山东交通学院信息工程系PLC课程设计指导书.docx
《山东交通学院信息工程系PLC课程设计指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东交通学院信息工程系PLC课程设计指导书.docx（18页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
山东交通学院信息工程系PLC课程设计指导书
《PLC课程设计指导书》
山东交通学院
信息科学与电气工程学院
自动化111-112
2014-2015-1
指导教师：
YaozhenHan
1PLC课程设计的重要性
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，无论船上陆上都有其广泛应用。
它具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活，易学易用、体积小，重量轻，价格便宜的特点。
2评分原则及注意事项
（1）总成绩=调试成功55%+报告书写20%+答辩20%+5%实验素质
调试成绩根据完成的程度、速度等因素评定。
（2）若想获得“优秀”，必需做PPT答辩，且表现优异者，按比例取“优秀”。
（3）严格考勤，未请假1次旷课，课程设计最高成绩“及格”，2次及以上者皆为“不及格”，迟到早退2次，最高为“及格”，答辩情况严重不好者，记“不及格”。
（4）由课代表或班干部安排轮流值日，排出值日表，负责实验室的卫生、门窗等。
（5）禁止在实验室吃饭、打闹、破坏卫生，若发现1次，至少总成绩扣10分，严重者驱逐出实验室。
（6）哪条指令不会用，可把鼠标点在其上，按F1查看帮助。
（7）PLC的L、M及各功能模块的公共端、电源、地一定要接正确。
（8）爱护实验室仪器、设备、仪表、器件，若发现损坏，及时主动报告老师，若为被动发现，按学校规定赔偿。
（9）电脑及实验模块有限，要有序使用，切忌抱着电脑不放，不能在使用电脑上编程，电脑只供调试用。
（10）电脑和实验设备要保证使用前使用后一致，用完后全部复原，为其他后续同学创造良好的实验环境。
（11）要爱惜实验设备，设计开始过程中一旦发现设备故障及时汇报老师，若课程设计结束，发现了没有汇报的故障，由班或个人赔偿。
（12）时间：
上午8:
30-11:
40，下午13:
30-17:
00.
除了以上单列情况，总评分标准：
优秀：
设计完全独立完成、包括程序、接线，答辩回答完全正确，报告制作精良。
良好：
设计借鉴了别人部分思路、但基本是独立完成，程序、接线完全正确，答辩回答完全正确，报告制作精良。
中：
设计借鉴了部分别人思想，但设计全部完成，程序、接线都会，答辩回答问题有1-2错误，报告满足规范。
及格：
程序有大量参考，但已经完全懂，回答问题有2-3题错误，报告满足基本规范。
不及格：
程序有大量参考，程序提问模糊不清，回答问题错误3个以上，在规定的时间内不能完成接线。
3我们的口号
不为后退找借口，要为前进创条件。
有志者自有千方百计，无志者只感千难万难。
努力造就实力，态度决定高度。
4《我想我能行》（转）
如果你认为你败了，那你就一败涂地；
如果你认为你不敢，那你就会退缩畏惧；
如果你想赢但是认为你不能，那么毫无疑问你就会失利；
如果你认为你输了，你就输了。
因为我们发现人世间，
成功从一个人的意志开始，成功是一种心态。
生活之战中，
胜利并非属于更强和更快的人，
胜利者终究是
认为自己能行的人。
5选题方法（每个同学做一个基本题目+一个组合题目）
在做选择的组合题目前，每个同学必须要先做一个基本题目（自选），以示已经掌握了PLC最基本使用流程，如用按键控制灯闪烁、定时控制灯闪烁，等等。
自动化11110组每组2-3人，从组合题号1-10中选取
自动化11210组每组2-3人，从选组合题号11-20中选取
结合我学院实验装置现状，课程设计时每个同学要做下述组合题目中的1个，具体小题目组合方式见表1“题目组合方式”，每组结合方式称为一个课程设计题目，每个同学做一个组合题目。
三人选同一个组合题目，但每个人要有自己独立程序及独立课程设计报告，设计过程中可3人讨论，不可相同，若发现相同，所有相同人判不及格。
表1题目组合方式
原始题目
原始题号
组合题目号
第一原始题
第二原始题
第三原始题（选做）
1
1
19
17
2
3
19
17
3
3
19
17
4
4
19
17
5
5
19
17
6
6
19
17
7
8
19
5
8
8
19
6
9
12
16
17
10
12
16
17
11
2
19
17
12
3
19
17
13
3
19
17
14
7
19
17
15
5
19
17
16
6
19
17
17
8
19
5
18
8
19
6
19
12
16
17
20
12
16
17
6设计完成后提交资料说明
（1）最后每人都要提交课程设计报告纸质版、程序报告电子版。
（2）课程设计报告纸质版最迟不晚于课程设计第二周的周日。
7各原始题目说明及要求
一.天煌题目要求及说明
（1）基于PLC的步进电机控制（天煌）
要有启动和停止按钮！
掌握步进电机的工作原理，提供的设备为南京工学院的三相六拍步进电机，设计程序实现对步进电机启动、停止、正转、反转的控制，及用1个按键实现3档调速。
不能实现正转反转的直接切换。
用一位数码管显示当前的速度状态：
快、中、慢分别用3、2、1表示。
若PLC断电，每次按启动按钮，电机直接默认按逆时针转动；
若PLC不断电，每次重新按启动按钮，电机按上次结束时运转方向运转。
当步进电机转速低于“中速”档位时，按星-三角方式启动三相异步电动机，当步进电机转速高于“中速”档位时，三相异步电动机自动停止，
三相异步电动机可单独控制。
系统设置一个独立的步进电机自动控制按键，按下此按键，步进电机自动逆时针转4圈后停止。
（2）PLC控制步进电机（天煌）（1组）
要有启动和停止按钮！
掌握步进电机的工作原理，提供的设备为南京工学院的三相六拍步进电机，设计程序实现对步进电机启动、停止、正转、反转的控制，及用1个按键实现3档调速。
要实现正转反转的直接切换。
每次按启动按钮后，电机不转动，需按下正转或反转后启动。
用一位数码管显示当前的速度状态：
快、中、慢分别用1、2、3表示。
当步进电机正转时，三相异步电动机定子串电阻降压启动，当步进电机正转时，三相异步电动机停止。
三相异步电动机可单独控制。
用EM235模拟量输出当前速度所对应的数值，即1速输出1V，2速输出2V，3速输出3V。
（3）基于PLC的机械手控制（天煌）（5组）
分别有总的启、停按钮，开始时，按下启动按钮SB后，机械手处于原始位置，Y3亮，过1秒钟，变为放松状态，
则Y1亮，Y7亮，准备1秒钟后，机械手开始顺序动作，
1、机械手下降：
延时1秒后，Y1灭，按SQ1，表示到下限位的检测信号，则Y2亮。
2、机械手夹紧：
延时2秒后，Y3亮，表示夹紧。
3、机械手上升：
延时1秒后，Y2灭，按SQ2，表示到上限位的检测信号，则Y4亮，
4、机械手右行：
延时1秒后，Y4灭，按SQ3，表示到右限位的检测信号，则Y5亮，
5、机械手下降：
延时1秒后，Y5灭，按SQ1，到下限位后，则Y6亮，
6、机械手放松：
延时1秒后，Y3灭，Y7亮，
7、机械手上升：
Y6灭，按SQ2，到上限位后，则Y8亮，延时1秒，Y8灭，
8、机械手左移：
按SQ4，到左限位后，则Y1亮，回到原始位置。
然后跳到步骤1，循环执行。
“停止”按钮应设有两个，一个实现立即完全停止，完全停电，而另一个停止按钮按下时，先完成整个工作过程，然后完全停电。
用数码管显示机械手上升的时间。
当按下非立马停止的“停止”按键的同时，启动三相异步电动机运转，当机械手完成整个工作过程，三相异步电动机停止。
三相异步电动机也应能独立控制启停。
（4）基于PLC的挖掘机控制实现（天煌）（2组）
参照西门子挖掘机模型。
让挖掘机总共运行12s，时间到做完所有动作，自动停止，完成手自动即可。
位置复原、动作衔接。
（1、接线：
PLC的输入端I0.0～I0.7以及I1.0、I1.1分别和控制面板上对应的接线孔相连；PLC的输出点Q0.0~Q0.7分别接控制盒面板上的接线孔“Y0~Y7”。
PLC主机输入的公共端1M、2M、3M，输出公共端1L、2L、3L以及控制盒的+24V都接到PLC主机的“L+”，控制盒的“COM”接PLC主机的“M”。
（2、开机之前需确认连线正确（注：
确认PLC主机的接线没有错误，否则将烧毁主机模块）。
自动调试：
将控制盒的钮子开关打到“自动”挖掘机将自动进行：
启动前进→右转→左进→上扬→下挖→左转→右进→后退到原线停。
挖掘机自动运行时，三相异步电动机星-三角启动运行，按“停止”或调至“手动”模式下，三相异步电动机停止，
可单独控制三相异步电动机启动。
禁止挖掘机的过渡角度的动作！
用数码管显示显示挖掘机状态，如“1”代表“上扬”等。
用指示灯亮灭表示工作与否。
要有启动和停止按钮！
（5）PLC实现智能交通灯控制（天煌）（3组）
南北方向为主干道，东西方向为次干道。
东西方向红灯亮20s，南北方向绿灯亮13s，闪4次（每次0.5s亮，0.5s灭），黄灯亮3s；然后，东西方向绿灯亮8s，闪3次（每次0.5s亮，0.5s灭），黄灯亮3s，南北方向的红灯亮14s；再然后，东西方向红灯亮20s，南北方向绿灯亮13s，闪4。
。
。
。
。
。
这样东西南北交通灯循环运行；
当人行道上有人要过马路时，按相应人行道按钮（注：
当要过路口已经为绿灯，按下无效），所有灯变为红灯，延时3s钟后（为了给正行驶在马路上的机动车通过时间）相应马路、人行道变绿灯，而垂直方向变红灯，延时6s钟后，垂直方向马路灯及人行灯变绿灯恢复正常循环运行（系统接着按人行道按钮前状态运行）；
用LED正序显示南北方向红灯时间；
每次按下人行道按钮后，三相异步电动机自动全压启动，各交通灯恢复正常时间后，电机停止（停止方式为能耗制动）；
同时，应设有电机独立启动、停止按钮，并设有电机自动启动、手动启动指示灯。
要有启动和停止按钮！
（6）基于PLC实现智能交通灯控制（天煌）（3组）
南北方向为主干道，东西方向为次干道。
东西方向红灯亮20s，南北方向绿灯亮13s，闪4次（每次0.5s亮，0.5s灭），黄灯亮3s；然后，东西方向绿灯亮10s，闪3次（每次0.5s亮，0.5s灭），黄灯亮3s，南北方向的红灯亮16s；再然后，东西方向红灯亮20s，南北方向绿灯亮13s，闪4。
。
。
。
。
。
这样东西南北交通灯循环运行；
当人行道上有人要过马路时，按相应人行道按钮（注：
当要过路口已经为绿灯，按下无效），，所有灯变红灯，延时2s钟后（为了给正行驶在马路上的机动车通过时间）相应变绿灯，而垂直方向变红灯，延时5s钟后，垂直方向马路灯及人行灯变绿灯且恢复正常循环运行。
各方向时间仍以按下人行道按钮前时间继续执行。
用LED正序显示东西南北绿灯时间。
每次按下人行道按钮后，三相异步电动机自动星三角启动，各交通灯恢复正常时间后，电机停止（停止方式为自由停止），同时，应设有电机独立启动、停止按钮，并设有电机自动启动、手动启动指示灯。
要有启动和停止按钮！
（7）智能交通模型的PLC控制（注意：
是用那个大的交通灯模型）
十字路口交通灯维持着我们出行时秩序。
在现代社会，因实际十字路口的交通路况相对较复杂，环境较恶劣，因此对控制系统的稳定性提出很高的要求，传统的单片机控制系统这方面显得不足；而可编程控制器以其可靠性高、速度快、处理能力强、电磁兼容性良好等特点，受到越来越广泛的应用，因此，用可编程控制器代替传统的单片机控制交通系统，成为社会发展的一个发展方向。
控制要求
自动模式：
南北方向为主干道，东西方向为次干道。
东西方向红灯亮20s，南北方向绿灯亮13s，闪4次（每次0.5s亮，0.5s灭），黄灯亮3s；然后，东西方向绿灯亮8s，闪3次（每次0.5s亮，0.5s灭），黄灯亮3s，南北方向的红灯亮14s；再然后，东西方向红灯亮20s，南北方向绿灯亮13s，闪4。
。
。
。
。
。
这样东西南北交通灯循环运行；当人行道上有人要过马路时，按相应人行道按钮，延时3s钟后（为了给正行驶在马路上的机动车通过时间）人行道及同向马路变绿灯，而垂直方向马路灯及人行灯变红灯，延时6s钟后，垂直方向马路灯及人行灯变绿灯且马路灯恢复正常循环运行。
手动模式：
按哪个方向的按钮，其对应的灯亮，而交叉方向的为相反等亮，，例：
按南北方向绿灯亮，则东西方向的则应为红灯。
电源接线
序号
PLC类型
输入端
输出端
1.
西门子（继电器输出型）
PLC输入端1M、2M等公共端接本模型电源输入“+24V”端
PLC输出端1L、2L、3L等公共端接本模型电源输入“COM”端
2.
本模型电源
外部直流24V电源正端接本模型电源输入“+24V”端
外部直流24V电源地端接本模型电源输入“COM”端
每次按下人行道按钮后，三相异步电动机自动定子串电阻降压启动，各交通灯恢复正常时间后，电机停止，
同时，应设有电机独立启动、停止按钮，并设有电机自动启动、手动启动指示灯。
用LED倒序实时显示南北方向红绿灯时间。
要有启动和停止按钮！
（8）基于PLC的多通道温湿度监控装置（天煌）
用稳压器给定3路输入信号为0-5V标准直流电压信号分别表示为温度、湿度对应的电压信号。
分别经过2个EM235转换之后（表示8路以上），用2位LED交替显示相应电压值的个位和第一个小数位（静态显示方式），要实现可自动每隔2秒交替，也可手动按键交替显示。
要保证显示精度。
当某一路电压值大于3V时，LED闪烁显示，以示报警。
同时自动星-三角启动鼠笼式三相异步电动机开关温湿度控制阀门。
此外，电动机应能单独手动控制启停。
要有启动和停止按钮！
二．东疆教仪题目要求
（9）基于PLC的四层电梯控制（东疆教仪）
有内外呼按钮，数码管实时显示楼层数，运行要切合实际电梯。
当只有一个人在某层按下外呼时，电梯立马到达相应楼层，然后响应该楼层内呼；
电梯当前在1楼时：
●2楼先下呼，3楼后上呼，则应先响应2楼下呼，执行完再响应3楼上呼；
●2楼先下呼，4楼后下呼，则应先响应2楼下呼，执行完再响应4楼下呼；
●3楼先下呼，则执行完3、2楼下呼，再响应4楼下呼，或其他上呼。
●4楼先下呼，则电梯上行时，可响应1,2,3，层的上呼请求，前提是吊箱没有超过上呼层，否则，执行完4楼下行后再响应。
电梯当前在2楼时：
●1楼先呼，先响应1楼；
●2楼or3楼or4楼先呼，执行完上行指令，再执行下行；
电梯当前在3楼时：
●4楼先呼，先响应4楼；
●1楼or2楼or3楼先呼，执行完下行指令，再执行上行；
电梯当前在4楼时：
类同1楼状况。
整个电梯运行也可参考图书馆楼电梯运行情况。
要有启动和停止按钮！
（10）步进电机控制的PLC实现（东疆教仪）
掌握步进电机的工作原理，提供的设备中东疆的是四相八拍的步进电机，设计程序实现对步进电机启动、停止、正转、反转的控制，及1键实现3档调速即快速、中速、慢速。
正反转可直接切换；
控制模块中的步进电机工作方式为四相八拍，电机的四相线圈分别用A、B、C、D表示，公共端已接地。
当电机正转时，其工作方式如下：
A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A。
当电机反转时，其工作方式如下：
A→-AD→D→DC→C→CB→B→BA→A。
用LED显示电机档位。
此外，当步进电机正转时，三相异步电动机电动机全压启动，其他状态停止。
要有启动和停止按钮！
（11）基于S7-200PLC的机械手控制（东疆教仪）
机械手工作示意图如下：
机械手控制示意图
控制过程如下：
开始时，机械手处于原始位置，且为放松状态，则Y0亮，Y7亮。
按下启动按钮后，机械手开始顺序动作：
1、机械手下降：
延时1秒后，Y0灭，Y9亮，到下限位时，按S3，则Y9灭，Y1亮。
2、机械手夹紧：
延时3秒后，Y7灭，Y6亮，
3、机械手上升：
Y1灭，Y8亮，到上限位后，按S4，则Y8灭，Y2亮，
4、机械手右行：
Y2灭，Y10亮，到右限位后，按S5，则Y10灭，Y3亮，
5、机械手下降：
Y3灭，Y9亮，到下限位后，按S3，则Y9灭，Y4亮，
6、机械手放松：
延时3秒后，Y6灭，Y7亮，
7、机械手上升：
Y4灭，Y8亮，到上限位后，按S4，则Y8灭，Y5亮，
8、机械手左移：
Y5灭，Y11亮，到左限位后，按S6，则Y11灭，Y0亮，回到原始位置。
数码管显示总的下降时间。
设置两个停止按钮，其中一个按下，整个系统立马掉电，另一个停止按钮按下时，待机械手运行至初始位置后再断电。
要有启动和停止按钮！
（12）基于PLC的刀库捷径方向选择控制（东疆教仪）
加工中心刀库回台式模拟装置，上面设有8把刀，每把刀有相应的刀号地址，分别为1、2、……、8。
刀库转动时，将由传感器测试其刀号位置，并由一只数码管显示当前刀号位置。
当按下启动开关后，如果传感器没有找到任何刀，电机将按逆时针方向自动转动，直到指传感器检测到某把刀，电机停转。
这时数码管将显示该刀号的地址，拔码开关用来选择刀号。
选好刀号后，再按一下“送刀号”按钮，即可将所选择的刀号送入程序。
程序将对所选择的刀号与当前刀号进行比较、运算，然后指挥电机按照离当前刀号最近的方向旋转（即最捷径方向，正转或反转），转到所选刀号位置后，电机停转。
LED显示刀号位置。
当刀具停在3号刀位时，三相异步电动机启动，其他位置停止。
要有启动和停止按钮！
（13）基于PLC的物料混合控制（东疆教仪）（1组）
要有总停止按钮。
按启动按钮，先加入物料1，V1亮，到水位3时停止加入物料1，V1灭，延时1秒，加入物料2，V2亮，到水位2时，停止加入物料2，V2灭。
进料完毕后搅拌机开始工作，M亮，先正转6秒，POS亮，然后反转6秒，NEG亮，搅拌机停止工作，M灭，打开出料阀出料，V3闪亮。
待料出完后，重复上述过程。
注意：
（1）出料的检测也是用开关模拟物位，不能用延时代替物位检测。
（2）正转8秒和反转8秒不仅要实现模块上的电机转动，而且要实现实际三相异步电动机的转动及正反转，启动方式为三角启动。
（3）用数码管正序显示电机的运行时间。
（4）实际三相异步电动机能实现单独启停。
要有启动和停止按钮！
（14）基于PLC的邮件分拣控制（东疆）
要有启动和停止按钮！
设计一个邮件分拣控制程序，按下启动按钮后，邮件开始进入流水线，指示灯M1亮，延时2秒后，进入外形检测区，指示灯M2亮，延时2秒后进入邮编检测区，延时2秒后进入邮编分档区，该区指示灯MA、MB、MC闪烁点亮。
外形不符（E1）、无效邮编（E2）按钮：
用来模拟非标准尺寸信号及无法识别信号。
当按住按钮时，表示该信号有效，流水线暂停，等待处理，同时，三相异步电动机全压启动，当放开按钮时，表示信号无效，流水线继续运行，三相异步电动机能耗制动。
邮编A、邮编B、邮编C三个按钮指定处理相应邮编的信号，当按住某个按钮时，邮编分档区中只闪烁点亮邮编与该按钮相对应的邮件。
用LED显示一次分拣过程所用的时间（秒）。
（15）基于PLC的装配流水线控制（东疆）（1组）
要有启动和停止按钮！
流水线共四道工序。
A、C、E、G指示流水线方向，B（工序1）、D（工序2）、F（工序3）、H（成品）四个工序完成四种装配工作。
最后经I入库。
流水灯A、C、E、G移位点亮一次，B（工序1）亮，延时1秒；
流水灯A、C、E、G移位点亮一次，D（工序2）亮，延时2秒；
流水灯A、C、E、G移位点亮二次，F（工序3）亮，延时2秒；
流水灯A、C、E、G移位点亮一次，H（成品）亮，延时2秒；
流水灯A、C、E、G移位点亮一次，I（入库）亮，延时2秒；
重复循环。
要求工序1时启动三相异步电动机，工序2电机停止，用LED显示电机运行时间。
（16）PLC实现智能交通灯控制（东疆）
要有启动和停止按钮！
南北方向为主干道，东西方向为次干道。
东西方向红灯亮20s，南北方向绿灯亮13s，闪4次（每次0.5s亮，0.5s灭），黄灯亮3s；然后，东西方向绿灯亮8s，闪3次（每次0.5s亮，0.5s灭），黄灯亮3s，南北方向的红灯亮14s；再然后，东西方向红灯亮20s，南北方向绿灯亮13s，闪4。
。
。
。
。
。
这样东西南北交通灯循环运行；当人行道上有人要过马路时，按相应人行道按钮，马路灯立马改变，延时3s钟后（为了给正行驶在马路上的机动车通过时间）人行道同向变绿灯，而垂直方向人行灯变红灯，延时4s钟后，垂直方向马路灯及人行灯变绿灯且马路灯恢复正常循环运行。
南北方向的时间用LED显示。
此外，整个交通灯系统与外部某模拟量及三相异步电动机有联动关系，当外部模拟量大于3V小于4V时，整个交通系统会自动运行，三相异步电机跟随启动，不满足此范围，则停止，三相异步电动机也应有独立控制的启停按钮。
（17）基于PLC的模拟量采集装置（天煌）（25组）
用稳压器给定1路输入信号为0-5V标准直流电压信号，经过EM235转换之后，用2位LED显示相应电压值的个位和第一个小数位（静态显示方式），把模拟量输入，通过EM235的模拟量输出端直接输出，可用万用表测量。
要保证显示精度。
严禁稳压电源给定电压超过5V！
！
！
！
要有启动和停止按钮！
（18）PLC控制步进电机（天煌）（1组）
掌握步进电机的工作原理，提供的设备为南京工学院的三相六拍步进电机，设计程序实现对步进电机启动、停止、正转、反转的控制，及用1个按键实现3档调速。
要实现正转反转的直接切换。
每次按启动按钮后，电机不转动，需按下正转或反转后启动。
用一位数码管显示当前的速度状态：
快、中、慢分别用3、2、1表示。
（19）基于PLC的三相电机启动制动控制（天煌教仪）
全压启动；正反转；点动；星三角启动；能耗制动；分别实现，星三角切合时间用数码管显示。
升级会员 