交通信号灯的PLC控制教(学)案
生活中必须掌握的交通信号灯PLC设计教案
前言：现代社会，交通运输行业已经成为人们日常生活中必不可少的一部分。
如何保障交通运输的安全性和效率性，成为了我们必须探讨的问题。
而交通信号灯PLC的设计，恰好能够解决这一问题。
一、交通信号灯PLC的概念交通信号灯PLC即交通信号灯的程序控制器。
简单地说，就是一种由电子电路组成的设备，它能够控制道路上的交通流量，保证交通的安全和有序。
针对城市中心区域因交通问题带来的交通瓶颈，在进行交通改善工程中，采用PLC对交通信号灯进行智能控制，能够大大提高道路通过能力，降低交通拥堵，缩短行车路线，提高交通安全性等，具有很高的实用价值和推广空间。
二、交通信号灯PLC的设计随着科技的不断进步，交通信号灯的控制方法也从机械控制逐渐向电子化转变。
PLC在交通信号灯的应用中，可以理解为一种更高级的电控系统，因为它具有自动化、高可靠性和高效率等特点。
1、PLC基础PLC是可编程逻辑控制器(程序控制器)的简称，是应用于工业自动化控制现场的专用微电脑系统。
PLC系统由中央处理单元(CPU)、输入/输出(I/O)模块、存储器等主要部件组成。
2、交通信号灯的PLC控制交通信号灯PLC控制的实现方式主要有两种：传统单点控制和现代集中控制。
传统单点控制：每台交通灯都有自己的PLC控制器，开启和关闭均在本机中完成，PLC控制器之间不进行通讯。
现代集中控制：采用一台主控制器，通过工业以太网将所有的交通信号灯紧密连接起来，由主控制器中的程序实现智能控制，通过远程通讯实现集中管理。
进一步地，交通信号灯PLC设计还需包括以下内容：(1) 具体分析需求，确定交通信号灯的控制策略。
(2) 交通信号灯PLC的硬件设计与编程，应根据信号灯的具体情况，选择合适的控制CPU，评估其可靠性及其对通讯环境的适应性。
(3) 交通信号灯PLC的软件设计，主要需要确定控制流程、交通信号灯的具体操作方式及控制逻辑。
(4) 调试与测试，需要对交通信号灯PLC进行程序实现和编制，并对整个系统进行严格的测试，确保交通信号灯PLC在实际运行中的可靠性和正确性。
十字路口交通信号灯plc课程设计
十字路口交通信号灯plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解十字路口交通信号灯的工作原理，掌握PLC（可编程逻辑控制器）的基本概念和功能。
2. 培养学生运用PLC对交通信号灯进行编程控制的能力，了解相关传感器和执行器的应用。
3. 使学生掌握基本的电路图绘制方法，并能分析十字路口交通信号灯电路图。
技能目标：1. 培养学生运用PLC编程软件进行程序设计和调试的能力。
2. 培养学生动手实践操作，完成十字路口交通信号灯PLC控制系统的搭建和测试。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，通过小组讨论、分析问题，共同解决实际问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对PLC技术及其在交通控制领域应用的兴趣，激发学生探索新技术、新方法的热情。
2. 培养学生关注交通安全，提高社会责任感和道德素养，认识到科技在交通安全中的重要作用。
3. 培养学生勇于面对困难，善于分析问题，积极寻求解决方案的精神风貌。
本课程针对高年级学生，结合PLC技术原理和实践应用，以十字路口交通信号灯为载体，注重理论知识与实践技能的结合。
课程目标旨在使学生掌握PLC技术的基本知识和应用，培养实际操作能力，同时激发学生对交通安全和科技发展的关注，提高学生的综合素质。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. 理论知识：- PLC基本概念、结构、工作原理及分类- 交通信号灯系统组成及工作原理- 常用传感器和执行器的原理与应用- 交通信号灯控制逻辑及程序设计方法2. 实践操作：- PLC编程软件的使用及编程方法- 十字路口交通信号灯电路图的绘制与分析- PLC控制系统的搭建、调试与优化- 小组合作完成交通信号灯PLC控制系统的设计、实施与评价3. 教学大纲：- 第一阶段：PLC基本原理学习，交通信号灯系统认知（1课时）- 第二阶段：常用传感器、执行器原理学习，控制逻辑分析（2课时）- 第三阶段：PLC编程软件操作，交通信号灯编程方法（2课时）- 第四阶段：实践操作，小组合作完成交通信号灯PLC控制系统设计（3课时）4. 教材关联：- 《PLC原理与应用》第1章、第3章、第5章- 《自动化控制技术》第2章、第4章- 《交通信号控制系统》第3章、第4章教学内容根据课程目标进行选择和组织，确保科学性和系统性。
用PLC实现十字路口交通灯控制教学设计
用PLC实现十字路口交通灯控制教学设计【摘要】本文介绍了通过PLC技术实现十字路口交通灯控制的教学设计。
在引言部分中，提出了背景介绍和研究意义，说明了该实验的重要性。
在正文部分中，首先介绍了PLC技术的基本概念，然后详细阐述了十字路口交通灯控制的原理，接着给出了PLC实现十字路口交通灯控制的具体步骤，并提出了实验设计和实验结果分析。
在总结了实验的结果和经验，同时展望了未来研究方向。
通过本次实验，学生可以深入了解PLC技术在交通领域的应用，培养实验操作和数据分析能力，为未来相关领域的研究和就业做好准备。
这个实验设计旨在帮助学生提高实践能力，拓展视野，从而更好地适应未来社会的发展需求。
【关键词】PLC技术、十字路口交通灯控制、实验设计、实验结果分析、实验总结、未来研究方向、引言、背景介绍、研究意义、十字路口交通灯控制原理、PLC实现步骤。
1. 引言1.1 背景介绍PLC技术的应用可以使交通灯控制系统更加智能化、可靠性更高、响应速度更快。
通过使用PLC技术实现十字路口交通灯控制，不仅可以提高交通管理的效率，还可以有效减少交通事故的发生率，为城市交通带来新的发展机遇。
本文将结合PLC技术和交通灯控制原理，探讨如何使用PLC实现十字路口交通灯控制，并进行相应的实验设计和结果分析。
希望通过本实验研究，能够进一步推动交通信号灯领域的技术创新，为城市交通管理和交通安全提供更加可靠的解决方案。
1.2 研究意义本研究的意义在于探讨如何利用PLC技术来实现十字路口交通灯控制，从而提高交通流量的管理效率，减少交通拥堵和交通事故的发生。
通过设计实验并分析实验结果，可以验证PLC在交通信号灯控制中的可行性和优势，为交通管理部门和交通设备制造商提供参考和借鉴。
通过研究PLC在交通信号灯控制中的应用，还能够促进PLC技术在其他工业控制领域的推广和应用，具有一定的理论研究和实际应用价值。
2. 正文2.1 PLC技术概述PLC（可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业控制的计算机。
十字路口交通信号灯plc课程设计
十字路口交通信号灯plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和功能，掌握其在交通信号灯控制系统中的应用。
2. 学生能够掌握交通信号灯工作原理，了解信号灯控制逻辑和时序关系。
3. 学生能够了解并运用相关的传感器和执行器，实现交通信号灯的自动控制。
技能目标：1. 学生能够运用PLC编程软件进行程序设计和调试，实现交通信号灯的自动切换。
2. 学生能够通过实际操作，学会连接和调试PLC控制系统，解决实际问题。
3. 学生能够培养团队协作能力，共同完成课程设计任务。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到PLC在工业控制领域的重要性，激发对自动化技术的学习兴趣。
2. 学生能够在课程实践中，体验创新和解决问题的乐趣，增强自信心和成就感。
3. 学生能够关注交通安全，提高社会责任感和公民素养。
课程性质：本课程为实践性课程，结合理论知识，注重培养学生的动手能力和实际操作技能。
学生特点：学生具备一定的电子、电气基础知识，对PLC技术有一定了解，但对实际应用尚不熟悉。
教学要求：教师需引导学生将理论知识与实际操作相结合，注重培养学生的实际操作能力和团队协作精神。
通过课程设计，使学生能够将所学知识应用于实际交通信号灯控制系统的设计和实现。
教学过程中，要关注学生的个体差异，提供有针对性的指导，确保课程目标的达成。
二、教学内容1. PLC基本原理：介绍PLC的组成、工作原理和性能特点，结合教材相关章节，让学生理解PLC在工业控制中的重要作用。
2. 交通信号灯原理：讲解交通信号灯的工作原理、控制逻辑及时序关系，分析教材中相关实例，使学生掌握信号灯控制系统的基本知识。
3. PLC编程软件操作：教授PLC编程软件的使用方法，包括程序输入、调试和下载等操作，结合教材内容，让学生学会编写简单的控制程序。
4. 传感器与执行器：介绍常用的传感器（如红外传感器、压力传感器等）和执行器（如继电器、电磁阀等），并讲解其在交通信号灯控制系统中的应用。
交通信号灯在PLC技术上的控制_教案
学生实训（4分钟）
抽学生在黑板写一段工作时序元件动作状态
教师点评（1分钟）
指出学生存在问题
教师讲解（4分钟）
分析编程方法
学生实训（6分钟）
学生在电脑编程（编绿灯闪烁电路）
教师点评（2分钟）
指出学生存在问题
教师讲解（3分钟）
分析编程方法
学生实训（5分钟）
学生在电脑编程（编东西方向交通灯电路）
见图（幻灯片图3）要求学生会分析工作时序图，并根据工作时序图进行编程
步骤4．交通信号灯的程序设计
方法1：用基本逻辑指令编程(12分钟)
用基本逻辑指令控制交通信号灯的梯形图
根据梯形图写出指令程序，写入PLC的RAM中，调试并运行程序，试分析交通信号灯的运行是否符合控制要求。或自行设计交通信号灯控制的梯形图，编写程序，并在机器上运行调试成功。
教师点评（1分钟）
教学环节与内容
教学设计
步骤2．根据信号控制方式，分析I/O分配表及其I/O接线图(9分钟)
图中（幻灯片图2）用一个输出点驱动两个信号灯，如果PLC输出点的输出电流不够，可以用一个输出点驱动一个信号灯，也可以在PLC输出端增设中间继电器，由中间继电器再去驱动信号灯。
步骤3．交通信号灯的工作时序(9分钟)
教师点评（2分钟）
指出学生存在问题
教师讲解（2分钟）
分析编程方法
学生实训（5分钟）
学生在电脑编程（编南北方向交通灯电路）与单流程图
教师点评（1分钟）
指出学生存在问题
教学环节与内容
教学设计
2)按双流程编程
东西方向和南北方向信号灯的动作过程也可以看成是两个独立的顺序动作过程。
步骤5．宣传安全注意事项(4分钟)
PLC综合应用案例—交通信号灯PLC控制系统
04
第4信号相位：南北红
06 第6信号相位：南北黄灯亮2s 后熄灭，同时东西红灯也继续 亮2s， 2s 后进入第1信号相 位。
5.交 通 信 号 灯 P LC 控 制 系 统
交通信号灯控制系统控制方案
信号
南 北
时间
绿灯亮 20
5.交 通 信 号 灯 P LC 控 制 系 统
交通信号灯控制系统控制方案
信号灯受启动及停止按钮的控制，当按动启动按钮时，信号灯系统开始工作，并周而复始地循环工作。本 控制方案采用6个信号相位循环，信号灯系统开始工作时，东西红灯亮，同时南北绿灯亮，信号相位时序如下
第1信号相位：南北绿灯亮维 持20s，在南北绿灯亮的同时 东西红灯也亮并维持20s， 20s 后进入第2信号相位。
01
第3信号相位：南北黄灯亮2s 后熄灭，同时东西红灯也继续 亮2s， 2s 后进入第4信号相 位。
03
第5信号相位：东西绿灯闪亮 3s（亮 0.5s。熄 0.5s），绿 灯闪亮3s 后熄灭，同时南北 红灯也继续亮3s， 3s 后进入 第6信号相位。
05
02
第2信号相位：南北绿灯闪亮 3s（亮 0.5s。熄 0.5s），绿 灯闪亮3s 后熄灭，同时东西 红灯也继续亮3s， 3s 后进入 第3信号相位。
二．目前交通灯的设计方案有很多，有基于 CPLD/FPGA(可编程逻辑器件)设计实现交通信号灯 控制器的方法;有应用单片机实现对交通信号灯控制的 方法;有应用PLC实现对交通灯控制系统的方法。由于 PLC具有对使用环境适应性强同时其定时器资源十分 丰富，可对信号灯进行精确方便地控制。与此同时 PLC通讯联网功能可将同一条道路上的交通信号灯进 行统调度管理， 能够缩短车辆通行等候时间，实现交 通信号灯的科学化管理。
PLC教案教学设计
课中教学活动
教学
流程
教学内容
教师活动设计
学生活动设计
设计意图
任务
导入
(5分钟)
1.案例介绍
介绍实际交通灯情况。
2.布置任务
（1）列出IO分配表；
（2）画出PLC电路图；
（3）写出程序梯形图。
1.介绍交通信号灯的功能和作用，并给出任务要求：要求按下起动按钮后，东西方向绿灯亮25s，闪烁3s，黄灯亮3s，红灯亮31s；南北方向红灯亮31s，绿灯亮25s，闪烁3s，黄灯亮3s，如此循环。无论何时按下停止按钮，交通灯全部熄灭。
教学难点
交通灯控制的思路整理、思维转化、梯形图编程。
教学方法
本课题采用任务引领教学法，以交通信号灯为情境，以画出PLC电路图、列出IO分配表，画出梯形程序图为主要活动。
教学资源
PPT、微课
教学场景
网课：电脑、手机、笔、笔记本等。
教学说明
本课程任务引领教学法，开展教学活动。教学过程分为“任务导入、任务分析、任务实施、任务评价”共4个环节。由思路到实践，由实践到总结提升，逐步递进， 突破教学重难点。
1.复习定时器和比较指令。
2.引导学生对整个交通灯工作规律进行归纳，理顺思路。
3.启发学生如何编程。
1.复习定时器和比较指令。
2.理解交通灯工作原理，理顺编程思路。
1.通过复习定时器和比较指令原理与应用，为交通灯编程打好基础。2.通过分析交通灯的工作规律，把文字转化为比较简单的术语，方面编程和理解。
课程名称
PLC
课题名称
交通灯控制
使用教材
可编程控制器技术
出版社
《交通信号灯的PLC控制》项目教学设计方案
的 信 小成 ‘ Ｃ制 员 控 量 组 肭
Ｐ Ｌ
通
括 动 一
集体交流调研表格和行人、车辆遵 守交通规则
的 情 况
小组成 员 发言 结论 小组成 员 发言
活 动 二
讨论交通信 号灯的工作原理和需要用到的哪些新的 指令和软元件
捕明 查看 Ｐ Ｃ 明书，小组 自主学习和了解这些新指令 、 Ｌ说 软元件的用法 定时器 计数 器
鐾新
活动四 通过 自主学习简单的两灯交 替闪亮程序，编写出 双车道交通灯控制程序接线并调试程序
活动五 根据调研交流情况 ，进 一步添加程序 功能， 完成四车道等 较复杂 的交通信号灯 的控制程序 并接线调试程序
填写 程序 和调试结果
程序
调试情况
填添功和 餐 添摊说 填 写添加功能和 程 写加能 序 加 明
修改后程序
活动六 利用 网络查找西门子、欧姆龙、松下等工业 常用 Ｐ Ｃ的定时器和计数 器的种类，对比三 Ｌ 菱思考怎样完成交通信号灯的控制程序
学生完成 自评和互评 ，填写学习心得 与收获
５教学评价
（ ９页 】 下转
科 技论 坛
・９ ・
３解决措施 比 可知 ： Ｖ侧使用 的电流互感器 Ｅ＜ 。 较 ６ ｋ ，Ｅ， ａ 较小短路电流就造 利用继 电保 护试验仪等设备 ，首先分别对 电流互感器极性 、 成 电流互感器磁饱 和 ， 接 违反 了 Ｇ ２８ １９ 电流互感器》 Ｇ Ｂ １０ —９７《 及 Ｂ
工 作 原 理 分 析 的 不 正 确 酌 情 扣 分 查 阅三菱 Ｆ Ｘ１系 列 说 明 书 找 到 Ｐ Ｃ 的定 时器 、计 数 器 的 分 类 及 使 Ｌ
自习 ｓ 主 ｚ 分
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交通信号灯的PLC控制
使用教材：《可编程序控制器及其应用》（中国劳动社会保障）
授课班级：10秋电气班（中职二年级学生）
学生人数：30人
教学容：基于课本《基本指令综合运用》一节的容作拓展学习
授课类型：理实一体
一、教学目标
知识技能目标：1.进一步学习PLC的编程。
2.掌握交通信号灯的控制原理。
专业能力目标：培养学生的动手操作能力和自主探究能力。
职业情感目标：通过“工学一体化”的课堂教学，让学生边学边做，体验学习的充实与快乐。
在小组合作学习中，互相交流促进，增强学生合作意识。
二、教学重点与难点
重点：交通灯PLC控制电路的组装与工作过程。
难点：交通灯PLC程序设计、调试运行。
三、教法与学法
教法：项目教学法（确定项目、制定计划、实施计划、检查评估、记录归档、知识延伸）
学法：小组学习法（将学生分为六个小组，每个小组设工段长、操作工等不同岗位，让学生分别明确自己的任务和职责。
）
四、课时、教具
课时：2课时
教具：PLC与变频器实训室（集PLC编程电路安装、教室功能于一体，并具有多媒体演示功能）；主要设备：S7-200 PLC、计算机、万用表。
五、教学程序
本次项目实施设置了六个环节，如图所示：
六、教学过程
教学过程一、确定项目（约10分钟）
采用创设工作情境的方式引入项目：
假设道路上没有交通灯，世界将变成什么样子？实际生活通灯是如何控制的？如果用我们所学的PLC知识，应该如何完成？
一组同学展示：
1．彩色图片展示：搜集十字路口交通灯图片。
2．交通灯工作演示：通过多媒体展示交通灯工作示意图，各组同学在操作中认识交通灯工作原理。
项目任务描述：
1、启动：当按下启动按钮时，信号灯系统开始工作。
2、停止：当需要信号灯系统停止工作时，按下停止按钮即可。
采用创设情境的方式引入项目，此方式使学生更直观了解本节课的实训项目，引起学生的学习兴趣。
充分发挥学生的自主能动性，使学生充分参与到教学活动中来。
3、信号灯正常时序：
(1)信号灯系统开始工作时，南北红灯亮，同时东西绿灯亮。
(2)南北红灯亮维持25s ，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮并维持20s ，
20s 后，东西绿灯闪亮3s （亮0.5s 。
熄0.5s ），绿灯闪亮3s 后熄灭，东西黄灯亮并维持2s ，2s 后，东西红灯亮，南北绿灯亮。
(3)东西红灯亮维持30s ，南北绿灯亮维持25s ，到25s 时南北绿灯闪亮3s 后熄灭，南北黄灯亮，并维持2s ，到2s 时，南北黄灯熄，南北红灯亮，
同时东西红灯熄，东西绿灯亮，开始第二个周期的动作。
(4)以后周而复始地循环，直到停止按钮被按下为止。
二、制定计划（约10分钟）
学生分小组讨论列出元器件清单，制定实施项目的步骤和操作程序，最后由老师审核确定项目计划。
项目实施步骤：电路安装、程序设计、运行调试 三、实施计划
（一）电路安装（约25分钟）
二组工段长在此环节带领同学作好组装前的准备工作，教师引导学生分析电路连接中应注意的问题。
并利用交通灯示意图，列出交通灯闪亮表，通过闪亮表画出交通灯工作时序图。
交通灯闪亮表
绿灯亮红灯亮信号红灯亮信号2S 3S 25S 25S
时间
黄灯亮绿灯闪南北
30S 2S 3S 20S 时间黄灯亮绿灯闪绿灯亮东西
交通灯工作时序图
图片演示和动
手操作相结合，
激发学生自己尝
试的欲望。
1．工艺准备
学生认识、清点元器件并检测，保证元器件质量。
教师提问如下问题：
（1）启动按钮和停止按钮如何接线？
（2）东西南北信号指示灯有什么位置安装规律？ （3）PLC 电源短路保护如何接线？ （4）线路安装应遵循的原则？ 各组回答，教师总结强调。
2．动手安装
学生结合交通灯工作时序图，写出I/O 地址分配表和、画出PLC 接线图
I/O 地址分配表
输出输入Q0.5
南北黄灯
HL6
Q0.4南北绿灯HL5Q0.3东西红灯HL4Q0.2东西黄灯HL3Q0.1东西绿灯HL2I0.1
停止开关
SB2
Q0.0南北红灯HL1I0.0启动开关SB1继电器功能名称继电器功
能
名称输出信号
输入信号
PLC 接 线 图
（1）每个学生都根据PLC 输入/输出接线图完成电路安装。
（2）安装完毕后，不通电工段互查。
指导学生以小组为单位，根据控制要求，列出交通灯闪亮表、画出交通灯的工作时序图，培养学生的自主学习能力。
学生遇到的问题。
（三）运行调试（约15分钟）
本环节完成电路运行调试、电路故障的分析、排除任务。
教师指导，小组讨论，以优带差，第四组总结分析
1．教师引导
教师提出排除故障的两种思路：
（1）原理分析法：据工作原理分析故障结果。
（2）逐步排除法：利用万用表先检查电路硬件接线、再通过仿真软件及程序监控分别检查启保停程序、时间控制电路、负载输出电路三部分，找出接线故障和程序错误。
2．小组讨论，排除故障
3．第四组总结各种故障产生原因
（1）交通灯不能循环工作原因：（a）没有自锁电路
（b）定时器类型选择不对
（c）没有常闭触点
（2）绿灯不能闪亮：没有加秒脉冲
（3）信号灯指示错误：（a）地址分配和实际接线没有对应
（b）定时器时序控制错误
（c）指示灯位置安装错误
4、填写表格：小组同学互助，通过工作时序图的分析，明确程序一共有6个定时器，增强学生的合作能力。
难点的突破：（1）教师启发引导学生思考和讨论
（2）学生动手实验，自主探究，
四、检查评估（约10分钟）
主要以自我评价与小组评价和教师评价相结合的方式对项目成果和工作行为进行评估。
第五组负责班里学生项目整体制作、完成情况的评价，评选出3-5件较优秀的作品。
体会比较深刻的同学总结反思得与失，与其他人交流。
过程评价表格见附表。
五、记录归档（约2分钟）
将项目计划及实施评估记录存档。
六、知识延伸（约3分钟）
由第六组同学给学生们展示带有东西、南北紧急控制的交通灯电路图，以开阔同学们的眼界。
同时让学生感悟人生红绿灯，做一名遵章守纪的中职生。
使问题得以解决。
以学生为主体，采用学生质疑，共同讨论，学生回答，教师总结的方式，完成电路的探究。
让学生充分发表见解，在充分交流、辩论中促进学生对问题的深入理解
网络1为启保停程序部分
人生的红绿灯遵章守纪的重要性
生活中的红绿灯
七、教学反思
采用“工学一体化”教学模式，以小组学习的为依托、以项目教学为主线，为学生创造“真项目、真环境”生产条件，在这里，理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，充分调动和激发了学生的学习兴趣。
学生真正变成了学习的主人。
同时，学生的操作能力得到很大提高，实现了练技能和用工标准的“无缝对接”。
板书设计：（第二课时）
交通信号灯的PLC控制
一、任务分析三、程序设计
1、控制要求1、启---保----停电路
2、时序分析2、时序控制
3、输出负载
二、线路安装四、调试运行
课堂评价表。