《PLC及应用》课程教学大纲
（2008年制订）
课程编号：160011
英 文 名：Principle and Application of PLC
课程类别：专业任意选修课
前 置 课：电工电子学
后 置 课：
学 分：2学分
课 时：34课时
主讲教师：周林泉等
选定教材：夏辛明等，可编程控制器技术及应用，第2版，北京：北京理工大学出版社，2005
课程概述：
本课程内容是以松下电工的FP1可编程控制器为模型机介绍了可编程控制器的结构原理，FP1可编程控制器的规格、性能及结构，FP1指令系统，编程器，编程软件，可编程控制器的应用举例等。
教学目的：
可编程控制器简称PLC或PC，是20世纪70年代初发展起来的一种工业自动化控制装置，它综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术，是应用极为广泛的自动控制设备。
教学方法：
本课程以理论教学和实践教学并重，侧重教会学员如何使用可编程序控制器。
各章教学要求及要点
第一章 概述
课时分配：2课时
教学要求：
可编程序控制器的定义及发展概况。基本要求有：
1、 熟悉可编程序控制器的定义；
2、 了解可编程序控制器的特点及发展过程与方向。
教学内容：
第一节 可编程控制器的产生
第二节 可编程控制器的发展
第三节 可编程控制器的特点及应用领域
一、 PLC的特点。
二、 PLC的应用领域。
第四节 可编程控制器的性能指标与分类
第五节 电路的有载工作状态、开路与短路
一、 PLC的主要性能指标。
二、 PLC的分类。
思考题：
1、 PLC的定义是什么？
2、 PLC的发展趋势如何？
3、 PLC的主要性能指标是什么？
第二章 PLC的基本结构与原理
课时分配：2课时
教学要求：
可编程序控制器的结构；现场输入与输出接口电路；传感器与可编程序控制器的接口电路。基本要求有：
1、 掌握可编程序控制器的结构原理；
2、 熟悉可编程序控制器的接口电路、存储器的工作原理；
3、 了解传感器与可编程序控制器的接口电路及其它接口电路。
教学内容：
第一节 中央处理器
第二节 存储器
一、 存储器的结构。
二、 存储器的工作过程。
三、 PLC中使用的存储器。
第三节 输入接口
一、 光电耦合电路。
二、 输入接口电路。
第四节 输出接口
一、 输出接口电路。
二、 功率输出电路。
第五节 可编程控制器的工件原理
一、 可编程控制器的工作过程。
二、 可编程控制器的输入输出过程。
三、 可编程控制器和中断输入处理过程。
四、 可编程控制器的工作原理。
思考题：
1、 PLC由哪几部分组成？
2、 PLC程序可用哪几种方式表达？
3、 简述PLC的扫描工作过程。
第三章 FP1可编程控制器的规格、性能及结构
课时分配：2课时
教学要求：
FP1系列PLC的构成，FP1内部寄存器及I/O配置。基本要求有：
1、 掌握 C24系列PLC的构成，FP1内部寄存器及I/O配置；
2、 熟悉C24系列PLC的外部连接。
教学内容：
第一节 FP1的类型及规格
第二节 FP1的技术性能
第三节 FP1的内部寄存器及I/O配置
一、 内部寄存器及I/O配置。
二、 I/O的地址分配。
思考题：
1、 试分析C14——C72五种主控单元性能指标的主要区别。
2、 C14、C72分别有多少个，内部继电器？它们的编号（地址）范围分别是多少？
3、 内部继电器WR42的第F位继电器的编号应如何写？
第四章 FP1的指令系统
课时分配：4课时
教学要求：
FP1系列指令系统，含基本指令与高级指令共192条指令。基本要求有：
1、 掌握基本顺序指令、基本功能指令、控制指令、比较指令的应用；
2、 熟悉和了解高级指令的应用。
教学内容：
第一节 FP1的基本指令
一、 基本指令的构成。
二、 基本指令的说明。
第二节 FP1的高级指令
一、 高级指令的构成。
二、 高级指令的说明。
第三节 FP1的特殊功能及特殊指令
一、 脉冲捕捉功能。
二、 输入延时滤波功能。
三、 脉冲输出功能。
四、 高速计数器。
第四节 FP1的A/D转换单元
一、 A/D转换单元。
二、 D/A转换单元。
第五节 FP1的通信功能
一、 通信方式。
二、 通信协议。
三、 通信系统的设置。
第五章 编程器
课时分配：2课时
教学要求：
了解三相开步电动机的结构、工作原理；学会选择和使用三相异步电动机。基本要求有：
1、 了解三相异步电动机的构造及其作用；
2、 正确理解三相异步电动机的异步转动原理；转差率的意义及旋转磁场的形成；
3、 掌握三相异步电动机的起动方法；合理的选择电动机 ；正确使用电动机。
教学内容：
第一节 FP编程器的结构
第二节 指令的输入方式
第三节 继电器、寄存器和指令查找
第四节 FP编程器的操作功能
一、 电磁转矩。
二、 机械特性。
第五节 三相异步电动机的起动
一、 OP功能的查找。
二、 清除程序和保持区OP-0。
三、 删除NOP指令OP-1
四、 寄存器的设置和监视OP-2、3、8、12。
五、 I/O继电器的监视OP-7和I/O继电器的强制ON/OFF OP-10、11。
六、 系统寄存器的设置和初始化OP-50、51。
七、 程序的检查功能OP-9和自诊断功能OP-110。
八、 其它OP功能。
思考题：
1、 在编程器中如何删除一段程序？
2、 在编程器中为什么会产生NOP指令？如何去掉NOP指令？NOP指令会产生什么影响？
第六章 FPWIN GR 编程软件
课时分配：4课时
教学要求：
FPWIN GR 编程软件的安装与使用。基本要求有：
1、 掌握FPWIN GR 编程软件的安装与使用；
2、 了解用梯形图编制PLC应用程序的基本方法。
教学内容：
第一节 NAIS FPWIN GR2.0概述
一、 功能概述。
二、 基本规格。
三、 设置FPWIN GR的运行环境。
四、 启动FPWIN GR。
五、 设置个人环境管理。
第二节 FPWIN体制GR2.0的组成
第三节 程序的建立和编辑
一、 创建新程序。
二、 选择机型。
三、 编写程序。
四、 编写程序的步骤。
第四节 程序的管理
一、 使用文件。
二、 设置文件属性。
三、 传输程序。
四、 打印程序。
第五节 程序的调试
一、 程序的测试。
二、 程序监控。
三、 时序图监控。
思考题：
1、 NAIS FPWIN GR2.0可编程控制软件 何特点？
2、 编程软件使用何种类型的文件？各文件之间有何关系？
3、 运行程序下载、上载时的方法是什么？
第七章 PLC编程方法及应用举例
课时分配：3课时
教学要求：
PLC编程方法，PLC程序设计及应用举例。基本要求有：
1、 掌握 PLC编程方法，PLC程序设计；
2、 熟悉PLC的综合应用举例。
第一节 程序设计
一、 采用PLC控制的一般条件。
二、 PLC的机型选择。
三、 PLC程序设计的基本步骤。
四、 程序设计的基本规则。
五、 编程技巧。
六、 基本应用程序。
第二节 三相交流异步电动机控制
第三节 机械手控制系统
第四节 自动售货机的控制
第五节 卸罐机控制系统
一、 卸罐机工作流程简介。
二、 I/O点的分配。
三、 梯形图。
第六节 温度控制系统
一、 PID控制算法。
二、 PID控制参数的确定。
三、 参数的精整。
四、 PID子程序框图。
五、 数字滤波子程序设计。
六、 系统主程序设计。
思考题：
1、 在什么条件下应采用PLC控制？
2、 PLC选型主要考虑哪些因素？
3、 程序设计基本规则的主要内容是什么？
实验一 上机操作练习
课时分配：３课时
实验要求：
1、 掌握指令的输入方法；
2、 了解基本指令的功能。
实验二 十字路口交通灯控制
课时分配：３课时
实验要求：
1、编制十字路口交通灯控制程序。
2、在常规控制程序基础上加入急车通过功能。
实验三 乒乓球模拟比赛
课时分配：３课时
实验要求：
1、根据动作要编制控制程序。
2、在上述程序基础上补充比赛的胜负规则。
实验四 三层楼电梯的控制
课时分配：３课时
实验要求：
1、根据三层电梯运行的动作要求，设计出满足动作要求的控制梯形图。
2、在上述程序的基础上，补充功能：当电梯停在二层时，一层呼叫后，三层也呼叫，则电梯先下降到一层，在一层停2Ｓ后，再上升到三层停止。
实验五 子程序调用
课时分配：3课时
实验要求：
用子程序调用指令完成：
1、当X0接通时，Y0~Y7的输出以1Ｈz的速度，从左到右依次接通，循环运行；
2、当X1接通时，Y7~Y0的输出以1Ｈz的速度，从右到左依次接通，循环运行；
3、当X2接通时，Y0~Y7输出频率为1Ｈz的方波。
附录：参考书目
1、 李国厚.PLC原理与应用.北京：清华大学出版社，2005.
2、 张进秋.可编程控制器原理及应用实例.北京：机械工业出版社，2008.
3、 汪晓光.可编程控制器原理及应用（上）.北京：机械工业出版社，2008.
4、 吴建强.可编程控制器原理及其应用.北京：高等教育出版社，2006.
5、 常斗南.可编程控制器原理及工程应用.北京：电子工业出版社，2006.
执笔人：周林泉 2008年11月
审定人：孟秀丽 2008年11月
院负责人：王海燕 2008年11月
