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PLC控制电机正反转教学案例（三篇）

教案一：课题名称

PLC控制电机正反转基础——硬件接线与梯形图编程

一、教学目标

知识与技能

学生能准确识别PLC输入输出端口功能，端口辨识准确率≥90%

学会使用三菱FX系列PLC完成电机正反转控制电路接线，接线完整率≥85%

能编写带有互锁功能的梯形图程序，程序调试通过率≥70%

过程与方法

通过硬件认知→电路设计→程序调试的路径，建立信号输入—逻辑处理—设备控制的控制思维链

运用虚实结合法通过仿真软件与实物操作台验证控制逻辑

职业素养

强化安全规范意识，主动检查电路接线的学生≥95%

培养严谨细致的编程习惯与故障排查能力

二、教学重点与难点

重点

①按钮、接触器与PLC的硬件接线规则（常开/常闭触点应用）

②梯形图中互锁指令（XIC、XIO）的逻辑实现

难点

①理解硬件互锁与软件互锁的协同作用（避免电源短路）

②处理PLC输入输出地址分配冲突问题

三、教学方法

项目教学法、任务驱动法、仿真实验法

教学准备

三菱FX3UPLC、三相异步电机、接触器、按钮开关、GXWorks2编程软件、仿真教学平台

四、教学过程

（一）工业现场导入：传送带电机的转向控制（10分钟）

场景再现

播放工厂传送带视频，提问：如何通过按钮让电机正转、反转、停止？传统继电器控制有什么缺点？

对比展示：继电器控制电路图vsPLC控制示意图，引出PLC控制优势

（二）硬件电路深度解析（35分钟）

元件认知（15分钟）

实物展示：

输入设备：正转按钮SB1（常开）、反转按钮SB2（常开）、停止按钮SB3（常闭）

输出设备：正转接触器KM1、反转接触器KM2（线圈/触点）

接线原则：

PLC输入端口接按钮常开触点，公共端接24V电源

接触器线圈电压与PLC输出类型匹配（AC220V/DC24V）

互锁原理（12分钟）

硬件互锁：KM1与KM2常闭触点互串对方线圈回路

软件互锁：梯形图中加入X0与X1的常闭触点互锁

实验演示：未加互锁时的电源短路现象（通过仿真软件模拟）

地址分配（8分钟）

表格规划：

元件

功能

输入地址

输出地址

SB1

正转启动

X0

Y0

KM1线圈

正转接触器

-

Y0

（三）梯形图编程实战（20分钟）

指令讲解

常开触点（LDX0）、常闭触点（LDIX1）、线圈输出（OUTY0）

互锁实现：在Y0线圈回路中串联X1常闭触点

编程步骤

绘制梯形图：正转按钮X0→Y0线圈，反转按钮X1→Y1线圈，互锁触点X1常闭→Y0，X0常闭→Y1

下载程序：通过USB连接PLC，设置COM端口，编译并下载程序

实操调试

通电测试：按下SB1电机正转，按下SB2电机反转，同时按下SB1/SB2电机不动作（验证互锁）

（四）互动交流：控制逻辑诊所（15分钟）

问题1：为什么必须同时使用硬件互锁和软件互锁？（预留8分钟）

引导话术：如果只有软件互锁，接触器触点粘连会怎样？

参考答案：

生1：双重保护更安全

生2：软件互锁防程序错误，硬件互锁防触点粘连！就像汽车既有电子刹车又有机械刹车，双重保险才靠谱

问题2：停止按钮用常开还是常闭？为什么？（预留7分钟）

参考答案：

生1：常闭，停电时保持停止状态

生2：对！常闭按钮平时接通，按下断开，PLC检测到信号变化触发停止，就像门平时关着，推开才触发警报

五、课本讲解（教材节选）

原文内容

PLC控制电机正反转需实现硬件与软件双重互锁，硬件互锁通过接触器常闭触点实现，软件互锁通过梯形图中的常闭触点指令实现。输入输出地址分配需遵循先输入后输出、先主电路后控制电路的原则。

知识点分析

逻辑思维：互锁设计体现双重保险的安全理念，地址分配培养系统化思维

工程规范：硬件接线的颜色标识（如红色接停止按钮）、端子编号规则

六、作业设计

基础作业

绘制PLC控制电机正反转的硬件接线图，标注输入输出地址

编写不带互锁的梯形图程序，观察仿真中的短路现象并分析原因

拓展作业

改造实验室现有继电器控制电路，替换为PLC控制并测试互锁功能，撰写改造报告

七、结语

当看到学生们在接线时反复核对端子编号，小心翼翼连接接触器触点，我知道严谨的工程思维正在扎根！小宇在仿真调试时忘记接硬件互锁，导致接触器剧烈跳动，这个事故让全班深刻理解双重保护的重要性。最惊喜的是有学生用不同颜色导线区分输入输出，说红色代表危险信号，绿色代表安全输出，这种创造性的规范意识比学会编程更珍贵。不过在讲解地址分配时，部分同学对X/Y编号规则感到混乱，下次可以用不同颜色标签标注PLC端口，让