1、三相交流異步電動機單按鈕啟停控制教學課例常州劉國鈞高等職業技術學校 楊歡一、項目名稱確定：三相交流異步電動機單按鈕啟停控制 4 課時二、課例背景介紹：可編程序控制器（PLC技術是一門實用性很強的專業課，注重實踐教學環節的學習演練，是掌握PLC技術的根本。本課程是以三菱FX2N系列PLC為核心， 采用“項目導向、任務驅動"的課程模式，來實施和引領課堂教學。在 PLC項目 課程的實踐中，分別通過項目教學、理實一體、任務驅動、行動導向等多種教學 方法，起到了很好的效果，大大提高了學生學習的積極性。本課例是項目一三相交流異步電動機的PLC控制中的任務四三相交流異步電動機單按鈕啟停控制 。課程

2、的實施是在可編程控制器實驗室進行的， 學生通過理論學習與實踐操作一體化的綜合訓練方式， 逐步學會三菱可編程序控 制器的相關知識和技能，并為后續課程打下了扎實的基礎。三、學習目標的設定：課程的總目標：1、 通過對本課程的學習和訓練，使學生進一步熟悉 PLC的基礎知識，掌握 PLC梯形圖、指令語句以及SFC圖三種方式的編程方法，并能夠應用三菱 FX2N 系列PLC完成實際控制系統的設計、安裝、調試及監控。2、通過該項目課程的學習， 努力培養學生分析、 解決生產實際問題的能力， 提高學生的職業技能和專業素質。 提高學生學習的能力， 養成良好的思維和學習 習慣。3、積極發展好奇心和求知欲，培養堅持真理

3、、勇于創新、實事求是的科學 態度與科學精神，形成科學的價值觀。培養學生的團隊合作精神。本課例的目標：1、知道什么是時序圖，會畫出單按鈕控制電動機啟停的時序圖。2、 能運用微分脈沖輸出指令（PLS、PLF）、置位復位指令（SET/RST）進 行簡單的編程。3、會根據控制要求熟練分配 PLC 輸入/輸出點，并能畫出 PLC 電路原理圖 和安裝接線圖。4、能利用梯形圖和指令語句兩種方式完成該項目程序的編寫。5、能獨立完成三相交流異步電動機單按鈕啟停 PLC 控制的安裝、調試和監 控。6、努力培養學生勤于思考、善于動手的良好習慣以及團隊合作、理論聯系 實際的能力。四、學習任務描述：本課例的學習任務是應

4、用三菱 FX2N-48MR PLC 來實現三相交流異步電動 機單按鈕啟停的控制。 在傳統控制系統中通常需要使用一個啟動、 一個停止按鈕 分別控制電動機的啟動和停止，在 PLC 的控制系統中這就要占用兩個輸入點， 而在 PLC 系統設計時，設法減少使用的輸入 /輸出點數就可以降低控制系統的成 本，提高經濟效益。因此本項目是利用 PLC 技術來實現單按鈕控制電動機的啟停。在教學實施過程中，首先提出用單按鈕控制的原因進行控制系統分析 分配I/O點 畫出PLC接線圖 編寫程序 調試和監控，最終完成整個項目。五、學習內容組織：在學習內容的組織上，首先由教師引領學生對所做的項目進行具體的分析， 要注意處理

5、項目控制要求上的細節問題。 其次根據控制要求，學生應熟練地進行 輸入/輸出點的分配。根據I/O分配表，學生立刻就能畫出 PLC的電路原理圖以 及接線圖，這是學生在平時的訓練中必需掌握的知識和技能。然后學生根據接線圖認真、細致地完成電路的安裝，并學會用萬用表檢查電路的正確性， 至此PLC 控制系統的硬件部分已經完成。下一個環節便是程序的編寫，程序的編寫對于學生而言，難度比較大，因此 必須在教師的引領下，將編程所需要用到的細節知識補充完善后， 即學習相關的 指令后，學生才能獨立的完成程序的編寫。在程序編寫的過程中，學生應熟練的 進行梯形圖與指令語句兩種編程方式，應會進行互換。在整個PLC控制系統實

6、現的過程中，要充分調動學生的積極性，讓他們能獨立的進行系統的調試與監控。 最后通過項目實現的最終結果，對學生進行合理的評價，并對所做的項目進行更 深入的拓展與提高。具體可見下圖所示。當然也可以采取表格的形式，見下面的 表格。序 號能力 訓練 項目 名稱對應 單項 任務 名稱擬實現的 能力目標相關支撐 知識訓練方 式手段 及步驟學習成果1項目一： 三相交流 異步電動機的PLC控 制任務四、三相 交流F rh 異步電動 機單 按鈕 啟停 的控 制1. 能獨立完成三 菱 FX2N-48MR 可編程序控制器 與計算機的通信 連接以及輸入/ 輸出回路的連 接。2. 會使用 FXGP 編程軟件進行程 序的

7、編寫、下載、 調試和監控。1 .知道三菱FX2N-48MR 可編程 控制器的輸入端子、 輸出端子及通信接 口。2. 進一步熟悉FXGP 編程軟件的使用方 法。3. 了解什么是時序圖 以及它的基本概念。4. 理解微分脈沖輸出課件演 示、講解操作演示動手操 作、點評概念講 解1.PLC 實 現三相交 流異步電 動機單按 鈕啟停的 控制。3.能熟練應用基 本邏輯指令以及 用梯形圖與指令 語句兩種方式進 行PLC簡單程序指令（PLS、PLF ）的 使用方法。5 .理解置位/復位指 令（SET/RST ）的使 用方法。實踐操的設計。成果點 評4、能運用脈沖輸出指令以及置位/復位指令進行 簡單程序的編 寫

8、。5、能獨立完成該 項目的安裝、調 試與監控。6. 按操作規程進 行操作并完成報六、教學情境創設:1通過教材的圖文并茂以及動畫的演示，提高學生的學習興趣。2、通過介紹電動機單按鈕啟停的控制、以及在生產中的廣泛應用和演示控 制系統的工作過程激發學生學習的興趣。3、通過指導學生完成整個項目的操作過程，使學生樹立自信心。4、在問題探究中使學生理解操作過程中遇到的問題，為學生完成獨立操作 打下扎實的基礎。5、通過指導學生練習激發學生潛力，實現學習目的。七、教學資源準備：1 、兀器件準備：序號名稱型號規格數量單位備注1安裝板600 x 800mm1塊木板或鐵板2PLCFX2N-48MR1臺3導軌DIN0

9、.4米4空氣斷路器Multi9 C65N D201只5熔斷器RT28-326只6接觸器NC 09/220V1只7熱繼電器NR4- 63 (1-1.6A )1只8三相異步電動機JW6324-380V 250W 0.85A1只9控制變壓器JBK3-100 380V/220V1只10按鈕LA4-3H1只11端子D-202只12BV1/1.37mm10米主電路13銅塑線BV1/1.13mm15米控制電路14BVR7/0.75mm10米16M4*20螺桿若干只17緊固件M 4*12螺桿若干只184平墊圈若干只194彈簧墊圈及4螺母若干只20號碼管© 1.5若干米21號碼筆小號1支2、 電工工具

10、：尖嘴鉗、斜口鉗、剝線鉗、螺絲刀（“+”、“一”字）3、儀表：MF47型萬用表。八、教學過程實施（以4堂課為例）教學步驟1:新項目的引入（教師講授）在傳統的繼電器控制系統中通常需要使用一個啟動和一個停止按鈕分別控制三相交流異步電動機的啟動和停止。這樣在PLC的控制系統中就需要占用兩個輸入點。而在PLC系統設計時，減少輸入/輸出點數就可以降低PLC控制系統 的成本，從而提高經濟效益。因此我們想能否用一個按鈕來控制電動機的啟停 呢？答案是肯定的，這就是今天所要學習的項目：三相交流異步電動機單按鈕啟 停控制。教學步驟2:展示學習目標（放幻燈片）1、知道什么是時序圖，會畫出單按鈕控制電動機啟停的時序圖

11、。2、 能運用微分脈沖輸出指令（PLS、PLF）、置位復位指令（SET/RST）進 行簡單的編程。3、會根據控制要求熟練分配 PLC輸入/輸出點，并能畫出PLC電路原理圖 和安裝接線圖。4、能利用梯形圖和指令語句兩種方式完成該項目程序的編寫。5、能獨立完成三相交流異步電動機單按鈕啟停 PLC控制的安裝、調試和監 控。教學步驟3:指出本項目的學習過程（放幻燈片）項目學習過程教學步驟4:分析項目控制任務（教師引領，學生分析）1、任務要求介紹（1）按下按鈕SB1奇數次時，交流接觸器KM1得電，電動機M1啟動運轉。（2）按下按鈕SB1偶數次時，交流接觸器KM1失電，電動機M1停止運轉。（3）具有短路保

12、護和過載保護。2. 任務要求分析利用一個按鈕控制電動機的啟停，類似于開關型輕觸按鍵，但它要求內部必 須具有自鎖的功能。在第一次按下時置 ON并保持，第二次按下時翻轉并保持， 以后每按下一次按鈕都會進行一次翻轉。在整個的工作過程中，電動機的啟停頻 率是按鈕按下的頻率的一半，因此要實現控制要求實際上只需將按鈕信號的頻率 進行二分頻。教學步驟5:根據項目控制任務，分配I/O點（學生分配，寫出輸入/輸出 分配表，教師點評）1、輸入/輸出分配表三相交流異步電動機的單按鈕開關控制電路的輸入 /輸出分配表如下所示輸入輸出元件作用輸入點輸出點元件作用SB1啟/停控制按鈕X0Y0KM電動機啟停控制FR過載保護X

13、1輸入/輸出分配表教學步驟6:根據I/O分配表，繪制三相交流異步電動機單按鈕啟停 PLC電 路原理圖（學生單獨繪制，教師循回指導并點評）1、用三菱FX2N-48MR型可編程序控制器實現三相交流異步電動機單按鈕啟停控制的電路原理圖，如下圖所示。主電路與控制電路的繪制由學生獨立完成, 教師循回指導。Ll爭L2 -L3FU1FU2 U14I I 'Vll:Wil101220VFU4 4=1-201TCU12V12W12kmv ¥ AU13V13W13fr ruPE啟動id載保護SB1 IFRLCOMONPE-JICOMFU3 ai02103202KMPLC電路原理圖教學步驟7:根據

14、PLC電路原理圖，進行元器件的布局，并繪制PLC接線圖（學生獨立布局，并繪制接線圖）1、元器件的布局如下圖所示：nnFn變壓器S LJ_JPLCSBL1輸出羯子15 / 14元器件的布局2、PLC接線圖如下圖所示目寸呂§=mg一 巨一旦- o - 一二tiuI1=巨宦 nJ ri - 一二n Hn-FX2N-43MRH- 3 iO EC-3 U li£s艮U II JnA呂s啟m進線教學步驟8:根據PLC接線圖，安裝電路，并用萬用表進行檢測，并通電試 驗，完成下列表格。（學生操作，教師循回指導）1、安裝好的PLC控制系統如下圖所示。PLC控制系統2、檢查布線。對照PLC電路

15、圖檢查是否掉線、錯線；是否漏編、錯編，接 線是否牢固等。3、用萬用表檢測電路。萬用表檢測過程見下表所示。如測量阻值與正確阻 值不符，應根據線路圖檢查是否有錯線、掉線、錯位、短路等。序號檢測內容操作情況正確阻值測量阻值備注1檢測判別FU1、FU2 FU3和FU4的好壞兩表棒分別搭接在FU的 上下接線端子上均為0QRX 1 Q檔、調零2測量L1- L2之間的絕緣電阻合上斷路器，兩表棒分 別搭接在接線端子XT的L1和L2上OORX 10kQ檔、調零3測量L1 L3之間的電阻兩表棒分別搭接在接線端子XT的L1和L3上TC初級繞 組的阻值RX 10Q檔、調零4測量L2 L3之間的絕緣電阻兩表棒分別搭接在

16、接線端子XT的L2和L3上OORX 10kQ檔、調零5分別測量L1、L2、L3 與 PEN間的絕緣電阻兩表棒分別搭接在接線 端子 XT 的 L1、L2、L3與PE上均為O6測量PLC的各 輸入端子與（COM之間的 阻值分別動作輸入設備，兩 表棒搭接在PLC各輸入 接線端子與（COM 上均為0QRX 1 Q檔、調零7測量PLC的各 輸入端子與電 源輸入端子（L） 之間的阻值兩表棒分別搭接在 PLC 各輸入接線端子與電源 輸入端子（L） 上均為ORX 10kQ檔、調零8測量PLC的輸 出端子丫0與公 共端子（COM）之間的阻值兩表棒分別搭接在 PLC 的輸出接線端子丫0與公 共端子（COM）上TC

17、次級繞 組和KM線 圈的阻值 之和RX 100Q檔、調零4、通電試驗，判斷PLC是否運行正常，并觀察PLC的指示LED燈是否和輸 入端一致。步驟操作內容LED正確結果觀察結果備注1先插上電源插頭，再合上斷路器POWER點亮點亮LED點亮，說明電源正常2撥動RUN/STO開關，打置“ RUN位置RUN點亮點亮LED點亮，說明PLC運行正常3撥動RUN/STO開關，打置“ STOP位置RUN熄火熄火4按下SB1X001點亮點亮LED點亮，說 明輸入電路正 常5按下FR測試按鈕（Test ）X002點亮點亮6按下FR復位按鈕（Reset）X003熄火熄火X003復位教學步驟9： PLC電路安裝檢查無

18、誤后，學習相關知識點。（教師講授，學生分析、回答、解決問題）知識點1、理解時序圖的概念，學生畫出三相交流異步電動機單按鈕啟停的 時序圖。如下圖所示。單按鈕控制電動機啟停時序圖知識點2、學習微分脈沖輸出指令（PLS、PLF）的用法（1）PLS： 上升沿微分脈沖輸出指令，在觸發信號的上升沿時使操作元件產生一個掃描周期的脈沖輸出。（2）PLF：下降沿微分脈沖輸出指令，在觸發信號的下降沿時使操作元件產生一個掃描周期的脈沖輸出。（3） 應用舉例：學生根據梯形圖寫出指令語句，畫出左圖XI、M0、M1的時序圖。并根據右圖梯形圖判斷能實現三相交流異步電 動機的什么控制。左圖右圖微分脈沖指令用法知識點3、學習置

19、位/復位指令（SET/RST）的用法（1）SET:置位指令，在觸發信號接通時，使操作元件接通并保持（置 1）。（2） RST：復位指令，在觸發信號接通時，使操作元件斷開復位（置0）。（3） 應用舉例：學生根據梯形圖寫出指令語句， 并畫出X0、X1、M0、M1、Y0的時序圖PLSMO1HISEF'rtiooX001TIPLFMlMlTIR$rwooXOOO _X001'0MlTOGO”一個掃掏零11_hz 一個擁周期時序圖梯形圖教學步驟10:學生利用以上所學的PLC知識，來解決三相交流異步電動機 單按扭啟停控制的編程。（教師引導，學生編程）1、梯形圖程序以及對應的指令語句如下圖所

20、示xoooTAHOM1heYOOOVDOOTl-setMlYOOOEND步號指令操作元件0LDxooo1PLSMO3LBMO4AN IYOOO5OUTMl6LDMO7ANDYOOO8OUT世9LDMl10AN IX00111SETYOOO12LDM2想OFX0Q114ESTYOOO15ENB指令語句梯形圖教學步驟11:系統的調試與監控（學生獨立完成）1、打開軟件SWOPC-FXGP/WIN-（新建文件 選擇FX2N系列PLC編寫梯形圖程序。如下圖所示SW0PC-FXGP/W1N-C -山ntitlOi揮御耳sms弟輒E二且口 査號層型買£ 曲(B) 帥9»迦也園KtQ) &

21、#174;DM0 凹霍BE5 Tn 國囹圄 團矗加±心:翌衲 SWOPC-FXlGfywlNX - IlMHitlQLWSl文件舊耀E； IBR穌樹匱凹PLJC瞇岡暫(0)幻刪H胸2、將編寫好的程序寫入PLC并啟動程序監控，如下圖所示開曹鈿M璋6嗇囹R囲皿E3 a151三司PHIS'9就酩1H騷為ptsTOD0N< NIYDD0T卜罰惘出(九 gflON/OFF(n 如前®Q-醞甜霸鈾左K道(+?璉制) 龍T VWT VW3、在教師現場監護下進行通電調試，驗證系統控制功能是否符合要求。將PLC的RUN/STO開關撥至“ RUN位置后，按以下操作步驟運行，讓學生

22、填寫下步驟操作內谷觀察內容指示LED接觸器電動機正確結 果觀察結果正確結果觀察結 果正確結果觀察結 果1第一次按下SB1Y000 點亮KM吸合運轉2第二次按下SB1Y000 熄滅KM釋放停轉3第三次按下SB1Y000 點亮KM吸合運轉4按FR測試 按鈕Y000 熄滅KM釋放停轉5按下FR復位按鈕，將FR復位教學步驟12:對學生所完成的PLC項目進行質量評價，具體評價方式如下 表。（學生操作，教師評分）考核 項目考核要求配 分評分標準扣 分得分系 統 安 裝1 .會安裝元件2按圖完整、正確及規 范接線3按照要求編號301. 元件松動一處扣 2分，損壞一 處扣4分2. 錯、漏線每處扣 2分3反圈、

23、壓皮、松動，每處扣2分4錯、漏編號，每處扣 1分編程 操 作1會建立程序新文件2正確輸入梯形圖3.正確保存文件4會傳送程序5.會轉換梯形圖301. 不能建立程序新文件或建立錯 誤扣4分2. 輸入梯形圖錯誤一處扣2分3保存文件錯誤扣 4分4傳送程序錯誤扣 4分5轉換梯形圖錯誤扣 4分運 行 操 作1 .正確操作運行系統， 分析運行結果2 會編輯修改程序，驗 證輸入輸出控制3 會編輯修改程序，驗 證自鎖保持控制301. 系統通電操作錯誤一步扣3分2. 分析運行結果錯誤一處扣2分3. 編輯修改程序錯誤一處扣2分4. 分析驗證結果錯誤一處扣2分安全生產自覺遵守安全文明生產規 程101. 漏接接地線一處

24、扣 5分2. 母違反一項規疋，扣 3分3. 發生安全事故，0分處理時間4小時提前正確完成，每 5分鐘加5分超過定額時間，每 5分鐘扣2分開始時間：結束時間：實際時間:項目評價表教學步驟13：拓展與提高1、 除以上編程方式外，還有其它編程方法嗎？如可不用SET/RST旨令，而 直接使用OUT旨令進行線圈的驅動。2、若要將按鈕信號的頻率進行四分頻，程序又該如何編寫呢？時序圖如下。KM2教學步驟14:布置作業，完成課例報告九、教學評價設計：1、評價內容：檢查學生是否能獨立完成相應PLC控制系統的安裝、調試與監控。在實踐操 作的過程中，檢查學生是否養成了文明、規范操作的好習慣，例如工具是否擺放 整齊，而不隨便亂扔等。2、評價方法：爭對不同的PLC控制項目可分別以不同的角度來恒量學生的學習效果， 本項 目通過系統安裝、編程操作、運行操作以及安全生成這四個維度，給學生以客觀、 公正的打分。詳細可見下表所示。考核項目考核要求配 分評分標準扣 分得 分系統安裝1 .會安裝元件2按圖完整、正確及規 范接線3按照要求編號301. 元件松動一處扣 2分，損壞一 處扣4分2