2015《电气控制与PLC应用技术》课程设计任务书

《电气控制与PLC应用技术》

课程设计

班级

学号

姓名

完成日期2015年5月10日

每天工作安排：

1.由于课程设计题目及要求，在一个多月之前就布置下去，有部分学生可能已

经选题，并且利用业余时间做完了。对该部分学生，可以验收其设计报告内容。

2.在PLC机房上机：每天上午8：30之前、下午3：00之前到达机房，要求签

名（签班级）。

3.在教室或者图书馆绘图的学生，可以自习安排时间。但是不得旷工！

4.设计报告不允许打印，只能手写。

5.不许抄袭、不许雷同！如有违反，按作弊论处。

《电气控制与PLC应用技术》课程设计任务书

面向专业：电气工程及自动化、自动化实习周数：1 学分：

一、目的及任务

电气工程及自动化、自动化专业学生在学习电气控制与PLC专业课之后，应该对所学的关于低压电器、可编程控制器及电气控制理论等知识进行系统地总结性设计，课程设计中要求学生对某一电气控制工程进行设计以满足课题提出的要求。

二、基本要求

通过本实习，学生应达到以下要求：

1、能够根据某一电气控制工程的要求设计相关资料、图纸。

2、按时、独立的完成指导教师布置的设计任务。

3、不许抄袭他人设计成果。

4、课题名称及要求。

5、程序（包括注释）、框图、I/O接线图。

6、有关的说明及调试小结等。

7、课程设计的心得。

三、设计内容

1、熟悉资料及有关国家标准。根据所学知识进行电气控制设计。

2、根据各自的设计题目，画出设计图纸和完成相关设计说明书。

3、设计题目见附录，要求选作其中的3个设计题目，其中第十题必选。

四、考核办法

1、必须保证课程设计的出勤率，缺席一天以上考核成绩不合格。

2、设计结束时，必须按时上交完整的课程设计说明书，作为带队教师考核的一项依据。课程设计说明书应包括以下内容：

（1）电气控制图纸、PLC控制程序图、接线图。

（2）电气控制设计说明书。

五、考核成绩：五分制等级。

PLC控制系统设计的一般步骤：

1.分析被控对象

分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电之间的配合，确定被控对象对PLC控制系统的控制要求。

2.确定输入/输出设备

根据系统的控制要求，确定系统所需的输入设备（如：按钮、位置开关、转换开关等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯等）。据此确定PLC的I/O点数。

3.选择PLC

包括PLC的机型、容量、I/O模块、电源的选择。

4.分配I/O点

分配PLC的I/O点，画出PLC的I/O端子与输入/输出设备的连接图或对应表。（可结合第2步进行）。

5.设计软件及硬件

进行PLC程序设计，进行控制柜（台）等硬件及现场施工。由于程序与硬件设计可同时进行，因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短，而对于继电器系统必须先设计出全部的电气控制电路后才能进行施工设计。

其中PLC程序设计的一般步骤在上课中已进行了详细介绍。

其中硬件设计及现场施工的步骤如下：

①设计控制柜及操作面板电器布置图及安装接线图。

②设计控制系统各部分的电气互连图。

③根据图纸进行现场接线，并检查。

6.联机调试

联机调试是指将模拟调试通过的程序进行在线统调。

7.整理技术文件

包括设计说明书、电气安装图、电气元件明细表及使用说明书等。

附录：以下题目自选3个，其中必选第十题。

一、全自动洗衣机梯形图控制程序的设计与调试

1. 控制要求：

（1）按下启动按钮及水位选择开关，注水直到高（中、低）水位，电磁阀动作，关水。

（2）2s后电动机启动，开始洗涤。

（3）洗涤时，正转30s，停2s，然后反转30s，停2s。

（4）如此循环5次，总共320s后开始排水，排空后脱水30s

（5）开始清洗，重复（2）～（5），清洗两遍

（6）清洗完成，报警3s并自动停机

（7）若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）

输入点：输出点：

启动启动洗衣机

停止进水阀

高水位正转

中水位反转

低水位排水

排空检测脱水

高水位检测报警

中水位检测

低水位检测

手动排水

手动脱水

2. I/O编址

3. 编程并调试.

完成课程设计说明书

1. 课题名称及要求

2. 程序（包括注释）、框图、时序图、I/O接线图等

3. 有关的说明及调试小结等

4. 课程设计的心得

二、物业供水系统水泵梯形图控制程序设计与调试

某物业供水系统有水泵4台，供水管道安装压力检测开关K1，K2和K3。K1接通，表示水压偏低；K2接通，表示水压正常；K3接通，表示水压偏高。

1. 控制要求：

（1）自动工作时，当用水量少，压力增高，K3接通，此时可延时30s后撤除1台水泵工作，要求先工作的水泵先切断；当用水量多时，压力降低，K1接通，此时可延时

30s后增设1台水泵工作，要求未曾工作过的水泵增加投入运行；当K2接通，表示

供水正常，可维持水泵运行数量。工作时，要求水泵数量最少为1台，最多不得超

出4台。

（2）各水泵工作时，均应有工作状态显示。

（3）手动工作时，要求4台水泵可分别独立操作（分设起动和停止开关），并分别具有过载保护，可随时对单台水泵进行断电控制（注：若输入点不够，可减少一个过载

保护输入）。

（4）设置“自动/手动”切换开关（ON——手动，OFF——自动），另设自动运行控制

开关（ON——自动运行，OFF——自动运行停止）。

2. 画出运行框图，I/O编址，编程并调试

3. 画出I/O端子接线图。

完成课程设计说明书

1. 课题名称及要求

2. 程序（包括注释）、框图、I/O接线图

3. 有关的说明及调试小结等

4. 课程设计的心得

三、十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试

1.控制要求：

（1）系统工作受开关控制，起动开关 ON 则系统工作；起动开关 OFF 则系统停止工作。

（2）控制对象有八个：

东西方向红灯两个 , 南北方向红灯两个，

东西方向黄灯两个 , 南北方向黄灯两个，

东西方向绿灯两个 , 南北方向绿灯两个，

东西方向左转弯绿灯两个，南北方向左转弯绿灯两个。

（3）控制规律：

1）高峰时段按时序图二（见附图）运行，正常时段按时序图三（见附图）运行，晚

上时段按提示警告方式运行，规律为：东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯

全部熄灭，黄灯闪亮按亮 0.4 s，暗 0.6 s的规律反复循环。

2）高峰时段、正常时段及晚上时段的时序分配按时序图一运行(见附图)。

2. 编程并调试①各时段工作状态由开关控制切换②各时段由时钟控制自动切换（选）

3. I/O端子接线图

时序图一

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 小时时序图二

时序图三

完成课程设计说明书

1、课题名称及要求。

2、程序（包括注释）、框图、I/O接线图。

3、有关的说明及调试小结等。

4、课程设计的心得

四、三相六拍步进电动机控制程序的设计与调试

1. 控制要求：

（1）三相步进电动机有三个绕组: A、B、C

正转通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA

反转通电顺序为：A→CA→C→BC→B→AB

（2）用5个开关控制其工作

#1开关控制其运行 ( 启 / 停 )。

#2 号开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 0.5 s)。

#3 号开关控制其中速运行 (转过一个步距角需 0.1 s)。

#4 号开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 0.03 s)。

#5 号开关控制其转向 ( ON 为正转，OFF 为反转 )。

2. I/O编址

3. 编程并调试

4. I/O端子接线图

完成课程设计说明书

1. 课题名称及要求

2.程序（包括注释）、框图、I/O接线图

3. 有关的说明及调试小结等

4. 课程设计的心得

五、坐标式机械手的PLC梯形图控制程序设计与调试

1.坐标式机械手动作原理图

2. 控制要求：将物体从位置A搬至位置B

（1）动作顺序：机械手从原点位置起始下移到A处下限位→从A处夹紧物体后上升至上限位→右移至右限位→机械手下降至B处下限位→将物体放置在B处后→上升

至上限位→左移至左限位（原点）为一个循环。

（2）上限、A、B下限、左限、右限分别由限位开关控制；机械手设立起动和停止开关。

（3）机械手夹紧或松开的工作状态以及到达每一个工位时，均应有状态显示。

（4）机械手的夹紧和放松动作均应有1s延时，然后上升；机械手每到达一个位置均有

0.5s的停顿延时，然后进行下一个动作。

（5）若机械手停止时不在原点位置，可通过手动开关分别控制机械手的上升和左移，使之回到原点。

（6）要求循环120次后自动停止工作并警铃报警。

3. I/O编址并画出工作框图

4. 编程并调试

5. I/O端子接线图

完成课程设计说明书

1. 课题名称及要求

2. 程序（包括注释）、框图、I/O接线图

3. 有关的说明及调试小结等

4. 课程设计的心得

六、花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调试

1.花式喷水池示意图

a）花式喷水池喷嘴布局示意图b）花式喷水池控制开关面板图

图a）中4为中间喷水管，3为内环状喷水管，2为中环形状喷水管，1为外环形状喷水管。图b）中的选择开关可有4种选择，可分别用4个开关模拟实现；单步/连续开关为“1”= 单步，“0”= 连续，其他为单一功能开关。

2. 控制要求：

（1）控制器电源开关接通后，按下启动按钮，喷水装置即开始工作。按下停止按钮，则停止喷水。工作方式由“选择开关”和“单步/连续”开关来决定。

（2）“单步/连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一个循环；在连续位置时，喷水池反复循环运行。

（3）方式选择开关用以选择喷水池的喷水花样，1～4号喷水管的工作方式选择如下：a）选择开关在位置“1”——按下启动按钮后，4号喷水，延时2s，3号喷水，再延时2s，2号喷水，再延时2s，1号喷水，接着一起喷水15s为一个循环。

b）选择开关在位置“2”——按下启动按钮后，1号喷水，延时2s，2号喷水，再延时2s，3号喷水，再延时2s，4号喷水，接着一起喷水30s为一个循环。

c）选择开关在位置“3”——按下启动按钮后，1、3号同时喷水，延时3s后，2、4

号同时喷水，1、3号停止喷；交替运行5次后，再1～4号全部喷水30s为一个

循环。

d）选择开关在位置“4”——按下启动按钮后，喷水池1～4号水管的工作顺序为：1→2→3→4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水30s后，1、2、3和4号水管分别

延时2s停水，再等待1s，由4→3→2→1反序分别延时2s喷水，然后再一起喷

水30s为一个循环。

（4）不论在什么工作方式，按下停止按钮，喷水池立即停止工作，所有存储器复位。

3. I/O编址

4. 编程并调试

5. I/O端子接线图

七、五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试

1. 控制要求：

（1）五相步进电动机有五个绕组: A、B、C、D、E ,

正转通电顺序: ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB→AB

反转通电顺序: ABC←BC←BCD←CD←CDE←DE←DEA←EA←EAB←AB （2）用五个开关控制其工作：

#1开关控制其运行 ( 启 / 停 )。

#2 开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 0.5 s)。

#3 开关控制其中速运行 (转过一个步距角需 0.1 s)。

#4 开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 0.03 s)。

#5 开关控制其转向 ( ON 为正转，OFF 为反转 )。

2. I/O编址

3．编程并调试

3.I/O端子接线图

八、电动机星角起动自动控制

自行设计传统的继电器接触器控制线路，并且进行PLC开制。要求给出IO分配，接线，程序。

九、自编PLC设计题目。

根据自己爱好，自行编制PLC设计题，要求难度和设计时间，满足一周的要求。太难则难以按时完成，太简易则不能及格，需要来年补考。

十、对于传统的继电器接触器自动控制线路，要求掌握其设计方法和工作原理。针对机床（如车、铣、刨、磨、镗、钻床，天车等等）类电气控制线路，绘制其主电路和控制电路，并且说明其工作原理。