设计霓虹灯广告牌控制程序-教案

1学科可编程序控制器及其应用课题设计霓虹灯广告牌控制程序班级05电工人数34授课时数3课时课型一体化周次第十四周授课时间2007年5月21日星期一第1、2、3节教学目的【知识目标】1．通过对交替输出指令的研究，进一步了解指令的组成、各操作数范围的设置、指令的输入、指令执行后各操作数的变化以及带来程序的变化，从而熟悉指令的作用和使用方法。2．通过交替输出指令应用的训练及实训习题的编程练习，观察程序执行结果，分析指令执行的过程原理，从而熟悉指令的具体应用。【能力培养】1．培养学生发现问题的能力。2．培养学生合作学习、互相协助解决问题的能力。3．培养学生解决工程实际问题的能力。4．激发学生创新精神和创造思维，以达到知识探索、能力培养、素质提高、协调发展的目的。【素质教育】1．培养学生实事求是的科学态度、一丝不苟的严谨作风和勇于探索的精神。2．培养学生的热爱、追求、奋斗、奉献的精神境界。【总体目标】1．专业能力：能对任务进行独立客观地分析，从专业角度认识与理解，并系统运用所学的知识进行处理及解决问题。2．合作能力：培养与他人协作、交流，最终共同完成任务，德育教育完全融化在教学过程中。3．个人能力：最大限度地发挥及提高个人才能，能观察与分析社会发展情况，并将个人的发展置身于社会发展之中。教学重点1、交替输出指令功能的实现。2、交替输出指令功能的拓展。3、综合能力的培养。教学难点程序的多样性和最优性。教学方法项目教学法启发法演示法归纳法教具多媒体课件、光盘、多媒体计算机、PLC实训装置授课教师×××2007年5月17日审签×××2007年5月18日2【教材分析】【学生分析】【教学思路】本节内容是中等职业技术学校电工类专业通用教材《可编程序控制器及其应用》第五章第二节的内容，是本章的重点，也是难点。1、本小节的内容比较少，课本内也没有具体的例子来说明指令的使用，可能有部分学生不太重视它的使用，既需要教师的精心组织，更需要学生的互动，应采取一体化教学的模式。2、在顺序控制要求的程序中，输出交替ON／OFF的情况较多，用基本逻辑指令虽也能实现，但比较繁琐，如果用交替输出指令，可使程序得以大大简化，这一部分内容处理好了将有利于增强学生学习的兴趣，拓宽学生的视野。1、学生已经学完理论与简单操作，在充分理解的基础上，完成综合性的项目，是学生综合能力培养的具体化。2、学生经过了二年专业知识的学习，已经有了一定的基础，特别是《电力拖动》课程，对本门课程的学习有很大的帮助，但由于每个学生的基础不同，学习态度也不一样，所以水平有高有低。这就要求教师能够利用各种教学设备、教学方法来辅助教学，并在教学过程中贯彻德育教育工作。1、教学过程分三个阶段，第一阶段是对基本逻辑指令和交替输出指令进行复习，并列表对比两者的特点；第二阶段是用交替指令实现分频输出；第三阶段是用交替指令实现霓虹灯广告牌控制程序。2、第一阶段以教师提问复习总结为主；第二阶段以教师活动为主，学生参与讨论研究为辅的教学方式，努力培养学生的创新意识和发散性思维。第三阶段开展项目教学法。在充分理解的基础上，完成综合性的项目，实现学生综合能力培养的具体化。3、以实际工作岗位对专业能力和相关能力的要求，来确定专业知识和专业技能等教学内容。4、参照工作流程来设计教学流程。5、集实验、设计、技能训练与技术应用能力培养为一体。6、按照工艺流程来划分教学模块，以保证每个教学内容的相对完整，即按照项目内容形式来组织教学。3教学安排表阶段学习内容活动主体教学方法时间分配第一阶段复习交替输出指令教师为主体设疑、列表、归纳20分钟第二阶段用交替指令实现二分频输出实例说明PLC控制系统编程流程教师为主体引导40分钟第三阶段交替指令的综合应用：设计霓虹灯广告牌控制程序学生为主体，教师辅导项目教学法75分钟项目教学流程图引入课题计划准备交流决定实施阶段评估阶段收集信息讨论做法、原因及预测可能的结果分析问题确定解决方法材料的准备计划实施步骤计划确定收集信息，信息整理、加工、对比与筛选了解项目内容思考问题答案明确目标检验评价整理项目报告讲述、讨论修正计划按照计划作操材料的使用记录操作过程项目的确定提出问题合理组织咨询、顾问、补充协助组成项目小组提供信息源纠正偏差鼓励不同做法顾问和导向材料的准备概括总结提出建议必要时参与整理项目报告评估学生活动教师活动4第一阶段教学流程教学内容教学方法时间分配学生讨论之后各个小组派代表上黑板写出答案，并可重复改正。教师引导学生住正确方向思考。合理提出针对性强的问题引导学生从多种角度去思考导入要解决的重点问题—PLC编程方法及工程实例一、组织教学二、复习旧课教师简单地对交替指令进行复习(1)指令助记符、代码和操作元件指令名称助记符指令代码操作元件程序步交替输出指令答案：1助记符：ALT2指令代码：FNC663操作元件：D、Y、M、S4程序步：3步(2)指令功能提问：当控制条件由OFF到ON时，请画出下图Y10的时序图。ALT(P)Y10[D.]X10X10Y10(答案)例：有四台电动机，要求启动时每隔10min依次启动，停止时，四台电动机同时停止。设问：有多少种方法可以实现上述功能，各有什么优缺点？实现方法优点缺点采用定时器实现可以调节定时时间控制的电动机台数较多程序较复杂采用计数器实现采用连续脉冲信号实现设计思路清晰，控制的电动机台数较多，程序较简单每台电动机启动间隔时间必须一样教师总结并提出问题：以上的方法均采用基本指令来实现相应功能，程序比较复杂，能不能用功能指令来实现，使程序更为简洁合理呢？三、引入第二阶段学习内容结合本次授课的要求，二分频实例用交替指令来实现。ALT(P)Y0X0ALT(P)Y1Y0ENDX0Y0Y1列表法作图法引导法1min9min10min5第二阶段教学流程教学内容教学方法时间分配教师充分运用各种教学方法●通过设疑提高学生的兴趣●通过学生的讨论形成互动●理论联系实际通过巩固练习，进一步加深学生对所学知识的理解，同时教师也能得到及时反馈。为开展项目教学法作好准备用二分频输出实例说明PLC控制系统的编程流程(为开展项目教学作准备)开始分析控制要求PLC硬件系统配置确定I/O设备分配I/O点绘制流程图软件测试设计梯形图程序输入PLC编制技术文件修改程序结束测试正常？YESNO总结：教师用二分频输出实例来解释编程步骤，使学生进一步了解指令的组成，并知道合理使用交替指令可使程序得以大大的简化。演示法引导法40min★深入了解和分析被控对象的基本方式、应完动作、自动工作循环的组成、必要保护和联锁。★确定系统所需的用户输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。★选择合适的PLC类型，包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块选择等。★分配PLC的输入输出点★描述控制过程。★根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。整个应用系统设计最核心工作★使用简易编程器或计算机输入程序。★排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。★在PLC软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，可采取局部调试或分段调试的方法。★系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、PLC梯形图。★6第三阶段(项目教学)教学流程教师活动学生活动教学方法时间分配引入课题确定项目：用交替指令实现霓虹灯广告牌控制向学生提出控制要求：霓虹灯有二组。动作顺序如下：第一组亮30s→停30s→第二组亮30s→停30s→第一、二组齐亮30s→停30s→……重复。向教师咨询项目的有关细节：1、在编程时是否考虑程序的可读性和最优性。2、明确学习方式。3、明确完成时间。4、明确评分标准含义。全体学生思考如何完成项目的要求，并和教师进行讨论和交流。项目法10min收集信息播放霓虹灯广告牌动画，让学生直观了解霓虹灯通过程序控制得到的实际效果。指导学生查阅资料：1、上网搜索，提供网址。2、图书馆查阅。3、书店查阅。4、引导学生确定编程方法。【目标】培养学生学会如何收集、整理、归纳信息的能力。1、学生查阅教师所提供的网址：(1)、目的：了解可编程控制器系统设计方法(2)、目的：了解霓虹灯的相关知识，包括发光原理、种类、优点、接线方式，筛选出对完成项目有用的知识，在PLC接线图中的接法与普通负载进行对比。2、学生去图书馆查阅相关书籍。如《PLC编程实用指南》。3、了解典型的编程方法(1)图解法编程：包括梯形图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法。(2)经验法编程(3)计算机辅助设计编程确定采用何种方法编程。动画演示法可在本项目实施前布置学生进行相应的准备工作，不占用本次教学时间，也可达到更好的教学效果。7教学流程教师活动学生活动教学方法时间分配计划准备采用以下两个原则进行分组:1、组间求同，组内存异2、角色互换，优势互补根据学习内容与班集体规模可分4人为一组，考虑学生的性别、家庭环境、能力高低、文化基础、爱好特长、性格等各方面因素，并设置教学情境。【目标】培养学生合作学习能力及计划制定能力。1、分析问题分析项目是具有顺控的特点，每一步的转移条件均为相同的时间间隔。2、确定解决方法确定顺控的转移的条件，采用每隔30s发出一个脉冲信号的方法。3、准备材料系统配置：FX2－48MRPLC一台；启停形状SA1一只，分别控制两组霓虹灯的接触器KM1和KM2。4、计划实施步骤◆分配输入点和输出点◆程序设计◆PLC外部接线图◆画出程序执行时序图◆程序运行及调试5、制定计划由小组成员制定计划，分配小组成员的分工，确定完成时间。项目活动法10min交流决定师生进行专业交流。重点：学生说明怎样做？为什么这样做？结果会怎样？特别要注意程序的多样性和最优性，尽量拓展学生的视野，开发学生的思维，教师仅纠正偏差。引导学生可在以下两个方面作思考：1、基本指令＋交替指令2、交替指令＋步进顺控指令，并比较两者之间的不同点。【目标】培养学生发散性思维。◆各成员根据自己的任务收集相应的资料并提出建议供其它同学论证。◆各小组成员进行分工，确定每一个人所负责的具体内容，并注意个人与集体的相互关系。◆由小组成员讨论计划的可行性，并进行修改至完善。注意和教师的交流。◆讨论表格的设计、接线方式、图形的描绘等。大脑风暴法10min8教学流程教师活动学生活动教学方法时间分配实施阶段引导学生加强合作关系学生操作工序，要不断进行工序间的检测，教师以巡视及指出学生操作错误为主。■运行程序，并进行以下训练，接通SA1(X0)，观察Y0、Y1的变化，是否实现了控制要求?■如发现程序运行与控制要求不符，仔细分析，找出原因，重新修改，直到程序运行与控制要求相符为止。■要求学生记录运行调试过程？(因教材没有表格，需要教师设计)。■要求学生观察输出结果，并画出所编程序执行的时序图。■启发学生能否使程序更为简洁、实用、易读。如：定时30秒可用多少种方法实现，哪一种更巧妙？■布置实训思考练习题(提高学生的拓展能力)例：导通停止时间改为10s，程序如何修改，并调试运行。【目标】培养学生设计程序及举一反三的能力。某小组的项目实施阶段过程1、分配输入点和输出点输入信号输出信号名称代号编号编号代号名称开关SA1X0Y0KM1接触器Y1KM2接触器2、程序设计X0M8014Y0Y1M0X0M1M0M8014Y0Y1ENDALT(P)ALT(P)FNC66FNC66M0M1程序原理：拨动SA1，即X0为ON时，在时钟脉冲M8014为ON时，M0、Y0为ON；30s后M8014为OFF，Y0为OFF；再经30s后，M8014再次为ON，M0为OFF，M1、Y0为ON；再经30s后，M8014为OFF，Y1为OFF；……Y0、Y1不断变化。3、PLC外部接线图LNCOMX0X1X2X3COM1Y0Y1FX2-32MR220VSA1KM1KM2220V4、时序图M8014M0M1Y0Y15、程序