《可编程控制器应用技术》电子教案 项目三 任务二 设计带有定时功能的四组抢答器

项目三定时器与计数器指令的应用一、教学基本情况（一）课程概况授课题目任务二设计带有定时功能的四组抢答器授课班级授课时数2课时授课地点授课形式一体化参考教材《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.掌握脉冲定时器的工作原理；2.掌握保持型接通延时定时器的工作原理；1.能够运用脉冲定时器简单设计程序；2.能够独立完成带有定时功能的四组抢答器。1.珍惜时间，好好利用大好时光好好学习，知识武装自身。2.有精益求精、追求卓越的工作态度。（六）教学重难点【重点】1.脉冲定时器、保持型接通延时定时器的工作原理；2.带有定时功能的四组抢答器的PLC外部接线、梯形图程序编写；【难点】带有定时功能的四组抢答器的PLC外部接线、梯形图程序编写以及调试。（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学时项目内容时间问题导入【教师】提出问题1项目二的四组抢答器，有什么优点和缺点吗？【教师】提出问题2能否设计出带有时间限制功能的抢答器？如何实现？需要哪些知识？5min新课1.脉冲定时器的工作原理；2.保持型延时接通定时器的工作原理；20min3.分组练习，讨论互动；10min6.展示小组完成情况，评选优秀小组；7.教师总结。5min课后作业文旌课堂APP知识拓展5min第2学时项目内容时间复习+问题导入【教师】提出问题1脉冲定时器的工作原理？【教师】提出问题2保持型接通延时定时器的工作原理？【教师】提出问题3任务具体如何实施？5min新课任务分析；任务实施；5min3.分组实操；4.教师总结；25min5.展示小组完成情况，评选优秀完成小组；6.教师总结；5min预习任务预习下节课内容5min课后作业文旌课堂APP自我检测三、教学实施过程第1学时（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1项目二的四组抢答器，有什么优点和缺点吗？【教师】提出问题2能否设计出带有时间限制功能的抢答器？如何实现？需要哪些知识？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，对于问题有一定的认识，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.脉冲定时器指令脉冲定时器指令（TP）的格式如图3-11所示，指令中引脚定义与接通延时定时器指令引脚定义一致。3-11脉冲定时器指令当使能输入端IN由低电平转为高电平时，脉冲定时器的输出端Q由低电平转为高电平，脉冲定时器开始定时，当前值ET开始增加，当增加到预设值PT时，定时结束，输出端Q由高电平转为低电平。若此时使能输入端IN仍然为高电平，则当前值ET保持不变；若此时使能输入端IN为低电平，则当前值ET清零。在输出端为高电平期间，即便使能输入端有脉冲信号输入，脉冲定时器也不会重新定时，如图3-12所示。图3-12脉冲定时器指令的时序图【例3】试帮助某餐厅设计一个定时时长为10min的控制程序。控制要求如下：按下启动按钮后，定时器指示灯点亮，开始定时；定时结束后，指示灯熄灭；定时期间启动按钮无效。分析：设按下启动按钮（I0.0）后，输入脉冲信号，指示灯Q0.0立即点亮（状态为“1”）；定时结束后，Q0.0由“1”转为“0；在定时期间，按下启动按钮（I0.0）无效。因此，可以采用脉冲定时器指令，如图3-13所示。图3-13某餐厅定时控制程序2.保持型接通延时定时器指令保持型接通延时定时器（TONR）指令格式如图3-14所示。指令中R引脚为复位输入，用于将定时器的当前值清零，其余的引脚定义与接通延时定时器指令引脚定义一致。图3-14保持型接通延时定时器指令TONR定时器与TON定时器类似，不同的是，当TONR的使能端输入端IN断开时，当前值ET保持（记忆）；使能输入端IN再次接通时，若当前值小于设定值，会在原记忆值的基础上递增。TONR必须用R端对当前值清零，输出端Q的状态置为“0”，其时序图如图3-15所示。图3-15保持型接通延时定时器指令的时序图【例4】请设计一个跑步机的跑步时间检测程序。控制要求为：按下启动按钮后，若检测到跑步机上有人（称重传感器有信号输出），则定时器开始进行定时，定时时长为1h；在此期间若人离开跑步机（称重传感器信号中断输出），定时器暂停定时但不清零；人再次回到跑步机上后，定时器继续定时，直至定时1h后，报警指示灯闪烁3s后熄灭。分析：由题可知，该跑步机的跑步时间检测过程可分为以下几个阶段。（1）按下启动按钮（I0.0）后，跑步机开始工作。（2）称重传感器（I0.1）的状态为“1”时，定时器T0开始定时。（3）I0.1的状态为“0”时，T0暂停输出。（4）I0.1的状态重新变为“1”时，T0继续定时，直至定时1h后，报警指示灯Q0.0闪烁3s。因此可使用保持型接通延时定时器和断开延时定时器实现定时，设闪烁频率为2Hz（设置系统时钟存储器字节以提供2Hz的脉冲信号）。其时序图如图3-16所示。图3-16跑步时间检测的时序图因此，该跑步机跑步时间检测的梯形图程序如图3-17所示。图3-17跑步时间检测的梯形图程序二、互动讨论，分组完成试用脉冲定时器和断开延时定时器设计一个定时程序。控制要求如下：按下启动按钮后，定时器指示灯点亮，开始定时；定时结束后，蜂鸣器报警（以2Hz的频率报警5s）；定时期间启动按钮无效。三、知识总结，成绩评定哪一组是今天的学习之星呢？【教师】【教师】【教师】【教师】【教师】图文、对比接通延时定时器指令讲解，重点强调蓝色字部分【教师】【教师】根据教学目标，结合本节课所讲知识点，设置题目，分组完成【教师】根据学生回答情况，对于易错知识点重点强调。评出学习之星。【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】3—4人分为1组，参与分组任务。【学生】分组汇报所答题目情况示范法激发学生学习兴趣对比法讲解，学生更容易理解随机讨论提问，不仅能够提高学生学习的积极性，还能检测学生的掌握情况示范法教学对比法讲解，有利于学生快速理解新知识案例分析有助于学生理解，也能提高学生学习兴趣以提问的方式，提高学生学习积极性巩固知识点，培养团队精神，提高课堂氛围，全员参与，快乐学习。培养学生良好竞争意识，提高学生学习积极性第4学时教学环节教学内容双边活动设计意图教师学生导入新课复习导入【教师】提出问题1脉冲定时器的工作原理？【教师】提出问题2保持型接通延时定时器的工作原理？问题导入如何根据所学知识，完成带有定时功能四组抢答器程序设计？问题1随机找同学回答问题2学生竞答认真听同学的回答温故而知新激发学生学习兴趣讲授新课一、任务分析1.控制要求请设计一个带有定时功能的四组抢答器。控制要求如下：在主持人按下开始按钮2min内，若有队伍抢答，则抢答成功的组对应的指示灯点亮，并锁定抢答器，其余队伍无法再抢答；若2min内无人抢答或主持人按下复位按钮，复位指示灯闪烁3s后熄灭，闪烁频率为2Hz。2.任务分析（1）分析带有定时功能的四组抢答器的工作过程。按下开始按钮（SB0）后，定时器开始定时；此时，四组参赛队伍按下各自的抢答按钮（SB1～SB4）后，定时器（T0）停止定时且相应的指示灯（L1～L4）点亮；若定时器定时结束前没有按下抢答按钮或按下了复位按钮SB5，复位指示灯L5开始闪烁3s（定时器T1）。（2）根据带有定时功能的四组抢答器的工作过程，填写I/O地址分配表。（3）根据I/O地址分配表，完成硬件电路接线图的设计，并完成接线。（4）根据带有定时功能的四组抢答器的工作过程分析和I/O地址分配表，设计梯形图程序。（5）将梯形图程序下载到PLC中，更改SB0～SB5的状态，观察5个指示灯的工作状态。二、任务实施1.I/O地址分配表3-2四组抢答器的I/O地址分配表输入输出元件I/O地址备注元件I/O地址备注SB0I0.0启动按钮L1Q0.1第一组的指示灯SB1I0.1第一组抢答按钮L2Q0.2第二组的指示灯SB2I0.2第二组抢答按钮L3Q0.3第三组的指示灯SB3I0.3第三组抢答按钮L4Q0.4第四组的指示灯SB4I0.4第四组抢答按钮L5Q0.5复位指示灯SB5I0.5复位按钮2.硬件连接根据表3-2绘制PLC的硬件接线图（见图3-18），并根据接线图完成接线。图3-18PLC的硬件接线图3.程序设计与调试带有定时功能的四组抢答器的设计思路如下。（1）按下开始按钮（SB0）后，用脉冲定时器T0指令记录未按下抢答按钮的时间。（2）采用断开延时定时器T1指令控制复位信号的闪烁时间。带有定时功能的四组抢答器参考程序如图3-19所示。图3-19四组抢答器的梯形图程序4.四组抢答器的程序设计与调试步骤如下。步骤1完成项目创建和组态设备选择，将项目命名为“项目三任务二”。步骤2设置PLC的变量。图3-20设置PLC的变量步骤3步骤4编译并下载程序。步骤5首先按下启动按钮SB0，2min内按下SB1～SB4中任意一个按钮，然后按下另外一个按钮（复位按钮除外），观察指示灯L1～L4的状态，再按下复位按钮SB5，观察L1～L5的状态；最后重新按下启动按钮SB0，等待2min后，观察L1～L5的状态。二、分组实操，讨论互动分组实操，互动讨论，学生实现带有定时功能的四组抢答器。三、知识总结，成绩评定哪一组是今天的学习之星呢？四、教师总结五、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】根据前面的四组抢答器的基础上，设计带有定时功能抢答器的控制要求，最后确定出控制要求【教师】由学生A向大家进行任务分析，做好总结【教师】【教师】随机提问学生，示范接线【教师】根据控制要求，讲解程序编写的思路，并示范教学【教师】要求学生回答调试步骤【教师】示范调试，强调操作注意事项。【教师】巡回指导【教师】根据学生完成情况，评出学习之星。【学生】认真听讲，做好回答【学生】认真听讲，做好回答【学生】认真听讲，做好回答【学生】注意回答【学生】【学生】【学生】【学生】3—4人分