《PLC编程与应用技术》教案 第15课 掌握人机界面的应用.docx

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课题

掌握人机界面的应用

课时

2课时（90min）

教学目标

知识目标：

（1）了解人机界面的定义

（2）熟悉触摸屏的工作原理和分类

能力目标：

掌握用触摸屏控制电机的设计方法

素质目标：

通过用触摸屏控制电机，感受科技的魅力，培养学生科技兴国的意识

教学重难点

教学重点：人机界面，触摸屏的工作原理，触摸屏的分类

教学难点：触摸屏的工作原理

教学方法

问答法、讨论法、讲授法、实践法

教学用具

电脑、投影仪、多媒体课件、教材

教学过程

主要教学内容及步骤

课前任务

【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过APP或其他学习软件，完成课前任务

请同学们上网查找或结合生活实际，总结哪些设备上具有触摸屏。

【学生】完成课前任务

考勤

【教师】使用APP进行签到

【学生】班干部报请假人员及原因

问题导入

【教师】讲解“任务引入”的相关内容（详见教材），并提出以下问题：

请同学们思考，触摸屏的工作原理是什么？

【学生】思考、举手回答

传授新知

【教师】讲解人机界面，触摸屏的工作原理，触摸屏的分类

一、人机界面

?【教师】介绍人机界面的定义，与设备交互和显示信息的作用

从广义上说，人机界面是指计算机（包括PLC）与操作人员交换信息的设备。在控制领域，人机界面一般特指操作人员与控制系统之间进行对话的专用设备。

人机界面可以用字符、图形和动画动态地显示现场数据和状态，操作人员可以通过人机界面控制现场的被控设备，使设备在最佳状态下运行。此外，人机界面还具有记录数据、管理用户、报警、通信等功能。

【课堂讨论】

?【教师】对学生进行分组，每组选出一名组长，然后组织学生以小组为单位讨论以下问题：

什么样的人机界面算是一个好的人机界面？

?【学生】聆听、思考、小组讨论，由小组代表上台发表讨论结果

?【教师】总结学生的讨论结果

二、触摸屏

?【教师】介绍触摸屏的工作原理，触摸屏的分类

触摸屏是人机界面发展的一个重要产物，用户可以在触摸屏上生成满足要求的触摸式按键，也可以直观地看到系统的控制结果。触摸屏画面上的按钮和指示灯可以取代传统的硬件元件，从而减少PLC需要的I/O点数，降低企业成本。

1．触摸屏的工作原理

触摸屏由触摸检测器和触摸屏控制器组成，触摸检测器安装在显示器的屏幕上，用于检测用户触摸的位置，接收信息后送至触摸屏控制器；触摸屏控制器用于将接收到的信息转换成触点坐标，并送给PLC；同时，它还能接收PLC发来的命令，并加以执行。

【课堂问答】

?【教师】随机邀请学生回答以下问题

请同学们思考，我们日常用的手机的触摸屏的工作原理是否也是上述的工作原理？

?【学生】聆听、思考、回答

?【教师】总结学生的回答

2．触摸屏的分类

西门子的触摸屏主要包括SIMATIC精简系列面板、SIMATIC精智面板、SIMATIC移动式面板等，本任务以SIMATIC精简系列面板为例介绍触摸屏与S7-1200PLC之间的连接。

SIMATIC精简系列面板具有独特的SIMATIC触摸屏工业设计特点，采用PROFINET/以太网通信接口或PROFIBUS的标准通信接口，通过这些通信接口与控制器进行通信、传输参数、设置数据和组态数据。

【学生】聆听、思考、理解、记录

课堂实训

【教师】对任务“用触摸屏控制电机”进行分析，介绍该任务的实施目的，以及实施内容，要求学生按照实施流程完成实训任务

任务分析

完成该任务的主要步骤如下。

（1）PLC硬件组态。

（2）画面组态的准备工作。

（3）组态文本域。

（4）组态按钮。

（5）组态指示灯。

（6）程序下载及仿真。

?【教师】多媒体观看“用触摸屏控制电机”视频（详见教材），让学生了解任务需求，任务的具体实施步骤

用触摸屏控制电机的主要步骤如下。

1．PLC硬件组态

步骤1?完成项目创建和组态设备选择，将项目命名为“用触摸屏控制电机”。

步骤2?添加控制器，设备类型为CPU1214CDC/DC/DC。

步骤3?设置PLC的I/O变量。在“设备视图”窗口中，选中PLC后，选择“属性”窗口中的“IO变量”选项卡，设置I/O变量的“名称”“类型”“地址”等。

2．画面组态的准备工作

步骤1?添加HMI（方法请参考项目一任务二）。

步骤2?进入HMI设备向导界面后，在“选择PLC”列表框中，单击“浏览…”右侧的下拉按钮，在打开的对话框中，选择“PLC_1”选项，然后单击按钮。

步骤3?单击“下一步”按钮，进入画面布局界面，单击“背景色”右侧的下拉按钮，修改背景颜色，然后勾选“页眉”、“日期时间”和“Logo”复选框。

步骤4?单击“下一步”按钮，进入报警界面，根据需要选择报警信号，本任务中勾选“未确认的报警”“未决报警”和“未决的系统事件”复选框。