《電氣控制與可編程控制器》課程設(shè)計(jì)正文

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、課程設(shè)計(jì)的目的本課程的任務(wù)是使學(xué)生從實(shí)際工程應(yīng)用出發(fā)，在理論和實(shí)踐上掌握PLC的基本組成，工作原理，并通過設(shè)計(jì)典型的PLC控制系統(tǒng)，使學(xué)生對可編程序控器有一個(gè)完整的概念，并具有PLC控制系統(tǒng)研發(fā)的初步能力。在課程設(shè)計(jì)中使學(xué)生掌握可編程序控器的基本組成，工作原理；掌握PLC編程語言；掌握傳統(tǒng)的電氣控制圖；掌握可編程序控器自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件軟件設(shè)計(jì)開發(fā)方法。二、課程設(shè)計(jì)的開展方式本課程為實(shí)踐性環(huán)節(jié)，采用教師指導(dǎo)加學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)的方式，包括以下兩方面：1課程設(shè)計(jì)開始前，了解整個(gè)課程設(shè)計(jì)的目的、任務(wù)、步驟和方法；2課程設(shè)計(jì)任務(wù)主要由學(xué)生獨(dú)立完成，教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)。三、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及時(shí)間

2、安排課程設(shè)計(jì)時(shí)間為2013年12月23日至 2013年 12月27 日1周，包括了解設(shè)計(jì)任務(wù)和實(shí)際動(dòng)手設(shè)計(jì)及調(diào)試操作。具體內(nèi)容及時(shí)間安排如下：工作內(nèi)容時(shí)間安排了解設(shè)計(jì)任務(wù)，熟悉課題要求0.5天分析課題設(shè)計(jì)要求，查閱資料0.5天電氣線路圖設(shè)計(jì)，總體框圖1天編制控制程序1.5天程序調(diào)試，整理設(shè)計(jì)說明書，設(shè)計(jì)圖紙1天提交設(shè)計(jì)說明書，圖紙，進(jìn)行答辯0.5天四、課程設(shè)計(jì)的考核辦法考核辦法：根據(jù)平時(shí)表現(xiàn)、答辯情況及課程設(shè)計(jì)說明書按五級分優(yōu)、良、中、及格、不及格評定成績。1課程設(shè)計(jì)態(tài)度及遵守紀(jì)律情況；2查閱資料、閱讀能力情況；3動(dòng)手操作能力情況；4系統(tǒng)需求分析、程序設(shè)計(jì)思路；5梯形圖（或語句表）編寫情況；6

3、課程設(shè)計(jì)說明書完成情況。五、課程設(shè)計(jì)說明書的主要組成部分1課題名稱及控制要求分析；2PLC的介紹及選型，電氣原理圖；3程序（包括注釋）、框圖、時(shí)序圖、I/O接線圖等；4有關(guān)的說明及調(diào)試小結(jié)等； 5課程設(shè)計(jì)說明書，不少于15頁； 6電氣原理圖、系統(tǒng)框圖、I/O接線圖共三張A3圖紙。 六、提交格式要求1. 一律采用A4書寫或打印，左側(cè)裝訂。2. 封面（應(yīng)包含：課程設(shè)計(jì)題目、姓名、班級、學(xué)號）3. 要求提交課程設(shè)計(jì)的電子文檔和程序。 4. 具體格式見后面附表。課題一 裝卸料小車PLC控制設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)原始資料和控制要求裝卸料小車工作示意圖 一輛小車在A,B兩點(diǎn)之間運(yùn)行，在A,B兩點(diǎn)各設(shè)一個(gè)限位開關(guān)，

4、如圖所示，小車在A點(diǎn)時(shí)（后限位開關(guān)受壓動(dòng)作），操作控制按鈕可使小車向前行至料斗下碰到前限位開關(guān)，停止，裝料后再返回A地將料卸下。小車要求有4種控制方式。（1） 手動(dòng)控制方式，（2） 單周期運(yùn)行控制方式，（3） 雙周期運(yùn)行控制方式，（4） 自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行控制方式。1， 手動(dòng)控制方式在手動(dòng)控制方式下，可用4個(gè)控制按鈕控制小車的向前、向后運(yùn)行，以及車門的打開和料斗門的打開。小車的運(yùn)行由三相異步電動(dòng)機(jī)控制，小車的車門和料斗的車門由電磁鐵控制，當(dāng)電磁鐵得電時(shí)，料斗門或斗門打開，失電時(shí)關(guān)閉。（1） 手動(dòng)控制要求 小車向前運(yùn)行： 小車在料斗下面時(shí)不能向前運(yùn)行，小車的車門在打開時(shí)不能運(yùn)行，小車采用點(diǎn)動(dòng)控制，按下

5、向前運(yùn)行按鈕，小車向前進(jìn)，當(dāng)小車行至料斗下時(shí)，碰到前限位開關(guān)時(shí)應(yīng)停下來。 小車向后運(yùn)行： 小車在A地點(diǎn)時(shí)不能后退，小車的車門在打開時(shí)不能運(yùn)行，小車采用點(diǎn)動(dòng)控制，料斗門未關(guān)閉時(shí)不能運(yùn)行，按下向后運(yùn)行按鈕時(shí)，小車向后運(yùn)行至A地點(diǎn)時(shí)，小車碰到后限位開關(guān)應(yīng)停下來。 料斗門打開控制： 小車必須在B點(diǎn)料斗門下時(shí)，才能打開料斗門，以避免將料卸在地上。按一下料斗門打開按鈕，控制料斗門的電磁鐵得電，斗門打開，延時(shí)10秒種后電磁鐵失電斗門關(guān)閉。 車門打開控制： 小車必須在A地點(diǎn)時(shí)，才能打開車門，以保證將料卸在規(guī)定地點(diǎn)。按一下車門打開按鈕，控制車門的電磁鐵得電，車門打開，延時(shí)10秒種后電磁鐵失電，車門關(guān)閉。2， 單

6、周期運(yùn)行控制要求 小車在A地點(diǎn)，并且在車門關(guān)好的情況下，按一下向前運(yùn)行按鈕。小車就從A地點(diǎn)運(yùn)行到B地點(diǎn)停下來，然后料斗門打開裝料10秒鐘，之后小車自動(dòng)向后行到A地點(diǎn)停止，車門打開卸料4秒鐘后，車門關(guān)閉。3， 雙周期運(yùn)行控制要求 小車在A地點(diǎn)時(shí)，按一下向前運(yùn)行按鈕，小車將循環(huán)兩次單周期的運(yùn)行過程。4， 自動(dòng)循環(huán)控制方式要求 小車在A地點(diǎn)時(shí)，按一下向前運(yùn)行按鈕，小車將自動(dòng)重復(fù)單周期運(yùn)行過程，斷開運(yùn)行開關(guān)時(shí)，小車將在完成一個(gè)循環(huán)之后，結(jié)束運(yùn)行。 在手動(dòng)控制方式下不能運(yùn)行，單周期，雙周期和自動(dòng)運(yùn)行方式，反之，在單周期，雙周期和自動(dòng)運(yùn)行方式下也不能進(jìn)行手動(dòng)控制。 本控制采用FX2N型可編程控制器，其輸入

7、輸出端子分配如下：（僅供參考） X0： 運(yùn)行開關(guān) X1：前限位開關(guān) X2： 后限位開關(guān) X3：手動(dòng)方式 X4： 自動(dòng)方式 X5：單循環(huán)方式 X6： 雙循環(huán)方式 X7：向前運(yùn)行按鈕 X10： 向后運(yùn)行按鈕 X11：車門打開按鈕 X12： 斗門打開按鈕 Y0：向前運(yùn)行 Y1： 向后運(yùn)行 Y2：斗門電磁鐵 Y3： 車門電磁鐵課題二 級運(yùn)輸皮帶自動(dòng)裝車控制（一）設(shè)計(jì)原始資料和控制要求多級運(yùn)輸皮帶控制系統(tǒng)控制過程：1料罐進(jìn)料放料由電磁閥YV1和YV2控制，當(dāng)料罐中的料位底于下料位監(jiān)測點(diǎn)時(shí)，（SQ4=0）進(jìn)料閥YV1動(dòng)作，向料罐中進(jìn)料，當(dāng)料位高于上料位監(jiān)測點(diǎn)時(shí)，（SQ3=1）進(jìn)料閥YV1關(guān)閉。2當(dāng)裝料小車

8、到達(dá)裝車點(diǎn)時(shí)，裝車位開關(guān)SQ1=1，此時(shí)黃燈亮，按下起動(dòng)按鈕SB1黃燈閃，2秒鐘后，黃燈滅，同時(shí)皮帶3起動(dòng)。再經(jīng)過2秒鐘后皮帶2起動(dòng)，再過2秒鐘后皮帶1起動(dòng)。再過2秒后，放料閥YV2動(dòng)作進(jìn)行放料。當(dāng)小車裝滿后達(dá)到規(guī)定重量時(shí)，SQ2動(dòng)作，放料閥YV2關(guān)閉（YV2=0）。之后每隔2秒依次停皮帶1、皮帶2和皮帶3。在皮帶13全部停止的情況下，綠燈亮，表示可以開車，而在皮帶13在運(yùn)行時(shí)，紅燈亮表示不能開車。3停止控制：按下停止按鈕SB2、放料閥YV2關(guān)閥之后每隔2秒依次停皮帶1、皮帶2和 皮帶3。按下急停按鈕SB3，放料閥和皮帶同時(shí)停止。4電路的保護(hù)：電路應(yīng)設(shè)總的短路保護(hù)，每臺電動(dòng)機(jī)應(yīng)設(shè)短路保護(hù)和過載

9、保護(hù)，當(dāng)一臺電動(dòng)機(jī)發(fā)生過載時(shí)應(yīng)逆序停止，工作停止過程和按停止按鈕的作用相同。可編程序控制器輸入輸出端子分配如下（僅供參考）X0、起動(dòng) SB1 X5、上料位 SQ3 Y3、皮帶2 KM2X1、停止 SB2 X6、下料位 SQ4 Y4、皮帶3 KM3X2、急停 SB3 Y0、進(jìn)料閥 YV1 Y5、黃燈 HL1X3、車到位 SQ1 Y1、放料閥 YV2 Y6、紅燈 HL2X4、車滿載 SQ2 Y2、皮帶1 KM1 Y7、綠燈 HL3課題三 液料自動(dòng)混合控制（一）設(shè)計(jì)原始資料和控制要求某一液料自動(dòng)混合裝置如下，用于將3種液體按一定的容積比例進(jìn)行混合。液料自動(dòng)混合裝置工作示意圖1.初始狀態(tài)，液罐為空的，

10、電磁閥YV14、電動(dòng)機(jī)M均為失電狀態(tài)，液位傳感器SQ14均為不動(dòng)作狀態(tài)。2.物料自動(dòng)混合控制。按下起動(dòng)按鈕SB1，電磁閥YV1的電，開始注入液料1，當(dāng)液料1的液位達(dá)到液位傳感器SQ3時(shí)，YV1關(guān)，YV2閥開，注入液料2，當(dāng)液位達(dá)到液位傳感器SQ2時(shí)，YV2閥關(guān)，YV3閥開，注入液料3，當(dāng)液位達(dá)到液位傳感器SQ1時(shí)，YV3閥關(guān)，攪拌電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)，攪拌20秒后停止，放液電磁閥YV4動(dòng)作，當(dāng)液位下降到液位傳感器SQ4以下時(shí)，再經(jīng)過5秒鐘（放掉剩余液體）后，SQ4閥關(guān)閉，之后，自動(dòng)循環(huán)上述過程。3.停止操作。按下停止按鈕SB2，當(dāng)完成一個(gè)循環(huán)過程，即液灌液體放空后在全部停止。按下急停按鈕SB3，所有輸

11、出立即停止。輸出輸入分配如下（參考）。X0、起動(dòng) SB1 Y0、電動(dòng)機(jī)KM Y7、液位3顯示HL3X1、停止 SB2 Y1、電磁閥YV1 Y10、液位4顯示HL4X2、急停 SB3 Y2、電磁閥YV2X3、液位1 SQ1 Y3、電磁閥YV3X4、液位2 SQ2 Y4、電磁閥YV4X5、液位3 SQ3 Y5、液位1顯示HL1 X6、液位4 SQ4 Y6、液位2顯示HL2 課題四 自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）是以同一個(gè)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。進(jìn)水閥起動(dòng)按鈕停止按鈕排水按鈕

12、上水位開關(guān)下水位開關(guān)排水閥單相電動(dòng)機(jī)潑輪外桶內(nèi)桶蜂鳴器洗衣機(jī)工作示意圖洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別有進(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，將水注入外桶；排水時(shí)，使排水電磁閥打開將水由外桶排到機(jī)外。洗滌和脫水由同一臺電機(jī)拖動(dòng)，通過電磁閥離合器來控制，將動(dòng)力傳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)行甩干（此時(shí)波輪不轉(zhuǎn)）。水位高低分別有高低水位開關(guān)進(jìn)行檢測。起動(dòng)按鈕用來起動(dòng)洗衣機(jī)工作。（一）控制要求起動(dòng)時(shí)，首先進(jìn)水，到高水位時(shí)停止進(jìn)水，開始洗滌。正轉(zhuǎn)洗滌15s，暫停3s后反轉(zhuǎn)洗滌15s，暫停3

13、s后再正轉(zhuǎn)洗滌，如此反復(fù)30次。洗滌結(jié)束后，開始排水，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。這樣完成依次從進(jìn)水到脫水的大循環(huán)過程。經(jīng)過3次大循環(huán)后（第2、3次為漂洗），進(jìn)行洗衣完成報(bào)警，報(bào)警10s后結(jié)束全過程，自動(dòng)停機(jī)。在洗滌過程中，按下停止按鈕。洗衣機(jī)停止工作。在洗衣機(jī)停止工作時(shí)，按下排水按鈕，洗衣機(jī)排水電磁閥得電排水，當(dāng)水位下降到低水位開關(guān)時(shí)，排水電磁閥失電停止排水。I/O設(shè)備及I/O點(diǎn)分配如表所示。 I/O設(shè)備及I/O點(diǎn)分配如表 輸入元件輸入點(diǎn)編號輸出元件輸出點(diǎn)編號起動(dòng)按鈕X0進(jìn)水電磁閥Y0停止按鈕X1電機(jī)正轉(zhuǎn)控制Y1排水按鈕X2電機(jī)反轉(zhuǎn)控制Y2高水位開關(guān)X3排水

14、電磁閥Y3低水位開關(guān)X4脫水電磁離合器Y4報(bào)警蜂鳴器Y5課題五 十字路口交通燈的控制1、設(shè)計(jì)目的 綜合應(yīng)用所學(xué)PLC知識設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制系統(tǒng)； 通過自行編程調(diào)試掌握PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。2、任務(wù)描述：某十字路口的東西方向和南北方向分別安裝紅、綠、黃交通信號燈，設(shè)置如下圖1.1所示：圖1.1 十字路口交通燈設(shè)置示意圖3 控制要求： 交通信號燈在白天和夜晚的工作方式不同，由選擇開關(guān)SA進(jìn)行控制。 白天工作模式：具體控制要求為：當(dāng)SA選在白天位置時(shí)，信號燈按照預(yù)先規(guī)定的時(shí)序循環(huán)往復(fù)地工作，具體控制要求見表1-1，控制時(shí)序圖見圖1.2表1-1 交通信號燈的具體控制要求東西方向信號燈綠燈亮綠燈閃爍

15、黃燈亮紅燈亮信號時(shí)間25S3S2S30S南北方向信號燈紅燈亮綠燈亮綠燈閃爍黃燈亮信號時(shí)間30S25S3S2S表中綠燈閃爍的頻率為1HZ，亮500MS滅500MS循環(huán)。圖1.2 交通信號燈白天工作時(shí)的時(shí)序圖 夜晚工作模式：當(dāng)SA選擇夜晚工作模式時(shí)，紅燈和綠燈停止工作，只有黃燈一直閃爍，閃爍的頻率為1HZ（亮500MS滅500MS循環(huán)）。4 程序設(shè)計(jì)方案要求： 要求用線性化編程和結(jié)構(gòu)化編程兩種編程方法來實(shí)現(xiàn)。 在結(jié)構(gòu)化編程中，以某一方向的紅燈和另一方向的綠燈和黃燈為控制對象編制FC1，OB1中調(diào)用FC1。并且東西向和南北向燈只能調(diào)用同一個(gè)FC1。課題六 其他題目1）電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；2) 霓

16、虹燈顯示的PLC控制系統(tǒng)。3) 亦可選擇自己感興趣的題目，但設(shè)計(jì)任務(wù)的分量、難度應(yīng)與上述3題相當(dāng)。指導(dǎo)教師：郝萬君 2013 年 11 月 30日設(shè)計(jì)題目一：交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制要求：每個(gè)路口均設(shè)有3展燈，綠燈，黃燈和紅燈。其點(diǎn)亮順序?yàn)椋旱谝粫r(shí)段：東西向紅燈亮30s，南北向綠燈亮24s，然后綠燈間隔0.5s閃3次（共3s），黃燈亮3s。第二時(shí)段：南北向紅燈亮20s，東西向綠燈亮16s，然后綠燈間隔0.5s閃2次（共2s），黃燈亮2s。上兩時(shí)段循環(huán)運(yùn)行。當(dāng)有行人要過馬路時(shí)，自行按下相應(yīng)人行道的通行按鈕，垂直向綠燈間隔0.5s閃爍2s或3s（依據(jù)所處方向，南北向則3s，東西向則2s）后，垂直向紅燈亮。與人行道平行的方向上綠燈亮。4s后綠燈閃爍2s或3s（依據(jù)所處方向，南北向則3s，東西向則2s），進(jìn)入某一時(shí)段，恢復(fù)正常運(yùn)行。設(shè)計(jì)題目二：電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制要求：1）電梯層數(shù)3層以上，電梯按用戶的設(shè)定要求工作運(yùn)行。2）可以在電梯外或電梯內(nèi)對電梯上升、下降進(jìn)行控制。3）電梯運(yùn)行狀態(tài)和到達(dá)的位置都要有顯示。4）其余功能同學(xué)可以自由地發(fā)揮。設(shè)計(jì)題目三：霓虹燈顯示的PLC控制系統(tǒng)題目簡介：按燈管