全國信息化大賽教學(xué)設(shè)計(jì)比賽一等獎(jiǎng)作品教案-PLC自動(dòng)門控制?一、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)與技能目標(biāo)學(xué)生能夠理解PLC控制系統(tǒng)的基本組成和工作原理。掌握使用PLC編程語言（如梯形圖）編寫自動(dòng)門控制程序的方法。學(xué)會(huì)連接PLC硬件與自動(dòng)門控制電路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門的基本功能。2.過程與方法目標(biāo)通過項(xiàng)目實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決實(shí)際問題的能力。提升學(xué)生的邏輯思維能力，使其能夠運(yùn)用邏輯關(guān)系設(shè)計(jì)和優(yōu)化控制程序。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力，讓學(xué)生學(xué)會(huì)在實(shí)踐中學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技術(shù)。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)激發(fā)學(xué)生對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)的興趣和熱愛，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和工匠精神。讓學(xué)生體驗(yàn)成功的喜悅，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心和成就感，培養(yǎng)學(xué)生勇于挑戰(zhàn)、敢于探索的精神。二、教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)PLC基本指令的運(yùn)用，如常開、常閉觸點(diǎn)，線圈輸出等。自動(dòng)門控制邏輯的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，包括門的開啟、關(guān)閉、暫停等功能。PLC硬件與自動(dòng)門控制電路的連接。2.教學(xué)難點(diǎn)復(fù)雜邏輯關(guān)系的處理，如自動(dòng)門遇到障礙物時(shí)的安全保護(hù)功能。根據(jù)實(shí)際需求對(duì)控制程序進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)試，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。三、教學(xué)方法1.項(xiàng)目教學(xué)法以PLC自動(dòng)門控制項(xiàng)目為載體，讓學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中學(xué)習(xí)和掌握知識(shí)與技能。2.任務(wù)驅(qū)動(dòng)法將項(xiàng)目分解為若干個(gè)具體任務(wù)，如控制邏輯設(shè)計(jì)、程序編寫、硬件連接等，通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐。3.小組合作學(xué)習(xí)法組織學(xué)生進(jìn)行小組合作，共同完成項(xiàng)目任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力。4.講授法對(duì)于PLC的基本概念、指令系統(tǒng)等基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行必要的講授，為學(xué)生的實(shí)踐操作提供理論支持。四、教學(xué)過程（一）課程導(dǎo)入（5分鐘）1.通過播放一段自動(dòng)門工作的視頻，引導(dǎo)學(xué)生觀察自動(dòng)門的開啟和關(guān)閉過程，提問學(xué)生自動(dòng)門是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心。2.展示一些生活中常見的應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)的場景圖片，如電梯控制、工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線等，讓學(xué)生了解PLC在實(shí)際生活和工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，引出本節(jié)課的主題PLC自動(dòng)門控制。（二）知識(shí)講解（15分鐘）1.PLC簡介介紹PLC的定義、發(fā)展歷程和特點(diǎn)，讓學(xué)生了解PLC是一種專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。通過對(duì)比傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)，講解PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，如可靠性高、靈活性強(qiáng)、編程簡單等，使學(xué)生對(duì)PLC有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。2.PLC的基本組成結(jié)合PLC的實(shí)物模型，講解PLC的硬件組成部分，包括中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、電源等。分別介紹各組成部分的功能和作用，讓學(xué)生了解PLC是如何實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)處理的。3.PLC的編程語言重點(diǎn)介紹梯形圖編程語言，通過簡單的示例程序，講解梯形圖的基本結(jié)構(gòu)和編程規(guī)則。解釋梯形圖中常開、常閉觸點(diǎn)、線圈等元件的含義和使用方法，讓學(xué)生能夠讀懂和編寫簡單的梯形圖程序。（三）項(xiàng)目任務(wù)分析（10分鐘）1.將學(xué)生分成若干個(gè)小組，每組45人。2.給每個(gè)小組發(fā)放一份自動(dòng)門控制項(xiàng)目任務(wù)書，任務(wù)書中詳細(xì)描述了自動(dòng)門的控制要求，包括：自動(dòng)門具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制模式。自動(dòng)門開啟時(shí)，速度逐漸加快，關(guān)閉時(shí)速度逐漸減慢。當(dāng)檢測到有人靠近時(shí)，自動(dòng)門自動(dòng)開啟，人通過后自動(dòng)關(guān)閉。自動(dòng)門遇到障礙物時(shí)，能夠立即停止并報(bào)警。3.組織學(xué)生對(duì)項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行分析和討論，引導(dǎo)學(xué)生思考如何運(yùn)用PLC實(shí)現(xiàn)上述控制要求。讓學(xué)生明確項(xiàng)目的目標(biāo)和任務(wù)，確定完成項(xiàng)目所需的步驟和方法。（四）小組討論與方案設(shè)計(jì)（15分鐘）1.各小組根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)要求，進(jìn)行小組討論，設(shè)計(jì)自動(dòng)門控制的總體方案。2.在討論過程中，教師巡視各小組，及時(shí)給予指導(dǎo)和幫助，引導(dǎo)學(xué)生分析問題、解決問題，鼓勵(lì)學(xué)生提出創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思路。3.每個(gè)小組完成方案設(shè)計(jì)后，推選一名代表向全班匯報(bào)小組的設(shè)計(jì)方案，包括控制邏輯、硬件連接方式、程序設(shè)計(jì)思路等。4.其他小組對(duì)匯報(bào)的方案進(jìn)行提問和評(píng)價(jià)，共同探討方案的可行性和優(yōu)缺點(diǎn)。教師對(duì)各小組的方案進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和總結(jié)，肯定學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)，指出存在的問題和不足，并對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化和完善。（五）硬件連接與程序編寫（20分鐘）1.學(xué)生根據(jù)優(yōu)化后的方案，進(jìn)行PLC硬件與自動(dòng)門控制電路的連接。教師為學(xué)生提供所需的硬件設(shè)備，包括PLC、傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)等，并講解硬件設(shè)備的使用方法和注意事項(xiàng)。學(xué)生按照電路圖進(jìn)行硬件連接，連接過程中要求學(xué)生注意線路的正確性和安全性，確保連接牢固。2.在完成硬件連接后，學(xué)生開始編寫PLC控制程序。學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)的控制邏輯，使用梯形圖編程語言在PLC編程軟件中編寫程序。教師巡視學(xué)生的編程過程，及時(shí)糾正學(xué)生在編程過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，指導(dǎo)學(xué)生正確運(yùn)用PLC指令，確保程序的準(zhǔn)確性和可靠性。（六）系統(tǒng)調(diào)試與優(yōu)化（20分鐘）1.學(xué)生完成硬件連接和程序編寫后，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。學(xué)生將編寫好的程序下載到PLC中，接通電源，對(duì)自動(dòng)門控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行測試。在調(diào)試過程中，學(xué)生觀察自動(dòng)門的運(yùn)行情況，檢查是否符合任務(wù)要求，如門的開啟和關(guān)閉速度、障礙物檢測功能等。若發(fā)現(xiàn)問題，學(xué)生通過檢查硬件連接和程序邏輯，找出問題所在并進(jìn)行修改和調(diào)試，直至系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。2.教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提高系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。例如，優(yōu)化門的開啟和關(guān)閉速度曲線，使其更加平滑；調(diào)整障礙物檢測的靈敏度，確保安全可靠。鼓勵(lì)學(xué)生嘗試不同的優(yōu)化方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。（七）項(xiàng)目總結(jié)與評(píng)價(jià)（10分鐘）1.每個(gè)小組推選一名代表對(duì)本小組的項(xiàng)目完成情況進(jìn)行總結(jié)匯報(bào)，包括項(xiàng)目任務(wù)的完成情況、遇到的問題及解決方法、收獲與體會(huì)等。2.教師對(duì)各小組的項(xiàng)目成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)內(nèi)容包括硬件連接的正確性、程序設(shè)計(jì)的合理性、系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等方面。對(duì)表現(xiàn)優(yōu)秀的小組進(jìn)行表揚(yáng)和獎(jiǎng)勵(lì)，同時(shí)展示其他小組的優(yōu)點(diǎn)和亮點(diǎn)，供大家學(xué)習(xí)和借鑒。針對(duì)學(xué)生在項(xiàng)目過程中存在的問題和不足之處，進(jìn)行總結(jié)和歸納，提出改進(jìn)的建議和措施，為今后的教學(xué)提供參考。3.最后，教師對(duì)本節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，回顧PLC的基本組成、編程語言、自動(dòng)門控制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法等知識(shí)點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)。五、教學(xué)資源1.硬件設(shè)備PLC主機(jī)（如西門子S71200）傳感器（如紅外傳感器、超聲波傳感器）電機(jī)驅(qū)動(dòng)器直流電機(jī)按鈕、指示燈等控制元件實(shí)驗(yàn)臺(tái)2.軟件資源PLC編程軟件（如西門子TIAPortal）3.教學(xué)資料自編的教學(xué)課件自動(dòng)門控制項(xiàng)目任務(wù)書相關(guān)的參考書籍和資料六、教學(xué)反思通過本次課程教學(xué)，學(xué)生在PLC自動(dòng)門控制項(xiàng)目中積極參與，取得了較好的教學(xué)效果。學(xué)生對(duì)PLC控制系統(tǒng)有了更深入的了解，掌握了PLC基本指令的運(yùn)用和自動(dòng)門控制邏輯的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，同時(shí)培養(yǎng)了動(dòng)手能力、邏輯思維能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。在教學(xué)過程中，采用項(xiàng)目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，但在項(xiàng)目任務(wù)的難度設(shè)置上，還需要進(jìn)一步根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，確保每個(gè)學(xué)生都能在項(xiàng)目中有所收獲。在小組合作學(xué)習(xí)過程中，部分小組存在分工不夠明確、協(xié)作不夠緊密的問題，需