《可编程控制器应用技术》电子教案 项目八 任务三 单部四层电梯控制系统的软件设计

任务三单部四层电梯控制系统的软件设计一、教学基本情况（一）课程概况授课题目任务三单部四层电梯控制系统的软件设计授课班级授课时数2课时授课地点授课形式理论参考教材《可编程控制器应用技术》（二）教材分析随着“中国制造”到“中国智造”的转变，我国围绕重点制造领域的关键环节，开展了新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用，很多企业引入了自动化设备及自动化生产线。PLC作为自动化设备中重要的控制装置，其相关领域的人才缺口巨大，培养高级技能型人才迫在眉睫。本教材通过调研企业充分了解相关行业对本课程的知识和技能要求，做到了课政融合、项目导向，任务驱动、实训考核，强化技能、等方面，本书还紧跟时代步伐，融入“互联网+”，采用微课辅助教学。（三）教学环境与资源教师通过文旌课堂APP发布学习资料，学生借助文旌课堂APP的数字化学习资料进行课外学习；文旌课堂的活动、通知、讨论等模块为师生的交流互动提供了便利；文旌课堂的统计、作业、考试等模块保障了学生成绩的评定。（四）教学思想本课程坚持以价值塑造、知识传授、能力培养“三位一体”的培养目标实现“三全育人”授课过程中注重发挥学生的主观能动性，培养学生专业技能的同时，培养学生的社会能力和方法能力，培养学生正确的世界观、人生观、价值观。一方面将技术知识和实践导向相融合，采用学与练结合的教学方法，以项目为主体，紧紧围绕以培养学生能力为重点，通过实践驱动教学，实现知识学习与技能训练目标。另一方面，将技术知识与课程思政价值引领相融合，将思政教育元素如盐浸水的贯穿到整个教学过程中。（五）教学目标坚持立德树人，把培育和践行新时代中国特色社会主义核心价值观融入细化到每节课的教学过程中，让学生感受到沉浸式的思政教育，润物细无声。确定本学时的知识、能力、思政育人目标。知识目标能力目标思政育人目标1.掌握PLC程序的设计原则；2.PLC程序的设计步骤；能够独立完成单部四层电梯控制系统的软件设计及调试。1.具有踏实肯干、实事求是的态度，有创新精神。2.有精益求精、追求卓越的工匠精神。（六）教学重难点【重点】：PLC程序的设计步骤；【难点】：单部四层电梯控制系统的软件设计及调试（七）教学方法与工具采用线上线下混合式教学法。启发式线上布置学习任务、引导学生自主学习。导入法实物场景导入、激发学生学习兴趣。示范法示范讲解，便于学生掌握操作技能。二、教学流程时间分配表第3、4学时项目内容时间任务导入【教师】提出问题电梯控制系统会根据不同楼层客户需求即时响应，实现自动平层、开关门、超重提示、层门联锁保护等，并根据不同需求作出合理响应。请根据所学PLC知识完成电梯控制系统的软件设计。3min新课1.PLC程序的设计原则；2.PLC程序的设计步骤；3.任务分析；4.任务实施30min5.分组实操；50min6.展示完成情况；7.教师总结。5min课后作业文旌课堂APP知识拓展2min复习考试三、教学实施过程（一）课前预习教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生课前教师利用文旌课堂APP发布预习任务，并上传任务资料。学生认领任务后，进行课前预习。上传PPT、视频、自我测验题等资料至教学平台，并发布话题讨论。登录文旌课堂APP观看视频、认领任务卡，自主学习进行话题讨论。让学生在课前去学习相关资料，找出重难点.（二）课中学习教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生导入新课问题导入【教师】提出问题电梯控制系统会根据不同楼层客户需求即时响应，实现自动平层、开关门、超重提示、层门联锁保护等，并根据不同需求作出合理响应。请根据所学PLC知识完成电梯控制系统的软件设计。注意观察学生表情，判断学生的掌握情况认真听同学的回答学生课前已预习并且已完成课前任务，提问两个课前预习任务完成较好的学生讲授新课一、知识链接1.PLC程序的设计原则（1）程序尽可能简短。PLC的扫描周期与程序的长度有直接关系，程序越短，程序的扫描周期就越短。另外，程序简短还可以节省内存、简化调试过程。程序要清晰。PLC程序越清晰、逻辑性越强，程序的可读性就越强，调试和修改也越方便。2.PLC程序的设计步骤绘制梯形图常用的方法有经验设计法和顺序设计法。经验设计法是根据控制要求，将一些典型的控制程序进行组合，并不断地修改和完善梯形图程序。经验设计法通常可以按以下几个步骤进行。（1）划分功能模块。（2）定义PLC变量。（3）设计每个功能模块的梯形图程序。（4）组合功能模块程序。二、任务分析根据PLC控制系统的设计步骤，单部四层电梯控制系统的软件设计主要包括以下5步。（1）根据工作过程划分功能模块。（2）定义PLC变量。（3）设计功能模块的梯形图程序。（4）组合功能模块程序。（5）调试程序。三、任务实施1．划分功能模块根据工作过程，可得单部四层电梯控制系统可划分为初始化、集选控制、开关门控制、运行状态显示等控制功能模块，以及超载保护、终端越程保护、开关门保护、运行保护等保护功能模块（见图8-1），在后序设计梯形图程序时，其保护功能程序会穿插在控制功能程序中。2．定义PLC变量本任务首先按照表8-3定义I/O接口，然后定义用到的内部元件，如图8-6所示。图8-6定义内部元件3．设计功能模块的梯形图程序将每个功能模块的梯形图程序添加成一个函数（添加函数方法参考项目五），当满足条件时调用这些函数。a初始化程序电梯开始工作时，首先进行初始化，此时电梯位于一层，七段数码管显示为1，其梯形图程序如图8-7所示。图8-7电梯初始化的梯形图程序b．电梯集选控制当某楼层有呼叫信号时，该目标楼层标志位状态变为“1”，如图8-8所示。图8-8目标楼层梯形图程序当电梯的层数为1时，表明电梯停靠在一层，此时禁止下行，即下行指示为“0”；当电梯的层数为4时，表明电梯停靠在四层，此时禁止上行，即上行指示为“0”。在一层和四层时，检测限位开关，以防止终端越程，其梯形图程序如图8-9所示。图8-9电梯停靠一层和四层时的梯形图程序电梯执行上行动作的条件：电梯没有下行的状态下，电梯停靠一层时，二、三、四层有呼叫信号；电梯停靠在二层时，三、四层有呼叫信号；电梯停靠在三层时，四层有呼叫信号，如图8-10所示。图8-10电梯上行的梯形图程序电梯执行下行动作的条件：电梯没有上行的状态下，电梯停靠四层时，一、二、三层有呼叫信号；电梯停靠在三层时，一、二层有呼叫信号；电梯停靠在二层时，一层有呼叫信号，如图8-11所示。图8-11电梯下行的梯形图程序电梯运行到某楼层时，将该楼层的值送至MW76中，其梯形图程序如图8-12所示。图8-12电梯楼层的梯形图程序c．开关门控制电梯到达目标层时，轿厢开门，到达开门限位开关后停止开门。另外，若关门过程中检测到光幕信号，轿厢转为开门程序。开门过程结束后，若没有光幕信号或按下手动开门按钮，延时30s。开关门控制的梯形图程序如图8-13所示。图8-13开关门控制的梯形图程序d．运行状态显示运行状态指示包括按钮指示灯、运行方向指示灯和楼层显示，其部分梯形图程序如图8-14所示。……图8-14运行状态显示的部分梯形图程序4.组合功能模块程序主程序的作用是将各功能模块程序通过接口变量连接起来，共同完成单部四层电梯的控制。在电梯工作状态下，若电梯停在一层，准备就绪信号Q3.7为“1”，此时根据输入信号的状态，调用集选控制函数和显示函数（运行状态显示），控制电梯运行；否则，调用初始化程序，控制电梯运行至一层，其梯形图程序如图8-15所示。图8-15单部四层电梯控制系统的梯形图主程序5.调试程序（1）按照单部四层电梯控制系统的工作过程，分别按呼梯按钮和内呼按钮，观察电梯运行状态是否符合要求。（2）长按SB14（模拟光幕信号），观察电梯门是否能够关闭。（3）长按SB15，观察电梯门是否能够关闭。四、分组实操分组实操，完成程序编写五、教师总结六、作业布置1.完成文旌课堂APP自我检测；2.预习下节课内容。【教师】讨论总结，讲授PLC程序的设计原则【教师】讲授PLC程序经验设计法的步骤【教师】教师进行任务分析，总结任务实施的步骤【教师】与学生互动讲解【教师】TIA博途软件示范操作。强调注意事项【教师】TIA博途软件示范操作。强调注意事项【教师】TIA博途软件示范操作。强调注意事项【教师】TIA博途软件示范操作。强调注意事项【教师】TIA博途软件示范操作。强调注意事项【教师】巡回指导【教师】总结硬件接线注意事项，评出学习之星。【学生】认真听讲，做好回答【学生】认真听讲【学生】认真听讲【学生】认真听讲，做好回答【学生】认真听讲【学生】认真听讲【学生】认真听讲【学生】认真听讲【学生】认真听讲【学生】3—4人分为1组，实操训练【学生】认真听讲培养学生的总结能力与学生互动，活跃课堂气氛，把握学生的掌握程度。示范演示较为直观，学生容易学会，学生在听课的过程中学习操作，有利于掌握操作技能示范演示较为直观，学生容易学会，学生在听课的过程中学习操作，有利于掌握操作技能示范演示较为直观，学