交通信号灯的PLC控制
使用教材：《可编程序控制器及其应用》（中国劳动社会保障出版社）
授课班级：10秋电气班（中职二年级学生）
学生人数：30人
教学内容：基于课本《基本指令综合运用》一节的内容作拓展学习
授课类型：理实一体
一、教学目标
知识技能目标：1.进一步学习PLC的编程。
2.掌握交通信号灯的控制原理。
专业能力目标：培养学生的动手操作能力和自主探究能力。
职业情感目标：通过“工学一体化”的课堂教学，让学生边学边做，体验学习的充实与快乐。在小组合作学习中，互相交流促进，增强学生合作意识。
二、教学重点与难点
重点：交通灯PLC控制电路的组装与工作过程。
难点：交通灯PLC程序设计、调试运行。
三、教法与学法
教法：项目教学法（确定项目、制定计划、实施计划、检查评估、记录归档、知识延伸）
学法：小组学习法（将学生分为六个小组，每个小组设工段长、操作工等不同岗位，让学生分别明确自己的任务和职责。）
四、课时、教具
课时：2课时
教具：PLC与变频器实训室（集PLC编程电路安装、教室功能于一体，并具有多媒体演示功能）；主要设备：S7-200 PLC、计算机、万用表。
五、教学程序
本次项目实施设置了六个环节，如图所示：
六、教学过程
教学过程一、确定项目（约10分钟）
采用创设工作情境的方式引入项目：
假设道路上没有交通灯，世界将变成什么样子？实际生活中交通灯是如何控制的？如果用我们所学的PLC知识，应该如何完成？
一组同学展示：
1．彩色图片展示：搜集十字路口交通灯图片。
2．交通灯工作演示：通过多媒体展示交通灯工作示意图，各组同学在操作中认识交通灯工作原理。
项目任务描述：
1、启动：当按下启动按钮时，信号灯系统开始工作。
2、停止：当需要信号灯系统停止工作时，按下停止按钮即可。
采用创设情境的方式引入项目，此方式使学生更直观了解本节课的实训项目，引起学生的学习兴趣。
充分发挥学生的自主能动性，使学生充分参与到教学活动中来。
3、信号灯正常时序：
(1)信号灯系统开始工作时，南北红灯亮，同时东西绿灯亮。
(2)南北红灯亮维持25s ，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮并维持20s ，
20s 后，东西绿灯闪亮3s （亮0.5s 。熄0.5s ），绿灯闪亮3s 后熄灭，东西黄灯亮并维持2s ，2s 后，东西红灯亮，南北绿灯亮。
(3)东西红灯亮维持30s ，南北绿灯亮维持25s ，到25s 时南北绿灯闪亮3s 后熄灭，南北黄灯亮，并维持2s ，到2s 时，南北黄灯熄，南北红灯亮，
同时东西红灯熄，东西绿灯亮，开始第二个周期的动作。 (4)以后周而复始地循环，直到停止按钮被按下为止。
二、制定计划（约10分钟）
学生分小组讨论列出元器件清单，制定实施项目的步骤和操作程序，最后由老师审核确定项目计划。
项目实施步骤：电路安装、程序设计、运行调试 三、实施计划
（一）电路安装（约25分钟）
二组工段长在此环节带领同学作好组装前的准备工作，教师引导学生分析电路连接中应注意的问题。并利用交通灯示意图，列出交通灯闪亮表，通过闪亮表画出交通灯工作时序图。
交通灯闪亮表
绿灯亮红灯亮信号红灯亮信号2S 3S 25S 25S
时间
黄灯亮绿灯闪南北
30S 2S 3S 20S 时间黄灯亮绿灯闪绿灯亮东西
交通灯工作时序图
图片演示和动
手操作相结合，
激发学生自己尝
试的欲望。
1．工艺准备
学生认识、清点元器件并检测，保证元器件质量。
教师提问如下问题：
（1）启动按钮和停止按钮如何接线？
（2）东西南北信号指示灯有什么位置安装规律？ （3）PLC 电源短路保护如何接线？ （4）线路安装应遵循的原则？ 各组回答，教师总结强调。 2．动手安装
学生结合交通灯工作时序图，写出I/O 地址分配表和、画出PLC 接线图
I/O 地址分配表
输出输入Q0.5
南北黄灯
HL6
Q0.4南北绿灯HL5Q0.3东西红灯HL4Q0.2东西黄灯HL3Q0.1东西绿灯HL2I0.1
停止开关
SB2
Q0.0南北红灯HL1I0.0启动开关SB1继电器功能名称继电器功
能
名称输出信号
输入信号
PLC 接 线 图
（1）每个学生都根据PLC 输入/输出接线图完成电路安装。 （2）安装完毕后，不通电工段内互查。
指导学生以小组为单位，根据控制要求，列出交通灯闪亮表、画出交通灯的工作时序图，培养学生的自主学习能力。
决学生遇到的问题。
（三）运行调试（约15分钟）
本环节完成电路运行调试、电路故障的分析、排除任务。教师指导，小组讨论，以优带差，第四组总结分析
1．教师引导
教师提出排除故障的两种思路：
（1）原理分析法：据工作原理分析故障结果。
（2）逐步排除法：利用万用表先检查电路硬件接线、再通过仿真软件及程序监控分别检查启保停程序、时间控制电路、负载输出电路三部分，找出接线故障和程序错误。
2．小组讨论，排除故障
3．第四组总结各种故障产生原因
（1）交通灯不能循环工作原因：（a）没有自锁电路
（b）定时器类型选择不对
（c）没有常闭触点
（2）绿灯不能闪亮：没有加秒脉冲
（3）信号灯指示错误：（a）地址分配和实际接线没有对应
（b）定时器时序控制错误
（c）指示灯位置安装错误
4、填写表格：小组同学互助，通过工作时序图的分析，明确程序一共有6个定时器，增强学生的合作能力。
难点的突破：（1）教师启发引导学生思考和讨论
（2）学生动手实验，自主探究，
