PLC课程设计题目.docx

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PLC课程设计题目

PLC课程设计题目

1锅炉车间输煤机组控制系统设计

2十字路口带倒计时显示交通信号灯的PLC控制

3狭窄隧道汽车双向行的PLC控制

4自动售货机PLC控制

5病床紧急呼叫系统PLC控制

6PLC在组合机床控制中的应用

7停车场车位PLC控制

86组抢答器控制

9工件传送机械手的PLC控制

10工作台自动往返循环控制

11四层简易电梯的PLC控制

12锯齿波发生器？

？

13全自动洗衣机PLC控制

14自动传送系统的PLC控制

15根据压力上下限变化对4台水泵进行恒压供水控制

16自动门控制装置

17基于计算机链接通信的十字路口交通灯监控

18.水塔水位控制

19．装卸料小车多方式运行PLC控制

20.液位自动搅拌系统

21.C650型卧式车床继电器控制线路的PLC改造

选题一、锅炉车间输煤机组控制系统设计

1．输煤机组控制系统示意图

图1输煤机组控制系统示意图

表1输煤机组控制信号说明

　　　　　　　　输　入

输　出

文字符号

说　明

文字符号

说　明

SA1-1

输煤机组手动控制开关

KM1

给料器和磁选料器接触器

SA1-2

输煤机组自动控制开关

KM2

1#送煤机接触器

SB1

输煤机组自动开车按钮

KM3

破碎机接触器

SB2

输煤机组自动停车按钮

KM4

提升机接触器

SB3

输煤机组紧急停车按钮

KM5

2#送煤机接触器

SB4

给料器和磁选料器手动按钮

KM6

回收机接触器

SB5

1#送煤机手动按钮

HL7

手动运行指示灯

SB6

破碎机手动按钮

HL8

紧急停车指示灯

SB7

提升机手动按钮

HL9

系统正常运行指示灯

SB8

2#送煤机手动按钮

HL10

系统故障指示灯

SB9

回收机手动按钮

HA

报警电铃

KM

M1～M6，YA运行正常信号

HL1～6

输煤机组单机运行指示

FR

M1～M6，YA过载保护信号

输煤机组的拖动系统由6台三相异步电动机M1～M6和一台磁选料器YA组成。

SA1为手动/自动转换开关，SB1和SB2为自动开车/停车按钮，SB3为事故紧急停车按钮，SB4～SB9为6个控制按钮，手动时单机操作使用。

HA为开车/停车时讯响器，提示在输煤机组附近的工作人员物煤机准备起动请注意安全。

HL1～HL6为Ml～M6电动机运行指示，HL7为手动运行指示，HL8为紧急停车指示，HL9为系统运行正常指示，HL10为系统故障指示。

2．输煤机组控制要求

（1）手动开车/停车功能SA1手柄指向左45°时，接点SA1-1接通，通过SB4～SB9控制按钮，对输煤机组单台设备独立调试与维护使用，任何一台单机开车/停车时都有音响提示，保证检修和调试时人身和设备安全。

（2）自动开车/停车功能SA1手柄指向右45°时，接点SA1-2接通，输煤机组自动运行。

1）正常开车按下自动开车按钮SB1，音响提示5s后，回收电动机M6起动运行并点亮HL6指示灯；10s后，2#送煤电动机M5电动机起动运行并点亮HL5指示灯；10s后，提升电动机M4起动运行并点亮HL4指示灯；10s后，破碎电动机M3起动运行并点亮HL3指示灯；10s后，1#送煤电动机M2起动运行并点亮HL2指示灯；10s后，给料器电动机M1和磁选料器YA起动运行并点亮HL1指示灯；10s后，点亮HL9系统正常运行指示灯，输煤机组正常运行。

2）正常停车按下自动开车按钮SB2，音响提示5s后，给料器电动机M1和磁选料器YA停车并熄灭HL1指示灯，同时，熄灭HL9系统正常运行指示灯；10s后，1#送煤电动机M2停车并熄灭HL2指示灯；10s后，破碎电动机M3停车并熄灭HL3指示灯；10s后，提升电动机M4停车并熄灭HL4指示灯；10s后，2#送煤电动机M5电动机停车并熄灭HL5指示灯；10s后，回收电动机M6停车并熄灭HL6指示灯；输煤机组全部正常停车。

3）过载保护输煤机组有三相异步电动机M1～M6和磁选料器YA的过载保护装置热继电器，如果电动机、磁选料器在输煤生产中，发生过载故障需立即全线停车并发出报警指示。

系统故障指示灯HL10点亮，HA电铃断续报警20s，HL10一直点亮直到事故处理完毕，继续正常开车，恢复生产。

4）紧急停车输煤机组正常生产过程中，可能会突发各种事件，因此需要设置紧急停车按钮，实现紧急停车防止事故扩大。

紧急停车与正常停车不同，当按下红色蘑菇形紧急停车按钮SB3时，输煤机组立即全线停车，HA警报声持续10s停止，紧急停车指示灯HL8连续闪亮直到事故处理完毕，回复正常生产。

5）系统正常运行指示输煤机组中，拖动电动机M1～M6和磁选料器YA按照程序全部正常起动运行后，HL9指示灯点亮。

如果有一台电动机或选料器未能正常起动运行，则视为故障，系统故障指示灯HL10点亮，输煤机组停车。

（3）相关参数

1）M1～M6及磁选料器YA功率如图1中所示。

2）指示灯HL：

0.25W，DC24V。

3）电铃HA：

8W，AC220V。

选题二、十字路口带倒计时显示交通信号灯的PLC控制

控制要求

采用PLC构成十字路口带倒计时显示的南北向和东西向交通信号灯的电气控制。

系统上电后，交通指挥信号控制系统由由一个3位转换开关SA1控制。

SA1手柄指向左45°时，接点SA1-1接通，交通指挥系统开始按常规正常控制功能工作，按照如图2所示工作时序周而复始，循环往复工作。

正常运行时，南北向及东西向均有两位数码管倒计时显示牌同时显示相应的指示灯剩余时间值。

SA1手柄指向中间0°时，接点SA1-2接通，交通指挥系统南北向绿灯常亮，东西向红灯常亮，数码管显示99不变。

SA1手柄指向右45°时，接点SA1-3接通，交通指挥系统东西向绿灯常亮，南北向红灯常亮，数码管显示99不变。

控制信号说明见表2。

图2十字路口交通灯正常工作时序

表2十字路口交通灯控制信号说明

　　　　　　　　　输　入

输　出

文字符号

说　明

文字符号

说　明

SA1-1

交通灯正常工作控制开关

H1

南北向绿灯指示

SA1-2

南北向交通灯常绿控制开关

H2

南北向黄灯指示

SA1-3

东西向交通灯常绿控制开关

H3

南北向红灯指示

H4

东西向绿灯指示

H5

东西向黄灯指示

H6

东西向红灯指示

H11

南北向2位七段数码显示管

H12

东西向2位七段数码显示管

选题三、狭窄隧道汽车双向行的PLC控制

控制要求：

有一地下隧道，宽约3.3m，仅能通过一辆面包车，长350m，南道口简称B口，车辆时速严格控制为25~30km/h，全程需45~56s，设计时留有约2s的余量。

采用PLC控制，具体要求如下：

1）无人值班指挥，能错开时序双向行车。

2）按启动按钮，A口绿灯亮，B口红灯亮，信号灯控制系统开始工作。

3）两道口绿灯不能同时亮，如果万一同时亮，系统停止工作并报警。

4）从A口绿灯开始亮时计算，在持续5s内如果无车辆进入A口，则A口绿灯闪烁2后熄灭且红灯亮，而B口红灯熄灭绿灯亮。

同样，如果B口绿灯持续亮5s内无车辆进入B口，则B口绿灯闪烁2s熄灭红灯亮，而此时A口绿灯亮……。

这是两道口均无车进入隧道的要求。

5）当A口绿灯亮时，从A口进入第一辆车算起，B口红灯持续亮90s，同时A口绿灯持续亮20s，接着闪烁2s后熄灭，红灯亮68s（B口红灯仍亮着）。

即待从A口进入隧道内的汽车全部开出后，B口才能进车。

6）当B口绿灯亮时，从B口进入第一辆车算起，A口红灯持续亮90s，B口绿灯持续亮20s，接着闪烁2s后熄灭，此后两道口红灯同时亮68s。

即等待从B口进入隧道内的汽车全部开出后，A口才能进车。

7）周而复始。

这是某大单位专用车道，车辆不会太多，一般从早上6时到夜里10时使用。

8）在两道口出入处，在隧道中从A口算起130和260处各安装一个停止信号灯控制系统工作的开关S，作为交通事故时的急停用。

两个道口安装有红外线自动检测装置，检测车辆进入隧道的情况，并通过小型继电器的触点KA1和KA2，把信号输入PLC。

选题四、自动售货机PLC控制

1．工作要求：

1）此售货机可投入5角、1元、5元硬币。

2）所售饮料标价：

可乐——2.50元、　　　橙汁——3.00元、

红茶——5.50元、　　　　　咖啡——10.00元

3）当投入的硬币和纸币总价值超过所购饮料的标价时，所有可以购买饮料的指示灯均亮，作可购买提示。

（如：

当投入的硬币总价值超过2.5元，可乐按钮指示灯亮；当投入的硬币总价值超过3元，可乐、橙汁按钮指示灯均亮；当投入的硬币总价值超过10.00元所有饮料按钮指示灯都亮）。

4）当饮料按钮指示灯亮时，才可按下需要购买饮料的按钮，购买相应饮料，（如：

当可乐按钮指示灯亮时，按可乐按钮，则可乐排出10s后自动停止，此时可乐按钮指示灯闪烁）

5）购买饮料后，系统自动计算剩余金额，并根据剩余金额继续提示可购买饮料（指示灯亮）。

6）若投入的硬币和纸币总价值超过所消费的金额时，找余指示灯亮，按下退币按钮，就可退出多余的钱。

7）系统退币箱中只备有5角、1元硬币，退币时系统根据剩余金额首先退出1元硬币，1元硬币用完后，所有找余为5角硬币。

表3自动售货机控制信号说明

　　　　　　　　输　入

输　出

X

说　明

Y

说　明

X0

退币按钮

Y0

找余指示灯

X1

5角硬币识别器

Y1

5角硬币退币机构

X2

1元硬币识别器

Y2

1元硬币退币机构

X3

5元硬币识别器

Y3

可乐出口

X4

可乐按钮

Y4

橙汁出口

X5

橙汁按钮

Y5

红茶出口

X6

红茶按钮

Y6

咖啡出口

X7

咖啡按钮

Y7

可乐按钮指示灯

Y10

橙汁按钮指示灯

Y11

红茶按钮指示灯

Y12

咖啡按钮指示灯

选题五、病床紧急呼叫系统PLC控制

1．功能要求

1）每一病床床头均有紧急呼叫按钮及重置按钮，以利病人不适时紧急呼叫。

2）设每一层楼有一护士站，每一护士站均有该层楼病人紧急呼叫与处理完毕的重置按钮。

3）每一病床床头均有一紧急指示灯，一旦病人按下紧急呼叫按钮且未在5s内按下重置按钮时，该病床床头紧急指示灯动作且病房门口紧急指示灯闪烁，同时同楼层的护士站显示病房紧急呼叫并闪烁指示灯。

4）在护士站的病房紧急呼叫中心，每一病房都有编号，用7段数码管显示哪一病房先按下病人紧急呼叫按钮，并要具有优先级判别的能力。

5）一旦护士看见护士站紧急呼叫闪烁灯后，须先按下护士处理按钮以取消闪烁情况，再依病房紧急呼叫顺序处理病房紧急事故，若事故处理妥当后，病房紧急闪烁指示灯和病床上的紧急指示灯方可被重置。

图4病床紧急呼叫系统工作流程图

表4病床紧急呼叫系统控制信号说明

输　入

输　出

符号

说　明

符号

说　明

PB0

1-1病床紧急按钮

第

一

病

房

HL0

1-1病床警示灯

第一

病房

PB1

1-1病床重置按钮

HL1

1-2病床警示灯

PB2

1-2病床紧急按钮

HL2

第一病房闪烁指示灯

PB3

1-2病床重置按钮

HL3

2-1病床警示灯

第二

病房

PB4

2-1病床紧急按钮

第

二

病

房

HL4

2-2病床警示灯

PB5

2-1病床重置按钮

HL5

第二病房闪烁指示灯

PB6

2-2病床紧急按钮

HL6

第三病房闪烁指示灯

第三病房

PB7

2-2病床重置按钮

HL7

护士站紧急闪烁指示灯

护士站

PB8

3-1病床紧急按钮

第三

病房

PB9

3-1病床重置按钮

PB10

护士站处理按钮

护士站

PB11

护士站重置按钮

选题六、PLC在组合机床控制中的应用

1．控制要求

1）组合机床概述

两工位钻孔、攻丝组合机床，能自动完成工件的钻孔和攻丝加工，自动化程度高，生产率高。

机床主要由床身，移动工作台、夹具、钻孔动力头、攻丝滑台、攻丝动力头、滑台移动控制凸轮和液压系统等组成，如下图所示：

图5组合机床结构示意图

移动工作台和夹具用以完成工件的移动和加紧，实现自动加工。

钻孔滑台和钻孔动力头，用以实现钻孔加工量的调整和钻孔加工。

攻丝滑台和攻丝动力头，用以实现攻丝加工量的调整和攻丝加工。

工作台的移动（左移、右移），夹具的动作（加紧、放松），钻孔滑台和攻丝滑台的移动（前移、后移），均由液压系统执行。

其中两个滑台移动的液压系统由滑台移动控制凸轮来控制，工作台的移动和夹具的加紧与放松由电磁阀控制。

根据设计要求，工作台的移动和滑台的移动应严格按规定的时序同步进行，两种运动密切配合，以提高生产效率。

2）加工工艺及控制要求

①系统通电，自动启动液压泵电机M1。

②若机床各部分在原位（工作台在钻孔工位SQ1动作，钻孔滑台在原位SQ2动作，攻丝滑台在原位SQ3动作），并且液压系统压力正常，压力继电器PV动作，原位指示灯HL1亮。

③将工件放在工作台上，按下启动按钮SB，夹紧电磁阀YV1得电，液压系统控制夹具将工件夹紧，与此同时控制凸轮电机M2得电运转。

当夹紧限位SQ4动作后，表明工件已被夹紧。

④启动钻孔动力头电机M3，且由于凸轮电机M2运转，控制凸轮控制相应的液压阀使钻孔滑台前移，进行钻孔加工。

当钻孔滑台到达终点时，钻孔滑台自动后退，到原位时停，M3同时停止。

⑤等到钻孔滑台回到原位后，工作台右移电磁阀YV2得电，液压系统使工作台右移，当工作台到攻丝工位时，限位开关SQ6动作，工作台停止。

启动攻丝动力头电机M4正转，攻丝滑台开始前移，进行攻丝加工，当攻丝滑台到终点时（终点限位SQ7动作），制动电磁铁DL得电，攻丝动力头制动，0.3S后攻丝动力头电机M4反转，同时攻丝滑台由控制凸轮控制使其自动后退。

⑥当攻丝滑台后退到原位时，攻丝动力头电机M4停，凸轮正好运转一个周期，凸轮电机M2停，延时3S后左移电磁阀YV3得电，工件台左移，到钻孔工位时停。

放松电磁阀YV4得电，放松工件，放松限位SQ8动作后，停止放松，原位指示灯亮，取下工件，加工过程完成。

⑦两个滑台的移动，是通过控制凸轮来控制滑台移动液压系统的液压阀实现的，电气系统不参与，只需启动控制凸轮电机M2即可。

⑧在加工过程中，应启动冷却泵电机M5，供给冷却液。

机床的加工工步顺序如下表所示。

表5组合机床加工工步顺序表

工

步

通电启动液压泵

各部分在原位

启动机床凸轮电机并进行夹紧

钻孔加工

钻孔滑台退原位工作台右移

到功丝工位功丝加工

功丝滑台到终端只动延时0.3S

功丝工作头反转后退

功丝滑台到原位延时3S

工作台左移到钻孔加工位放松

放松完成原位指示灯亮

检

测

元

件

液压压力检测PV

1

钻孔工位SQ1

1

1

1

钻孔滑台原位SQ2

1

1

1

1

1

1

1

1

功丝滑台原位SQ3

1

启动按钮SB

1

加紧限位SQ4

1

1

1

1

1

1

功丝工位SQ6

1

1

1

1

功丝滑台终点SQ7

1

放松限位SQ8

1

1

驱

动

元

件

液压泵电机M1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

凸轮电机M2

1

1

1

1

1

1

1

加紧电磁阀YV1

1

1

1

1

1

1

1

钻孔动力头M3

1

冷却泵电机M5

1

1

1

1

1

工作它右移电磁阀YV2

1

功丝动力头电机M4正转

1

功丝动力头制动DL

1

功丝动力头电机M4反转

1

工作台左移电磁阀YV3

1

放松电磁阀YV4

1

原位指示HL1

1

1

表6组合机床控制信号说明

输入元件

输入点编号

输出元件

输出点编号

压力检测PV

X0

原点指示HL1

Y14

钻孔工位限位SQ1

X1

液压泵电机M1（KM1）

Y1

钻孔滑台原位SQ2

X3

凸轮电机M2（KM2）

Y2

功丝滑台原位SQ3

X4

夹紧电磁阀YV1

Y10

加紧限位SQ4

X5

钻孔动力头电机M3（KM3）

Y3

功丝工位SQ6

X6

冷却泵电机M5（KM6）

Y4

功丝滑台终点SQ7

X7

工作台右移电磁阀YV2

Y11

放松限位SQ8

X10

功丝动力头电机M4正转（KM4）

Y5

启动按钮SB

X11

制动DL

Y6

自动、选择手动SA

X12

功丝动力头电机M4反转（KM5）

Y0

液压泵手动SB1

工作台左移电磁阀YV3

Y12

凸轮电机手动SB2

放松电磁阀YV4

Y13

钻孔手动SB3

自动指示HL2

Y15

手动功丝正转SB4

手动指示HL3

Y16

手动功丝反转SB5

故障代码输出HL7（高位）

Y20

冷却泵手动SB6

故障代码输出HL6

Y21

手动加紧SB7

故障代码输出HL5

Y22

手动右移SB8

故障代码输出HL4

Y23

手动左移SB9

报警

Y7

手动放松SB10

手动电源

Y17

选题七、停车场车位PLC控制

1．功能要求

1）假设某停车场共有16个车位。

2）在停车场入口处装设有一传感器，用来检测车辆进入的数目。

3）在停车场出口处装设有一传感器，用来检测车辆出去的数目。

4）尚有车位时，入口闸栏才可以将门开启让车辆进入停放，并有一绿色指示灯表示尚有车位。

5）车位已经满时，则有一红色指示灯显示车位已满，且入口闸栏不能开启让车辆进入停放。

6）可以从7段数码管上显示目前停车场共有几部车。

图6停车场示意图

选题八、6组抢答器控制

1．功能要求：

实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。

目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的，只具有抢答锁定功能的一个电路，以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品，这部分抢答器已相当成熟。

现在的抢答器具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警（即声响提示，有的以音乐的方式来体现）、屏幕显示、按键发光等多种功能。

但功能越多的电路相对来说就越复杂，且成本偏高，故障高，显示方式简单（有的甚至没有显示电路），无法判断提前抢按按钮的行为，不便于电路升级换代。

本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用PLC本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。

2．控制要求

1）抢答器同时供5～6名选手或6个代表队比赛，分别用6个按钮S1～S6表示。

2）设置一个系统复位和抢答开始控制开关S0和S7，该开关由主持人控制。

3）抢答器具有锁存与显示功能。

即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。

选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。

当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。

5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。

选题九、工件传送机械手的PLC控制

1．工件传送机械手的动作过程

图7是一台工件传送机械手的示意图，其作用是将输送带A上的物品搬至输送带B。

图3-8为其动作时序图，

从下图中可以清楚地看到，机械手的工作过程如下：

1）初始状态：

机械手处于原位状态，即右限

SQ3、下限SQ5受压。

2）按下起动按钮，输送带B开始运行，同时

机械手从右下限开始上升。

3）机械手上升至上限位，S04动作，上升动

作结束，同时机械手开始左旋动作。

4）机械手旋转至左限位，SQ2动作，左旋动作

结束，同时机械手开始下降动作。

5）机械手下降至下限位，S05动作，下降动作

结束，同时输送带A开始起动。

6）输送带A将工件传送进入光电开关检测区，

SQ6动作，输送带A停止运行，同时机械手

开始抓物动作。

7）机械手抓住工件，SQl动作，抓物动作完成，

同时机械手再次开始上升。

8）机械手上升至上限位，SQ4动作，上升动作结束，

同时机械手开始右旋动作。

9）机械手旋转至右限位，SQ3动作，右旋动作结束，

同时机械手开始下降动作。

10）机械手下降至下限位，SQ5动作，下降动作结束，同时机械手开始放物动作，经△t延时后，放物动作完成。

以上是机械手传送工件的一次完整的工作流程，系统中输送带B随机械手的运行状态而工作，即按下起动按钮开始运转，按下停止按钮结束运转。

2．机械手运行控制要求

1）单周期运行：

按下起动按钮，机械手完成一次传送工件任务后回到原位停止。

2）连续运行：

按下起动按钮，机械手周而复始地执行传送工件任务。

机械手运行期间，若按下停止按钮，在完成一次完整的传送动作后，才结束工作（停在初始状态上）。

选题十、工作台自动往返循环控制

C650车床控制要求

C650普通卧式车床由三台三相笼型异步电动机拖动，即主轴电动机M1、冷却电动机M2和刀架快速移动电动机M3。

1）主电动机M1（功率为20kW）完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动，电动机采用全压下空载直接启动，能实现正反两个方向的连续运行，并可进行正反两个旋向的电器停车制动，为加工调整方便，还具有点动功能。

2）冷却泵电动机M2，在加工时提供切削液，采用直接起动停止方式，并且为连续工作状态。

3）快速移动电动机M3，单向点动、短时运行，随时手动控制起停。

4）电路应有必要的保护和联锁，又安全可靠的照明电路。

表7C650车床控制信号说明

符号

名称及用途

符号

名称及用途

符号

名称及用途

M1

主电动机

SQ

快移电动机点动行程开关

TC

控制变压器

M2

冷却泵电动机

SA

开关

FU1~6

熔断