设计霓虹灯广告牌控制程序-教案.docx

学 科
可编程序控制器及其应用
课
题
设计霓虹灯广告牌控制程序
班 级
05电工
人 数
34
授 课 时 数
3课时
课型
一体化
周次
第十四周
授 课 时 间
2007年5月21日星期一第1、2、3节
教 学 目 的
【知识目标】
1．通过对交替输出指令的研究，进一步了解指令的组成、各操作数范围的设置、指令的输入、指令执行后各操作数的变化以及带来程序的变化，从而熟悉指令的作用和使用方法。
2．通过交替输出指令应用的训练及实训习题的编程练习，观察程序执行结果，分析指令执行的过程原理，从而熟悉指令的具体应用。
【能力培养】
1．培养学生发现问题的能力。
2．培养学生合作学习、互相协助解决问题的能力。
3．培养学生解决工程实际问题的能力。
4．激发学生创新精神和创造思维，以达到知识探索、能力培养、素质提高、协调发展的目的。
【素质教育】
1．培养学生实事求是的科学态度、一丝不苟的严谨作风和勇于探索的精神。
2．培养学生的热爱、追求、奋斗、奉献的精神境界。
【总体目标】
1．专业能力：能对任务进行独立客观地分析，从专业角度认识与理解，并系统运用所学的知识进行处理及解决问题。
2．合作能力：培养与他人协作、交流，最终共同完成任务，德育教育完全融化在教学过程中。
3．个人能力：最大限度地发挥及提高个人才能，能观察与分析社会发展情况，并将个人的发展置身于社会发展之中。
教 学 重 点
1、交替输出指令功能的实现。
2、交替输出指令功能的拓展。
3、综合能力的培养。
教 学 难 点
程序的多样性和最优性。
教 学 方 法
项目教学法 启发法 演示法 归纳法
教具
多媒体课件、光盘、多媒体计算机、PLC实训装置
授课教师
×××
2007年5月17日
审签
×××
2007年5月18日
【教材分析】

【学生分析】

【教学思路】

本节内容是中等职业技术学校电工类专业通用教材《可编程序控制器及其应用》第五章第二节的内容，是本章的重点，也是难点。
1、本小节的内容比较少，课本内也没有具体的例子来说明指令的使用，可能有部分学生不太重视它的使用，既需要教师的精心组织，更需要学生的互动，应采取一体化教学的模式。
2、在顺序控制要求的程序中，输出交替ON／OFF的情况较多 ，用基本逻辑指令虽也能实现，但比较繁琐，如果用交替输出指令，可使程序得以大大简化，这一部分内容处理好了将有利于增强学生学习的兴趣，拓宽学生的视野。
1、学生已经学完理论与简单操作，在充分理解的基础上，完成综合性的项目，是学生综合能力培养的具体化。
2、学生经过了二年专业知识的学习，已经有了一定的基础，特别是《电力拖动》课程，对本门课程的学习有很大的帮助，但由于每个学生的基础不同，学习态度也不一样，所以水平有高有低。这就要求教师能够利用各种教学设备、教学方法来辅助教学，并在教学过程中贯彻德育教育工作。
1、教学过程分三个阶段，第一阶段是对基本逻辑指令和交替输出指令进行复习，并列表对比两者的特点；第二阶段是用交替指令实现分频输出；第三阶段是用交替指令实现霓虹灯广告牌控制程序。
2、第一阶段以教师提问复习总结为主；第二阶段以教师活动为主，学生参与讨论研究为辅的教学方式，努力培养学生的创新意识和发散性思维。第三阶段开展项目教学法。在充分理解的基础上，完成综合性的项目，实现学生综合能力培养的具体化。
3、以实际工作岗位对专业能力和相关能力的要求，来确定专业知识和专业技能等教学内容。
4、参照工作流程来设计教学流程。
5、集实验、设计、技能训练与技术应用能力培养为一体。
6、按照工艺流程来划分教学模块，以保证每个教学内容的相对完整，即按照项目内容形式来组织教学。

教学安排表
阶段
学习内容
活动主体
教学方法
时间分配
第一阶段
复习交替输出指令
教师为主体
设疑、列表、归纳
20分钟
第二阶段
用交替指令实现二分频输出实例说明PLC控制系统编程流程
教师为主体
引导
40分钟
第三阶段
交替指令的综合应用：设计霓虹灯广告牌控制程序

学生为主体，教师辅导
项目教学法
75分钟

项目教学流程图
了解项目内容
思考问题答案
明确目标

项目的确定
提出问题
引入课题

合理组织
咨询、顾问、补充
协助
收集信息，信息整理、加工、对比与筛选

收集信息

分析问题
确定解决方法
材料的准备
计划实施步骤
计划确定

组成项目小组
提供信息源

计划准备

学生活动

教师活动

讨论做法、原因及预测可能的结果

纠正偏差
鼓励不同做法

交流决定

按照计划作操材料的使用
记录操作过程

顾问和导向
材料的准备

实施阶段

概括总结
提出建议
必要时参与整理项目报告
评估
检验
评价
整理项目报告
讲述、讨论
修正计划

评估阶段

第一阶段
教学流程
教学内容
教学方法
时间分配

学生讨论之后各个小组派代表上黑板写出答案，并可重复改正。教师引导学生住正确方向思考。

合理提出针对性强的问题引导学生从多种角度去思考

导入要解决的重点问题—PLC编程方法及工程实例

一、组织教学
二、复习旧课
教师简单地对交替指令进行复习
(1)指令助记符、代码和操作元件
指令名称
助记符
指令代码
操作元件
程序步

交替输出指令

答案：1助记符：ALT 2指令代码：FNC66 3操作元件：D、Y、M、S
4程序步：3步
(2)指令功能
提问：当控制条件由OFF到ON时，请画出下图Y10的时序图。

(答案)

例：有四台电动机，要求启动时每隔10min依次启动，停止时，四台电动机同时停止。
设问：有多少种方法可以实现上述功能，各有什么优缺点？
实现方法
优点
缺点
采用定时器实现
可以调节定时时间
控制的电动机台数较多程序较复杂
采用计数器实现
采用连续脉冲
信号实现
设计思路清晰，控制的电动机台数较多，程序较简单
每台电动机启动间隔时间必须一样
教师总结并提出问题：以上的方法均采用基本指令来实现相应功能，程序比较复杂，能不能用功能指令来实现，使程序更为简洁合理呢？
三、引入第二阶段学习内容
结合本次授课的要求，二分频实例用交替指令来实现。

列
表
法

作
图
法

引
导
法
1min
9min

10min
第二阶段

教学流程
教学内容
教学方法
时间分配

教师充分运用各种教学方法
●通过设疑提高学生的兴趣
●通过学生的讨论形成互动
●理论联系实际

通过巩固练习，进一步加深学生对所学知识的理解，同时教师也能得到及时反馈。为开展项目教学法作好准备

用二分频输出实例说明PLC控制系统的编程流程
(为开展项目教学作准备)

★深入了解和分析被控对象的基本方式、应完动作、自动工作循环的组成、必要保护和联锁。
★确定系统所需的用户输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。
★选择合适的 PLC 类型，包括机型的选择、容量的选择、 I/O 模块的选择电源模块选择等。

★分配 PLC 的输入输出点

★描述控制过程。

★根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。
整个应用系统设计最核心工作
★使用简易编程器或计算机输入程序。

★排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。
★在 PLC 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，可采取局部调试或分段调试的方法。
★系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、PLC 梯形图。
★

总结：教师用二分频输出实例来解释编程步骤，使学生进一步了解指令的组成，并知道合理使用交替指令可使程序得以大大的简化。

演
示
法

引
导
法

40min
第三阶段
(项目教学)

教学流程
教师活动
学生活动
教学方法
时间分配
引
入
课
题

确定项目：
用交替指令实现霓虹灯广告牌控制
向学生提出控制要求：
霓虹灯有二组。动作顺序如下： 第一组亮30s→停30s→第二组亮30s→停30s→第一、二组齐亮30s→停30s→… …重复。
向教师咨询项目的有关细节：
1、在编程时是否考虑程序的可读性和最优性。
2、明确学习方式。
3、明确完成时间。
4、明确评分标准含义。
全体学生思考如何完成项目的要求并和教师进行讨论和交流。

项
目
法
10min
收
集
信
息

播放霓虹灯广告牌动画，让学生直观了解霓虹灯通过程序控制得到的实际效果。

指导学生查阅资料：
1、上网搜索，提供网址。
2、图书馆查阅。
3、书店查阅。
4、引导学生确定编程方法。

【目标】 培养学生学会如何收集、整理、归纳信息的能力。

1、学生查阅教师所提供的网址：
(1)、
目的：了解可编程控制器系统设计方法
(2)、http://www.neon-
目的：了解霓虹灯的相关知识，包括发光原理、种类、优点、接线方式，筛选出对完成项目有用的知识，在PLC接线图中的接法与普通负载进行对比。
2、学生去图书馆查阅相关书籍。
如《PLC编程实用指南》。
3、了解典型的编程方法
(1)图解法编程：包括梯形图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法。
(2)经验法编程
(3)计算机辅助设计编程
确定采用何种方法编程。

动
画
演
示
法

可在本项目实施前布置学生进行相应的准备工作，不占用本次教学时间，也可达到更好的教学效果。
教学流程
教师活动
学生活动
教学方法
时间分配
计
划
准
备

采用以下两个原则进行分组:
1、组间求同，组内存异
2、角色互换优势互补

根据学习内容与班集体规模可分4人为一组，考虑学生的性别、家庭环境、能力高低、文化基础、爱好特长、性格等各方面因素，并设置教学情境。

【目标】 培养学生合作学习能力及计划制定能力。
1、分析问题
分析项目是具有顺控的特点，每一步的转移条件均为相同的时间间隔。
2、确定解决方法
确定顺控的转移的条件，采用每隔30s发出一个脉冲信号的方法。
3、准备材料
系统配置：FX2－48MR PLC一台；启停形状SA1一只，分别控制两组霓虹灯的接触器KM1和KM2。
4、计划实施步骤
◆分配输入点和输出点
◆程序设计
◆PLC外部接线图
◆画出程序执行时序图
◆程序运行及调试
5、制定计划
由小组成员制定计划，分配小组成员的分工，确定完成时间。
项
目
活
动
法
10min
交
流
决
定

师生进行专业交流。
重点：学生说明怎样做？为什么这样做？结果会怎样？
特别要注意程序的多样性和最优性，尽量拓展学生的视野，开发学生的思维，教师仅纠正偏差。
引导学生可在以下两个方面作思考：
1、基本指令＋交替指令
2、交替指令＋步进顺控指令，并比较两者之间的不同点。

【目标】 培养学生发散性思维。
◆各成员根据自己的任务收集相应的资料并提出建议供其它同学论证。

◆各小组成员进行分工，确定每一个人所负责的具体内容，并注意个人与集体的相互关系。

◆由小组成员讨论计划的可行性，并进行修改至完善。注意和教师的交流。

◆讨论表格的设计、接线方式、图形的描绘等。
大
脑
风
暴
法

10min

教学流程
教师活动
学生活动
教学方法
时间分配
实
施
阶
段
引导学生加强合作关系
学生操作工序，要不断进行工序间的检测，教师以巡视及指出学生操作错误为主。
■运行程序，并进行以下训练，接通SA1(X0)，观察Y0、Y1的变化，是否实现了控制要求?
■如发现程序运行与控制要求不符，仔细分析，找出原因，重新修改，直到程序运行与控制要求相符为止。
■要求学生记录运行调试过程？(因教材没有表格，需要教师设计)。
■要求学生观察输出结果，并画出所编程序执行的时序图。
■启发学生能否使程序更为简洁、实用、易读。
如：定时30秒可用多少种方法实现，哪一种更巧妙？
■布置实训思考练习题
(提高学生的拓展能力)
例：导通停止时间改为10s，程序如何修改，并调试运行。

【目标】 培养学生设计程序及举一反三的能力。
某小组的项目实施阶段过程
1、分配输入点和输出点
输入信号
输出信号
名称
代号
编号
编号
代号
名称
开关
SA1
X0
Y0
KM1
接触器

Y1
KM2
接触器
2、程序设计

程序原理：拨动SA1，即X0为ON时，在时钟脉冲M8014为ON时，M0、Y0为ON；30s后M8014为OFF，Y0为OFF；再经30s后，M8014再次为ON，M0为OFF，M1、Y0为ON；再经30s后，M8014为OFF，Y1为OFF；……Y0、Y1不断变化。
3、PLC外部接线图

4、时序图

5、程序运行及调试
运行观察输出结果与控制要求是否相符，并进行相应的调整 。

分
析　法

作
图
法

项
目
活
动
法
40min
教学流程
教师活动
学生活动
教学方法
时间分配
评
估
阶
段
对各个小组的项目完成情况作一个总结，主要针对项目报告，总结出各自的优缺点，并提出改进的意见和建议。
填写实训考核表，对各小组实训项目进行打分。
【目标】 合理评价能力
分为以下几个阶段：
1、各个小组组长组织讨论，各个成员对学习项目作最后的总结。
2、整理好项目报告(注意规范性)。
3、学生填写教师提供的评价量表，评价自己在本次活动中的表现和收获。
4、成果展示。
5、小组之间互相评价打分，选出本次活动的优秀者。并给予奖励。
总
结
法

5min
课后作业：
1、利用交替输出指令产生一个周期为20s的时钟脉冲。
2、利用交替输出指令实现电动机正转5s→停5s→反转5s→再正转5s……的循环控制
课后练习，加强对知识的巩固，达到举一反三的效果
课
后
小
结
效果：
从学生完成项目情况、实训考核表和学生活动质量评价指标表来看，总体效果是比较令我比较满意的，主要是通过教师的引导、设疑、总结、归纳，在较短的时间内对学生进行了全面的复习，利用流程图说明了PLC程序编写的过程和方法，最后使用项目教学法开展实例设计。采用多媒体辅助教学，通过动画展示形象地表达了设计要求，学生普通感到这种教学设计符合实际需要，学习兴趣高涨，学习气氛浓厚。
不足：
由于每个学生的基础不同，参与程度也不一样，所以取得效果不同，而且每个小组的学生性格、爱好也有差异，在合作学习方面还有待教师更深层次的思考和实践。

实训考核表
考核项目
考核内容
配分
考核要求
评分标准
得分
系统组成与程序输入
I／O配置
30分
I／O配置正确合理
10分

外部接线
外部接线正确
10分

程序写入
程序写入正确熟练
10分

程序设计
编程思想
50分
能完成预定控制要求
20分

梯形图设计有新意
10分

编程技巧
梯形图设计合理
20分

程序运行与调试
程序运行
20分
能按动作步骤训练
10分

程序调试
会查找并能排除故障
10分

计分

100分

100分

教师活动质量评价指标表
授课教师：_______ 课目：_______ 活动内容：________ 日期：____年____月____日
结构
指标
单项
指标
权
重
评价等级
单项
得分
结构指标得分
优
4分
良
3分
中
2分
差
1分
知识
掌握
10分
书本知识传授严谨准确，无科学性错误。
1

教师知识储备运用灵活，课堂气氛活跃。
1

师生互动产生新的知识，创新效果明显。
0.5

能力
培养
20分
思维能力训练具有深刻性，能引导学生独立思考。
2

观察、记忆能力培养到位，养成良好的学习习惯。
1.5

联想、想象能力训练恰当，促进学生形成创造力。
1.5

教学
过程
20分
恰到好处的环节设计，创设有利于学生思维发展的情境。
1.5

激发兴趣的有效措施，开创有利于学生热爱学习的氛围。
1

充分尊重学生的个性，打造有利于学生独立思考的课堂。
1

科学有效的训练安排，拓宽有利于学生学会学习的途径。
1

把握最佳的教育契机，形成有利于学生健康成长的教学。
0.5

教学
方法
20分
有能够调动起学生学习热情的有效方法。
1

有能够把学生思维引向深入的有效方法。
1

有能够引导着学生参与教学的有效方法。
1.5

有能够促使学生合作、探究的有效方法。
1.5

有能够指导学生记忆新知识的有效方法。
1

情感
态度
价值观
10分
教学过程中渗透思想品德教育，使学生获得感悟。
1

探究过程中体现科学品质教育，使学生热爱学习。
0.5

学习过程中注重人文精神教育，使学生关爱他人。
0.5

训练过程中重视前途信心教育，使学生刻苦勤奋。
0.5

教师
素质
20分
语言表达生动富有感染性。
1.5

教材挖掘深刻富有开拓性。
1.5

板书设计精炼富有审美性。
1

教学手段先进富有创新性。
1

角色转变恰当富有先进性。
1

总 分

学生活动质量评价指标表
活动内容____________ 姓名____________ 班级____________
一级目标
二级目标
具体内容
权重
自评
组评
师评
学
习
能
力
（25）
明确学习
任务
了解为什么要解决及
知道解决几个问题。
5

知道怎样
学习
在教师指导下会分析完成学习任务涉及的知识并找出新知识。
10

提出解决问题的方案。
10

学
习
方
法
（50）

教师
指导
（20）
认真倾听，理解教师和同学的发言
5

积极思考，询问提出不同意见。
10

清楚、完整地表达个人意见。
5

同伴
合作
（30）
团队感强，分工明确团结协助，创造性完成小组任务。
10

和同伴共同讨论交流对问题的看法，寻找解决问题的办法。
10

归纳、总结、分享成果
5

发现新问题并提出合理化建议。
5

学
习
效
果
（25）
学习
收获（14）
学到了新知识
7

学到了新办法
7

情感
体验（11）
对学习有兴趣，积极参加学习活动。
7

与老师同学共同学习感到愉快。
4

教师评语

板 书

第一阶段
1、组织教学
2、复习旧课
(1)指令助记符、代码和操作元件
填写下表：
指令名称
助记符
指令代码
操作元件
程序步

交替输出指令

(2)指令功能
提问：当控制条件由OFF到ON时，请画出下图Y10时序图。

例：有四台电动机，要求启动时每隔10min依次启动，
停止时，四台电动机同时停止。
设问：有多少种方法可以实现上述功能，各有什么优缺点？并
填写下表：
实现方法
优点
缺点

第二阶段
1、用交替指令设计的二分频程序

2、PLC控制系统的编程流程图(为开展项目教学作准备)
第三阶段
1、项目：用交替指令实现霓虹灯广告牌控制
控制要求：
霓虹灯有二组。动作顺序如下： 第一组亮30s→停30s→第二组亮30s→停30s→第一、二组齐亮30s→停30s→… …
教师及学生活动

2、课后作业
3、填写实训考核表
4、填写教师活动质量评价指标表
5、填写学生活动质量评价指标表