PLC应用与实践

苏州工业职业技术学院提供的慕课
PLC应用与实践课程是苏州工业职业技术学院于2018年12月24日首次在中国大学MOOC开设的慕课课程、国家精品在线开放课程。该课程授课教师为温贻芳、李洪群、王月芹、仲蓁蓁、徐黎、周薇、薛迎春、崔秋丽、朱巍峰等教师。据2020年12月中国大学MOOC官网显示，该课程已开课5次。
PLC应用与实践课程六个项目，分别为认识PLC、设计电机控制电路、设计竞赛抢答器、设计霓虹灯控制系统、十字路口交通灯控制系统设计、数字踩雷游戏机的设计等内容。
课程性质
课程背景
PLC应用技术是一门实践性、综合性很强的专业课程。根据新时期电气工程及其自动化专业建设的要求，结合课程的特点和存在的问题，在教学内容改革，实验教学改革等方面进行了探索。
适应对象
PLC应用与实践课程适合高等学校、高职高专机电一体化、自动控制、应用电子、电子信息类及相关专业学生，以及社会自动化相关工程技术人员。
开课信息
开课次数	开课时间	授课教师	学时安排	参与人数
第1次开课	2018年12月24日~2019年03月10日	温贻芳、李洪群、王月芹、仲蓁蓁、徐黎、周薇、薛迎春、崔秋丽、朱巍峰	5-7小时每周
第2次开课	2019年03月18日~2019年06月10日	徐月兰、温贻芳、李洪群、王月芹、仲蓁蓁、徐黎、周薇、薛迎春、崔秋丽、朱巍峰	3843
第3次开课	2019年09月19日~2019年12月31日	温贻芳、崔秋丽、薛迎春、李洪群、王月芹、徐黎、仲蓁蓁、徐月兰	3-5小时每周	5030
第4次开课	2020年02月17日~2020年06月30日	2648
第5次开课	2020年09月15日~2021年01月24日	温贻芳、薛迎春、王月芹、崔秋丽、崔秋丽、周薇	待定
（表格内容参考资料：	）
课程简介
PLC应用与实践课程以三菱FX系列可编程控制器的应用为主线，介绍了控制系统常用传感器，电机控制电路的构成与原理，PLC的组成、工作原理、内部组件、指令系统、编程方法、组态技术和现场总线通信技术。同时也介绍了PLC的输入、输出单元的内部电路特点，接口电路的设计，控制程序设计与调试方法，项目设计开发过程等。
课程大纲
01认识PLC	本项目通过了解PLC的历史发展、功能特点、应用场合、三菱PLC型号名称、硬件结构，熟悉PLC输入接口电路的应用，掌握常用接近开关传感器的选型和应用，会将PLC的各种输入信号正确接线，会检验输入信号是否正常。	课时	1.1 PLC应用感知	1.2 认识PLC和熟悉实践环境	1.3 正确使用接近开关传感器	02设计电机控制电路	本项目以电动机为PLC控制对象，能编程、接线、调试，完成电动机的单向运转启动、停止，电机的延时起停等功能。通过实践熟悉PLC控制系统的组成、PLC的基本工作原理、PLC内部组件，掌握PLC输入、输出外部接线。会用GX-Works2编程软件。通过任务的完成，学会PLC起保停电路设计步骤、调试，灵活应用PLC的定时器元件。	课时	2.1 起保停电路的设计	2.2 设计电机正反转联锁控制电路	2.3 设计电机延时起停电路	2.4 设计电机运行和报警指示	03设计竞赛抢答器	本项目以指示灯、数码管为PLC控制对象，能通过编程、接线、调试，实现抢答器的指示灯显示、数码显示和警示显示，从而指示出第一抢答者。通过实践熟悉功能指令的一般表达形式、MOV、SEGD等指令的含义、数据寄存器的使用、互锁控制的编程及辅助继电器的应用。通过任务的完成，学会使用三菱功能指令编制程序，能完成七段译码程序的编写及调试。	课时	3.1 设计组号显示四路抢答器	3.2 实现抢答器犯规判别功能	3.3 设计完整竞赛抢答器	04设计霓虹灯控制系统	本项目以霓虹灯为PLC控制对象，通过编程、接线、调试，完成霓虹灯的流水闪烁、显示字母闪烁，多种形式切换循环闪烁等功能。通过实践熟悉PLC的移位指令、循环移位指令等功能指令，巩固梯形图编写程序，理解PLC软元件中位元件与字元件的含义。通过任务的完成，掌握霓虹灯控制系统的设计与调试。	课时	4.1 设计流水灯	4.2 设计字母彩灯	4.3 设计自动循环运行的霓虹灯	05十字路口交通灯控制系统设计	本项目以十字路口交通灯为PLC控制对象，根据由简单至复杂的控制要求，编程和调试，完成十字路口交通灯信号功能。通过实践熟悉各种编程方法，认真领会多种编程思路。	课时	5.1 简易交通信号灯的控制	5.2 实现交通信号灯暂停及倒计秒功能	5.3 设计黑夜白天交替工作交通灯	06数字踩雷游戏机的设计	本项目以数字踩雷游戏机的系统设计为项目载体，要求能根据功能要求完成编程、接线、调试，实现一款布雷、踩雷操作、踩中提示等功能的设计。通过实践熟悉PLC控制系统的组成、掌握PLC输入、输出外部接线和编程软件的使用。通过任务的完成，掌握四则运算指令及比较等指令的功能及应用，熟练PLC系统的设计步骤及调试方法。	课时	6.1 简易加减法功能计算器的设计	6.2 简易计算器的设计	6.3 数字踩雷游戏机的设计	07机械手自动控制及组态设计	自动化生产过程，往往需要对生产状态进行监视与控制，并记录生产数据，对生产参数进行设置等，这些工作需要有良好的人机界面来完成。工业自动化系统的人机界面一般可以是专用的人机系统，如文本屏、工业触摸屏，也可以是“工控计算机（或PC）+组态软件”。本项目采用“PC+组态软件”实现机械手的监控。	课时	机械手自动控制及组态设计	08生产流水线小车的控制	转运小车在现代工厂的自动化生产线上，充当着毛坯件、半成品、成品的转移工作，是自动生产线上的重要环节，而且在企业生产中正发挥着越来越重要的作用，现在已经广泛应用于国民经济的多个生产行业。本项目采用三菱PLC作为控制器控制电机带动小车运行，实现生产转运小车的自动控制。	课时	生产流水线小车的控制	09微滤机控制系统	微滤机是污水净化设备，广泛用于城市生活污水、造纸、纺织、印染、化工，食品，皮革污水等的过滤。系统采用60~200目/平方英寸的微孔筛网固定在转鼓型过滤设备上，通过截留水体中固体颗粒，实现固液分离的净化装置。优点：减少污水处理成本，无需人工操作，将过滤后杂质压紧后处理。本项目涉及触摸屏的画面设计，PLC串口通信程序的编写，触摸屏与PLC程序的联合模拟仿真。通过RS指令实现PLC与变频器的无协议方式通信（RS485通信）。FX系列PLC模拟量输入、输出功能，模拟量输入模块的使用。二线制电流输出型液位变送器的使用。	课时	微滤机控制系统	10生产线中机器人的控制	本项目模拟了工业应用中常见的码垛任务。主要使用了PLC来协调机器人和其他设备，从而完成工作任务。在本项目中，将介绍到工业机器人的功能和组成、机器人的通信方式、机器人的IO板和信号的配置、机器人编程方法、以及系统的硬件接线和调试。	课时	生产线中机器人的控制
注：课程大纲从左向右排列
课前预备
预备知识
学习PLC应用与实践课程必须学会电气控制基础和数字电路技术基础两部分知识。
学习资料
书名	作者	ISBN	出版时间	出版社
《PLC应用与实践（三菱）》	温贻芳，李洪群，王月芹	978-7-04-048350-5	2017年09月	高等教育出版社
表格内容参考资料：
课程特色
1.任务驱动，项目导引，促进职业能力的培养
从全局设计PLC控制系统的一般过程出发，通过项目任务，由简单到复杂，学生在项目开发过程中培养工程应用能力。将理论教学、实验操作和综合设计训练有机结合；将硬件组态与软件设计相结合。
2.真实企业项目，体验完整的设计过程，提高工程应用能力
引入企业真实项目，熟悉PLC外围输入输出设备。
3.运用信息技术，呈现立体化学习资源，高效在线学习
以微课、动画、技能操作视频、仿真等丰富的数字化资源作为支撑；采用动画或仿真直观展示控制对象的动作过程、指令执行的动作；以屏幕录像来演示、讲解软件操作；实际操作以拍摄录像、制作动画来展示；讲解工作原理以微课的方式展现；使用仿真软件来模拟实训模型，验证设计。
授课目标
通过PLC应用与实践课程的教学，应使学生对PLC产生、发展，PLC的特点、应用有比较全面的认识；对PLC的基本工作原理有正确的理解。对三菱FX系列PLC的基本性能有较全面的了解，会运用GX-Works2编程软件，在梯形图编程环境下编写PLC程序，学会程序的调试，掌握PLC外围设备的硬件连接。对该课程中的基本理论、基本知识和基本技能能够正确地理解，并具有初步解决实际应用问题的能力，对应用课题进行I/O分配，画出接线图，完成程序的编写和调试。在该课程的各个教学环节中，应注意对学生进行严肃的科学态度，严格的科学作风和科学思维方法的培养和训练，应重视对学生能力的培养。
所获荣誉
2020年11月3日，该课程被教育部职业教育与成人教育司认定为“2020年国家精品在线开放课程（高职）”。
教师简介
温贻芳，博士、教授、博导，江苏省教学名师，江苏省333工程第三层次人才，江苏省六大高峰人才，江苏高校“青蓝工程”科技创新团队带头人、中青年学术带头人。 主要承担可编程序控制器的教学和学生毕业综合实践。
李洪群，主要从事电气自动化应用研究及电子专业课程教学。应用电子专业“双师”骨干教师。主持苏州市优秀新课程《电子产品组装调试与维修》，主编配套省重点教材。
王月芹，苏州工业职业技术学院，副教授，主攻电气自动化方向。
薛迎春，苏州工业职业技术学院，副教授，从事PLC教学多年。
崔秋丽，苏州工业职业技术学院，自动化相关专业教师。
仲蓁蓁，苏州工业职业技术学院机电工程系，副教授，主要从事自动化专业方向的教学与研究。
徐黎，苏州工业职业技术学院，讲师。
朱巍峰，苏州工业职业技术学院，讲师。2003年毕业于苏州科技大学物理系2011年苏州大学获得硕士学位，研究方向为工业机器人技术2015年担任《工业机器人现场编程》《工业机器人离线编程》等专业课程。
周薇，苏州工业职业技术学院，讲师。
徐月兰，苏州工业职业技术学院，讲师。2003年毕业后在苏州工业职业技术学院任教，先后担任《电工基础》《PLC编程与控制》《传感器与检测技术》等课程的教学工作。