1、机械手控制教案本次上课的内容来自由电子工业出版社出版、伍金浩主编的电气控制与 PLC应用技术第七章 PLC 控制系统应用举例中的“7.1 机械手控制” 。采用项目教学法、理实一体化教学模式实施教学，激发学生学习兴趣，培养学生职课能力。课时安排为 4 课时。一、教材分析随着我国工业的快速发展，可编程控制器技术（简称 PLC 技术）更广泛地应用于工业控制的各个领域。机械手是工业领域中经常用到的一种控制对象。它可以完成许多工作，如搬物、装配、切割等工作。应用 PLC 能实现所规定的动作，可以简化线路，节省成本，提高劳动生产率。通过此次课的学习，学生了解到所学知识与实际生产生活的联系，学习兴趣会大大提
2、高， “知识无用”的错误思想会逐渐纠正。二、学情分析认知方面：学生在学本节内容前，已通过实际操作了解了 PLC 控制系统设计、接线与调试的步骤和方法，会利用步进指令编写控制程序，对简单系统的安装与调试也基本做到心中有数。心理与情感方面：学生对专业怀有美好的理想，想学好专业，但对练就一手过硬的专业本领在心理上准备不足，不肯吃苦，不愿在做精做细上下苦功，总觉得“学什么都没用” 。三、教学目标结合教学内容与学生实际，制定如下教学目标：1、认知目标：（1）了解顺序控制、状态元件、步进指令等基本概念；（2）掌握状态流程图编写的基本方法与步骤。2、能力目标：（1）能用步进指令编写简单控制系统的程序；（2）
3、能熟练安装电路，会自己用万用表进行检查；（3）能熟练使用 Swopc-fxgp/WIN-c 编程软件进行程序的编写、运行及调试。3、情感目标：（1）培养综合运用所学知识分析、解决实际问题的能力；（2）培养认真、严谨、细致的工作作风；（3）培养团队协作精神和竞争意识。四、教学重点、难点根据学生实际情况，确定教学重、难点如下：重点：1、初始化指令 IST 的功能与使用，特殊辅助继电器 M8044、M8041 等的使用；2、利用步进梯形指令对机械手的 PLC 控制系统进行设计、接线与调试的步骤。难点：1、利用步进梯形指令、特殊辅助继电器设计机械手的 PLC 控制系统；2、根据控制要求和外部设备灵活、
4、合理地设计 I/O 分配。五、教法与学法教法：采用项目教学法，教学顺序按照项目编排来展开。把学生能做什么放在首位，而不是把重点放在知道什么。以工作任务为内容，重点是教会学生如何完成工作任务，知识、技能学习结合任务完成过程来进行。学法：新的线路只是一个载体，重点是在安装过程中熟练掌握施工技巧，练出一手过硬的接线本领。反复动手实践、自主探索与合作交流是该操作课的重要学法。六、教学过程设计教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图一、导入任务观看 YL-235A 光机电设备中机械手搬运机构的运行情况，说出其组成及其动作情况，引出本次课任务。实物演示提醒指导观看实验思考回答实物演示形象直观，吸引
5、学生注意，激发学习兴趣。二、明确任务1、该自动化机械手动作示意图如下图所示：投影展示 观看投影 动作示意图清晰直观，便于学生理清机械手的动作流程。2、设置有手动和自动转换功能。当手动/自动转换开关置于“手动”位置时，按下相应的启动按钮可实现上升、下降、左移、右移、夹紧、放松的手动控制和回原点控制两种控制方式。手动/自动转换开关置于“自动”位置时，可以将机械手自动回归到原点控制的“回原点”控制；每按一次启动，前进一个工步的“步进操作” ；按下启动按钮后，自动完成一个周期后停止的“单周期操作”以及周期性循环操作。按下停止按钮，执行完当前循环后，返回到原点停止。带学生朗读齐声朗读 机械手的控制要求较
6、多较复杂，通过齐声朗读再次明确任务要求，加深学生印象，有助于下面的任务实施。三、实施任务任务一 分析控制要求，确定输入输出设备1、 再让学生看控制要求，逐行逐句查找所涉及到的输入输出设备2、 学生抢答，能说多少是多少，其余学生判断正确与否，并用两种不同颜色的笔在课件上做好记录。3、 教师展示正确的输入输出设备，查漏补缺。任务二、分配 I/O 表任务一已经把输入输出设备确定出来了，这一步的实施就简单很多了，要求每个学生都能熟练分配。由于输入设备较多，强调输入继电器的编号是采用八进制，不要出现“X008”、 “X009”这样的输入点。任务三、绘制机械手运动控制 PLC 接线图展示课件提 问记 录补
7、 充布置任务提醒注意观看课件思考抢答接受任务完成任务二通过抢答调动学习气氛，提高学生参与课堂的程度。特意把任务一和任务二分开来，把步骤细分，是为了让学生能理清编程思路，遇到复杂问题没有畏难情绪，树立自信心。1、 鼓励学生根据分配的 I/O 表进行接线图的绘制2、 展示学生绘制的接线图，先由学生评价，教师后点评补充。强调元器件图形符号绘制的规范性。任务四 设计 PLC 程序根据控制要求可知，自动化搬运机械手是一个顺序控制系统，可采用步进梯形指令进行设计，采用分段编程的方法，逐步实现控制要求。1、初始化程序这段程序教师讲解，介绍初始化指令 IST 的功能和使用方法。给出如下程序：2、 手动操作（1
8、）实验演示，让学生再次明确手动操作时机械手的运动情况（2）教师以左右移为例讲解程序编写方法（3）学生编写机械手上下、夹紧放松的程序（4）展示学生编写程序，师生共同评价。教师强调实现机械手夹紧放松时要用 SET、RST指令，要有保持功能，不能简单地用 OUT 指适时鼓励巡回检查点评强调讲 解演示实验提 问板 演巡回指导点评强调绘 图思考点评听 讲分析程序观看实验思考回答观 看编写程序思考点评任务三也是较简单的，通过对此任务的实施，学生的自信心又增加了许多，有助于下面程序的编写。任务四是本次课的重点，也是难点，采用分段编程的方法，也是理清了编程思路，明确了每一步该实现的控制要求。在每段程序的编写中
9、，教师作为一个引导者，讲解新知的同时，也不断鼓励学生利用旧知解决新问题，锻炼学生灵活应用的能令。3、 回原点初始状态（1）实验演示，分析回原点时的动作流程（2）学生小组合作，讨论交流，完成程序学生每编写完一段程序，就录入电脑保存，以便下面调试验证。任务五 安装电路根据所画电路图，小组合作安装好机械手运动控制 PLC 接线图。YL-235A 光机电设备的中 PLC 模块与学生习惯用的有点差异，稍加讲解，学生也能熟练操作。强调注意：用电要安全，操作要规范任务六 调试监控1、 连接计算机与 PLC2、写入程序3、调试系统，观察运行情况并做好记录。调试时分段调试4、监控元件强调注意：如出现故障，应立即
10、切断电源。然后再分析原因、检查电路或程序后重新调试，直至系统实现功能。演示实验巡回指导巡回指导提醒注意观看实验讨论交流实践操作仔细操作力。程序的正确与否一定要经过实践的检验。电路的安装是调试程序的基础。任务六的安排有助于验证任务四所编写程序的正确与否，在实践中加以修改完善，比单纯的“纸上谈兵”效果要好的多。四、巩固任务编写实现机械手自动操作的程序，并调试1、 让一个学生在教师的指导下操作机械手，实现自动操作，其余学生观察，分析出其动作情况2、 学生小组合作，编写程序，调试程序3、 学生成果展示，学生点评，教师补充说明指导操作巡回指导补充讲解观看操作分析回答实践操作展示成果从演示操作、分析、编写
11、程序、调试系统到最后的成果展示，学生始终是主体，主动地把所学新知知巩固内化。五、总结任务1.教师根据学生书写的正确梯形图程序归纳程序设计思路。2.每小组汇报实训中遇到的问题、解决办法和比赛的收获。3.教师总结各小组出现的共性问题，点评每小组的实训表现，指出长处与不足，并提出建议。引导归纳小结建议思考小结汇 报帮助学生理清编程思路；分享合作的收获，体验到团队合作的益处；通过评价，使学生明确自己的优点和别人的长处，反思自己的不足，在今后的学习中争取更大的进步。六、延伸任务把四段程序整合起来，实现机械手完整运行，加上停止按钮，实现停止功能。这部分任务会用到几个辅助继电器，要多加提醒注意。提示引导 小组合作积极思考体现知识的迁移、深化，提高学生编程能力。七、布置作业1、 按实训报告格式书写实训报告2、 反思实训中的不足讲 解布 置听 讲记 录作业的布置有助于学生巩固本次课的教学内容 八、教效果及反思在实际的课堂教学中，在教师启发引导、小组合作学习中学生们积极参与、在竞技比试中同学们热情高涨。学生们通过自主探究、合作学习学会了知识与技能，从中也体验到了信任、团队合作精神和相互学习的益处，达到了预期的教学目标，取得了良好的教学效果。但要想很好地驾驭这种教学模式，还需不断地实践教学，反思总结，再应用于教学，逐渐形成自己特有的教学方式。
