《可编程控制器应用技术》电子教案 项目三 任务一 设计指示灯循环点亮系统

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一设计指示灯循环点亮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.掌握接通延时定时器的工作原理；2.掌握断开延时定时器的工作原理；1.能够运用接通延时定时器和断开延时定时器简单设计程序；2.能够独立完成指示灯循环点亮控制系统。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.接通延时定时器、断开延时定时器的工作原理；2.指示灯循环点亮控制系统的PLC外部接线、梯形图程序编写；【难点】指示灯循环点亮控制系统的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1学时项目内容时间问题导入【教师】提出问题1老生常谈的问题，每天早上叫醒你的是什么？【教师】提出问题2家用带有定时功能的电器有哪些？【教师】提出问题2自动化工业控制如何实现定时控制？5min新课1.接通延时定时器的工作原理；2.断开延时定时器的工作原理；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2学时项目内容时间复习+问题导入【教师】提出问题1接通延时定时器的工作原理？【教师】提出问题2断开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老生常谈的问题，每天早上叫醒你的是什么？【教师】提出问题2家用带有定时功能的电器有哪些？【教师】提出问题2自动化工业控制如何实现定时控制？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.接通延时定时器指令接通延时定时器指令（TON）主要用于单一时间间隔的定时，其指令格式如图3-2所示。图3-2接通延时定时器指令其中，IN引脚（使能输入端）用于启用定时器，PT引脚用于存储定时器的预设值，Q引脚用于连接定时器的状态输出，ET引脚用于存储定时器的当前值。当使能输入端IN由低电平转为高电平时，接通延时定时器的当前值ET从0开始增加；当增加到预设值PT时，当前值ET保持不变，输出端Q的状态从“0”变为“1”；当使能输入端IN从高电平转为低电平时，当前值ET清零，输出端Q的状态从“1”变为“0”，如图3-3所示。图3-3接通延时定时器指令的时序图请自行分析图3-3中t2及以后时段内接通延时定时器的工作过程。定时器的预设值PT可以是常数，也可以是时间类型数据块（time）。【例1】若生产线中有两台电机，按下启动按钮，第一台电机运行30s后第二台电机开始启动；按下停止按钮，两台电机同时停止。请编程实现该生产线的电机启停控制。分析：设I0.0为启动按钮，I0.1为停止按钮，第一台电机（Q0.0）工作30s后第二台电机（Q0.1）开始工作，因此需要延时接通定时器指令进行定时，且预设值PT为30s。则梯形图程序如图3-4所示。图3-4两台电机顺序启动同时停止的梯形图程序2.断开延时定时器指令断开延时定时器（TOF）用于输入端断开后的单一时间间隔定时，其指令格式如图3-5所示。图3-5断开延时定时器指令当使能输入端IN由低电平转为高电平时，输出端Q的状态从“0”变为“1；使能输入端IN从高电平转为低电平后，断电延时定时器的当前值ET从0开始增加，当增加到预设值PT时，输出端Q的状态从“1”变为“0”，当前值ET保持不变，直到下一个高电平到来，其时序图如图3-6所示。图3-6断开延时定时器指令的时序图【例2】若生产线中有两台电机，按下启动按钮后，第一台电机s后，第一台电机停止。请编程实现这两台电机的启停控制。分析：设启动按钮为I0.0，停止按钮为I0.1，第一台电机为Q0.0，第二台电机为Q0.1，M0.0用来存储电机的工作状态。按下I0.0，Q0.0立即运行，按下I0.1，Q0.0运行30s后停止，故用断电延时定时器指令；按下I0.0，Q0.1在30s后运行，按下I0.1，Q0.1立即停止，故用接通延时定时器指令。其梯形图程序如图3-7所示。图3-7两台电机顺序启动逆序停止的梯形图程序二、任务分析1.控制要求请设计一个指示灯循环点亮系统。控制要求如下：按下启动按钮后，3个指示灯循环点亮，每个灯的点亮时间为10s，如此往复，直到按下停止按钮。2.任务分析（1）分析指示灯循环点亮系统的工作过程。按下启动按钮SB0或第三个指示灯L2点亮10s后，第一个指示灯L0立即点亮；10s后，第二个指示灯L1点亮，L0熄灭；再经过10s，第三个指示灯L2点亮，L1熄灭；10s后，重复点亮过程，直至按下停止按钮SB1，所有灯熄灭，其时序图如图3-1所示。其中“1”为高电平，“0”为低电平。图3-1指示灯循环点亮系统的时序图（2）根据指示灯循环点亮系统的工作过程，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）根据指示灯循环点亮系统的工作过程和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和SB1的状态，观察3个指示灯的工作状态。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】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】选A同学为大家进行分析。并做好总结与点评。【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。接通延时定时器指令接通延时定时器指令【学生】【学生】【学生】【学生】断开延时定时器指令断开延时定时器指令【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学生需要理解接通延时定时器的工作条件，教师着重讲解随机讨论提问，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培养学生养成独立分析问题的能力以提问的方式，提高学生学习积极性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2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接通延时定时器的工作原理？【教师】提出问题2断开延时定时器的工作原理？问题导入如何根据所学知识，完成上节课的任务？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3-1指示灯循环点亮系统的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启动按钮L0Q0.0第一个指示灯SB1I0.1停止按钮L1Q0.1第二个指示灯L2Q0.2第三个指示灯2.硬件连接根据表3-1绘制PLC的硬件接线图（见图3-8），并根据接线图完成接线。图3-8PLC的硬件接线图3.程序设计与调试根据表3-1和任务分析中的工作过程可知，指示灯循环点亮系统的可用接通延时定时器T0、T1和T2分别控制L0、L1和L2的点亮时间，设计思路如下。（1）按下启动按钮SB0，T0开始定时，T0定时结束后T1开始定时，T1定时结束后T2开始定时，定时时长均为10s。（2）L0点亮的条件是按下启动按钮或L2点亮10s后（T2定时结束）。（3）L1点亮的条件是L0点亮10s后（T0定时结束）。（4）L2点亮的条件是L1点亮10s后（T1定时结束）。其梯形图程序如图3-9所示。图3-9指示灯循环点亮系统的梯形图程序4.指示灯循环点亮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，将项目命名为“项目三任务一”。步骤2设置PLC的变量。图3-10设置PLC的变量步骤3输入图3-9所示的梯形图程序。步骤4编译并下载程序。步骤5二、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。3.试用断开延时定时器设计指示灯循环点亮系统。【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，