PLC编程与应用（西门子）电子教案 项目三 任务4：交通信号灯的PLC控制

课题授课教案一、教案头序号：本次课题项目三任务4交通信号灯的PLC控制授课教师审阅授课时间课时授课班级知识目标1.了解并行序列功能图的特点。2.学会并行流程分支、汇合程序的设计方法。3.能使用并行序列去编写一些简单的顺序控制系统。能力目标1.能够根据任务要求制定任务计划、合理高效的实施任务；2.能够借助网络媒体查阅资料，理解新知，独立解决任务中的问题；情感目标1.培养善于独立思考、交流沟通的协作能力；2.培养学习兴趣，树立积极乐观的学习态度；3.树立自信心，增强克服困难的意志，养成和谐和健康向上的品格。4.使学生养成“冬则温，夏则凊。晨则省，昏则定。出必告，反必面。居有常，业无变。”的良好习惯。教学重点、难点重点1.并行流程分支、汇合程序的设计方法；2.用并行序列去编写编写顺序控制系统。难点1.并行流程分支、汇合程序的设计方法；2.使用分支序列去编写控制程序。教学准备1、西门子S7-1200可编程控制器实训装置，主机模块2、电脑一台（具有PROTALV13软件平台）3、24V直流电源、交流220V电源各一处4、实训连接导线若干5、Profilnet通讯电缆一根二、教学设计步骤教学内容教师活动学生活动课前检查1、检查学生的劳保服装。2、检查学生的出勤情况并做好记录。3、强调实习安全。督导检查做好记录学生自检互检情景引入并行序列在现实生活中也是很多的，最常见的就是交通信号灯，本节通过交通信号的控制，学会并行序列结构的梯形图的设计。引导学生扫码学习扫码看视频任务咨讯知识点1：并行序列顺序功能图的基本结构定义：有许多控制中的动作是在满足条件时两条或两条以上的分支同时动作顺序执行的，当所有的分支结束后，满足转换条件再同时合并成在一起再往下顺序控制执行的，这就是并行序列的顺序控制过程。说明：（1）并行序列顺序功能图在开始分支时在条件的下方用双线框来表示（如图3-4-1所示）。在顺序功能图中合并也用双线框表示。图图3-4-1并行序列的顺序功能图强调：强调：分支时转换条件在双线框之上，即只有当满足条件时才能有两条或两条以上的分支被转换；合并时转换条件在双线框之下，即只有当所有分支独立进行到结束后（即合并前一步都是活动步）满足一定的条件才能合并在一起。知识点2：并行序列的分支与合并的编程方法（2）起始步：并行序列的分支是当满足条件后将同时激活多个后续步，因此在条件电路的后面应串接有多个线图3-4-2图3-4-2并行序列的分支的梯形图图3-4-3并行序列合并的梯形图图3-4-3并行序列合并的梯形图完整的梯形图如图3-4-4所示：图图3-4-3并行序列完整的梯形图讲解讲解分支与停的设计方法引导学生写出完整的梯形图讲解讲解聆听在老师的引导下画梯形图聆听观察聆听理解任务实施任务布置如图3-4-5所示为十字路口交通信号灯示意图，按启动按钮SB1，信号灯系统开始循环动作，按停止按钮SB2，所有信号灯都熄灭。信号灯控制的具体要求如表3-4-1所示：南北信号绿灯亮绿灯闪黄灯亮红灯亮时间20S3S2S25S东西信号红灯亮绿灯亮绿灯闪黄灯亮时间25S20S3S2S表3-4-1信号灯控制要求任务实施（1）任务分析交通信号灯的控制为并序列结构的顺序功能图，对它程序的编写一定要注意并行的分支和合并，灯的闪烁可用时钟存储器，这样可以程序简化，编写更简练。（2）分配I/O地址表：（如表3-4-2所示）表3-4-2I/O地址分配表输入输出输入器件文字符号作用输入继电器输出器件文字符号作用输出继电器启动按钮SB1启动I0.0南北绿灯HL1通行Q0.0停止按钮SB2停止I0.1南北黄灯HL2注意Q0.1南北红灯HL3停止Q0.2东西红灯HL4通行Q0.3东西黄灯HL5注意Q0.4东西绿灯HL6停止Q0.5（3）PLC选型根据控制要求可知，该任务只需要开关量控制，且需要2个点动按钮SB和12盏灯HL，即2个输入6个输出（每个方向每个功能有两盏灯，它们的控制要求是一样的，因此只需要6个）。这样可选S7－1200系列CPU1214C（AC/DC/RLY）由于教学条件的限制，在本项目中都选择S7－1200系列CPU1214C（AC/DC/RLY），不再根据存储容量，输入输出点数来等需要来进行实际选型，除非有特殊要求。（4）绘制并安装PLC控制线路扫描二维码学习知识点小组成员分工合作，在同学画控制接线图时，另外的学生可先接主电路，然后再根据画出的接线图接控制线路，接线完毕后由画图的学生检查。图3-4-5交通信号灯的接线图交通信号灯的接线图如图3-4-5所示。在电路中采用熔断器FU做为短路保护作用，因东、西、南、北四个方向都有信号灯，也就是东西、南北每种灯都是两盏，因它们的控制是一样的，因此并联之后连接在一个输出端子上了。如果信号灯的功率较大，一个输出端带不了两盏信号灯，可采用一个输出端驱动一盏信号灯，也可用输出继电器先带中间继电器，现由中间继电器驱动信号灯。（5）设计梯形图程序=1\*GB3①根据控制要求画出十字路口控制的时序图，如图3-4-6所示。图3-4-6交通信号灯的时序图=2\*GB3②根据十字路口信号灯的时序图，可以看出，这是一个周期为50S，每一周期分成四个阶段的东西向、南北向并行运行的控制过程。流程图，画出十字路口信号灯的顺序功能图，如图3-4-7所示。图3-4-7交通信号灯的顺序功能图=3\*GB3③编写梯形图采用以转换中心的编程方法，将图3-4-7所示的顺序功能图转换为图3-4-8所示的交通信号灯PLC控制的梯形图。并行序列的分支：当M2.0为活动步时，满足条件M0.0常开触点闭合时，M2.1、M3.0同时被置位。图3-4-8信号灯梯形图中并行序列分支并行序列分支的合并：当M2.5、M3.4为活动步，且T0定时时间到，分支就会合并，如图3-4-9。图3-4-9信号灯梯形图中并行序列合并扫描二维码学习知识点绿灯闪烁3次（OFF、ON各0.5S）共3S，采用时钟存储器位M0.5（%M0.5(Clock_1Hz)，即1S内接通0.5S，断开0.5S）来实现。南北灯与东西灯绿灯亮和绿灯闪如下图3-4-10所示。图3-4-10信号灯梯形图中闪烁部分交通信号灯PLC控制系统完整的程序如下图3-4-11所示。图3-4-11信号灯完整梯形图布置任务巡回指导记录分析小组讨论任务实施巡回指导在学生操作过程中，教师检查学生实习位置、操作姿势、操作方法、安全文明生产和元器件质量、数量等是否正确，如有不正确应及时纠正。认真做好个别指导、集体指导，同时做好过程评价。指导评价任务实施总结评价1、对当次实习操作的具体情况进行总结，对任务过程中学生普遍出现的问题进行讲解答疑。2、实习结束时，检查学生实习进度，是否按7S标准要求清扫现场和做好仪器仪表、工具的维修保养，清点元器件板件的数量等。3、针对本次课题的知识难点进行总结，并点评学生的掌握情况。在实施任务的过程