PLC应用技术

交通灯程序设计

梁忠炎

步进顺控编程方法及应用—— 交通灯程序设计

二、说教学目标

一、说教材

三、说重点、难点

四、说教学方法

五、说教学过程

一、说教材

教材分析：《 PLC原理与应用》是劳动版维修电工专业技师培训教材，本书以三菱 FX2N可编程控制器为例，全面介绍 PLC的组成、原理及在电气控制中应用，本教材内容实践性、应用性强，是维修电工专业的核心课程。 适合于具有一定 PLC基础的工程技术人员自学，我们把它作为职中学生的专业教材使用，遵循难度适中，知识实用的原则并结合学生实际情况，我们对教材内容做了适当的删减，并适当加大了学生上机实验操作的比重。

学情分析： 在学习本节内容之前学生已完全掌握步进

顺序控制流程图的基本知识，并进行了基础实验操作。通过这次课的学习使学生更好的掌握步进流程图的程序设计方法与应用。为 PLC的实际应用编程打下良好基础，因此本节课在内容上起着决定性的作用。

一、说教材

一、说教材

内容分析： 本节内容为《步进顺控编程方法及应用——交通灯程序设计》，属于 PLC的程序设计部分，是整本书的难点，更是学好 PLC的关键。教学内容共分两大部分完成：第一部分根据实例要求，设计 PLC步进流程图程序，并复习涉及到的专业基础知识，第二部分进行程序调试。

二、说教学目标

1、知识目标：

① 掌握步进顺控流程图的基础知识。

② 熟悉并掌握步进顺序控制的工作特点。

③ 熟练掌握步进流程图的编程方法

• 2、能力目标：• ① 培养学生观察、发现、联想、推理、

归纳、总结的能力• ② 培养学生进行程序调试和实际操作动

手的能力。• ③ 能够掌握步进顺控的编程方法。• ④ 能够运用步进顺控流程图进行编程，

解决实际生活和生产的顺序控制。

二、说教学目标

三、说重点、难点

说重点：步进顺控编程是 PLC最常用的编程方式，掌握步进顺控的编程方法是学好 PLC的关键，本节的教学重点内容为“步进流程图的编程方法 ”

说难点：本次课程中关于“步进顺控流程图的设计方案”，这部分内容对于初学者来说往往不太容易理解和设计（此部分内容要求学生充分理解实例的工作过程和顺序操作），因此我将这部分内容作为本次课程的难点部分，需要在教学中结合典型实例举一反三，总结归纳，达到既定的教学目标。

四、说教学方法 1、说教法

① 本教材内容理论紧密联系实际，实践性非常强，结合我校的实际情况，在教学中我采用多媒体教学、引导发现法、案例教学法、因材施教法、分步教学法、分组讨论法、现场演示教学，学生上机 实验操作等多种教学手段和方法。

② 理论讲解采用多媒体教学方式并紧密结合现场演示教学，引导学生学会分析、总结、推理、归纳问题的方法；内容推理由浅入深，逐步推进的讲解方法，让学生更容易接受和理解。

③ 在进行现场演示教学时，要先提出问题，提示学生注意观察实验现象（交通灯的红绿灯变化情况），充分调动学生的观察与思维能力，激发学生学习的积极性，避免出现演示教学走过场的局面；

④ 课后及时做作业，巩固新知识。

2、说学法

① 本节内容具有一定的难度，因此在上次课结束前就应提示学生做好课前准备：一、复习步进顺控的基本知识点，二、预习，初步消化步进顺控的编程方法，三、让有能力的同学先尝试进行交通灯的程序设计，进而找出问题、发现问题，解决问题。

② 步进顺控编程在程序设计中的应用非常广泛，学生在课堂学习中应及时总结步进顺控的编程方法，通过对典型程序的分析达到举一反三，熟能生巧，灵活应用的目的。

五、说教学过程

• 1 、复习旧课（ 3分钟）• 2 、引入新课 （ 3分钟）• 3、画出 PLC的 I/O 分配表、外部接线图（ 4分钟）• 4、步进流程图的程序设计 （ 20分钟）• （ 1）确定流程图的类型：• （ 2）（突破难点）设计工作流程图 • （ 3）（突出重点）绘制步进流程图程序• 5、程序调试（演示实验）（ 10分钟）• 6、归纳小结（ 3分钟）• 7、布置作业（ 2分钟）

1、复习旧课（ 3分钟）

通过对典型程序的分析与归纳，复习五个知识点：（ 1）什么是步进顺序控制 ？（ 2）步进流程图的的组成。（ 3）步的三个功能 （ 4）步进流程图的工作特点（ 5）步进顺控流程图的分类

通过小车运料的步进流程图为例复习旧课，让学生理解和巩固步进顺控的基础知识点。掌握基础知识后，又怎样解决生产和生活中的实际的控制操作？从而顺利引出本次新课内容：步进顺控的编程方法；并以十字路口交通灯的程序设计为例进行详细讲解。

图（一）小车运料步进流程图

2、引入新课——交通灯的控制要求：（ 3分钟）

（ 1）要求用步进顺控指令编程

（ 2）用一个自锁开关来控制交通灯的启动与停止

（ 3）信号灯按右图要求运行

注：这部分内容的讲解可通过启发学生思考十字路口交通的工作情况，进而采用分组讨论教学法让学生自己思考交通灯的控制要求。最后老师统一提出控制要求，来讲解怎样进行设计程序。

3、列出 PLC的 I/O 分配表，画出 PLC外部接线图 （ 4分钟）

输入信号 输出信号

自锁开关SB1

X0

南北红灯 Y0

绿灯 Y1

黄灯 Y2

东西绿灯 Y10

黄灯 Y11

红灯 Y12

（ 1）、 I/O 分配表（ 2）、 PLC外部接线图

注：这部分内容需要带领学生分析交通灯的控制要求，通过引导发现法的教学方法引导学生找出交通灯的输入设备（开关）和输出设备（红绿灯），从而画出 I/O 的分配表和 PLC

外部接线图

4、程序设计（ 20分钟）

南北方向 东西方向

红灯亮 (Y0) 25 S绿灯亮

(Y10)15 S

绿灯闪(Y10)

5 S

黄灯亮(Y11)

5 S

绿灯亮 (Y1) 15 S红灯亮

(Y12)25 S绿灯闪 (Y1) 5 S

黄灯亮 (Y2) 5 S

注：此部分内容的讲解需要带领学生，分析交通灯的控制要求，将交通灯的南北、东西方向红绿灯的工作情况整理成表（二），再启发学生分析、观察表格，发现南北、东西方向的工作特点和关系：并行顺序

（ 1）确定流程图的类型：（并行顺序）

表（二） 工作情况

注：根据本人多年教学经验发现此部分内容学生最难掌握，所以要引导学生突破这个难点。此部分内容通过引导发现法让学生根据表（二）找出南北、东西方向的工作过程，引导学生对交通灯的工作过程进行分步，进而顺利画出工作流程图的具体框图。

4、程序设计

（ 2）设计工作流程图

(突破难点 )

南北方向 东西方向

红灯亮(Y0)

25 S绿灯亮

(Y10)15 S

绿灯闪(Y10)

5 S

黄灯亮(Y11)

5 S

绿灯亮(Y1)

15 S红灯亮

(Y12)25 S

绿灯闪(Y1)

5 S

黄灯亮(Y2)

5 S

（ 3）绘制步进流程图程序

1 、分配状态软元件 S

2 、表明每个状态S 的功能

3 、指定步与步之间的转移条件

注：此部分内容为重点，通过对难点部分的工作流程图进行分步替换，最后绘出 PLC的步进流程图。这部分内容讲解过程中通过分步讲解与分步绘制相结合的方法，使学生更容易掌握步进流程图的设计方法。此外在表明每个状态 S的功能时可以采用因材施教法，根据不同层次的学生提出不同的要求进行程序设计来输出负载。

4、程序设计

(突出重点 )

5、程序调试（ 10分钟）

（ 4）、操作运行、观察实验现象，如不符合题目要求再进行程序修改。

（ 1）、根据 PLC外部接线图，进行 PLC硬件接线

（ 2）、用计算机编程软件绘出步进梯形图

（ 3）、将程序写入 PLC。

注：在程序调试的每一个步骤，都可以边讲解边操做，也可以提问一些问题，让学生能更好的掌握实验操作，避免演示教学走过场的局面。

6、归纳小结（ 3分钟）

步进顺控的编程方法

1 、列出 PLC的 I/O 分配表，画出 PLC外部接线图

2、步进流程图程序设计

1、确定流程图的类型：（并行顺序）

2、设计工作流程图

3、根据工作流程图变换成步进流程图程序

3、程序调试

1、进行 PLC硬件接线

2、用计算机编程软件绘出步进梯形图

3、将程序写入 PLC

4、操作运行、观察实验现象

注：在对本次课的主要内容进行及时归纳、小结，使学生对本节内容有全面的认识，更好的掌握步进流程图的设计方法，也更有利于培养学生总结、归纳的能力。

注：通过四题由浅入深、逐步推进的作业练习，加深学生对本次课程内容的理解与消化、巩固和提高，培养学生独立思考与解决问题的能力

一、必做题

1、如何将M8013控制的闪烁程序改为由 T、 C组成的闪烁电路

2、如何加上夜晚东西、南北方向的黄灯闪烁程序

二、选做题

1、如何运用单一顺序设计交通灯的程序。

2、如何运用基本逻辑指令设计交通灯的程序

7、说布置作业（ 2分钟）

六、说反思

• 一、学习的主动权还给学生 通过引导发现法、案例教学法、分步讲解

法、因材施教法、现场演示及课堂练习等多种教学方法，让学生积极主动的去学习。改变老师教，学生学的传统观念。

• 二、在程序设计中要做到：知、过、绘。知：知道控制要求过：掌握工作过程绘：会绘制步进流程图程序