PLC定時器與計數(shù)器電路的設(shè)計與裝調(diào)

朱春妹

摘 要： 根據(jù)教育部頒發(fā)的中職PLC教學(xué)大綱，本課題選自姜治臻主編的《PLC項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)——FX2N系列》中的項(xiàng)目五：運(yùn)料小車兩地往返運(yùn)動控制和項(xiàng)目九：交通燈的控制。課程的任務(wù)是全面貫徹黨的教育方針、落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)生涯發(fā)展、終身學(xué)習(xí)所具備的PLC核心素養(yǎng)。從內(nèi)容看，定時器、計數(shù)器指令是三菱PLC中應(yīng)用最為頻繁的指令，在PLC編程中廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 教學(xué)分析;教學(xué)策略;教學(xué)過程

【中圖分類號】TM571.6+1 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.25.161

1 教學(xué)分析

（1）教學(xué)內(nèi)容：根據(jù)教育部頒發(fā)的中職PLC教學(xué)大綱，本課題選自姜治臻主編的《PLC項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)——FX2N系列》中的項(xiàng)目五：運(yùn)料小車兩地往返運(yùn)動控制和項(xiàng)目九：交通燈的控制。課程的任務(wù)是全面貫徹黨的教育方針、落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)生涯發(fā)展、終身學(xué)習(xí)所具備的PLC核心素養(yǎng)。從內(nèi)容看，定時器、計數(shù)器指令是三菱PLC中應(yīng)用最為頻繁的指令，在PLC編程中廣泛應(yīng)用。

（2）學(xué)情分析：本次課的授課對象是機(jī)電專業(yè)二年級學(xué)生。

從知識儲備上看，認(rèn)識PLC基本元件，能完成簡單的程序設(shè)計，能連接與調(diào)試簡單控制回路。

男生為主，思維活躍，精力充沛;注意力易分散，畏難情緒重，自學(xué)鉆研能力差;專業(yè)基礎(chǔ)整體水平不高，個別學(xué)生情況較好，差異較大。

（3）教材處理：由于教材中控制對象離學(xué)生日常生活較遠(yuǎn)，所以對教材進(jìn)行了處理：選擇學(xué)生熟悉且感興趣的流水燈的控制、交通燈的控制和簡單密碼鎖的控制，將涉及到的定時器和計數(shù)器的重難點(diǎn)知識，根據(jù)難易程度融入到每一功能實(shí)現(xiàn)的制作上，分解成四個任務(wù)總課時為8課時，目的是PLC與實(shí)際生產(chǎn)、生活練習(xí)起來，實(shí)現(xiàn)學(xué)科之間的融合。

（4）教學(xué)目標(biāo)：根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)人才培養(yǎng)方案，結(jié)合學(xué)情分析和教學(xué)目標(biāo)，確立了教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)難點(diǎn)如下：

教學(xué)重點(diǎn)：

1）能敘述定時器、計數(shù)器及其觸點(diǎn)的動作原理;

2）學(xué)會控制程序的設(shè)計;

3）進(jìn)一步掌握控制回路的接線與調(diào)試技能;

教學(xué)難點(diǎn)：進(jìn)一步掌握控制回路的接線與調(diào)試技能

2 教學(xué)策略

為達(dá)成目標(biāo)，采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，以定時器和計數(shù)器的應(yīng)用為總?cè)蝿?wù)，分解為四個子任務(wù)，從易到難。通過情景創(chuàng)設(shè)、任務(wù)引領(lǐng)，構(gòu)建學(xué)習(xí)流程，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)做、學(xué)、教一體化。通過仿真軟件、傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)等信息化手段的融合，做到因材施教，實(shí)現(xiàn)真正意義上的多項(xiàng)信息交流，達(dá)到教師與學(xué)生共識、共享、共進(jìn)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長。

3 教學(xué)過程

本次課利用8課時完成本次教學(xué)任務(wù)，分為課前導(dǎo)學(xué)、課中活動、課后拓展三個環(huán)節(jié)。

3.1 課前準(zhǔn)備階段：學(xué)生登陸學(xué)習(xí)平臺，瀏覽本次學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)習(xí)定時器和計數(shù)器相關(guān)概念的微課，對定時器和計數(shù)器有初步的認(rèn)識，完成課前調(diào)研。絞死根據(jù)平臺反饋的情況進(jìn)行分組，以小組為單位，展示流水燈的控制效果，吸引學(xué)生的注意力：想成為燈光設(shè)計師嗎？帶著好奇，進(jìn)入課中活動環(huán)節(jié)教師對定時器和計數(shù)器的應(yīng)用進(jìn)行任務(wù)分解，每個任務(wù)2課時，主體思路是都采用了情景創(chuàng)設(shè)，任務(wù)探究，拓展應(yīng)用的模塊實(shí)現(xiàn)。下面我來具體說下如何解決定時器和計數(shù)器的教學(xué)重點(diǎn)。

任務(wù)一：單向流水燈的循環(huán)控制——定時器的簡單應(yīng)用

課堂伊始，教師通過演示流水燈的效果，明確任務(wù)要求。引導(dǎo)學(xué)生探究定時器的分類，定時時間的計算，借助仿真軟件更好地理解定時器的工作原理，學(xué)會繪制輸入輸出波形圖。

分析任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生找出關(guān)鍵點(diǎn)，為后續(xù)列I/O分配表提供幫助。逐步深入探究學(xué)習(xí)：控制程序片段設(shè)計。學(xué)生邊討論、邊對照、邊繪制I/O分配表。團(tuán)隊(duì)合作、討論完成外部接線圖，做中學(xué)。借助微課完成程序設(shè)計，老師負(fù)責(zé)巡查和指導(dǎo)。最后在編程軟件上輸入程序，通過組間交流，互幫互助進(jìn)行接線并調(diào)試，突破難點(diǎn)。接著，迎接檢查，展示成果，交流心得，分享解決問題的辦法。最后，評價總結(jié)，通過自評、互評、師評進(jìn)行三維評價。

任務(wù)二：交通燈的控制——定時器的復(fù)雜應(yīng)用

教師通過播放某十字路口交通燈視頻片段，引導(dǎo)學(xué)生觀察紅綠燈的變化，提出任務(wù)要求。

分析項(xiàng)目任務(wù)：其中，時間的長短，可用定時器實(shí)現(xiàn);程序的循環(huán)，可以利用多個定時器組成的占空比可調(diào)的循環(huán)控制電路實(shí)現(xiàn)，理清教學(xué)重點(diǎn)。

引導(dǎo)學(xué)生畫出交通信號燈控制時序圖。逐步深入探究學(xué)習(xí)：控制程序片段設(shè)計。學(xué)生邊討論、邊對照、邊繪制I/O分配表。團(tuán)隊(duì)合作、討論完成外部接線圖，做中學(xué)。借助微課，讓學(xué)生大膽完成程序設(shè)計，老師負(fù)責(zé)巡查和指導(dǎo)。最后在編程軟件上輸入程序，通過組間交流，互幫互助進(jìn)行接線并調(diào)試，突破難點(diǎn)。接著，迎接檢查，展示成果，交流心得，分享解決問題的辦法。最后，評價總結(jié)，通過自評、互評、師評進(jìn)行三維評價。

進(jìn)入任務(wù)三單向流水燈的循環(huán)控制——計數(shù)器的應(yīng)用

和任務(wù)一的流水燈效果不同，本次任務(wù)是通過計數(shù)器實(shí)現(xiàn)的。

教師通過演示流水燈的效果，明確任務(wù)要求引導(dǎo)學(xué)生探究計數(shù)器的分類，借助仿真軟件更好地理解計數(shù)器的工作原理，學(xué)會繪制輸入輸出波形圖。

分析任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生找出關(guān)鍵點(diǎn)，為后續(xù)列I/O分配表提供幫助。逐步深入探究學(xué)習(xí)：控制程序片段設(shè)計。學(xué)生邊討論、邊對照、邊繪制I/O分配表。團(tuán)隊(duì)合作、討論完成外部接線圖，做中學(xué)。借助微課完成程序設(shè)計，老師負(fù)責(zé)巡查和指導(dǎo)。最后在編程軟件上輸入程序，通過組間交流，互幫互助進(jìn)行接線并調(diào)試，突破難點(diǎn)。接著，迎接檢查，展示成果，交流心得，分享解決問題的辦法。

最后，評價總結(jié)，通過自評、互評、師評進(jìn)行三維評價。

任務(wù)四：簡單密碼鎖的控制——定時器和計數(shù)器的綜合應(yīng)用

播放打開密碼鎖視頻，引導(dǎo)學(xué)生觀察效果，提出項(xiàng)目任務(wù)。本次課是定時器和計數(shù)器兩個編程元件的綜合應(yīng)用，使用計數(shù)器來控制密碼輸入的順序和次數(shù)，使用定時器控制密碼鎖的開鎖時間，在規(guī)定的時間內(nèi)如果不能打開密碼鎖，則會進(jìn)行報警。本項(xiàng)目采用“經(jīng)驗(yàn)法”編程。

分析項(xiàng)目任務(wù)：對計數(shù)器進(jìn)行復(fù)位，啟動開鎖并延時15s如何實(shí)現(xiàn)？

輸入密碼，對SB1-SB4實(shí)現(xiàn)順序計數(shù)，怎么設(shè)計程序？

統(tǒng)計總按鍵次數(shù)是否超過9次，引導(dǎo)學(xué)生解決問題。

逐步深入探究學(xué)習(xí)：控制程序片段設(shè)計。學(xué)生邊討論、邊對照、邊繪制I/O分配表。團(tuán)隊(duì)合作、討論完成外部接線圖，做中學(xué)。

引導(dǎo)學(xué)生完成程序設(shè)計，老師負(fù)責(zé)巡查和指導(dǎo)。最后在編程軟件上輸入程序，通過組間交流，互幫互助進(jìn)行接線并調(diào)試，突破難點(diǎn)。接著，迎接檢查，展示成果，交流心得，分享解決問題的辦法。

最后，評價總結(jié)，通過自評、互評、師評進(jìn)行三維評價。

4 教學(xué)反思

優(yōu)點(diǎn)：①為契合學(xué)生興趣點(diǎn)，運(yùn)用信息化教學(xué)手段，讓學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)自學(xué)，延伸了課堂;

②采用任務(wù)驅(qū)動法，學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，重點(diǎn)突出，參與度高，全部小組都能順利完成任務(wù);

③學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，在做中學(xué)，做中教，教師引導(dǎo)啟發(fā)，及時解決疑問，助理學(xué)生掌握技能。

不足：部分學(xué)生編程時間過長，接線端接觸不良等情況。今后可采用實(shí)訓(xùn)檔案的形式幫助學(xué)生及時記錄經(jīng)驗(yàn)，通過多次練習(xí)，逐步培養(yǎng)編程邏輯思維，提升技能水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 周萬珍，高鴻斌（第一版）.PLC分析與設(shè)計應(yīng)用[M].北京：北京機(jī)械工業(yè)出版社，2004：32.