路中的逻辑电路也有利于学生掌握西门子的相关指令,总而言之,对知识的融会贯通,才是学好知识的最佳方法。在教学过程中我院采用的是三菱FX2N与西门子SIEMENS S5-101U两种型号的可编程控制器。其中三菱PLC一共有40个实验平台,SIEMENS一共有20个实验平台,这些实验平台全部是我院系教师根据教学的需要,自行开发与研制,采用计算机编程,单片机选择程序控制,集成接线,模块选择。不仅提高了实验效果,增强了强电部分的实验安全,而且还节约了大约45%的实验平台经费。在教学上我们一般先让学生掌握三菱PLC,然后再根据学生的实际情况让他们自行在业余时间走进实验室在实验指导老师的帮助下完成对SIEMENS 的学习。这样不仅可以让一部分学生能够学到更多的知识,更重要的是能够让学生学会自主学习,有利于学生在今后的人生道路上更好地成长。
通过教学实践,使我感到可编程控制器技术是一门理论性、趣味性、实践性都很强的课程,而它又与电气控制电路有着密不可分的紧密联系。只要我们从教学实践出发,抓好专业教学的基础训练,以市场导向为立足点,合理安排好教学内容的先后顺序,注重学生学习兴趣和能力的培养,就一定能确保教学质量,并在教学中取得较好的社会效益和经济效益。
参考文献:
一．填空题
1.2.用接触器本身的触点来使其线圈保持通电的环节称为环节。
3.机床电气控制线路一般使用提供的控制电源。
4.根据工作原理而绘制的电器控制线路图是电气原理图。
5.PLC中的继电器输出模块可以驱动2安培的电阻性负载。
6.在顺序功能图中，用双线方框表示的是
7.PLC的输入/
8.与微机的汇编语言相似的PLC编程语言是。
9.OUT指令不能用于输入继电器。
10.电动机3个端子短接，3个上端子接电源，此时是
11.Y/△起动的电动机，12.机床控制线路中使用表示设备处于运转或停止状态。
13.机械调速系统只能进行
14.可编程序控制器的两种图形化编程语言是梯形图和功能图。
15.PLC的输出元件采用双向可控硅时，驱动的负载类型为负载。
16.IEC公布的可编程序控制器的编程语言标准号。
17.FX系列可编程序控制器的单个定时器最长定时间为。
18.名牌额定电压220V/380V 的三相异步电动机可以按方式运行。
19.当电源功率较小，不能直接起动电动机时，可以考虑降压起动。
20.若工件移动越位时需要停机，可选用
21.由总设计中对机械传动功率要求选择拖动电机的方法称。
22.热继电器的动断触点通常
23.可编程序控制器的用户程序存储器容量一般以为单位。
24.可编程序控制器存储器分为和
25.26.可编程序控制器的27.生产机械一般是由三个基本部分组成的，即
28.电力拖动系统主要分为和两大类。
29.直流电动机的特点：具有良好的启动、制动特性和调速性能，能在很宽的范围内进行平滑调速。
30.交流电动机的特点：结构简单、制造容易、造价低及容易维护。
31.笼型异步电动机有和两种方式。
32.较大容量的笼型异步电动机一般都采用
33.机床中也常用
34.接触器辅助触点互相制约关系称为“联锁”或“互锁”。
35.制动停车的方式有两大类，即和。
36.机床中经常应用的电气制动是和。
37.制动作用的强弱与通入和
38.能耗制动与反接制动相比较，具有制动准确、平稳、能量消耗小等优点，但制动力较弱，特别是在低速时尤为突出。另外它还需要直流电源。故适用于要求制动准备，平稳的场合。
39.40.液压传动系统易获得很大的力矩，运动传递平稳，均匀，准确可靠，控制方便易实现自动化。
41.23D-10B型二位三通电磁换向阀：型号中23表示二位三通，D表示直流电源，10表示流量为10L/min,B表示板式连接。符号中方格表示滑阀的位。
42.43.电气控制系统中常采用的保护环节有过载保护、短路电流保护、零电压和欠电压保护以及弱磁保护等。
44.45.46.过电流保护广泛用于直流电动机或绕线转子异步电动机，对于三相笼型电动机，由于其短时过电流不会产生严重后果，故不采用过电流保护而采用短路保护。
47.为了防止电压恢复时电动机自行起动的保护叫零压保护。
48.短路保护：熔断器 FU ；过载保护（热保护）：热继电器KR；过流保护：过流继电器KA；零压保护：电压继电器KZ ；低压保护：欠电压继电器KV ；联锁保护：通过正向接触器KM1与反向接触器KM2的动断触点实现。
49.弱磁保护是通过电动机励磁回路串入弱磁继电器（电流继电器）来实现的，在电动机运行中，如果励磁电流消失或降低很多，弱磁继电器就释放，其触点切断主回路接触器线圈的电源，使电动机断电停车
50.机床电动机的调速性质应与机床的负载特性相适应。调速性质是指转矩、功率与转速的关系。
51.机床的切削运动（主运动）需要恒功率传动，而进给运动则需要恒转矩传动。
52.他励直流电动机改变电压的调速方法则属于法是属于功率调速。
53.机床进给运动的功率也是由和两部分组成。
54.异步电动机的电压等级为380V。但要求宽范围而平滑的无极调速时，可采用交流变频调速或直流调速。
55.直流控制线路多用220V或110V。对于直流电磁铁、电磁离合器，常用24V直流电源供电。
56.自动开关又称自动空气断路器。自动开关既能接通或分断正常工作电流，也能自动分断过载或断路电流，分断能力大，有欠压和过载短路保护作用。
57.选择自动开关应考虑其主要参数：流等。
58.额定电压是根据所保护电路的电压来选择的，的核心。
59.热继电器的选择主要是根据电动机的60.接触器用于带有负载主电路的自动接通或切断。
61.中间继电器主要在电路中起信号传递与转换作用。
62.在机床中应用最多的是。
63.PLC主要由模块）、编程设备和电源。
64.根据硬件结构的不同，可以将PLC分为。
65.继电器在控制系统中的作用：和。
66.整体式PLC的体积小、价格低，小型PLC一般采用。
67.模块式PLC的价格较高，大、中型PLC一般采用。
68.CPU的工作：输入处理，将现场的开关量输入信号读入输出映像寄存器。程序执行，逐条执行用户程序，完成数据的存取、传送和处理工作，并根据运算结果更新各有关映像寄存器的内容。输出处理，将输出映像寄存器的内容送给输出模块，去控制外部负载。
69.FX1n-60MT D 属于FX1n系列，是有60个I/O点的基本单元，晶体管输出型，DC电源。M为基本单元，R为继电器输出，T为晶体管输出，S为双向晶闸管输出。
70.FX系列的模拟量模块的PLC内部的数字电路之间有光电隔离，模块各通道之间没有隔离。光电隔离可以提高系统的安全性和抗干扰能力。
71.IEC 61131-3 详细地说明了句法、语义和下述五种PLC编程语言的表达方式： 顺序功能图 SFC；梯形图LD；功能块图FBD；指令表IL；结构文本ST
标准中有两种图形语言-----梯形图（LD）和功能块图（FBD），还有两种文字语言-----指令表（IL）和结构文本（ST）是一种结构块控制程序流程图。
72.为主要元件的图形化编程语言的。
73.是使用得最多的PLC图形编程语言。
74.由若干条指令组成的程序称为指令表程序。
75.MPS（point store）,MRD(read),MPP(pop),指令分别是进栈、读栈和出栈指令，它们用于多重输出电路。
76.每一条MPS指令必须有一条对应的MPP指令。处理最后一条支路时，必须使用MPP指令，而不是MRD指令。
77.MC（master control）:主控指令，或公共触点串联连接指令。
78.MPS指令用于储存电路中有分支处的逻辑运算结果，以便以后处理有线圈或输出存取方式。
79.MRD指令读取存储在堆栈最上层的电路中分支处的运算结果，将下一个触点强制性地连接在该点。读数后堆栈内的数据不会上移或下移。
80.MPP指令弹出（调用并去掉）存储的电路中分支点运算结果。
81.MCR(master control reset):主控复位指令，MC指令的复位指令。MC指令只能用于输出继电器Y和辅助继电器M。
82.顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步。
83.顺序功能图（SFC）是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC的顺序控制程序的有力工具。顺序功能图（sequential function chat）被确定为PLC位居首位的编程语言。
84.当系统正处于某一步所在的阶段时，称该步处于活动状态，该步为“活动步”。
85.使用得最多的转换条件表示方法是
86.转换用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，转换将相邻两步分隔开。步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的，并与控制过程的发展相对应。
87.设计起保停电路的关键是找出它的起动条件和停止条件。
88.起保停电路编程方法
89.为防止电压恢复时电动机自行起动的保护叫。
90.交流无极调速的主要方法是绕线转子异步电动机。
91.92.可实现电动机正反向转换的电器元件是交流接触器。
93.横幅脉宽调制型变频器（PWM)
94.选择电气元件时，热继电器的整定电流按电动机的额定电流来调整。
95.直流调速中，保持电枢供电电压不变，改变励磁磁通为恒方式调速。
二．简答题
1.写出IEC61131-3制定的五种PLC的编程语言名称。
答：顺序功能图、梯形图、功能块图、指令表和结构文本五种PLC的编程语言名称。
2.试说明FX2n-64MR型号名称的含义。
答：FX2n系列、具有64个I/O点的基本单元、继电器输出型、AC电源。
3.写出顺序功能图的基本组成。
答：顺序功能图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（或命令）组成。
4.简述“反接制动”工作原理。
答：反接制动实质上是改变异步电动机定子绕组中的三相电源序，产生与转子转动方向相反的转矩。
反接制动过程：当想要停车时，首先将三相电源切换，然后当电动机转速接近零时，再将三相电源切除。控制线路就是要实现这一过程。
5.简述“电流截止负反馈”原理。
答：在启动和堵转时引入电流负反馈以保证电枢电流不超允许值，而正常工作时电流负反馈被取消以保持较好的静特性。这种当电流大到一定程度才出现的电流负反馈，称为电流截止负反馈。
6.简述可编程序控制器主要发展趋势。
答：1.微型、小型PLC功能方面明显增强
2.集成化发展趋势增强
3.向开放性转变。
7.为什么PLC的内部继电器触点可以无数次使用？
答：是因为PLC的内部继电器的触点对应的是芯片内触发器的状态，触发器的状态只有两种，高和低也就是1和0，当需要用时，就是把它的状态调出来，然和把它放到某个寄存器，再进行运算，所以说它是可以无数次使用。
8.试写出可编程序控制器的五个主要组成部分？
答：由CPU模块、存储器、I/O模块、编程设备和电源组成。
9.简述交流调速的优点。
答：不受环境限制；异步电动机结构简单、坚固耐用、经济可靠和惯性小；维修量小；可以制造比直流电动机容量更大，转速和电压更高的交流电动机。
10.PLC可靠性好，抗干扰能力强是通过哪些措施来保证的？
答：硬件措施：隔离；滤波；采用密封、防尘、抗震的外壳封装结构；以集成电路为基本元件，内部处理过程不依赖于机械触点，以保障高可靠性。而采用循环扫描的工作方式，也提高了抗干扰能力。
软件措施：利用系统软件定期进行系统状态、用户程序、工作环境和故障检测，并采取信息保护和恢复措施。
11.简述PLC工作周期的组成部分。
第（）周
辅导内容：Scratch移动的小猫 辅导过程：
1、介绍scrather软件，让学生scrather软件主要功能和作用
2、学生自己探索scrather软件。
3、学生汇报scrather软件探索结果
4、展示任务：移动的小猫
5、辅导完成移动的小猫所需要使用的命令。
6、7、提交完成的作业。
8、拓展任务：让小猫有更多的功能。如下，并交作业提交上来。按p键就跑 按J就叫喵的声音，按T就跳起来 ……
辅导小结：
辅 导 计 划
第（）周 辅导内容：小猫走迷宫 辅导过程：
A、初步掌握舞台背景的编辑与导入方法。B、了解迷宫游戏的基本原则。C、能够为自己的迷宫游戏制订规则。
D、通过实践，了解并掌握自顶向下的编程思路。
E、通过自己编写游戏，激发学生学习兴趣，感受成功喜悦。
1、老师展示任务：走迷宫
2、学生讨论分析如何实现此任务
3、任务分解：
（1）跟着鼠标跑的小猫（2）制作迷宫背景（3）显示过关（4）出界就重来
4、程序分析：如右图 辅导小结：
辅 导 计 划
第（）周 辅导内容：大鱼吃小鱼 辅导过程：
1、复习上节课的作品，并进行修正
2、学习新的命令
随机数
侦测到鼠标的距离
并利用这两条命令修改上节课的作业。
3、展示任务
4、分析任务：
（1）让学生讨论角色的建构、选择。背景的设置和处理
（2）每个角色程序的初步建构。
（3）自顶向下设计
5、程序设计
大鱼：
小鱼（左）
辅导小结： 辅 导 计 划
第（）周 辅导内容：打蚊子 辅导过程：
A、初步掌握分析一个程序的能力。
B、通过实践，了解并掌握自顶向下的编程思路。C、学习广播命令，渗透程序消息机制。
D、通过自己编写游戏，激发学生学习兴趣，感受成功悦。
1、老师提出任务：打蚊子
2、学生讨论分析如何实现此任务
3、任务分解：（1）需要那些角色（2）角色有些什么行为（3）角色之间是否需要通信。
4、程序分析：如右图
辅导小结：
第1 章
数控机床概述
一、内容简介
数控机床是典型的机电一体化产品，是现代制造业的关键设备。本章主要讲述数控机床的基本概念和工作原理、数控机床的分类以及数控机床的技术与发展水平等。本章要求理解并掌握数控机床的基本概念和分类，了解数控技术的发展趋势以及以数控机床为基础的自动化生产系统的发展。
重点：
数控机床的基本概念 ； 数控机床的分类
难点：
数控机床的工作过程和技术性能指标、数控机床按运动控制的特点和伺服系统的类型分类。
二、掌握程度
熟悉：数控机床的基本概念与工作原理 掌握：数控机床的组成及特点 了解：数控机床的产生与发展、数控技术的发展趋势以及数控技术在先进制造技术中的作用
三、课程讲述
1.1 数控机床的基本概念
1.1.1什么是机床的数字控制
数控，即数字控制（Numerical Control，NC），在机床领域指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。用这种控制技术控制的机床就称为“数控机床”（Numerically Controlled Machine Tool）或“NC机床”。
数控机床是一种高效、新型的自动化机床，具有广泛的应用前景。它与普通机床相比具有以下特点：
1．适应性、灵活性好；
2．精度高、质量稳定；
3．生产效率高；
4．劳动强度低、劳动条件好；
5．有利于现代化生产与管理；
分布式数字控制（Distributed Numerical Control，DNC）
柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）
计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，CIMS）
6．使用、维护技术要求高。1.1.2数控机床的组成
数控机床的种类很多，但任何一种数控机床主要由控制介质、数控系统、伺服系统和机床主体四部分组成，如图1-1所示。此外数控机床还有许多辅助装置。
图1-1 数控机床的基本组成
1.1.3 数控机床的工作过程
如图1-2所示，数控机床的加工，首先要将被加工零件图纸上的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序，然后将加工程序输入到数控系统，在数控系统控制软件的支持下，经过处理与计算后，发出相应的控制指令，通过伺服系统使机床按预定的轨迹运动，从而完成零件的加工。
图1-2 数控机床的工作原理
1.1.4 数控机床的技术性能指标 数控机床的精度指标
数控机床的可控轴数与联动轴数 数控机床的运动性能指标 数控系统的技术性能指标 1.2 数控机床的分类
1.2.1 按运动控制的特点分类 点位控制数控机床 直线控制数控机床
轮廓控制的数控机床
1.2.2 按伺服系统的类型分类 开环控制的数控机床 闭环控制的数控机床 半闭环控制的数控机床 1.2.3 按工艺方法分类
金属切削类数控机床
金属成型类及特种加工类数控机床 特种加工数控机床
1.2.4 按功能水平分类
通常把数控机床分为高、中、低档三类。数控机床水平的高低主要指它们的主要技术参数，功能指标和关键部件的功能水平等内涵。
另一种分法是将数控机床分为经济型（简易）、普及型（全功能）和高档型数控机床。1.2.5 按加工方式分类
数控机床和加工中心（带刀库的数控机床）。1.3 数控机床的产生与发展及技术水平
1.3.1 数控机床的产生与发展 1.3.2 数控技术的发展趋势
1.3.3 以数控机床为基础的自动化生产系统的发展 柔性制造系统（FMS）
柔性制造系统是由两台以上的数控机床或加工中心、其他加工设备和一套能自动装卸物料的系统等组成，在计算机的控制下进行制造的自动化生产系统。它能根据制造系统任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。其特点是高效率、高柔性及高自动化等。
计算机集成制造系统（CIMS）
计算机集成制造系统是一个集产品设计、制造、经营、管理为一体，以柔性技术、计算机技术、信息技术、自动化技术、现代管理科学为基础的多层次、多结构的复杂系统。它由4个功能分系统和2个支撑分系统构成，即由管理信息系统、产品设计与工艺设计的工程设计自动化系统、制造自动化系统（柔性制造）、服务信息系统等功能分系统，计算机网络系统及数据库系统等支撑系统组成。在CIMS系统中，综合应用了CAD、CAPP（computer aided process planning）、CAM、数控机床、加工中心、物料传输以及计算机信息管理自动化等技术，可把整个工厂的生产活动有机地联系在一起，实现全厂性综合自动化。1.3.4 数控技术在先进制造技术中的作用
1.数控机床成为现代制造业的关键设备，保证了现代制造业向高精度、高速度、高效率、高柔性化的方向发展。
2.数控机床的发展，带动了CAD、CAM、CAE、CAPP、PDM、FMC、FMS、FML、FMF和CIMS的发展。
四、课后习题或作业及答案 无
五、思考题或期末复习题
第2 章
数控加工编程基础
一、内容简介
本章是数控编程的基础，主要讲述了数控编程的基础知识，常用G代码及M代码功能指令，数控机床坐标系，数控程序段与程序格式等。本章要求熟悉数控加工程序格式以及编程步骤，熟记数控机床坐标系的确定方法和右手笛卡尔直角坐标系的应用。
重点：
数控机床的坐标系； 常规加工程序的格式。
难点：
数控机床的坐标系
二、掌握程度
熟悉：数控机床编程的步骤 掌握：数控机床代码编写 了解：自动编程方法
三、课程讲述 2.1 概
述
2.1.1 数控机床编程的目的与步骤
目的：程序编制是数控加工的一项重要工作，理想的加工程序不仅应保证加工出符合图纸要求的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，以使数控机床安全可靠及高效地工作。
内容与步骤：分析被加工零件的零件图，确定加工工艺过程；进行刀具运动轨迹坐标计算；编写程序单；制备控制介质；程序校验和首件试切等。
2.1.2 数控机床程序的编制方法
1．手工编程
从工件的图样分析、工艺过程的确定、数值计算到编写加工程序单、制作控制介质等都是人手工完成。对形状简单的工件，可以使用手工编程。手工编程既经济又及时。但对于几何形状复杂的零件，特别是具有列表曲线、非圆曲线及曲面的零件（如叶片、复杂模具），或者表面的几何元素并不复杂而程序量很大的零件（如复杂的箱体），或者工步复杂的零件，手工编程就难以胜任，因此必须用自动编程的方法。为了缩短生产周期，提高数控机床的利用率，有效解决复杂零件的加工问题，应当使手工编程向自动编程方向发展，但也要看到，手工编程是自动编程的基础，自动编程中许多核心的经验都来源于手工编程，二者是相辅相成的。
2．自动编程
自动编程也称计算机辅助编程，即程序编制工作的大部分或全部由计算机完成。典型的自动编程有人机对话式自动编程及图形交互式自动编程。2.2 字符与代码
2.2.1 字符与代码
字符（Character）：用来组织、控制或表示数据的一些符号，如数字、字母、标点符号、数学运算符等。字符是机器能进行存储或传送的记号。字符也是我们所要研究的加工程序的最小组成单位。
加工程序用的字符分四类。一类是字母，它由大写26个英文字母组成。第二类是数字和小数点，它由0～9共10个阿拉伯数字及一个小数点组成。第三类是符号，由正（+）号和负（-）号组成。第四类是功能字符，它由程序开始（结束）符（如“%”）、程序段结束符（如“；”）、跳过任选程序段符（如“/”）等组成。2.2.2 数控机床功能代码
1．准备功能
准备功能（G功能）是使数控机床建立起某种加工方式的指令，如插补、刀具补偿、固定循环等。G功能由地址符G和其后的两位数字组成，从G00~G99共100种功能。
2．辅助功能
辅助功能（M功能）是用于指定主轴的旋转方向、启动、停止、冷却液的开关，工件或刀具的夹紧和松开，刀具的更换等功能。辅助功能字由地址符M和其后的两位数字组成。从M00～M99共100种功能。
2.3 数控机床的坐标系
2.3.1 坐标系及运动方向的规定
目前，国际标准化组织已经统一了标准的坐标系。我国已制订了JB3051-82《数控机床坐标和运动方向的命名》数控标准，它与ISO841等效。
标准的坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系。这个坐标系的各个坐标轴与机床的主要导轨相平行。直角坐标系X、Y、Z三者的关系及其方向用右手定则判定；围绕X、Y、Z各轴回转的运动及其正方向+A、+B、+C分别用右手螺旋定则确定。
2.3.2 机床坐标轴的确定
确定机床坐标轴时，一般是先确定Z轴，然后再确定X轴和Y轴。
2.3.3 数控机床坐标系的原点与参考点
数控机床坐标系的原点
机床坐标系的原点也称机械原点或零点（M），这个零点是机床固有的点，由生产厂家事先确定，不能随意改变，它是其他坐标系和机床内部参考点的出发点。
不同数控机床坐标系的零点也不同。数控车床的机械零点在主轴前端面的中心上。数控铣床和立式加工中心的机床原点，一般在机床的左前下方。数控机床参考点
参考点R也称基准点，是大多数具有增量位置测量系统的数控机床所必须具有的。它是数控机床工作区确定的一个点，与机床零点有确定的尺寸联系。参考点在各轴以硬件方式用固定的凸块或限位开关实现。机床每次通电后，移动件（刀架或工作台）都要进行返回参考点的操作，数控装置通过移动件（刀架或工作台）返回参考点后确认出机床原点的位置，数控机床也就建立了机床坐标系。2.4 程序段与程序格式
2.4.1 程序段
把程序中出现的英文字母及其字符称为“地址”，如：X、Y、Z、A、B、C、%等；数字0~9（包含小数点、“+”、“-”号）称为“数字”。“地址”和“数字”的组合称为“程序字”，程序字（亦称代码指令）是组成数控加工程序的最基本单位。如N010、G01、X-100、Z200、F0.1等。
程序由若干个程序段组成，程序段是由若干程序字和程序段结束指令构成。如N010 G01 X-100 Z200 F0.1；就是一个程序段。在书写和打印程序段时，每个程序段一般占一行，在屏幕显示程序时也是如此。
2.4.2 程序段格式 可变程序段格式 固定程序段格式
使用分隔符的固定程序段格式 2.4.3 常规加工程序的格式
四、课后习题或作业及答案
五、思考题或期末复习题
第3章
数控加工工艺与图形的数学处理
一、内容简介
本章讲述数控加工工艺与图形数学处理的基本内容与方法，并以典型实例讲述了零件的数控加工工艺分析及其工艺文件的制定。是数控机床编程中的基本内容，为学习后续各章内容打好基础。本章要求理解数控加工工艺分析与图形数学处理的基本概念和基本内容，掌握数控加工工艺分析与图形数学处理的方法，并能熟练地制定数控加工工艺文件。
重点：
数控加工工艺分析与图形数学处理的基本概念；数控加工工艺分析的内容与方法，数控加工工艺文件的制定
难点：
数控加工工艺文件的制定
二、掌握程度
熟悉：数控加工工艺分析
掌握：数控加工工艺文件的制定 了解：图形数学处理的基本概念
三、课程讲述 3.1 数控加工工艺
数控加工工艺分析的重要性
1.对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成，而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。
2.在数控加工中无论是手工编程还是自动编程，编程以前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量。
3.在编程中，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）和图形（如图形的基点、节点等）也需做一些处理。因此程序编制中的工艺分析是一向十分重要的工作。3.1.1 机床的合理选用
数控机床通常最适合加工具有以下特点的零件
1）多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件。2）轮廓形状复杂，对加工精度要求较高的零件。
3）用普通机床加工时，需要有昂贵的工艺装备（工具、夹具
和模具）的零件。4）需要多次改型的零件。
5）价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件。6）需要最短生产周期的急需零件。
3.1.2 数控加工工艺性分析
从数控加工的可能性和方便性两方面分析其工艺性。
• 零件图的尺寸标注应符合编程方便的原则
（1）零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点。（2）构成零件轮廓的几何元素的条件应充分。
• 零件的结构工艺性应符合数控加工的特点
（1）零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。
（2）内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。（3）零件铣削底平面时，槽底圆角半径r不应过大。
（4）应采用统一的基准定位。
3.1.3 加工方法与加工方案的确定
加工方法的选择
选择原则：保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。
1.结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。
例如，对于IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到精度要求，但箱体上的孔一般采用镗削或铰削。一般小尺寸的箱体孔宜选择铰孔，当孔径较大时则应选择镗孔。2.考虑生产率和经济性的要求，以及工厂的生产设备等实际情况。3.1.4 工序与工步的划分
数控加工工艺路线设计与普通机床加工工艺路线设计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。3.1.5 零件的定位与安装 定位安装的基本原则
1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一。
2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹中加工出全部
待加工面。3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案
4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。3.1.6 数控加工刀具及对刀仪
3.1.7 切削用量的确定
切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量、进给量。
合理选择切削用量的原则：
粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
3.1.8 数控加工路线的确定
在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。加工路线的确定原则：
1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率较高。2）使数值计算简单，以减少编程工作量。
3）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间。
此外，确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定是一次刀，还是多次走刀来完成加工，以及在铣削加工中是采用顺铣还是逆铣等。
3.1.9 工艺文件的制定
零件的加工工艺设计完成后，就应该将有关内容填入各种相应的表格（或卡片）中。以便贯彻执行并将其作为编程和生产前技术准备的依据，这些表格（或卡片）被称为工艺文件。数控加工工艺文件除包括机械加工工艺过程卡、机械加工工艺卡、数控加工工序卡、数控加工刀具卡。另外为方便编程也可以将各工步的加工路线绘成文件形式的加工路线图。
3.2 图形的数学处理
图形的数学处理就是根据零件图样的要求，按照已确定的加工路线和允许的编程误差，计算出数控系统所需输入的数据。
图形数学处理的内容主要有三个方面，即基点和节点计算、刀位点轨迹计算和辅助计算。
3.2.1 基点计算
各几何元素间的连接点称为基点。如两直线的交点，直线与圆弧的交点或切点，圆弧与圆弧的交点或切点，圆弧或直线与二次曲线的切点或交点等。
基点计算方法：根据图纸给定条件，用几何法、解析几何法、三角函数法或用AutoCAD画图求得。
3.2.2 节点计算
在满足允许编程误差的条件下，用若干直线段或圆弧端分割逼近给定的曲线。相邻直线段或圆弧段的交点或切点称为节点。
3.2.3 刀位点轨迹计算
刀位点轨迹计算又称刀具中心轨迹计算，实际就是被加工零件轮廓的等距线计算。
具体求法：首先分别写出零件轮廓曲线各程序段的等距线方程（距离为刀具半径r刀），再求出各相邻程序段等距线的基点或节点坐标，即求解等距线方程的公共解。
3.2.4 零件轮廓为列表曲线的数学处理
列表曲线的数学处理较为复杂，一般的处理方法是根据列表点选择一个或多个插值方程描述（常称为第一次曲线拟合），再根据插值方程采用直线—圆弧插补方法逼近列表曲线或曲面（常称为第二次曲线拟合）。
3.2.5 工件轮廓为简单三坐标立体型面的数值计算 球头铣刀数控加工一般只有3个垂直移动坐标的数控机床上进行，要求刀轴方向始终保持不变（一般为z轴方向），因此要求立体型面在刀轴方向上为单调曲面。为改善切削性能，有益于加工速度的改善和加工表面质量的提高，将加工曲面平坦方向倾斜一定角度。
3.2.6 辅助计算
3.3 典型零件的数控加工工艺分析
四、课后习题或作业及答案
五、思考题或期末复习题
第4 章
数控车床编程
一、内容简介
本章讲述数控车床的编程特点及各编程指令的使用，数控车床的用途、布局、主要参数及其操作，并通过典型实例讲述了数控车削加工程序的编制。
重点：
数控车床的编程特点及各编程指令的使用； 数控车床编程的综合运用。
难点：
车削加工循环；刀具补偿；子程序调用；宏程序
二、掌握程度
了解：数控车床的用途、布局、主要参数及其操作
掌握：数控车床的编程特点及各编程指令的使用，并能熟练地编制数控车削加工程序。熟悉：数控车加工过程
三、课程讲述 4.1 概述
4.1.1 数控车床的用途、布局
数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面、圆锥面、螺纹表面、成形回转体表面等。对于盘类零件可进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔等加工。机床还可以完成车端面、切槽、倒角等加工。
4.1.2 数控车床的主要技术参数
1．机床的主要参数
允许最大工件回转直径—— 460mm；
最大切削直径——292mm 最大切削长度——650mm；主轴转速范围 —— 50~2000r/min（无级）床鞍定位精度——X轴：0.015/100mm ；
Z轴：0.025/300mm 床鞍重复定位精度 ——X轴：±0.003mm ；
Z轴：±0.005mm 刀架有效行程
——X轴：215mm ；Z轴：675mm 快速移动速度——X轴：12m/min ；Z轴：16m/min 刀具规格——车刀20mm×20mm；镗刀φ8mm~φ40mm 自动润滑—15分/次；卡盘最大夹紧力—42140N；安装刀具数—12把
尾座套筒行程—— 90mm；主轴电动机功率——11/15kW 进给伺服电动机——X轴：AC 0.6Kw；Z轴：AC 1.0kW 2．数控系统的主要技术规格
控制轴数——2轴（X轴、Z轴，手动方式时仅1轴）联动轴数——2轴
最小输入增量——X轴：0.001mm ；Z轴：0.001mm 最小指令增量——X轴：0.0005mm/P； Z轴：0.001 mm/P 最大编程尺寸—— ±9 999.999mm 程序存储量——256M；程序号—— O+4位数字
此外，还有直线插补功能、全象限圆弧插补功能、进给功能、主轴功能、刀具功能、辅助功能、编程功能、安全功能、键盘式手动数据输入（MDI）功能、通讯功能、CRT数据显示功能、丝杠间隙补偿、螺距误差补偿、刀具半径及位置补偿和故障自诊断功能等。
4.2 数控车削加工程序的编制
4.2.1 数控车床的编程特点
（1）在一个程序段中，可以采用绝对值编程、增量值编程或混合编程。
（2）直径方向用绝对坐标编程时X以直径值表示，用增量坐标编程时以径向实际位移量的2倍值表示，并附上方向符号。
（3）数控装置具备不同形式的固定循环。
（4）本机床具有刀具半径自动补偿功能（G41，G42），可直接按工件轮廓尺寸编程，无需先计算补偿量。（5）不同组G代码可编写在同一程序段内均有效；相同组G代码若编写在同一程序段内，后面的G代码有效。
（6）对于车削加工，进刀时采用快速走刀接近工件切削起点附近的某个点，再改用切削进给，以减少空走刀的时间，提高加工效率。切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，应以刀具快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。4.2.2 编程坐标系的设定
1．机床坐标系的建立
机床原点：机床原点为机床上的一个固定点，数控车床一般将其定义在主轴前端面（或卡盘后端面）的中心。
机床坐标系：是以机床原点为坐标原点建立的X、Z轴两维坐标系。Z轴与主轴中心线重合，为纵向进刀方向；X轴与主轴垂直，为横向进刀方向。
机床参考点：是指刀架中心退离距机床原点最远的一个固定点。该位置由设置在机床X向、Z向滑板上的机械挡块通过行程开关来确定。2．编程坐标系（或称工件坐标系）的设定
编程坐标系是用于确定工件几何图形上各几何要素（如点、直线、圆弧等）的位置而建立的坐标系，是编程人员在编程时使用的。编程坐标系的原点就是编程原点。而编程原点是人为设定的。数控车床工件原点一般设在主轴中心线与工件左端面或右端面的交点处。设定编程坐标系的指令格式：
G50 X＿ Z＿ ； 说明：
1）G50表示编程坐标系的设定，X、Z表示编程原点的位置。
2）程序如设该指令，则应在刀具运动指令之前设定。
3）当系统执行该指令后，刀具并不运动，系统根据G50指令中的X、Z值从刀具起始点反向推出编程原点。
4）在G50程序段中，不允许有其他功能指令，但S指令除外，因为G50还有另一种功用（设定恒切削速度）。
4.2.3 常用编程指令的使用
1．快速定位G00 2．直线插补G01 3．圆弧插补G02、G03 4．程序延时（暂停）G04 7．参考点返回检测G27 8．自动返回参考点G28 9．主轴控制G96、G97 11．螺纹车削G32 4.2.4 车削加工循环
1．单一外形固定循环G90、G92、G94 2．复合固定循环指令
这类循环功能用于无法一次走刀即能加工到规定尺寸的场合，主要在粗车和多次走刀车螺纹的情况下使用。如在一根棒料上车削阶梯相差较大的轴，或车削铸、锻件的毛坯余量时都有一些重复进行的动作，且每次走刀的轨迹相差不大。利用复合固定循环指令，只要编出最终走刀路线，给出每次切除的余量深度或循环的次数，机床即可自动地重复切削，直到工件完成为止。4.2.5 刀具补偿功能
由于刀具的安装误差、刀具磨损和刀具刀尖圆弧半径的存在等，因此在数控加工中必须利用刀具补偿功能予以补偿，才能加工出符合图纸要求的零件。此外合理的利用刀具补偿功能还可以简化编程。
刀具功能又称T功能，它是进行刀具选择和刀具补偿的功能。格式：
T ××
××
刀具号
刀具补偿号
说明：1）刀具号从01~12；刀具补偿号从00 ~16，其中00表示取消某号刀的刀具补偿。
2）通常以同一编号指令刀具号和刀具补偿号，以减少编程时的错误，如T0101表示01号刀调用01补偿号设定的补偿值，其补偿值存在刀具补偿存储器内。1．刀具位置补偿 2．刀尖圆弧半径补偿
3．实现刀尖圆弧半径补偿功能的准备工作 4．刀尖圆弧半径补偿的方向
5．刀具半径补偿的建立或取消指令格式 4.2.6
辅助功能（M功能）
主要控制机床主轴或其他机电装置的动作，还可用于其他辅助动作，如程序暂停、程序结束等。
1．程序停止M00 2．选择停M01 3．程序结束M30、M02 4．主轴旋转指令M03、M04、M05 5．冷却液开关M08、M09 6．调子程序（M98），子程序返回（M99）4.2.7 宏程序简介
所谓宏程序就是把一组数值或变量预先存于一组地址中，当需要时，就用特殊的调用指令调用该变量的地址即可，这些特殊的调用指令就叫宏程序指令，简称宏指令，由宏指令组成的程序叫宏程序。
4.3 数控车床的操作面板及操作简介
4.3.1 操作面板
4.3.2 机床操作简介
1．手动返回机床参考点 2．机床的急停
3．刀具补偿值的输入和修改 4.4 车削加工编程实例
四、课后习题或作业及答案
五、思考题或期末复习题
第5 章
数控铣床编程
一、内容简介
本章讲述数控铣床的编程特点及各编程指令的使用和数控铣床的用途、布局、主要参数及其操作，并通过典型实例讲述了数控铣削加工程序的编制。
重点：
数控铣削编程基础； 数控铣床基本编程方法
难点：
刀具补偿、子程序、计算参数和程序跳转、循环
二、掌握程度
了解：控铣床的用途、布局、主要参数及其操作
掌握：控铣床的编程特点及各编程指令的使用，并能熟练地编制数控铣削加工程序 熟悉：数控铣加工过程
三、课程讲述 5.1 概述
5.1.1 数控铣床的用途、布局
XK5032A是一种可以加工复杂轮廓的中型立式数控铣床，数控系统采用高性能的 西门子SINUMERIK 802D系统。该系统抗干扰性能好、可靠性高、功能强，可实现三轴控制和三轴联动，除可完成复杂的轮廓加工外，还能实现镜像加工、轮廓放大或缩小、钻孔和铣削循环加工等。
5.1.2 数控铣床主要技术参数 1．基本规格
工作台工作面积（长×宽）工作台最大纵向行程 工作台最大横向行程 工作台最大垂直行程 主轴套筒移动距离
主轴端面到工作台面距离 主轴转速范围 主轴转速级数 工作台进给量 纵、横向快进速度
垂向快进速度主电动机功率 机床外形尺寸（长×宽×高）
2．数控系统的主要技术规格 控制轴数 联动轴数 最小设定单位 最小移动单位 最大指令值 定位精度 重复定位精度 程序存储量 5.2 数控铣削编程基础
5.2.1 数控铣床的编程特点
（1）铣削是机械加工中最常用的方法之一，主要包括平面铣削和轮廓铣削。二坐标联动用于加工平面零件轮廓；三坐标及以上的数控铣床用于难度较大的复杂工件的立体轮廓加工。
（2）数控铣床的数控装置具有多种插补方式。一般都具有直线插补和圆弧插补，有的还具有极坐标插补、抛物线插补、螺旋线插补等多种插补功能。
（3）编程时要充分熟悉机床的所有性能和功能。如刀具长度补偿、刀具半径补偿、固定循环、镜像、旋转等功能。
（4）由直线、圆弧组成的平面轮廓铣削的数学处理比较简单。非圆曲线、空间曲线和曲面的轮廓铣削加工，数学处理比较复杂，一般要采用计算机辅助计算和自动编程。5.2.2 基本编程功能指令
数控铣床与数控车床的编程功能相似，数控铣床的编程功能指令也分准备功能和辅助功能两大类。以西门子SINUMERIK 802D数控系统为例介绍数控铣床的基本编程功能指令。
1、程序结构
（1）程序名
SINUMERIK 802D数控系统程序名的命名规则是开始的两个符号一般是字母、其后的符号可以是字母、数字或下划线、最多为16个字符，但不得使用分隔符。例如将程序命名为AB001、L10等。
（2）程序段
程序段是由若干字段和结束符组成。段结束符表示程序段结束。在程序编写中进行换行或按输入键可以自动产生段结束符。编程时大写字母和小写字母没有区别。所以在计算机上编写并通过通信方式输入数控系统的程序，字母可以不分大小写。但一般用大写字母。
2、准备功能G
G功能指令是用地址字符G和后面的数字来表示的 3．辅助功能M M功能指令是用地址字M及后面的数字表示的，其书写格式和含义同数控车床。
4．其他功能
（1）F功能
进给速度F是刀具轨迹速度，它是所有移动坐标轴速度的矢量和。G94为进给速度（mm/min）；G95为进给率（mm/r）（只有主轴旋转控制才有意义）。
（2）S功能
S功能指令表示数控铣床主轴的转速，单位为r/min。主轴的旋转方向和停止转动通过M指令（M3主轴顺时针转动；M4主轴逆时针转动；M5主轴停止转动）来实现，如编程M3 S1000表示主轴顺时针转动，转速为1000r/min。
（3）T功能
T功能指令表示选择刀具，用T1~T32表示，如T2表示选用2号刀具。5.3 数控铣床基本编程方法 5.3.1 坐标轴运动
1．快速移动指令G0
快速移动指令G0用于快速定位刀具，模态有效。
2．直线插补G
1本指令使刀具以直线插补方式从起始点移动到目标点，并以F编程的进给速度运行。
3．圆弧插补G2、GG2指令表示在指定平面顺时针插补；G3指令表示在指定平面逆时针插补。平面指定指令与圆弧插补指令的关系见图5-11所示。
5.3.2 倒圆和倒角
在一个轮廓拐角处可以插入倒角或倒圆，指令CHF=…或者RND=…与加工拐角的轴运动指令（G1、G2、G3）一起写入到程序段中，只在当前平面中执行该功能。
5.3.3 刀具补偿 本系统具有刀具长度补偿和半径补偿功能，刀具的有关参数被单独输入到一专门的数据区，包括刀具长度及半径的基本尺寸、刀具磨损尺寸和类型等参数。在程序中只要调用所需的刀具号及其补偿参数，控制器就利用这些参数执行所要求的轨迹补偿，就能加工出满足要求的工件。
5.3.4 子程序
（1）用子程序编写经常重复进行的加工，比如某一确定的轮廓形状。子程序的结构与主程序的结构相同，在子程序中最后一个程序段用M02指令结束程序运行，也可以用RET指令结束子程序，但RET指令要求占用一个独立的程序段。
（2）子程序名可以自由选择，其方法与主程序中程序名的选取方法一样，但扩展名不同，主程序的扩展名为“.MPF”，在输入程序名时系统能自动生成扩展名，而子程序的扩展名“.SPF”必须与子程序名一起输入。
（3）在子程序中，还可以使用地址字符L，其后面的值可以有7位（只能为整数），地址字符L之后的0均有意义，不能省略。
（4）在一个程序中（主程序或子程序）可以直接利用程序名调用子程序。子程序调用要求占用一个独立的程序段。如果要求多次连续地执行某一子程序，则在编程时必须在所调用子程序的程序名后的地址P下写入调用次数，最大调用次数可达9999（P1~P9999）。
（5）在子程序中可以改变模态有效的G功能，比如G90到G91的变换。在返回调用程序时要注意检查一下所有模态有效的功能指令，并按照要求进行调整；对于R参数也需同样注意，不要无意识地用上级程序界面中所使用的计算参数R来修改下级程序界面的计算参数。（6）本系统子程序嵌套最多为四级 5.3.5 计算参数和程序跳转
要使一个NC程序不仅仅适用于特定数值下的一次加工，或者必须要计算出数值的情况，这两种情况均可以使用计算参数。你可以在程序运行时由控制器计算或设定所需要的数值；也可以通过操作面板设定参数数值。如果参数已经赋值，则它们可以在程序中对由变量确定的地址进行赋值。
在加工非圆曲面时，系统没有定义指令，这就需要借助计算参数R，并应用程序跳转等手段来完成曲面的加工。5.3.6 循环
循环是指用于特定加工过程的工艺子程序，比如用于钻孔、镗孔、铰孔、攻丝、排列孔加工、凹槽切削和坯料切削等，只要改变参数就可以使这些循环应用于各种具体加工过程，可大大减少编程工作量。
5.4 数控铣床的操作面板及操作简介
5.4.1．操作面板简介
5.4.2 机床操作简介 5.5 铣削加工编程实例
四、课后习题或作业及答案
关键词：可编程控制器,教学改革,实践
引言
可编程控制器(PLC)是以微处理机为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置。PLC从诞生至今,得到了异常迅猛的发展,与CAD/CAM、机器人技术一起被誉为当代工业自动化的三大支柱。经过30多年的发展,PLC已经形成了完整的工业控制器产品系列,其功能从初期的主要用于替代继电接触器控制,发展到目前的具有接近于计算机的强有力的软硬件功能。因此,它已经成为自动控制等众多专业的一门重要的专业课程。
1课程存在的问题
1.1教材选取困难
PLC自1969年问世以来,其发展速度十分惊人。据不完全统计,目前世界上有200多个PLC生产厂商,400多种PLC产品。各公司的产品在功能上有相同之处,也有各自的特点。美国各公司的产品功能比较齐全,但在组成中、小系统时,价格比较高;欧美的产品比较注重功能和价格的统一,特别是中型系统的“性能价格比”较好;日本各公司的产品模块集成度较高,整个系统的价格较低,特别是小型PLC在价格上有优势。由于PLC产品如此众多,相应的教材也是种类繁多。这样就带来了一些问题,教师在选择教材时,一方面要考虑不同流派PLC的特点和发展现状,另一方面又要想到一旦选择某一品牌的PLC,就必须要有相应的实验装置,给教材选取带来一定困难。
1.2相关知识欠缺
在学习可编程控制器课程以前,学生首先应掌握一定的电气控制方面的知识,例如学习过电工学、微机原理等基础课程。当然,绝大多数的自动控制专业会考虑到这一问题。只是学生在学习基础课程时,往往由于学习任务重,将主要精力放在基本原理的学习上,而对于一些应用性的内容如继电接触器控制不予理睬。这样,学生在学习PLC这类专业课程时,会对基本概念、设计思想等难以理解,感到很难入门。
1.3实践环节薄弱
可编程控制器课程是一门实践性很强的专业课程,课堂讲授的内容需要在实验中加以验证和巩固。而目前的情况是很多学校由于实验条件、教师水平、经费等诸多因素的限制,难以给学生提供合适的实验装置和实验环境。如果缺乏必要的实践,电气控制系统的设计和程序编制就不过是纸上谈兵而已。
2课堂教学的改革
2.1合理安排教学内容
我们知道,PLC源于替代继电接触器控制,因此它与传统的电气控制技术有着密不可分的联系。在制订教学大纲时,首先应适当加入传统继电接触器控制的内容,介绍一些常用控制电器的结构、原理、使用方法及基本电气控制电路、控制原理等。对于这一部分内容,教师可以根据学生掌握的电气控制方面的知识灵活处理。如果学生基础知识扎实,可缩短课时,但要注意突出传统继电接触器控制的典型电路和设计思想。其次,虽然PLC产品种类繁多,不同型号的PLC结构也各不相同,但它们的基本组成和工作原理却大致相同。作为一种工业控制计算机,PLC都具有中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)接口、电源等,对用户程序进行循环扫描分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段进行。这些基本问题应首先讲解清楚,而在结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法等方面,各类PLC不尽相同。由于课时限制,我们介绍编程部分时,只能重点介绍一种型号PLC的指令系统,当然也没有必要面面俱到,介绍所有类型PLC的编程语言。另外,学生应对目前市场上几种主流PLC有所了解,如德国西门子公司生产的S7系列、日本三菱公司生产的FX系列等等。各类PLC适用场合各有侧重,因此在进行PLC控制系统设计时,合理选择PLC对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。
2.2努力改进教学方法
可编程控制器课程实践性很强,因此,其教学方法与基础理论课有很大差异。学生在理解基本概念的基础上,应具备较强的动手能力。这就要求我们不能一味地采用“教师讲,学生听”的传统授课方式。首先理论知识的讲解应与实验相结合。在介绍PLC结构、工作原理时,可以在实验室对照实物讲解,并演示PLC的工作过程。此外,可以带领学生到工业现场参观,了解PLC的工作环境。这样在课程开设初期就可以使学生产生浓厚的学习兴趣,从而调动他们的学习积极性。其次,对于PLC指令系统,由于学生难以在学习的初级阶段接受全部指令,可重点介绍基本指令和常用的功能指令,其余部分学生在处理具体问题时可自行查阅。对编程方法的掌握重在练习,因此这一部分内容需要学生多动脑编程、多上机调试。另外,课堂上教师可以借助多媒体向学生介绍一些具体的PLC控制系统及其设计方法,如从简单的PLC在三相异步电动机控制中的应用,到复杂些的PLC用于液体混合装置、温度监测控制系统等。多了解具体的控制系统,可以使学生能够逐渐将硬件设计和软件开发结合在一起,提高设计可用于实际的PLC应用系统的能力。
3实践教学的改革
3.1安排好实验内容
在课堂教学中,虽然我们强调了培养学生理论与实践相结合的能力,但这种能力只是处于理性的阶段。要使学生真正具备一定的实践能力,必须让他们在实验中得到锻炼。在实验内容上,应首先安排一次继电接触器控制系统的实验,让学生亲自体会这种传统的控制方式。一般情况下,在电工实验室的实验板上都能完成较简单的继电接触器控制实验,如三相异步电动机的起停和正反转控制。其次,PLC实验部分分为基础性实验和综合设计性实验。基础性实验能够巩固和加深理解PLC的基本指令,掌握PLC的操作方法,分析实验结果并按要求撰写实验报告。这一部分实验是整个PLC实验的基础,但从培养学生的综合能力这一角度出发,其内容偏于简单,由于课时有限,不能安排的数目过多。综合设计性实验主要是培养学生设计PLC控制系统的综合能力。教师可先公布若干实验题目,提出实验要求,给出必要的提示。学生自行选定题目后,根据已学过的知识和参考相关教材,在预习阶段设计方案、选择仪器设备,编制程序。实验课上,学生根据自拟的实验步骤进行操作。在整个实验过程中,学生有充分的自主权,可以尽可能地发挥自己的想象力。对同一个题目,不同的学生会有不同的设计方案,因此,实验室应尽量提供可能涉及的实验器材,教师可进行必要的指导。
3.2组织好课程设计
课程设计是PLC课程教学中的一个重要环节,可以培养学生解决课题的综合能力。教师可布置几个课程设计的题目,如PLC用于电梯控制、用于电镀专用行车、用于交通信号灯自动
农村初中化学课堂教学改革初探
刘亦英
(儋州市兰洋职业中学,海南儋州
初中化学教学是化学教育的启蒙阶段。课堂教学是整个教学工作的核心,如何改革化学课堂教学,提高课堂教学效率和质量,达到更好地贯彻全面发展全民素质,我在这里谈四方面的探讨意见:
一、加强课堂教学内容与环保教育结合
我国的环境状况并不容乐观。大气污染、水污染等已经给人们的生产、生活带来灾难性影响:黄河断流、长江洪水、沙尘暴等等,触目惊心。因此,加强学生的环境保护意识,是化学教育的重要内容之一。中学生正处于世界观与人生观形成的关键时期,环保意识一旦形成,对其一生的社会观念形成及环境保护意识的养成,无疑将产生巨大的影响作用。
化学课堂教学中的环境教育,包含许多与环境保护有关的内容,例如对于大气污染物中的头两号“杀手”二氧化硫和一氧化碳,学生在初三和高一已进行过初步系统的学习。教师在讲授该节内容时,就应给学生讲清其产生、特性及对人类的危害,并可根据学生的实际情况,讲解如何避免其产生及中毒后如何处理等。此外,可组织学生到附近的纸箱厂或纸浆厂见习,了解污水成分、危害以及污水处理情况,以此培养学生形成三个观念:爱护淡水资源节约用水的观念;防止污染,保护良好生态环境的观念;节约能源,合理利用现有能源的观念。
二、培养应用化学知识解决实际问题的能力
知识的积累,智力的发展,能力的提高,重在于应用。学生的化学素质不仅在于其掌握化学知识的多少,也不仅仅在于其能解多少化学难题,重要的是看他能否运用化学知识去理解、解决生活中的化学问题,去学习新知识,以适应社会发展的需要。因此,在化学教学中应紧密联系生活、生产、科技等方面的知识,训练学生应用化学知识解决实际问题的能力。
首先,让学生从解释身边化学现象、处理身边化学问题做起,引导学生用所学知识去观察生活、解释生活中的化学现象,处理一些生活实际中的问题。例如,结合消防常识介绍一些灭火器的类型、用途及操作方法。如在介绍泡沫灭火器时,可问学生:灭火器中盛装的是什么物质?玻璃筒中装的是什么?铁筒中装的是什么?使用时发生了什么反应?它的灭火原理是什么?灭火时应该怎样操作?再如学到《硫酸》一章的计算题时,不妨让学生算一算所居住的城市一年由于烧含硫的煤向空气中排放多少二氧化硫,能形成酸雨的量,酸雨对大自然有什么危害,如何治理等问题,强化学生的环境保护意识。
三、加强“互动”教学培养学生的创新能力
在化学课堂教学中,如何培养学生的创新精神,更是值得广大化学教师认真研究的课题。“互动”课堂教学就是要学生真正地活动起来,主动参与教学。而作为导体的教师,在“互动”课堂教学中培养学生的创新精神,至少应做到以下两点:一是设控制等等。学生可以根据自己的兴趣自由选取题目。在设计过程中,学生首先要明确设计任务和要求,然后选定PLC、完成输入/输出定义号的分配及硬件图的设计、进行内部继电器分配及软件设计和调试。我们教师在指导学生完成课程设计题目时,不但要帮助学生巩固理论知识、增强动手能力,而且要培养他们严谨的科研作风,使他们终身受益。
4结语
当今工业技术的发展日新月异,新理论、新工艺不断涌现,与任何一门课程一样,可编程控制器课程的改革是一项复杂的工程。我们每一位教师只有及时更新观念,积极投入教学
计教学方案时展开过程,设计问题,让学生不断地面临新的学习任务,通过自己的思维来学习,从而为培养学生的创新精神提供前提和可能。例如,在钠的氧化物性质的教学中,我要求学生根据反应原理:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2设计一个实验来证明CO2与Na2O2是否反应及反应后生成的产物。实验设计要求:(1)根据实验原理选择实验所需的试剂、药品;(2)确定实验所需的装置、仪器及连接顺序;(3)尽可能保证实验设计的科学性和严谨性。这样便于学生自己去发现问题、去探索、去创新。二是适当安排一些创新性的、开放性较强的练习。在平时的教学中,教师经常习惯于给学生现成的东西,学生也往往习惯于接受现成的东西,这样对培养学生的创新意识很不利。所以,教师在课堂中适当安排一些创新性的、开放性较强的练习,既可满足班级内那些“提出问题有深度、有新意、有创造性地回答问题”的学生的需要,又能促使学生进行创造性的思维活动。
四、更新实验教学理念,实施实验教学改革
实验教学是让学生探究学习、获取知识的重要手段,是实现新课改的有效途径。当前化学实验教学担负着更新教学理念和实现现代实验教学手段以及增加实验自主探究性等多重任务功能,其重要性已越来越被广大化学教师所共识。
新课程、新理念重视知识与能力的协调发展,关注学生的全面发展,让学生亲历实验过程,不管实验成功与否,目的在于体悟探究过程,培养探究意识。我认为应注意从三个方面进行实验改革:
1. 如果化学实验中只让实验沦为知识灌输的附庸或点
缀,忽视实验中的探究功能,将严重影响学生的学习质量和积极性。我们应按新课程理念,在实验教学中去发展学生的各种能力,如提出问题、形成假设的能力,设计方案、探究实践的能力,观察和思考的能力,分析现象归纳总结的能力等。
2. 强化教师的的指导作用,突出以学生为主体的实验教
学。突出学生在实验教学中的主体地位,应该在教师的指导下,按照认识规律,使学生在和谐、宽松、民主的氛围中自主能动地、创造性地学习和实验,这依赖于教师观念的转变,手段的更新,教师应提供学生实验的舞台,克服实验条件的限制,尽可能地让学生动起来。诚如教育家陈鹤琴所说:“凡是儿童能够自己做的应该让他们自己做,凡是儿童能够自己想的应该让他们自己去想。”
3、充分调动学生的学习积极性,让学生参与实验探究,发
表自己的见解,充分发挥每个学生创造性的潜在能力。每个问题的提出及整个教学过程,都必须是再现式思维和创造思维有机结合,要尽可能地把教学过程设计成发现问题———分析问题———解决问题的创造模式,着力营造“情感共鸣沟通,信息反馈畅通,思维流畅,创造精神涌动”的最佳意境。
改革,才能不断提高教学质量,培养出更多更好的适应时代发展要求的建设人才。
参考文献
[1]吴中俊,黄永红.可编程序控制器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2004.
[2]高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例[M].北京:人民邮电出版社,2004.
关键词：PLC与Y-r降压启动接线简单；操作方便.人机性能好；可靠性高
中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2016）11-031-01
【正文】PLC得到广泛应用的今天，为改变传统的继电器、接触器控制的Y-r降压启动控制线路的方法，通过相互比较，可以很明显的发现用PLC改造的控制系统，具有接线简单、操作方便、人机性能好、可靠性高等特点。Y-r降压启动是指电动机启动时，把定子绕组接成Y形，以降低启动电压，限制启动电流。待电动机启动后，再把定子绕组改接成r形，使电动机全压运行。凡是在正常运行时定子绕组作r形连接的异步电动机，均可采用这种降压启动方法。电动机启动时接成Y形，加在每相定子绕组上的启动电压只有r形接法的1/ ，启动电流为r形接法的1/3，启动转矩也只有r接法的1/3。所以这种降压启动方法，只适用于轻载或空载下启动。现以时间继电器自动控制Y-r降压启动线路为例介绍Y-r降压启动控制线路的安装与检修方法。
1、时间继电器自动控制Y-r降压启动线路的安装。识读电路图→选用元器件及导线→电器元件检查→绘制布置图和接线图→固定元器件→布线→安装电动机并接线→连接电源→自检→交验→通电试车
时间继电器自动控制Y-r降压启动电路图如图1-5-17所示。该线路由三个接触器、一个热继电器、一个时间继电器和两个按钮组成。时间继电器KT用作控制Y形降压启动时间和完成Y-r自动切换，线路的工作原理如下：先合上电源开关QS。.
该线路中，接触器KMY得电以后，通过KMY的常开辅助触头使接触器KM得电动作，这样KMY主触头是在无负载的条件下进行闭合的，故可延长接触器KMY主触头的使用寿命。
2、设计一个三相异步电动机星-三角降压启动控制程序，要求合上电源刀开关，按下启动按钮SB1后，电机以星形连接启动，开始转动5S后，KMY断电，星形启动结束。为了有效防止电弧短路，要延时300ms后，KM△接触器线圈得电，电动机按照三角形连接转动。不考虑过载保护。
（1）输入点和输出点分配 见表1-1。
（2）PLC接线图
按照图8-11完成PLC的接线。图中输入端的24V电源可以利用PLC提供的直流电源，也可以根据功率单独提供电源。若实验用PLC的输入端为继电器输入，也可以用220V交流电源。
图8-11中，电路主接触器KM和三角形全压运行接触器的动合辅助触点作为输入信号接于PLC的输入端，便于程序中对这两个接触器的实际动作进行监视，通过程序以保证电机实际运行的安全。PLC输出端保留星形和三角形接触器线圈的硬互锁环节，程序中也要另设软互锁。
（3）程序设计
图8-12为电机星-三角降压启动控制的梯形图。在接线图8-11中将主接触器KM1和三角形连接的接触器KM2辅助触点连接到PLC的输入端X2、X3，将启动按钮的动合触点X1与X3的动断触点串联，作为电机开始启动的条件，其目的是为防止电机出现三角形直接全压启动。因为，若当接触器KM2发生故障时，如主触点烧死或衔铁卡死打不开时，PLC的输入端的KM2动合触点闭合，也就使输入继电器X3处于导通状态，其动断触点断开状态，这时即使按下启动按钮SB2（X1闭合），输出Y0也不会导通，作为负载的KM1就无法通电动作。
在正常情况下，按下启动按钮后，Y0导通，KM1主触点动作，这时如KM1无故障，则其动合触点闭合，X2的动合触点闭合，与Y0的动合触点串联，对Y0形成自锁。同时，定时器T0开始计时，计时5s。
在正常情况下，按下启动按钮后，Y0导通，KM1主触点动作，这时如KM1无故障，则其动合触点闭合，X2的动合触点闭合，与Y0的动合触点串联，对Y0形成自锁。同时，定时器T0开始计时，计时5s。
Y0导通，其动合触点闭合，程序第2行中，后面的两个动断触点处于闭合状态，从而使Y2导通，接触器KM3主触点闭合，电机星形启动。当T0计时5s后，使Y2断开，即星形启动结束。该行中的Y1动断触点起互锁作用，保证若已进入三角形全压启动时，接触器KM3呈断开状态。
T0定时到的同时，也就是星形启动结束后，防止电弧短路，需要延时接通KM2，因此，程序第3行的定时器T1起延时0.3s的作用。
（4）图8-12梯形图
T1导通后，程序第4行使Y1导通，KM2主触点动作，电机呈三角形全压启动。这里的Y2动断触点也起到软互锁作用。由于Y1导通使T0失电，T1也因T0而失电，因此，程序中用Y2的动断触点对Y1自锁。
按下停止按钮，Y0失电，从而使Y1或Y2失电，也就是在任何时候，只要按停止按钮，电机都将停转。
（5）运行并调试程序
a.将梯形图程序输入到计算机。
b.下载程序到PLC，并对程序进行调试运行。观察电机在程序控制下能否实现自动星-三角降压启动。
c.调试运行并记录调试结果。
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