十字路口红绿灯的PLC控制教学设计.doc

### 十字路口红绿灯的PLC控制教学设计知识点详解 #### 一、项目背景与目标 在《十字路口红绿灯的PLC控制教学设计》这份文档中，主要介绍了一个针对晋城市高级技工学校（晋城技师学院）的一体化课程教学设计案例。该课程的目标是让学生通过实际操作掌握可编程逻辑控制器（PLC）的基本编程方法和系统调试技巧。具体到本学习任务，学生们需要设计并实现一个基于PLC的十字路口红绿灯控制系统。 #### 二、项目需求分析 **控制要求概述**： - **南北方向**：红灯亮30秒后，绿灯亮27秒，随后黄灯闪烁3秒。 - **东西方向**：绿灯亮27秒后，黄灯闪烁3秒，接着红灯亮30秒。整个过程循环进行。 - **启动/停止**：通过一个开关控制系统的启停。 #### 三、项目实施步骤 1. **接受任务，明确控制要求**： - 通过情景模拟的方式，使学生理解项目的背景和具体需求。 - 学生分组讨论并解读控制要求，列出所需的设备清单、工具等。 2. **获取信息**： - 教师讲解计数器、顺序功能图、步进指令等基础知识，帮助学生理解这些概念在PLC编程中的应用。 - 学生学习计数器指令的使用方法，掌握如何利用计数器来实现特定的功能。 #### 四、关键技术知识点 ##### 1. 计数器指令 - **定义**：PLC中的计数器是一种特殊的存储单元，用于记录脉冲信号的数量。 - **分类**： - **16位增计数器**（编号范围：C0-C99，共100点） - **16位增计数器**（编号范围：C100-C199，共100点） - **32位增减计数器**（编号范围：C200-C219，共20点） - **32位增减计数器**（编号范围：C220-C234，共15点） ##### 2. 定时器指令 - **定义**：定时器指令用于实现延时控制，即在指定的时间段内执行或不执行某些操作。 - **分类**： - **10ms定时器** - **100ms定时器** ##### 3. 顺序功能图(SFC) - **定义**：顺序功能图是一种图形化的编程语言，用于描述系统的控制流程。 - **应用场景**：在复杂的控制系统中，使用SFC可以清晰地表示出各个状态之间的转换关系及其触发条件。 #### 五、外部接线图与控制程序设计 - **外部接线图**：学生需要绘制出完整的外部接线图，明确各个输入输出点的位置和连接方式。 - **控制程序设计**： - 使用PLC编程软件（如GX Developer等），根据外部接线图和控制要求编写控制程序。 - 应用定时器指令来精确控制红绿灯的切换时间。 - 利用顺序功能图设计程序结构，确保控制流程清晰有序。 #### 六、调试与运行 - **安装接线**：根据外部接线图，在实验装置上进行接线。 - **调试运行**：通过仿真或实机测试的方式，验证控制程序是否符合预期效果。 - **故障排除**：对于调试过程中出现的问题，需要及时分析原因并采取措施解决。 #### 七、总结反思 - **工作成果展示**：学生需要整理自己的工作成果，并进行展示。 - **总结反思**：对整个学习过程进行总结反思，总结学习经验，提高解决问题的能力。 #### 八、教学资源与设备 - **教学设备**：多媒体、电脑、教学视频、工作页、任务单、三菱FX2N-48MR可编程控制器、电工常用工具、交通指示灯模块等。 - **教学资料**：《PLC编程与应用（三菱FX2N）》、《PLC控制工程训练教程》等教材，提供了丰富的理论知识和实践指导。 #### 九、学情分析 - 学生已经具备一定的基础，如照明线路安装与维修、电动机继电控制安装与维修等专业知识。 - 学生们的动手能力强，合作意识较好，适合进行团队协作的学习任务。 - 在教学过程中需要注意激发学生的学习兴趣，特别是对于即将毕业的学生。 通过以上详细的教学设计，学生不仅能够掌握PLC的基本编程方法和系统调试技巧，还能够在实际操作中锻炼团队合作能力和问题解决能力。这对于培养未来的自动化领域人才具有重要意义。