1、王倩倩 东莞市电子科技学校 | 东莞市塘厦镇环市南路 2 号 电动机 Y-启动 PLC 控制 教学设计 1 / 22 电动机 Y-启动 PLC 控制教学设计 项目 电动机电动机 Y-启动启动 PLC 控制控制 授课方式 小组合作，自主探究 专业 电子技术应用 教学对象 中职二年级 教学时间 （4 课时） 子任务一 项目知识准备（SET、RST、定时器） 2 学时 子任务二 项目实施 （PLC 的 I/O 口分配与接线、 编程） 2 学时 一、 教材分析 1、选用教材 PLC（可编程控制器）技术是中等职业学校电子类、电气类、机电类等专业的一门重要专业课 程，也是控制行业的重要职业技能，我们选用教
2、材PLC 原理及应用是根据项目教学法、行动 导向的理念编写而成，以“任务驱动、工作过程导向”进行教学设计，以实际任务为依托，符合 现代职业教育教学特色。 2、 本节内容 电动机 Y-启动 PLC 控制位于教材入门应用模块之项目六，是继 PLC 控制电动机点动运行、 连续运行、正反转连续运行项目学习之后对电动机启动控制的技能提升，本节内容学习需要先前 所学 PLC 编程软件使用及硬件电路连接等技能知识为基奠，同时对后续多台电动机的顺序启动控 制以及两台电动机的主控选择 PLC 控制的学习作铺垫，在整个 PLC 入门学习中起学以致用，承上 启下的作用。 3、 教学处理 根据教材项目教学内容，我做了
3、两方面的教材处理： （1）依据教材项目教学设计，任务分解、逐个突破，每个子任务通过“获取信息、理解任务、 制定计划、实施计划、效果检测、评价与反馈”这一完整过程完成学习。 （2）制定子任务学习任务卡、学习评价表，学生根据提供的学习资料小组合作完成学习任务 卡，任务结束小组互评打分。 二、学情分析 2 / 22 1、 学生特点：本课的教学对象是 15 光宝 2 班，他们具有中职学生的普遍共性，理论学习能力较 弱，缺乏学习目标，且学习被动，自主学习能力差，但是他们乐于动手，思维活跃，好奇心 强。 2、 学生已经掌握的知识：在此之前学生已经学习了 PLC 编程软件的使用；在上学期电力拖动 课程对交流
4、接触器的结构原理以及电动机相关电气控制原理均有掌握；能根据电路原理图在 实训台上连接电动机的主控电路；能根据 PLC 控制电路原理图准确连接控制电路；能根据任 务要求按步骤编写梯形图程序；熟知相关的职业操作规范及工艺要求。 三、教学目标 知识目标： 1、会用 SET 指令和 RST 指令编写梯形图程序实现电路的启保停； 2、 能准确叙述出定时器的类型及特点， 并根据所需定时器延时时间进行 K 值设定； 3、能够根据要求写出利用定时器延时启动的梯形图程序； 4、能通过定时器串级使用实现较长时间如 1h 的定时控制； 5、能准确叙述电动机 Y-降压启动控制原理 6、能根据电动机 Y-降压启动控制原
5、理编写对应的梯形图控制程序。 技能目标： 1、能根据学习任务卡引导，完成理论知识准备； 2、能根据电器控制原理将主回路线路正确接线。 3、能根据电动机 Y-降压启动电气控制原理，确定 PLC 的 I/O 口分配表； 4、能根据电动机 Y-降压启动电气控制原理及 I/O 口分配，绘制出对应的 PLC 的 I/O 口接线图； 5、能根据 PLC 的 I/O 口接线图完成实物模拟接线； 6、能将控制程序拷入 PLC 进行实时控制。 情感目标： 1、 通过小组合作、互助研究，相互督促相互学习，熟练完整的学习工作过程。 2、完成任务后做好导线整理、垃圾处理等清洁工作，养成良好的职业操守。 四、教学重点、
6、难点 教学重点： 1、 会用 SET 指令和 RST 指令编写梯形图程序实现电路的启保停； 2、 能够根据要求写出利用定时器延时启动的梯形图程序； 3、 能根据电动机 Y-降压启动电气控制原理及 I/O 口分配，绘制出对应的 PLC 的 I/O 口接线图； 3 / 22 4、 能根据电动机 Y-降压启动控制原理编写对应的梯形图控制程序。 教学难点： 1、 能根据电动机 Y-降压启动电气控制原理及 I/O 口分配，绘制出对应的 PLC 的 I/O 口接线图； 2、 能根据 PLC 控制原理接线图正确完成接线。 3、 能根据电动机 Y-降压启动控制原理编写对应的梯形图控制程序。 五、课前准备 1、
7、 硬件准备：4 人（一小组）使用一台 PLC 实训台，交流电动机一台，交流接触器两个，热继 电器一个，按钮开关两个，万用表一台，导线若干，剪线钳 1 把，电脑一台。 2、 软件及资料准备：PLC 编程软件，课件资料，微课视频，学习任务卡和评价表一人一份。 六、 教学策略与手段 1、 教学策略 我们的教学策略是根据教材项目教学设计，采用“任务分解、逐个突破”的教学过程，化繁为简， 全程行动导向，以学生为主体，坚持“做中学，做中教”的原则。 2、 教学方法 采用行动导向教学方法和小组合作、自主探究的学习方法。教师在课前根据学生学习能力将教学 项目分解为合理子任务，并对应子任务制定出详细的学习任务卡
8、、学习评价表。利用现代信息技术手 段如雨课堂交互平台，课件，微课视频为学生提供他们乐于接受的学习环境和方式，将课前学习资料 共享。学生在课堂上通过获取的知识分享、小组讨论制定出相应的实施方案，然后实施计划并记录问 题与解决方法。在任务结束时通过可视有效的反馈系统进行学习评价，加以激励。 七、教学过程 教学教学 环节环节 教学教学内容内容 子任务一子任务一 教师活动教师活动 学生活动学生活动 设计意图及教设计意图及教 学资源学资源 获取 信息 （3 分钟） 电动机 Y-启动 PLC 控制 课程引入 播放微课视频， 引入 课题任务。 认真观看视频 创设情境引导 学生进入学习 状态 提问：Y-启动分
9、几 步完成？用到几个 交流接触器？两步 中间延时是谁起作 回答：分两步，Y 型启动，然 后型启动。用到 2 个交流接 触器。时间继电器起作用。 4 / 22 用？ 引入本节 课内容： 置位，复 位，定时 器 提问： 是否有其他方 法让线圈得电和复 位？用 PLC 控制电 动机 Y-启动是否 需要时间继电器延 时？ 翻看课本，回答：SET、RST； PLC 不用时间继电器，改用内 部定时器编程控制。 用问题引导学 生进进入本项 目工作与学习 状态 自主 探索 （10 分钟） 置位指令 SET 和复 位指令 RST 布置任务： 请同学们 查阅课本完成任务 卡任务一内容 学生查阅课本完成学习任务卡
10、任务一内容 通过查阅课 本，探讨理解， 自主完成任务 卡内容 做出 决策 （5 分钟） 组内成员 讨论答案 并得出最 终结果 布置学生小组讨论 结果， 完成正确结果 填写 学生小组讨论，得出正确结果 小组合作，自 主探究 学生派代 表讲解置 位指令 SET 和复 位指令 RST 练习 答案 通过加分奖励引导 同学代表上台探讨 讲解公布答案。 个别小组派代表上台公布答案 并进行讨论，得出正确结果。 通过同学讨 论，得出正确 结果，选择适 合自己的方法 解决练习题。 活动任务卡 学生 评价 （2 学生互评 根据任务完成情况， 小组成员在评价表 上互评打分 学生互评 学生客观评分 品格的考验 5 /
11、 22 分钟） 自主 探索 （10 分钟） 定时器 布置任务： 请同学们 查阅课本完成任务 卡任务二 内容 学生翻阅课本完成学习任务卡 任务二内容 通过查阅课 本，探讨理解， 自主完成任务 卡内容 做出 决策 （5 分钟） 组内成员 讨论答案 并得出最 终结果 布置学生小组讨论 结果， 完成正确结果 填写 学生小组讨论，得出正确结果 小组合作，自 主探究 学生派代 表讲解定 时器类型 与应用练 习 通过加分奖励引导 同学代表上台探讨 讲解公布答案。 个别小组派代表上台公布答案 并进行讨论，得出正确结果。 通过同学讨 论，得出正确 结果，选择适 合自己的方法 解决练习题。 学生 评价 （2 分钟
12、） 学生互评 根据任务完成情况， 小组成员在评价表 上互评打分 学生互评 学生客观评分 品格的考验 教师 评价 教师评价 要求各小组将完成 小组评分的任务卡 上交， 教师进行检查 评定分数 学生上交学习任务卡 学生学习严谨 性意识 教学教学 环节环节 教学内容教学内容 子任务二子任务二 教师活动教师活动 学生活动学生活动 设计意图及教设计意图及教 学资源学资源 6 / 22 项目 引入 （10 分钟） 电动机 Y-启动 PLC 控制 课程引入 播放微课视频， 引入 课题任务。 认真观看视频 创设情境引导 学生进入学习 状态 提问：Y-启动分几 步完成？用到几个 交流接触器？PLC控 制定时功能
13、是否需 要时间继电器？ 回答：分两步，Y 型启动，然 后型启动。用到 2 个交流接 触器。不需要时间继电器。 引入本节 内容 PLC 控制电动 机 Y-启 动电气控 制原理 提问： 用 PLC 控制电 动机 Y-启动是否 需要时间继电器延 时？要求同学们填 写学习任务卡原理 回顾部分 回答：PLC 控制不需用时间继 电器，改用内部定时器编程控 制。 填写学习任务卡原理回顾部分 用问题引导学 生进进入本项 目工作与学习 状态 理解 任务 （5 分钟） 根据微课 视频讲解 和电路 图，叙述 电路原理 要求同学们完成学 习任务卡任务一， 并 小组成员两两叙述 电路原理并完成任 务打分。 同学们根据电
14、路原理图完成任 务卡任务一，并两两叙述电路 原理并完成任务打分。 通过学生讲述 原理，对原理 掌握情况进行 检测。 学习任务卡 小组代表 上台复述 电路控制 原理（5 分钟） 要求小组代表上台 复述， 其他组同学评 价加分奖励 同学们认真判断原理复述正确 与否，给出合理奖励分。 通过相互激 励，促进共同 进步，加深理 论知识印象。 获取 信息 （10 回顾先前 技能知 识，参考 要求同学们完成任 务卡任务二， 并自己 绘制 PLC 的 I/O 口接 同学们认真完成任务二所有内 容，通过查阅课本和笔记本， 获取信息。 培养同学们自 主探究解决问 题、根据现有 7 / 22 分） 课本，完 成任务
15、卡 任务二 线图。 材料获取信息 的能力。 制定 实施 方案 （15 分） 小组讨论 制定最佳 PLC 的 I/O 口分配表 根据任务二问答题 引导， 要求小组成员 讨论最佳 PLC 的 I/O 口分配表 同学们小组讨论 PLC 的 I/O 口 分配表后，代表上台与其他小 组讨论其结果，赢取奖励分 小组合作，自 主探究，培养 同学们 PLC 学 习的逻辑思维 根据 PLC 的 I/O 分 配，绘制 出 PLC 的 I/O 接线 图 要求同学们在上一 任务的基础上完成 PLC 的 I/O 口接线图 绘制 同学们绘制 PLC 的 I/O 口接线 图完成在学习任务卡上。 通过接线图绘 制，让同学们
16、理清接线思路 和接线原则。 小组讨论 制定正确 的 PLC 的 I/O 口接 线图 要求小组派代表上 台绘制出 PLC 的 I/O 口接线图， 并与其他 小组探讨存在的问 题，制定最佳决策 同学代表分享答案并与同学讨 论得出正确结果 通过展示成果 活动氛围，激 发同学学习热 情 8 / 22 实施 方案 （30 分） 根据 PLC 的 I/O 口 接线图， 按照实物 连接步骤 进行模拟 电路连接 要求同学们根据下 列步骤连接电路： （1）连接 PLC 的输 入端外接元件； （2）连接 PLC 的输 出端外接元件； （3）连接 PLC 和电 动机的电源 （注意先 不要带电作业） ； （4）连接电
17、动机； （5）连接 PLC 和电 动机的接地线。 同学们根据 PLC 的 I/O 口接线 图，按照给定步骤进行电路连 接 通过模拟电路 实物连接，加 深对 PLC 控制 原理的认识 需利用 PLC 实 训台设备资源 检查线路 组内成员配合， 用万 用表检测电路连接 小组成员共同检测，确保每根 导线连接正确，避免短路以及 电源线路故障。 培养同学们的 安全严谨意识 根据项目 控制原 理，编写 对应的控 制程序 要求同学们根据任 务原理， 按下列步骤 编写控制程序： 1） KM1 得电并 自锁 2） 电动机 Y 型 启动 3） 定时器延时 15 秒 4）KM2 断开，KM3 接 通电动机三角形启动
18、 5）检查程序。 同学们按步骤自主完成程序编 写。 根据程序编写 步骤，学习程 序编写思维， 养成良好的编 程习惯。 9 / 22 效果 检测 （10 分） 检测项目 完成情况 要求同学们把编写 好的程序拷入 PLC 运行， 现场修改程序 并展示成果， 完成任 务的小组互评打分 并录制简短制作过 程讲解小视频用于 微课掌上通上传。 小组成员共同协作， 修改程序， 实现任务后，与其他完成任务 的小组互评打分并录制制作过 程讲解视频 通过小组互 评，相互学习， 取长补短，激 发共同学习的 热情，通过视 频录制强化理 解 教师 评价 教师评价 要求各小组将完成 小组评分的任务卡 上交， 教师进行检查
19、 评定分数 学生上交学习任务卡 学生学习严谨 性意识 八八、教学反思、教学反思 1、 教学过程中，部分小组成员存在惰性，依赖同组同学，多数等同组同学完成后照抄， 或者等同组同学给他讲解都不乐意听， 对于这种情况， 不知有何种更有效的改变措施， 但可以确定，同组主动完成任务并讲解的同学，学习效果更好了，给同组同学讲解一 遍的过程中加深了对所学知识的理解，强化掌握程度。 2、 要求任务结束后同学上传制作讲解过程小视频到微课掌上通，多数小组完成任务时间 较久，录制需要在课后完成，致使不能每个任务都要求录制视频上传。只有部分掌握 情况较好的同学能按时完成任务上传，点赞分数也只由部分家长给予积累。 3、
20、 微课掌上通成果展示用好了，对同学和家长都是一种无形的激励，但制作过程不太完 美，致使效果不太明显。 10 / 22 学习任务卡 1 学习项目 电动机电动机 Y-启动启动 PLC 控制控制 本节任务 项目知识准备项目知识准备 说明 小组合作完成本项目。 班级 15光宝2 组号 组员 11 / 22 任务一、置位指令任务一、置位指令 SET 和复位指令和复位指令 RST （1）SET： 指令，操作保持指令。其功能是 ，使其具有 功能，维持 状态，使目标元件置“1”。 （3 分） SET 指令的操作元件为输出继电器 Y、辅助继电器 M 和状态继电器 S。 例：实现功能：当 X0 闭合时，使得线圈
21、Y0 得电并自锁的程序编写为（2 分） ： 若使用 SET 指令实现此功能能，梯形图程序为： 请试着写出使用 SET 指令实现当 X1 闭合，Y1 线圈得电的程序（2 分） ： （2）RST： 指令。其功能是使线圈 ，使目标元 件 ，能用于多个控制场合。(3 分) RST 指令的操作元件为输出继电器 Y、辅助继电器 M、状态继电器 S、累积定 时器 T、数据寄存器 D、变址寄存器 V、Z 和计数器 C。 练习：a.请写出当 X1 闭合，RST 指令线圈 Y0 复位的程序。 （2 分） b. 应用 SET 指令和 RST 指令实现电路的启保停，当 X0 按下，线圈线圈 Y0 得电并自锁，当按下
22、X1 时，线圈 Y0 复位。写出梯形图程序。 （4 分） （3）SET 和 RST 指令的使用说明（4 分） SET 指令在线圈接通的时候就对软元件进行置位，只要置位了，除非用 复位，否则将保持为“1” 的状态。同样， RST 指令只要对软元件复位，将保持为 “0” 的状态，除非用 置位。 对同一软元件，SET , RST 指令可以 ，顺序随意，但以程序最后的指 LD X0 SET Y0 12 / 22 令有效。 RST 指令对数据寄存器（D） 、变址寄存器（V、Z） 、定时器（T ）和计数器（C ) ， 不论是保持还是非保持的都可以 。 任务二、任务二、定时器定时器 1）定时器的类型及应用（
23、每空 1 分） 三菱 FX 系列 PLC 中的定时器 T（T0T255）均为延时接通型，共 点， 按其编号顺序可分为 和 。 T0 定时单位为 ms，T221 定时单位 ms，T247 定时单位为 ms,T253 定时单位为 ms。 定时器 T 的计时设定值有 PLC 程序赋予。其计时设定值可选择直接用常数 K 确定（K 为 进制数，K 的范围为 ） ，如三菱 FX 系列 PLC 的定时器 T0 定时 10 秒，则需要设定 K 为 。 例 1：当 X0 接通，定时器 T0 开始计时;计时时间设为 10s,即 K100 为设定值; 当计时时间到，定时器的动合触点接通，Y1 线圈得电。如下： 在开
24、始计时且未到达设定值时， 计时条件 X0 断开或者 PLC 电源停电， 计时过程将 被终止，且当前值复位，如波形图所示。 根据上述实例，请同学们写出：当 X1 接通，定时器 T1 开始计时，计时时间设为 15S，当计时时间到，线圈 Y1 得电的梯形图程序及操作指令。 （5 分） 13 / 22 例 2： 把定时器 T0 换成累积定时器 T255,由于累积定时器在计时条件失去或者 PLC 失电时，当前值寄存器的内容和触点状态可以 ，可以累积计时时间， 其复位是必须在程序中加入专门的 。（2 分） 当按下 X1， 定时器 T255 复位程序如下： 请同学们写出：当 X1 接通，定时器 T254 开
25、始计时，计时时间设为 15S，当计时 时间到，线圈 Y1 得电，当按下 X1，定时器 T254 复位的梯形图程序及操作指令。 （5 分） （2）定时器应用拓展）定时器应用拓展 延时断开：FX 系列中的定时器均为延时接通型，若电路设置需要延时断开，需 用程序来实现,如：当输入 X1 闭合时，输出 Y1 ，同时 X1 常闭触 点 ，T1 线圈不能 。当输入 X1 断开时，X1 的常闭触点恢 复 ，线圈 T1 得电并 ，延时 5S 后，T1 的常闭触点 ，Y1 线圈失电 ，从而实现了从输入 X1 断开，延时 5S 后，输出 Y1 才断开的 延时功能。 （7 分） 14 / 22 定时器的串级使用：
26、如下图：定时 1h 控制程序。当输入 X1 闭合时，T1 延时 1800S，之后 T1 常开触 点闭合，T2 延时 1800S，T2 常开触点闭合，输出 Y1 线圈得电，实现定时 1h(1800S+1800S=3600S)的时间控制程序。 请同学们试着编写 Y1 线圈延时 2h 得电的控制程序（5 分） 评分人：评分人： 评分细则评分细则 分数分数 评分细则评分细则 分数分数 任务一要求（任务一要求（20） 评分客观性 （评分客观性 （10） 15 / 22 任务二要求（任务二要求（33） 总分：总分： 老师评价老师评价 16 / 22 学习任务卡 2 学习项目 电动机电动机 Y-启动启动 P
27、LC 控制控制 本节任务 项目实施 说明 小组合作完成本项目。 班级 15光宝2 组号 组员 项目项目：排水泵的交流电动机用：排水泵的交流电动机用 Y-降压降压启动启动 PLC 控制控制 任务要求回顾： 按下启动按钮 SB1，主接触器 和起动用的接触器 KM2 闭合，电机运行。延时 15S 后 断开， 接通，即完成 Y-启动。按 下停止按钮 或热继电器 ，电机无论处于何种状态下都无条件停止 运行。 （5 分） 任务一、根据电气原理图任务一、根据电气原理图准确准确叙述控制原理叙述控制原理 17 / 22 控制原理：控制原理： 当按下 SB1 时， 线圈得电，交流接触器 的主触点和辅助触 点闭合，
28、同时启动用交流接触器 线圈得电， KM2 主触点 ，KM2 常闭触点 ，线圈 不得电，电动机执行 Y 启动；定时器开始计时，计时时间到时，定时器 KT 常闭触点 ，常开触 点 ，KM2 常闭触点 ，线圈 失电， 得电， 电动机执行启动。 （10 分） 在控制主回路部分，启动电路电动机接线要注意：U1，V1，W1 通过交流 接触器 KM3 出来后，对应接线为：U1 ， V1 , W1 。 ） （3 分） 小组成员两两根据电路图复述上述原理 （10 分） 。 小组成员选代表到讲台复述原理，全组加（10 分） 。 18 / 22 任务二、根据电气控制原理分配 PLC 的 I/O 端口 要求： 准确回
29、答下列问题并完成绘制 PLC 接线图。 （1）电气控制电路中用到那几个按钮开关？用 PLC 控制代替则需要几个 PLC 输 入端口？（4 分） （2）电气控制电路中有几个交流接触器线圈？在 PLC 控制电路中，线圈通常 接在输出端还是输入端？（4 分） （3）在 PLC 控制线路中，输出端公共端通常与火线连接还是与零线相连？（2 分） （4） 在 PLC 控制线路中， 交流接触器线圈一端与 PLC 输出端口的一个输出端连， 另一端应连在哪里？（2 分） （5）确定 PLC 的 I/O 分配表（6 分） 输入 输出 输入端子 外连接元件 输出端子 外连接元件 X0 Y0 X1 Y1 X2 Y2
30、19 / 22 （6）根据前面问题回答，请补充完整下面 PLC 电路接线原理图（14 分） （6）根据前面问题回答，请补充完整下面 PLC 电路接线原理图（14 分） 注意主回路接线方式：注意主回路接线方式：U1 V1 W1 。 （7）按按 I/O 接线图完成接线（在实训接线图完成接线（在实训台台完成）完成） （1）连接 PLC 的输入端外接元件； （2）连接 PLC 的输出端外接元件； （3）连接 PLC 和电动机的电源（注意先不要带电作业） ； （4）连接电动机； （5）连接 PLC 和电动机的接地线。 20 / 22 任务三、任务三、 程序编写程序编写 按下列步骤编写梯形图程序和操作指令： 1） KM1 得电并自锁 2） 电动机 Y 型启动 3） 定时器延时 15 秒 4） KM2 断开，KM3 接通电动机三角形启动 5） 检查程序。 完成制作后，录制制作过程小视频上传指定位置等待评分。 评分人：评分人： 评分细则评分细则 分数分数 评分细则评分细则 分数分数 回顾（回顾（5 分分） 任务三（任务三（61 分分） 任务一（任务一（30 分分） 评分客观性（评分客观性（10 分分） 任务二（任务二（34 分）分） 总分总分 老师评价老师评价 21 / 22
