《可编程控制器应用技术》电子教案 项目三 任务四 设计景区人流量检测系统

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四设计景区人流量检测系统授课班级授课时数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.掌握加减计数器的工作原理；2.掌握计数器的几个扩展电路；1.能够运用加减计数器简单设计程序；2.能够独立完成景区人流量检测系统。1.能够举一反三，有创新意识。2.有精益求精、追求卓越的工作态度。（六）教学重难点【重点】1.加减定时器的工作原理；2.计数器的扩展电路；3.景区人流量检测系统的PLC外部接线、梯形图程序编写；【难点】景区人流量检测系统的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7学时项目内容时间问题导入【教师】提出问题1加计数器、减计数器的工作原理？【教师】提出问题2加计数器和减计数器只能单纯的加或减，很多情况下，需要精细实时计数，比如某景区某时的人流量，就需要做加减法，怎么实现某个计数器既能加计数又能减计数？5min新课1.加减计数器的工作原理；2.计数器的扩展电路；3.任务分析；20min4.分组练习，讨论互动；5.小组活动，知识竞答；10min6.展示小组竞答情况，评选优秀完成小组；7.教师总结。5min课后作业文旌课堂APP知识拓展5min第8学时项目内容时间复习+问题导入【教师】提出问题1加减计数器的工作原理？【教师】提出问题2计数器的扩大定时范围电路？【教师】提出问题3任务具体如何实施？5min新课1.任务实施；5min2.分组实操；3.教师总结；25min4.展示小组完成情况，评选优秀完成小组；5.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7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加计数器、减计数器的工作原理？【教师】提出问题2加计数器和减计数器只能单纯的加或减，很多情况下，需要精细实时计数，比如某景区某时的人流量，就需要做加减法，怎么实现某个计数器既能加计数又能减计数？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.加减计数器指令使用加减计数指令（见图3-31），可以将当前值CV递增或递减，该指令的引脚定义与加计数器指令和减计数器指令的引脚定义一致。图3-31加减计数器指令当加计数器输入端CU的状态从“0”变为“1”时，当前值CV加1；当减计数器输入端CD的信号从“0”变为“1”，当前值CV减1；计数器的当前值CV达到上限值后，即使CU引脚出现上升沿信号，当前值CV也不再递增；计数器的当前值CV达到下限值后，同样，即使CD引脚出现上升沿信号，当前值CV也不再递减。如果在一个程序周期内，CU引脚和CD引脚都出现上升沿信号，则当前值CV保持不变。当前值CV大于或等于预设值PV时，加计数器输出QU的状态变为“1”，否则，QU的信号状态为“0”；当当前值小于或等于0，则输出QD的状态为“1”，否则，状态为“0”。设预设值PV=3，则加减计数器的时序如图3-32所示。图3-32加减计数器指令的时序图【例7】某停车场共有1000个车位，在停车场入口和出口处各装一个传感器，实时监测进入和离开停车场的车辆，试编程统计该停车场的空车位数。分析：在车辆入口处，设置红外传感器（I0.0）用于检测入场的车辆；在车辆出口处，设置红外传感器（I0.1）用于检测出场的车辆。用加减计数器记录停车场的空车位数。PLC开始工作时，装载空车位数（1000）；当车辆进入停车场，I0.0输出一个脉冲信号，计数器减1，即减少1个空车位；当车辆驶出停车场，I0.1输出一个脉冲信号，加计数器加1，即增加1个空车位；当计数器的当前值为0时，计数器线圈（Q0.0）接通，报警指示灯点亮。设系统存储器字节，用于在PLC首次扫描时装载数值，地址为MB1（见下面的知识库），则梯形图程序如图3-33所示。图3-33某停车场空余车位数梯形图程序设置首次扫描存储器位的方法如下：在CPU属性窗口区中，选择“常规”→“系统和时钟存储器”，在“系统存储器位”组中勾选“启用系统存储器字节”复选框，并在“系统存储器字节的地址（MBx）”编辑框中设置地址（如1），如图3-34所示。

则M1.0（首次循环）在首次扫描时状态为“1”，其余周期内状态为“0”，默认变量名为“FirstScan”。图3-34设置特殊位2.用计数器设置定时电路图3-35用计数器设计延时电路图3-35中，M0.5的常开触点为加计数器C0提供周期为1s的时钟脉冲。当计数器复位输入端I1.0断开，C0开始计数，当CV的值等于30000时，计数器状态输出端为“1，定时时长为30000s。3.用“计数器+定时器”设计超长延时电路定时器最长定时时间为23d（天），若要实现超过23d的超长定时，可采用“计数器+定时器”来实现，如图3-36所示。图3-36用“计数器+定时器”设计超长延时电路图3-36中，T0为定时时长为10d的定时器。当I0.0接通时，定时器开始定时。定时结束后，T0的输出端“T0”.Q接通，T0的输入端断开，T0输出一个扫描周期的脉冲后复位。“T0”.Q作为计数器C1的输入端，为C1提供了周期为10d的脉冲信号，3个脉冲后，C1的状态输出端Q由“0”变为“1”。因此，该延时电路的定时时长为30d（即）。3．用多个计数器实现大范围计数如果需要更大范围的计数，可以使用多个计数器组合的大范围计数电路，如图3-37所示。图3-37用多个计数器实现大范围计数图3-37中，C0是一个计数范围为30000的计数器，I0.0每输入一个脉冲，C0的当前值CV加1，当I0.0的脉冲数达到30000时，输出端“C0”.QU接通，C0的复位端接通，输出一个扫描周期的脉冲后复位。“C0”.QU作为计数器C1的输入端，为C1提供了计数范围为30000的脉冲信号，因此该计数器电路的计数范围为（即）。二、任务分析1.控制要求现有一景区，最多容纳60000人同时游览。在景区入口和出口处各装一个传感器，实时监测进入景区和离开景区的人数。试编程实现：当景区人数超过30000时，黄色指示灯亮，提醒游客景区人员密集；当景区人数超过60000时，红色指示灯亮，禁止游客入内；关闭景区时，现有人数清零。2.任务分析（1）分析景区人流量检测系统的工作过程。设景区开始时，开关SQ的状态为“1，关闭景区时，开关SQ的状态变为“0”。景区入口处的传感器每接收到一个脉冲信号，景区人数加1；景区出口处的传感器每接收到一个脉冲信号，景区人数减1。景区人数=景区进入人数−景区离开人数，因此可以采用既能实现加法计数也能实现减法计数的计数器。（2）根据景区人流量检测系统的工作过程填写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）根据景区人流量检测系统的工作过程分析和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，改变开关SQ和红外传感器的状态，监视景区内人数（计数器C0）的变化和指示灯的工作状态。三、互动讨论，分组竞答分组互动讨论四、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】【教师】根据定时器的工作原理，引导学生，用计数器实现定时【教师】根据定时器、计数器的工作原理，启发学生用计数器定时器组合设计长延时电路，并做好总结【教师】根据定时器、计数器的工作原理，启发学生用计数器定时器组合设计长延时电路，并做好总结【教师】任务分析【教师】提问同学B，为大家讲解PLC控制的几个步骤。【教师】根据教学目标，结合本节课所讲知识点，设置几道题目，设分组竞答。【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。加减计数器指令和计数器使用技巧加减计数器指令和计数器使用技巧【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】认真听讲【学生】做好回答【学生】3—4人分为1组，参与竞答小游戏。【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加计数器的工作原理讲解，学生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培养学生养成分析问题、创新的能力以讨论的方式教学，提高学生学习积极性，学生对知识进一步理解以讨论的方式教学，提高学生学习积极性，学生对知识进一步理解PLC控制的步骤是固定不变得，需要学生掌握巩固知识点，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8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加减计数器的工作原理？【教师】提出问题2计数器扩大定时范围电路？【教师】提出问题3任务具体如何实施？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、任务实施1.I/O地址分配表3-4景区人流量检测系统的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入口处传感器L1Q0.0黄灯SB1I0.1出口处传感器L2Q0.1红灯SQI0.2景区开关2.硬件连接根据表3-4绘制PLC的硬件接线图（见图3-38），并根据接线图完成接线。图3-8PLC的硬件接线图3.程序设计与调试景区人流量检测系统的设计思路如下。（1）用加减计数器指令完成景区人数的检测，其中入口处传感器I0.0作为加减计数器C0的加计数器输入端；出口处传感器I0.1作为C0的减计数器输入端；预设值PV设置为30000。（2）C0的输出“C0”.Q作为加计数器C1的输入，C1预设值PV=2，则C0和C1组合后的计数范围为0～60000。景区人流量检测系统的参考程序如图3-39所示。图3-39景区人流量检测系统程序4.景区人流量检测系统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，将项目名命名为“项目三任务四”。步骤2设置PLC的变量。图3-40设置PLC的变量步骤3输入图3-39的梯形图程序。步骤4编译并下载程序。步骤5接通SQ，多次按下SB0（模拟入口处传感器）和SB1（模拟出口处传感器），监控计数器C0当前值CV的变化。步骤6修改C0中PV的值为3，分别按4次和6次SB0，观察L0和L1的状态。步骤7断开SQ，观察C0、C1、L0和L1的状态。二、分组实操，讨论互动分组实操，互动讨论，学生实现四组抢答器。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】【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