平罗县职业教育中心
《交通信号灯的PLC控制》教学设计
一、教学目标 知识目标：
1、进一步学习PLC的编程。
2、掌握交通信号灯的控制原理。 能力目标：
培养学生的动手操作能力和自主探究能力。 情感目标：
通过“工学一体化”的课堂教学，让学生边学边做，体验学习的充实与快乐。在小组合作学习中，互相交流促进，增强学生合作意识。
二、教学重点与难点
重点：交通灯PLC控制电路的组装与工作过程。 难点：交通灯PLC程序设计、调试运行。
三、教法与学法
教法：项目教学法（确定项目、制定计划、实施计划、检查评估、记录归档、知识延伸）
学法：小组学习法（将学生分为六个小组，每个小组设工段长、操作工等不同岗位，让学生分别明确自己的任务和职责。）
四、课时 2课时
五、教学准备
PLC与变频器实训室（集PLC编程电路安装、教室功能于一体，
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并具有多媒体演示功能）；主要设备：S7-200 PLC、计算机、万用表。
六、设计理念
本次项目实施设置了六个环节，如图所示：
七、教学过程
（一）确定项目（约10分钟） 采用创设工作情境的方式引入项目：
假设道路上没有交通灯，世界将变成什么样子？实际生活中交通灯是如何控制的？如果用我们所学的PLC知识，应该如何完成？
一组同学展示：
1、彩色图片展示：搜集十字路口交通灯图片。
2、交通灯工作演示：通过多媒体展示交通灯工作示意图 ，各组同学在操作中认识交通灯工作原理。
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项目任务描述：
1、启动：当按下启动按钮时，信号灯系统开始工作。
2、停止：当需要信号灯系统停止工作时，按下停止按钮即可。
3、信号灯正常时序：
(1)信号灯系统开始工作时，南北红灯亮，同时东西绿灯亮。 (2)南北红灯亮维持25s，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮并维持20s，20s后，东西绿灯闪亮3s（亮0.5s。熄0.5s），绿灯闪亮3s后熄灭，东西黄灯亮并维持2s，2s后，东西红灯亮，南北绿灯亮。
(3)东西红灯亮维持30s，南北绿灯亮维持25s，到25s时南北绿灯闪亮3s后熄灭，南北黄灯亮，并维持2s，到2s时，南北黄灯熄，南北红灯亮，同时东西红灯熄，东西绿灯亮，开始第二个周期的动作。
(4)以后周而复始地循环，直到停止按钮被按下为止。
（二）制定计划（约10分钟）
学生分小组讨论列出元器件清单，制定实施项目的步骤和操作程序，最后由老师审核确定项目计划。
项目实施步骤：电路安装、程序设计、运行调试
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（三）实施计划
1、电路安装（约25分钟）
二组工段长在此环节带领同学作好组装前的准备工作，教师引导学生分析电路连接中应注意的问题。并利用交通灯示意图，列出交通灯闪亮表，通过闪亮表画出交通灯工作时序图。
交通灯闪亮表
东西南北信号绿灯亮绿灯闪黄灯亮时间20S3S2S信号时间红灯亮25S
交通灯工作时序图
红灯亮30S绿灯亮绿灯闪黄灯亮25S3S2S
2、工艺准备
学生认识、清点元器件并检测，保证元器件质量。 教师提问如下问题：
（1）启动按钮和停止按钮如何接线？
（2）东西南北信号指示灯有什么位置安装规律？
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（3）PLC电源短路保护如何接线？ （4）线路安装应遵循的原则？ 各组回答，教师总结强调。
3、动手安装
学生结合交通灯工作时序图，写出I/O地址分配表和、画出PLC接线图
I/O地址分配表
输入信号名称SB1SB2功能输入继电器I0.0I0.1名称HL1HL2HL3HL4HL5HL6输出信号功能南北红灯东西绿灯东西黄灯东西红灯南北绿灯南北黄灯输出继电器Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5启动开关停止开关 PLC接线图
（1）每个学生都根据PLC输入/输出接线图完成电路安装。 （2）安装完毕后，不通电工段内互查。
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（3）接通电源，观察PLC工作情况。
（四）程序设计（约15分钟）
此环节要完成控制电路的程序设计，由三组同学负责。
1、探讨原理
利用学生在这种情况下对电路的急切探究心理，三组学生在教师的帮助下设计以下问题：
（1）如何实现电路连续运行？ （2）使用定时器如何设定相应时间？ 在理解了电路的整体工作情况后，又提出： （3）程序一共需要几个定时器？ （4）如何使用定时器实现循环？ （5）绿灯闪烁控制可以用几种方法实现？ 突破难点：教师提示，学生实验探究
提示一：什么条件下，第一个定时器重新开始计时，以实现循环控制？
提示二：每个信号灯什么时间启动，什么时间停止工作，用定时器如何去控制的？
2、运用提高
教师通过几个修改后的程序用几个实际问题引发学生深入思考，学以致用。
（1）如果在启动控制中，不加自锁电路会如何？ （2）若定时器采用断电延时，程序会如何运行？
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（3）若将SM0.5改成SM0.4，绿灯又将如何变化？ 学生讨论、交流，各抒己见，教师演示改装程序结果。
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（五）运行调试（约15分钟）
本环节完成电路运行调试、电路故障的分析、排除任务。教师指导，小组讨论，以优带差，第四组总结分析
1、教师引导
教师提出排除故障的两种思路：
（1）原理分析法：据工作原理分析故障结果。
（2）逐步排除法：利用万用表先检查电路硬件接线、再通过仿真软件及程序监控分别检查启保停程序、时间控制电路、负载输出电路三部分，找出接线故障和程序错误。
2、小组讨论，排除故障
3、第四组总结各种故障产生原因
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（1）交通灯不能循环工作原因： （a）没有自锁电路 （b）定时器类型选择不对 （c）没有常闭触点
（2）绿灯不能闪亮：没有加秒脉冲 （3）信号灯指示错误：
（a）地址分配和实际接线没有对应 （b）定时器时序控制错误 （c）指示灯位置安装错误
4、填写表格：
八、检查评估（约10分钟）
主要以自我评价与小组评价和教师评价相结合的方式对项目成果和工作行为进行评估。第五组负责班里学生项目整体制作、完成情况的评价，评选出3-5件较优秀的作品。体会比较深刻的同学总结反思得与失，与其他人交流。过程评价表格见附表。
九、记录归档（约2分钟） 将项目计划及实施评估记录存档。
十、知识延伸（约3分钟）
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由第六组同学给学生们展示带有东西、南北紧急控制的交通灯电路图，以开阔同学们的眼界。
同时让学生感悟人生红绿灯，做一名遵章守纪的中职生。 十
一、教学反思
采用“工学一体化”教学模式，以小组学习的为依托、以项目教学为主线，为学生创造“真项目、真环境”生产条件，理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，充分调动和激发了学生的学习兴趣。学生真正变成了学习的主人。同时，学生的操作能力得到很大提高，实现了练技能和用工标准的“无缝对接”。
