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
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