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