资源简介

《模块五 顺序功能图编程》单元教学设计
——《项目5.1 单序列功能图编程》
1．教案首页设计
项目5.1单序列功能图编程
专业 机电一体化技术 学时 4 场所 PLC实训室
教学目标 知识目标 能力（技能）目标 素质目标
了解什么是顺序功能图（SFC），其组成部分是什么；了解顺序功能图编写PLC控制程序的方法步骤；熟悉顺序功能图编写程序的规则；熟悉SET、STL指令的含义；掌握单分支和循环分支顺序功能图转换成梯形图的方法 会将给定的单分支和循环分支顺序功能图转换成梯形图；会按照正确的步骤用顺序功能图对具有顺控要求的控制过程实现PLC控制。 具有查阅资料、检索信息的能力具有良好的团队协作、与他人沟通、交流的能力具有认真负责的工作态度、严谨细致的工作作风具有吃苦耐劳的品德，良好的心理素质和克服困难与挫折的职业素养
主要教学内容及方法 主要内容：顺序功能图的含义、组成；绘制顺序功能图的规则；单分支和循环分支顺序功能图转换成梯形图的方法；STL、RET指令的含义，与SET、RST含义的区别；步进梯形图的编程规则运用顺序功能图编写控制过程的方法；运料小车的控制过程；机械手臂控制过程；4盏流水灯循环控制；自动车库门控制。教学方法：小组合作法，旋转木马法、类比法、头脑风暴法、竞赛法。
参考资料 《电气控制与PLC应用》 郭艳萍 主编，人民邮电出版社；《三菱FX2N系列PLC应用技术》 李建华 主编，机械工业出版社；《电气控制与PLC应用》 张伟林 主编，人民邮电出版社；《FX系列PLC编程及应用》 廖常初 主编，机械工业出版社；http://www./中国工控网；http://www./ ( http: / / www. / )中国自动化网；http://www./ ( http: / / www. / )低压电器网。
2．教学过程
步骤/时间(分钟) 教学内容 教学活动设计
任务描述（约10分钟） 控制要求：按下起动按钮X3，Y2为ON，打开料斗的闸门，开始装料，同时定时器T0定时，8s后关闭料斗的闸门，Y2变为OFF，Y1变为ON，开始左行。碰到限位开关X2后停下来卸料，Y1变为OFF，Y3变为ON，同时定时器T1开始定时。10s后Y3变为OFF，Y0变为ON，开始右行，碰到限位开关X1后返回初始状态，此时Y0变为OFF，小车停止运行。 图1 运料小车工作示意图目的：学习步进顺控编程思想。步进顺控编程思路就是将一个复杂的控制过程分解为若干个工作步，弄清各个步的工作细节（步的功能、转移条件和转移方向），再根据总的控制顺序要求，将这些步联系起来，形成顺序功能图，进而编制梯形图程序。经验设计法的缺陷：工艺动作表达繁琐；梯形图涉及的连锁关系复杂，处理起来比较麻烦；梯形图可读性差，很难从梯形图看出具体控制过程。 老师：讲解学生：听讲
步骤一、资讯（约80分钟） 一、顺序功能图（SFC）1、顺序控制系统对于流程作业的自动化控制系统而言，一般都包含若干个状态（也就是工序），当条件满足时，系统能够从一种状态转移到另一种状态，我们把这种控制叫做顺序控制。对应的系统则称为顺序控制系统或流程控制系统。比如，十字路口红绿灯的控制过程。顺序功能图（SFC）是步进顺控编程的重要工具，它是一种通用的PLC程序设计语言，它主要由步、动作、有向线段和转移条件组成。图2 顺序功能图的组成2、顺序功能图的组成：（1）步。将一个复杂的顺控程序分解为若干个状态，这些状态称为步。步分为活动步和静步，活动步是正在运行的步，静步是没有运行的步。（2）动作。步方框右边用线条连接的符号为本步的工作对象，简称为动作。当状态继电器S或辅助继电器M接通时（ON），工作对象通电动作。（3）有向连线。有向连线表示状态的转移方向。在画顺序功能图时，将代表各步的方框按先后顺序排列，并用有向连线将它们连接起来。表示从上到下或从左到右这两个方向的有向连线的箭头可以省略。（4）转移条件。转移用与有向连线垂直的短划线来表示，将相邻两状态隔开。转移条件标注在转移短线的旁边。转移条件是与转移逻辑相关的接点，可以是常开接点、常闭接点或它们的串并联组合。二、绘制顺序功能图的规则：（1）步与步之间必须有转移隔开。（2）转移和转移之间必须有步隔开。（3）步和转移、转移和步之间用有向线段连接，正常画顺序功能图的方向是从上到下或从左到右，按照正常顺序画图时，有向线段可以不加箭头，否则必须加箭头。（4）一个顺序功能图中至少有一个初始步。（5）自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，因此在SFC中应由步和有向连线构成一闭环回路，以体现工作周期的完整性。即在完成一次工艺过程的全部操作后，应从最后一步返回到初始步，使系统停留在初始状态（单周期操作）；在连续循环工作方式时，将从最后一步返回到下一工作周期的第一步。（6）仅当某步所有的前级步均为活动步且转移条件满足时，该步才有可能成为活动步。三、单分支顺序功能图与梯形图的转换将顺序功能图转换为梯形图必须使用STL（步进开始或步进梯形）和RET（步进返回）指令，其对应关系如图3所示。在进行转换时，编程顺序为先进行负载的驱动处理，然后进行转移处理，对于没有负载的状态则不必进行负载驱动处理。图3 顺序功能图与步进梯形图的转换 学生：按照任务单要求分步骤自主学习咨询中相关内容。老师：实时监控学生自学过程。
步骤二、计划与决策（约55分钟） 一、小组讨论完成运料小车控制系统的I/O地址分配，I/O接线图，顺序功能图和梯形图；二、小组讨论完成机械手臂运动过程控制的I/O地址分配，I/O接线图，顺序功能图和梯形图。 学生：小组合作学习教师：巡视、监督、指导、纠错。
步骤三、任务实施（45分钟） 1、利用GX软件输入程序2、完成I/O接线3、调试程序运行，如果不能正常工作，查找原因，解决问题，注意两个内容。（1）接线错误，实际接线与程序中分配的IO不符（2）程序错误，不能正常实现系统功能4、调试完成后完善任务单 学生：以小组为单位进行实操。教师：巡视、监督、指导、纠错。
步骤四、知识运用（70分钟） 按照运料小车控制程序和机械手臂控制程序的学习过程自主完成4盏流水灯和自动车库门的控制程序。 学生：以小组为单位设计和实操。教师：巡视、监督、指导。
步骤五、评价（10分钟） 根据学生实际操作是否成功，操作过程是否规范进行检查，小组之间相互监督互相评价，教师结合下面的评价表给出本次课的成绩。评价项目评价内容配分评价标准得分课堂学习能力学习态度与能力10态度端正、学习积极思维拓展能力拓展学习的表现与应用10积极地拓展学习并能正确应用团结协作意识分工协作积极参与10语言表达能力正确清楚表达观点5学习过程：程序编制、调试、运行、工艺外部接线5按照接线图正确接线布线工艺5符合布线工艺标准I/O分配5I/O分配正确合理程序设计10能完成控制要求调试运行15程序输入正确、符合控制要求、能排除故障理论测试知识测评10正确完成测试安全操作正确使用设备工具15总得分 教师：按照综合素质评价表和任务单对各小组的本单元学习情况进行评价教法：自评互评考核评价
备注
3．教学总结与反思
总结：学生如果按照给定的程序实操时，速度进展的很快，但是当他们自己设计程序实操时，总是进展缓慢，有些学生甚至就在等待别人做完之后参考。通过调查发现他们没有自己的设计思路，感觉自己设计程序很难，软元件的符号和工作原理不清楚。
反思：（1）由教师带领全班同学一起做几次练习，主要练习编程思路；（2）在用一种新方法编写程序时，以某一任务为例在任务单中写清楚编程过程；（3）对于软元件符号和工作原理不清的问题，可以采取最笨的死记硬背的方法。
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