应用PLC实现十字路口交通灯的控制.docx

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1、科目PLC技术课题应用PLC实现十字路口交通灯的控制授 课日 期11.01课时1课时班 级10电气工程教学方法任务驱动教学法+讲授法+探究法教授方式集中授课，分组实验；展示任务，分析讲解；自主学习，巡回指导。教学目标应知1、 PLC时序控制问题中关于定时器、M8013的应用；2、 理解系统的控制要求、系统时序图。教学手段多媒体可编程控制器实验模拟与开发系统应会1、 能够根据系统控制要求，确定输入、输出量；2、 能够根据时序图进行软件程序的设计；3、 能够根据设计程序完成模拟盘的接线。能力培养1、 培养发现、分析、解决问题的能力及团队合作的精神；2、 培养科学严谨的治学态度。重点1、PLC程序的

2、设计2、模拟盘接线难点PLC程序的设计教学准备上课前分发导学案，内容包括：1、 系统控制要求；2、 系统时序图；3、 三个任务（本节课学生需要完成的任务）；4、 任务小结。教 学 分 析 及 对 策大纲要求掌握以时间转换为中心的梯形图；掌握根据时序图改画以时间转换为中心的梯形图。教材分析1、教学内容：本节讲授内容为教材中“顺序功能图”这一章的“十字路口交通灯”，在此之前，已经学习了关于喷泉的时序循环程序的设计，本课内容属于时序控制程序设计中的高级应用；2、内容安排：教材上“任务六”有人行道灯和左转方向灯，系统的设计较为复杂。考虑到中职学生的知识能力水平，按照由浅入深的先易后难，所以在大纲的基础

3、上简化了相应的内容；3、作业：以本节课十字路口交通灯的简化设计为基础，要求学生在十字路口交通灯直行的基础上加上左转和人行道。由本节课知识做基础，作业量和难度适中。学情分析1、学生基础：很多学生在以前的PLC课程中学习过关于系统设计的知识，但是学习程度深浅不一，学生基础相差较大，教学时必须要考虑分层教学的问题；2、分层教学：基础较好的学生一方面要求他们帮助组内其他同学完成任务，另一方面要提高任务要求，要求他们尝试用多种方式完成软件程序的设计；基础较差的学生需要教师重点辅导和关注，同时适当降低任务要求；3、分组教学：继续采用分组教学、团队合作的方式，培养团队协作能力和团队精神的同时，充分发挥“小教

4、师”的作用，以点带面，避免教学死角的出现。主要教学思路设计宗旨：本课根据一个现实中的实际现象“十字路口红绿灯”，引出一个问题“如何用PLC控制十字路口红绿灯”，将教学内容融入到学生独立解决生活中遇到的问题中，引起学生的学习兴趣：大致思路：以在实际生活中遇到的现象，并思考如何解决引入本课内容提出任务探究式学习，让学生先试着分析任务，找寻完成任务的方法肯定、点评学生的收获和学生一起分析任务明确任务做必要的指点和讲解以学生为主体完成任务，教师重在引导教师做必要的小结和点评拓展提问，布置作业。注意事项： 1、 教师重在引导和启发，不要“只顾灌输，不顾效果”，要充分发挥学生的主观能动性，培养学生的分析能

5、力、学习能力、拓展能力和综合应用能力。2、 充分利用现代教学手段激发学生的学习兴趣；教 学 过 程教学内容教学手段【新课导入】 同学们，在上课之前，我们先看一段VCR。要求：分析视频中同一个十字路口为何汽车撞车事故频发呢？从视频中我们知道，是因为这个十字路口缺少红绿灯才造成了事故接二连三的发生。因此，在十字路口，交通灯是保障交通顺利运行所必不可少的装置。提出本节课的教学目标：如何用PLC实现十字路口交通灯的控制？这是本节课重要学习任务。【情境导入】以“十字路口因缺少红绿灯而事故频发”和的视频播放，引导学生独立分析问题，激发学生学习兴趣。【明确任务】【展示任务】 十字路口交通灯控制系统的控制要求

6、：信号灯受一个起动按钮控制，当起动按钮按下时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当按下停止按钮时，所有信号灯都熄灭。（1）南北红灯维持25秒，在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，并维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，按一秒钟一次的闪烁规律，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。（2）东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持25秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这是南北红灯亮，东西绿灯亮。周而复始。【教师讲授】PLC系统设计的第一步，也是最重要的一步。【导学案】提醒学生认真阅读导学

7、案中的系统控制要求，确保每个学生都完全了解今天的任务。【分析任务】 方向信号灯时间轴(南北方向的灯工作时间同步)开始停南北红亮25s东西绿亮20s闪3s东西黄亮2s东红亮30s南北绿亮25s闪3s南北黄亮2s1、 当按下启动按钮时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当按下停止按钮时，所有信号灯都熄灭。2、 南北红灯亮和东西绿灯亮、绿灯闪、东西黄灯亮是同时进行的，下半个周期与此类似；3、 完成一个周期后又回到这个周期的开始，如此周而复始。 【多媒体展示】以表格的形式将系统的控制要求展示出来。通过表格使的学生能够更加充分的理解系统控制要求。【教师讲授】 教 学 过 程 教学内容教学手

8、段【实施任务一“填”】 根据上述表格，确定系统的输入、输出量，并分别编号。填“I/O分配表”（明确输入输出量，并分别编号）：输入量：输出量：启动按钮： X0 停止按钮： X1南北红灯： Y0东西绿灯： Y1东西黄灯： Y2东西红灯： Y3南北绿灯： Y4南北黄灯： Y5接下来，请同学们将输入量、输出量在导学案中的时序图中标出。【提问】根据上述表格，确定系统的输入输出量有哪些？在导学案中写出来。【板书】找同学回答他分析出的输入量、输出量。教师在黑板板书。通过提问引导学生，学生考虑不到的部分再加以补充。培养学生的分析能力。多鼓励，多肯定，多赞扬。【教师讲授】将输入、输出量编号。教 学 过 程 教学

9、内容教学手段【实施任务二“绘”】 根据“控制系统时序图”绘制定时器（明确定时器与输出量的对应关系）：根据系统时序图，试分析系统所需定时器有多少？每个定时器延时时间为多少？并编号。在导学案中画出来。找同学回答他定出的定时器有哪些？2S3S2S25S3S20S请同学们思考，时序图六个指示灯中有哪几个灯有闪烁情况？闪烁时间为多少？南北绿灯和东西绿灯（输出量Y1、Y4）有闪烁，各闪烁3秒。【多媒体展示】 【师生互动】通过提问引导学生，学生考虑不到的部分再加以补充。培养学生的分析能力。多鼓励，多肯定，多赞扬。【多媒体展示】展示正确的分析结果，供学生参考【师生互动】通过提问引导学生，学生考虑不到的部分再加

10、以补充。培养学生的分析能力。多鼓励，多肯定，多赞扬。教 学 过 程 教学内容教学手段【实施任务三“想”】 想“定时器T、M8013实现灯光控制的程序语句”（复习回顾编程控制语句）请同学们思考：1、 从时序图中我们能发现指示灯的工作状态有几种类型？2、 每种类型如何用软件编程来实现？ 完成导学案。找同学回答他分析出的两类典型语句。1. 指示灯亮灭，由定时器T延时实现A、 东西黄灯Y2(同理：东西红灯Y3，南北黄灯Y5)B、南北红灯Y02. 指示灯亮、闪、灭，由定时器T与特殊辅助继电器M8013控制实现。以Y1绿灯闪烁为例（Y4闪烁，同理）：【师生互动】通过提问引导学生根据系统时序图分析出系统指示

11、灯两类典型状态，并要求学生在导学案中写出如何实现指示灯闪烁的程序语句。培养学生的独立解决问题的能力。多鼓励，多肯定，多赞扬。【突破难点】将实现指示灯控制的程序语句分类，并分别编程。逐步突破难点。【多媒体展示】分析学生答案，展示正确的分析结果，供学生参考教 学 过 程教学内容教学手段【实施任务四“做”】 要求：1、根据分析出的两类典型语句完成整个梯形图的编程；2、根据I/O分配表完成模拟盘的接线；3、根据操作要求完成小组自评。一 “编”编“梯形图”（ 输入设计程序，模拟运行）参考梯形图二 “连”完成模拟盘的接线参考模拟盘接线【分组实验】分发学生自评表。【巡回指导】教师巡回辅导答疑，搜集学生完成过

12、程中出现的问题，并做好记录。对提前完成的同学要求帮助身边同学解决问题。对学生设计过程中出现的问题，有针对性的分析，引导学生独立思考，完成任务。PLC系统设计中，梯形图的编辑和模拟盘的接线可以同时、平行的进行。指导学生分工合作，培养学生团队合作的能力。教 学 过 程 教学内容教学手段【验收】 考核标准项目操 作要 求是否完成PLC实现十字路口交通灯的控制1正确选择输入输出设备及地址并画出I/O分配表设备及端口地址选择正确，接线图正确、标注完整2正确编制梯形图程序梯形图格式正确、梯形图整体结构合理。3正确写出指令语句程序各指令使用准确。4外部接线正确电源线、通讯线及I/O信号线接线正确5写入程序并

13、进行调试操作步骤正确，动作熟练。（允许根据输出情况进行反复修改和完善。）6运行结果及口试答辩程序运行结果正确、表述清楚，口试答辩正确一、系统运行情况：按下启动按钮之后，十字路口红绿灯闪烁正常，电脑梯形图监控正常，实验成功。二、常见问题分析：模拟盘红绿灯闪烁异常。原因：（1）程序编程有误；对策：n 对比教师给出的参考梯形图，查处程序设计是否有误。n 按下模拟盘上启动按钮和停止按钮，观察电脑上梯形图软件监视的通断情况，即绿色的亮灭。例如：当按下启动按钮时，X000应变为绿色，其余输入输出继电器应相应变色。若未变色，进行有针对性查找，排除问题。（2）硬件损坏（模拟盘按钮有损坏，指示灯损坏）。对策：n

14、 换输入输出端口。（注意：相应程序也得变化）n 换启动按钮，停止按钮。【点评】根据记录情况对各试验台运行情况做一个评比，对完成速度较快，完成质量较好的小组进行表扬。对学生实操过程中出现的问题，进行有针对性的点评。指导学生对出现的问题如何分析解决。【多媒体展示】使用多媒体展示正确的梯形图，展示模拟盘的接线过程。教 学 过 程 教学内容教学手段【课堂小结】 本节课主要讲述了如何用PLC实现十字路口交通灯的控制。通过本节课的学习，同学们能够掌握以下几点：1. 根据十字路口红绿灯的控制要求，梳理出系统的输入量、输出量，并分别编号；2. 理解系统时序图；3. 根据时序图编辑梯形图(定时器、M8013的应

15、用)，完成模拟盘的接线（基本能力）。【任务拓展】若要求南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，否则关闭系统，并立刻报警，应如何设计？【布置作业】（1） 课本106页任务六 程序的设计（2） 填写“本课小结”回顾本课所遇到的问题和解决问题的过程，强调本课的重点和难点，争取在总结中在提高。【任务拓展，更上一层楼】打开幻灯片，提出问题，不要求学生一定要在课上找到答案，可以在课后继续，关键是思路的拓展。【练习巩固】附1：整体板书设计应用PLC实现十字路口交通灯的控制1、指示灯亮灭，由定时器T延时实现A、 东西黄灯Y2(同理：东西红灯Y3，南北黄灯Y5)B、 南北红灯Y02、指示灯亮、闪、灭，由定时器T与特殊辅助继电器M8013控制实现。以Y1绿灯闪烁为例（Y4闪烁，同理）：输入量：输出量：启动按钮： X0 停止按钮： X1南北红灯： Y0东西绿灯： Y1东西黄灯： Y2东西红灯： Y3南北绿灯： Y4南北黄灯： Y5教后记：