可编程序控制器课程设计指导书

1.1目的课程设计主要目的，是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往学习的内容，达到灵活应用的目的。电气设计必须满足生产设备和生产工艺要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。“电气控制与可编程序控制器”课程设计是在完成该门课的理论与实验教学的学习之后进行的，目的在于训练学生面对具体的工程问题时，学会分析其工艺流程与控制要求、拟定控制方案、选型机床电器元件和PLC以及设计电气控制电路、程序编制与调试运行等方面的实战能力，从而能应用机床电气控制与PLC技术来解决以顺序、开关逻辑控制为主的一般机床电气工程的应用与设计问题。课程设计应强调以能力培养为主，在独立完成设计任务的同时要注意多方面能力的培养与提高，主要包括以下几方面：1）综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力。2）查阅资料及调研的能力。3）工程绘图能力。4）撰写技术报告和编制技术资料的能力。1.2要求1、在接受设计任务并选定课题后，应根据设计要求和应完成的设计内容，拟订设计任务书和工作进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。2、在确定方案的过程中应积极思考并主动提出问题，以取得指导教师的帮助，在此阶段提倡广泛讨论，做到思路开阔，依据充分。3、按照机床电气控制与PLC的控制系统设计步骤及设计要点，根据具体课题任务及要求，进行控制系统的设计、编程、调试与运行。4、掌握在PC机上，使用编程软件来编制PLC应用程序，并下载到PLC中进行调试、运行。5、按以上设计步骤与设计要求编制出以下资料：(1)图纸：①工艺流程图及外部信号分布图(手工绘图)；②PLC电气控制系统外部接线图(手工绘图)；(2)课程设计说明书：要求文字通顺、字迹工整、2-3千字、图文并茂。其中，课程设计论文大纲要求如下：①项目概述；②主要功能与技术要求；③设计方案论证；④PLC控制系统的设计(I／0分析、PLC选型、存储容量核算、外部电路及接线设计、梯形图与程序设计等)；⑤调试与运行；⑥结论与体会。二、PLC控制系统设计原则及步骤

2.1PLC控制系统设计的基本原则1、最大限度地满足工艺流程和控制要求。工艺流程的特点及要求是开发PLC控制系统的主要依据。设计前，应深人现场进行调查研究，收集资料，明确控制任务。2、监控参数、精度要求的指标以满足实际需要为准，不宜过多、过高，力求使控制系统简单、经济，使用及维修方便，并可降低系统的复杂性和开发成本。3、保证控制系统的运行安全、稳定、可靠。正确进行程序调试、充分考虑环境条件。选用可靠性较高的PLC、定期对PLC进行维护和检查等都是很重要和必不可少的。4、考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有余量。2.2PLC控制系统设计的基本步骤1、首先要分析控制任务，了解被控对象的工艺流程，画出工艺流程图。2、确定PLC的输入、输出信号的类型、点数，正确选择输入、输出模块的规格、型号；根据主电路如电机、电磁阀的容量及操作要求，合理选择配电、保护和控制电器。3、进行必要的计算，合理选择低压电器及PLC的类型和容量等。4、编制I/O分配表及所用到的PLC内部有关如时间继电器、计数器、中间继电器等元件的地址编号表。5、画出梯形图或顺序控制流程图(SFC状态流程图)、步进梯形圈和外部接线图等。6、按照梯形图用助记符语言编程或按顺序控制流程图用步进顺控指令方法编制PLC应用程序。编程可手动编程也可按制造厂提供的编程软件平台，输入梯形图在PC机上自动编程。7、用手持式编程器或PC机通过RS-232串形通信口，将编制好的程序写入到PLC的存储器中。先接上专用RS-232通信电缆，一端连接PLC，一端连接PC机9芯插头，设置好异步串形通信参数（如传送位数、通信速率等)，即可下载程序至PLC。8、进行实验室模拟调试，输入可用按钮、开关或模拟信号等代替现场采集到的信号，输出负载用信号灯等代替，其目的是验证用户程序的控制逻辑是否符合工艺要求。9、进行PLC主电路及外部配套电路设计，如PLC和各类负载供电电源、外部主电路及控制继电器连锁电路设计等，以及控制柜、外部接线等设计。10、现场运行调试。先不带载，只带接触器线圈与信号灯进行分段、分级调试。正常后，再带实际负载运行，最后固化程序存在PLC的EPROM中。然后考机运行，时间约72小时。主要考核系统稳定性、抗干扰性等。三、课程设计课题

有以下9个实训课题可供选用：（1）（2）（3）（4）（5）（6）全自动洗衣机PLC控制系统；物料自动混合装置PLC控制系统；机械手PLC控制系统；自动焊锡机PLC控制系统；皮带运输机PLC控制系统；按钮式人行横道指示灯PLC控制系统。四、课程设计项目内容及要求

课题一全自动洗衣机控制系统一、实训目的通过实际控制系统的建立，训练应用PLC技术解决实际控制问题的思想和方法。二、控制要求如图1.1所示，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。洗衣机的进水和排水分别由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，通过电磁离合器来控制，将动力传递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)。水位高低分别由高低水位开关进行检测。起动按钮用来启动洗衣机工作。启动时，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。这样完成一次从进水到脱水的大循环过程。经过3次上述大循环后(第2、3次为漂洗)，洗衣完成报警，报警10s后结束全过程，自动停机。三、实训要求：1.2.3.4.5.6.7.画出工艺流程图，并在图上标出元件表（I/O表）；分析I/O性质，计算I/O点数，存储容量，PLC选型；画顺控流程图及梯形图；在PC机上编程并下载到PLC中；运行调试；画PLC外部接线图（含电机主电路图及供电图）；撰写课程设计论文。课题二物料自动混合装置控制系统

一、实训目的1.用PLC构成物料自动混合控制系统。2.掌握PLC编程的技巧和程序调试的方法。3.训练应用PLC技术实现一般生产过程控制的能力。二、控制要求1．初始状态如图2.1所示混合装置的容器是空，F1、F2、F3和F4分别是物料A、B、C进料及混合液排空电磁阀，M是搅拌电动机，Ll、L2和L3分别是贮罐的高液位、中液位和低液位的液位传感器，H是加热器，T为温度传感器。2．物料自动混合控制按下启动按钮，开始下列操作。（1）电磁阀F1开启，开始注入物料A，至高度L2(此时L2、L3均为ON)时，关闭阀F1,同时开启电磁阀F2，注入物料B，当液面上升至L1时，关闭阀F2。（2）停止物料B注入后，启动搅拌电动机M，使A、B两种物料混合10s。（3）10s后停止搅拌，开启电磁阀F4，放出混合物料,当液面高度降至L3后，再经5s关闭阀F4。3．停止操作按下停止按钮，停止操作，回到初始状态。三、实训要求：1.2.3.4.5.6.7.画出工艺流程图，并在图上标出元件表（I/O表）；分析I/O性质，计算I/O点数，存储容量，PLC选型；画顺控流程图及梯形图；在PC机上编程并下载到PLC中；运行调试；画PLC外部接线图（含电机主电路图及供电图）；撰写课程设计论文。课题三机械手PLC控制系统

一、实训目的1．熟悉步进顺控指令的编程方法；2．掌握单流程程序的编制；3．掌握机械手的程序设计及其外部接线。二、控制要求设计一个用PLC控制的将工件从A点移到B点的机械手的控制系统。其控制要求如下：1．手动操作，每个动作均能单独操作，用于将机械手复归至原点位置；2．连续运行，在原点位置按起动按钮或当光电探测器探测到有工件时，机械手按图4.1连续工作一个周期，一个周期的工作过程如下：原点→下降夹→夹紧(T)上→上升→右移→下降→放松(T)→上升→左移到原点，时间T由教师现场规定。三、实训要求：1.画出工艺流程图，并在图上标出元件表（I/O表）；2.分析I/O性质，计算I/O点数，存储容量，PLC选型；3.4.5.6.7.画顺控流程图及梯形图；在PC机上编程并下载到PLC中；运行调试；画PLC外部接线图（含电机主电路图及供电图）；撰写课程设计论文。课题四自动焊锡机PLC控制系统

自动焊锡机的工作示意图一、实训目的1．熟悉步进顺控指令的编程方法；2．掌握单流程程序的编制；3．掌握自动焊锡机的程序设计及其外部接线。二、实训要求设计一个用PLC控制的自动焊锡机的控制系统。其控制要求如下。自动焊锡机的控制过程为：起动机器，除渣机械手上升电磁阀得电上升，将待除渣工件托盘上升到位碰SQ7，停止上升；左行电磁阀得电，机械手左行到位碰SQ5，停止左行；下降电磁阀得电，机械手下降到位碰SQ8，停止下降；将己焊好工件取出，然后右行电磁阀得电，机械手右行到位碰SQ6，停止右行，对己焊好工件除渣。如需对工件焊锡，则焊锡机械手上升电磁阀得电，将待焊伴锡工件托盘上升，上升到位碰SQ3，停止上升；托盘右行电磁阀得电，托盘右行到位碰SQ2，托盘停止右行；托盘下降电磁阀得电，托盘下降到位碰SQ4，停止下降，工件焊锡。当焊锡时间到；托盘上升电磁阀得电，托盘上升到位碰SQ3，停止上升；托盘左行电磁阀得电，托盘左行到位碰SQl，托盘停止左行；托盘下降电磁阀得电，托盘下降到位碰SQ4，托盘停止下降，已焊好工件取出。延时5s后，自动进入下一循环。要求能单次或连续循环运转。简易的动作示意三、实训要求：1.2.3.4.5.6.7.画出工艺流程图，并在图上标出元件表（I/O表）；分析I/O性质，计算I/O点数，存储容量，PLC选型；画顺控流程图及梯形图；在PC机上编程并下载到PLC中；运行调试；画PLC外部接线图（含电机主电路图及供电图）；撰写课程设计论文。课题五皮带运输机PLC控制系统

皮带运输机的动作示意图一、实训目的1．熟悉步进顺控指令的编程方法；2．掌握选择性流程程序的编制；3．掌握皮带运输机的程序设计及其外部接线。二、实训要求设计一个用PLC控制的皮带运输机的控制系统。其控制要求如下：在建材、化工、机械、冶金、矿山等工业生产中广泛使用皮带运输系统运送原料或物品。供料由电阀DT控制，电动机M1、M2、M3、M4分别用于驱动皮带运输线PD1、PD2、PD3、PD4。储料仓设有空仓和满仓信号，其动作示意简图如图所示，其具体要求如下：1．正常起动，仓空或按自动起动按钮时的起动顺序为M1、DT、M2、M3、M4，间隔时间5s；2．正常停止，为使皮带上不留物料，要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止，即正常停止顺序为DT、M1、M2、M3、M4，间隔时间5s；3．故障后的起动，为避免前段皮带上造成物料堆积，要求按物料流动相反方向按一定时间间隔顺序起动，即故障后的起动顺序为M4、M3、M2、M1、DT，间隔时间10s；4．紧急停止，当出现意外时，按下紧急停止按钮，则停止所有电动机和电磁阀；5．具有点动功能。三、实训要求：1.2.3.4.5.6.7.画出工艺流程图，并在图上标出元件表（I/O表）；分析I/O性质，计算I/O点数，存储容量，PLC选型；画顺控流程图及梯形图；在PC机上编程并下载到PLC中；运行调试；画PLC外部接线图（含电机主电路图及供电图）；撰写课程设计论文。课题六按钮式人行横道指示灯PLC控制系统

一、实训目的1．熟悉步进顺控指令的编程和用法；2．掌握并行性流程程序的编制；3．掌握按钮式人行横道指示灯的程序设计及其外部接线。二、实训要求应用并行性分支与汇合编程方法设计一个按钮式人行横道指示灯的控制程序。控制要求如下：按X0或X1按钮，人行横道和车道指示灯按图所示工作时序点亮。三、实训要求：1.画出工艺流程图，并在图上标出元件表（I/O表）；2.分析I/O性质，计算I/O点数，存储容量，PLC选型；3.4.5.6.7.画顺控流程图及梯形图；在PC机上编程并下载到PLC中；运行调试；画PLC外部接线图（含电机主电路图及供电图）；撰写课程设计论文。