《交通灯的可编程控制》教学设计（共12篇）
摘 要： 采用任务驱动，由观察实际交通灯的变化引出本次任务，进行任务分析、决策、实施，最后进行总结评价，帮助学生更好地掌握由可编程控制器控制交通灯变化。
关键词： 任务 PLC 十字路口交通灯
可编程控制器是目前应用极为广泛的工业控制专业，是集机、电于一体实践性很强的专业课，是机电专业中专学生的主干课程，也是维修电工国家职业资格的核心课程。
一、教材分析
本节课项目选自《可编程序控制器应用技术》（机械工业出版社 程显吉主编）第二章《S7-200系列PLC的基本指令及寻址方式》中第二节《定时器指令》，本教材是中等职业教育“十一五”规划教材。
二、学情分析
本节课的授课对象是中职机电技术应用专业二年级学生，大多数学生的数理逻辑思维能力差，且注意力难于保持较长时间。学生对纯理论的学习缺乏兴趣，对实践操作兴趣较浓厚，但执行规范的能力及遵守纪律的意识较差。
三、教学目标
（一）知识与技能
1.掌握用PLC控制十字路口交通灯的时序图绘制、I/O分配及实物接线图绘制。
2.掌握西门子PLC基本指令、定时器指令及比较指令的使用。
3.掌握十字路口交通灯的PLC程序设计。
4.掌握简单故障现象的检修。
（二）过程与方法
通过任务分析、任务决策、任务实施、总结与评价，实现“做中学，学中做”。
（三）情感与态度
1.实事求是的学习态度和探究能力。
2.小组合作的团队精神和竞赛意识。
3.树立安全文明生产的观念，形成良好的职业道德。
四、教学重点与难点
（一）教学重点
1.掌握用PLC控制十字路口交通灯的I/O分配及PLC的外部接线图。
2.掌握THSMS-A型实验台上交通灯控制的接线。
3.掌握十字路口交通灯的控制过程，并熟练使用编程软件进行程序编写、下载、调试。
（二）教学难点
1.十字路口交通灯的程序设计。
2.解决在实际操作过程中出现的故障。
五、教学方法
“做中教”，采用情境教学、任务驱动、启发式教学等方法，通过操作演示、启发引导、个别指导、点评反馈等手段展开教学。
“做中学”，采用探究式、讨论式、合作式、实践式等学习方法，通过自主学习和小组合作学习等途径进行学习。
六、教学过程
（一）课前准备
1.布置学生观察某一十字路口交通灯的变化情况，并拍摄一段视频上交。
2.学生查阅书籍，回忆老师讲过的指令思考如果用PLC控制技术实现该路口的交通灯控制，那么怎么办？
（二）课堂活动
1.活动一：项目引入。
老师播放视频，创设情境，抓住学生注意力，激发学生的学习兴趣。
2.活动二：任务分析。
（1）项目描述：PLC实现交通信号灯的控制，规律：先是东西方向绿灯亮25秒，然后闪亮3秒，绿灯闪过之后是东西方向黄灯亮2秒，接下来是南北方向绿灯亮15秒、闪亮3秒及南北方向黄灯亮2秒。在东西方向绿灯亮、闪亮及东西方向黄灯亮的同时，南北方向亮的是红灯；在南北方向绿灯亮、闪亮及南北方向黄灯亮的同时，东西方向亮的是红灯。信号灯按此规律不断重复。（2）老师播放视频，了解最终正确显示结果。（3）引导学生画出十字路口交通灯时序图。
3.活动三：任务决策。
（1）确定I/O分配。（2）绘制PLC外部接线图。（3）绘制实际接线图的连接。（4）确定编程思路及主要使用的指令。
4.活动四：任务实施
（1）播放视频强调安全操作注意点：除调试外，不能带电操作，尤其是接线一定要断电。播放视频老师演示接线。（2）搭建硬件电路，安全接线，并检测接线可靠性。（3）用软件编写梯形图，下载并进行调试。
赛一赛，看哪一组配合得好，做得既快又好，评选出前三名并发小奖品以示鼓励。
（4）故障排除。
5.任务五：提高与总结
（1）对任务实施过程中学生出现的故障进行分析，对照常见故障检修表，和学生一起讨论故障检修的方法，化解难点。赛一赛：设置故障，小组派一名成员进行比赛故障检修，看哪一组快。（2）给出样例程序并进行总结。（3）填写学习过程评价表。
6.任务六：布置作业
七、教学反思
（一）可取之处
1.项目选取“十字路口交通灯的PLC控制”贴近学生生活实际，较好地激发了学生的学习兴趣和学习动机；难度适中，由项目的评估和验收情况来看，95%的同学能够完成任务，锻炼技能的同时，极大提高学习成就感，为今后的继续学习打下坚实基础。
2.教学设计上以十字路口交通灯的控制的整个工作过程为导向，将具体教学目标落实到各个工作任务中，同时，学生工作页中的知识链接、操作指导和教师制作的教学视频，为本项目的教学重点难点提供了所需补充，达到了化难为易的目的。
3.组织形式，通过小组合作学习，较好地实现了优势互补，特别是在故障检修环节，如一个小组内故障不尽相同，这时小组内同学相互检查、排故。另外就常见故障现象及解决办法我列出了表格帮助同学进行排查，较好地解决了难题。
4.评价方式，在教学环节中，变由教师一方评价为学生自评、互评，老师总评的大家一起参与的评价方式，起到了很好的互动作用。
（二）不足之处
进度控制方面，由于学生在知识和能力方面存在较大差异，小组内完成时间相差较多，一定程度上影响了整体进度。
（三）改进措施
目前,PLC世界总销售量不断上升,生产厂家不断涌现,品种不断翻新。世界上有二百多个PLC生产厂家,其中比较有名的有德国的西门子、美国的AB、日本的三菱和松下等等。本文以德国西门子PLC S7-200机型和日本松下PLC FP1机型在交通灯控制系统中的应用为例,把两种机型PLC在编程方面进行一下比较。
交通灯控制系统的工作原理:按下启动按钮后,东西绿灯亮4秒后闪2秒灭,黄灯亮2秒灭,红灯亮8秒灭,循环。按下启动按钮的同时,南北红灯亮8秒灭,绿灯亮4秒后闪2秒灭,黄灯亮2秒灭,循环。
德国西门子PLC S7-200机型编程(见图1)、日本松下PLC FP1机型编程如下如下(见图2)。
根据上面两种机型编写的程序,分析如下:
1两种机型PLC编程语言类型相似
不论是德国西门子PLC S7-200机型,还是日本松下PLC FP1机型主要的两大编程语言都是梯形图和指令助记符。梯形图语言形象直观,是在电气控制系统中常用的继电接触器控制电路的基础上演变而来的,逻辑关系明显,是目前使用最多的一种PLC编程语言。指令助记符语言类似于计算机汇编语言,它用一系列操作指令组成的语句表将控制流程描述出来。对于同一厂家的PLC产品,其指令助记符语言和梯形图语言是相互对应的,可互相转换。
2两种机型PLC编程符号不尽相同
在梯形图语言中,常开触点、常闭触点是最常用的逻辑符号,两种机型的符号都是用、来表示的。除此之外,大部分梯形图编程符号是不一样的。比如,对于输出线圈来说,德国西门子PLC S7-200机型编程符号是,日本松下PLC FP1机型编程符号是。在指令助记符语言中,对于初始加载指令,西门子PLC编程符号是LD和LDN,松下PLC编程符号是ST和ST/;对于输出线圈指令,西门子PLC编程符号是OT,松下PLC编程符号是=。这两种机型PLC,由于源于不同国家、不同厂家,绝大部分的编程符号是不同的,但指令体系的结构大体相同。总体来说,对于指令体系和编程软件,德国西门子PLC S7-200机型要比日本松下PLC FP1机型更加丰富和完善。
3两种机型PLC编程思路和方法是相似的
(1)定时器的并联方法相似。在以上两个程序中,不论在东西方向和南北方向控制都用到四个定时器的并联,而且定时器并联都表示定时器同时开始计时。此外,这两个程序中,对应的定时器定时时间参数都是一样的。
(2)循环控制编程方法相似。根据交通灯的控制要求,可以看出,循环控制是此程序的编程重点。为了实现16秒一个循环周期,在西门子PLC程序中,用T40和T44常闭触点来解决;在松下PLC程序中,用T3和T7常闭触点来解决,编程方法非常地相似。
(3)闪烁控制编程方法相似。在此程序中,实现绿灯闪烁控制是编程难点。可以采用多种方法自行编程来实现闪烁控制,但那比较麻烦。本程序采用了编程语言中自带的特殊存储器来控制,它是一个时间脉冲寄存器,不受编程控制,实现循环脉冲的输出。在西门子PLC程序中,用SM0.5来实现;在松下PLC程序中,用R901C来实现。这两个寄存器的功能都是以1秒为周期不断地输出脉冲,接通0.5秒,断开0.5秒。
由上可以看出不同机型PLC虽然编程符号不尽相同,但是编程思路和方法是相似的,所以学好一种机型PLC,对学其它机型PLC会有触类旁通的作用。除了在软件编程上有联系之外,各种机型PLC在硬件上也有很多的相同之处,主要体现在它们的结构和工作原理是相同的。PLC的结构都包括CPU模块、输入输出接口模块、编程器模块、电源模块等等,PLC的工作原理都是顺序扫描,不断循环的。但目前,不同厂家的PLC在标准化方面做得还不够完善,绝大多数PLC采用的专用总线、专用通信网络和协议不同,使它们互不相容,但随着PLC的飞速发展和IEC61131-3《可编程控制器的编程软件标准》的出台,不同机型实现标准化、通用化是必然的发展趋势。
参考文献
[1]翟红程.西门子S7-200PLC应用教程[M].北京:机械工业出版社,2006,7
[2]田淑珍.可编程控制器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2008,5
[3]廖常初.S7-200PLC基础教程[M].北京:机械工业出版社,2009,2
关键词：电气控制；可编程控制器；教学改革
作者简介：何新霞（1966-），女，河南滑县人，中国石油大学（华东）信息与控制工程学院，副教授。（山东?青岛?266580）
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）27-0076-01
“电气控制及可编程控制技术”已成为高等院校电气工程及其自动化专业开设的一门重要的专业课程。其知识涵盖面宽、涉及内容广、更新发展迅速，强调理论基础，偏重实践应用，与工程实际结合紧密。[1]对于这样一门实践性和应用性都很强的课程，在进行课程教学时，不能过分强调基础、强调记忆、强调知识的掌握和累积，不能进行过细的“填鸭子”式教学，[2]忽略技能培养及工程应用，否则会制约对学生思考能力、创新精神的培养。作为“电气控制及可编程控制技术”课程的主讲教师，为了顺应发展的需要，有必要对课程内容及教学方法进行相应的教学改革研究和探讨。
一、更新和调整教学内容，保证教学内容的系统性、先进性和实用性
处理好电器控制与可编程控制技术（PLC）在教学中的地位及两者的关系，对课程讲授内容做适当的更新和调整，强调基础、精讲重点、突破难点。强调电器控制技术是课程的基础，但也应看到随着可编程控制技术的迅速发展，PLC在工业控制领域的应用范围越来越广泛，应充分意识到PLC是教学的重点。适当压缩电器控制部分所占学时，缩减电器控制部分的相关内容，对电器控制部分中的基础内容，如常用低压控制电器元件及电器控制线路的基本环节和基本原则等内容应加以重点讲解，同时在教学中引入晶体管时间继电器、固态继电器、接近开关等新型的、应用越来越广泛的电子继电器[3]进行介绍，对生产机械的电气控制线路重点讲解1～2例即可。对PLC控制系统的设计与编程方法做较为详细的讲解，对PLC实现模拟量控制、高速脉冲处理、联网通信等特殊功能的详细解决方案[4]给予重点讲解。增加大量的实际应用案例，以适应PLC日益普及的自动化应用范围的需求。同时，在教学中注意将传统电器控制与PLC控制两种控制线路结合、对应起来进行讲解，如对于实现电机的Y－△降压起动、顺序控制、自动循环控制，将传统电器控制与 PLC控制两种控制线路结合、对应起来，引导学生进行比较学习，有助于学生体会两种控制线路的差异。
二、设计和创新基于E-learning的课程学习模式
传统的学习模式一般是通过作业、实验环节来进行的。作业一般以章、节为单位进行布置，是对一章或一节内容的重复和模仿，实验也是在有限的时间内完成固定的实验项目、内容，起到了巩固课堂讲授效果的作用。但对于一门实践性和应用性都很强的课程来说，仅通过这样的学习环节是远远不够的，在一定程度上制约了学生分析思考、解决问题的能力和创新能力的培养。为此，在教学进行过程中，采用E-learning学习模式，将西门子S7－200系列PLC仿真软件平台引入教学。精选与工程实际和日常生活紧密相关的实例及问题，设置成小课题布置给学生，让学生思考、设计PLC程序，然后再导入仿真平台中进行实验调试，通过仿真平台上输出接点指示灯的亮、灭转换的模拟仿真和修改完善来验证自己所设计的程序是否正确。
结合课程进度，精选四人抢答器PLC控制设计，两种液体混合装置PLC控制设计，广告彩灯闪烁自动控制，四条皮带运输系统PLC控制，十字路口交通灯控制等实例。这种E-learning学习模式不受时间、场地的影响，只要在计算机上安装该软件就可进行模拟实验，使学生可以利用课堂知识来分析、解决实际问题。让学生学后就练、练中学，为提高学生的学习兴趣和学习成就感创建良好的学习平台。
三、面向工程应用，以“案例”为中心进行教学，加强实践环节
在教学方法上淡化理论和实践的界限，在基础知识够用的前提下，结合工程应用和相关的科研课题，进行以“案例为中心”的教学。在整个教学过程中增加大量的实际应用案例，以“案例”为中心的教学包括三个方面：一是选择若干个案例通过课堂讲授的方式将PLC控制系统的设计方法传授给学生。二是以大作业的方式将若干个案例（每个学生可选择其中2～3个）布置给学生来完成，要求学生利用各种渠道搜集相关资料完成以下几方面的工作：分析控制要求；确定系统控制方案；确定系统所需的I/O点数，进行I/O点的分配；设计I/O连接图；进行PLC程序设计。三是加强实践环节，通过进入PLC控制实验室、相关的科研室等场所，联机调试，直到满足要求为止。
以大作业的方式设计的案例有：深孔钻组合机床PLC控制；燃油锅炉控制系统；全自动洗衣机PLC控制；污水净化控制系统；机械手控制；自升式海洋平台升降控制；三相异步电动机变频调速系统设计；直流电机PWM调速系统设计。
控制对象以实物对象和基于仿真技术的虚拟对象相结合的方式开展。如异步电动机变频调速系统设计，选择测速发电机实现电机转速的测量，S7－200PLC作为控制器，通过软件编程实现转速调节器的设计，采用富士变频器作为执行机构，完成对三相异步电动机的变频调速。如直流电机PWM调速系统设计，选择旋转编码器作为测速元件，利用S7－200PLC的PID功能指令、高速脉冲输出功能输出PWM信号，驱动H桥主电路的IGBT实现调压调速功能。
对控制对象不易构建的系统，利用毕业设计环节采用组态技术构建了相应的虚拟对象，如针对全自动洗衣机、自升式海洋平台升降控制，基于组态技术搭建了相应的仿真模型。基于组态技术的全自动洗衣机仿真模型如图1所示。左侧部分是全自动洗衣机的外观图，运行时显示洗衣机的进水、洗涤电机的正反转、排水以及脱水情况。右上部分是水位监测仪，用来显示水位的变化情况。左下部分为开关按钮部分，运行时可以选择在此区域对洗衣机进行操作，也可通过外部按钮开关进行操作。
以三桩腿自升式海洋钻井平台为控制对象，基于组态技术建立的仿真模型，其控制功能基本要求能够实现平台的上升和下降控制以及单桩腿上升、下降控制；平台的平衡控制及多种故障报警功能。
四、进一步完善课程教学基础环节
重新编写教材，除基本的教学内容外，在教材中编入工程应用实例、PLC仿真软件等内容。
改进教学方法、手段。根据课程教学内容制作符合该课程教学特点的课件，充分利用FLASH动画技术、仿真软件，使课件营造出一个生动逼真的教学环境，可促使学生更好地掌握教学内容，提高学习效率和兴趣。课程教学过程中采用研讨的方式，经常采用讨论式教学方式，给出一个论题，让学生们自己讨论解决。
在主张课程的工程意义，主张其实践性和应用性的同时，在课程评价上采用灵活、全面的考核方法。将平时的小课题、案例等列为考核的内容。
五、结语
“电气控制及可编程控制技术”作为电气工程及其自动化专业一门重要的专业课程，是一门实践性和应用性都很强的课程。顺应发展的需要，在进行课程教学时，通过更新和调整教学内容；设计和创新课程学习模式；面向工程应用以“案例”为中心进行教学，加强实践环节；进一步完善课程教学基础环节等几个方面进行教学改革探讨。对学生思考能力、创新精神及工程应用能力的培养，均起到很好的推动作用。
参考文献：
[1]王平,董磊,何新霞.电气控制及可编程控制技术[M].东营:中国石油大学出版社,2009.
[2]陈美谦.浅谈“电器控制与PLC技术”课程教学[J].集美大学学报,
2007,8(2):78-81.
[3]邓则名,程良伦,谢光汉.电器与可编程控制器应用技术[M].第三版.北京:机械工业出版社,2009:39-42.
[4]凌永发,杨光永,等.“电气控制与可编程序控制器”重点课程建设实践与思考[J].云南民族大学学报(自然科学版),2008,17(3):283-286.
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第一章 概述 1.设计内容
本系统需要采用AT89C51单片机AT89C5中心器件来设计交通灯控制器，实现以下功能: 1.1初始东西绿灯亮,南北红灯亮,东西方向通车。1.2黄灯闪烁后,东西路口红灯亮同时南北路口绿灯亮,南北方向开始通车。1.3延时27s，南北方向绿灯灭，黄灯闪烁3次，然后又切换成东西方向通车，如此重复。
设计交通灯控制系统硬件电路与软件控制程序，对硬件电路与软件程序分别进行调试，并进行软硬件联调，要求获得调试成功的仿真图。2.设计目的
2.1 了解交通灯管理的基本工作原理。2.2 熟悉AT89C51工作原理和应用编程。
2.3 熟悉AT89C51行接口的各种工作方式和应用。
2.4 熟悉AT89C51数器/定时器的工作方式和应用编程外部中断的方法。2.5 掌握多位LED显示问题的解决。3.设计原理
AT89C51片机具有控制二连体共阴极数码管和发光二极管的输出显示以及检测按键输入的功能。利用AT89C51片机模仿制作室外十字路口多功能交通灯，实现室内控制与室外显示的功能。合理控制交通繁忙,交通特殊情况和恢复交通正常的三种情况。
本设计用4个共阳极LED数码管的分别表示东、西、南、北四个方向路口，以数码管的上、中、下3个横段分别代表红、黄、绿3盏灯，用P0、P1口分别输出控制模拟交通灯的状态显示的数码管和倒计时显示数码管的状态码，P3^
1、P3^
2、P3^4-P3^7控制数码管的位选，P2^0-P2^4接收中断信号并反馈给INT0接口进行中断处理。
第二章 硬件设计
1.设计框图 如图2-1所示 此处要有文字说明
图2-1设计框图
2.元器件选择及其功能介绍
AT89C51是一种带4K字节LASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51片引脚图如下图2-2所示。
图2-2 AT89C51片引脚图
主要特性：
·与MCS-51 兼容
·4K字节可编程闪烁存储器 ·寿命：1000写/擦循环 ·数据保留时间：10年 ·全静态工作：0Hz-24MHz ·三级程序存储器锁定 ·128×8位内部RAM ·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器,5个中断源 ·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式 ·片内振荡器和时钟电路 3.设计原理图
硬件电路图通过Proteus 仿真之后如图2-3所示，其中： 按钮K0连接P2^0端口实现红灯全亮，处理交通意外 按钮K1连接P2^1端口实现南北方向亮灯时间+1s 按钮K2连接P2^2端口实现南北方向亮灯时间-1s 按钮K3连接P2^3端口实现东西方向亮灯时间+1s 按钮K4连接P2^4端口实现东西方向亮灯时间-1s
图2-3整体连接电路原理图
第三章 软件设计
1.各个程序段介绍 1.1数码管显示
void Display(uchar j)//j控制显示table中连续位的起始点 { char h,l;if(j<11)//根据状态判定时间
{
h=Time_EW/10;//EW通行时间十位
l=Time_EW%10;//EW通行时间个位
} else if(j<23){
h=Time_SN/10;//SN通行时间十位
l=Time_SN%10;//SN通行时间个位
} for(i=0;i<4;)//按位显示通行状况及时间
{
P0=table1[j];//通行状况显示
P3=tab[i];//位选显示
i++;
j++;
if(i%2)//两位计时显示
{
P1=table[l];
Delay(400);
}
else
{
P1=table[h];
Delay(400);
} } Delay(5);} 1.2 INT0外部中断服务程序
void EXINT0(void)interrupt 0//INT0外部中断 { EX0=0;//关中断
if(Busy_Button==0){
P0=0xFE;//意外按钮按下全显示红灯
for(;Busy_Button!=1;)//意外按钮弹起时恢复之前状态
Display(24);} /*四个时间控制按钮分别控制SN、EW方向初始通行时间加减，最长不超过s，最少不低于s*/ if(SN_Add==0)//SN+1 {
SN1+=1;
if(SN1>99)
SN1=99;} if(SN_Red==0)//SN-1 {
SN1-=1;
if(SN1<20)
SN1=20;} if(EW_Add==0)//EW+1 {
EW1+=1;
if(EW1>99)
EW1=99;} if(EW_Red==0)//EW-1 {
EW1-=1;
if(EW1<20)
EW1=20;} EX0=1;//开中断 } 1.3延时子程序
void Delay(uchar a)//循环a次 { uchar x;x=a;while(x--){;} } 2.程序
#define uchar unsigned char #include
uchar x;x=a;while(x--){;} } void Display(uchar j){ char h,l;if(j<11){
h=Time_EW/10;
l=Time_EW%10;} else if(j<23){
h=Time_SN/10;
l=Time_SN%10;} for(i=0;i<4;){
P0=table1[j];
P3=tab[i];
i++;
j++;
if(i%2)
{
P1=table[l];
Delay(400);
}
else
{
P1=table[h];
Delay(400);
} } Delay(5);} void EXINT0(void)interrupt 0 { EX0=0;if(Busy_Button==0){
P0=0xFE;
for(;Busy_Button!=1;)Display(24);} if(SN_Add==0){
SN1+=1;
if(SN1>99)
SN1=99;} if(SN_Red==0){
SN1-=1;
if(SN1<20)
SN1=20;} if(EW_Add==0){
EW1+=1;
if(EW1>99)
EW1=99;} if(EW_Red==0){
EW1-=1;
if(EW1<20)
EW1=20;} EX0=1;
} void timer0(void)interrupt 1 using 1 { TH0=0x3C;TL0=0xB0;count++;if(count==20){
Time_EW--;
Time_SN--;
count=0;} } 第四章 仿真结果及其总结
1.仿真结果图
1.1正常状态的仿真结果如图4-1所示
图4-1正常状态
1.2黄灯状态的仿真结果如图4-2所示
图4-2黄灯状态
1.3紧急状态的仿真结果如图4-3所示
图4-3 紧急状态
1.4延长通行时间的仿真结果如图4-4所示
图4-4延长通行时间
2.总结
通过这次交通灯的课程设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决现实问题的能力。使我在单片机的基本原理、单片机应用学习过程中，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为一名合格的应用型人才打下良好的基础。综合课程设计让我把以前学习到的知识得到巩固和进一步的提高认识，对已有知识有了更深层次的理解和认识。在此，由于自身能力有限，在课程设计中碰到了很多的问题，我通过查阅相关书籍、资料以及和周围同学交流得到解决。
通过这次交通灯的课程设计,使我了解了写毕业设计的流程和方法。为自己以后的毕业论文的设计做一次练习，具有积极的意义。还有交通灯是我们生活中非常常见的一种东西，对于我们学以致用的这种能力得到了很好锻炼，能够为我们以后的工作于学习打下基础。
一、功能要求
要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为25秒，黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道；黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次。
二、电路图
说明：1)每一位数码管位选要分开，对应IO口参照程序中红色部分 2）图示数码管为共阳，没加驱动数码管显示较暗，建议加驱动
三、程序
//TrafficLight.c #include“reg52.h”
//IO口定义 sbit red_1 =P2^0;//南北方向 sbit red_2 =P2^3;//东西方向 sbit yellow_1 =P2^1;sbit yellow_2 =P2^4;sbit green_1 =P2^2;sbit green_2 =P2^5;sbit com1_1 =P3^6;//十位 南北方向 数码管位选 sbit com1_2 =P3^7;//个位 南北方向 sbit com2_1 =P3^4;//十位 东西方向 sbit com2_2 =P3^5;//个位 东西方向
//全局变量 char time=30;//倒计时
unsigned char num1=0,num2=0;//辅助计时 unsigned char flag1=0,flag2=0;//黄灯闪标志位 unsigned char shi1,shi2,ge1,ge2;//数码管十位个位
const unsigned char ledNum[] =
{// 0 1
A
b
c
d
E
F
不显示-o(18)H(19)h(20)C(21)0(22)n(23)0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xA7,0xA1,0x86,0x8e,0xFF,0xbf,0xa3,0x89,0x8b,0xc6,0xc0,0xab };//共阳数码管
//中断优先级别T0>T1，数码管显示中断间隔2ms，计时时间间隔50ms //计时要求比较精确，间隔长，不应该被打断，故中断优先级要高，使用T0 //数码管中断可以被打断，打断时间较短，不会影响显示，使用T1 //在交通灯中，计时和数码管显示一直进行，故定时器开启后不用停止 void InitInter(void){ TMOD=0x11;//设置定时器工作方式为16位计时器
TH0=(65535-45872)/256;//11.0592M晶振，50ms TL0=(65535-45872)%256;TH1=(65535-1835)/256;//11.0592M晶振，2ms TL1=(65535-1835)%256;EA=1;ET0=1;ET1=1;TR0=1;TR1=1;}
void Display(void){ static unsigned char i=1;
switch(i){ case 1:
com2_2=0;
P0=ledNum[shi1];
com1_1=1;
break;case 2:
com1_1=0;
P0=ledNum[ge1];
com1_2=1;
break;case 3:
com1_2=0;
P0=ledNum[shi2];
com2_1=1;
break;case 4:
com2_1=0;
P0=ledNum[ge2];
com2_2=1;
break;
default:;}
i++;if(i>4)i=1;}
//红灯可以直接变成绿灯，但绿灯必须先变成黄灯再变红灯 void main(void){ bit i=0;InitInter();
while(1){
red_1=0;//0为亮
red_2=1;
green_2=0;
time=30;
while(time>5)
{
shi1=time/10;
ge1=time%10;
shi2=(time-5)/10;
ge2=(time-5)%10;
}
green_2=1;
yellow_2=0;
flag2=1;
num2=0;
while(time>0)
{
shi1=time/10;
ge1=time%10;
shi2=time/10;
ge2=time%10;
}
flag2=0;
yellow_2=1;
red_2=0;
red_1=1;
green_1=0;
time=30;
while(time>5)
{
shi2=time/10;
ge2=time%10;
shi1=(time-5)/10;
ge1=(time-5)%10;
}
green_1=1;
yellow_1=0;
flag1=1;
num2=0;
while(time>0)
{
shi2=time/10;
ge2=time%10;
shi1=time/10;
ge1=time%10;
}
flag1=0;
yellow_1=1;
//red_1=0;
//green_2=0;} } void Timer_0(void)interrupt 1//计时 { TH0=(65535-45872)/256;TL0=(65535-45872)%256;num1++;if(num1>=20){
num1=0;
time--;
//if(time<0)time=30;
//处理time，显示方式
} if(flag1||flag2){
num2++;
if(num2>=10)
{
num2=0;
if(flag1)yellow_1=~yellow_1;
if(flag2)yellow_2=~yellow_2;
} } }
void Timer_1(void)interrupt 3 { TH1=(65535-1835)/256;//11.0592M晶振，2ms TL1=(65535-1835)%256;
1、目的：学习8255使用方法，学习模拟交通灯控制的方法，学习双色灯的使用。
2、要求：控制4个双色LED灯(可发红,绿,黄光)，模拟十字路口交通灯管理。
3、电路及连线
PC0-PC3连DG1-DG4，PC4-PC7连DR1-DR4。8255片选CS8255连138译码处210H。
4、说明（1）因为本实验是模拟交通灯控制实验，所以要先了解实际交通灯的变化规律。假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态0为东西红灯，南北红灯。然后转状态1南北绿灯通车,东西红灯。过一段时间转状态2，南北绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒,东西仍然红灯。再转状态3，东西绿灯通车,南北红灯。过一段时间转状态4，东西绿灯闪几次转亮黄灯，延时几秒,南北仍然红灯。最后循环至状态1。
（2）双色LED是由一个红色LED管芯和一个绿色LED管芯封装在一起，公用负端。当红色正端加高电平，绿色正端加低电平时，红灯亮；红色正端加低电平，绿色正端加高电平时，绿灯亮；两端都加高电平时，黄灯亮。（3）74LS240为8输入输出的反向驱动器。
5、完成的任务
（1）利用计算机和微机原理试验箱，将实验6的程序Tlamp_88.asm在试验箱运行和调试。全速运行，观察整体效果。单步运行，观察程序每条语句额执行效果，理解语句含义。（2）修改实验连线为，PC7-PC4连DG1-DG4，PC3-PC0连DR1-DR4。8255片选CS8255连138译码处210H孔。将Tlamp_88.asm另存为jiaotong.asm。修改jiaotong.asm，实现交通灯原有功能。
（3）修改实验连线为，PB7-PB4连DG1-DG4，PB3-PB0连DR1-DR4。8255片选CS8255连138译码处210H孔。将jiaotong.asm另存为jiaotong2.asm。修改jiaotong2.asm，实现交通灯原有功能。
（4）将jiaotong2.asm另存为jiaotong3.asm。修改jiaotong3.asm，实现交通灯各个灯亮和灭的时间是原有时间的3倍。
6、实验程序框图
7、源程序： Tlamp_88.asm
;FOR
EAT 598 PC55
EQU 212H
211 P55CTL EQU 213H D1
EQU 10H
D2
EQU 50H
DATA
SEGMENT PB
DB ? DATA
ENDS STACK
SEGMENT STACK STA
DW 50 DUP(?)TOP
EQU LENGTH STA STACK
ENDS CODE
SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA START:
PUSH
CS
POP
DS
MOV
DX,P55CTL
;设置为全输出
MOV
AL,80H
OUT
DX,AL
MOV
DX,204H
MOV
AL,00H
OUT
DX,AL
;清LED
MOV
DX,PC55
;全红
MOV
AL,0FH
OUT
DX,AL
MOV
BX,7fH
CALL
DLY BG:
MOV
AL,96H
;南北绿,东西红
OUT
DX,AL
MOV
BX,D2
CALL
DLY
MOV
CX,03H XH1:
MOV
AL,9FH
;南北绿灭
OUT
DX,AL
MOV
BX,D1
CALL
DLY
MOV
AL,96H
;南北绿亮
OUT
DX,AL
MOV
BX,D1
CALL
DLY
LOOP
XH1
MOV
AL,06H
;南北黄
OUT
DX,AL
MOV
BX,D1
CALL
DLY
MOV
BX,D1
CALL
DLY
MOV
AL,69H;南北红,东西绿
OUT
DX,AL
MOV
BX,D2
CALL
DLY
MOV
CX,03
XH2:
MOV
AL,6FH;东西绿灭
OUT
DX,AL
MOV
BX,D1
CALL
DLY
MOV
AL,69H
;东西绿亮
OUT
DX,AL
MOV
BX,D1
CALL
DLY
LOOP
XH2
MOV
AL,09H
;东西黄
OUT
DX,AL
MOV
BX,D1
CALL
DLY
MOV
BX,D1
CALL
DLY
JMP
BG
DLY
PROC
NEAR
PUSH
CX
DDD:
MOV
CX,0FFFH CCC:
LOOP
CCC
DEC
BX
CMP
BX,0
JNE
DDD
POP
CX
RET
DLY
ENDP
CODE
ENDS END
关键词：机场低压供电控制系统,S7-200PLC,Smart-1000触摸屏
0 引言
襄樊机场的用电负荷总体上属于一级负荷 (其中助航灯光、导航台、塔台等若干设备负荷属于特别重要负荷) , 对供电的连续可靠性有着较高的要求。该机场低压供电系统采用单母分段供电方式, 设独立双电源供电, 两路电源可互为备用, 并在Ⅱ段母线侧设柴油发电机一台, 以备两路电源均不能供电时投入发电机供电。
为了保证机场配电系统的可靠运行、提高供配电系统运行管理水平、降低运行成本、减少故障恢复时间、方便运行维护人员工作并大幅提高供配电系统的安全性, 本文采用的基于可编程控制器的供电系统设计可以提供供电系统的安全性、可靠性, 对于提高机场的安全运营具有重要意义。
该设计方案的主要优点包括:
(1) 抗干扰能力强、可靠性高。高可靠性是电气控制设备的主要性能, PLC控制系统采用了现代大规模集成电路技术, 内部电路具有先进的抗干扰技术, 为了降低故障的发生率, 采用可编程二重容错处理技术。另外PLC控制系统还具有硬件故障自我检测功能, 出现故障时可及时发出警报信息。
(2) 功能完善、适用性强。随着PLC控制系统在现代控制领域的广泛应用, 可适用于各种规模的工业控制场合, 在各个工业控制中的技术应用也相当成熟。
(3) 经济合算。PLC控制系统可减少辅助设备的投资, 采用存储逻辑代替接线逻辑, 大大减少控制设备的外部接线, 可缩短控制系统的设计周期及建造周期。另外采用PLC控制系统可降低日常运行维护成本, 增加企业附加值回报。
综上所述, 采用PLC控制系统实现机场低压供电控制系统可有效的提高机场供电的安全性、可靠性, 减少由电源问题带来的安全隐患及经济损失。
1 低压供电系统的方案设计
根据机场对低压供电系统实现电源自动投切的要求, 该系统通过可编程控制器PLC、电压继电器、中间继电器、触摸屏等实现对低压供电系统的自动切换及运行状态的可视监视。本系统的主要任务是利用PLC模块采集断路器状态, 然后根据电源供电系统设计的工艺要求进行逻辑判断, 再通过PLC的开出模块实现断路器的分合控制, 从而达到电源自动投切的要求实现机场安全供电。供电系统图如图1所示。
系统的设计要求: (1) 正常运行时母联断开, 两条进线各带一段母线运行; (2) 当1#进线有故障时跳开QF1开关, 合QF4开关, 由2#进线带两段负荷; (3) 当2#进线有故障时跳开QF2开关, 合QF4开关, 由1#进线带两段负荷; (4) 当1#进线、2#进线均有故障时投发电机, 由发电机带两段负荷。其原理框图如图2所示。
2 低压供电控制系统的硬件设计
2.1 PLC控制系统的组成
本系统选用西门子S7-200系列PLC产品, 控制系统所用硬件选型如表1所示。
2.2 低压供电控制系统控制方案
低压供电控制系统硬件连接中心控制器采用德国西门子的PLC CPU 226及扩展模块EM221, 可满足系统对开关量的要求。主要对断路器分合状态、电源侧电压情况进行信息采集, 然后经过逻辑判断对断路器进行分合控制, 从而实现电源间的正确切换。该低压供电控制系统硬件及触摸屏安装在一个控制屏内。
3 软件系统的设计
3.1 下位机控制程序
本软件系统下位机控制程序采用STEP 7-Micro/WIN开发软件实现的。STEP 7-Micro/WIN功能强大, 使用方便, 简单易学。STEP 7-Micro/WIN的用户程序结构简单清晰, 即通过一个主程序调用子程序或中断程序, 还可以通过数据块进行变量的初始化设置。用户可以用语句表 (STL) 、梯形图 (LAD) 和功能块图编程, 不同的编程语言编制的程序可以相互转换[1]。
3.2 上位机监控系统
该监控系统的组态软件采用西门子WinCC flexible。WinCC flexible是新一代的西门子操作面板组态编程软件, 其功能强大, 界面人性化, 易用性好可显著提高编程人员的工作效率, 可以对西门子所有的人机界面产品进行组态编程[2]。
襄樊机场低压供电控制系统通过将PLC控制站接入Win CC监控系统实现了对工艺流程的监测、控制以及数据的处理、存储、分析等任务。作为精彩系列面板的组态软件, WinCC flexible简单直观、功能强大、应用灵活且智能高效。WinCC flexible软件包括一系列执行各种组态任务的编辑器和工具。可使用多种便捷的功能来组态显示画面, 例如缩放、旋转和对齐等功能。在WinCC flexible中, 可根据需要设置自己的工作环境。在组态工程时, 组态任务对应的工作窗口会出现在显示器上, 包括: (1) 项目窗口:显示项目结构 (项目树) , 进行项目管理; (2) 工具箱窗口:包含丰富的对象库; (3) 对象窗口:显示已创建对象, 并可以通过拖放操作复制到画面中; (4) 工作区:编辑、组态画面和对象; (5) 属性窗口:编辑从工作区域中选取的对象属性。
WinCC flexible的部件功能包括: (1) 变量管理:拥有独特的变量管理器, 可以集中管理项目中的所有变量; (2) 报警管理:报警管理器支持各种类型的报警; (3) 安全等级管理:安全等级管理功能丰富, 使用简单; (4) 配方管理:拥有完善的配方管理器, 具备清晰的配方数据结构。
WinCC flexible的功能特点:
(1) 丰富的画面对象库:基本对象库—开关、按钮和图形等;增强对象库—显示配方、趋势图等丰富的符号库。
(2) 高效、智能的组态方式:通过拖拽方式自动创建变量的显示对象及画面的切换按钮;支持画面对象的自动排列功能;支持用户自定义对象库。
(3) 独一无二的多语言组态:支持32种语言, 其中5种可以在线转换;支持多语言显示, 无需重新设计画面;独特的项目文本导入/导出功能, 提高并优化工程组态效率。
(4) Pack&Go轻松的项目更新与维护:利用Pack&Go功能, 工程师编辑修改项目后, 无需亲临现场就能轻松实现项目的维护和更新。
(5) 趋势图:趋势图控件可以显示实时数据及缓冲区中的数据。
4 结语
襄樊机场低压供电控制系统已处于投运状态, 根据运行状况的跟踪, 实践证明, 西门子S7-200 PLC和Smart-1000触摸屏的结合能较好地满足低压供电系统的控制要求, 对整个供电系统的安全、经济运行提供了有力保障。该设计方案整体成本较低、可靠性好、抗干扰能力强、维护成本低、可操作性高, 在市场中具备较强的竞争力, 为机场供电系统行业增添了一套完善的解决方案。
参考文献
[1]廖常初.PLC编程及应用[M].机械工业出版社, 2002
摘要：《可编程控制器课程》是机制类专业的选修课，本文针对机制类学生普遍把“机”“电”分隔开的现象，提出把《可编程控制器课程》与机制专业课相结合，通过改革教学环节，激发学生学习《可编程控制器课程》的兴趣。
关键词：《可编程控制器课程》 机制专业
可编程控制器作为20世纪80年代兴起的工业控制装置，以其高可靠性和高灵活性被广泛运用于机械设备和自动化生产线中。这就要求机制专业学生紧贴时代脉搏，把“电”知识融入“机”课程的学习中。但在教学过程中，情况却恰恰相反，我院机制专业学生人为地把“机”“电”分隔开，认为自己是机制类学生，学习电类课程仅仅是为了获得学分。那么，如何激发机制专业学生学习电类课程的兴趣，帮助他们把“电”与“机”类课程结合起来，使所学知识融会贯通，学以致用，这些都是教师亟待解决的问题。笔者以《可编程控制器课程》为例，通过课程融入的方式，来激发学生的学习兴趣。
一、“机”“电”教学相结合
兴趣是激发学生主动学习的动力。如何使学生意识到《可编程控制器课程》不是一个空泛的理论课程，而是能把所学理论知识学以致用，解决实际生产问题，成为教学改革的关键。
《可编程控制器课程》的教学以学为基础，以设备完成为目标，把《可编程控制器课程》的内容与机械设备结合起来，将“无形”转化为“有形”，即把理论教学、实践教学与机制类专业课程结合起来，激发学生学习的兴趣。
1.理论教学与机制专业的机床、液压等专业课的结合
如机制类学生最熟悉的是机床，所以在教学《可编程控制器基本指令》时，教师就可以引导学生讨论如何通过指令实现动作的控制，讨论如何通过改进程序解决学生操作机床时出现的问题。这样一来，《可编程控制器课程》的学习就不是一个“孤岛”，而是融入机制类课程的学习中，学生也由原来只会操作机床转变为思考如何通过程序的控制去解决操作过程中出现的问题。
2.实践教学与液压油路实验台的融入
在实验教学中融入液压油路实验台，解决PLC实验台传感器均采用开关模拟的问题，既能弥补液压传动课程中油路控制仅采用继电器控制的遗憾，又能有效衔接两门课程实验，使学生所学的知识不再是一个个分散的点。
在项目实践教学中，教师应充分考虑学生前期所学的课程。如在金工实习中使用过铣床、冲床、机械手等，能帮助学生熟悉这些机器的操作控制，然后教师可以这些设备为项目实践训练对象，制订具体项目的实践任务，使学生从操作员转变为掌控机器的设计员。
在具体实施过程中，教师应做到因材施教、因人而异，实施分层教学，即按照学生学习能力分组，确定每组不同的项目实践训练目标。这样，不仅增强了学生团结协作的能力，而且使不同层次的学生都得到了相应的锻炼。
二、结束语
通过改革《可编程控制器课程》的教学环节，教师能有效改善机制类学生对“电”类课程的排斥，加深学生对可编程控制器实用性的了解，有效激发了学生的学习兴趣。
参考文献：
[1]束长宝，吴桂峰，蒋步军，于照. 测控专业PLC实践教学一体化探讨[J].实验技术与管理，2012，（29）.
[2]王彰云，邹增丽.高职院校PLC课程实践教学改革研究[J].中国职业技术教育，2013，（11）.
[3]陈孟元，郎朗.工业控制网络与组态技术在可编程控制器教学中的交互应用研究[J].实验技术与管理，2013，（6）.
[4]高丽萍.基于工业组态软件的远程PLC虚拟控制系统的研究[D].成都：西华大学，2006.
[5]吴海江.任务驱动法在可编程控制器技术教学中的应用研究[J].辽宁教育行政学院学报，2010，（4）.
[6]骆智.可编程控制器（PLC）运行系统设计与实现[D].北京：北方工业大学，2004.
[7]徐良雄.《可编程控制器》课程“教学做一体化”的实践探索[J].武汉交通职业学院学报，2011，（1）.
一、位操作指令
1.逻辑取（装载）及线圈驱动指令
LD（load）：常开触点逻辑运算的开始。
LDN（load not）：常闭触点逻辑运算的开始
=（OUT）：线圈驱动指令。2.触点串联指令A/AN指令
A(And)：与操作，表示串联连接单个常开触点。
AN(And not)：与非操作，表示串联连接单个常闭触点 3.触点并联指令：O（Or）/ON（Or not）
O：或操作，表示并联连接一个常开触点。
ON：或非操作，表示并联连接一个常闭触点。4.电路块的串联指令ALD
ALD：块“与”操作，串联连接多个并联电路组成的电路块。
5.电路块的并联指令OLD
OLD：块“或”操作，并联连接多个串联电路组成的电路块。
注意输出线圈不能串联
6.置位/复位指令 S/R 置位指令S：使能输入有效后从起始位S-bit开始的N 个位 置“1”并保持。复位指令R：使能输入有效后从起始位R-bit开始的N 个位 清“0”并保持。7.边沿触发指令 EU/ED 上升沿触发指令EU :在EU指令前有一个上升沿时（由OFF→ON）产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲，驱动后面的输出线圈。
下降沿触发指令ED ：在ED指令前有一个下降沿时（由ON → OFF）产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲，驱动其后线圈。
二、基本位操作指令应用举例
抢答器程序设计
(1）控制任务：有3个抢答席和1个主持人席，每个抢答席上各有1个抢答按钮和一盏抢答指示灯。参赛者在允许抢答时，第一个按下抢答按钮的抢答席上的指示灯将会亮，且释放抢答按钮后，指示灯仍然亮；此后另外两个抢答席上即使在按各自的抢答按钮，其指示灯也不会亮。这样主持人就可以轻易的知道谁是第一个按下抢答器的。该题抢答结束后，主持人按下主持席上的复位按钮（常闭按钮），则指示灯熄灭，又可以进行下一题的抢答比赛。
（2）I/O分配表
输入
（3）程序设计 I0.0
S0 //主持席上的复位按钮
I0.1
S1 //抢答席1上的抢答按钮
I0.2
S2 //抢答席2上的抢答按钮
I0.3
S3 //抢答席3上的抢答按钮 输出
Q0.1
H1 //抢答席1上的指示灯 Q0.2
H2 //抢答席2上的指示灯 Q0.3
H3 //抢答席3上的指示灯
三、定时器指令
工作方式：3种定时指令分别为TON、TONR和TOF
定时器的工作原理：使能输入有效后，当前值PT对PLC内部的时基脉冲增1计数，当计数值大于或等于定时器的预置值后，状态位置1。
时基（按脉冲分，有1ms、10ms、100ms 三种定时器）
1ms定时器每隔1ms刷新一次，当扫描周期较长时，在一个周期内可能被多次刷新，其当前值在一个扫描周期内不一定保持一致。
10ms 定时器则由系统在每个扫描周期开始自动刷新。由于每个扫描周期内只刷新一次，故而每次程序处理期间，其当前值为常数。
100ms定时器则在该定时器指令执行时刷新。下一条执行的指令，即可使用刷新后的结果，非常符合正常的思路，使用方便可靠。
1、接通延时定时器
1.用于单一间隔的定时。上电周期或首次扫描，定时器状态位OFF(0)，当前值为0。使能输入接通时，定时器位为OFF(0)，当前值从0开始计数时间，当前值达到预置值时，定时器位ON(1)，当前值最大到32767并保持。使能输入断开，定时器自动复位，即定时器状态位OFF（0），当前值为0。
指令格式： TON Txxx，PT
2.有记忆接通延时定时器
用于对许多间隔的累计定时。上电周期或首次扫描，定时器状态位OFF（0），当前值保持。使能输入接通时，定时器位为OFF，当前值从0开始计数时间。使能输入断开，定时器位和当前值保持最后状态。使能输入再次接通时，当前值从上次的保持值继续计数，当累计当前值达到预设值时，定时器状态位ON（1），当前值连续计数最大到32767。
指令格式：TONR
Txxx，PT 3.断电延时延时定时器
断电延时型定时器用来在输入断开，延时一段时间后，才断开输出。使能端（IN）输入有效时，定时器输出状态位立即置1，当前值复位为0。使能端（IN）断开时，定时器开始计时，当前值从0递增，当前值达到预置值时，定时器状态位复位为0，并停止计时，当前值保持。
指令格式：TOF
Txxx，P
四、计数器指令
计数器用来累计输入脉冲的次数。计数器也是由集成电路构成，是应用非常广泛的编程元件，经常用来对产品进行计数。
计数器指令有3种：增计数CTU、增减计数CTUD和减计数CTD。
指令操作数有4方面：编号、预设值、脉冲输入和复位输入。
CTUD，增减计数器指令。有两个脉冲输入端：CU输入端用于递增计数，CD输入端用于递减计数。
指令格式：CTUD Cxxx，PV 例： CTUD C30，5
五、比较指令
1.字节比较
LDB、AB、OB
2.整数比较
LDW、AW、OW
3.双字整数比较
LDD、AD、OD
4、实数比较
LDR AR OR 比较运算符 ：== 等于、〈 小于、〉大于、〈= 小于等于、〉= 大于等于、〈〉不等于
例题：
控制要求：
一自动仓库存放某种货物，最多6000箱，需对所存的货物进出计数。货物多于1000箱，灯L1亮；货物多于5000箱，灯L2亮。
其中，L1和L2分别受Q0.0和Q0.1控制，数值1000和5000分别存储在VW20和VW30字存储单元中。
六、运算指令
1、算术运算指令
整数与双整数加减法指令(INT /DINT)
2.整数乘除法指令
3.实数加减乘除指令
4.数学函数变换指令（1）平方根（SQRT）指令（2）自然对数（LN）指令
（3）自然指数（EXP）指令
1．PLC控制系统设计的基本内容？本文选择西门子可编程控制器S7-200为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图和语句表进行编程，实现了十字路口交通灯控制系统的自动化。
2．试述你设计的十字路口交通灯控制时序关系？信号灯受一个起动开关控制，当起动开关接通时，信号系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当起动开关断开时，所有信号灯都熄灭。
南北绿灯和东西绿灯不能同时亮，如果同时亮时应关闭信号灯系统，并报警。
南北红灯亮维持30S。在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持25S。到25S时，东西绿灯闪烁，闪烁3S后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2S。到2S时，东西黄灯熄，东西红灯亮。同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。
东西红灯亮维持30S。南北绿灯亮维持25S。然后闪烁3S，熄灭。同时南北黄灯亮，维持2S后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。
周而复始。
3．试述你选择的PLC的型号，它的输入是（1）、输出各是（7），留有多少裕量？一般留40%的.裕量
4．试述在PLC编程中，你是如何实现绿灯闪烁的？需脉冲源（时钟脉冲sm0.5）动作使南北绿灯闪烁，5．PLC控制系统设计的基本原则？ 1最大限度的满足被控制对象的控制要求
2在满足控制要求的前提下。力求使控制系统简单、经济使用和维护方面
3保证控制系统安全可靠
4考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC容量时应留有余量
6．在S7-200系列PLC中，定时器按工作方式分为哪几种类型，你在设计中用了哪几种类型？ 延时接通定时器、延时断开定时器和保持型延时接通定时器（TONR）。我用的是延时接通定时器(TON)、延时断开定时器(TOF)。
7．在S7-200系列PLC中，定时器按工作时基脉冲为哪几种类型，1ms、10ms、100ms三种。你在设计中用了哪几个编号的定时器?T33、T97、T98、T99、T100.其时基脉冲是多少？10MS 8．在S7-200系列PLC中，计数器按工作方式分为哪几种类型？加计数器、减计数器和加/减计数器等不同类型。
9．PLC有哪几种编程语言，请简要说明？
梯形图（LD） 功能块图（FBD） 顺序功能图（SFC） 结构化文本（ST） 指令表（IL）
10．在十字路口交通灯控制中，你选用的灯具是那种类型，有什么优点？发光二极管.优点：价格便宜、经济实惠且耐用
11．PLC程序设计有哪几种方法？现在常用的是梯形图，除此外还有指令语言(STL)，功能图（SFC)12．PLC有哪三种输出电路，实训室用PLC的输出电路是哪一种？是继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出。实验室常用的是继电器输出
13．PLC控制系统中要用直流电源，现常用的是哪种直流电源？有什么优点？直流24V电源，可以显著地减少来自交流电源的干扰，在交流电源消失时，也能保证PLC的正常工作。14．试述PLC的定义？PLC[可编程控制器] PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程
15．PLC与微机相比，为何有更高的可靠性？
1.可靠性高，抗干扰能力强 2.通用性强、控制程序可变 3.使用方便
16．在PLC编程中，你用了哪几个特殊功能继电器，请说明？sm0.0：始终接通；
sm0.1：首次扫描为1，以后为0，常用来对程序进行初始化；
sm0.2：当机器执行数学运算的结果为负时，该位被置1； sm0.3：开机后进入run方式，该位被置1一个扫描周期； sm0.4：该位提供一个周期为1分钟的时钟脉冲，30秒为1，30秒为0；
sm0.5：该位提供一个周期为1秒钟的时钟脉冲，0.5秒为1，0.5秒为0；
sm0.6：该位为扫描时钟脉冲，本次扫描为1，下次扫描为0；
一、多媒体教学课件为新型教学提供了教学环境
1.运用计算机实现多媒体的交互性
运用多媒体教学手段不仅可以激发学生的学习兴趣，使学生产生强烈的学习欲望，而且还可以在有限的时间内将丰富的教学内容展现在课堂上，发挥学生的认知主体作用，从而最大限度地提高了教学效率。在传统的教学过程中，教师作为教学主体，从教学方法、教学步骤、教学内容、教学重点、学生做的练习等等都要教师事先安排好，可以说教师成了一线式的保姆，不管学生是否感兴趣，想学习，只能被动地参与学习过程。而在多媒体计算机这样的交互式学习环境中，学生则可以按照自己的学习兴趣、学习基础来选择所要学习的内容和适合自己水平的练习，从而使学生能真正发挥认知主体的作用。
2.运用计算机实现媒体的多样性
在关于多媒体教学软件的文章中，都不约而同地引用了实验心理学家赤瑞特拉的两个著名的心理实验，这两个实验结果是多媒体教学软件的基本理论基础：一个是关于人类获取信息的来源，即人类获取信息主要会通过哪些途径。他通过大量的实验证实：人类获取的信息83%来自视觉，11%来自听觉，这两个加起来就有94%。还有3.5%来自嗅觉，1.5%来自触觉，1%来自味觉。运用多媒体技术既能看得见，又能听得见，还能用手操作。这样通过多种感官的刺激所获取的信息量，比单一地听教师讲课强得多。他还作了另一个实验，是关于知识保持，即记忆持久性的实验。结果是这样的：人们一般能记住自己阅读内容的10%，自己听到内容的20%，自己看到内容的30%，自己听到和看到内容的50%，在交流过程中自己所说内容的70%。以上精确的数字表明只要提供足够的外部刺激，就会产生满意的学习效果，这与“有什么样的刺激，就会有什么样的反应”所遵循的逻辑，在本质上是相同的。这就是说，如果既能听到又能看到，再通过讨论、交流，用自己的语言表达出来，对所学知识的掌握效果将远远大于传统教学。
二、多媒体教学课件为教学提供了新型的教学模式——双主模式
1.多媒体技术在PLC教学中起到了很大的作用
多媒体具有非常形象的演示图片、图表、文章、声音、视频等的特殊功能，在展示图文声像的同时，可以将平时用课堂上枯燥的语言难以简捷描述的抽象道理、复杂现象形象地表现出来．从而大大地提高了学生的学习兴趣，简化了学生的认知难度，使学生都能快乐的学习。比如，移位寄存器具有寄存数码、移位等功能，其中移位是数字系统和计算机技术中非常重要的一个功能，它的三个输入端的作用及它们的状态对寄存器内部各存贮单元的影响，是本课程教学中的难点，通常要花费二至三个学时来讲解，练习效果也只能是一般。现在，在教学中加入了教学课件，可以形象地表示线圈通电后各接点的动作、移位动作和输入端接通或关断时对移位效果的影响，再加上学生动手实践操作，整个教学过程变得很轻松，学生完全熟练掌握本部分内容仅用了不到一个学时的时间。传统教学中的难点变成了学生一看就懂、印象深刻的知识点。
2.多媒体教学内容的选择应与生产实践紧密结合
随着社会的发展，科技的进步，教学内容应不断更新，这就要求教师应及时更新教学观念,明确教学理念,时刻开展以学生为中心的课堂教学创作,对教学内容进行认真筛选,选择出教学中的主要知识点和难以用语言表达的难点，借助多媒体技术进行形象直观的展示，从而帮助学生理解。例如，使用PLC仿真编程软件展现移位寄存器的工作状态，运用仿真运动的形式展示每一次移位前各存贮单元的状态，非常清晰地展现出学生在教师讲解中不太理解或在实验中观察不到的移位动作，还可以形象地用动画模拟接点动作后的效果等等，再结合学生动手做实验，从而使学生在对比中将本来抽象难以学会的重要部分变得很容易理解并学会使用。
3.可编程控制技术PLC教学课件真实案例
（1）新指令的学习。基本逻辑指令是PLC中最基本的编程语言，掌握了它也就初步掌握了PLC的使用方法。各种型号的PLC的基本逻辑指令都大同小异，在配有欢快的音乐中，投影仪的屏幕上分别显示出这次课要学习的内容。任课教师简单明了地介绍各个指令的功能和使用的要点及注意事项，时间要用5分钟左右。
（2）仿真实验，讨论归纳总结。下面对各个新指令进行讲解，给出四段程序，每段程序里均包含一个指令动作，运用仿真软件进行演示仿真，使学生清楚地看到每次执行指令的动作，并记下操作过程。在每个指令均讲解仿真完成后，将学生分组，并要求根据屏幕上给定的含有新指令的四段程序，通过亲自动手实验(将程序段输入到PLC中并进行调试、运行，观察结果)，使学生们在快乐的动手学习中来体会指令的使用方法。
总之，随着科技的进步，信息技术、网络技术等对现代教育的影响越来越大，运用多媒体计算机进行教学已开始作为一种认知工具、学习资源来使用，国家也出巨资为各学校提供了优越条件来配置设备。作为新时代的教学工作者，就意味着教师应当在教学过程中采用全新的教学模式、全新的教学方法和全新的教学设计思想，对教学媒体给予足够重视，使教学过程变得生动直观，最大限度地提高教学效率。
一、系统控制要求
某食品车间在自动配料过程中, 需根据食品配方的要求将3种食品原料按一定比例配送, 由称重仪完成对原料的称量, 并在混合储料罐中进行搅拌。PLC需控制整个配料过程的有序进行, 并与3台称重仪表、变频器、储料罐阀门相连, 系统要求运行要可靠、精确、及时。应满足的控制要求如下。
食品添加直接用配料工控机控制。
2.配料工控制机可根据食品配方实现自动称量和配料。
3.系统有手动操作和自动操作两种控制方式。
系统可实现对进料、加温、搅拌等控制, 同时有必要指示和报警。
系统可实时检测、监测、显示、存储各瞬时信号、变量、参数等。
配料系统如图1所示。
二、系统设计
1. 整体方案确定。
根据控制要求, 笔者提出该系统采用主从式结构, 以工控机作为系统上位主机, 以PLC控制器、称重仪表和变频器作为下位从机。控制系统如图2所示。
(1) 选用SIEMENS公司S7-300系列PLC的CPU315-2DP。CPU 315-2DP是带现场总线 (PROFIBUS) SINEC L2-DP接口的CPU模板, 具有48 k B的RAM, 80 k B的装载存储器, 可用存储卡扩充装载存储容量最大到512 k B, 最大可扩展1 024个数字量或128个模拟量, 可满足本系统要求。
(2) 选用三菱FR-A540变频器, 它带有PID调节功能, 可根据自动配料系统生产工艺要求进行PID控制。
(3) 选用德国申克公司的INTECONT VEG20610型皮带称重仪表, 具有精确的速度测量和批量控制、断电数据保存和故障信息输出等技术特点, 主要由承重装置、称重传感器、速度传感器和称重显示器等组成。
2. 通信设计。
(1) q自动配料要求系统将工控机的异步通信口经转换后与PLC控制器相连接, 形成一个上下位机相互传递信号的通信通道;同时将上位机的另一个通信口与称重仪表相连接, 形成另外一条通信通道。通过通信通道, 上位机将配料任务信息传送给PLC控制器, 并对PLC的运行状态及称重仪表的数据内容进行实时监控。
(2) PLC自动配料控制系统的通信程序设计主要包括3个部分, 即工控主机与PLC之间的通信、工控主机与称重仪表之间的通信以及PLC与变频器之间的通信。
①工控主机设计。经分析, 工控主机是对配料系统进行控制的上位机, 在整个配料过程中应当完成以下任务:对整个系统的配料过程进行实时监控;向PLC发出指令并监控其运行状态;读取称重仪表上的数据并向PLC发送指令;完成系统数据保存和配方修改;配料过程中出现问题时的报警和其他辅助功能。
在工控主机连接时, 系统选用实时数据库点来表示I/O点数, 并且PLC配料系统要设置3个I/O点。其中2个数字控制点是用于通过PLC来控制电动机的起、停, 另一个模拟点则是用来表示称重仪表上的实时数据。
②利用组态软件监控工控主机、PLC和称重仪表之间的通信。系统采用工控机控制、监视和管理, 现场采用PLC将顺序控制和过程控制信息通过总线通信方式与工控机连接, 工控机将各种物料的种类、重量、次数等参数进行记录。
系统也利用组态王软件中内置的驱动程序, 在组态软件中构建一个虚拟PLC、称重仪表等设备, 并使虚拟设备的型号与实际使用中的SIEMENS PLC和INTECONT VEG20610等设备型号一致。系统通过组态软件映射真实配料各种设备, 设定称重仪表、计算机通信端口以及相互之间的通信协议, 通过软件显示监控工控主机、PLC和称重仪表之间的通信畅通, 监控自动配料运行, 配料称重准确。
①③PLC与变频器、称重仪表、变频器之间的通信。从整个配料控制过程来看, 工控机向PLC发出加料信号, PLC便控制变频器来驱动电机进行加料, 当称重仪表上的重量记录值接近预定值时, 工控主机又向PLC发出停止加料的指令, PLC控制变频器进行慢加, 直至满足配料要求。PLC发出的指令主要由变频器进行执行, 进而间接控制电动机。由于有3种食品原料, 系统配置3个传送带, 因此一个PLC要控制3个变频器。在PLC与变频器之间使用了PROFIBUS总线通信, 它是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术, 因此将其通信模块与变频器相连接, 通过编程, 实现配料信息的发送与接收。
3. 系统控制流程设计。根据控制要求和系统各部分功能分析, 其系统流程设计如图5所示。
三、系统优势分析
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