项目七 交通信号灯控制（教案）《PLC应用技术》（机械工业出版社）同步精品课堂

《PLC应用技术》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 项目七 交通信号灯控制 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 学生在知识基础方面，已对基础电路知识有一定认知，这为理解交通信号灯控制系统电路图奠定了基础。但对于计数器这类相对抽象的知识，理解起来可能存在困难，尤其是通用型与掉电保持型计数器的区别。在学习能力上，学生具备一定实践操作意愿，能积极参与确定输入输出设备、I/O 点分配等实操环节。不过，在分析控制要求并将其转化为系统梯形图时，逻辑思维能力的欠缺会使他们面临挑战，需要教师逐步引导、拆解步骤，以帮助学生更好地掌握本节课内容。 背景分析 在现代智能交通蓬勃发展的大环境下，交通信号灯作为保障道路有序通行的关键设施，其重要性不言而喻。职高学生未来多投身于技术应用型岗位，掌握交通信号灯控制技术，能直接对接智能交通领域人才需求。就课程体系而言，这节课是电气控制、自动化等专业课程的关键节点。学生此前已积累部分电路、编程基础知识，而交通信号灯控制涉及计数器运用、电路搭建及程序设计，可帮助他们整合知识，提升综合运用能力，为后续复杂自动化系统学习筑牢根基，无缝对接未来职业实践场景。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 培养严谨认真、注重细节的工作态度，在绘制图表、搭建电路过程中提升工程规范性意识； 增强团队协作能力，通过小组合作完成项目任务，学会沟通交流、分工协作，共同解决问题。 准确阐述通用型计数器与掉电保持型计数器的工作原理及二者区别； 清晰理解交通信号灯控制系统的控制要求； 了解交通信号灯的功用； 能严格按照电气线路接线规范娴熟、细致地进行配线安装。 能精准确定交通信号灯控制系统所需的输入输出设备，并合理进行 I/O 点分配，完成相应图表绘制； 熟练绘制系统梯形图，将控制要求转化为逻辑清晰的程序框架；同时能够独立设计并绘制规范、准确的系统电路图。 学习任务 描述 准确阐述通用型计数器与掉电保持型计数器的工作原理及二者区别 清晰理解交通信号灯控制系统的控制要求 了解交通信号灯的功用，做到自觉遵守交通法规 能严格按照电气线路接线规范娴熟、细致地进行配线安装 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 计数器的工作原理及应用场景 教学难点 复杂的交通信号灯控制要求转化为系统梯形图 教学难点突破方法 将交通信号灯控制要求进行细致拆解，从简单的信号灯交替闪烁开始，逐步增加控制条件，如倒计时显示、特殊时段控制等，每一步都引导学生对应绘制梯形图 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《PLC应用技术》，主编：周建清，第3版；机械工业出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 任务引入：准确阐述通用型计数器与掉电保持型计数器的工作原理及二者区别 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入]（3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（2分钟） 一、计数器 (1)通用型计数器 1)编号范围。三菱FXv系列PLC的通用型计数器的编号范围为C0~C99(100点)采用十进制编号。 2)符号。计数器的符号如图6-3所示，与定时器类似，K?是计数器的设定值，其设定范围是0~32767。 (2)掉电保持型计数器 1)编号范围。三菱FXu系列PLC的掉电保持型计数器 的编号范围是C100~C199(100点)，采用十进制编号。 2)应用举例。PLC电源正常时，计数器C180的功能与通用型计数器一样。只是在PLC外部电源掉电时，PLC能保存C180掉电瞬间的计数当前值。当PLC外部电源恢复后，C180继续往下计数；若掉电前C180已动作，则PLC上电后恢复C180掉电前的动作状态，继续驱动 Y000 动作，如图6-5所示。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（14分钟） 二、分析控制要求，确定输入输出设备 (1)分析控制要求 1)按下起动按钮SB1，系统开始工作，按下停止按钮SB2，系统停止工作。 2)系统起动后，6只交通信号灯的动作顺序如下: 显然，6只交通信号灯的逻辑控制都以时间为主线，都在各个“时间点”进行状态切换。 3)系统循环工作。 (2)确定输入设备 系统的输人设备有2只按钮，PLC需用2个输人点分别与它们的动合触点相连。 (3)确定输出设备 系统的输出设备有东西、南北方向各3只信号灯，PLC需要6个输出点分别驱动它们。 主要讲解分析控制要求，确定输入输出设备。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 三、系统梯形图 如图6-6所示为交通信号灯控制系统梯形图，其执行原理如下： 1)起动与停止。按下起动按钮SB1，X000动作，M0动作且保持，MC指令的执行条件成立，PLC执行MC与MCR之间的程序，系统起动。按下停止按钮，X001动作，MO复位，MC指令的执行条件不成立，PLC停止执行MC与MCR之间的程序，系统停止工作。 2)“时间点”的建立。梯形图的设计采用了顺序控制的编程方法，各定时器的动作过程如下: 3)输出驱动控制。利用时间点为切换条件，接通和断开相应的输出继电器，输出控制情况见表 6-3。 4)计数器复位。按下起动按钮时，M1的上升沿脉冲对计数器C1和C2复位；每一个工作周期结束时，T8动作对计数器C1和C2复位。 5)循环工作控制。一次循环结束，T8动作，对计数器C1和C2 复位，同时 T8 动断触点断开，MC指令的执行条件不成立，PLC停止执行MC与MCR之间的程序，所有定时器和输出继电器均复位。仅一个扫描周期后，T8动断触点复位接通，MC指令的执行条件恢复，PLC重新执行MC与MCR之间的程序，系统循环工作。 教师根据课本内容讲解系统梯形图。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握学习内容，突破了课程内容难点。 四、操作指导 1.绘制接线图 根据电路图绘制接线图，参考接线图如图6-8所示。 2.安装电路 (1)检查元器件。配齐元器件，检查元件的规格是否符合要求，检测元器件的质量是否完好。 (2)固定元器件。按照绘制的接线图，参考如图6-9所示安装板固定元件。 (3)配线安装。 根据配线原则及工艺要求，对照绘制的接线图进行配线安装。 1)板上元件的配线安装。2)外围设备的配线安装。 (4)自检 1)检查布线。 对照线路图检査是否掉线、错线，是否编、错编，接线是否牢固等。 2)使用万用表检测。在电源插头未插接的情况下，按表6-5 所示检测过程使用万用表佥测安装的电路，如测量阻值与正确阻值不符，应根据接线图检查是否有错线、掉线、错立、短路等。 (5)通电观察PLC的指示LED经自检，确认电路正确和无安全隐患后，在教师监护下，按照表6-6，通电观察PLC的指示 LED 并做好记录。 3.输入梯形图 4.通电调试、监控系统 5.学习指令 打开文件“项目6-1.pmw”的指令表窗口，阅读系统指令表。系统指令表功能见表6-8。 6.验证循环扫描原理 7.操作要点 1)利用主控触点指令可以实现起停控制。 2)建立“关键”时间点，用时间点驱动输出，使梯形图变得清晰、可读。 3)PLC 工作方式为循环扫描的串行工作方式。 4)通电调试操作必须在教师的监护下进行。 5)训练项目应在规定的时间内完成，同时做到安全操作和文明生产。 教师讲解操作指导，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：分析交通信号灯控制要求时，需要考虑哪些方面？ 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 这堂课我们深入学习了交通信号灯控制的相关知识。我们认识了通用型与掉电保持型计数器，了解它们在控制信号灯时间上的关键作用。通过分析控制要求，明确了输入输出设备，完成了 I/O 点分配。大家还掌握了绘制系统梯形图和电路图，将控制思路转化为可操作方案。不过，计数器类型的选用和梯形图绘制对大家还有挑战。希望课后复习巩固，多做练习，将所学知识熟练运用，为以后从事相关技术工作筑牢基础。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（13分钟） [完成作业]（13分钟） (1)请列举交通信号灯控制系统中常见的输入设备和输出设备各 3 个？ (2)什么是 I/O 点分配？为什么要进行 I/O 点分配？ 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本次交通信号灯控制课程，在计数器知识讲授上，虽借助实例，但学生对通用型与掉电保持型计数器差异理解仍有不足，后续应增设更多互动演示。分析控制要求等环节，小组讨论活跃，学生能确定输入输出设备与 I/O 点分配，不过部分学生独立绘制系统梯形图和电路图时错误较多，反映出逻辑转化能力薄弱，需强化分步引导练习。操作指导阶段，学生实操热情高，可操作规范度欠佳。未来要增加示范频次，细化操作流程讲解，以更好契合职高学生学习特点，提升教学成效。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$