基于PLC的抢答器项目设计

摘 要：文章通过抢答器的项目设计，使学生能够更好地掌握教学内容，并将理论知识融入实践的项目任务中去，培养学生的自主创新能力和团结协作精神，明显地提高了教学效果。

关键词：PLC；抢答器；项目设计

引言

《PLC技术》课程是高职高专机电类技术专业的一门理论性较深而实践性又较强的专业课程，机电系对该课程教学的总体思路是采用模块化的项目课程教学法，大部分课程在PLC实验室进行，通过理论讲解、计算机仿真与实际操作一体化的综合训练方式，使学生在项目实践中，理解和掌握课程的知识点和技能要求。为了配合三菱PLC高级指令教学内容的讲解，为学生安排了抢答器的项目设计。通过此项目设计，使学生能够了解七段数码管和抢答器的工作原理，掌握PLC基本高级指令的应用，进一步掌握PLC控制系统设计的步骤和编程方法，提高PLC技术的应用能力等。

1 抢答器项目设计

1.1项目任务

抢答器的结构示意图如图1所示，包括主持人、四个选手和一个七段数码管。

项目任务如下：（1）主持人提问，四个选手进行问题的抢答。开始时，在数据寄存器D1、D2、D3、D4中存放常数100，作为四个选手各自的初始分数100分。（2）主持人按下启动按钮后，开始抢答指示灯亮，选手开始抢答。若选手在主持人按下启动按钮之前抢答，则作违规处理，由主持人按下“-10分”按钮，选手被扣10分，且该选手台上相应的红色违规指示灯亮。（3）若选手抢答成功，则该选手台上相应的绿色抢答成功指示灯亮，且七段数码管显示该选手的号码。问题答对，主持人给其加10分，答错则减10分。（4）主持人按下复位按钮后，选手重新开始抢答。按项目任务要求设计抢答器，编程调试并运行程序；编写研究报告，记录、分析研究过程及现象；总结研究结论。

1.2 项目分析

教师在分析项目任务后，引导学生设计制作一个用三菱FX2N系列PLC构成的抢答器控制系统，并通过讲授高级指令的传送指令和四则运算指令以及七段数码管的结构及工作原理，使学生对项目要求有一个整体认识，掌握与项目相关的理论知识，明确项目的操作内容和基本步骤。

1.2.1 高级指令的讲解

教师引入本项目中要用到的传送指令如MOV、FMOV和四则运算指令如ADD、ADDP、SUB、SUBP、MUL、MULP、DIV、DIVP等指令，通过指令的讲解和举例，使学生掌握指令的应用和编程技巧，顺利完成项目任务。

1.2.2 七段数码管

七段数码管是常用显示数字的电子元件，借由七个发光二极管（LED）a、b、c、d、e、f、g以不同组合来显示数字，所以称为七段数码管。教师可以提示学生七段数码管在显示数字“1”、“2”、“3”、“4”时，各个数码管的显示如图2所示。然后教师进一步引导学生：LED a在显示数字 “2”和“3”时亮；LED b 在显示数字“1”、“2”、“3”和“4”时都亮；LED c在显示数字“1”、 “3”和“4”时亮……以此类推，让学生自己总结七个发光二极管亮的规律，便于学生理解和编程。

图2 七段数码管的数字显示

1.3 项目实施

学生以小组为单位，根据项目任务要求，讨论项目内容，分工合作，收集和整理信息，制订项目实施的工作计划，写出项目的解决要点。

（1）确定PLC的I/O分配表

根据抢答器的控制要求，确定PLC的I/O分配表如表1所示。

（2）画出PLC的I/O接线图

根据PLC的I/O分配表，可知抢答器控制系统总共需要8个输入端口和16个输出端口，故选用实验室中的三菱FX2N系列的PLC，型号为FX2N-32MR。FX2N-32MR型PLC有16个输入端口和16个输出端口，完全能满足系统控制的需要。PLC的I/O接线图如图3所示。

（3）接线

学生将PLC的电源断开后，根据I/O接线图完成PLC的外部接线，并且认真检查接线牢靠无松动，确保接线准确无误后再接通电源。

（4）编写梯形图程序

学生根据项目任务的要求，编写抢答器项目的梯形图程序。

下面的图4、图5、图6是抢答器项目设计的参考程序，其中图4是选手抢答成功及违规控制梯形图，图5是七段数码管数字显示控制梯形图，图6是寄存器D1、D2、D3、D4加分和减分梯形图。

（5）程序调试

学生编写好PLC程序后，经过编译检查正确后，下载到PLC运行，并根据监控进行程序调试，直至完全正确，达到控制要求。

1.4 项目评价

学生完成抢答器的项目设计后，为了调动学生的学习积极性，强化学生对知识的掌握程度，教师对本项目的知识、技能、方法及项目实施情况进行总结和评价。

（1）教师对各个小组的项目任务完成结果进行验收和评价，并对存在的问题作出点评，提出注意点和改进的方法。表2为小组任务完成评价表。

（2）每个学生整理资料，撰写抢答器项目设计研究报告。学院数字图书馆的万方数据资源、维普网络学习资源库、中知网数据库、超星数字图书馆等资源可以满足学生的查阅需要。

（3）教师提出问题，与学生进行讨论，加深学生对知识的理解，并进一步拓展理论知识，从而达到本项目的教学要求。

（4）教师提出下一个项目任务的控制要求，让学生下一次课前查阅资料和小组探究学习。

3 结束语

通过抢答器的项目设计，使学生能够掌握三菱FX2N系列PLC的高级指令，并根据生产实际的需要，设计相应的PLC控制系统。在教学中，教师借助不同的工程项目和实例，引导学生由实践到理论再到实践，将理论知识融入到每一个项目的实践操作中。另外，学生在项目实施的过程中，培养积极严谨的态度和工作作风，养成了自主学习的习惯和团结协作的精神，提高了自主创新能力和动手实践能力，逐步养成查阅资料和自主学习的好习惯，教学效果明显提高了。

参考文献

[1]曹京生，夏长凤.现代电气控制技术[M].北京：冶金工业出版社，2011，8.

[2]廖常初.PLC基础及应用[M].北京：机械工业出版社，2004，8.

作者简介：何惠湘（1972，10-），女，月生，汉族，湖南常宁人，硕士，南通航运职业技术学院机电系，副教授，研究方向：控制工程。endprint

摘 要：文章通过抢答器的项目设计，使学生能够更好地掌握教学内容，并将理论知识融入实践的项目任务中去，培养学生的自主创新能力和团结协作精神，明显地提高了教学效果。

关键词：PLC；抢答器；项目设计

引言

《PLC技术》课程是高职高专机电类技术专业的一门理论性较深而实践性又较强的专业课程，机电系对该课程教学的总体思路是采用模块化的项目课程教学法，大部分课程在PLC实验室进行，通过理论讲解、计算机仿真与实际操作一体化的综合训练方式，使学生在项目实践中，理解和掌握课程的知识点和技能要求。为了配合三菱PLC高级指令教学内容的讲解，为学生安排了抢答器的项目设计。通过此项目设计，使学生能够了解七段数码管和抢答器的工作原理，掌握PLC基本高级指令的应用，进一步掌握PLC控制系统设计的步骤和编程方法，提高PLC技术的应用能力等。

1 抢答器项目设计

1.1项目任务

抢答器的结构示意图如图1所示，包括主持人、四个选手和一个七段数码管。

项目任务如下：（1）主持人提问，四个选手进行问题的抢答。开始时，在数据寄存器D1、D2、D3、D4中存放常数100，作为四个选手各自的初始分数100分。（2）主持人按下启动按钮后，开始抢答指示灯亮，选手开始抢答。若选手在主持人按下启动按钮之前抢答，则作违规处理，由主持人按下“-10分”按钮，选手被扣10分，且该选手台上相应的红色违规指示灯亮。（3）若选手抢答成功，则该选手台上相应的绿色抢答成功指示灯亮，且七段数码管显示该选手的号码。问题答对，主持人给其加10分，答错则减10分。（4）主持人按下复位按钮后，选手重新开始抢答。按项目任务要求设计抢答器，编程调试并运行程序；编写研究报告，记录、分析研究过程及现象；总结研究结论。

1.2 项目分析

教师在分析项目任务后，引导学生设计制作一个用三菱FX2N系列PLC构成的抢答器控制系统，并通过讲授高级指令的传送指令和四则运算指令以及七段数码管的结构及工作原理，使学生对项目要求有一个整体认识，掌握与项目相关的理论知识，明确项目的操作内容和基本步骤。

1.2.1 高级指令的讲解

教师引入本项目中要用到的传送指令如MOV、FMOV和四则运算指令如ADD、ADDP、SUB、SUBP、MUL、MULP、DIV、DIVP等指令，通过指令的讲解和举例，使学生掌握指令的应用和编程技巧，顺利完成项目任务。

1.2.2 七段数码管

七段数码管是常用显示数字的电子元件，借由七个发光二极管（LED）a、b、c、d、e、f、g以不同组合来显示数字，所以称为七段数码管。教师可以提示学生七段数码管在显示数字“1”、“2”、“3”、“4”时，各个数码管的显示如图2所示。然后教师进一步引导学生：LED a在显示数字 “2”和“3”时亮；LED b 在显示数字“1”、“2”、“3”和“4”时都亮；LED c在显示数字“1”、 “3”和“4”时亮……以此类推，让学生自己总结七个发光二极管亮的规律，便于学生理解和编程。

图2 七段数码管的数字显示

1.3 项目实施

学生以小组为单位，根据项目任务要求，讨论项目内容，分工合作，收集和整理信息，制订项目实施的工作计划，写出项目的解决要点。

（1）确定PLC的I/O分配表

根据抢答器的控制要求，确定PLC的I/O分配表如表1所示。

（2）画出PLC的I/O接线图

根据PLC的I/O分配表，可知抢答器控制系统总共需要8个输入端口和16个输出端口，故选用实验室中的三菱FX2N系列的PLC，型号为FX2N-32MR。FX2N-32MR型PLC有16个输入端口和16个输出端口，完全能满足系统控制的需要。PLC的I/O接线图如图3所示。

（3）接线

学生将PLC的电源断开后，根据I/O接线图完成PLC的外部接线，并且认真检查接线牢靠无松动，确保接线准确无误后再接通电源。

（4）编写梯形图程序

学生根据项目任务的要求，编写抢答器项目的梯形图程序。

下面的图4、图5、图6是抢答器项目设计的参考程序，其中图4是选手抢答成功及违规控制梯形图，图5是七段数码管数字显示控制梯形图，图6是寄存器D1、D2、D3、D4加分和减分梯形图。

（5）程序调试

学生编写好PLC程序后，经过编译检查正确后，下载到PLC运行，并根据监控进行程序调试，直至完全正确，达到控制要求。

1.4 项目评价

学生完成抢答器的项目设计后，为了调动学生的学习积极性，强化学生对知识的掌握程度，教师对本项目的知识、技能、方法及项目实施情况进行总结和评价。

（1）教师对各个小组的项目任务完成结果进行验收和评价，并对存在的问题作出点评，提出注意点和改进的方法。表2为小组任务完成评价表。

（2）每个学生整理资料，撰写抢答器项目设计研究报告。学院数字图书馆的万方数据资源、维普网络学习资源库、中知网数据库、超星数字图书馆等资源可以满足学生的查阅需要。

（3）教师提出问题，与学生进行讨论，加深学生对知识的理解，并进一步拓展理论知识，从而达到本项目的教学要求。

（4）教师提出下一个项目任务的控制要求，让学生下一次课前查阅资料和小组探究学习。

3 结束语

通过抢答器的项目设计，使学生能够掌握三菱FX2N系列PLC的高级指令，并根据生产实际的需要，设计相应的PLC控制系统。在教学中，教师借助不同的工程项目和实例，引导学生由实践到理论再到实践，将理论知识融入到每一个项目的实践操作中。另外，学生在项目实施的过程中，培养积极严谨的态度和工作作风，养成了自主学习的习惯和团结协作的精神，提高了自主创新能力和动手实践能力，逐步养成查阅资料和自主学习的好习惯，教学效果明显提高了。

参考文献

[1]曹京生，夏长凤.现代电气控制技术[M].北京：冶金工业出版社，2011，8.

[2]廖常初.PLC基础及应用[M].北京：机械工业出版社，2004，8.

作者简介：何惠湘（1972，10-），女，月生，汉族，湖南常宁人，硕士，南通航运职业技术学院机电系，副教授，研究方向：控制工程。endprint

摘 要：文章通过抢答器的项目设计，使学生能够更好地掌握教学内容，并将理论知识融入实践的项目任务中去，培养学生的自主创新能力和团结协作精神，明显地提高了教学效果。

关键词：PLC；抢答器；项目设计

引言

《PLC技术》课程是高职高专机电类技术专业的一门理论性较深而实践性又较强的专业课程，机电系对该课程教学的总体思路是采用模块化的项目课程教学法，大部分课程在PLC实验室进行，通过理论讲解、计算机仿真与实际操作一体化的综合训练方式，使学生在项目实践中，理解和掌握课程的知识点和技能要求。为了配合三菱PLC高级指令教学内容的讲解，为学生安排了抢答器的项目设计。通过此项目设计，使学生能够了解七段数码管和抢答器的工作原理，掌握PLC基本高级指令的应用，进一步掌握PLC控制系统设计的步骤和编程方法，提高PLC技术的应用能力等。

1 抢答器项目设计

1.1项目任务

抢答器的结构示意图如图1所示，包括主持人、四个选手和一个七段数码管。

项目任务如下：（1）主持人提问，四个选手进行问题的抢答。开始时，在数据寄存器D1、D2、D3、D4中存放常数100，作为四个选手各自的初始分数100分。（2）主持人按下启动按钮后，开始抢答指示灯亮，选手开始抢答。若选手在主持人按下启动按钮之前抢答，则作违规处理，由主持人按下“-10分”按钮，选手被扣10分，且该选手台上相应的红色违规指示灯亮。（3）若选手抢答成功，则该选手台上相应的绿色抢答成功指示灯亮，且七段数码管显示该选手的号码。问题答对，主持人给其加10分，答错则减10分。（4）主持人按下复位按钮后，选手重新开始抢答。按项目任务要求设计抢答器，编程调试并运行程序；编写研究报告，记录、分析研究过程及现象；总结研究结论。

1.2 项目分析

教师在分析项目任务后，引导学生设计制作一个用三菱FX2N系列PLC构成的抢答器控制系统，并通过讲授高级指令的传送指令和四则运算指令以及七段数码管的结构及工作原理，使学生对项目要求有一个整体认识，掌握与项目相关的理论知识，明确项目的操作内容和基本步骤。

1.2.1 高级指令的讲解

教师引入本项目中要用到的传送指令如MOV、FMOV和四则运算指令如ADD、ADDP、SUB、SUBP、MUL、MULP、DIV、DIVP等指令，通过指令的讲解和举例，使学生掌握指令的应用和编程技巧，顺利完成项目任务。

1.2.2 七段数码管

七段数码管是常用显示数字的电子元件，借由七个发光二极管（LED）a、b、c、d、e、f、g以不同组合来显示数字，所以称为七段数码管。教师可以提示学生七段数码管在显示数字“1”、“2”、“3”、“4”时，各个数码管的显示如图2所示。然后教师进一步引导学生：LED a在显示数字 “2”和“3”时亮；LED b 在显示数字“1”、“2”、“3”和“4”时都亮；LED c在显示数字“1”、 “3”和“4”时亮……以此类推，让学生自己总结七个发光二极管亮的规律，便于学生理解和编程。

图2 七段数码管的数字显示

1.3 项目实施

学生以小组为单位，根据项目任务要求，讨论项目内容，分工合作，收集和整理信息，制订项目实施的工作计划，写出项目的解决要点。

（1）确定PLC的I/O分配表

根据抢答器的控制要求，确定PLC的I/O分配表如表1所示。

（2）画出PLC的I/O接线图

根据PLC的I/O分配表，可知抢答器控制系统总共需要8个输入端口和16个输出端口，故选用实验室中的三菱FX2N系列的PLC，型号为FX2N-32MR。FX2N-32MR型PLC有16个输入端口和16个输出端口，完全能满足系统控制的需要。PLC的I/O接线图如图3所示。

（3）接线

学生将PLC的电源断开后，根据I/O接线图完成PLC的外部接线，并且认真检查接线牢靠无松动，确保接线准确无误后再接通电源。

（4）编写梯形图程序

学生根据项目任务的要求，编写抢答器项目的梯形图程序。

下面的图4、图5、图6是抢答器项目设计的参考程序，其中图4是选手抢答成功及违规控制梯形图，图5是七段数码管数字显示控制梯形图，图6是寄存器D1、D2、D3、D4加分和减分梯形图。

（5）程序调试

学生编写好PLC程序后，经过编译检查正确后，下载到PLC运行，并根据监控进行程序调试，直至完全正确，达到控制要求。

1.4 项目评价

学生完成抢答器的项目设计后，为了调动学生的学习积极性，强化学生对知识的掌握程度，教师对本项目的知识、技能、方法及项目实施情况进行总结和评价。

（1）教师对各个小组的项目任务完成结果进行验收和评价，并对存在的问题作出点评，提出注意点和改进的方法。表2为小组任务完成评价表。

（2）每个学生整理资料，撰写抢答器项目设计研究报告。学院数字图书馆的万方数据资源、维普网络学习资源库、中知网数据库、超星数字图书馆等资源可以满足学生的查阅需要。

（3）教师提出问题，与学生进行讨论，加深学生对知识的理解，并进一步拓展理论知识，从而达到本项目的教学要求。

（4）教师提出下一个项目任务的控制要求，让学生下一次课前查阅资料和小组探究学习。

3 结束语

通过抢答器的项目设计，使学生能够掌握三菱FX2N系列PLC的高级指令，并根据生产实际的需要，设计相应的PLC控制系统。在教学中，教师借助不同的工程项目和实例，引导学生由实践到理论再到实践，将理论知识融入到每一个项目的实践操作中。另外，学生在项目实施的过程中，培养积极严谨的态度和工作作风，养成了自主学习的习惯和团结协作的精神，提高了自主创新能力和动手实践能力，逐步养成查阅资料和自主学习的好习惯，教学效果明显提高了。

参考文献

[1]曹京生，夏长凤.现代电气控制技术[M].北京：冶金工业出版社，2011，8.

[2]廖常初.PLC基础及应用[M].北京：机械工业出版社，2004，8.

作者简介：何惠湘（1972，10-），女，月生，汉族，湖南常宁人，硕士，南通航运职业技术学院机电系，副教授，研究方向：控制工程。endprint