完整版PLC毕业课程设计指导书NEW.docx
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完整版PLC毕业课程设计指导书NEW
《PLC控制系统》
课程设计指导书
编制自动化教研室
东北石油大学电气信息工程学院自动化系
一、课程设计目的
通过对PLC控制系统的设计,使学生进一步熟悉有关PLC控制的理论知识,PLC的结构、组成、工作原理,掌握根据生产工艺过程和自动控制要求用PLC进行控制的PLC系统及控制程序设计方法和步骤,培养同学们的工程意识和工程实践能力。
学生初步掌握PLC控制系统的设计方法,编程技巧以及电气常用元器件的选型;初步具有控制系统主电路、控制程序的分析和设计能力,为今后走上工作岗位应用PLC控制奠定良好的基础。
二、PLC控制系统设计概要
学习PLC的最终目的是能把它应用到实际控制系统中去。
对于初学者来说,不知如何入手设计一个控制系统。
若遇到实际的工业控制项目,需采用PLC控制,往往不知所措。
本指导书将课程设计的题目提供给大家,就是通过自己所学的PLC的基础知识以及PLC的基本实验的体会,来进行分析综合、全面地考虑问题,联系实际,设计一个经济、实用及可靠的控制系统。
(一)、PLC控制系统设计的基本原则
在PLC控制系统设计时,应遵循以下基本原则:
1. 最大限度地满足被控对象或生产过程的控制要求。
设计前,应深入现场进行调查研究,搜索资料,并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合,共同拟定电气控制方案,协同解决设计中出现的各种问题。
2.在满足控制要求的前提下,力求使控制系统简单、经济、使用及维修方便。
3.保证控制系统的安全可靠。
4.考虑到生产发展和工艺的改进,在选择PLC容量时,应适当留有余量。
(二)、PLC控制系统设计的基本内容
PLC控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的。
因此,PLC控制系统的基本内容包括:
1.硬件设计
(1)选择用户输入设备(按钮、操作开关、限位开关和传感器等)、输出设备(继电器、接触器和信号灯等执行元件)以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)。
这些设备属于一般的电气元件,其选择的方法在其它课程及有关书籍中已有介绍。
(2)PLC的选择。
PLC是PLC控制系统的核心部件,正确选择PLC,对于保证整个系统技术经济性能指标起着重要作用。
选择PLC应包括机型的选择、容量的选择、IO点数(模块)的选择、电源模块以及特殊功能模块的选择等。
(3)分配IO点,绘制电气连接接线图,考虑必要的安全保护措施。
(4)必要时还需设计控制台(柜)。
2.程序设计
包括设计梯形图、语句表(即程序清单)或控制系统流程图。
控制程序是控制整个系统工作的软件,是保证系统正常工作、安全可靠的关键。
因此,控制程序的设计必须经过反复调试、修改,直到满足要求为止。
3.编制系统的技术文件
包括设计说明书、电气图及电气元件明细表等。
传统的电气图,一般包括电气原理图、电气布置图及电气安装图。
在PLC控制系统中,这一部分图可以统称为“硬件图”。
它在传统电气图的基础上增加了PLC部分,因此,在电气原理图中应增加PLC的IO输入、输出电气连线图(即IO接口图)。
此外,在PLC控制系统中,电气图还应包括程序图(梯形图),可以称之为“软件图”。
向用户提供“软件图”,可便于用户在生产发展或工艺改进时修改程序,并有利于用户在维修时分析和排除故障。
(三)、PLC控制系统设计和调试的一般步骤
设计PLC控制系统的一般步骤见下图所示。
1.根据生产的工艺过程分析控制要求。
如需要完成的动作(动作顺序、动作条件及必须的保护和联锁等)、操作方式(手动、自动;连续、单周期及单步等)。
2.根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备。
据此确定PLC的IO点数。
3.PLC机型的选择。
4.分配PLC的IO点,设计IO电气接口连接图(这一步也可结合第2步进行)。
5.进行PLC程序设计,同时可进行控制台(柜)的设计和现场施工。
在设计传统继电器控制系统时,必须在控制线路(接线程序)设计完成后,才能进行控制台(柜)设计和现场施工。
可见,采用PLC控制,可以使整个工程的周期缩短。
PLC程序设计的步骤:
①对于较复杂的控制系统,需绘制系统流程图,用以清楚的表明动作的顺序和条件。
对于简单的控制系统,也可省去这一步。
②设计梯形图。
这是程序设计的关键一步,也是比较困难的一步。
要设计好梯形图,首先要十分熟悉控制要求,同时还要有一定的电气设计的实践经验。
③根据梯形图编制程序清单。
④用编程器将程序键入到PLC的用户存储器中,并检查键入的程序是否正确。
⑤对程序进行调试和修改,直到满足要求为止。
6.待控制台(柜)及现场施工完成后,就可以进行联机调试。
如不满足要求,再回去修改程序或检查接线,直到满足为止。
7.编制技术文件。
8.交付使用。
三、课程设计报告编写要求
(一)内容要求
一份完整的课程设计报告应包括以下几个方面:
(1)封面(见附件1)
(2)课题名称及要求
(3)设计方案论证(包括流程图或时序图)
(4)PLC的选择
(5)IO地址分配
(6)PLC的IO接线图
(7)程序设计(梯形图、语句表。
包括注释)
(8)系统调试及分析
(9)课程设计的心得
(10)参考资料
(二)版式要求
课程设计报告用A4纸打印;一级标题:
黑体,三号,段前、段后间距为1行,居中;二级标题:
黑体,小四号,左对齐,行距20磅;正文用五号字,行间距为20磅,上下左右各留20mm,装订线留5mm,
四、学时分配(计划安排)
1.可编程控制器控制系统设计实例讲解 1天
2.查阅资料 1天
3.可编程控制器外部电路设计和程序设计 1天
4.可编程控制器应用系统的调试、监控、运行 1天
5.写设计报告和说明书 1天
五、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(见附件二)
六、PLC控制系统设计选题(任选一题)
设计一停车场车位控制
一、控制要求
二、设计任务
学生根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方案与进度计划,运用所学的理论知识,进行停车场车位运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计,提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
主要内容包括:
1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等;
2.系统有启动、停止功能;
3.运用功能指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序;
4.程序结构与控制功能自行创新设计;
5.进行系统调试,实现停车场车位的控制要求。
三、设计报告
课程设计报告要做到层次清晰,论述清楚,图表正确,书写工整;详见“课程设计报告写作要求”。
设计二病床呼叫系统
一、控制要求
1.共有3个病房,每间病房4个床位。
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,用指示灯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町被重置。
二、设计任务
学生根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方案与进度计划,运用所学的理论知识,进行病床呼叫系统运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计,提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
主要内容包括:
1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等;
2.系统有启动、停止功能;
3.运用功能指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序;
4.程序结构与控制功能自行创新设计;
5.进行系统调试,实现病床呼叫系统的控制要求。
三、设计报告
课程设计报告要做到层次清晰,论述清楚,图表正确,书写工整;详见“课程设计报告写作要求”。
设计三自动双层停车场控制设计
一、控制要求
二、设计任务
学生根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方案与进度计划,运用所学的理论知识,进行自动双层停车场运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计,提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
主要内容包括:
1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等;
2.系统有启动、停止功能;
3.运用功能指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序;
4.程序结构与控制功能自行创新设计;
5.进行系统调试,实现自动双层停车场的控制要求。
三、设计报告
课程设计报告要做到层次清晰,论述清楚,图表正确,书写工整;详见“课程设计报告写作要求”。
设计四自助洗车机控制设计
一、控制要求
1.设计投币100元自助洗车机。
2.有3个投币孔,分别为5元、10元及50元3种,当投币合计100元或超过时,按启动
开关洗车机才会动作,启动灯亮起。
7段数码管会显示投币金额(用BCD码),当投币超过100元时,可按退币按钮,这时7段数码管会退回零,表示找回余额(退币选作)。
洗车机动作流程:
1).按下启动开关之后,洗车机开始往右移,喷水设备开始喷水,刷子开始洗刷。
2).洗车机右移到达右极限开关后,开始往左移,喷水机及刷子继续动作。
3).洗车机左移到达左极限开关后,开始往右移,喷水机及刷子停止动作,清洁剂设
备开始动作——喷洒清洁剂。
4).洗车机右移到达右极限开关后,开始往左移,继续喷洒清洁剂。
5).洗车机左移到达左极限开关后,开始往右移,清洁剂停止喷洒,当洗车机往朽移3s后停止,刷子开始洗刷。
6).刷子洗刷5s后停止,洗车机继续往右移,右移3s后,洗车机停止,刷子又开始洗刷5s后停止,洗车机继续往右移,到达右极限开关停止,然后往左移。
7).洗车机往左移3s后停止,刷子开始洗刷5s后停止,洗车机继续往左移3s后停止,刷子开始洗刷5s后停止,洗车机继续往左移,直到碰到左极限开关后停止,然后往右移。
8).洗车机开始往右移,并喷洒清水与洗刷动作,将车洗干净,当碰到右极限开关时,洗车机停止前进并往左移,喷洒清水及刷子洗刷继续动作,直到碰到左极限开关后停止,并开始往右移。
9).洗车机往右移,风扇设备动作将车吹干,碰到右极限开关时,洗车机停止并往左移,风扇继续吹干动作,直到碰到左极限开关,则洗车整个流程完成,启动灯熄灭。
3.原点复位设计。
若洗车机正在动作时发生停电或故障,则故障排除后必须使用原点复位,将洗车机复位到原点,才能做洗车全流程的动作,其动作就是按下[复位按钮],则洗车机的右移、喷水、洗刷、风扇及清洁剂喷洒均需停止,洗车机往左移,当洗车机到达左极限开关时,原点复位灯亮起,表示洗车机完成复位动作。
二、设计任务
学生根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方案与进度计划,运用所学的理论知识,进行自助洗车机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计,提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
主要内容包括:
1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等;
2.系统有启动、停止功能;
3.运用功能指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序;
4.程序结构与控制功能自行创新设计;
5.进行系统调试,实现自助洗车机的控制要求。
三、设计报告
课程设计报告要做到层次清晰,论述清楚,图表正确,书写工整;详见“课程设计报告写作要求”。
设计五机械手臂搬运加工流程控制
一、控制要求
1.如图所示,有两部机械对工作物进行加工,对象由输送带A送到加工位置,然后由机械手臂将加工物送至工作台1的位置进行第一步骤加工。
当第一步骤加工完成后,机械手臂将工作物夹起再送至工作台2进行第二步骤加工;当第二步骤加工完成后,机械手臂将工作物放到输送带B送走,然后由7段数码管显示加工完成的数量。
2.假设使用气压机械手臂,一开始手臂先下降,碰到下限开关开始做夹起动作,然后开始上升碰到上限开关后,手臂开始往右,当碰到第一工作站的极限开关时,机械手臂下降将工作物放置工作台l然后上升等待机械对工作物加工;当工作物第一加工步骤完成时,机械手臂再依进行下降一夹住一上升一往右一下降一释放等流程,将工件放置工作台2上进行第二加工步骤。
3.当第二加工步骤完成时,机械手臂再依进行下降一夹住一上升一往右一下降一释放等流程,将工件放置输送带B送出,并由7段数码管显示出加工完成的数次。
二、设计任务
学生根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方案与进度计划,运用所学的理论知识,进行机械手臂搬运加工流程运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计,提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
主要内容包括:
1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等;
2.系统有启动、停止功能;
3.运用功能指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序;
4.程序结构与控制功能自行创新设计;
5.进行系统调试,实现机械手臂搬运加工流程的控制要求。
三、设计报告
课程设计报告要做到层次清晰,论述清楚,图表正确,书写工整;详见“课程设计报告写作要求”。
设计六自动售货机的控制设计
一、控制要求
I.自动售货机有3个投币孔,分别为1元、5元和10元。
2.售货共有3种饮料供选择,分别为汽水、花茶和咖啡。
3.如投币总额超过销售价格,将可由退币钮找回余额。
4.投币总额或当前值显示在7段数码管上。
5.投币值等于或大于12元时,汽水指示灯亮,表示只可选择汽水。
6.投币值等于或大于15元时,汽水和花茶指示灯亮,表示只可选择汽水和花茶。
7.投币值等于或大于20元时,汽水、花茶和咖啡指示灯亮,表示3种均可选择。
8.按下要饮用的饮料按钮,则相对应的指示灯开始闪烁,3s后自动停止,表示饮料
已经掉出。
9.动作停止后按退币钮,可以退回余额,退回金额如果大于10元,则先退10元再退1
元,如果小于10元则直接退1元的。
二、设计任务
学生根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方案与进度计划,运用所学的理论知识,进行自动售货机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计,提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
主要内容包括:
1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等;
2.系统有启动、停止功能;
3.运用功能指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序;
4.程序结构与控制功能自行创新设计;
5.进行系统调试,实现自动售货机的控制要求。
三、设计报告
课程设计报告要做到层次清晰,论述清楚,图表正确,书写工整;详见“课程设计报告写作要求”。
设计七十人投票机设计
一、控制要求
1.运行PLC
2.当PLC运行时,[X12:
计票开关]=OFF,则不执行投票计算。
3.当PLC运行时,再扳Y.[X12:
计票开关]=ON,开始计时,此时需在5s内完成投票(赞成与不赞成),请扳动X0~Xl1(如赞成:
X:
ON,若反对X:
OFF。
4.[X12]=ON,5s后立即显示投票结果,若显示灯
Y0亮:
表示不通过(即反对人数较多)
Y1亮:
表示同票(即赞成与反对人数相等)
Y2亮:
表示通过(即赞成人数较多)
5.当投票结果显示后,就不再接受任何信息,即使再次投票显示灯仍不会改变其结果。
6.X13为归零按钮.在x13归零后,所有的显示灯熄灭,此时可再次进行投票。
二、设计任务
学生根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方案与进度计划,运用所学的理论知识,进行十人投票机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计,提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
主要内容包括:
1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等;
2.系统有启动、停止功能;
3.运用功能指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序;
4.程序结构与控制功能自行创新设计;
5.进行系统调试,实现十人投票机的控制要求。
三、设计报告
课程设计报告要做到层次清晰,论述清楚,图表正确,书写工整;详见“课程设计报告写作要求”。
设计八电子计算器设计
一、控制要求
1.由按键输入的数值显示在7段数码管上,但只限4位数。
2.按加、减、乘、除键时,第一次输入的值被存放在缓冲区中,当做被加、减、乘、除数,且加、减、乘、除相对的运算指示灯会亮。
3.接着输入一个数,之后若是按下“=”键,则此加、减、乘、除数被存放于另一个缓冲区中,与刚才输入的数做运算,且相对应的运算指示灯熄灭。
4.将运算结果显示在7段数码管上。
二、设计任务
学生根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方案与进度计划,运用所学的理论知识,进行电子计算器运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计,提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
主要内容包括:
1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等;
2.系统有启动、停止功能;
3.运用功能指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序;
4.程序结构与控制功能自行创新设计;
5.进行系统调试,实现电子计算器的控制要求。
三、设计报告
课程设计报告要做到层次清晰,论述清楚,图表正确,书写工整;详见“课程设计报告写作要求”。
设计九绕线转子电动机正逆转控制程序设计
一、控制要求
1.主电路如图所示。
2.NFBON时,指示灯PLl亮。
3.按PB2,电动机正转全电阻启动[MC3动作,PLl熄灭,PL2闪亮(0.5sON,
0.5sOFF)],10s后换成部分电阻启动[MC3、MCl动作,PL2闪亮],再经10秒
后正向运转[MC3、MC2、PL3动作],PL2熄灭,此时按PB3无作用。
4.正转在启动中或运转中,按PBl时电动机立即停止运转,PLl指示灯亮。
5.按PB3时,电动机逆转全电阻启动[MC4动作,PLl熄灭,PL2闪亮(0.5sON,
0.5sOFF)],10s后换成部分电阻启动[MC4、MCl动作,PL2闪亮],再经10s后
逆向运转[MC4、MC2、PL4动作],PL2,灭,此时按PB2无作用。
6.逆转启动中或运转中,按PBl时电动机立即停止运转,PLl指示灯亮。
7.运转时断电,如果在5s内恢复供电,电动机维持断电前的运转方向,继续运转:
8.运转时断电,如果在5s后恢复供电,须按PB2或PB3重新启动电机。
9.热继电器动作时,电动机停止运转,Bz响。
10.热继电器复位后,BZ停响,恢复正常操作状态。
二、设计任务
学生根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方案与进度计划,运用所学的理论知识,进行绕线转子电动机正逆转运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计,提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
主要内容包括:
1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等;
2.系统有启动、停止功能;
3.运用功能指令进行PLC控制程序设计;
4.进行系统调试,实现绕线转子电动机正逆转的控制要求。
三、设计报告
课程设计报告要做到层次清晰,论述清楚,图表正确,书写工整;详见“课程设计报告写作要
设计十三相电热器控制
一、控制要求
1.控制电路如图所示。
2.COS切在1的位置。
(1)按住PB5,风扇运转[MCl、PLl动作],电热器导电[MC2、PL2动作],PL4熄灭。
(2)放开PB5,风扇停止运转,电热器断电[PL4动作]。
(3)此时按PBl、PB2、PB4均无作用。
3.COS切在2的位置。
(1)按PBl,风扇运转[MCl、PLl闪烁],PL4熄灭。
5秒后[PLl闪烁5次],PLl亮,此时方可按PB2,电热器导电[MC2、PL2动作]。
(2)按PB4时电热器断电,15秒后[PLl闪烁15次],风扇停止运转,PL4亮。
(3)此时按PB5没有作用。
4.热继电器(TH—RY)动作时,风扇停止运转,电热器断电,PL4亮,BZ响,PL3闪烁
[ON0.5s,OFF0.5s]
5.热继电器先复位,警报同前[BZ响、PL3闪烁],按PB3,Bz停响,PL3熄灭。
6.先按PB3时,Bz停响,PL3亮;热继电器复位,PL3熄灭。
二、设计任务
学生根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方案与进度计划,运用所学的理论知识,进行三相电热器运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计,提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
主要内容包括:
1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等;
2.系统有启动、停止功能;
3.运用功能指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序;
4.程序结构与控制功能自行创新设计;
5.进行系统调试,实现三相电热器的控制要求。
三、设计报告
课程设计报告要做到层次清晰,论述清楚,图表正确,书写工整;详见“课程设计报告写作要求”。
设计十一两部抽水机控制程序设计
一、控制要求
1.电源ON时PL5亮,控制电路如图所示。
2.按住.PB2Hvf,1号抽水机运转[MCl、PLl动作],放开PB2时1号抽水机停止。
3.再次按PB2时,换2号抽水机运转[MC2、PL2动作],放开PB2时2号抽水机停止。
4.第三次按住PB2时,又换回1号抽水机运转。
如此两部抽水机循环交替。
5.运转中如果按住PB1,则两部抽水机均停止,PL5熄灭。
6.运转中任一热继电器动作,则相对应PL3或PL4动作,Bz断续响10秒后停止
(0.5sON,O.5sOFF),热继电器动作同时该抽水机停止。
立即换上另一部抽水
机运转,直到PB2放开后才停止。
7.热继电器未复位前,以单机运转,每按、放PB2一次,则该抽水机运转、停止动作一次。
8.两只热继电器均动作时,抽水机均停止,PL3和PL4均亮,BZ断续响
(0.5sON,0.5sOFF7),直到按PB3时BZ才停响。
9.热继电器复位后,PL3、PL4熄灭,恢复正常操作状态。
二、设计任务
学生根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方案与进度计划,运用所学的理论知识,进行两部抽水机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计,提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
主要内容包括:
1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等;
2.系统有启动、停止功能;
3.运用功能指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序;
4.程序结构与控制功能自行创新设计;
5.进行系统调试,实现两部抽水机的控制要求。
三、设计报告
课程设计报告要做到层次清晰,论述清楚,图表正确,书写工整;详见“课程设计报告写作要求”。
设计十二自动喷泉的PLC控制
一、控制要求
有16个彩灯代表16个喷头,有4个选择按钮,如下图所示。
采用S7-200PLC进行控制,实现四种以上的自动喷泉花样。
二、设计任务
学生根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方