红绿灯课题PLC教案

教案首页课题十字路口交通灯控制学科PLC实训教师XXX课型理论结合实践班级时间XXXX课时2教学目标知识目标：1、让学生掌握PLC的结构、组成及工作原理。2、掌握I/O端口分配和梯型图（LAD）的编程方法。能力目标：1、初步掌握实训设备的选择方法及控制要求。2、培养学生独立分析及接线的操作能力。3、培养学生团体协作能力和交流沟通能力。感情目标：通过实习十字路口交通灯控制的课题，培养学生注意观察、思考、动手、分析、总结的良好习惯。同时加强学生自主探究、团队合作的意识。教学重点PLC的工作原理及梯型图（LAD）的编程方法教学难点十字路口交通灯控制课题梯型图（LAD）的编程方法课前准备课件、THSMS-D型网络实验台（西门子S7-300PLC）、导线若干教学过程教学活动教师活动学生活动导课示标导入：（10分钟）1、展示西门子PLC图片与PLC结构图。2、强调PLC在各个行业应用的重要性。实习教学：（70分钟）1、让学生掌握THSMS-D型网络实验台的结构及操作方法。2、让学生掌握西门子PLC的工作原理及编程方法。3、教师引导学生对课题进行分析（包括：设备准备、控制要求分析、程序流程图分析、I/O端口分配）4、学生按分组进行操作及程序的编辑。5、教师巡回检查指导。小结：（5分钟）总结授课及学生实习过程中出现的问题，评价并点评。作业：（5分钟）背写西门子S7-300编程知识及THSMS-D型网络实验台操作方法。展示图片巡回指导点评观察思考操作汇报观察思考授课内容授课方法实训五十字路口交通灯控制一、基础知识1、定义：可编程序控制器，英文称ProgrammableController，简称PC。但由于PC容易和个人计算机（PersonalComputer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。2、PLC结构通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。PLC的硬件系统结构如下图所示：①主机主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。CPU是PLC的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。PLC的内部存储器有两类，一类是系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。②输入/输出（I/O）接口I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口接受输入设备（如按钮、传感器、触点、行程开关等）的控制信号。输出接口是将主机经处理后的结果通过功放电路去驱动输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。I/O接口一般采用光电耦合电路，以减少电磁干扰，从而提高了可靠性。I/O点数即输入/输出端子数是PLC的一项主要技术指标，通常小型机有几十个点，中型机有几百个点，大型机将超过千点。③电源图中电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电源，通常也为输入设备提供直流电源。④编程讲练法演示法I为输入Q为输出输入模块CPU模块输出模块可编程序控制器编程装置接触器电磁阀指示灯电源电源限位开关选择开关按钮编程是PLC利用外部设备，用户可用以输入、检查、修改、调试程序或监示PLC的工作情况。通过专用的PC/MPI或CP5611电缆线将PLC与电脑联接，并利用专用的编程软件进行电脑编程和监控。⑤输入/输出扩展单元I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数的扩展单元与基本单元（即主机）连接在一起。⑥外部设备接口此接口可将打印机、条码扫描仪,变频器等外部设备与主机相联，以完成相应的操作。3、PLC工作原理PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC的扫描一个周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。4、编程语言所谓程序编制，就是用户根据控制对象的要求，利用PLC厂家提供的程序编制语言，将一个控制要求描述出来的过程。PLC最常用的编程语言是梯形图语言和指令语句表语言。1）指令语句表（STL）2）顺序功能图（SFC）3）功能块图（FBD）4）梯形图（LAD）本实例就以上图（LAD）形式进行编辑二、实训课题S7-300的系统结构：电源模块（PS）、CPU、信号模块（SM）、功能模块（FM）、接口模块（IM）和通信处理器（CP）梯形图（LAD）最常用1、实训目的①掌握置位字左移指令的使用及编程方法②掌握十字路口交通灯控制系统的接线、调试、操作方法2、实训设备序号名称型号与规格数量备注1可编程控制器实训装置S7-30012实训挂箱A103实训导线3号若干4PC/MPI或CP5611通讯电缆1西门子6计算机1自备3、面板图4、控制要求5、程序流程图6、端口分配及接线图I/O端口分配功能表序号PLC地址（PLC端子）电气符号（面板端子）功能说明1I0.0SD启动2Q0.0东西绿灯3Q0.1东西黄灯4Q0.2东西红灯5Q0.3南北绿灯6Q0.4南北黄灯7Q0.5南北红灯7、操作步骤1.按控制接线图连接控制回路；2.将编译无误的控制程序下载至PLC中，并将模式选择开关拨至RUN状态；3.拨动启动开关SD为ON状态，观察并记录东西、南北方向主指示灯及各方向人行道指示灯点亮状态；4.尝试编译新的控制程序，实现不同于示例程序的控制效果。三、程序编辑（LAD）见附图