十字路口紅綠燈的PLC控制教學(xué)設(shè)計(jì)

市高級(jí)技工學(xué)校（技師學(xué)院）一體化課程教學(xué)設(shè)計(jì)課程名稱可編程控制器編程與系統(tǒng)調(diào)試教師學(xué)習(xí)^任務(wù)十字路口紅綠燈的PLC控制審弗匕課時(shí)24班級(jí)地點(diǎn)學(xué)習(xí)任務(wù)描述某十字路口車流、人流密集，目前靠交通警察人力指揮難度較大，需要在路口裝置紅綠燈自動(dòng)指揮系統(tǒng)，按南北方向：紅色燈亮30S后，綠燈亮，27S后黃燈閃爍3s；東西方向：綠燈亮27S后，黃燈閃爍3s，而后紅燈亮30S，如此循環(huán)進(jìn)行。請(qǐng)根據(jù)上述要求設(shè)計(jì)PLC控制電路，編寫控制程序，并在實(shí)驗(yàn)裝置上安裝接線、調(diào)試運(yùn)行。學(xué)習(xí)目標(biāo)通過(guò)本學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)當(dāng)能夠：.能夠獨(dú)立閱讀工作任務(wù)單，明確所需設(shè)備、輸入輸出點(diǎn)等并填寫任務(wù)單。.以小組協(xié)作方式，能夠制定設(shè)計(jì)方案并通過(guò)審核。.能夠正確使用定時(shí)器指令編程。.能正確進(jìn)行I/O地址分配。.能正確繪制十字路口紅綠燈的PLC控制外部接線圖并完成外部接線。.能夠完成十字路口紅綠燈控制的PLC控制制系統(tǒng)的運(yùn)行與調(diào)試。.能在教師的引導(dǎo)下，按照制定的方案，完成任務(wù)單，并做好實(shí)施記錄。.能夠主動(dòng)獲取有效信息，展示工作成果，對(duì)學(xué)習(xí)與工作進(jìn)行總結(jié)反思。學(xué)情分析學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)照明線路安裝與維修、電動(dòng)機(jī)繼電控制按照與維修等專業(yè)課，PLC編程與系統(tǒng)調(diào)試學(xué)過(guò)半學(xué)期。11屆即將畢業(yè)的學(xué)生，在講課過(guò)程中需要調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但學(xué)生的動(dòng)手能力較強(qiáng)，有一定的基礎(chǔ)，學(xué)生之間也有較強(qiáng)的合作意識(shí)。學(xué)《PLC編程與應(yīng)用（三菱FX2）》是以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為編寫模式的教材，書中以大量的實(shí)物圖材片，直觀明了，可以作為學(xué)生查閱信息的參考資料。分《PLC控制項(xiàng)目訓(xùn)練教程》以項(xiàng)目為主導(dǎo)，突出知識(shí)重點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)技能難點(diǎn)，強(qiáng)化實(shí)踐能力訓(xùn)練，易于激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，對(duì)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行PLC變頻器的學(xué)習(xí)起到很好的作用。析重點(diǎn)容：計(jì)數(shù)器指令在程序中的使用；定時(shí)器指令在程序中的的使用；能夠完成十字路口紅綠燈的PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行與調(diào)試。難點(diǎn)容：順序功能圖的設(shè)計(jì)步進(jìn)指令的程序編寫教教學(xué)設(shè)備要求：學(xué)多媒體1套、電腦2臺(tái)、教學(xué)視頻、工作頁(yè)（每人一份）、任務(wù)單、三菱FX2N-48MR可編程控資制器（6臺(tái)）、電工常用工具6套、交通指示燈模塊6套源教學(xué)流程及策劃教學(xué)活動(dòng)1：接受任務(wù)，明確控制要求（2學(xué)時(shí)）（1）以情景模擬方式，控制要求的描述，明確工作任務(wù)要求，填寫工作任務(wù)單。情景模擬：某十字路口人流車流量較大，交警同志辛苦工作，但是仍然不能解決道路堵塞問(wèn)題，需要在路口裝置紅綠燈自動(dòng)指揮系統(tǒng)，按南北方向：紅色燈亮30S后，綠燈亮，27S后黃燈閃爍3s；東西方向：綠燈亮27S后，黃燈閃爍3s，而后紅燈亮30S，如此循環(huán)進(jìn)行。設(shè)計(jì)一套以PLC為核心的自動(dòng)控制系統(tǒng)，工期為一周。具體控制要求如下：1）南北方向：紅燈亮30S后，綠燈亮，再27S后黃燈閃爍3s。東西方向：綠燈亮27S后，黃燈閃爍3s，然后紅燈亮30S。按照上述要求自動(dòng)循環(huán)控制。2）啟動(dòng)/停止用一個(gè)開關(guān)控制，操作一次程序啟動(dòng)，第二次程序停止。3）十字路口交通模擬如下：（2）根據(jù)控制要求，學(xué)生小組討論解讀控制要求，并列出設(shè)備清單、工具等相關(guān)容。教師指導(dǎo)學(xué)生解讀任務(wù)單，明確任務(wù)要求，小組協(xié)作討論并填寫任務(wù)單中相關(guān)容，包括以下信息：①解讀控制要求1）南北向紅燈30s時(shí)，東西向先綠燈27s，然后黃燈閃爍3s，南北紅燈和東西綠燈加上東西黃燈閃爍的時(shí)間相等。

可用編程元件（如輔助繼電器M和順序控制繼電器S）來(lái)代表各步。步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來(lái)劃分的，在任何一步之，各輸出量的ON/OFF狀態(tài)不變，但是相鄰兩步輸出量總的狀態(tài)是不同的，步的這種劃分方法使代表各步的編程元件的狀態(tài)與各輸出量的狀態(tài)之間有著極為簡(jiǎn)單的邏輯關(guān)系。步分為初始步和活動(dòng)步：初始步：與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，等待啟動(dòng)命令。一個(gè)控制系統(tǒng)最少一個(gè)初始步活動(dòng)步：當(dāng)系統(tǒng)正處于某一步所在的階段時(shí)，該步處于活動(dòng)狀態(tài)，稱該步為“活動(dòng)步”。步處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的動(dòng)作被執(zhí)行；處于不活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的非存儲(chǔ)型動(dòng)作被停止執(zhí)行。有向線段：將代表各步的方框按他們成為活動(dòng)步的先后順序排列，并用有向線段進(jìn)行連接。轉(zhuǎn)換：從一步轉(zhuǎn)到另一步，就是轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換用有向線段上與有向線段垂直的短劃線來(lái)表示，轉(zhuǎn)換將相鄰兩步分隔開。包含三個(gè)狀態(tài)構(gòu)成的順序功能圖流程圖：三個(gè)狀態(tài)構(gòu)成的順序功能流程圖.順序控制指令在三菱FX2PLe里面，有專用的步進(jìn)梯形圖指令，STL指令是用于設(shè)計(jì)順序控制程序的專用指令。在使用時(shí)還有一條使STL指令復(fù)位的RET指令，利用這兩條指令，可以很方便的編制順序控制梯形圖程序。在三菱FX系列汁PLC中安排有編號(hào)S0—S999的狀態(tài)繼電器。狀態(tài)繼電器S一般應(yīng)與STL指令一起使用。SO-S9用于初始步，S10-S19用于自動(dòng)返回原點(diǎn)。順序功能圖與梯形圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)下圖：.特殊輔助繼電器乂8013M8013:在PLC部，實(shí)現(xiàn)1S周期震蕩的特殊輔助繼電器?；顒?dòng)3:制定設(shè)計(jì)方案、展示并交流（4學(xué)時(shí)）教師指導(dǎo)學(xué)生，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)或資料庫(kù)的途徑查找工作任務(wù)的具體容和工作流程、工藝規(guī)、工具與設(shè)備清單等。小組討論，整理信息，制定計(jì)劃。（1）學(xué)生以小組協(xié)作方式制定設(shè)計(jì)方案。第一步：接受任務(wù)，明確十字路口紅綠燈的PLC控制任務(wù)要求，明確輸入輸出點(diǎn)，確定所需工具和材料；第二步：繪制輸入/輸出地址分配表；第三步：繪制外部接線圖第四步：編制程序；第五步：系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試。（2）小組代表展示設(shè)計(jì)方案，并對(duì)方案進(jìn)行選擇優(yōu)化。第一步：教師組織，針對(duì)每個(gè)小組展示的設(shè)計(jì)方案；第二步：進(jìn)行小組部補(bǔ)充和組間補(bǔ)充以及教師點(diǎn)評(píng)；第三步：各小組根據(jù)點(diǎn)評(píng)情況，優(yōu)化本組的設(shè)計(jì)方案，最后討論并確定最佳方案。在此過(guò)程中，教師要對(duì)小組代表展示過(guò)程中語(yǔ)言表達(dá)、溝通能力、專業(yè)術(shù)語(yǔ)等進(jìn)行觀察并評(píng)價(jià)，及時(shí)糾正做法不當(dāng)?shù)牡胤?，及時(shí)稱贊表現(xiàn)優(yōu)秀的地方。（3）組長(zhǎng)完成組人員分工。根據(jù)小組的人員配備情況，小組討論分析工作任務(wù)的具體容和流程，進(jìn)行人員分工和工期安排，完成設(shè)計(jì)方案的制定。教學(xué)活動(dòng)4：實(shí)施安裝（8學(xué)時(shí)）教師指導(dǎo)學(xué)生，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)或資料庫(kù)的途徑查找工作任務(wù)的具體容和工作流程、工藝規(guī)、工具與設(shè)備清單等。小組討論，整理信息，制定計(jì)劃。1.學(xué)生以小組協(xié)作方式制定設(shè)計(jì)方案。第一步：接受任務(wù)，明確十字路口紅綠燈的PLC控制任務(wù)要求，明確輸入輸出點(diǎn)，確定所需工具和材料；名稱規(guī)格數(shù)量備注PLC三菱FX2-48MR1臺(tái)計(jì)算機(jī)1臺(tái)供編程使用按鈕1個(gè)開關(guān)1個(gè)指示燈9個(gè)電工工具1套第二步：繪制輸入/輸出地址分配表；I/O地址分配表輸入元件PLC編程元件作用輸出元件PLC編程元件作用SB1X0啟動(dòng)按鈕LED0Y0南北紅燈LED1Y1南北綠燈LED2Y2南北黃燈LED3Y3東西紅燈LED4Y4東西綠燈LED5Y5東西黃燈第三步：繪制外部接線圖并完成接線；

.小組代表展示設(shè)計(jì)方案，并對(duì)方案進(jìn)行選擇優(yōu)化。第一步：教師組織，針對(duì)每個(gè)小組展示的設(shè)計(jì)方案；第二步：進(jìn)行小組部補(bǔ)充和組間補(bǔ)充以及教師點(diǎn)評(píng)；第三步：各小組根據(jù)點(diǎn)評(píng)情況，優(yōu)化本組的設(shè)計(jì)方案，最后討論并確定最佳方案。在此過(guò)程中，教師要對(duì)小組代表展示過(guò)程中語(yǔ)言表達(dá)、溝通能力、專業(yè)術(shù)語(yǔ)等進(jìn)行觀察并評(píng)價(jià)，及時(shí)糾正做法不當(dāng)?shù)牡胤?，及時(shí)稱贊表現(xiàn)優(yōu)秀的地方。.組長(zhǎng)完成組人員分工。根據(jù)小組的人員配備情況，小組討論分析工作任務(wù)的具體容和流程，進(jìn)行人員分工和工期安排，完成設(shè)計(jì)方案的制定。教師強(qiáng)調(diào)安全規(guī)制度在老師的指導(dǎo)下，學(xué)生對(duì)完成設(shè)計(jì)的十字路口紅綠燈進(jìn)行通電調(diào)試。在老師的指導(dǎo)下，各小組利用PLC監(jiān)控功能，對(duì)所編寫的紅綠燈程序進(jìn)行修改完善。質(zhì)量監(jiān)控：教師在整個(gè)過(guò)程中對(duì)學(xué)生的規(guī)性操作進(jìn)行監(jiān)控，在此過(guò)程中對(duì)工藝要求、小組面對(duì)故障的應(yīng)對(duì)方法等各方面的能力進(jìn)行監(jiān)控。以小組為單位，展示本組實(shí)訓(xùn)成果，根據(jù)以下評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分。項(xiàng)目容評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)配分得分PLC外圍接線圖（1）元件圖形符號(hào)、文字符號(hào)錯(cuò)誤或不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，每扣0.5分，最多扣2分（2）元件選擇不合適，每處扣0.5分，最多扣3分（3）電氣原理圖錯(cuò)誤，最多扣5分處10設(shè)計(jì)PLC控制的程序（1）程序編寫不符合編程規(guī)，每處扣2分，最多扣8分（2）編寫的程序不能達(dá)到控制要求，扣15分20元器件的安裝、連接，PLC與外部設(shè)備連接（1）元器件安裝不規(guī)，每處扣1分，最多扣4分（2）接線端子導(dǎo)線超過(guò)2根、導(dǎo)線漏銅過(guò)長(zhǎng)、壓線不緊，每處扣1分，最多扣4分（3）接線端子連接的導(dǎo)線沒(méi)有編號(hào)管或編寫錯(cuò)誤，每處扣1分，最多扣4分（4）線路的布線凌亂、導(dǎo)線選擇沒(méi)有按照規(guī)，每處扣1分，最多扣4分（5）接線錯(cuò)誤，每處扣2分，最多扣10分（6）漏接線，每處扣2分，最多扣10分30程序的調(diào)試、運(yùn)行（1）不能將程序輸入到PLC或輸入錯(cuò)誤，最多扣5分（2）調(diào)試過(guò)程不符合規(guī)程，每處扣3分，最多扣9分（3）調(diào)試時(shí)出現(xiàn)設(shè)備事故，每處扣5分，最多扣10分20

（4）調(diào)試時(shí)出現(xiàn)人身事故，扣20分團(tuán)隊(duì)合作團(tuán)隊(duì)成員不能很好配合，有人不參與，每人扣1分；團(tuán)隊(duì)出現(xiàn)矛盾沖突，每次扣2分；最多扣5分5文明生產(chǎn)不遵守實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地紀(jì)律，亂擺放工具，亂堆雜物，結(jié)束后不清理工位，不愛(ài)惜設(shè)備和器材，最多扣5分5安全生產(chǎn)電路短路扣10分設(shè)備部件松動(dòng)使設(shè)備不能正常工作扣5分，違反安全生產(chǎn)規(guī)程，視情節(jié)扣5-10分10合計(jì)100教學(xué)活動(dòng)5:展示評(píng)價(jià)、總結(jié)反饋（4學(xué)時(shí)）任務(wù)實(shí)施后每個(gè)學(xué)生按照自己今天實(shí)訓(xùn)感受進(jìn)行自評(píng)，然后由老師對(duì)每個(gè)學(xué)生對(duì)今天實(shí)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。為了更好的加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握，教師一方面小結(jié)本課容主題，幫學(xué)生理清思路；另一方面，小結(jié)本課進(jìn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題和優(yōu)勢(shì)及時(shí)反饋給學(xué)生。通過(guò)這樣的形式，師生更加注重學(xué)習(xí)、教學(xué)過(guò)程中的具體表現(xiàn)，提高教學(xué)效果。評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng)價(jià)容評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)方式自我評(píng)價(jià)小組評(píng)價(jià)教師評(píng)價(jià)職業(yè)素養(yǎng)安全意識(shí)、責(zé)任意識(shí)A.作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)、自覺(jué)遵章守紀(jì)、出色完成工作任務(wù)B-能遵守規(guī)章制度、較好地完成工作任務(wù)C?遵守規(guī)章制度、沒(méi)完成工作任務(wù)，或雖完成工作任務(wù)但未嚴(yán)格遵守規(guī)章制度D?不遵守規(guī)章制度、沒(méi)完成工作任務(wù)職業(yè)學(xué)習(xí)態(tài)度A.積極參與教學(xué)活動(dòng)，全勤

素養(yǎng)主動(dòng)B?缺勤達(dá)本任務(wù)總學(xué)時(shí)的10%C?缺勤達(dá)本任務(wù)總學(xué)時(shí)的20%D?缺勤達(dá)本任務(wù)總