机电控制及可编程序控制器技术课程设计参考选题.docx

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机电控制及可编程序控制器技术课程设计参考选题

《机电控制及可编程序控制器技术》

课程设计参考选题

选题1、气动机械手操作控制装置

一、气动机械手的控制要求

气动机械手的动作示意图如图1所示，气动机械手的功能是将工件从A处移送到B处。

控制要求为：

1、气动机械手的升降和左右移行分别由不同的双线圈电磁阀来实现，电磁阀线圈失电时能保持原来的状态，必须驱动反向的线圈才能反向运动；

2、上升、下降的电磁阀线圈分别为YV2、YV1；右行、左行的电磁阀线圈为YV3、YV4；

3、机械手的夹钳由单线圈电磁阀YV5来实现，线圈通电时夹紧工件，线圈断电时松开工件；

4、机械手的夹钳的松开、夹紧通过延时实现；

5、机械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4来实现；

二、机械手的的操作功能

机械手的操作面板如图2所示。

机械手能实现手动、回原位、单步、单周期和连续等五种工作方式。

1、手动工作方式时，用各按钮的点动实现相应的动作；

2、回原位工作方式时，按下“回原位”按钮，则机械手自动返回原位；

3、单步工作方式时，每按下一次启动安钮，机械手向前执行一步；

4、单周期工作方式时，每按下一次启动安钮，机械手只运行一个周期；

5、连续工作方式时，机械手在原位，只要按下启动安钮，机械手就会连续循环工作，直到按下停止安钮；

6、传送工件时，机械手必须升到最高点才能左右移动，以防止机械手在较低位置运行时碰到其他工件；

7、出现紧急情况，按下紧急停车按钮时，机械手停止所有的操作。

三、设计要求

1、输入输出点分配；

2、画出PLC的输入输出设备的接线图；

3、完成梯形图、指令表的程序设计；

4、完成设计说明书

选题2、十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试

一、控制要求

1．系统工作受开关控制，起动开关ON则系统工作；起动开关OFF则系统停止工作。

2．控制对象有八个：

东西方向红灯两个,南北方向红灯两个，

东西方向黄灯两个,南北方向黄灯两个，

东西方向绿灯两个,南北方向绿灯两个，

东西方向左转弯绿灯两个，南北方向左转弯绿灯两个。

3．控制规律：

1）高峰时段按时序图二（见附图）运行，正常时段按时序图三（见附图）运行，晚上时段按提示警告方式运行，规律为：

东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮秒，暗秒的规律反复循环。

2）高峰时段、正常时段及晚上时段的时序分配按时序图一运行（见附图）。

选题3、五层电梯模型PLC控制系统设计与调试

一、控制要求：

1．系统应具备：

有司机、无司机、消防三种工作模式。

2．系统应具备下列几项控制功能:

1）自动响应层楼召唤信号（含上召唤和下召唤）。

2）自动响应轿厢服务指令信号。

3）自动完成轿厢层楼位置显示（二进制方式）。

4）自动显示电梯运行方向。

5）具有电梯直达功能和反向最远停站功能。

3．系统提供的输入控制信号:

AYS向上行驶按钮

AYX向下行驶按钮

YSJ有/无司机选择开关

1YC一楼行程开关

2YC二楼行程开关

3YC三楼行程开关

4YC四楼行程开关

5YC五楼行程开关

A1J一楼指令按钮

A2J二楼指令按钮

A3J三楼指令按钮

A4J四楼指令按钮

A5J五楼指令按钮

AJ指令专用开关（直驶）

ZXF置消防开关

A1S一楼上召唤按钮

A2S二楼上召唤按钮

A2X二楼下召唤按钮

A3S三楼上召唤按钮

A3X三楼下召唤按钮

A4S四楼上召唤按钮

A4X四楼下召唤按钮

A5X五楼下召唤按钮

4．系统需要输出的开关控制信号：

KM开门显示

GM关门显示

MGB门关闭显示

DCS上行显示

DCX下行显示

S上行继电器（控制电动机正转）

X下行继电器（控制电动机反转）

YX运行显示

ALED七段显示器a段发光二极管

BLED七段显示器b段发光二极管

CLED七段显示器c段发光二极管

DLED七段显示器d段发光二极管

ELED七段显示器e段发光二极管

FLED七段显示器f段发光二极管

GLED七段显示器g段发光二极管

1DJA一楼指令信号登记显示

2DJA二楼指令信号登记显示

3DJA三楼指令信号登记显示

4DJA四楼指令信号登记显示

5DJA五楼指令信号登记显示

1DAS一楼上召唤信号登记显示

2DAS二楼上召唤信号登记显示

2DAX二楼下召唤信号登记显示

3DAS三楼上召唤信号登记显示

3DAX三楼下召唤信号登记显示

4DAS四楼上召唤信号登记显示

4DAX四楼下召唤信号登记显示

5DAX五楼下召唤信号登记显示

二、课题要求：

1．按题意要求，画出PLC端子接线图及控制梯形图。

2．完成PLC端子接线工作,并利用编程器输入梯形图控制程序，完成调试。

3.完成课程设计说明书

三、答辩问题：

1．阐明程序设计思想及工作流程。

2．当层楼数增加，开关量输入和输出的点数将作如何变化?

3．若需要电梯只服务于奇数楼层，梯形图将作如何变换?

4．若需要电梯只服务于偶数层楼，梯形图将作如何变换?

5．若需要电梯只服务于四层及以上楼层，梯形图将作如何变换?

6．若正常运行方式作为方式A，上述3、4、5题运行方式作为方式B、方

式C、方式D,如何采用两个输入开关来任选其中一个作为当前运行方式?

7．电梯控制中清除召唤登记的条件是什么?

8．电梯控制中清除指令登记的条件是什么?

选题4、五相十拍步进电动机控制程序的设计与调试

一、控制要求：

1．五相步进电动机有五个绕组:

A、B、C、D、E,

正转顺序:

ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB→AB

反转顺序:

ABC←BC←BCD←CD←CDE←DE←DEA←EA←EAB←AB

2．用五个开关控制其工作：

1号开关控制其运行（启/停）。

2号开关控制其低速运行（转过一个步距角需秒）。

3号开关控制其中速运行（转过一个步距角需秒）。

4号开关控制其低速运行（转过一个步距角需秒）。

5号开关控制其转向（ON为正转，OFF为反转）。

二、课题要求：

1．按题意要求,画出PLC端子接线图、控制梯形图。

2．完成PLC端子接线工作,并利用编程器输入梯形图控制程序，完成调试。

3.完成课程设计说明书

三、答辩问题：

1．如何利用两个按钮进行连续调速（上升/下降）。

2．试用三相六拍步进电动机实现上述控制要求2。

正转通电顺序为：

A→AB→B→BC→C→CA

反转通电顺序为：

A→CA→C→BC→B→AB

3．设有五台电动机作顺序循环控制,控制时序如下图所示：

10001为运行控制开关，试设计其梯形图控制程序。

4.设有四台电动机作顺序循环控制,控制时序如下图所示:

10001为运行启动控制按钮,10002为停车控制按钮。

采用单相电动机工作，忽略过载保护，要求：

当10001启动后，系统开始工作，10002按下后系统起动，运行三个循环后即自动停止工作，试设计其梯形图控制程序。

选题5、工业铲车操作控制

一、课题内容：

用PLC对工业铲车（实物模型）操作进行控制，设铲车可将货物铲起或放下，并能作前进、后退、左转、右转的操作，要求动作过程如下：

铲起→向前0.5米→左转90度后向前0.5米→右转90度后向前0.5米→右转90度后后退0.5米→放下。

二、课题要求：

1．根据题意，画出实物模型与PLC的硬件连接图，按图接线，编制控制程序，并画出梯形逻辑图。

2．完成系统调试，实现控制要求。

3．完成课程设计说明书。

三、答辩问题：

1．为什么PLC具有很强的抗干扰能力？

试例举软件和硬件方面的措施予以说明。

2．PLC开关量输出模块若按负载使用的电源分类，可有哪几种输出模块？

若按输出的开关器件分类，可有哪几种输出方式？

选题6、车辆出入库管理

一、课题内容：

编制一个用PLC控制的车辆出入库管理梯形图控制程序，控制要求如下：

1．入库车辆前进时，经过1#→2#传感器后计数器加1，后退时经过2#→1#传感器后计数器减1，单经过一个传感器则计数器不动作。

2．出库车辆前进时经过2#→1#传感器后计数器减1，后退时经过1#→2#传感器后计数器加1，单经过一个传感器则计数器不动作。

3．设计一个由两位数码管及相应的辅助元件组成的显示电路，显示车库内车辆的实际数量。

变量约定：

10001---启动10006---1#传感器

10002---停止10007---2#传感器

10003---清零00001---仓库空显示

10004---=“1”入库操作

10004---=“0”出库操作

10005---=“1”前进操作

10005---=“0”后退操作

二、课题要求：

1．根据题意设计显示电路图，并按图连接。

2．画出PLCI/O端口接线图，并按图接线。

3．编制控制程序，并画出梯形逻辑图。

4．完成系统调试，实现控制要求。

5.完成课程设计说明书。

三、答辩问题：

1．LMODSOFT编程软件中的定时器指令有两个输出端，请说明这两个输出端分别实现什么时间控制？

2．现有LMODSOFT编程软件中的“DIV”指令，已知：

顶部输入等于“1”，中部输入等于“0”，顶部节点4x=40030，中部节点=5，底部节点4x=40040。

若要执行除法“17501除以5”，请问被除数应如何存放？

结果应如何存放？

3．MODICONMICROPLC的I/O编址系统对应于四种参考号，请简述这四种参考号的意义。

4．PLC中的“软继电器”与实际继电器相比，有哪些特点？

5．PLC的扫描周期包括哪些时间？

其长短主要受哪些因素影响？

选题7、自动门控制装置

一、课题内容：

1．自动门控制装置的硬件组成：

自动门控制装置由门内光电探测开关K1、门外光电探测开关K2、开门到位限位开关K3、关门到限位开关K4、开门执行机构KM1（使直流电动机正转）、关门执行机构KM2（使直流电动机反转）等部件组成。

2．控制要求：

1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。

2）自动门在开门位置停留8秒后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。

3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。

4）在门打开后的8秒等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待8秒后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。

二、课题要求：

1．按题意要求，画出PLC端子接线图、控制梯形图。

2．完成PLC端子接线工作，并利用编程器输入梯形图控制程序，完成调试。

3.完成课程设计说明书。

三、答辩问题：

1．若开门等待时间改为10秒，梯形图作何改动？

2．如光电检测开关改为有光断开、无光导通，则梯形图作何修改？

3．试分析开门与关门为何不能同时动作？

假如开、关门时同时动作会出现什么现象？

4．为防止开、关门同时动作，试在电路中设计一个保护环节。

5．可编程序控制器的控制程序为串行工作方式，继电接触器控制线路为并行工作方式，相比之下，可编程序控制器的控制结果有什么特殊性？

选题8、三相六拍步进电动机控制程序的设计与调试

一、课题内容：

用PLC控制三相六拍步进电机，其控制要求如下：

1．三相步进电动机有三个绕组：

A、B、C，

正转通电顺序为：

A→AB→B→BC→C→CA→A

反转通电顺序为：

A→CA→C→BC→B→AB→A

2．要求能实现正、反转控制，而且正、反转切换无须经过停车步骤。

3．具有两种转速：

1号开关合上，则转过一个步距角需秒。

2号开关合上，则转过一个步距角需秒。

二、课题要求：

1．按题意要求，画出PLC端子接线图、控制梯形图。

2．完成PLC端子接线工作，并利用编程器输入梯形图控制程序，完成调试。

3.完成课程设计说明书。

三、答辩问题：

1．若步进电机作单三拍运行（A→B→C→A→······），梯形图将作如何改动？

2．若步进电机作双三拍运行（AB→BC→CA→AB······），梯形图将作如何改动？

3．若要求步进电机转动100个步距角后自动停止运行，梯形图作如何改动？

4．设置按钮K1，每按一次K1，转速增加一档（即转动一个步距角所需时间减少秒），梯形图作如何改动？

5．设置按钮K2，每按一次K2，转速减少一档（即转动一个步距角所需时间增加秒），梯形图作如何改动？

选题9、十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试

一、课题内容：

用PLC控制十字路口交通信号灯，其要求如下：

1控制要求：

系统工作受开关控制，启动开关“ON”则系统开始工作，启动开关“OFF”则系统停止工作，所有灯关闭。

若因故障使东南西北的绿灯同时亮，系统能自动报警并自动关闭所有红、绿灯，转入提示警告方式（参见“控制规律”）。

2控制对象：

东西方向红灯两个，南北方向红灯两个，东西方向左转弯绿灯两个，

东西方向黄灯两个，南北方向黄灯两个，南北方向左转弯绿灯两个，

东西方向绿灯两个，南北方向绿灯两个，报警灯一个。

3控制规律：

1）系统24小时循环运行，工作规律按时序图运行（见附图）。

绿灯闪烁时按

秒间隔运行。

2）提示警告方式运行时，控制规律为：

东、南、西、北四个方向黄灯全部闪

亮，其余灯全部熄灭。

黄灯闪亮按亮秒，暗秒的规律反复循环。

二、课题要求：

1按题意要求，画出PLC端子接线图、梯形图控制程序。

2完成PLC端子接线工作，并利用编程器输入梯形图控制程序，完成调试。

三、答辩问题：

1讲述程序设计思路、程序框图及工作流程。

2若需将黄灯闪亮规律由亮秒、暗秒改为亮秒、暗秒，程序将如何改动？

3如果要求：

当系统故障使东南西北绿灯同时亮时，系统除自动报警外，自动关闭全部信号灯，梯形图应如何修改？

4若增加一个开关K2，当K2合上时，转入晚间工作方式，即提示警告方式，梯形图将作何改动？

选题10、全自动洗衣机PLC控制

一、课题内容：

全自动洗衣机运行框图及梯形图控制程序的编制，并画出硬件接线图。

二、控制要求：

（1）按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高（中、低）水

位，关水

（2）2秒后开始洗涤

（3）洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒

（4）如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒

（5）开始清洗，重复

（1）～（4），清洗两遍

（6）清洗完成，报警3秒并自动停机

（7）若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）

输入点：

输出点：

启动10001低水位检测10009启动洗衣机00001

停止10002手动排水10010进水阀00002

高水位10003手动脱水10011正转及脱水00003

中水位10004反转00004

低水位10005排水00005

排空检测10006报警00006

高水位检测10007

中水位检测10008

13、四分频电路梯形图设计

一、课题内容：

解读二分频电路梯形图程序，设计四分频电路梯形图程序并写出程序说明，画出时序图。

二、控制要求：

输入点引入信号脉冲，输出点输出的脉冲是输入脉冲的四分频信号。

二分频时序图：

三、课题要求：

1.根据控制要求完成设计并调试成功

2.完成课程设计说明书。

选题11、饮料罐装生产流水线的PLC控制

一、课题内容：

饮料罐装生产流水线梯形图控制程序设计并画出硬件接线图

二、控制要求：

（1）系统通过开关设定为自动操作模式，一旦启动，则传送带的驱动电机启动并一直保持到停止开关动作或罐装设备下的传感器检测到一个瓶子时停止；瓶子装满饮料后，传送带驱动电机必须自动启动，并保持到又检测到一个瓶子或停止开关动作

（2）当瓶子定位在罐装设备下时，停顿1秒，罐装设备开始工作，罐装过程为5秒钟，罐装过程应有报警显示，5秒后停止并不再显示报警

（3）用两个传感器和若干个加法器检测并记录空瓶数和满瓶数，一旦系统启动，必须记录空瓶数和满瓶数，设最多不超过瓶

（4）可以手动对计数值清零（复位）

三、课题要求：

1.根据课题的控制要求完成设计并调试成功

2.完成课程设计说明书

选题12、三层楼电梯PLC控制系统设计与调试

设计内容：

设计一三层简易电梯控制程序，该系统输入信号有：

一层呼叫按钮PB1、二层呼叫按钮PB2、三层呼叫按钮PB3，一层行程开关LS1、二层行程开关LS2、三层行程开关LS3；输出信号有：

电梯上升KM1、电梯下降KM2，控制要求如下：

1、不允许同时有两层楼要求停电梯；

2、当二层不需要停时，能越过二层直接到达所需楼层。

步骤：

1、设计I/O配线表。

2、设计出电梯控制的梯形图。

3、写出指令表。

4、完成设计说明书

选题13、汽车连杆半精镗专用机床PLC控制系统的设计

1、设计任务

设计一汽车连杆半精镗专用机床PLC控制系统，包括PLC接线图和控制梯形图。

2、控制系统设计要求

汽车连杆半精镗专用机床由以下几个部分组成：

左滑台、右滑台、左动力头、右动力头、工件定位夹具及液压站。

图1为机床的大致轮廓。

机床的左、右滑台动作及工件的定位夹紧都由液压提供动力。

汽车连杆的加工工艺过程要求一面两销定位，同时装卡两件，两件同时加工。

机床在原始状态，两件人工认销，认销完成后，首先同时按SB7、SB8启动循环，然后同时按SB1、SB2按钮，将工件夹紧（继电器YV5、YV7、YV9得电）。

夹紧力到后（夹紧压力继电器SP0得电），进行拔销（YV11继电器得电）。

拔销到位后SQ2继电器得电发出指示信号。

接着右动力头在右滑台带动下快进（继电器YV1得电），同时右主轴启动（接触器KM1得电），右滑台快进一段距离，碰到工件后，液压系统内压力升高，（右滑台压力继电器SP1发出得电信号后），右滑台通过液压行程调速自动转为工进，同时镗工件的两个大孔和两个小孔，镗完孔到终点，碰到右滑台终点行程开关SQ3时，右滑台后退（继电器YV2得电）。

右滑台碰到原位行程开关SQ4时，右主轴停止（KM1断电），同时左滑台带动左动力头快进（继电器YV3带动），与此同时，左主轴启动（左主轴接触器KM2得电）。

当左滑台快进一段距离碰到加工工件后，液压系统压力升高（左滑台压力继电器SP2得电），左滑台通过液压行程阀自动调整为工进，加工左边的孔，碰到左滑台终点行程开关SQ5后，左滑台快退（继电器YV4得电）。

左滑台退回原位，碰到行程开关SQ6后，左主轴停止（KM2断电），接着进行插销（YV12得电），工件松开（YV6、YV8、YV10得电，YV5、YV7、YV9失电）。

至此整个加工过程完成，机床回到原始状态。

卸下工件，又可以进行下一次加工。

3、设计提示

为防止工作过程中,产生误动作,启动循环需要同时按下SB7/SB8两按钮才有效.同理夹紧工件也需要同时按下SB1/SB2两按钮除以上两步有人工参与外,其余工步由PLC自动完成.整个动作流程为:

原位→启动→夹紧→拔销→右快进→右工进→右快退→左快进→左工进→左快退→插销→松开.

电磁阀动作如表2所示:

电磁阀

YV1

YV2

YV3

YV4

YV5

YV6

YV7

YV8

YV9

YV10

YV11

YV12

SP0

SP1

SP2

夹紧

＋

＋

＋

＋

拔销

（＋）

（＋）

（＋）

＋

（＋）

右快进

＋

（＋）

（＋）

（＋）

右工进

（＋〕

（＋）

（＋）

（＋）

＋

右快退

＋

（＋）

（＋）

（＋）

左快进

＋

（＋）

（＋）

（＋）

左工进

（＋）

（＋）

（＋）

（＋）

＋

左快退

＋

（＋）

（＋）

（＋）

插销

（＋）

（＋）

（＋）

＋

（＋）

松开

＋

＋

＋

为了清楚指示机床是否处于原位,可另设一个原位指示灯.

4、设计步骤

见教科书第四章第一节

5、课程设计完成后应提交的材料

应提交一份设计说明书：

它包括对工艺过程控制要求的分析，控制方案设计、PLC选择的依据、PLC输入、输出点数及I/O点数的分配情况，以及外部I/O接线图和程序

选题14、自动排渣分油机控制系统的设计

1、设计任务

分油机是净化和加工工业油料的重要设备，图3是日本MITSUBISHI（三菱）SJ－700型自动排渣机分油机的系统及管路连接示意图。

该产品的控制系统中原配有电机启动箱和分油自动控制箱各一只。

电机启动箱仅用于启动分油机电机，电机带动分离筒高速旋转。

分油自动控制箱仿照手动分油顺序操作过程，按预先定好的设计顺序，自动控制高、低压水管进水，控制进油阀、冲洗水和水封水阀的开闭，从而自动地完成分油机分油、排渣、再分油等一系列操作。

传统途径是采用凸轮时顺控制器或接触器实现上述控制。

本设计的任务是采用小型PLC取代原系统中的自动控制箱的功能。

2、控制系统设计要求

要求设计的PLC控制系统应具有如下主要功能：

*当分油机电机取代后，按下分油机自动控制箱面板上的“自动开始”按钮，控制系统进入自动运行方式。

控制分油机按顺序进行下述各步动作：

首先打开低压水阀V2，送入低压水，把活动低盘托起，使排渣孔关闭。

经过5秒钟的动作间隔时间后，打开冲洗水和水封水阀V3，向分离筒送冲洗水，把筒中剩余油排出，送冲洗水时间为25秒钟。

下一步动作是打开高压水阀V1，送高压水，克服低压水对活动低盘的上托力，把活动底盘压下，露出排渣孔，靠离心力把渣排出。

15秒的排渣周期结束后，经过间隔时间，活动底盘复位，排渣孔关闭，可进入送水封水阶段，再打开阀V3，建立水封。

然后再经过间隔时间，可打开供油阀V4，向分离筒供油，进行离心分油。

经过120分钟的分油后，关闭供油阀，回到冲洗、排渣阶段，进行排渣。

然后再进行分油，如此不断循环。

*在自动运行方式分油过程中，如按下“排渣实验”按钮，可立即中止分油阶段，提前进行一次送冲洗水、排渣操作，然后继续正常的顺序循环。

*在运行过程中，如按下“自动停车”按钮或分油机系统发生跑油、分离筒闭合不良，工作水箱低水位等任一故障，系统将进入自动停车或故障运行方式。

在这种