《可编程控制器应用技术》电子教案 项目四 任务二 设计天塔之光系统

项目四功能指令的应用一、教学基本情况（一）课程概况授课题目任务二设计天塔之光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.掌握移位指令的用法；2.掌握循环移位的用法；1.能够运用移位指令、循环移位指令简单设计程序；2.能够独立完成天塔之光系统。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.移位指令的使用；2.循环移位的使用；3.天塔之光模拟系统的PLC外部接线、梯形图程序编写；【难点】天塔之光模拟系统的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3学时项目内容时间问题导入【教师】提出问题1广告霓虹灯如何实现的？【教师】提出问题2如何运用功能指令实现？5min新课1.移位指令的用法；2.循环移位指令的用法；3.任务分析；25min4.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知识拓展第4学时项目内容时间复习+问题导入【教师】提出问题1移位指令的使用？【教师】提出问题2循环移位指令的使用？【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3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广告霓虹灯如何实现的？【教师】提出问题2如何运用功能指令实现？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.移位指令S7-1200PLC的移位指令用于将位序列、字节变量、字变量或双字变量向左或向右移动指定位数（N），并将移位后的数值送至OUT指定的地址。移位指令包括左移指令和右移指

能如表4-7所示。表4-7移位指令指令名称指令格式指令说明左移指令当使能输入有效（EN=1）时，执行左移指令，N为移位数。左移后空出的位补0，移出的位丢失右移指令当使能输入有效（EN=1）时，执行左移指令，N为移位数。对于无符号数，移位后空出的位补0；对于有符号数，右移后空出位补符号位（正数补0，负数补1），移出的位丢失如图4-15所示，按下I0.0（上升沿）时，将二进制数00001111送至MB0和MB1中；I0.0弹起（下降沿）时，将MB0和MB1分别执行右移指令和左移指令，并将移位后的结果存放在原地址中，其时序图如图4-16所示。图4-15移位指令的梯形图程序图4-16移位指令的时序图移位位数N为0时不会移位，但是IN指定的输入值被复制给OUT指定的地址。如果N大于被移位存储单元的位数，所有原来的位都被移出后，全部被0或符号位取代。使能输出端ENO的状态总是为“1”。【例7】请设计某地铁运行指示灯控制系统。若该地铁共经过16个站点，要求未到达站点灯亮，已经过站点灯灭，到达终点后，所有灯亮。分析：设始发站的位置传感器与PLC的I0.0口连接，终点站的位置传感器与PLC的I0.1口连接，中间站点的位置传感器与PLC的I0.2口连接，M0.2用来存储地铁运行状态，“1”表示正向运行，“0”表示逆向运行，则设计思路如下。（1）按下I0.0或I0.1（上升沿），用MOVE指令将FFFF送至MW1，此时所有指示灯的状态为“1”。（2）用SHL和SHR指令实现指示灯的左移和右移。地铁正向运行时，每离开一个站点，MW1左移一位；地铁逆向运行时，每离开一个站点，MW1右移一位。故某地铁运行指示灯控制系统的梯形图程序如图4-17所示。图4-17某地铁运行指示灯控制系统的梯形图程序2.循环移位指令S7-1200PLC的循环移位指令包括循环左移指令和循环右移指令两种类型，用于将输入数据循环左移或右移，并将结果送至OUT指定的地址中，其指令格式和功能如表4-8所示。表4-8循环移位指令指令名称指令格式指令说明循环左移指令当使能输入有效（EN1）时，执行循环左移或循环右移指令，N为循环移位数。将移出的位填补到移位后空出的位中循环右移指令N0时，不进行移位，直接将IN值分配给OUT。如果要移动的位数N超过目标值（IN）中的位数，仍执行循环移位指令，循环位数为N对目标值位数取余的结果。使能输出端EN0始终为“1”。如图4-18所示，按下I0.0时，将十六进制数FF00H送至MW0。当I0.0弹起时，ROL指令执行左移指令，将MW0中的数据（Word）左移4位后送至MW2，故MW2中的数据为F00FH；ROR指令执行右移指令，将MW0中的数据右移4位（20对16取余）后送至MW4，故MW4中的数据为0FF0H，其时序图如图4-19所示。图4-18循环移位指令的梯形图程序图4-19循环移位指令的时序图【例8】请设计彩灯循环系统，控制要求如下：按下启动按钮I0.0时，彩灯L1点亮；按下循环右移按钮I0.1后，8盏彩灯循环右移，显示顺序为L1→L2→L3→L4→L5→L6→L7→L8；按下循环左移按钮I0.2时，8盏彩灯循环左移动，间隔为1s；按下停止按钮I0.3时，彩灯熄灭。分析：设L1～L8对应的输出为Q0.0～Q0.7，则设计思路如下。（1）按下启动按钮I0.0时，用MOVE指令将1送至QB0。（2）按下循环右移按钮I0.1时，用ROR指令实现右移。（3）按下循环左移按钮I0.2时，用ROL指令实现左移。（4）按下停止按钮I0.3时，区域复位指令实现Q0.0～Q0.7全部复位。故其梯形图程序如图4-20所示。图4-20彩灯循环系统的梯形图程序二、任务分析1.控制要求请设计天塔之光系统。控制要求如下：按下启动按钮后，灯光按照按规律“L1→L1、L2→L2、L3、L4→L3、L4、L5、L6→L4、L5、L6、L7、L8→L1、L2、L5、L6、L7、L8→L1、L2、L3、L4、L6、L7、L8→L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8→L1”循环执行，按下停止按钮后程序停止运行，如图4-14所示。图4-14天塔之光2.任务分析（1）分析天塔之光的工作过程。按下开始按钮后，输出灯光L1～L8有规律的点亮，设每个点亮状态为1步，并用M0.0～M0.7表示第1步至第8步，则天塔之光系统可转变为M0.0→M0.1→M0.2→M0.3→M0.4→M0.5→M0.6→M0.7→M0.0……M0.0状态为“1”时，L1状态为“1”；M0.1状态为“1”时，L1和L2的状态为“1”；M0.2的状态为“1”时，L2、L3和L4为“1”……，M0.0～M0.7和L1～L8的逻辑关系如表4-6所示。表4-6天塔之光系统灯光与步的逻辑关系（2）根据工作过程，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）根据工作过程和I/O地址分配表，设计梯形图控制程序。（5）将梯形图程序下载到PLC中，按下SB0按钮，观察L1～L8的状态，对照灯光的显示规律，分析程序执行结果是否正确。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】【教师】【教师】TIA博途软件，仿真演示【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。【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【学生】【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易忽略部分着重强调案例法讲解，学生容易接受，与学生互动提高学生学习积极性。示范法教学对比移位指令讲解，学生容易理解示范法教学仿真演示示范法教学，更直观，学生更容易接受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移位指令的使用？【教师】提出问题2循环移位指令的使用？【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4-9天塔之光系统的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L0Q0.0SB1I0.1停止按钮L1Q0.1L2Q0.2L3Q0.3L4Q0.4L5Q0.5L6Q0.6L7Q0.72.硬件连接根据表4-9绘制PLC的硬件接线图（见图4-21），并根据接线图完成接线。图4-21PLC的硬件接线图3.程序设计与调试（1）按下启动按钮I0.0时，MOVE指令将1传送至MB0，并用置位指令将M1.0置位为“1。（2）用循环左移指令实现工作步骤的转换。故天塔之光系统的梯形图程序如图4-22所示。图4-22天塔之光系统程序4.天塔之光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“项目四任务二”。步骤2设置PLC的变量。图4-23设置PLC的变量步骤3图4-22所示的。步骤4编译并下载程序。步骤5L1～L8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】根据学生完成情况，评出学习之星。【学生】认真听讲，做好