建筑智能PLC课程设计指导书.docx
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建筑智能PLC课程设计指导书
《电气控制技术与plc》课程设计指导书
课程设计2周
一、课程设计目的
通过课程设计使学生掌握可编程序控制器(PLC)的基本工作原理、指令系统、硬件连接,使学生掌握使用可编程序控制器的基本方法,锻炼学生的对PLC的编程能力,用可编程序控制器解决电气控制问题的能力。
二、课程设计的基本要求
要求学生理解并掌握可编程序控制器(PLC)的基本工作原理及基本结构、PLC的运行方式、外部接线及编程方法,训练学生的独立编程能力及用PLC解决现场控制问题的能力。
要求学生能根据现场控制要求,自主编程和调试程序,全面建立起用PLC解决一个实际问题的全过程的概念
三、课程设计的主要内容
1.熟练编程软件的使用;
2.熟悉PLC的结构及实验设备的使用;
3.能熟练的使用PLC的基本逻辑指令与顺控指令编写顺控程序;
4.能用PLC的功能指令、程序控制指令、PID指令等编写有模拟量控制要求的程序。
四、课程设计题目:
1.装配流水线控制的模拟
2.机械手动作的模拟实现;
3.步进电动机控制的模拟;
4.轧钢机控制系统模拟;
5.加工中心模拟实验;
6.四层电梯控制系统的模拟;
7.温度PID控制;
8.基于PLC通信方式的变频器开环调速;(可选)
9.基于触摸屏的LED数码显示控制;(可选)
10.基于触摸屏的温度PID控制。
(可选)
11.病床呼叫器的PLC控制模拟;
12.花式喷泉的PLC控制;
13.彩灯广告屏的PLC控制
五.本次课程设计说明
1.13个题目有难度区别。
其中,前10个在PLC说明书有参考程序,后3个没有;按题目排列顺序,难度大致是依次从小到大。
2.课程设计题目必须从上述13个项目中选择;
3.每组学生不超过3人;同一个题目,每班不能超过2组选择;
4.难度等级与课程设计成绩挂钩;
5.每组学生在课程设计完成后,写出课程设计报告;
6.教师根据学生的课程设计实际操作情况、题目难度等级、课程设计报告书写情况三方面的综合,给出学生的课程设计分数等级。
六.题目介绍:
(一).装配流水线控制的模拟
1.设计任务:
完成装配流水线的PLC控制。
2.控制要求:
传送带共有十六个工位,工件从1号位装入,分别在A(操作1)、B(操作2)、C(操作3)三个工位完成三种装配操作,经最后一个工位后送入仓库;其它工位均用于传送工件。
3.设计内容:
1)计算输入输出点,编写I/O对应表及内部元件使用表;
2)..编写PLC控制程序,要求可以实现手动、单周期及连续工作3种操作方式;
3)完成实验所需要的硬件接线;
4)利用实验台上的开关、按钮、小指示灯等,模拟演示其工作过程;
5)完成课程设计报告。
(二).机械手动作的模拟实现;
1.设计任务:
用PLC程序及实验台来实现机械手动作的模拟。
2.控制要求:
一个将工件由A处传送到B处的机械手,上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。
当某个电磁阀线圈通电,就一直保持现有的机械动作,例如一旦下降的电磁阀线圈通电,机械手下降,即使线圈再断电,仍保持现有的下降动作状态,直到相反方向的线圈通电为止。
另外,夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成,线圈通电执行夹紧动作,线圈断电时执行放松动作。
设备装有上、下限位和左、右限位开关,它的工作过程如图所示,有八个动作,即为:
启动、停止用按钮实现,限位开关用钮子开关来模拟,电磁阀和原位指示灯用发光二极管来模拟。
3.设计内容:
1)计算输入输出点,编写I/O对应表及内部元件使用表;
2)..编写PLC控制程序,要求可以实现手动、单周期及连续工作3种操作方式;
3)完成实验所需要的硬件接线;
4)利用实验台上的开关、按钮、小指示灯等,模拟演示其工作过程;
5)完成课程设计报告。
(三).步进电动机控制的模拟
1.设计任务:
模拟步进电机的工作,用PLC控制。
2.控制要求:
对五相步进电动机五个绕组依次自动实现如下方式的循环通电控制:
第一步:
A~B~C~D~E
第二步:
A~AB~BC~CD~DE~EA
第三步:
AB~ABC~BC~BCD~CD~CDE~DE~DEA
第四步:
EA~ABC~BCD~CDE~DEA
用灯光的亮与灭用以模拟步进电机五个绕组的导电状态。
3.设计内容:
1)计算输入输出点,编写I/O对应表及内部元件使用表;
2)..用状态转移及顺控指令编写PLC控制程序。
;
3)完成实验所需要的硬件接线;
4)在实验台上的挂箱上模拟演示其工作过程;
5)完成课程设计报告。
(四).轧钢机控制系统模拟
1.设计任务:
用PLC实验台模拟轧钢机控制系统。
2.控制要求:
当启动按钮SD按下,电机M1、M2运行,传送钢板,检测传送带上有无钢板的传感器S1的信号(即开关为ON),表示有钢板,电机M3正转(MZ灯亮);S1的信号消失(为OFF),检测传送带上钢板到位后的传感器S2有信号(为ON),表示钢板到位,电磁阀动作(YU1灯亮),电机M3反转(MF灯亮)。
Y1给一向下压下量,S2信号消失,S1有信号,电机M3正转……
重复上述过程。
Y1第一次接通,发光管A亮,表示有一向下压下量,第二次接通时,A、B亮,表示有两个向下压下量,第三次接通时,A、B、C亮,表示有三个向下压下量,若此时S2有信号,则停机,须重新启动。
3.设计内容:
1)计算输入输出点,编写I/O对应表及内部元件使用表;
2)..编写PLC控制程序,要求可以实现单周期及连续工作2种操作方式;
3)完成实验所需要的硬件接线;
4)利用实验台上的开关、按钮、小指示灯等,模拟演示其工作过程;
5)完成课程设计报告。
(五).加工中心模拟实验
1.设计任务:
.了解加工中心的工作情况,利用PLC实验台模拟对加工中心的控制。
2.控制要求:
对整个实验过程实现自动模拟演示。
加工中心由X轴、Y轴、Z轴模拟加工中心三坐标的六个方向进给运动。
围绕T1-T6刀具,分别运用X轴的左右运动;Y轴的前后运动;Z轴的上下运动实现整个过程的演示。
在X、Y、Z轴运动中、别用DECX、DECY、DECZ按钮模拟伺服电机的反馈控制。
用X左、X右拨动开关模拟X轴的左、右方向限位;用Y前、Y后模拟Y轴的前、后限位;用Z上、Z下模拟刀具的退刀和进刀过程中的限位现象。
T1、T2、T3为钻头,用其实现钻功能;T4、T5、T6为铣刀,用其实现铣刀功能。
刀具转换顺序:
3.设计内容:
1)计算输入输出点,编写I/O对应表及内部元件使用表;
2)..编写PLC控制程序,要求可以实现单周期及连续工作2种操作方式;
3)完成实验所需要的硬件接线;
4)利用实验台上的开关、按钮、小指示灯等,模拟演示其工作过程;
5)完成课程设计报告。
(六).四层电梯控制系统的模拟
1.设计任务:
编写用PLC控制四层电梯运行的程序,在模型上完成模拟演示。
2.控制要求
电梯由安装在各楼层厅门口的上升和下降呼叫按钮进行呼叫操纵。
电梯轿厢内设有楼层内选按钮S1~S4,用以选择需停靠的楼层。
L1为一层指示、L2为二层指示、L3为三层指示、L4为四层指示,SQ1~SQ4为到位行程开关。
电梯上升途中只响应上升呼叫,下降途中只响应下降呼叫,任何反方向的呼叫均无效。
例如,电梯停在一层,在三层轿厢外呼叫时,必须按三层上升呼叫按钮,电梯才响应呼叫(从一层运行到三层),按三层下降呼叫按钮无效;反之,若电梯停在四层,在三层轿厢外呼叫时,必须按三层下降呼叫按钮,电梯才响应呼叫(从四层运行到三层),按三层上升呼叫按钮无效。
3.设计内容:
1)计算输入输出点,编写I/O对应表及内部元件使用表;
2)..编写PLC控制程序;要求可以自动关门和手动关门;
3)完成实验所需要的硬件接线;
4)利用实验台上的开关、按钮、小指示灯等,模拟演示其工作过程;
5)完成课程设计报告。
(七).温度PID控制
1.设计任务:
用Pt100检测温度,用PLC实现温度控制。
采用PID算法。
2.控制要求
给加热器设定一个温度给定值,经过一段时间的加热,要求加热器温度基本可以稳定在该值上。
3.设计内容:
1)掌握PLC模拟量输入输出模块的使用;
2)..掌握PLC中PID指令的使用;利用PID指令编写PLC控制程序;
3)完成实验所需要的硬件接线;
4)利用实验台上的挂件模拟演示其控制过程;
5)完成课程设计报告。
(八).基于PLC通信方式的变频器开环调速;(可选)
1.设计任务:
利用PLC与变频器实现电机开环调速;
2.控制要求
可以使用USS协议,实现变频器与PLC之间的通讯,对电机实现调速控制。
3.设计内容:
1)了解USS协议,了解变频器的使用;
2)..参考实验说明,连接变频器和PLC,编写PLC控制程序,并进行变频器的参数设置;
3)完成实验所需要的接线;
4)用小电机及实验台上的挂件演示运行情况;
5)完成课程设计报告。
(九).基于触摸屏的LED数码显示控制;(可选)
1.设计任务:
利用PLC与触摸屏实现LED数码显示。
2.控制要求
循环模式:
系统启动时八组LED指示灯一段段的显示,次序为A—H;随后显示数字和字符,次序为0—9—A—F,并循环不止;
单字模式:
触动键盘区的数字或字符时,LED指示灯显示相应的数字和字符并保持不变。
3.设计内容:
1)了解触摸屏的使用,了解触摸屏与PLC的通讯,了解触摸屏的组态;
2)..参考实验说明,编写PLC控制程序,进行触摸屏的组态设置,连接触摸屏和PLC;
3)完成实验所需要的接线;
4)用实验台上的触摸屏挂件演示运行情况;
5)完成课程设计报告。
(十).基于触摸屏的温度PID控制。
(可选)
1.设计任务:
利用PLC与触摸屏实现PID温度控制。
2.控制要求
给加热器设定一个温度给定值,经过一段时间的加热,要求加热器温度基本可以稳定在该值上。
3.设计内容:
1)了解触摸屏的使用,了解触摸屏与PLC的通讯,了解触摸屏的组态;
2)..参考实验说明,编写PLC控制程序,完成触摸屏的组态,连接触摸屏和PLC;
3)完成实验所需要的接线;
4)用实验台上的触摸屏挂件演示运行情况;
5)完成课程设计报告。
(十一).病床呼叫器的PLC控制模拟;
1.设计任务:
用PLC控制病床呼叫按钮的响应。
2.控制要求
假设有3个房间,每个房间四个床位。
当某个病床按下按钮,护士房的蜂鸣器发出短促音,同时指示灯闪烁(频率自定)。
当护士按下响应按钮,蜂鸣器停止,指示灯在一段时间(可自定)后熄灭。
如果同时有多个呼叫信号,护士房的蜂鸣器和指示灯仍要工作,直到对应的响应按钮被按下。
。
3.设计内容:
1)计算输入输出点,编写I/O对应表及内部元件使用表;
2)..编写PLC控制程序;
3)完成实验所需要的硬件接线;
4)利用实验台上的开关、按钮、小指示灯等,模拟演示其工作过程;
5)完成课程设计报告。
(十二).花式喷泉的PLC控制;
1.设计任务:
用PLC控制一个花式喷泉。
2.控制要求
喷泉有四种花样,四个喷头,分别为1、2、3、4号。
按下启动按钮,喷泉开始工作;可用停止按钮停止。
四种喷水花样可供选择:
A.按下启动按钮,4号开始喷水;延时2s后,3号开水喷水;2s后,2号喷水;再2s后。
1号喷水。
B.喷水顺序相反。
C.1、3号同时喷水;延时3s后2、4号喷水,1、3号停止喷水;
D.先按1~2~3~4顺序各隔2s喷水,然后一起喷10s,然后依次停止,然后又一个循环。
3.设计内容:
1)计算输入输出点,编写I/O对应表及内部元件使用表;
2)..编写PLC控制程序;要求可以实现单周期及连续工作2种操作方式。
3)完成实验所需要的硬件接线;
4)利用实验台上的开关、按钮、小指示灯等,模拟演示其工作过程;
5)完成课程设计报告。
(十三).彩灯广告屏的PLC控制
1.设计任务:
用PLC控制一个彩灯广告屏。
2.控制要求
广告屏中间有8根彩灯管,编号1~8,启动后,点亮的顺序为1号依次到8号,间隔2s,全亮10s后,按8号到1号顺序开始熄灭,间隔1s。
全部熄灭后,等待2s,再开始一个循环。
广告屏周围安装6组灯,给它编号。
启动后,按照1~6的顺序隔2s依次点亮。
全亮20s,然后依次熄灭。
全熄灭5s后,下一个循环从6到1号,隔2s依次点亮。
然后开始新的循环
可以2组同时工作,也可以单独工作。
3.设计内容:
1)计算输入输出点,编写I/O对应表及内部元件使用表;
2)..编写PLC控制程序;要求可以实现单步、单周期及连续工作3种操作方式。
3)完成实验所需要的硬件接线;
4)利用实验台上的开关、按钮、小指示灯等,模拟演示其工作过程;
5)完成课程设计报告。
张钟模