华东交大自动化PLC课程设计指导书改.docx
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华东交大自动化PLC课程设计指导书改
选题一、锅炉车间输煤机组控制
一、问题描述
1．输煤机组控制系统
输煤机组控制系统示意图如图2所示。
图2输煤机组控制系统示意图
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。
输煤机组控制信号说明见表3。
表3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
2．输煤机组控制要求
（1）手动开车/停车功能SA1手柄指向左45º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及维护使用，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45º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。
紧急停车及正常停车不同，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。
二、要求
1．根据选题要求，分析系统的工作原理，明确控制要求。
2．确定系统输入/输出元件、可编程序控制器的型号和硬件配置。
（编程器的型号；基本单元和扩展单元型号；模块式的型号及块数等）。
3．分配I/O点的元件号，绘制硬件接线图。
4．梯形图程序的设计、调试。
5．撰写技术报告，应将全部分析、设计、调试的结果，进行系统的总结，分章节的撰写成文。
报告中应书写工整，图表齐全，对调试结果应有分析说明。
三、课程设计地点
电气及电子工程学院信息及控制实验中心计算机控制实验室
四、时间安排和学分
课程设计周数：
1学分：
1
五、考核方法和内容
考核：
结合学生的动手能力、交流情况及报告的书写三方面，辅以适当提问给出最后成绩。
评分：
采用五级评分制（优、良、中、及格、不及格）
选题二、千斤顶液压缸加工机床控制
一、问题描述
1．机床概况
本机床用于千斤顶液压缸两个端面的加工，采用装在动力滑台上的左、右两个动力头同时进行切削。
动力头的快进、工进及快退由液压缸驱动。
液压系统采用两位四通电磁阀控制，并用调整死挡铁的方法实现位置控制。
机床的工作程序是：
（1）工件定位人工将零件装入夹具后，定位液压缸动作，工件定位。
（2）工件夹紧零件定位后，延时15s，夹紧液压缸动作使零件固定在夹具内，同时定位液压缸退出以保证滑台入位。
（3）滑台入位滑台带动动力头一起快速进入加工位置。
（4）加工零件左右动力头进行两端面切削加工，动力头到达加工终点位置即停止工进，延时30s后停转，快速退回原位。
（5）滑台复位左右动力头退回原位后，滑台复位。
（6）夹具松开当滑台复位后夹具松开，取出零件。
以上各种动作由电磁阀控制，电磁阀动作要求见表4。
表4电磁阀动作要求
YV1
YV2
YV3
YV4
YV5
定位
＋
夹紧
＋
入位
＋
＋
工进
＋
退位
＋
复位放松
注：
“+”号表示电磁阀得电。
2．控制要求
（1）左右动力头旋转切削由电动机M1集中传动，切削时冷却泵电动机同时运转。
（2）只有在液压泵电动机M3工作，油压达到一定压力（压力继电器检测）后，才能进行其他的控制。
（3）机床即能半自动循环工作，又能对各个动作单独进行调整。
（4）要求有必要的电气连锁及保护，还有显示及安全照明。
（5）控制信号说明如表5所示。
表5控制信号说明
输入
输出
文字符号
说明
文字符号
说明
SA1-1
机床半自动循环控制转换开关
KM1
动力头M1、冷却泵M2接触器
SA2-1
手动定位控制转换开关
KM2
液压泵M3接触器
SA3-1
手动入位控制转换开关
YV1
1#电磁阀
SA3-2
手动工进控制转换开关
YV2
2#电磁阀
SA3-3
手动退位控制转换开关
YV3
3#电磁阀
SB1
动力头M1、冷却泵M2起动按钮
YV4
4#电磁阀
SB2
动力头M1、冷却泵M2停止按钮
YV5
5#电磁阀
SB3
液压泵M3起动按钮
HL1
动力头M1、冷却泵M2运行指示
SB4
液压泵M3停止按钮
HL2
液压泵M3运行指示
KM1
动力头M1、冷却泵M2运行信号
HL3
半自动循环工作指示
KM2
液压泵M3运行信号
HL4
定位指示
FR1
动力头M1、冷却泵M2过载信号
HL5
入位指示
KP
压力继电器油压检测信号
HL6
工进指示
SQ
动力头工进终点位置检测信号
HL7
退位指示
HL8
故障指示
二、要求
1．根据选题要求，分析系统的工作原理，明确控制要求。
2．确定系统输入/输出元件、可编程序控制器的型号和硬件配置。
（编程器的型号；基本单元和扩展单元型号；模块式的型号及块数等）。
3．分配I/O点的元件号，绘制硬件接线图。
4．梯形图程序的设计、调试。
5．撰写技术报告，应将全部分析、设计、调试的结果，进行系统的总结，分章节的撰写成文。
报告中应书写工整，图表齐全，对调试结果应有分析说明。
三、课程设计地点
电气及电子工程学院信息及控制实验中心计算机控制实验室
四、时间安排和学分
课程设计周数：
1学分：
1
五、考核方法和内容
考核：
结合学生的动手能力、交流情况及报告的书写三方面，辅以适当提问给出最后成绩。
评分：
采用五级评分制（优、良、中、及格、不及格）
选题三、旋转式滤水器电气控制系统
一、问题描述
1．设备概况
旋转式滤水器主要用于水力发电厂的生产用水过程中，对进入水厂原水中2cm以上的漂浮杂物进行过滤除杂。
该设备安装在水处理车间的进水管道入口处，根据生产用水量的实际需要，既可单台使用，也可多台并联运行。
旋转式滤水器的基本工作原理是根据旋转式滤水器进水口、出水口之间的水位压力差来控制旋转式滤水器的除杂排污。
正常滤水过程：
由于旋转式滤水器进水及出水口的水流正常，产生的压力差低于差压控制器设定值，因此，差压控制器内微动开关无动作输出，原水正常过滤。
除杂排污过程：
由于旋转式过滤器长时间过滤原水，势必在滤水器内的过滤孔中阻塞大量的水中漂浮物，使得进水口的水压大于出水口的水压，出水量减少，进、出水口产生的压力差高于差压控制器设定值，这时差压控制器内微动开关动作输出，常开触点闭合，接通控制系统进行除杂排污。
除杂排污后旋转式滤水器又恢复正常滤水状态，生产供水系统安全运行。
控制框图如图3所示。
图3旋转式滤水器控制框图
2．控制要求
（1）手动调试和检修SA1手柄指向左45º时，接点SA1-1接通，通过SB1、SB2控制按钮，手动开/关电动阀，通过SB3、SB4控制按钮，手动开/关滤水器电动机，以便于系统调试和检修。
（2）人工除杂排污SA1手柄指向右45º时，接点SA1-2接通，人工起动、停止旋转式滤水器进行除杂排污。
（3）定时自动除杂排污：
SA1手柄回零位时，若原水中杂物较少，固体漂浮物也较少，因此，水处理车间的旋转式滤水器长时间正常滤水，不能进行差压自动除杂排污。
由于旋转式滤水器长时间置于水中，各个机械传动机构会锈蚀，影响过滤和除杂排污或导致旋转式滤水器损坏，因此，需要具有定时自动除杂排污功能。
（4）差压自动除杂排污SA1手柄回零位时，若滤水器进、出水口产生的压力差高于差压控制器设定值时，旋转式滤水器自动进行除杂排污，直到滤水器进、出水口产生的压力小于差压控制器设定值时，旋转式滤水器自动停止除杂排污，恢复正常滤水状态。
（5）超压停机旋转式滤水器内部的过滤孔被小颗粒杂物堵死无法排出，进、出水口的压力差较高，虽然进行了除杂排污，但是进、出水口的压力差仍然未能降到正常值，差压控制器内微动开关长时间动作（8～10min），需要立即停车，并发出声光报警。
（6）计数功能该设备不管进行了哪种形式的除杂排污，每次进行除杂排污后都要有记录，因此需要记录除杂排污次数（5位）。
（7）减速机润滑在旋转式滤水器上装有行星摆线针轮减速机，由输油泵将油室中的润滑油源源地送入减速机，液压泵拖动电动机及滤水器电动机同步运行。
（8）除杂排污阀门的电动装置内设三相交流异步电动机380V/60W、阀门限位开关和电动机过热保护，通过正、反相运行实现开阀、关阀功能。
（9）其他必要的电气联锁及保护，受控对象运行状态显示等。
10）控制信号说明见表。
输入
输出
文字符号
说明
文字符号
说明
SA1-1
手动控制转换开关
KM1
开电动阀接触器
SA1-2
人工除杂排污控制转换开关
KM2
关电动阀接触器
SB1
手动开电动阀按钮
KM3
滤水器、液压泵运行接触器
SB2
手动关电动阀按钮
HL1
手动控制指示灯
SB3
手动开滤水器、液压泵按钮
HL2
人工除杂排污指示灯
SB4
手动关滤水器、液压泵按钮
HL3
定时自动除杂排污指示灯
KP
差压变送器信号
HL4
差压自动除杂排污指示灯
KM1
开电动阀信号
HL5
故障指示灯
KM2
关电动阀信号
HL6
开电动阀指示灯
KM3
滤水器、液压泵运行信号
HL7
关电动阀指示灯
FR
电动机过载信号
HL8
滤水器、液压泵运行指示灯
SQ1
电动阀打开限位开关
HA
报警电铃
SQ2
电动阀关闭限位开关
H
除杂排污次数显示（5位）
二、要求
1．根据选题要求，分析系统的工作原理，明确控制要求。
2．确定系统输入/输出元件、可编程序控制器的型号和硬件配置。
（编程器的型号；基本单元和扩展单元型号；模块式的型号及块数等）。
3．分配I/O点的元件号，绘制硬件接线图。
4．梯形图程序的设计、调试。
5．撰写技术报告，应将全部分析、设计、调试的结果，进行系统的总结，分章节的撰写成文。
报告中应书写工整，图表齐全，对调试结果应有分析说明。
三、课程设计地点
电气及电子工程学院信息及控制实验中心计算机控制实验室
四、时间安排和学分
课程设计周数：
1学分：
1
五、考核方法和内容
考核：
结合学生的动手能力、交流情况及报告的书写三方面，辅以适当提问给出最后成绩。
评分：
采用五级评分制（优、良、中、及格、不及格）
选题四、车库管理PLC控制系统
一、问题描述
针对城市停车难的问题开发两层车库。
如图：
I号位置作为车辆存取调整空间，保证任何情况下均能存取车辆。
设II、III、IV泊位已有车辆，现IV位车需取出，则作如下调整：
II位托板连同小车左移至I位；IV位托板下降至II位；IV位小车驶出车库。
试设计车库管理PLC控制系统，完成技术要求。
系统应该具有对入库车辆进行计数和显示的功能，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；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。
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
两层车库简图
1-操作器；2-上托板；3-挡板；4-下托板
二、要求
1．根据选题要求，分析系统的工作原理，明确控制要求。
2．确定系统输入/输出元件、可编程序控制器的型号和硬件配置。
（编程器的型号；基本单元和扩展单元型号；模块式的型号及块数等）。
3．分配I/O点的元件号，绘制硬件接线图。
4．梯形图程序的设计及调试。
5．采用MCGS软件编写用户界面进行监控。
6．撰写课程设计的技术报告，应将课程设计全部分析、设计、调试的结果，进行系统的总结，分章节的撰写成文。
报告中应书写工整，图表齐全，对调试结果应有分析说明。
三、课程设计地点
电气及电子工程学院信息及控制实验中心计算机控制实验室
四、时间安排和学分
课程设计周数：
1学分：
1
五、考核方法和内容
考核：
结合学生的动手能力、交流情况及报告的书写三方面，辅以适当提问给出最后成绩。
评分：
采用五级评分制（优、良、中、及格、不及格）
选题五、PLC控制变频调速系统设计及调试
一、问题描述
1．变频调速器受0～10V输入电压控制：
0V输出频率为0HZ，对应同步转速为0r/min；
5V输出频率为50HZ，对应同步转速为1500r/min；
10V输出频率为100HZ，对应同步转速为3000r/min；
输入电压及输出频率按线性关系变化。
2．要求输出转速按下图函数变化，请编写梯形图控制程序，并完成调试。
3．改变输出转速～时间变化函数，重复上述过程。
二、要求
1．根据选题要求，分析系统的工作原理，明确控制要求。
2．确定系统输入/输出元件、可编程序控制器的型号和硬件配置。
（编程器的型号；基本单元和扩展单元型号；模块式的型号及块数等）。
3．分配I/O点的元件号，绘制硬件接线图。
4．梯形图程序的设计及调试。
5．撰写课程设计的技术报告，应将课程设计全部分析、设计、调试的结果，进行系统的总结，分章节的撰写成文。
报告中应书写工整，图表齐全，对调试结果应有分析说明。
三、课程设计地点
电气及电子工程学院信息及控制实验中心计算机控制实验室
四、时间安排和学分
课程设计周数：
1学分：
1
五、考核方法和内容
考核：
结合学生的动手能力、交流情况及报告的书写三方面，辅以适当提问给出最后成绩。
评分：
采用五级评分制（优、良、中、及格、不及格）
课题六、花式喷水池装置PLC程序设计
一、问题描述
花式喷水池示意图
图a）中4为中间喷水管，3为内环状喷水管，2为中环形状喷水管，1为外环形状喷水管。
图b）中的选择开关有4种选择，可分别用4个开关来模拟；单步/连续开关有两个档位：
“1”为单步，“0”为连续。
控制要求：
1.水池控制电源开关接通后，按下起动按钮，喷水装置即开始工作。
按下停止按钮，则停止喷水。
工作方式由“选择开关”和“单步/连续”开关来决定。
2.“单步/连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一个循环；在连续位置时，喷水池反复循环运行。
3.选择开关用以选择喷水池的喷水花样，1～4号喷水管的工作方式选择如下：
a）选择开关在位置“1”——按下起动按钮后，1号喷水，延时2s，2号喷水，再延时2s，3号喷水，再延时2s，4号喷水，再延时2s，一起喷水，15s为一个循环。
b）选择开关在位置“2”——按下起动按钮后，4号喷水，延时2s，3号喷水，再延时2s，2号喷水，再延时2s，1号喷水，再延时2s，一起喷水，30s为一个循环。
c）选择开关在位置“3”——按下起动按钮后，1、3号同时喷水，延时2s后，2、4号同时喷水，1、3号停止喷水；交替运行5次后，再1～4号全部喷水，30s为一个循环。
d）选择开关在位置“4”——按下起动按钮后，喷水池1～4号水管的工作顺序为：
1→2→3→4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水3s后，1、2、3和4号水管分别延时2s停水，再等待1s，由4→3→2→1反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水，30s为一个循环。
4.不论在什么工作方式，按下停止按钮，喷水池立即停止工作，所有继电器、存储器均复位。
二、要求
1．根据选题要求，分析系统的工作原理，明确控制要求。
2．确定系统输入/输出元件、可编程序控制器的型号和硬件配置。
（编程器的型号；基本单元和扩展单元型号；模块式的型号及块数等）。
3．分配I/O点的元件号，绘制硬件接线图。
4．梯形图程序的设计及调试。
5．采用MCGS软件编写用户界面进行监控。
6．撰写课程设计的技术报告，应将课程设计全部分析、设计、调试的结果，进行系统的总结，分章节的撰写成文。
报告中应书写工整，图表齐全，对调试结果应有分析说明。
三、课程设计地点
电气及电子工程学院信息及控制实验中心计算机控制实验室
四、时间安排和学分
课程设计周数：
1学分：
1
五、考核方法和内容
考核：
结合学生的动手能力、交流情况及报告的书写三方面，辅以适当提问给出最后成绩。
评分：
采用五级评分制（优、良、中、及格、不及格）
选题七恒压供水控制
一概述
恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的，例如在某些生产过程中，若自来水供水压力不足或短时间断水，可能会影响产品质量，严重时使产品报废和设备损坏。
又如当发生火警时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。
所以，某些用水区采用恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义，基于上述情况推出了恒压供水模拟实验系统。
二、系统结构及工作原理
2.1系统结构
它的总体结构如下图所示，主要有控制器部分、检测传感装置、执行元件、人机界面等还有一些其他的电路设计部分。
图中左边有控制器，变频器以及一些接线端子排等硬件部分，中间的是一个电气控制柜，右边的是一套恒压供水实验设备包括两台水泵、一个压力变送器等等，其中有变频器作为执行机构，人机界面为mcgs，它可以控制整个系统。
还有一些显示灯等等。
该实验是通过PLC的来操控变频器，以变频器控制电机的转速以达到稳定供水的目的，实用性能很强。
控制器部分为PLC控制器，它主要是通过内部程序的PID控制和FXon-3a的模拟量输出情况来控制整个工作系统运行，检测传感装置为压力变送器，执行元件为三菱D700系列的变频器，这套系统简单实用，操作方便。
实验台上的PLC及变频器
供水设备实物图电气控制箱
2.2工作原理
水压由两台电机来提供，正常供水时开1台水泵向管网充压，供水量大时，开2台泵同时向管网充压。
要想维持供水网的压力不变，在管网系统的管道上安装了压力变送器作为反馈元件，为控制系统提供反馈信号。
用PLC作为控制信号采集、控制策略运算的工具，所计算的控制输出通过控制变频器最后影响水泵电压，从而控制水压恒定
2.3工作方式
实验系统分两种工作方式：
手动调试、自动运行。
①手动调试：
用于调试每个环节工作是否正常。
②自动运行：
自动运行检验工作的衔接性。
操作步骤如下：
①程序下载
②用三菱下载线：
将电脑的COM口及PLC的编程口相连，并打开PLC主机电源。
③运行编程软件“GXDeveloper”，打开“恒压供水控制实验”梯形图程序。
点击图标PLC写入“
”，下载PLC程序。
将对象的水箱里加入大半箱水以供实验用
手动调试
①接线接线之前，先关闭总电源，将对象上的工作方式切换到手动。
U、V、W接变频器的输出U、V、W。
②调试；对每一个水泵进行调试，方法如下：
比如对一号泵的调试，点击面板上的按钮“1#泵启动”，看它对应的指示灯“1#泵工频”是否点亮，水泵是否正常运转。
其它水泵的调试方法如上述方式。
自动运行
①接线：
接线之前，先关闭总电源，将对象上的工作方式切换到自动
表3-1外部接线表
对象
PLC
变频器
1#泵工频
Y0
1#泵变频
Y1
2#泵工频
Y2
2#泵变频
Y3
COM
0V
U
U
V
V
W
W
输出COM1接+24V
+
+24V
-
IIN1及VIN1短接
COM1（模拟量输入）接0V
VOUT
2
COM（模拟量输出）
5
②变频器参数设置
参数
功能
Pr1=50
输出频率的上限频率
Pr160=0
显示所有参数
Pr161=1
M旋钮电位器模式
Pr.73=‘0’
模拟量输入选择0-10V
变频器的启停信号为操作面板“RUN”“STOP”
2.4运行
程序模式定义（模式切换时需将所有模式全部设为0时操作）
模式
内部继电器
常规
M30
双泵切换
M50
1#泵工频（程序手动）
M20
1#泵变频（程序手动）
M21
2#泵工频（程序手动）
M22
2#泵变频（程序手动）
M23
常规模式
我们这里定义
升级会员 