资源简介

自动售货机的模拟控制教学设计
选题背景
《自动售货机模拟控制》是为机电一体化专业《PLC应用技术》课程而开设的一个理实一体化教学项目，其目的在于培养学生综合运用理论知识来分析和解决实际问题的能力，是通过设计以PLC为核心的模拟运行系统，加深学生对PLC应用技术的了解，进一步掌握其程序设计与硬件连接技能。
PLC应用技术是机电一体化专业学生的核心课程，一般从第二学期开始学习，至四散学习结束。因为职业高中学生的基本素质本就不高，而且学生对于需要逻辑思考的题目更是懒得动脑，所以课程教授起来比较困难，学生也难于接受。
为了能够激起学生的学生兴趣，并能够让学生好于学、乐于学、善于学。在开设课程案例时，应该尽量选用贴合实际生活的例子。本次课程也正是考虑到这些，特选择自动售货机的模拟控制为课题。这样既能调动起学生的学习兴趣，也能够让学生感觉学有所用，能够做到乐于学、善于学。
设计理念
（一）以学为主体
“兴趣是最好的老师”。由于各种原因，中职电工电子专业的大部分学生，恰恰是缺乏学习兴趣的。因此，教学设计中，首先解决的是激发学生学习兴趣的问题。教师要以激发学生学习兴趣为切入口，寻找学生的入趣点，发挥学生的主体作用，让学生愿意学习，并参与其中，使课堂成为有活力的课堂。
（二）理实一体
职业教育是就业教育。教学设计中，要以“以职业能力为主线，岗位工作任务为起点”，理论联系实际，将电工电子专业理论与实践有机结合，理实一体，教会学生有用的知识和技能，使课堂成为有价值的课堂。
（三）学做合一 让学生学有所得
课程改革的核心理念是“一切为了每一位学生的发展”。教学设计中，要始终把学生放在首位，以学生的全面发展和个性发展为出发点和归宿点，学做合一，让每个学生都有不同程度的收获，使课堂成为有收获的课堂。
教学目标
（一）知识目标
1.学会PLC梯形图软件的编写方法；
2.学会输入输出（I/O）硬件电路的连接；
3.学会调试PLC电气控制系统的方法。
（二）能力目标
1．会根据给定的任务要求分析工作过程，设计出输入输出电路和PLC软件程序。根据输入输出电气控制线路图，安装电路；
2．会调试PLC程序软件及检修安装完的电路；
（三）情感目标
1.培养学生团队合作精神和与人沟通的能力；
2.通过实践，体现动手操作带来的乐趣，以及学到技术和知识的喜悦。
教学内容
（一）控制要求
总体控制要求：如面板图所示，按M1、M2、M3按钮，模拟投入货币，Y0显示投入的货币的数量，按动“QS”和“CF”按钮分别代表购买“汽水”和“咖啡”。出口处的“E”和“F”表示“汽水”和“咖啡”已经取出。购买后Y0显示剩余的货币，按下“ZL”找零按键。
按下“M1”、“M2”、“M3”三个开关，模拟投入1元、2元、3元的货币，投入的货币可以累加起来，通过Y0的数码管显示出当前投入的货币总数。
售货机内的二种饮料有相对应价格，当投入的货币大于等于其售价时，对应的汽水指示灯C、咖啡指示灯D点亮，表示可以购买。
当可以购买时，按下相应的“汽水按钮”或“咖啡按钮”，同时与之对应的汽水指示灯C或咖啡指示灯B点亮。表示已经购买了汽水或咖啡。
在购买了汽水或咖啡后，Y0显示当前的余额，按下“找零按钮”后，Y0显示00，表示已经清零
（二）涉及重点知识解析
1.利用两个定时器和一个计数器来实现指定数量的脉冲信号的输出。
参考程序如下：
其意义是：当X2闭合（投币2元），则M11在短时间内得电两次，两次后C0计数时间到将M0复位，此时M11就不会再次得电，除非再次按下X2按钮。即通过以上T0、T1和C0的组合，可以让M11在短时间内连续得电两次。那么就能实现我们模拟模块的按下M2按钮，数码管显示加2。
2.比较指令的用法
根据控制要求，我们可以知道，当数码管显示数额小于3元时，汽水指示灯C熄灭，大于或等于3元时点亮。同样，当数码管显示数额小于5元时，咖啡指示灯D熄灭，大于或等于5元时点亮。那么在这个过程中就要涉及要比较指令的用法。
参考程序如下：
其意义是：当D0≥3时，Y3得电。当D0≥5时，Y4得电。在Y3得电时按下X4，执行D0=D0-3。在Y4得电时按下X5，执行D0=D0-5。从而显示在投币时实现对应可购买商品的显示和在买完东西后，数码管显示金额数会实现对应的变化。
（三）端口分配及接线图
1.端口分配及功能表
序号 PLC地址（PLC端子） 电气符号（面板端子） 功能说明
X00 M1 1元投币
X01 M2 2元投币
X02 M3 3元投币
X03 QS 汽水按钮
X04 CF 咖啡按钮
X05 ZL 找零按钮
Y00 Y 货币指示
Y01 A 汽水按钮指示
Y02 B 咖啡按钮指示
Y03 C 汽水
Y04 D 咖啡
Y05 E 汽水出口
Y06 F 咖啡出口
Y07 G 找零出口
面板V+接电源+24V 电源正端
主机COM0、COM1、COM2、COM3接电源GND 电源地端
2.PLC外部接线图
（四）分析控制过程并进行编程与模拟
1. 自动售货机程序流程简单示意图
编程模拟
、
教学过程
（一）发现问题（新课导入）
　 课堂常规，出示本课目标，对学生进行简单的兴趣激发，目的是为了提高课堂教学效果。通过课前准备的多媒体课件，引导学生认识现行的自动售货机的特点，及其运行规律。然后展示模拟模块，创设问题情景，提升学生的学习热情，并引出课程的内容，同时也让学生明确课程的学习任务。
（二）分析问题
根据实验室中提供的天煌教义出产的自动售货机的模拟模块，让学生认识其特点，即当按下M1、M2、M3中任何一个使Y得电一次，数码管显示数额会自动加1；当按下QS与CF按钮中任何一个使Y得电一次，则数码管显示数额会自动减1。因此，为了能够实现，当我按下M1时数码管加1,按下M2时数码管能加2,按下3时数码管能够加上，按下QS时数码管能减3,按下CF时数码管能减5。我们就必须要想办法让按下M1时Y得电一次，按下M2时Y得电二次，按下M3时Y得电三次，按下QS时Y得电三次，按下CF时Y得电五次。
分析清楚了这个项目的关键问题所在，接下来我们就可以进行分组编程，模拟操作。
（三）解决问题
通过上面对问题的分析，我们知道要解决这个问题核心就是要设置一个脉冲指令，并利用这个脉冲指令来实现对Y控制，以达到数码管显示正确的数额。。因此引出这节课的一个重要知识点——利用两个定时器和一个计数器组合成为一个特定数额的脉冲输出指令。
通过对新知识的学习和旧知识的回顾来改进传统红绿灯。接下来按照预先分好的小组到仿真实验平台进行对应的编程，然后利用仿真软件和仿真模块模拟出实验的最终效果。
学习评价
课堂将近结束时，要留有一定的时间给学生相互之前讨论，让他们将自己在解决问题过程中的想法和感受与大家一起分享，从而将学生的收获最大化，最后由教师点评在整个过程中的优缺点。并且能够利用后台评价体系让学生相互之间打分评价，并将好的作品予以展示。
学生互评的软件平台
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