PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)淺析

張璟

摘要：文章通過(guò)十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作的實(shí)施，具體闡述了該課程的組織過(guò)程。通過(guò)突出PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作，培養(yǎng)了實(shí)際設(shè)計(jì)能力，為專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：PLC；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；交通燈

中圖分類號(hào)：TH707文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2014）20-0132-02

PLC（可編程序控制器）是一種新型的通用控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)。因此，學(xué)習(xí)PLC的最終目的就是能將它應(yīng)用到實(shí)際的工業(yè)控制系統(tǒng)中去。高職院校傳統(tǒng)的教學(xué)方法側(cè)重于軟件程序設(shè)計(jì)的教學(xué)，忽略了對(duì)PLC控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，學(xué)生在學(xué)習(xí)完課程后，依然不太明白PLC到底能干什么，在實(shí)際工作過(guò)程如何應(yīng)用。為了能讓學(xué)生徹底理解PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，必須讓學(xué)生了解PLC從程序設(shè)計(jì)到硬件組成的PLC工作控制系統(tǒng)的整個(gè)過(guò)程。

經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐和不斷探索，筆者進(jìn)行了大膽的改革和創(chuàng)新，取得了良好的效果。

1在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)PLC

在傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中，教師側(cè)重于介紹梯形圖、指令表和順序功能圖等程序設(shè)計(jì)方法，盡管是以項(xiàng)目為載體，也僅僅是讓學(xué)生在PLC軟件仿真系統(tǒng)上實(shí)施軟件設(shè)計(jì)，或者是在PLC實(shí)訓(xùn)箱上完成軟件設(shè)計(jì)、PLC程序?qū)懭牒秃?jiǎn)單的硬件線路連接，學(xué)生在項(xiàng)目任務(wù)完成之后，會(huì)有短暫的成就感，但若要學(xué)生面對(duì)一個(gè)實(shí)際的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，他們往往不知如何動(dòng)手。

在一個(gè)完整的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)PLC。在系統(tǒng)軟件和硬件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，會(huì)遇到很多的問(wèn)題，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)面對(duì)這些問(wèn)題，師生共同解決問(wèn)題，來(lái)激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，也讓學(xué)生逐漸清楚的了解一個(gè)完整的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。

然而一個(gè)完整的PLC控制系統(tǒng)通常需要十多課時(shí)甚至更多課時(shí)才能完成，為了防止學(xué)生感覺(jué)目標(biāo)遙遠(yuǎn)，因設(shè)計(jì)過(guò)程中困難重重而中途放棄，我將整個(gè)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分割成若干個(gè)任務(wù)，讓學(xué)生在每一節(jié)課完成其中一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)，也就是，每次課每節(jié)課都有明確的目標(biāo)，做到重點(diǎn)突出，使得學(xué)生在每次課每節(jié)課都有所得，即陶行知先生說(shuō)的“每課有學(xué)理，有實(shí)習(xí)，二者聯(lián)絡(luò)無(wú)間，然后完一課即成一事。成一事再學(xué)一事，是謂升課?！?/p>

2十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

十字路口交通燈控制系統(tǒng)是學(xué)生比較熟悉并且容易理解的一個(gè)PLC實(shí)際應(yīng)用的案例，對(duì)于較為熟悉的控制對(duì)象，學(xué)生比較容易有信心面對(duì)和解決即將到來(lái)的眾多問(wèn)題和困難。

基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)組織實(shí)施的具體做法是將順序功能圖的知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)成具體的十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)情境，將知識(shí)與技能融合于教學(xué)中，讓學(xué)生在學(xué)中做，在做中學(xué)，以學(xué)會(huì)做，做學(xué)結(jié)合。伴隨著教學(xué)過(guò)程的進(jìn)行，學(xué)生逐漸成為學(xué)習(xí)的主體，達(dá)到教是為了不教的目的。

2.1系統(tǒng)的控制要求

改系統(tǒng)要求用三菱FX1N-40MRPLC實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括軟件程序設(shè)計(jì)和硬件電路設(shè)計(jì)與制作。十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)模擬圖如圖1所示，系統(tǒng)控制時(shí)序圖如圖2所示。

具體控制要求如下：

①通過(guò)啟動(dòng)按鈕和停止按鈕實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈PLC控制系統(tǒng)的開(kāi)啟和關(guān)閉。

②按下啟動(dòng)按鈕后，東西方向紅燈點(diǎn)亮并持續(xù)25 s，同時(shí)南北方向綠燈點(diǎn)亮并持續(xù)20 s后熄滅，轉(zhuǎn)為綠燈閃爍3 s后熄滅，繼而南北黃燈點(diǎn)亮并持續(xù)2 s后熄滅；南北黃燈熄滅轉(zhuǎn)為紅燈點(diǎn)亮并持續(xù)25 s同時(shí)，東西方向紅燈熄滅，轉(zhuǎn)為綠燈點(diǎn)亮并持續(xù)20 s，之后綠燈閃爍3 s后熄滅，轉(zhuǎn)為黃燈點(diǎn)亮2 s，至此，交通燈系統(tǒng)完成一個(gè)周期。

③要求設(shè)計(jì)并制作出滿足系統(tǒng)要求的硬件電路。

④要求設(shè)計(jì)出滿足系統(tǒng)要求的軟件程序。

⑤系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)至滿足十字路口交通燈的控制要求。

2.2系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與制作

十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括交通燈的PLC控制系統(tǒng)的I/O端口分配、交通燈顯示裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)物制作、PLC與交通燈顯示裝置的硬件連接。在傳統(tǒng)的《PLC技術(shù)》課程教學(xué)中，PLC控制系統(tǒng)的I/O端口分配和PLC與交通燈顯示裝置的硬件連接是側(cè)重的訓(xùn)練任務(wù)，因此，為了讓學(xué)生更清楚的理解和掌握一個(gè)完整的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法，交通燈的顯示裝置也要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)與制作。圖3和圖4所展示的是學(xué)生自己設(shè)計(jì)和制作十字路口交通燈的顯示裝置。

2.3PLC程序設(shè)計(jì)與調(diào)試

根據(jù)十字路口交通燈系統(tǒng)的控制要求和PLC的I/O端口分配，可以寫出該控制系統(tǒng)的PLC程序見(jiàn)表1。

2.4系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)

在檢查整個(gè)PLC控制系統(tǒng)硬件接線無(wú)誤后，接通PLC的電源，將程序?qū)懭氲絇LC中，按下啟動(dòng)按鈕，觀察LED指示燈的點(diǎn)亮效果是否滿足系統(tǒng)控制要求。若LED指示燈的點(diǎn)亮?xí)r序與控制要求不一致，則需要綜合分析問(wèn)題出現(xiàn)的原因。

2.5取得的效果

通過(guò)采用基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)組織模式，學(xué)生能通過(guò)一個(gè)完整的十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的充分理解和掌握。在培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際設(shè)計(jì)能力的同時(shí)，也為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程和終生學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)多年的改革與實(shí)踐證明，在《PLC技術(shù)》課程中采用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)組織模式，能夠培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用和動(dòng)手能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張旭.在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)PLC[J].電子設(shè)計(jì)工程,2012,(17).

[2] 謝銀榮.提高PLC教學(xué)有效性的策略探析[J].高職教育,2008,(8).

[3] 趙瑞林.基于工學(xué)結(jié)合的PLC課程改革及實(shí)踐效果[J].黑龍江教育,2011,(6).

endprint

摘要：文章通過(guò)十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作的實(shí)施，具體闡述了該課程的組織過(guò)程。通過(guò)突出PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作，培養(yǎng)了實(shí)際設(shè)計(jì)能力，為專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：PLC；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；交通燈

中圖分類號(hào)：TH707文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2014）20-0132-02

PLC（可編程序控制器）是一種新型的通用控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)。因此，學(xué)習(xí)PLC的最終目的就是能將它應(yīng)用到實(shí)際的工業(yè)控制系統(tǒng)中去。高職院校傳統(tǒng)的教學(xué)方法側(cè)重于軟件程序設(shè)計(jì)的教學(xué)，忽略了對(duì)PLC控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，學(xué)生在學(xué)習(xí)完課程后，依然不太明白PLC到底能干什么，在實(shí)際工作過(guò)程如何應(yīng)用。為了能讓學(xué)生徹底理解PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，必須讓學(xué)生了解PLC從程序設(shè)計(jì)到硬件組成的PLC工作控制系統(tǒng)的整個(gè)過(guò)程。

經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐和不斷探索，筆者進(jìn)行了大膽的改革和創(chuàng)新，取得了良好的效果。

1在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)PLC

在傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中，教師側(cè)重于介紹梯形圖、指令表和順序功能圖等程序設(shè)計(jì)方法，盡管是以項(xiàng)目為載體，也僅僅是讓學(xué)生在PLC軟件仿真系統(tǒng)上實(shí)施軟件設(shè)計(jì)，或者是在PLC實(shí)訓(xùn)箱上完成軟件設(shè)計(jì)、PLC程序?qū)懭牒秃?jiǎn)單的硬件線路連接，學(xué)生在項(xiàng)目任務(wù)完成之后，會(huì)有短暫的成就感，但若要學(xué)生面對(duì)一個(gè)實(shí)際的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，他們往往不知如何動(dòng)手。

在一個(gè)完整的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)PLC。在系統(tǒng)軟件和硬件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，會(huì)遇到很多的問(wèn)題，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)面對(duì)這些問(wèn)題，師生共同解決問(wèn)題，來(lái)激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，也讓學(xué)生逐漸清楚的了解一個(gè)完整的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。

然而一個(gè)完整的PLC控制系統(tǒng)通常需要十多課時(shí)甚至更多課時(shí)才能完成，為了防止學(xué)生感覺(jué)目標(biāo)遙遠(yuǎn)，因設(shè)計(jì)過(guò)程中困難重重而中途放棄，我將整個(gè)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分割成若干個(gè)任務(wù)，讓學(xué)生在每一節(jié)課完成其中一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)，也就是，每次課每節(jié)課都有明確的目標(biāo)，做到重點(diǎn)突出，使得學(xué)生在每次課每節(jié)課都有所得，即陶行知先生說(shuō)的“每課有學(xué)理，有實(shí)習(xí)，二者聯(lián)絡(luò)無(wú)間，然后完一課即成一事。成一事再學(xué)一事，是謂升課?！?/p>

2十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

十字路口交通燈控制系統(tǒng)是學(xué)生比較熟悉并且容易理解的一個(gè)PLC實(shí)際應(yīng)用的案例，對(duì)于較為熟悉的控制對(duì)象，學(xué)生比較容易有信心面對(duì)和解決即將到來(lái)的眾多問(wèn)題和困難。

基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)組織實(shí)施的具體做法是將順序功能圖的知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)成具體的十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)情境，將知識(shí)與技能融合于教學(xué)中，讓學(xué)生在學(xué)中做，在做中學(xué)，以學(xué)會(huì)做，做學(xué)結(jié)合。伴隨著教學(xué)過(guò)程的進(jìn)行，學(xué)生逐漸成為學(xué)習(xí)的主體，達(dá)到教是為了不教的目的。

2.1系統(tǒng)的控制要求

改系統(tǒng)要求用三菱FX1N-40MRPLC實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括軟件程序設(shè)計(jì)和硬件電路設(shè)計(jì)與制作。十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)模擬圖如圖1所示，系統(tǒng)控制時(shí)序圖如圖2所示。

具體控制要求如下：

①通過(guò)啟動(dòng)按鈕和停止按鈕實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈PLC控制系統(tǒng)的開(kāi)啟和關(guān)閉。

②按下啟動(dòng)按鈕后，東西方向紅燈點(diǎn)亮并持續(xù)25 s，同時(shí)南北方向綠燈點(diǎn)亮并持續(xù)20 s后熄滅，轉(zhuǎn)為綠燈閃爍3 s后熄滅，繼而南北黃燈點(diǎn)亮并持續(xù)2 s后熄滅；南北黃燈熄滅轉(zhuǎn)為紅燈點(diǎn)亮并持續(xù)25 s同時(shí)，東西方向紅燈熄滅，轉(zhuǎn)為綠燈點(diǎn)亮并持續(xù)20 s，之后綠燈閃爍3 s后熄滅，轉(zhuǎn)為黃燈點(diǎn)亮2 s，至此，交通燈系統(tǒng)完成一個(gè)周期。

③要求設(shè)計(jì)并制作出滿足系統(tǒng)要求的硬件電路。

④要求設(shè)計(jì)出滿足系統(tǒng)要求的軟件程序。

⑤系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)至滿足十字路口交通燈的控制要求。

2.2系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與制作

十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括交通燈的PLC控制系統(tǒng)的I/O端口分配、交通燈顯示裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)物制作、PLC與交通燈顯示裝置的硬件連接。在傳統(tǒng)的《PLC技術(shù)》課程教學(xué)中，PLC控制系統(tǒng)的I/O端口分配和PLC與交通燈顯示裝置的硬件連接是側(cè)重的訓(xùn)練任務(wù)，因此，為了讓學(xué)生更清楚的理解和掌握一個(gè)完整的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法，交通燈的顯示裝置也要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)與制作。圖3和圖4所展示的是學(xué)生自己設(shè)計(jì)和制作十字路口交通燈的顯示裝置。

2.3PLC程序設(shè)計(jì)與調(diào)試

根據(jù)十字路口交通燈系統(tǒng)的控制要求和PLC的I/O端口分配，可以寫出該控制系統(tǒng)的PLC程序見(jiàn)表1。

2.4系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)

在檢查整個(gè)PLC控制系統(tǒng)硬件接線無(wú)誤后，接通PLC的電源，將程序?qū)懭氲絇LC中，按下啟動(dòng)按鈕，觀察LED指示燈的點(diǎn)亮效果是否滿足系統(tǒng)控制要求。若LED指示燈的點(diǎn)亮?xí)r序與控制要求不一致，則需要綜合分析問(wèn)題出現(xiàn)的原因。

2.5取得的效果

通過(guò)采用基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)組織模式，學(xué)生能通過(guò)一個(gè)完整的十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的充分理解和掌握。在培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際設(shè)計(jì)能力的同時(shí)，也為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程和終生學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)多年的改革與實(shí)踐證明，在《PLC技術(shù)》課程中采用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)組織模式，能夠培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用和動(dòng)手能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張旭.在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)PLC[J].電子設(shè)計(jì)工程,2012,(17).

[2] 謝銀榮.提高PLC教學(xué)有效性的策略探析[J].高職教育,2008,(8).

[3] 趙瑞林.基于工學(xué)結(jié)合的PLC課程改革及實(shí)踐效果[J].黑龍江教育,2011,(6).

endprint

摘要：文章通過(guò)十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作的實(shí)施，具體闡述了該課程的組織過(guò)程。通過(guò)突出PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作，培養(yǎng)了實(shí)際設(shè)計(jì)能力，為專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：PLC；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；交通燈

中圖分類號(hào)：TH707文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2014）20-0132-02

PLC（可編程序控制器）是一種新型的通用控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)。因此，學(xué)習(xí)PLC的最終目的就是能將它應(yīng)用到實(shí)際的工業(yè)控制系統(tǒng)中去。高職院校傳統(tǒng)的教學(xué)方法側(cè)重于軟件程序設(shè)計(jì)的教學(xué)，忽略了對(duì)PLC控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，學(xué)生在學(xué)習(xí)完課程后，依然不太明白PLC到底能干什么，在實(shí)際工作過(guò)程如何應(yīng)用。為了能讓學(xué)生徹底理解PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，必須讓學(xué)生了解PLC從程序設(shè)計(jì)到硬件組成的PLC工作控制系統(tǒng)的整個(gè)過(guò)程。

經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐和不斷探索，筆者進(jìn)行了大膽的改革和創(chuàng)新，取得了良好的效果。

1在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)PLC

在傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中，教師側(cè)重于介紹梯形圖、指令表和順序功能圖等程序設(shè)計(jì)方法，盡管是以項(xiàng)目為載體，也僅僅是讓學(xué)生在PLC軟件仿真系統(tǒng)上實(shí)施軟件設(shè)計(jì)，或者是在PLC實(shí)訓(xùn)箱上完成軟件設(shè)計(jì)、PLC程序?qū)懭牒秃?jiǎn)單的硬件線路連接，學(xué)生在項(xiàng)目任務(wù)完成之后，會(huì)有短暫的成就感，但若要學(xué)生面對(duì)一個(gè)實(shí)際的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，他們往往不知如何動(dòng)手。

在一個(gè)完整的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)PLC。在系統(tǒng)軟件和硬件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，會(huì)遇到很多的問(wèn)題，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)面對(duì)這些問(wèn)題，師生共同解決問(wèn)題，來(lái)激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，也讓學(xué)生逐漸清楚的了解一個(gè)完整的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。

然而一個(gè)完整的PLC控制系統(tǒng)通常需要十多課時(shí)甚至更多課時(shí)才能完成，為了防止學(xué)生感覺(jué)目標(biāo)遙遠(yuǎn)，因設(shè)計(jì)過(guò)程中困難重重而中途放棄，我將整個(gè)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分割成若干個(gè)任務(wù)，讓學(xué)生在每一節(jié)課完成其中一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)，也就是，每次課每節(jié)課都有明確的目標(biāo)，做到重點(diǎn)突出，使得學(xué)生在每次課每節(jié)課都有所得，即陶行知先生說(shuō)的“每課有學(xué)理，有實(shí)習(xí)，二者聯(lián)絡(luò)無(wú)間，然后完一課即成一事。成一事再學(xué)一事，是謂升課。”

2十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

十字路口交通燈控制系統(tǒng)是學(xué)生比較熟悉并且容易理解的一個(gè)PLC實(shí)際應(yīng)用的案例，對(duì)于較為熟悉的控制對(duì)象，學(xué)生比較容易有信心面對(duì)和解決即將到來(lái)的眾多問(wèn)題和困難。

基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)組織實(shí)施的具體做法是將順序功能圖的知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)成具體的十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)情境，將知識(shí)與技能融合于教學(xué)中，讓學(xué)生在學(xué)中做，在做中學(xué)，以學(xué)會(huì)做，做學(xué)結(jié)合。伴隨著教學(xué)過(guò)程的進(jìn)行，學(xué)生逐漸成為學(xué)習(xí)的主體，達(dá)到教是為了不教的目的。

2.1系統(tǒng)的控制要求

改系統(tǒng)要求用三菱FX1N-40MRPLC實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括軟件程序設(shè)計(jì)和硬件電路設(shè)計(jì)與制作。十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)模擬圖如圖1所示，系統(tǒng)控制時(shí)序圖如圖2所示。

具體控制要求如下：

①通過(guò)啟動(dòng)按鈕和停止按鈕實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈PLC控制系統(tǒng)的開(kāi)啟和關(guān)閉。

②按下啟動(dòng)按鈕后，東西方向紅燈點(diǎn)亮并持續(xù)25 s，同時(shí)南北方向綠燈點(diǎn)亮并持續(xù)20 s后熄滅，轉(zhuǎn)為綠燈閃爍3 s后熄滅，繼而南北黃燈點(diǎn)亮并持續(xù)2 s后熄滅；南北黃燈熄滅轉(zhuǎn)為紅燈點(diǎn)亮并持續(xù)25 s同時(shí)，東西方向紅燈熄滅，轉(zhuǎn)為綠燈點(diǎn)亮并持續(xù)20 s，之后綠燈閃爍3 s后熄滅，轉(zhuǎn)為黃燈點(diǎn)亮2 s，至此，交通燈系統(tǒng)完成一個(gè)周期。

③要求設(shè)計(jì)并制作出滿足系統(tǒng)要求的硬件電路。

④要求設(shè)計(jì)出滿足系統(tǒng)要求的軟件程序。

⑤系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)至滿足十字路口交通燈的控制要求。

2.2系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與制作

十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括交通燈的PLC控制系統(tǒng)的I/O端口分配、交通燈顯示裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)物制作、PLC與交通燈顯示裝置的硬件連接。在傳統(tǒng)的《PLC技術(shù)》課程教學(xué)中，PLC控制系統(tǒng)的I/O端口分配和PLC與交通燈顯示裝置的硬件連接是側(cè)重的訓(xùn)練任務(wù)，因此，為了讓學(xué)生更清楚的理解和掌握一個(gè)完整的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法，交通燈的顯示裝置也要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)與制作。圖3和圖4所展示的是學(xué)生自己設(shè)計(jì)和制作十字路口交通燈的顯示裝置。

2.3PLC程序設(shè)計(jì)與調(diào)試

根據(jù)十字路口交通燈系統(tǒng)的控制要求和PLC的I/O端口分配，可以寫出該控制系統(tǒng)的PLC程序見(jiàn)表1。

2.4系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)

在檢查整個(gè)PLC控制系統(tǒng)硬件接線無(wú)誤后，接通PLC的電源，將程序?qū)懭氲絇LC中，按下啟動(dòng)按鈕，觀察LED指示燈的點(diǎn)亮效果是否滿足系統(tǒng)控制要求。若LED指示燈的點(diǎn)亮?xí)r序與控制要求不一致，則需要綜合分析問(wèn)題出現(xiàn)的原因。

2.5取得的效果

通過(guò)采用基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)組織模式，學(xué)生能通過(guò)一個(gè)完整的十字路口交通燈的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的充分理解和掌握。在培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際設(shè)計(jì)能力的同時(shí)，也為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程和終生學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)多年的改革與實(shí)踐證明，在《PLC技術(shù)》課程中采用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的教學(xué)組織模式，能夠培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用和動(dòng)手能力。

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