《电气控制与可编程控制器》课程设计正文之欧阳家百创编

课程设计任务书

欧阳家百（2021.03.07）

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：

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

①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。

②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。

③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。

④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 SB1 X5、上料位 SQ3 Y3、皮带2 KM2

X1、停止 SB2 X6、下料位 SQ4 Y4、皮带3 KM3

X2、急停 SB3 Y0、进料阀 YV1 Y5、黄灯HL1

X3、车到位 SQ1 Y1、放料阀 YV2 Y6、红灯HL2

X4、车满载 SQ2 Y2、皮带1 KM1 Y7、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 SB1 Y0、电动机KM Y7、

液位3显示HL3

X1、停止SB2 Y1、电磁阀YV1 Y10、液位4显示HL4

X2、急停 SB3 Y2、电磁阀YV2

X3、液位1 SQ1 Y3、电磁阀YV3

X4、液位2 SQ2 Y4、电磁阀YV4

X5、液位3 SQ3 Y5、液位1显示HL1

X6、液位4 SQ4 Y6、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

起动按钮

停止按钮 上水位开关

下水位开关

排水阀

单相电动机

泼轮 外桶 内桶

蜂鸣器

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

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

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

（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