基于PLC的搶答器項目設計

摘 要：文章通過搶答器的項目設計，使學生能夠更好地掌握教學內容，并將理論知識融入實踐的項目任務中去，培養學生的自主創新能力和團結協作精神，明顯地提高了教學效果。

關鍵詞：PLC；搶答器；項目設計

引言

《PLC技術》課程是高職高專機電類技術專業的一門理論性較深而實踐性又較強的專業課程，機電系對該課程教學的總體思路是采用模塊化的項目課程教學法，大部分課程在PLC實驗室進行，通過理論講解、計算機仿真與實際操作一體化的綜合訓練方式，使學生在項目實踐中，理解和掌握課程的知識點和技能要求。為了配合三菱PLC高級指令教學內容的講解，為學生安排了搶答器的項目設計。通過此項目設計，使學生能夠了解七段數碼管和搶答器的工作原理，掌握PLC基本高級指令的應用，進一步掌握PLC控制系統設計的步驟和編程方法，提高PLC技術的應用能力等。

1 搶答器項目設計

1.1項目任務

搶答器的結構示意圖如圖1所示，包括主持人、四個選手和一個七段數碼管。

項目任務如下：（1）主持人提問，四個選手進行問題的搶答。開始時，在數據寄存器D1、D2、D3、D4中存放常數100，作為四個選手各自的初始分數100分。（2）主持人按下啟動按鈕后，開始搶答指示燈亮，選手開始搶答。若選手在主持人按下啟動按鈕之前搶答，則作違規處理，由主持人按下“-10分”按鈕，選手被扣10分，且該選手臺上相應的紅色違規指示燈亮。（3）若選手搶答成功，則該選手臺上相應的綠色搶答成功指示燈亮，且七段數碼管顯示該選手的號碼。問題答對，主持人給其加10分，答錯則減10分。（4）主持人按下復位按鈕后，選手重新開始搶答。按項目任務要求設計搶答器，編程調試并運行程序；編寫研究報告，記錄、分析研究過程及現象；總結研究結論。

1.2 項目分析

教師在分析項目任務后，引導學生設計制作一個用三菱FX2N系列PLC構成的搶答器控制系統，并通過講授高級指令的傳送指令和四則運算指令以及七段數碼管的結構及工作原理，使學生對項目要求有一個整體認識，掌握與項目相關的理論知識，明確項目的操作內容和基本步驟。

1.2.1 高級指令的講解

教師引入本項目中要用到的傳送指令如MOV、FMOV和四則運算指令如ADD、ADDP、SUB、SUBP、MUL、MULP、DIV、DIVP等指令，通過指令的講解和舉例，使學生掌握指令的應用和編程技巧，順利完成項目任務。

1.2.2 七段數碼管

七段數碼管是常用顯示數字的電子元件，借由七個發光二極管（LED）a、b、c、d、e、f、g以不同組合來顯示數字，所以稱為七段數碼管。教師可以提示學生七段數碼管在顯示數字“1”、“2”、“3”、“4”時，各個數碼管的顯示如圖2所示。然后教師進一步引導學生：LED a在顯示數字 “2”和“3”時亮；LED b 在顯示數字“1”、“2”、“3”和“4”時都亮；LED c在顯示數字“1”、 “3”和“4”時亮……以此類推，讓學生自己總結七個發光二極管亮的規律，便于學生理解和編程。

圖2 七段數碼管的數字顯示

1.3 項目實施

學生以小組為單位，根據項目任務要求，討論項目內容，分工合作，收集和整理信息，制訂項目實施的工作計劃，寫出項目的解決要點。

（1）確定PLC的I/O分配表

根據搶答器的控制要求，確定PLC的I/O分配表如表1所示。

（2）畫出PLC的I/O接線圖

根據PLC的I/O分配表，可知搶答器控制系統總共需要8個輸入端口和16個輸出端口，故選用實驗室中的三菱FX2N系列的PLC，型號為FX2N-32MR。FX2N-32MR型PLC有16個輸入端口和16個輸出端口，完全能滿足系統控制的需要。PLC的I/O接線圖如圖3所示。

（3）接線

學生將PLC的電源斷開后，根據I/O接線圖完成PLC的外部接線，并且認真檢查接線牢靠無松動，確保接線準確無誤后再接通電源。

（4）編寫梯形圖程序

學生根據項目任務的要求，編寫搶答器項目的梯形圖程序。

下面的圖4、圖5、圖6是搶答器項目設計的參考程序，其中圖4是選手搶答成功及違規控制梯形圖，圖5是七段數碼管數字顯示控制梯形圖，圖6是寄存器D1、D2、D3、D4加分和減分梯形圖。

（5）程序調試

學生編寫好PLC程序后，經過編譯檢查正確后，下載到PLC運行，并根據監控進行程序調試，直至完全正確，達到控制要求。

1.4 項目評價

學生完成搶答器的項目設計后，為了調動學生的學習積極性，強化學生對知識的掌握程度，教師對本項目的知識、技能、方法及項目實施情況進行總結和評價。

（1）教師對各個小組的項目任務完成結果進行驗收和評價，并對存在的問題作出點評，提出注意點和改進的方法。表2為小組任務完成評價表。

（2）每個學生整理資料，撰寫搶答器項目設計研究報告。學院數字圖書館的萬方數據資源、維普網絡學習資源庫、中知網數據庫、超星數字圖書館等資源可以滿足學生的查閱需要。

（3）教師提出問題，與學生進行討論，加深學生對知識的理解，并進一步拓展理論知識，從而達到本項目的教學要求。

（4）教師提出下一個項目任務的控制要求，讓學生下一次課前查閱資料和小組探究學習。

3 結束語

通過搶答器的項目設計，使學生能夠掌握三菱FX2N系列PLC的高級指令，并根據生產實際的需要，設計相應的PLC控制系統。在教學中，教師借助不同的工程項目和實例，引導學生由實踐到理論再到實踐，將理論知識融入到每一個項目的實踐操作中。另外，學生在項目實施的過程中，培養積極嚴謹的態度和工作作風，養成了自主學習的習慣和團結協作的精神，提高了自主創新能力和動手實踐能力，逐步養成查閱資料和自主學習的好習慣，教學效果明顯提高了。

參考文獻

[1]曹京生，夏長鳳.現代電氣控制技術[M].北京：冶金工業出版社，2011，8.

[2]廖常初.PLC基礎及應用[M].北京：機械工業出版社，2004，8.

作者簡介：何惠湘（1972，10-），女，月生，漢族，湖南常寧人，碩士，南通航運職業技術學院機電系，副教授，研究方向：控制工程。endprint

摘 要：文章通過搶答器的項目設計，使學生能夠更好地掌握教學內容，并將理論知識融入實踐的項目任務中去，培養學生的自主創新能力和團結協作精神，明顯地提高了教學效果。

關鍵詞：PLC；搶答器；項目設計

引言

《PLC技術》課程是高職高專機電類技術專業的一門理論性較深而實踐性又較強的專業課程，機電系對該課程教學的總體思路是采用模塊化的項目課程教學法，大部分課程在PLC實驗室進行，通過理論講解、計算機仿真與實際操作一體化的綜合訓練方式，使學生在項目實踐中，理解和掌握課程的知識點和技能要求。為了配合三菱PLC高級指令教學內容的講解，為學生安排了搶答器的項目設計。通過此項目設計，使學生能夠了解七段數碼管和搶答器的工作原理，掌握PLC基本高級指令的應用，進一步掌握PLC控制系統設計的步驟和編程方法，提高PLC技術的應用能力等。

1 搶答器項目設計

1.1項目任務

搶答器的結構示意圖如圖1所示，包括主持人、四個選手和一個七段數碼管。

項目任務如下：（1）主持人提問，四個選手進行問題的搶答。開始時，在數據寄存器D1、D2、D3、D4中存放常數100，作為四個選手各自的初始分數100分。（2）主持人按下啟動按鈕后，開始搶答指示燈亮，選手開始搶答。若選手在主持人按下啟動按鈕之前搶答，則作違規處理，由主持人按下“-10分”按鈕，選手被扣10分，且該選手臺上相應的紅色違規指示燈亮。（3）若選手搶答成功，則該選手臺上相應的綠色搶答成功指示燈亮，且七段數碼管顯示該選手的號碼。問題答對，主持人給其加10分，答錯則減10分。（4）主持人按下復位按鈕后，選手重新開始搶答。按項目任務要求設計搶答器，編程調試并運行程序；編寫研究報告，記錄、分析研究過程及現象；總結研究結論。

1.2 項目分析

教師在分析項目任務后，引導學生設計制作一個用三菱FX2N系列PLC構成的搶答器控制系統，并通過講授高級指令的傳送指令和四則運算指令以及七段數碼管的結構及工作原理，使學生對項目要求有一個整體認識，掌握與項目相關的理論知識，明確項目的操作內容和基本步驟。

1.2.1 高級指令的講解

教師引入本項目中要用到的傳送指令如MOV、FMOV和四則運算指令如ADD、ADDP、SUB、SUBP、MUL、MULP、DIV、DIVP等指令，通過指令的講解和舉例，使學生掌握指令的應用和編程技巧，順利完成項目任務。

1.2.2 七段數碼管

七段數碼管是常用顯示數字的電子元件，借由七個發光二極管（LED）a、b、c、d、e、f、g以不同組合來顯示數字，所以稱為七段數碼管。教師可以提示學生七段數碼管在顯示數字“1”、“2”、“3”、“4”時，各個數碼管的顯示如圖2所示。然后教師進一步引導學生：LED a在顯示數字 “2”和“3”時亮；LED b 在顯示數字“1”、“2”、“3”和“4”時都亮；LED c在顯示數字“1”、 “3”和“4”時亮……以此類推，讓學生自己總結七個發光二極管亮的規律，便于學生理解和編程。

圖2 七段數碼管的數字顯示

1.3 項目實施

學生以小組為單位，根據項目任務要求，討論項目內容，分工合作，收集和整理信息，制訂項目實施的工作計劃，寫出項目的解決要點。

（1）確定PLC的I/O分配表

根據搶答器的控制要求，確定PLC的I/O分配表如表1所示。

（2）畫出PLC的I/O接線圖

根據PLC的I/O分配表，可知搶答器控制系統總共需要8個輸入端口和16個輸出端口，故選用實驗室中的三菱FX2N系列的PLC，型號為FX2N-32MR。FX2N-32MR型PLC有16個輸入端口和16個輸出端口，完全能滿足系統控制的需要。PLC的I/O接線圖如圖3所示。

（3）接線

學生將PLC的電源斷開后，根據I/O接線圖完成PLC的外部接線，并且認真檢查接線牢靠無松動，確保接線準確無誤后再接通電源。

（4）編寫梯形圖程序

學生根據項目任務的要求，編寫搶答器項目的梯形圖程序。

下面的圖4、圖5、圖6是搶答器項目設計的參考程序，其中圖4是選手搶答成功及違規控制梯形圖，圖5是七段數碼管數字顯示控制梯形圖，圖6是寄存器D1、D2、D3、D4加分和減分梯形圖。

（5）程序調試

學生編寫好PLC程序后，經過編譯檢查正確后，下載到PLC運行，并根據監控進行程序調試，直至完全正確，達到控制要求。

1.4 項目評價

學生完成搶答器的項目設計后，為了調動學生的學習積極性，強化學生對知識的掌握程度，教師對本項目的知識、技能、方法及項目實施情況進行總結和評價。

（1）教師對各個小組的項目任務完成結果進行驗收和評價，并對存在的問題作出點評，提出注意點和改進的方法。表2為小組任務完成評價表。

（2）每個學生整理資料，撰寫搶答器項目設計研究報告。學院數字圖書館的萬方數據資源、維普網絡學習資源庫、中知網數據庫、超星數字圖書館等資源可以滿足學生的查閱需要。

（3）教師提出問題，與學生進行討論，加深學生對知識的理解，并進一步拓展理論知識，從而達到本項目的教學要求。

（4）教師提出下一個項目任務的控制要求，讓學生下一次課前查閱資料和小組探究學習。

3 結束語

通過搶答器的項目設計，使學生能夠掌握三菱FX2N系列PLC的高級指令，并根據生產實際的需要，設計相應的PLC控制系統。在教學中，教師借助不同的工程項目和實例，引導學生由實踐到理論再到實踐，將理論知識融入到每一個項目的實踐操作中。另外，學生在項目實施的過程中，培養積極嚴謹的態度和工作作風，養成了自主學習的習慣和團結協作的精神，提高了自主創新能力和動手實踐能力，逐步養成查閱資料和自主學習的好習慣，教學效果明顯提高了。

參考文獻

[1]曹京生，夏長鳳.現代電氣控制技術[M].北京：冶金工業出版社，2011，8.

[2]廖常初.PLC基礎及應用[M].北京：機械工業出版社，2004，8.

作者簡介：何惠湘（1972，10-），女，月生，漢族，湖南常寧人，碩士，南通航運職業技術學院機電系，副教授，研究方向：控制工程。endprint

摘 要：文章通過搶答器的項目設計，使學生能夠更好地掌握教學內容，并將理論知識融入實踐的項目任務中去，培養學生的自主創新能力和團結協作精神，明顯地提高了教學效果。

關鍵詞：PLC；搶答器；項目設計

引言

《PLC技術》課程是高職高專機電類技術專業的一門理論性較深而實踐性又較強的專業課程，機電系對該課程教學的總體思路是采用模塊化的項目課程教學法，大部分課程在PLC實驗室進行，通過理論講解、計算機仿真與實際操作一體化的綜合訓練方式，使學生在項目實踐中，理解和掌握課程的知識點和技能要求。為了配合三菱PLC高級指令教學內容的講解，為學生安排了搶答器的項目設計。通過此項目設計，使學生能夠了解七段數碼管和搶答器的工作原理，掌握PLC基本高級指令的應用，進一步掌握PLC控制系統設計的步驟和編程方法，提高PLC技術的應用能力等。

1 搶答器項目設計

1.1項目任務

搶答器的結構示意圖如圖1所示，包括主持人、四個選手和一個七段數碼管。

項目任務如下：（1）主持人提問，四個選手進行問題的搶答。開始時，在數據寄存器D1、D2、D3、D4中存放常數100，作為四個選手各自的初始分數100分。（2）主持人按下啟動按鈕后，開始搶答指示燈亮，選手開始搶答。若選手在主持人按下啟動按鈕之前搶答，則作違規處理，由主持人按下“-10分”按鈕，選手被扣10分，且該選手臺上相應的紅色違規指示燈亮。（3）若選手搶答成功，則該選手臺上相應的綠色搶答成功指示燈亮，且七段數碼管顯示該選手的號碼。問題答對，主持人給其加10分，答錯則減10分。（4）主持人按下復位按鈕后，選手重新開始搶答。按項目任務要求設計搶答器，編程調試并運行程序；編寫研究報告，記錄、分析研究過程及現象；總結研究結論。

1.2 項目分析

教師在分析項目任務后，引導學生設計制作一個用三菱FX2N系列PLC構成的搶答器控制系統，并通過講授高級指令的傳送指令和四則運算指令以及七段數碼管的結構及工作原理，使學生對項目要求有一個整體認識，掌握與項目相關的理論知識，明確項目的操作內容和基本步驟。

1.2.1 高級指令的講解

教師引入本項目中要用到的傳送指令如MOV、FMOV和四則運算指令如ADD、ADDP、SUB、SUBP、MUL、MULP、DIV、DIVP等指令，通過指令的講解和舉例，使學生掌握指令的應用和編程技巧，順利完成項目任務。

1.2.2 七段數碼管

七段數碼管是常用顯示數字的電子元件，借由七個發光二極管（LED）a、b、c、d、e、f、g以不同組合來顯示數字，所以稱為七段數碼管。教師可以提示學生七段數碼管在顯示數字“1”、“2”、“3”、“4”時，各個數碼管的顯示如圖2所示。然后教師進一步引導學生：LED a在顯示數字 “2”和“3”時亮；LED b 在顯示數字“1”、“2”、“3”和“4”時都亮；LED c在顯示數字“1”、 “3”和“4”時亮……以此類推，讓學生自己總結七個發光二極管亮的規律，便于學生理解和編程。

圖2 七段數碼管的數字顯示

1.3 項目實施

學生以小組為單位，根據項目任務要求，討論項目內容，分工合作，收集和整理信息，制訂項目實施的工作計劃，寫出項目的解決要點。

（1）確定PLC的I/O分配表

根據搶答器的控制要求，確定PLC的I/O分配表如表1所示。

（2）畫出PLC的I/O接線圖

根據PLC的I/O分配表，可知搶答器控制系統總共需要8個輸入端口和16個輸出端口，故選用實驗室中的三菱FX2N系列的PLC，型號為FX2N-32MR。FX2N-32MR型PLC有16個輸入端口和16個輸出端口，完全能滿足系統控制的需要。PLC的I/O接線圖如圖3所示。

（3）接線

學生將PLC的電源斷開后，根據I/O接線圖完成PLC的外部接線，并且認真檢查接線牢靠無松動，確保接線準確無誤后再接通電源。

（4）編寫梯形圖程序

學生根據項目任務的要求，編寫搶答器項目的梯形圖程序。

下面的圖4、圖5、圖6是搶答器項目設計的參考程序，其中圖4是選手搶答成功及違規控制梯形圖，圖5是七段數碼管數字顯示控制梯形圖，圖6是寄存器D1、D2、D3、D4加分和減分梯形圖。

（5）程序調試

學生編寫好PLC程序后，經過編譯檢查正確后，下載到PLC運行，并根據監控進行程序調試，直至完全正確，達到控制要求。

1.4 項目評價

學生完成搶答器的項目設計后，為了調動學生的學習積極性，強化學生對知識的掌握程度，教師對本項目的知識、技能、方法及項目實施情況進行總結和評價。

（1）教師對各個小組的項目任務完成結果進行驗收和評價，并對存在的問題作出點評，提出注意點和改進的方法。表2為小組任務完成評價表。

（2）每個學生整理資料，撰寫搶答器項目設計研究報告。學院數字圖書館的萬方數據資源、維普網絡學習資源庫、中知網數據庫、超星數字圖書館等資源可以滿足學生的查閱需要。

（3）教師提出問題，與學生進行討論，加深學生對知識的理解，并進一步拓展理論知識，從而達到本項目的教學要求。

（4）教師提出下一個項目任務的控制要求，讓學生下一次課前查閱資料和小組探究學習。

3 結束語

通過搶答器的項目設計，使學生能夠掌握三菱FX2N系列PLC的高級指令，并根據生產實際的需要，設計相應的PLC控制系統。在教學中，教師借助不同的工程項目和實例，引導學生由實踐到理論再到實踐，將理論知識融入到每一個項目的實踐操作中。另外，學生在項目實施的過程中，培養積極嚴謹的態度和工作作風，養成了自主學習的習慣和團結協作的精神，提高了自主創新能力和動手實踐能力，逐步養成查閱資料和自主學習的好習慣，教學效果明顯提高了。

參考文獻

[1]曹京生，夏長鳳.現代電氣控制技術[M].北京：冶金工業出版社，2011，8.

[2]廖常初.PLC基礎及應用[M].北京：機械工業出版社，2004，8.

作者簡介：何惠湘（1972，10-），女，月生，漢族，湖南常寧人，碩士，南通航運職業技術學院機電系，副教授，研究方向：控制工程。endprint