可編程序控制器課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)

1、一、課程設(shè)計(jì)的目的和要求1.1 目的課程設(shè)計(jì)主要目的，是通過(guò)某一生產(chǎn)設(shè)備的電氣控制裝置的設(shè)計(jì)實(shí)踐，了解一般電氣控制設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)要求、應(yīng)完成的工作內(nèi)容和具體設(shè)計(jì)方法。通過(guò)設(shè)計(jì)也有助于復(fù)習(xí)、鞏固以往學(xué)習(xí)的內(nèi)容，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。電氣設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝要求，因此，設(shè)計(jì)之前必須了解設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過(guò)程，在此過(guò)程中培養(yǎng)從事設(shè)計(jì)工作的整體觀念?！半姎饪刂婆c可編程序控制器”課程設(shè)計(jì)是在完成該門(mén)課的理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)習(xí)之后進(jìn)行的，目的在于訓(xùn)練學(xué)生面對(duì)具體的工程問(wèn)題時(shí)，學(xué)會(huì)分析其工藝流程與控制要求、擬定控制方案、選型機(jī)床電器元件和PLC 以及設(shè)計(jì)電氣控制電路、程序編制與調(diào)試運(yùn)行等

2、方面的實(shí)戰(zhàn)能力，從而能應(yīng)用機(jī)床電氣控制與PLC 技術(shù)來(lái)解決以順序、開(kāi)關(guān)邏輯控制為主的一般機(jī)床電氣工程的應(yīng)用與設(shè)計(jì)問(wèn)題。課程設(shè)計(jì)應(yīng)強(qiáng)調(diào)以能力培養(yǎng)為主，在獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí)要注意多方面能力的培養(yǎng)與提高，主要包括以下幾方面：1）綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)及基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力。2）查閱資料及調(diào)研的能力。3）工程繪圖能力。4）撰寫(xiě)技術(shù)報(bào)告和編制技術(shù)資料的能力。1.2 要求1、在接受設(shè)計(jì)任務(wù)并選定課題后，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和應(yīng)完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容，擬訂設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)和工作進(jìn)度計(jì)劃，確定各階段應(yīng)完成的工作量，妥善安排時(shí)間。2、在確定方案的過(guò)程中應(yīng)積極思考并主動(dòng)提出問(wèn)題，以取得指導(dǎo)教師的幫助，在此階段提倡廣泛討論，

3、做到思路開(kāi)闊，依據(jù)充分。3、按照機(jī)床電氣控制與PLC 的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟及設(shè)計(jì)要點(diǎn)，根據(jù)具體課題任務(wù)及要求，進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試與運(yùn)行。4、掌握在PC 機(jī)上，使用編程軟件來(lái)編制PLC 應(yīng)用程序，并下載到PLC 中進(jìn)行調(diào)試、運(yùn)行。5、按以上設(shè)計(jì)步驟與設(shè)計(jì)要求編制出以下資料：(1) 圖紙：工藝流程圖及外部信號(hào)分布圖(手工繪圖)； PLC 電氣控制系統(tǒng)外部接線(xiàn)圖(手工繪圖)；(2) 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：要求文字通順、字跡工整、2-3 千字、圖文并茂。其中，課程設(shè)計(jì)論文大綱要求如下： 項(xiàng)目概述； 主要功能與技術(shù)要求； 設(shè)計(jì)方案論證； PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(I0 分析、PLC 選型、存儲(chǔ)容量核算

4、、外部電路及接線(xiàn)設(shè)計(jì)、梯形圖與程序設(shè)計(jì)等)； 調(diào)試與運(yùn)行； 結(jié)論與體會(huì)。二、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則及步驟2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則1、最大限度地滿(mǎn)足工藝流程和控制要求。工藝流程的特點(diǎn)及要求是開(kāi)發(fā)PLC 控制系統(tǒng)的主要依據(jù)。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深人現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集資料，明確控制任務(wù)。2、監(jiān)控參數(shù)、精度要求的指標(biāo)以滿(mǎn)足實(shí)際需要為準(zhǔn)，不宜過(guò)多、過(guò)高，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便，并可降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和開(kāi)發(fā)成本。3、保證控制系統(tǒng)的運(yùn)行安全、穩(wěn)定、可靠。正確進(jìn)行程序調(diào)試、充分考慮環(huán)境條件。選用可靠性較高的PLC、定期對(duì)PLC 進(jìn)行維護(hù)和檢查等都是很重要和必不可少的。4、考慮到生產(chǎn)的發(fā)展

5、和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC 容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有余量。2.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟1、首先要分析控制任務(wù)，了解被控對(duì)象的工藝流程，畫(huà)出工藝流程圖。2、確定PLC 的輸入、輸出信號(hào)的類(lèi)型、點(diǎn)數(shù)，正確選擇輸入、輸出模塊的規(guī)格、型號(hào)；根據(jù)主電路如電機(jī)、電磁閥的容量及操作要求，合理選擇配電、保護(hù)和控制電器。3、進(jìn)行必要的計(jì)算，合理選擇低壓電器及PLC 的類(lèi)型和容量等。4、編制I/O 分配表及所用到的PLC 內(nèi)部有關(guān)如時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器、中間繼電器等元件的地址編號(hào)表。5、畫(huà)出梯形圖或順序控制流程圖(SFC 狀態(tài)流程圖)、步進(jìn)梯形圈和外部接線(xiàn)圖等。6、按照梯形圖用助記符語(yǔ)言編程或按順序控制流程圖用步

6、進(jìn)順控指令方法編制PLC 應(yīng)用程序。編程可手動(dòng)編程也可按制造廠提供的編程軟件平臺(tái)，輸入梯形圖在PC 機(jī)上自動(dòng)編程。7、用手持式編程器或PC 機(jī)通過(guò)RS-232 串形通信口，將編制好的程序?qū)懭氲絇LC 的存儲(chǔ)器中。先接上專(zhuān)用RS-232 通信電纜，一端連接PLC，一端連接PC 機(jī)9 芯插頭，設(shè)置好異步串形通信參數(shù)（如傳送位數(shù)、通信速率等)，即可下載程序至PLC。8、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入可用按鈕、開(kāi)關(guān)或模擬信號(hào)等代替現(xiàn)場(chǎng)采集到的信號(hào)，輸出負(fù)載用信號(hào)燈等代替，其目的是驗(yàn)證用戶(hù)程序的控制邏輯是否符合工藝要求。9、進(jìn)行PLC 主電路及外部配套電路設(shè)計(jì)，如PLC 和各類(lèi)負(fù)載供電電源、外部主電路及控制繼

7、電器連鎖電路設(shè)計(jì)等，以及控制柜、外部接線(xiàn)等設(shè)計(jì)。10、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行調(diào)試。先不帶載，只帶接觸器線(xiàn)圈與信號(hào)燈進(jìn)行分段、分級(jí)調(diào)試。正常后，再帶實(shí)際負(fù)載運(yùn)行，最后固化程序存在PLC 的EPROM 中。然后考機(jī)運(yùn)行，時(shí)間約72 小時(shí)。主要考核系統(tǒng)穩(wěn)定性、抗干擾性等。三、課程設(shè)計(jì)課題有以下9 個(gè)實(shí)訓(xùn)課題可供選用：（1） 全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC 控制系統(tǒng)；（2） 物料自動(dòng)混合裝置PLC 控制系統(tǒng)；（3） 機(jī)械手PLC 控制系統(tǒng)；（4） 自動(dòng)焊錫機(jī)PLC 控制系統(tǒng)；（5） 皮帶運(yùn)輸機(jī)PLC 控制系統(tǒng)；（6） 按鈕式人行橫道指示燈PLC 控制系統(tǒng)。四、課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目?jī)?nèi)容及要求課題一 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)一、實(shí)訓(xùn)目的通過(guò)實(shí)

8、際控制系統(tǒng)的建立，訓(xùn)練應(yīng)用PLC 技術(shù)解決實(shí)際控制問(wèn)題的思想和方法。二、控制要求如圖1.1 所示，波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗衣桶(外桶)和脫水桶(內(nèi)桶)是以同一中心安裝的。外桶固定，作為盛水用，內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作為脫水(甩干)用。內(nèi)桶的四周有許多小孔，使內(nèi)、外桶的水流相通。洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥控制。進(jìn)水時(shí)，控制系統(tǒng)使進(jìn)水電磁閥打開(kāi)，將水注入外桶；排水時(shí)，使排水電磁閥打開(kāi)將水由外桶排到機(jī)外。洗滌和脫水由同一臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)，通過(guò)電磁離合器來(lái)控制，將動(dòng)力傳遞給洗滌波輪或甩干桶(內(nèi)桶)。電磁離合器失電，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)洗滌波輪實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)，進(jìn)行洗滌；電磁離合器得電，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶單向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)

9、行甩干(此時(shí)波輪不轉(zhuǎn))。水位高低分別由高低水位開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測(cè)。起動(dòng)按鈕用來(lái)啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。啟動(dòng)時(shí)，首先進(jìn)水，到高水位時(shí)停止進(jìn)水，開(kāi)始洗滌。正轉(zhuǎn)洗滌15s，暫停3s 后反轉(zhuǎn)洗滌15s，暫停3s 后再正轉(zhuǎn)洗滌，如此反復(fù)30 次。洗滌結(jié)束后，開(kāi)始排水，當(dāng)水位下降到低水位時(shí)，進(jìn)行脫水(同時(shí)排水)，脫水時(shí)間為10s。這樣完成一次從進(jìn)水到脫水的大循環(huán)過(guò)程。經(jīng)過(guò)3 次上述大循環(huán)后(第2、3 次為漂洗)，洗衣完成報(bào)警，報(bào)警10s 后結(jié)束全過(guò)程，自動(dòng)停機(jī)。三、實(shí)訓(xùn)要求：1. 畫(huà)出工藝流程圖，并在圖上標(biāo)出元件表（I/O 表）；2. 分析I/O 性質(zhì)，計(jì)算I/O 點(diǎn)數(shù)，存儲(chǔ)容量，PLC 選型；3. 畫(huà)順控流程圖及梯形

10、圖；4. 在PC 機(jī)上編程并下載到PLC 中；5. 運(yùn)行調(diào)試；6. 畫(huà)PLC 外部接線(xiàn)圖（含電機(jī)主電路圖及供電圖）；7. 撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)論文。課題二 物料自動(dòng)混合裝置控制系統(tǒng)一、實(shí)訓(xùn)目的1. 用PLC 構(gòu)成物料自動(dòng)混合控制系統(tǒng)。2. 掌握PLC 編程的技巧和程序調(diào)試的方法。3. 訓(xùn)練應(yīng)用PLC 技術(shù)實(shí)現(xiàn)一般生產(chǎn)過(guò)程控制的能力。二、控制要求1初始狀態(tài)如圖2.1 所示混合裝置的容器是空，F(xiàn)1、F2、F3 和F4 分別是物料A、B、C 進(jìn)料及混合液排空電磁閥，M 是攪拌電動(dòng)機(jī)，Ll、L2 和L3 分別是貯罐的高液位、中液位和低液位的液位傳感器，H 是加熱器，T 為溫度傳感器。2物料自動(dòng)混合控制按下啟動(dòng)

11、按鈕，開(kāi)始下列操作。（1）電磁閥F1 開(kāi)啟，開(kāi)始注入物料A，至高度L2(此時(shí)L2、L3 均為ON)時(shí)，關(guān)閉閥F1,同時(shí)開(kāi)啟電磁閥F2，注入物料B，當(dāng)液面上升至L1 時(shí)，關(guān)閉閥F2。（2）停止物料B 注入后，啟動(dòng)攪拌電動(dòng)機(jī)M，使A、B 兩種物料混合10s。（3）10s 后停止攪拌，開(kāi)啟電磁閥F4，放出混合物料,當(dāng)液面高度降至L3 后，再經(jīng)5s關(guān)閉閥F4。3停止操作按下停止按鈕，停止操作，回到初始狀態(tài)。三、實(shí)訓(xùn)要求：1. 畫(huà)出工藝流程圖，并在圖上標(biāo)出元件表（I/O 表）；2. 分析I/O 性質(zhì)，計(jì)算I/O 點(diǎn)數(shù)，存儲(chǔ)容量，PLC 選型；3. 畫(huà)順控流程圖及梯形圖；4. 在PC 機(jī)上編程并下載到PL

12、C 中；5. 運(yùn)行調(diào)試；6. 畫(huà)PLC 外部接線(xiàn)圖（含電機(jī)主電路圖及供電圖）；7. 撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)論文。課題三 機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)一、實(shí)訓(xùn)目的1 熟悉步進(jìn)順控指令的編程方法；2 掌握單流程程序的編制；3 掌握機(jī)械手的程序設(shè)計(jì)及其外部接線(xiàn)。二、控制要求設(shè) 計(jì)一個(gè)用PLC控制的將工件從A點(diǎn)移到B點(diǎn)的機(jī)械手的控制系統(tǒng)。其控制要求如下：1手動(dòng)操作， 每個(gè)動(dòng)作均能單獨(dú)操作， 用于將機(jī)械手復(fù)歸至原點(diǎn)位置；2連續(xù)運(yùn)行，在原點(diǎn)位置按起動(dòng)按鈕或當(dāng)光電探測(cè)器探測(cè)到有工件時(shí)，機(jī)械手按 圖4.1連續(xù)工作一個(gè)周期，一個(gè)周期的工作過(guò)程如下：原點(diǎn)下降夾夾緊(T)上上升右移下降放松(T)上升左移到原點(diǎn)， 時(shí)間T由教師現(xiàn)場(chǎng)規(guī)定

13、。三、實(shí)訓(xùn)要求：1. 畫(huà)出工藝流程圖，并在圖上標(biāo)出元件表（I/O 表）；2. 分析I/O 性質(zhì)，計(jì)算I/O 點(diǎn)數(shù)，存儲(chǔ)容量，PLC 選型；3. 畫(huà)順控流程圖及梯形圖；4. 在PC 機(jī)上編程并下載到PLC 中；5. 運(yùn)行調(diào)試；6. 畫(huà)PLC 外部接線(xiàn)圖（含電機(jī)主電路圖及供電圖）；7. 撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)論文。課題四 自動(dòng)焊錫機(jī)PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)焊錫機(jī)的工作示意圖一、實(shí)訓(xùn)目的1 熟悉步進(jìn)順控指令的編程方法；2 掌握單流程程序的編制；3 掌握自動(dòng)焊錫機(jī)的程序設(shè)計(jì)及其外部接線(xiàn)。二、實(shí)訓(xùn)要求設(shè) 計(jì)一個(gè)用PLC 控制的自動(dòng)焊錫機(jī)的控制系統(tǒng)。其控制要求如下。自動(dòng)焊錫機(jī)的控制過(guò)程為： 起動(dòng)機(jī)器， 除渣機(jī)械手上升電磁

14、閥得電上升，將待除渣工件托盤(pán)上升到位碰SQ7， 停止上升； 左行電磁閥得電， 機(jī)械手左行到位碰SQ5，停止左行；下降電磁閥得電，機(jī)械手下降到位碰SQ8，停止下降；將己焊好工件取出，然后右行電磁閥得電，機(jī)械手右行到位碰SQ6，停止右行，對(duì)己焊好工件除渣。如需對(duì)工件焊錫， 則焊錫機(jī)械手上升電磁閥得電， 將待焊伴錫工件托盤(pán)上升， 上升到位碰SQ3， 停止上升； 托盤(pán)右行電磁閥得電， 托盤(pán)右行到位碰SQ2，托盤(pán)停止右行；托盤(pán)下降電磁閥得電，托盤(pán)下降到位碰SQ4，停止下降， 工件焊錫。當(dāng)焊錫時(shí)間到； 托盤(pán)上升電磁閥得電， 托盤(pán)上升到位碰SQ3， 停止上升； 托盤(pán)左行電磁閥得電， 托盤(pán)左行到位碰SQl，

15、托盤(pán)停止左行；托盤(pán)下降電磁閥得電，托盤(pán)下降到位碰SQ4，托盤(pán)停止下降，已焊好工件取出。延時(shí)5s 后， 自動(dòng)進(jìn)入下一循環(huán)。要求能單次或連續(xù)循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。簡(jiǎn)易的動(dòng)作示意三、實(shí)訓(xùn)要求：1. 畫(huà)出工藝流程圖，并在圖上標(biāo)出元件表（I/O 表）；2. 分析I/O 性質(zhì)，計(jì)算I/O 點(diǎn)數(shù)，存儲(chǔ)容量，PLC 選型；3. 畫(huà)順控流程圖及梯形圖；4. 在PC 機(jī)上編程并下載到PLC 中；5. 運(yùn)行調(diào)試；6. 畫(huà)PLC 外部接線(xiàn)圖（含電機(jī)主電路圖及供電圖）；7. 撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)論文。課題五 皮帶運(yùn)輸機(jī)PLC控制系統(tǒng)皮帶運(yùn)輸機(jī)的動(dòng)作示意圖一、實(shí)訓(xùn)目的1 熟悉步進(jìn)順控指令的編程方法；2 掌握選擇性流程程序的編制；3 掌握皮帶

16、運(yùn)輸機(jī)的程序設(shè)計(jì)及其外部接線(xiàn)。二、實(shí)訓(xùn)要求設(shè) 計(jì)一個(gè)用PLC 控制的皮帶運(yùn)輸機(jī)的控制系統(tǒng)。其控制要求如下：在 建材、化工、機(jī)械、冶金、礦山等工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)送原料或物品。供料由電閥DT 控制，電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3、M4 分別用于驅(qū)動(dòng)皮帶運(yùn)輸線(xiàn)PD1、PD2、PD3、PD4。儲(chǔ)料倉(cāng)設(shè)有空倉(cāng)和滿(mǎn)倉(cāng)信號(hào)， 其動(dòng)作示意簡(jiǎn)圖如圖所示， 其具體要求如下：1正常起動(dòng)，倉(cāng)空或按自動(dòng)起動(dòng)按鈕時(shí)的起動(dòng)順序?yàn)镸1、DT、M2、M3、M4，間 隔時(shí)間5s；2正常停止，為使皮帶上不留物料，要求順物料流動(dòng)方向按一定時(shí)間間隔順序停止， 即正常停止順序?yàn)镈T、M1、M2、M3、M4， 間隔時(shí)間5s；3故障后

17、的起動(dòng)，為避免前段皮帶上造成物料堆積，要求按物料流動(dòng)相反方向按一定時(shí)間間隔順序起動(dòng)， 即故障后的起動(dòng)順序?yàn)镸4、M3、M2、M1、DT，間隔時(shí)間10s；4緊急停止，當(dāng)出現(xiàn)意外時(shí)，按下緊急停止按鈕，則停止所有電動(dòng)機(jī)和電磁閥；5 具有點(diǎn)動(dòng)功能。三、實(shí)訓(xùn)要求：1. 畫(huà)出工藝流程圖，并在圖上標(biāo)出元件表（I/O 表）；2. 分析I/O 性質(zhì)，計(jì)算I/O 點(diǎn)數(shù)，存儲(chǔ)容量，PLC 選型；3. 畫(huà)順控流程圖及梯形圖；4. 在PC 機(jī)上編程并下載到PLC 中；5. 運(yùn)行調(diào)試；6. 畫(huà)PLC 外部接線(xiàn)圖（含電機(jī)主電路圖及供電圖）；7. 撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)論文。課題六 按鈕式人行橫道指示燈PLC控制系統(tǒng)一、實(shí)訓(xùn)目的1 熟悉步進(jìn)順控指令的編程和用法；2