学习好资料欢迎下载晋城市高级技工学校（晋城技师学院）一体化课程教学设计课程名称可编程控制器编程与系统调试教师学习任务十字路口红绿灯的PLC控制审批课时24 班级地点学习任务描述某十字路口车流、人流密集，目前靠交通警察人力指挥难度较大，需要在路口装置红绿灯自动指挥系统，按南北方向：红色灯亮30S 后，绿灯亮， 27S 后黄灯闪烁3S；东西方向：绿灯亮 27S 后，黄灯闪烁3S，而后红灯亮30S，如此循环进行。 请根据上述要求设计PLC控制电路，编写控制程序，并在实验装置上安装接线、调试运行。学习目标通过本学习任务的学习，学生应当能够：1. 能够独立阅读工作任务单，明确所需设备、输入输出点等并填写任务单。2. 以小组协作方式，能够制定设计方案并通过审核。3. 能够正确使用定时器指令编程。4. 能正确进行I/O 地址分配。5. 能正确绘制十字路口红绿灯的PLC控制外部接线图并完成外部接线。6. 能够完成十字路口红绿灯控制的PLC控制制系统的运行与调试。7. 能在教师的引导下，按照制定的方案，完成任务单，并做好实施记录。8. 能够主动获取有效信息，展示工作成果，对学习与工作进行总结反思。学情分析学生已经学过照明线路安装与维修、电动机继电控制按照与维修等专业课，PLC编程与系统调试学过半学期。11 届即将毕业的学生，在讲课过程中需要调动学生的学习兴趣。但学生的动手能力较强，有一定的基础，学生之间也有较强的合作意识。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页学习好资料欢迎下载学材分析 PLC编程与应用 （三菱 FX2N） 是以任务驱动为编写模式的教材，书中以大量的实物图片，直观明了，可以作为学生查阅信息的参考资料。 PLC控制项目训练教程以项目为主导，突出知识重点，强调技能难点，强化实践能力训练，易于激发学生自主学习的兴趣，对指导学生进行PLC变频器的学习起到很好的作用。重难点分析重点内容：计数器指令在程序中的使用；定时器指令在程序中的的使用；能够完成十字路口红绿灯的PLC控制系统的运行与调试。难点内容：顺序功能图的设计步进指令的程序编写教学资源教学设备要求：多媒体 1 套、电脑2 台、教学视频、工作页（每人一份）、任务单、三菱FX2N-48MR可编程控制器 (6 台) 、电工常用工具6 套、交通指示灯模块6 套教学后记教学流程及策划精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页学习好资料欢迎下载教学活动1：接受任务，明确控制要求（2 学时）（1）以情景模拟方式，控制要求的描述，明确工作任务要求，填写工作任务单。情景模拟：某十字路口人流车流量较大，交警同志辛苦工作，但是仍然不能解决道路堵塞问题，需要在路口装置红绿灯自动指挥系统，按南北方向：红色灯亮30S 后，绿灯亮， 27S 后黄灯闪烁3S；东西方向：绿灯亮27S后，黄灯闪烁3S，而后红灯亮30S，如此循环进行。设计一套以PLC为核心的自动控制系统，工期为一周。具体控制要求如下：1）南北方向：红灯亮30S后，绿灯亮，再27S 后黄灯闪烁3S。东西方向：绿灯亮27S后，黄灯闪烁3S，然后红灯亮30S。按照上述要求自动循环控制。2）启动停止用一个开关控制，操作一次程序启动，第二次程序停止。3）十字路口交通模拟如下：（2）根据控制要求，学生小组讨论解读控制要求，并列出设备清单、工具等相关内容。教师指导学生解读任务单，明确任务要求，小组协作讨论并填写任务单中相关内容，包括以下信息：1.解读控制要求2. 1）南北向红灯时，东西向先绿灯，然后黄灯闪烁，南北红灯和东西绿灯加上东西黄灯闪烁的时间相等。3. 2）红灯持续时间到之后，直接亮起绿灯；绿灯持续时间到之后，先黄灯闪烁，然后亮起红灯。4.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页学习好资料欢迎下载5.完成该任务所需的设备有哪些？6.7.完成该任务使用哪些工具？8.9.各设备在该任务中的作用？教学活动2：获取信息（6 学时）教师根据工作任务要求，结合学生要掌握的知识和技能，讲解计数器、顺序功能图、步进指令的编写等内容。1. 计数器的作用PLC的计数器（）用于记录脉冲信号个数的内部器件，利用输入脉冲上升沿（从到）累计脉冲个数， 计数器的输入信号从断开到接通每变化一次，计数器就技术一次。它是 PLC中常用的重要原件之一。2计数器的编号编号型号位增计数器 32767 计数32 位增减计数器-2147483648-+2147483647 一般用停电保护用一般用停电保护用FX2N系列C0-C99 100 点C100-C199 100 点C200-C219 20 点C220-C234 15 点3. 计数器的动作举例（1）16 位计数器的应用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页学习好资料欢迎下载（2）32 位增 /减计数器的应用教师指导学生学习计数器指令，学生小组讨论并派代表简述上述两个程序的工作过程。 4.顺序功能图顺序功能图是一种描述顺序控制系统的图形表示方法，是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能性说明语言。它能完整的描述控制系统的工作过程、功能和特性，是分析、设计电气控制系统控制程序的重要工具。顺序控制设计最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页学习好资料欢迎下载可用编程元件（如辅助继电器M和顺序控制继电器S）来代表各步。步是根据输出量的状态变化来划分的，在任何一步之内，各输出量的ON/OFF状态不变，但是相邻两步输出量总的状态是不同的，步的这种划分方法使代表各步的编程元件的状态与各输出量的状态之间有着极为简单的逻辑关系。步分为初始步和活动步：初始步：与系统的初始状态相对应，等待启动命令。一个控制系统最少一个初始步活动步：当系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。步处于活动状态时，相应的动作被执行；处于不活动状态时，相应的非存储型动作被停止执行。有向线段：将代表各步的方框按他们成为活动步的先后顺序排列，并用有向线段进行连接。转换：从一步转到另一步，就是转换。转换用有向线段上与有向线段垂直的短划线来表示，转换将相邻两步分隔开。包含三个状态构成的顺序功能图流程图：三个状态构成的顺序功能流程图5. 顺序控制指令在三菱FX2NPLC里面，有专用的步进梯形图指令，STL 指令是用于设计顺序控制程序的专用指令。在使用时还有一条使STL指令复位的RET指令，利用这两条指令，可以很方便的编制顺序控制梯形图程序。在三菱 FX系列 PLC中安排有编号S0S999的状态继电器。状态继电器S一般应与STL指令一起使用。SO-S9用于初始步， S10-S19 用于自动返回原点。顺序功能图与梯形图的对应关系见下图：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 12 页学习好资料欢迎下载6. 特殊辅助继电器M8013 M8013 ：在 PLC内部，实现1S周期震荡的特殊辅助继电器。活动 3：制定设计方案、展示并交流（4 学时）教师指导学生， 运用互联网或资料库的途径查找工作任务的具体内容和工作流程、工艺规范、 工具与设备清单等。小组讨论，整理信息，制定计划。（1）学生以小组协作方式制定设计方案。第一步： 接受任务， 明确十字路口红绿灯的PLC控制任务要求， 明确输入输出点，确定所需工具和材料；第二步：绘制输入/ 输出地址分配表；第三步：绘制外部接线图第四步：编制程序；第五步：系统运行调试。（2）小组代表展示设计方案，并对方案进行选择优化。第一步：教师组织，针对每个小组展示的设计方案；第二步：进行小组内部补充和组间补充以及教师点评；第三步：各小组根据点评情况，优化本组的设计方案，最后讨论并确定最佳方案。在此过程中，教师要对小组代表展示过程中语言表达、沟通能力、专业术语等进行观察并评价，及时纠正做法不当的地方，及时称赞表现优秀的地方。（3）组长完成组内人员分工。根据小组的人员配备情况，小组讨论分析工作任务的具体内容和流程，进行人员分工和工期安排，完成设计方案的制定。教学活动4：实施安装（8 学时）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页学习好资料欢迎下载教师指导学生， 运用互联网或资料库的途径查找工作任务的具体内容和工作流程、工艺规范、 工具与设备清单等。小组讨论，整理信息，制定计划。1. 学生以小组协作方式制定设计方案。第一步： 接受任务， 明确十字路口红绿灯的PLC控制任务要求， 明确输入输出点，确定所需工具和材料；名称规格数量备 注PLC 三菱 FX2N-48MR 1 台计算机1 台供编程使用按钮1 个开关1 个指示灯9 个电工工具1 套第二步：绘制输入/ 输出地址分配表；I/O 地址分配表输入元件PLC编程元件作用输出元件PLC编程元件作用SB1 X0 启动按钮LED0 Y0 南北红灯LED1 Y1 南北绿灯LED2 Y2 南北黄灯LED3 Y3 东西红灯LED4 Y4 东西绿灯LED5 Y5 东西黄灯第三步：绘制外部接线图并完成接线；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页学习好资料欢迎下载第四步：编制程序；第五步：系统运行调试。2. 小组代表展示设计方案，并对方案进行选择优化。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 12 页学习好资料欢迎下载第一步：教师组织，针对每个小组展示的设计方案；第二步：进行小组内部补充和组间补充以及教师点评；第三步：各小组根据点评情况，优化本组的设计方案，最后讨论并确定最佳方案。在此过程中，教师要对小组代表展示过程中语言表达、沟通能力、专业术语等进行观察并评价，及时纠正做法不当的地方，及时称赞表现优秀的地方。3. 组长完成组内人员分工。根据小组的人员配备情况，小组讨论分析工作任务的具体内容和流程，进行人员分工和工期安排，完成设计方案的制定。教师强调安全规范制度在老师的指导下，学生对完成设计的十字路口红绿灯进行通电调试。在老师的指导下，各小组利用PLC监控功能，对所编写的红绿灯程序进行修改完善。质量监控：教师在整个过程中对学生的规范性操作进行监控，在此过程中对工艺要求、小组面对故障的应对方法等各方面的能力进行监控。以小组为单位，展示本组实训成果，根据以下评分标准进行评分。项目内容评分标准配分得分PLC 外围接线图（1）元件图形符号、文字符号错误或不符合国家标准，每处扣 0.5 分，最多扣2 分（2）元件选择不合适，每处扣0.5 分，最多扣3 分（3）电气原理图错误，最多扣5 分10 设计 PLC 控制的程序（1）程序编写不符合编程规范，每处扣2 分，最多扣8 分（2）编写的程序不能达到控制要求，扣15 分20 元器件的安装、连接，PLC 与外部设备连接（1）元器件安装不规范，每处扣1 分，最多扣4 分（2）接线端子导线超过2 根、导线漏铜过长、压线不紧，每处扣 1 分，最多扣4 分（3）接线端子连接的导线没有编号管或编写错误，每处扣1分，最多扣4 分（4） 线路的布线凌乱、导线选择没有按照规范，每处扣 1分，最多扣 4分（5）接线错误，每处扣2 分，最多扣10 分（6）漏接线，每处扣2 分，最多扣10 分30 程 序 的 调试、运行（1）不能将程序输入到PLC 或输入错误，最多扣5 分（2）调试过程不符合规程，每处扣3 分，最多扣9 分（3）调试时出现设备事故，每处扣5 分，最多扣10 分（4）调试时出现人身事故，扣20 分20 团队合作团队成员不能很好配合，有人不参与，每人扣1 分；团队出现矛盾冲突，每次扣2 分；最多扣5 分5 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 12 页学习好资料欢迎下载文明生产不遵守实训场地纪律，乱摆放工具，乱堆杂物，结束后不清理工位，不爱惜设备和器材，最多扣5 分5 安全生产电路短路扣10 分， 设备部件松动使设备不能正常工作扣5 分，违反安全生产规程，视情节扣5-10 分10 合计100 教学活动5：展示评价、总结反馈（4 学时）任务实施后每个学生按照自己今天实训感受进行自评，然后由老师对每个学生对今天实习情况进行评价。为了更好的加强学生对知识点的掌握，教师一方面小结本课内容主题，帮学生理清思路；另一方面，小结本课进行中出现的问题和优势及时反馈给学生。通过这样的形式，师生更加注重学习、教学过程中的具体表现，提高教学效果。评价项目评价内容评价标准评价方式自我评价小组评价教师评价职业素养安全意识、责任意识A.作风严谨、自觉遵章守纪、出色完成工作任务B能遵守规章制度、较好地完成工作任务C遵守规章制度、没完成工作任务，或虽完成工作任务但未严格遵守规章制度D不遵守规章制度、没完成工作任务职业素养学习态度主动A. 积极参与教学活动，全勤B缺勤达本任务总学时的10% C缺勤达本任务总学时的20% D缺勤达本任务总学时的30% 团队合作意识强A. 与同学协作融洽、团队合作意识强B与同学能沟通、协同工作能力较强精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页学习好资料欢迎下载C与同学能沟通、协同工作能力一般D与同学沟通困难、协同工作能力较差专业能力教学活动A. 按时、高质量完成工作页，积极参与课堂活动，表现突出B按时、较好地完成工作页，积极参与课堂活动C没按时完成工作页，不积极参与课堂活动D没完成工作页，未参与课堂活动创新能力学习过程中提出具有创新性、可行性的建议加分奖励：学生姓名综合评价等级指导教师日期精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页