完整版《电气控制与PLC技术》毕业课程设计课题气动机械手操作控制装置.docx
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完整版《电气控制与PLC技术》毕业课程设计课题气动机械手操作控制装置
《电器控制与PLC》课程设计课题
课程设计题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1.7S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．掌握PLC工作原理、编程及调试方法以及在生产设备中的应用技术。
2．根据加工工艺要求，制定合理的设计方案。
3．正确选用PLC，确定输入、输出设备。
4．PLC的IO点分配，并绘制其连接图，以及其它外部硬件图。
5．设计PLC控制程序
①绘制系统功能表图②设计梯形图，并加以注释
③模拟调试
6.绘制有关图纸：
①机床电气原理图②画出PLC的输入输出设备的接线图
7、完成设计说明书
课程设计题2
十字路口带倒计时显示的交通信号灯控制
一．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45º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11-9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0º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45º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11-5。
图11-9十字路口交通灯正常工作时序
表11-5十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
二．设计任务
1）根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括PLC硬件配置电路。
2）根据控制要求，编制交通信号灯PLC控制程序，有条件可以利用交通灯模型或模拟开关板调试程序，模拟运行。
3）编写设计说明书，内容包括：
①设计过程和有关说明。
②基于PLC的十字路口交通灯电气控制电路图。
③PLC控制程序（梯形图和指令表）。
④电器元器件的选择和有关计算。
⑤电气设备明细表。
⑥参考资料、参考书及参考手册。
⑦其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及解决方法、对课程设计的认识和建议等。
课程设计题3
锅炉车间输煤机组控制
一．输煤机组控制系统
输煤机组控制系统示意图如图11-10所示，输煤机组控制信号说明见表11-6。
图11-10输煤机组控制系统示意图
表11-6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。
二．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11-11中所示。
2）指示灯HL：
0.25W，DC24V。
3）电铃HA：
8W，AC220V。
三．设计任务
1）根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。
2）根据控制要求，编制输煤机组PLC控制程序，有条件可以利用模拟开关板调试程序，模拟运行。
3）编写设计说明书，内容包括：
①设计过程和有关说明。
②基于PLC的输煤机组电气控制系统电路图。
③PLC控制程序（梯形图和指令表）。
④电器元器件的选择和有关计算。
⑤电气设备明细表。
⑥参考资料、参考书及参考手册。
⑦其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及解决方法、对课程设计的认识和建议等。
课程设计题4
千斤顶液压缸加工机床电气控制
一．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11-7。
表11-7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。
二．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与保护，还有显示与安全照明。
（5）控制信号说明如表11-8所示。
表11-8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
6）相关参数：
①动力头电动机M1：
Y100L-6，1.5kW，AC380V，4.0A。
②冷却泵电动机M2：
JCB-22，0.15kW，AC380V，0.43A。
③液压泵电动机M3：
Y801-4，0.55kW，AC380V，1.6A。
④电磁阀YV1～YV5：
100mA，AC220V。
⑤指示灯HL1～HL8：
10mA，DC24V；安全照明：
10W，6.3V。
三．设计任务
1）根据控制要求，进行机床电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。
2）根据控制要求，编制机床控制PLC应用程序，有条件可以利用模拟开关板调试程序，模拟运行。
3）编写设计说明书，内容包括：
①设计过程和有关说明。
②基于PLC的机床电气控制系统电路图。
③PLC控制程序（梯形图和指令表）。
④电器元器件的选择和有关计算。
⑤电气设备明细表。
⑥参考资料、参考书及参考手册。
⑦其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及解决方法、对课程设计的认识和建议等。
课程设计题5
卧式车床电气控制系统
一．设备概况
车床是机床中应用最广泛的一种，它可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面及螺纹。
车床在加工工件时，随着工件材料和材质的不同，应选择合适的主轴转速及进给速度。
但目前中小型车床多采用不变速的异步电动机拖动，它的变速是靠齿轮箱的有级调速来实现的，所以它的控制电路比较简单。
为满足加工的需要，主轴的旋转运动有时需要正转或反转，这个要求一般是通过改变主轴电动机的转向或采用离合器来实现的。
进给运动多半是把主轴运动分出一部分动力，通过挂轮箱传给进给箱来实现刀具的进给。
有的为了提高效率，刀架的快速运动由一台进给电动机单独拖动。
车床一般都设有交流电动机拖动的冷却泵，来实现刀具切削时冷却。
有的还专设一台润滑泵对系统进行润滑。
二．控制要求
（1）主要控制电器为三台电机：
主电动机、冷却泵电机、快速移动电机。
三台电机都要有短路保护措施。
主电动机和冷却泵电机采用热继电器进行过载保护
主电动机要采用降压起动方式起动
主电动机要求能够正反转控制，并且有点动调整控制和长动控制，采用反接制动
主回路负载的电流大小能够监控，但要防止启动电流对电流表产生冲击。
机床要有照明设施
表3-1车床控制系统信号说明
符号
名称及用途
符号
名称及用途
QF
断路器作电源引入及短路保护用
FR1
热继电器，主电动机过载保护用
FU1～FU2
熔断器作短路保护
FR2
热继电器，冷却泵电动机过载保护用
Ml
主电动机
KM1
接触器，主电动机正向起动、停止用
M2
冷却泵电动机
KM2
接触器，主电动机反向起动、停止用
M3
快速电动机
KM3
接触器，主电动机起动、制动切入电阻
SBl～SB4
主电动机起、停、点动按钮
KM4
接触器，冷却泵电动机起动、停止用
SB5～SB6
冷却泵电动机起停按钮
KM5
接触器，快速电动机起动、停止用
SQ
限位开关，快速移动电动机控制
TC
控制与照明变压器
HLl
主电动机起停指示灯
SA
机床照明灯开关
HL2
电源接通指示灯
EL
机床照明灯
三．设计任务
1）根据控制要求，进行卧式车床电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。
2）根据控制要求，编制卧式车床控制PLC应用程序。
3）编写设计说明书，内容包括：
①设计过程和有关说明。
②基于PLC的卧式车床电气控制系统电路图。
③PLC控制程序（梯形图和指令表）。
④电器元器件的选择和有关计算。
⑤电气设备明细表。
⑥参考资料、参考书及参考手册。
⑦其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及解决方法、对课程设计的认识和建议等。
课程设计题6
旋转式滤水器电气控制系统
一．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2cm3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与出水口的水流正常，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。
旋转式滤水器控制框图如图11-11所示。
图11-11旋转式滤水器控制框图
二．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，液压泵拖动电动机与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380V60W、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与保护，受控对象运行状态显示等。
10）相关参数
1）滤水器电动机M1：
Y系列，AC380V，1.5kW，6极；液压泵电动机M2：
Y系列，AC380V，70W，4极；减速机4极减速；电动阀电动机M3：
AC380V，60W，电动阀自带。
2）差压变送器测量范围：
0.3～0.8MPa可调，电感性电接点输出：
AC220V，1A。
3）指示灯HL：
10mA，DC24V。
4）电铃HA：
8W，AC220V。
11）控制信号说明见表11-9。
表11-9控制信号说明
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）
三．设计任务
1）根据控制要求，进行旋转式滤水器电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。
2）根据控制要求，编制旋转式滤水器控制PLC应用程序，有条件可以利用模拟开关板调试程序，模拟运行。
3）编写设计说明书，内容包括：
①设计过程和有关说明。
②基于PLC的旋转式滤水器电气控制系统电路图。
③PLC控制程序（梯形图和指令表）。
④电器元器件的选择和有关计算。
⑤电气设备明细表。
⑥参考资料、参考书及参考手册。
⑦其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及解决方法、对课程设计的认识和建议等。
课程设计题7
抢答器PLC控制系统设计
1．设备概况
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8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0~S7表示。
2）设置一个系统清除和抢答控制开关S，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。
3．设计任务
1）根据控制要求，进行抢答器PLC控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。
2）根据控制要求，编制抢答器PLC控制应用程序。
3）编写设计
升级会员 