电气控制与PLC课程设计.docx

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电气控制与PLC课程设计

《电气控制与PLC》课程设计指导书

班   级：

学   号：

姓   名：

指导老师：

时   间：

 广东轻工职业技术学院机电系

2005年12月

学时数：

1周

学分数：

1

课程类型：

专业课

先修课程：

《电气控制与PLC》

一、课程的性质与任务

电气控制与PLC课程设计是电气自动化技术专业一个重要的实践性教学环节，通过课程设计达到掌握电气控制柜的原理设计、安装工艺图纸设计的基本方法，并能达到熟练使用可编程控制器实现简单控制系统的控制要求，熟练地进行系统外围电路设计、接线、编程、下载、调试等工作。

二．课程设计的目的

通过电气控制线路及PLC控制程序设计，使电气自动化专业的学生在毕业前获得完整的电气工程实践训练，巩固所学的电路、电气控制原理、电气产品等方面的知识，培养学生的工程技术应用能力。

二、课程教学的基本要求

1．掌握可编程控制器硬件电路的设计方法。

2．熟练使用小型可编程控制器的编程软件，掌握可编程控制器软件程序的设计思路和梯形图的设计方法。

3．掌握可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。

4．掌握电气控制柜电气控制原理图的原理设计，掌握电气控制接线图和互连图等工艺设计方法。

5．通过课程设计使学生能熟练掌握资料的查询（图书、网络），将电气控制与PLC课程所获知识在工程设计工作中综合地加以应用，使理论知识和实践结合起来。

三、课程基本内容和教学要求

（一）可编程控制器部分课程设计任务及要求：

1、 设计题目

 A.电动机的Ｙ-△起动控制

控制要求：

（1）电动机M能实现正、反向Y-△启动。

（2）电气操作流程说明：

按动正向启动按钮SB2，KM1和KM4闭合（Y型起动），经3秒后KM4断开，KM3闭合，实现正向△型运行；按动反向启动按钮SB3，KM2和KM4闭合（Y型起动），经3秒后KM4断开，KM3闭合，实现正向△型运行，按停车按钮SB1，电动机M停止运行。

   设计要求:

（1）根据电动机Y-△起动要求，设计PLC外部电路（配合通用器件板开关元器件）；

（2）连接PLC外部（输入、输出）电路，编写用户程序；

（3）输入、编辑、编译、下载、调试用户程序；

（4）得到正确的运行结果。

B.自动送料装车系统

控制要求:

初始状态：

绿灯（L1）亮，红灯（L2）灭，表示   图1.18 自动装车模拟控制板

允许汽车开进装料，此时，进料阀门（k1），料斗阀门（k2），电动机（M1，M2，M3）皆为OFF状态。

当汽车到来时，检测开关S3接通（负载板上未设，可从通用器件板选取），红色信号灯L2亮，绿色L1灭，传送带驱动电动机M3运行；2秒后，电动机M2运行；再经过2秒钟M1运行，依次顺序起动送料系统。

电动机M3运行后，进料阀门K1打开料斗进料，料斗装满时，检测开关S1=1，进料阀门K1关闭（设1料斗物料足够装满1车）；料斗出料阀门K2在M1运行及料满（S1=1）后，打开放料，物料通过传送带的传送，装入汽车。

当装满汽车后，称重开关S2动作，料斗出料阀门K2关闭，同时电动机M3断电停止，2秒后M2停止，再过2秒M1停止，L1亮，L2灭，表示汽车可以开走。

设计要求:

（1）根据自动送料装车系统的控制要求，设计PLC外部电路，；

（2）连接PLC外部（输入、输出）电路（配合通用器件板开关元器件），编写用户程序；

（3）输入、编辑、编译、下载、调试用户程序；

（4）得到正确的运行结果。

C.多种液体自动混合系统

控制要求:

（1）液体自动混合系统的初始状态：

在初始状态，容器为空，电磁阀Y1，Y2，Y3，Y4和搅拌机M以及加热元件R均为OFF，液面传感器L1，L2，L3和温度检测T均为OFF。

（2）液体混合操作过程：

按动启动按钮，电磁阀Y1闭合（Y1为ON），开始注入液体A，当液面高度达到L3时（L3为ON）→关闭电磁阀Y1（Y1为OFF），液体A停止注入，同时，开启电磁阀门Y2（Y2为ON）注入液体B,当液面升至L2时（L2为ON）→关闭电磁阀Y2（Y2为OFF），液体B停止注入，同时，开启电磁阀Y3（Y3为ON），注入液体C，当液面升至L1时（L1为ON）→关闭电磁阀Y3（Y3为OFF），液体C停止注入，然后开启搅拌电动机M，搅拌10秒→停止搅拌，加热（启动电炉R）→当温度（检测器T动作）达到设定值时→停止加热（R为OFF），并放出混合液体（Y4为ON），至液体高度降为L3后，再经5秒延时，液体可以全部放完→停止放出（Y4为OFF）。

液体混合过程结束。

按动停止按钮，液体混合操作停止。

设计要求:

（1）按液体混合要求，设计PLC外部电路;

（2）连接PLC外部（输入、输出）电路，编写用户程序；

（3）输入、编辑、编译、下载、调试用户程序；

（4）得到正确的运行结果。

D.多种液体自动混合系统  

控制要求:

（1）初始状态：

水箱没有水，液位开关S4断开（S4为OFF）。

（2）控制要求：

本装置上电后，按动启动按钮，电动阀Y通电（Y为ON）水箱开始注水，水箱水位达到S4高度后，液位开关S4闭合（S4为ON），水箱水位达到S3高度（水满）时，液位开关S3闭合（S3为ON）→注水电动阀Y断电（Y为OFF），水箱停止注水。

此后，随着水塔水泵抽水过程的进行，水箱液面逐渐降低，液位开关S3（S3＝OFF）复位，随着抽水过程的继续进行，水箱液面继续降低，当液面低于开关S4时，液位开关S4复位（S4为OFF）→电动阀Y再次通电（Y为ON）水箱（自动）注水，水位达到S3时再次停止注水。

如此循环，使水箱水位保持在S3～S4之间。

当水箱水位高于S4液位，并且水塔水位低于水塔最低允许液面开关S2时（液位开关S2为OFF）→水泵电动机M开始运行，向水塔抽水。

当液面达到最高液位开关S1时→水塔电机M停止抽水（M为OFF）；循环控制使得水塔水位自动保持在S1～S2之间变化。

设计要求:

（1）按水塔水位的控制要求，设计PLC外部电路；

（2）连接PLC外部（输入、输出）电路，编写用户程序；

（3）输入、编辑、编译、下载、调试用户程序；

（4）得到正确的运行结果。

E.十字路口交通灯控制系统

控制要求

（1）系统受一个启动按钮控制，按下启动按钮，信号灯系统开始工作，直到按下停止按钮，系统停止工作。

（2）系统启动后，南北红灯亮25秒，在此同时东西绿灯亮20秒，到20秒时东西绿灯开始闪亮，闪亮3秒后绿灯熄灭、东西黄灯亮，东西黄灯亮2秒后熄灭，然后东西红灯亮，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。

（3）东西红灯亮30秒，在此同时南北绿灯亮25秒，到25秒时南北绿灯开始闪亮，闪亮3秒后熄灭、南北黄灯亮，南北黄灯亮2秒后熄灭，又回到南北红灯亮，东西红灯熄灭，东西绿灯亮的状态。

（4）两个方向的绿灯闪亮间歇时间均为0.5秒。

（5）两个方向的信号灯，按上面的要求周而复始地进行工作。

参考接线图 

设计要求:

（1）阅读参考程序,连接PLC外部（输入、输出）电路，输入参考程序后观察运行结果。

（2）修改、编写用户程序，输入、编辑、编译、下载、调试用户程序；

（3）得到正确的运行结果。

梯形图编程参考

F.机械手控制系统设计

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机械手搬物动作示意图

控制要求

根据生产工艺要求，机械手动作顺序如下：

（1）原位状态下（机械手在右限位、下限位置）按下启动按钮，传送带B开始运行，机械手从右限开始上升。

（2）上升到上限位行程开关动作，上升结束，机械手开始左旋转。

（3）左旋转到左限位行程开关动作，左旋转动作结束，机械手开始下降。

（4）下降到下限位行程开关动作，下降结束，传送带A启动。

（5）传送带A上的工件进入光电检测区，光电开关动作，传送带A停止，机械手开始抓物。

（6）机械手抓工件，直到抓物限位开关动作，抓物动作结束，上升运动开始。

（7）上升到上限位行程开关动作，上升结束，机械手开始右旋转。

（8）右左旋转到右限位行程开关动作，右旋转动作结束，机械手开始下降。

（9）下降到下限位行程开关动作，下降结束，放物动作开始。

（10）经t延时，放物动作结束，一个工作循环完毕。

（11）如果按下预停按钮，则一个工作循环结束后停止运行，回到原位状态；如果没按预停，则进入下一个工作循环继续运行。

参考I/O接线图

参考PLC程序：

 设计要求:

（1）连接I/O控制电路；

（2）输入参考程序,输入参考程序后观察运行结果；

（3）调试用户程序；

（4）得到正确的运行结果。

*PLC课程设计部分可选做以上题目中的5题。

电气控制柜部分设计任务及要求：

 1、设计题目

①设计某台交流异步电动机正反转、两地控制电气控制柜。

已知电动机要求为1.5KW，4极。

②设计某台交流异步电动机Ｙ-△起动控制柜。

已知电动机要求为22KW，4极。

注：

单号同学选做①题，双号同学选做②题。

2、设计任务

①根据题目要求，查找电动机型号及参数。

②设计电气控制原理图（用CAD或Eb电子图版软件绘制）。

③根据电气原理图选择电器元件及导线参数。

①用CAD或Eb软件画出电气接线图和电气互连图。

②编写使用及技术说明书。

③提交设计报告。

3、设计要求

掌握资料的查询方法，发挥独立工作能力和钻研精神。

四、教学实验及实践环节

以上内容均属实践教学环节

五、学时分配（计划安排）

1、查阅资料、设计电气控制柜原理和工艺接线图    1.5天

2、可编程控制器外部电路设计和程序设计          1天

3、可编程控制器应用系统的调试、监控、运行      1.5天

4、写设计报告和说明书                          1天

六、考核方式

1、参加评定人员

课程设计指导教师、学生代表

2、评分标准

①    可编程控制器设计成绩评定标准

独立完成所要求的程序和电路设计，独立完成外围电路接线，独立完成系统调试、监控、运行的实验过程，获得满意的调试结果。

              优秀。

在外部启发下完成程序设计，独立完成外围电路接线，独立完成系统的调试、监控、运行，获得满意的调试结果。

                            良好。

拷贝他人程序，能局部修改程序，能完成外围电路接线，熟练进行系统的调试、监控、运行。

                                                中等。

   拷贝他人程序，能完成外围电路接线，能基本完成系统的调试、监控、运行。

                                                 及格。

   不能顺利完成外围电路接线，完不成系统调试、监控、运行的最低要求，或工作态度不严谨对电气设备造成损坏。

                        不及格。

②    电气控制柜设计成绩评定标准

独立完成电气控制原理图、电气接线图和电气互连图的设计，独立完成电器元件及导线参数的选择。

并独立完成CAD或Eb软件绘制电气原理图、电气接线图和电气互连图。

       优秀

其余根据任务完成情况评分。

③电气控制与PLC课程设计的成绩评定

可编程控制器设计成绩和电气控制柜设计成绩各占50%，结合实验报告和设计说明书、平时表现等，评定得出电气控制与PLC课程设计的综合成绩。

七、推荐教材、参考书

1．   现用电气控制及PLC教材；

2．   低压电气设计手册。

3．孙平主编《电气控制与PLC》高等教育出版社，2004年12月；

4．方承远主编，《工厂电气控制设备》机械工业出版社，2000年10月；

5．赵明主编，《工厂电气控制设备》 机械工业出版社，1996年1月；

6．常晓玲主编《电气控制系统与PLC》机械工业出版社，2004年3月。