十字路口红绿灯的PLC控制教学设计课题

市高级技工学校（技师学院）一体化课程教学设计

教学流程及策划

教学活动1：接受任务，明确控制要求（2学时）

（1）以情景模拟方式，控制要求的描述，明确工作任务要求，填写工作任务单。

情景模拟：

某十字路口人流车流量较大，交警同志辛苦工作，但是仍然不能解决道路堵塞问题，需要在路口装置红绿灯自动指挥系统，按南北方向：红色灯亮30S后，绿灯亮，27S后黄灯闪烁3S；东西方向：绿灯亮27S 后，黄灯闪烁3S，而后红灯亮30S，如此循环进行。设计一套以PLC为核心的自动控制系统，工期为一周。具体控制要求如下：

1）南北方向：红灯亮30S后，绿灯亮，再27S后黄灯闪烁3S。

东西方向：绿灯亮27S后，黄灯闪烁3S，然后红灯亮30S。

按照上述要求自动循环控制。

2）启动／停止用一个开关控制，操作一次程序启动，第二次程序停止。

3）十字路口交通模拟如下：

（2）根据控制要求，学生小组讨论解读控制要求，并列出设备清单、工具等相关容。

教师指导学生解读任务单，明确任务要求，小组协作讨论并填写任务单中相关容，包括以下信息：

①解读控制要求

1）南北向红灯３０Ｓ时，东西向先绿灯２７Ｓ，然后黄灯闪烁３Ｓ，南北红灯和东西绿灯加上东西黄灯闪烁的时间相等。

2）红灯持续时间到之后，直接亮起绿灯；绿灯持续时间到之后，先黄灯闪烁，然后亮起红灯。

（2）32位增/减计数器的应用

教师指导学生学习计数器指令，学生小组讨论并派代表简述上述两个程序的工作过程。

4.顺序功能图

顺序功能图是一种描述顺序控制系统的图形表示方法，是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能性说明语言。它能完整的描述控制系统的工作过程、功能和特性，是分析、设计电气控制系统控制程序的重要工具。

顺序控制设计最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步，

可用编程元件（如辅助继电器M和顺序控制继电器S）来代表各步。步是根据输出量的状态变化来划分的，在任何一步之，各输出量的ON/OFF状态不变，但是相邻两步输出量总的状态是不同的，步的这种划分方法使代表各步的编程元件的状态与各输出量的状态之间有着极为简单的逻辑关系。

步分为初始步和活动步：

初始步：与系统的初始状态相对应，等待启动命令。一个控制系统最少一个初始步

活动步：当系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。步处于活动状态时，相应的动作被执行；处于不活动状态时，相应的非存储型动作被停止执行。

有向线段：将代表各步的方框按他们成为活动步的先后顺序排列，并用有向线段进行连接。

转换：从一步转到另一步，就是转换。转换用有向线段上与有向线段垂直的短划线来表示，转换将相邻两步分隔开。

包含三个状态构成的顺序功能图流程图：

三个状态构成的顺序功能流程图

5.顺序控制指令

在三菱FX2N PLC里面，有专用的步进梯形图指令，STL指令是用于设计顺序控制程序的专用指令。在使用时还有一条使STL指令复位的RET指令，利用这两条指令，可以很方便的编制顺序控制梯形图程序。

在三菱FX系列PLC中安排有编号S0—S999的状态继电器。状态继电器S一般应与STL指令一起使用。SO-S9用于初始步，S10-S19用于自动返回原点。

顺序功能图与梯形图的对应关系见下图：

6.特殊辅助继电器M8013

M8013：在PLC部，实现1S周期震荡的特殊辅助继电器。

活动3：制定设计方案、展示并交流（4学时）

教师指导学生，运用互联网或资料库的途径查找工作任务的具体容和工作流程、工艺规、工具与设备清单等。小组讨论，整理信息，制定计划。

（1）学生以小组协作方式制定设计方案。

第一步：接受任务，明确十字路口红绿灯的PLC控制任务要求，明确输入输出点，确定所需工具和材料；

第二步：绘制输入/输出地址分配表；

第三步：绘制外部接线图

第四步：编制程序；

第五步：系统运行调试。

（2）小组代表展示设计方案，并对方案进行选择优化。

第一步：教师组织，针对每个小组展示的设计方案；

第二步：进行小组部补充和组间补充以及教师点评；

第三步：各小组根据点评情况，优化本组的设计方案，最后讨论并确定最佳方案。

在此过程中，教师要对小组代表展示过程中语言表达、沟通能力、专业术语等进行观察并评价，及时纠正做法不当的地方，及时称赞表现优秀的地方。

（3）组长完成组人员分工。

根据小组的人员配备情况，小组讨论分析工作任务的具体容和流程，进行人员分工和工期安排，完成设计方案的制定。