《电气控制与可编程控制器》课程设计正文.docx
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《电气控制与可编程控制器》课程设计正文
课程设计任务书
一、课程设计的目的
本课程的任务是使学生从实际工程应用出发，在理论和实践上掌握PLC的基本组成，工作原理，并通过设计典型的PLC控制系统，使学生对可编程序控器有一个完整的概念，并具有PLC控制系统研发的初步能力。
在课程设计中使学生掌握可编程序控器的基本组成，工作原理；掌握PLC编程语言；掌握传统的电气控制图；掌握可编程序控器自动控制系统硬件软件设计开发方法。
二、课程设计的开展方式
本课程为实践性环节，采用教师指导加学生自己动手设计的方式，包括以下两方面：
1．课程设计开始前，了解整个课程设计的目的、任务、步骤和方法；
2．课程设计任务主要由学生独立完成，教师负责指导。
三、课程设计的内容及时间安排
课程设计时间为2013年12月23日至2013年12月27日1周，包括了解设计任务和实际动手设计及调试操作。
具体内容及时间安排如下：
工作内容
时间安排
了解设计任务，熟悉课题要求
0.5天
分析课题设计要求，查阅资料
0.5天
电气线路图设计，总体框图
1天
编制控制程序
1.5天
程序调试，整理设计说明书，设计图纸
1天
提交设计说明书，图纸，进行答辩
0.5天
四、课程设计的考核办法
考核办法：
根据平时表现、答辩情况及课程设计说明书按五级分优、良、中、及格、不及格评定成绩。
1．课程设计态度及遵守纪律情况；
2．查阅资料、阅读能力情况；
3．动手操作能力情况；
4．系统需求分析、程序设计思路；
5．梯形图（或语句表）编写情况；
6．课程设计说明书完成情况。
五、课程设计说明书的主要组成部分
1．课题名称及控制要求分析；
2．PLC的介绍及选型，电气原理图；
3．程序（包括注释）、框图、时序图、I/O接线图等；
4．有关的说明及调试小结等；
5．课程设计说明书，不少于15页；
6．电气原理图、系统框图、I/O接线图共三张A3图纸。
六、提交格式要求
1.一律采用A4书写或打印，左侧装订。
2.封面（应包含：
课程设计题目、姓名、班级、学号）
3.要求提交课程设计的电子文档和程序。
4.具体格式见后面附表。
课题一装卸料小车PLC控制设计
（一）设计原始资料和控制要求
装卸料小车工作示意图
一辆小车在A,B两点之间运行，在A,B两点各设一个限位开关，如图所示，小车在A点时（后限位开关受压动作），操作控制按钮可使小车向前行至料斗下碰到前限位开关，停止，装料后再返回A地将料卸下。
小车要求有4种控制方式。
（1）手动控制方式，
（2）单周期运行控制方式，
（3）双周期运行控制方式，
（4）自动循环运行控制方式。
1，手动控制方式
在手动控制方式下，可用4个控制按钮控制小车的向前、向后运行，以及车门的打开和料斗门的打开。
小车的运行由三相异步电动机控制，小车的车门和料斗的车门由电磁铁控制，当电磁铁得电时，料斗门或斗门打开，失电时关闭。
（1）手动控制要求
小车向前运行：
小车在料斗下面时不能向前运行，小车的车门在打开时不能运行，小车采用点动控制，按下向前运行按钮，小车向前进，当小车行至料斗下时，碰到前限位开关时应停下来。
小车向后运行：
小车在A地点时不能后退，小车的车门在打开时不能运行，小车采用点动控制，料斗门未关闭时不能运行，按下向后运行按钮时，小车向后运行至A地点时，小车碰到后限位开关应停下来。
料斗门打开控制：
小车必须在B点料斗门下时，才能打开料斗门，以避免将料卸在地上。
按一下料斗门打开按钮，控制料斗门的电磁铁得电，斗门打开，延时10秒种后电磁铁失电斗门关闭。
车门打开控制：
小车必须在A地点时，才能打开车门，以保证将料卸在规定地点。
按一下车门打开按钮，控制车门的电磁铁得电，车门打开，延时10秒种后电磁铁失电，车门关闭。
2，单周期运行控制要求
小车在A地点，并且在车门关好的情况下，按一下向前运行按钮。
小车就从A地点运行到B地点停下来，然后料斗门打开装料10秒钟，之后小车自动向后行到A地点停止，车门打开卸料4秒钟后，车门关闭。
3，双周期运行控制要求
小车在A地点时，按一下向前运行按钮，小车将循环两次单周期的运行过程。
4，自动循环控制方式要求
小车在A地点时，按一下向前运行按钮，小车将自动重复单周期运行过程，断开运行开关时，小车将在完成一个循环之后，结束运行。
在手动控制方式下不能运行，单周期，双周期和自动运行方式，反之，在单周期，双周期和自动运行方式下也不能进行手动控制。
本控制采用FX2N型可编程控制器，其输入输出端子分配如下：
（仅供参考）
X0：
运行开关X1：
前限位开关
X2：
后限位开关X3：
手动方式
X4：
自动方式X5：
单循环方式
X6：
双循环方式X7：
向前运行按钮
X10：
向后运行按钮X11：
车门打开按钮
X12：
斗门打开按钮Y0：
向前运行
Y1：
向后运行Y2：
斗门电磁铁
Y3：
车门电磁铁
课题二级运输皮带自动装车控制
（一）设计原始资料和控制要求
多级运输皮带控制系统控制过程：
1．料罐进料放料由电磁阀YV1和YV2控制，当料罐中的料位底于下料位监测点时，（SQ4=0）进料阀YV1动作，向料罐中进料，当料位高于上料位监测点时，（SQ3=1）进料阀YV1关闭。
2．当装料小车到达装车点时，装车位开关SQ1=1，此时黄灯亮，按下起动按钮SB1黄灯闪，2秒钟后，黄灯灭，同时皮带3起动。
再经过2秒钟后皮带2起动，再过2秒钟后皮带1起动。
再过2秒后，放料阀YV2动作进行放料。
当小车装满后达到规定重量时，SQ2动作，放料阀YV2关闭（YV2=0）。
之后每隔2秒依次停皮带1、皮带2和皮带3。
在皮带1~3全部停止的情况下，绿灯亮，表示可以开车，而在皮带1~3在运行时，红灯亮表示不能开车。
3．停止控制：
按下停止按钮SB2、放料阀YV2关阀之后每隔2秒依次停皮带1、皮带2和皮带3。
按下急停按钮SB3，放料阀和皮带同时停止。
4．电路的保护：
电路应设总的短路保护，每台电动机应设短路保护和过载保护，当一台电动机发生过载时应逆序停止，工作停止过程和按停止按钮的作用相同。
可编程序控制器输入输出端子分配如下（仅供参考）
X0、起动SB1X5、上料位SQ3Y3、皮带2KM2
X1、停止SB2X6、下料位SQ4Y4、皮带3KM3
X2、急停SB3Y0、进料阀YV1Y5、黄灯HL1
X3、车到位SQ1Y1、放料阀YV2Y6、红灯HL2
X4、车满载SQ2Y2、皮带1KM1Y7、绿灯HL3
课题三液料自动混合控制
（一）设计原始资料和控制要求
某一液料自动混合装置如下，用于将3种液体按一定的容积比例进行混合。
液料自动混合装置工作示意图
1.初始状态，液罐为空的，电磁阀YV1~4、电动机M均为失电状态，液位传感器SQ1~4均为不动作状态。
2.物料自动混合控制。
按下起动按钮SB1，电磁阀YV1的电，开始注入液料1，当液料1的液位达到液位传感器SQ3时，YV1关，YV2阀开，注入液料2，当液位达到液位传感器SQ2时，YV2阀关，YV3阀开，注入液料3，当液位达到液位传感器SQ1时，YV3阀关，搅拌电动机M起动，搅拌20秒后停止，放液电磁阀YV4动作，当液位下降到液位传感器SQ4以下时，再经过5秒钟（放掉剩余液体）后，SQ4阀关闭，之后，自动循环上述过程。
3.停止操作。
按下停止按钮SB2，当完成一个循环过程，即液灌液体放空后在全部停止。
按下急停按钮SB3，所有输出立即停止。
输出输入分配如下（参考）。
X0、起动SB1Y0、电动机KMY7、液位3显示HL3
X1、停止SB2Y1、电磁阀YV1Y10、液位4显示HL4
X2、急停SB3Y2、电磁阀YV2
X3、液位1SQ1Y3、电磁阀YV3
X4、液位2SQ2Y4、电磁阀YV4
X5、液位3SQ3Y5、液位1显示HL1
X6、液位4SQ4Y6、液位2显示HL2
课题四自动洗衣机控制系统
波轮式全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一个中心安装的。
外桶固定，作为盛水用，内桶可以旋转，作为脱水（甩干）用。
内桶的四周有许多小孔，使内、外桶的水流相通。
洗衣机工作示意图
洗衣机的进水和排水分别有进水电磁阀和排水电磁阀控制。
进水时，控制系统使进水电磁阀打开，将水注入外桶；排水时，使排水电磁阀打开将水由外桶排到机外。
洗涤和脱水由同一台电机拖动，通过电磁阀离合器来控制，将动力传给洗涤波轮或甩干桶（内桶）。
电磁离合器失电，电动机带动洗涤波轮实现正、反转，进行洗涤；电磁离合器得电，电动机带动内桶单向旋转，进行甩干（此时波轮不转）。
水位高低分别有高低水位开关进行检测。
起动按钮用来起动洗衣机工作。
（一）控制要求
起动时，首先进水，到高水位时停止进水，开始洗涤。
正转洗涤15s，暂停3s后反转洗涤15s，暂停3s后再正转洗涤，如此反复30次。
洗涤结束后，开始排水，当水位下降到低水位时，进行脱水（同时排水），脱水时间为10s。
这样完成依次从进水到脱水的大循环过程。
经过3次大循环后（第2、3次为漂洗），进行洗衣完成报警，报警10s后结束全过程，自动停机。
在洗涤过程中，按下停止按钮。
洗衣机停止工作。
在洗衣机停止工作时，按下排水按钮，洗衣机排水电磁阀得电排水，当水位下降到低水位开关时，排水电磁阀失电停止排水。
I/O设备及I/O点分配如表所示。
I/O设备及I/O点分配如表
输入元件
输入点编号
输出元件
输出点编号
起动按钮
X0
进水电磁阀
Y0
停止按钮
X1
电机正转控制
Y1
排水按钮
X2
电机反转控制
Y2
高水位开关
X3
排水电磁阀
Y3
低水位开关
X4
脱水电磁离合器
Y4
报警蜂鸣器
Y5
课题五十字路口交通灯的控制
1、设计目的
⑴综合应用所学PLC知识设计一个交通灯控制系统；
⑵通过自行编程调试掌握PLC控制系统的设计方法。
2、任务描述：
某十字路口的东西方向和南北方向分别安装红、绿、黄交通信号灯，设置如下图1.1所示：
图1.1十字路口交通灯设置示意图
3控制要求：
交通信号灯在白天和夜晚的工作方式不同，由选择开关SA进行控制。
⑴白天工作模式：
具体控制要求为：
当SA选在白天位置时，信号灯按照预先规定的时序循环往复地工作，具体控制要求见表1-1，控制时序图见图1.2
表1-1交通信号灯的具体控制要求
东西方向
信号灯
绿灯亮
绿灯闪烁
黄灯亮
红灯亮
信号时间
25S
3S
2S
30S
南北方向
信号灯
红灯亮
绿灯亮
绿灯闪烁
黄灯亮
信号时间
30S
25S
3S
2S
表中绿灯闪烁的频率为1HZ，亮500MS灭500MS循环。
图1.2交通信号灯白天工作时的时序图
⑵夜晚工作模式：
当SA选择夜晚工作模式时，红灯和绿灯停止工作，只有黄灯一直闪烁，闪烁的频率为1HZ（亮500MS灭500MS循环）。
4程序设计方案要求：
⑴要求用线性化编程和结构化编程两种编程方法来实现。
⑵在结构化编程中，以某一方向的红灯和另一方向的绿灯和黄灯为控制对象编制FC1，OB1中调用FC1。
并且东西向和南北向灯只能调用同一个FC1。
课题六其他题目
1）电梯PLC控制系统设计；
2）霓虹灯显示的PLC控制系统。
3）亦可选择自己感兴趣的题目，但设计任务的分量、难度应与上述3题相当。
指导教师：
郝万君
2013年11月30日
设计题目一：
交通灯控制系统设计
控制要求：
每个路口均设有3展灯，绿灯，黄灯和红灯。
其点亮顺序为：
第一时段：
东西向红灯亮30s，南北向绿灯亮24s，然后绿灯间隔0.5s闪3次（共3s），黄灯亮3s。
第二时段：
南北向红灯亮20s，东西向绿灯亮16s，然后绿灯间隔0.5s闪2次（共2s），黄灯亮2s。
上两时段循环运行。
当有行人要过马路时，自行按下相应人行道的通行按钮，垂直向绿灯间隔0.5s闪烁2s或3s（依据所处方向，南北向则3s，东西向则2s）后，垂直向红灯亮。
与人行道平行的方向上绿灯亮。
4s后绿灯闪烁2s或3s（依据所处方向，南北向则3s，东西向则2s），进入某一时段，恢复正常运行。
设计题目二：
电梯PLC控制系统设计
控制要求：
1）电梯层数3层以上，电梯按用户的设定要求工作运行。
2）可以在电梯外或电梯内对电梯上升、下降进行控制。
3）电梯运行状态和到达的位置都要有显示。
4）其余功能同学可以自由地发挥。
设计题目三：
霓虹灯显示的PLC控制系统
题目简介：
按灯管、流水灯显示的控制要求，设计霓虹灯显示PLC控制系统。
控制要求：
详见灯管、流水灯控制流程图。
设计提示：
下面给出部分I/O的分配表
《电气控制与可编程控制器》
课程设计说明书
题目：
专业：
班级：
姓名：
学号：
苏州科技学院
电子与信息工程学院
格式说明：
（目录内容包含2级标题，均为左对齐）
1标题…………………………………………………………………………1
1.1标题………………………………………………………………………X
1.2标题………………………………………………………………………X
……
2标题…………………………………………………………………………X
2.1
2.2
……
3
3.1
……
致谢
参考文献
目录页码从Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ……，居中
1一级标题
1.1二级标题
1.1.1三级标题
（下同）
正文：
一级大标题居中。
二级标题左对齐。
正文页码用阿拉伯数字1、2、3……，居中
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