交通信号灯的PLC控制教案.doc
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交通信号灯的PLC控制
科
目
可编程控制器原理及应用
实训九、交通信号灯的PLC控制
授课
日期
课时
4
班级
授
课
方
式
课堂讲授＋实训练习
作业题数
2
拟用时间
1h
教
学
目
的
应知：
建立步进顺控指令编程的思想模型，重点掌握并行性分支与汇合的编程方法，进一步了解PLC的扫描工作方式；
应会：
编写交通信号灯的控制系统的程序并调试、接线、通电,排除PLC输出端短路或断路的故障。
使用教学媒体
PPT、实物展示
重
点
1．重点掌握并行性分支与汇合的编程方法；
2．编写交通信号灯的控制系统的程序并调试、接线、通电及排除故障。
难
点
建立步进顺控指令编程的思想模型，进一步了解PLC的扫描工作方式；
教
学
回
顾
说
明
此课程为一体化课程，上课地点在PLC工控实训室。
审阅：
年 月 日
《实训九、交通信号灯的PLC控制》教案
教学总体设计 （4学时）第11周
一、课程导入（5分钟）。
交通信号灯运行情况模板展示。
二、新课内容：
动手尝试→讲解→动手改进（纠正学生易犯的错误）→单项考核→设置故障（PLC输出端短路或断路）、排查→总结、交流
1、运用上次课所教授的单一流程的顺控指令进行编程；（45分钟）
2、分析程序特点、介绍本次课教学目标，同时讲解并行性分支与汇合流程的特点及编程方法。
（20分钟）
3、学生改进程序、接线、通电，纠正学生易犯的错误（45分钟）
4、单项考核（25分钟）
5、设置故障、排查（20分钟）
三、介绍3个本单元常用专业英语单词。
（5分钟）
parallel（平行的） embranchment（分支） converge（汇合）
四、课程小结（10分钟）
五、布置作业（5分钟）
课程讲义
教学目标：
应知：
建立步进顺控指令编程的思想模型，重点掌握并行性分支与汇合的编程方法，进一步了解PLC的扫描工作方式；
应会：
编写交通信号灯的控制系统的程序并调试、接线、通电,排除PLC输出端短路或断路的故障。
教学重点：
1、重点掌握并行性分支与汇合的编程方法；
2、编写交通信号灯的控制系统的程序并调试、接线、通电及排除故障。
教具及实训室准备：
1. 交通信号灯运行情况模板；
2. PLC工控设备全套。
学生应带工具：
电工工具
教学过程：
一、教师给出控制要求，要求学生运用上次课所教授的单一流程的顺控指令进行编程，并上机调试、预通电。
（45分钟）（教师预先演示运行结果）
交通信号灯的PLC控制要求：
按SB1启动后，南北向绿灯亮，东西向红灯亮。
5S后，南北向绿灯闪烁3S（3次，每次亮、暗0.5秒），然后熄灭。
在绿灯熄灭同时，南北向黄灯闪烁2S（两次，每次亮、暗0.5秒）,然后熄灭。
在该灯熄灭的同时，南北向红灯亮及东西向绿灯亮。
以下的变化规律与上述相同。
到南北向绿灯亮、东西向红灯亮开始第二个循环。
按停止按钮SB2后立即停止输出。
编程的过程中，教师巡回指导，解决和收集学生在编程过程中出现的问题并给予提示。
参考梯形图见图1。
二、分析程序特点、介绍本次课教学目标（20分钟）
通过观察，发现问题：
①流程发生状态转移时，下一状态得电，上一状态元件会自动复位、失电，这样是否会造成东西向、南北向红灯在状态转移过程中先熄灭瞬间再亮呢？
②流程可读性较混乱，且指令重复的情况较严重。
有没有更好的编程方法呢？
①问题解答：
不会。
因为PLC扫描一步用户程序所需的时间为0.74μs,而PLC输出端的响应时间大约为10ms。
即便以上程序两个状态之间相隔十步程序，扫描时间也不过是7.4μs，远远小于输出端的响应时间。
也就是说，即便PLC的状态继电器发生了转移，但输出继电器来不及响应，所以不会影响程序的运行效果。
但必须明确，此时状态转移的规律是不会改变的。
②我们可以发现南北向与东西向的交通灯的运行规律相同，动作相互不影响，其实就是两个顺控流程，但如何将两个顺控流程联系起来呢？
这就是我们要介绍的并行性分支与汇合的编程方法。
（图2）
图1 图2
这种编程方法，思路清晰，流程图可读性强，功能不重复，最大限度缩减了指令，且无须考虑输出端的响应时间等问题。
采用的指令是：
并行分支——连续的SET指令，并行汇合——连续的STL指令。
但连续使用的次数不能超过8个。
三、学生改进程序、接线、通电（45分钟）
1．分配PLC的输入点和输出点，外围设备接线图：
2.参考梯形图、指令表
3．并行性分支与汇合易出现的问题：
下面流程是错误的。
（图5）
四、单项考核（25分钟）
考核项目
考核内容
扣分标准
配分
扣分记录及备注
得分
交通信号灯的控制
1．输入、输出端分配图
分配错误一处扣5分
15分
2．编写程序
编写错误一处扣5分
30分
3．PLC及红、绿、黄灯的系统接线工艺
可依据实际情况评定
15分
4．程序运行时交通灯工作正常
第一次运行不正常扣20分；第二次仍不正常不得分
40分
安全文明生产
违反安全操作规定，或不整理实训设备扣5~45分
五、设置故障、排查（20分钟）
由于在一开始，教师给四个同学提供的PLC设备存在输出端短路或断路的问题，使得这四名同学始终无法得到正确的输出结果。
（教师演示由于PLC：
Y2短路的运行结果）。
最后当全班评分结束，鼓励大家帮助这四名同学。
最后，在教师的提醒下，学生可发现其实并非同学编写的程序有问题，而是PLC的输出端有故障，从而导致交通灯不能正确指示。
如下图：
若发生短路，则用万用表可检测到电阻为零；
若输出端断路，则可以利用程序检测。
如下图：
由此，同学可得出教训，虽然PLC的故障率低，但在使用前，稳妥起见，必须检查输出端是否完好。
六、总结与交流（10分钟）
1．讲解学生好的创意和思路（闪烁电路的设计）。
2．目前深圳市采用的交通信号灯控制系统采用的是什么控制？
为什么没有时间显示呢？
但在关外，某些路口则有。
采用的是电脑联网监控。
该系统能根据过往车流量的大小自动调节交通灯的时间，有效地缓解交通高峰期的“长队”现象。
七、布置作业（5分钟）
1．将交通灯信号灯编程用基本指令完成，并体会两种编程方法的差别，以及顺控指令的适用场合。
2．预习：
下次课我们我们来编写一个大小球分检系统的程序，它的控制与交通信号灯的控制有什么区别呢？
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