交通信号灯的PLC控制教案.docx

交通信号灯的交通信号灯的 PLC 控制控制使用教材使用教材：可编程序控制器及其应用（中国劳动社会保障出版社）授课班级授课班级：10 秋电气班（中职二年级学生）学生人数学生人数：30 人教学内容：教学内容：基于课本基本指令综合运用一节的内容作拓展学习授课类型：授课类型：理实一体一、教学目标一、教学目标知识技能目标：知识技能目标：1.进一步学习PLC 的编程。2.掌握交通信号灯的控制原理。专业能力目标：专业能力目标：培养学生的动手操作能力和自主探究能力。职业情感目标职业情感目标：通过“工学一体化”的课堂教学，让学生边学边做，体验学习的充实与快乐。在小组合作学习中，互相交流促进，增强学生合作意识。二、教学重点与难点二、教学重点与难点重点重点：交通灯PLC 控制电路的组装与工作过程。难点难点：交通灯PLC 程序设计、调试运行。三、教法与学法三、教法与学法教法：项目教学法（确定项目、制定计划、实施计划、检查评估、记录归档、知识延伸）学法：小组学习法（将学生分为六个小组，每个小组设工段长、操作工等不同岗位，让学生分别明确自己的任务和职责。）四、课时、教具四、课时、教具课时：课时：2 课时教具：教具：PLC 与变频器实训室（集 PLC 编程电路安装、教室功能于一体，并具有多媒体演示功能）；主要设备：S7-200 PLC、计算机、万用表。五、教学程序五、教学程序本次项目实施设置了六个环节，如图所示：如图所示：六、教学过程六、教学过程一、确定项目（一、确定项目（约约 10 分钟）分钟）教学过程教学过程采用创设工作情境的方式引入项目：采用创设情境创设情境的 方 式 引 入 项目，此方式使学生更直观了解本节课的实训项假设道路上没有交通灯，世界将变成什么样子？实际生活中交通灯是如何控制的？如果用我们所学的PLC 知识，应该如何完成？一组同学展示：1.彩色图片展示：彩色图片展示：搜集十字路口交通灯图片。2.交通灯工作演示：交通灯工作演示：通过多媒体展示交通灯工作示意图，各组同学在操作中认识交通灯工作原理。目，引起学生的学习兴趣。充分发挥学生的自主能动性，使学生充分参与到教学活动中来。项目任务描述：项目任务描述：1、启动：当按下启动按钮时，信号灯系统开始工作。2、停止：当需要信号灯系统停止工作时，按下停止按钮即可。3、信号灯正常时序：(1)信号灯系统开始工作时，南北红灯亮，同时东西绿灯亮。(2)南北红灯亮维持 25s，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮并维持20s，20s后，东西绿灯闪亮3s（亮0.5s。熄0.5s），绿灯闪亮3s后熄灭，东西黄灯亮并维持2s，2s 后，东西红灯亮，南北绿灯亮。图片演示和动(3)东西红灯亮维持 30s，南北绿灯亮维持25s，到 25s 时南北绿灯闪亮 3s后熄灭，南北黄灯亮，并维持 2s，到 2s 时，南北黄灯熄，南北红灯亮，手操作相结合，同时东西红灯熄，东西绿灯亮，开始第二个周期的动作。(4)以后周而复始地循环，直到停止按钮被按下为止。激发学生自己尝二、制定计划（约二、制定计划（约 10 分钟）分钟）学生分小组讨论列出元器件清单，制定实施项目的步骤和操作程序，试的欲望。最后由老师审核确定项目计划。项目实施步骤项目实施步骤：电路安装、程序设计、运行调试三、实施计划三、实施计划（一）电路安装（约（一）电路安装（约 25 分钟）分钟）二组工段长在此环节带领同学作好组装前的准备工作，教师引导学生分析电路连接中应注意的问题。并利用交通灯示意图，列出交通灯闪亮表，通过闪亮表画出交通灯工作时序图。交通灯闪亮表信号绿灯亮绿灯闪黄灯亮信号绿灯亮绿灯闪黄灯亮东西东西时间时间 20S20S3S3S2S2S红灯亮红灯亮30S30S信号信号红灯红灯亮亮南北南北时间时间25S25S绿灯绿灯亮亮 绿灯绿灯闪闪 黄灯黄灯亮亮25S25S3S3S2S2S交通灯工作时序图1.工艺准备工艺准备学生认识、清点元器件并检测，保证元器件质量。教师提问如下问题：（1）启动按钮和停止按钮如何接线？（2）东西南北信号指示灯有什么位置安装规律？（3）PLC 电源短路保护如何接线？（4 4）线路安装应遵循的原则？各组回答，教师总结强调。2动手安装动手安装学生结合交通灯工作时序图，写出 I/O 地址分配表和、画出 PLC 接线图I/O 地址分配表地址分配表输输入入信信号号输输入入名名 称称功功能能名名 称称输输出出信信号号输输出出功功 能能指导学生以小组为单位，根据控制要求，列出交PLC 接接 线线 图图（1）每个学生都根据PLC 输入/输出接线图完成电路安装。（2）安装完毕后，不通电工段内互查。通灯闪亮表、画出交通灯的工作时序图，培养学生的自主学习能力。继继电电器器继继电电器器SB1启启动动开开关关I0.0HL1南北红灯南北红灯Q0.0SB2停停止止开开关关I0.1HL2东西绿灯东西绿灯Q0.1HL3东西黄灯东西黄灯Q0.2HL4东西红灯东西红灯Q0.3HL5HL6南北绿灯南北绿灯南北黄灯南北黄灯Q0.4Q0.5（3）接通电源，观察PLC 工作情况。（二）程序设计（约（二）程序设计（约 15 分钟）分钟）此环节要完成控制电路的程序设计，由三组同学负责。1.探讨原理探讨原理利用学生在这种情况下对电路的急切探究心理，三组学生在教师的帮助下设计以下问题：（1）如何实现电路连续运行？（2）使用定时器如何设定相应时间？在理解了电路的整体工作情况后，又提出：（3）程序一共需要几个定时器？（4）如何使用定时器实现循环？（5 5）绿灯闪烁控制可以用几种方法实现？。突破难点突破难点：教师提示，学生实验探究教师提示，学生实验探究提示一：什么条件下，第一个定时器重新开始计时，以实现循环控制？提示二：每个信号灯什么时间启动，什么时间停止工作，用定时器如何去控制的？2.运用提高运用提高教师通过几个修改后的程序用几个实际问题引发学生深入思考，学以致用。（1）如果在启动控制中，不加自锁电路会如何？（2）若定时器采用断电延时，程序会如何运行？（3）若将SM0.5 改成SM0.4，绿灯又将如何变化？学生讨论、交流，各抒己见，教师演示改装程序结果。这几个问题都是关乎电路安全问题，必须事先强调，以避免元器 件 损 坏 甚 至PLC 损坏等教师强调工艺上的要求。小组内互助，教师巡视指导解忙 谒z-T37 13IJ元 二决学生遇到的问题。萨，邮 1严子口 2叩01-1T：已l空亡覃子贮3二四溢着f-,T3日1-T3.I上二问 啊，；尸T+013 0仁因二T4之r云a0 0.Dll!l(）：11的0.口1上口a.,)ll l|,1lo.o一0.。）-白MI,Tl l I I丁00口M01I（三）运行调试（约（三）运行调试（约 15 分钟）分钟）小组同学互助，本环节完成电路运行调试、电路故障的分析、排除任务。教师指导，小组讨论，以优带差，第四组总结分析1.教师引导教师引导教师提出排除故障的两种思路：（1 1）原理分析法原理分析法：据工作原理分析故障结果。通过工作时序图的分析，明确程序一共有 6 个定（2 2）逐步排除法逐步排除法：利用万用表先检查电路硬件接线、再通过仿真软时器，增强学生件及程序监控分别检查启保停程序、时间控制电路、负载输出电路三部分，找出接线故障和程序错误。2.小组讨论，排除故障小组讨论，排除故障3.第四组总结各种故障产生原因第四组总结各种故障产生原因（1）交通灯不能循环工作原因：（a）没有自锁电路（b）定时器类型选择不对（c）没有常闭触点（2）绿灯不能闪亮：没有加秒脉冲（3）信号灯指示错误：（a）地址分配和实际接线没有对应（b）定时器时序控制错误（c）指示灯位置安装错误4 4、填写表格、填写表格：的合作能力合作能力。难点的突破：（1）教 师 启 发引导学生思考和讨论（2）学生动手实验，自主探究，使问题得以解决。四、检查评估（约四、检查评估（约 1010 分钟）分钟）主要以自我评价与小组评价和教师评价相结合的方式对项目成果和工作行为进行评估。第五组负责班里学生项目整体制作、完成情况的评价，评选出 3-5 件较优秀的作品。体会比较深刻的同学总结反思得与失，与其他人交流。过程评价表格见附表。五、记录归档（约五、记录归档（约 2 分钟）分钟）将项目计划及实施评估记录存档。六、知识延伸（约六、知识延伸（约 3 分钟）分钟）以学生为主体，采用学生质疑，共同讨论，学生回答，教师总结的方式，完成电路的探究。由第六组同学给学生们展示带有东西、南北紧急控制的交通灯电路图，以开阔同学们的眼界。让学生充分发表见解，在充分交流、辩论中促进学生对问题的深入理解同时让学生感悟人生红绿灯，做一名遵章守纪的中职生。网络 1 为启保停程序部分遵 章 守 纪的 重 要 性人生的红绿灯人生的红绿灯生活中的红绿灯生活中的红绿灯网络 2-7 为时间控制电路网 络 8-13为 负 载 输 出 电路。教师利用原理启发学生思考和讨论，学生自己动手，排除故障，体验学习的乐趣，提升学生的分析解决问题