电气控制与PLC课程设计任务书.doc
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1、河南城建学院电气控制与PLC课程设计任务书班 级 专 业 课程名称 电气控制与PLC 指导教师 电气与电子工程系XXXX年X月电气控制与PLC课程设计任务书一、设计目的和任务1、设计目的综合运用本课程及前期课程的相关知识和技能,相对独立地设计和调试一个小型PLC应用系统,使学生获得控制技术工程的基本训练,提高工程意识和实践技能。同时提高学生对文献资料的检索和信息处理的能力,以及编写和整理设计文档的能力。2、设计任务熟悉工艺流程及生产设备的工作原理;根据控制要求,画出硬件电路图、PLC接线图及控制梯形图;利用编程软件编制程序,可先在计算机上进行仿真,然后在实验室完成调试;完成课程设计说明书。二、
2、设计题目和内容1、停车场车位控制 假设有一停车场共有16个车位。在入口处装设一传感器,用来检测车辆进入的数目,在出口处装设一传感器,用来检测车辆出去的数目。尚有车位时,入口闸栏才可以将门开启让车辆进入停放,并有一指示灯表示尚有车位。车位已满时,则有一指示灯显示车位已满,且入口闸栏不能开启让车辆进入。可从7段数码管上显示目前停车场共有几部车。2、病床呼叫系统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
3、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可被重置。3、自动双层停车场控制设计双层自动停车场配置如图所示,上下层共可停5辆车。 本停车场设计的规则为1、2、3车位只能上下移动,不能左右移动,4、5车位只可左右移动不可上下移动。下
4、排车位只需直接将车子开出即可。如要呼叫上排车子,只要按下1至3的按钮,再按下“叫车”按钮,则所按车位将降至下层,而下排车位将左右移动,让出位置让上层车位降下。4、机械手臂搬运加工流程控制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
5、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。5、十人投票机设计计票开关断开时,不执行投票计算。计票开关闭合后,可按下投票按钮进行投票,投票需在5s内完成。5s后立即显示投票结果,三个显示灯分别表示不通过(即反对人数较多)、同票(即赞成与反对人数相等)、通过(即赞成人数较多)。当投票结果显示
6、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。按下复位按钮后,所有的显示灯熄灭,此时可再次进行投票。6、电子计算器设计由按键输入的数值显示在7段数码管上,但只限4位数。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。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。将运算结果显示在7段数码管上。7、两部抽水机控制系统设计系统设有起动按钮、停止按钮和报警复位按钮。指示部分设有电源指示灯、运行指示灯和报警灯。按住起动按钮,1号抽水机运转,
7、放开按钮时1号抽水机停止。再次按起动按钮时,换2号抽水机运转,放开时2号抽水机停止。第三次按住起动按钮时,又换回1号抽水机运转。如此两部抽水机循环交替。运转中如果按下停止按钮,则两部抽水机均停止。运转中任一热继电器动作,则相对应报警灯亮,蜂鸣器断续响10秒后停止 (0.5sON,0.5sOFF),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,直到起动按钮放开后才停止。热继电器未复位前,以单机运转,每按、放起动按钮一次,则该抽水机运转、停止动作一次。两只热继电器均动作时,抽水机均停止,两个报警灯均亮,蜂鸣器断续响(0.5sON,0.5sOFF),直到按复位按钮时蜂鸣器才停响。热继电器复
8、位后,报警灯熄灭,恢复正常操作状态。8、三相感应电动机定时正逆转系统有手动和自动两种模式。手动模式:按正向起动按钮,电动机正转Y型起动,10s后切换成型运转。按反向起动按钮,电动机反转Y型起动,10s后切换成型运转。正转或反转启动中或运转中,按停止按钮,电动机停止动作。自动模式:按正向起动按钮时先以正转Y型起动,经10s后换成型运转,再经15s 后停止运转,再经10s后换为反向Y型起动,再经10s后转为反转型运转,再隔15s后停止运转,再隔10s为正转Y型起动,依此循环不断,直到按停止按钮时才停止动作。按反向起动按钮时先以反转Y型起动,经10s后换成型运转,再经15s 后停止运转,再经10s后
9、换为正向Y型起动,再经10s后转为正转型运转,再隔15s后停止运转,再隔10s为反转Y型起动,依此循环不断,直到按停止按钮时才停止动作。两种模式及每个运行过程均有相应的指示。(起动时灯闪烁,运行时灯常亮)9、绕线转子电动机正逆转控制程序设计按正向起动按钮,电动机正转全电阻启动,10s后换成部分电阻启动,再经10秒后正向运转。按反向起动按钮,电动机反转全电阻启动,10s后换成部分电阻启动,再经10秒后反向运转。正转或反转在启动中或运转中,按停止按钮电动机立即停止运转。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;运转时断电,如果在5s后恢复供电,须按起动按钮重新启动电机
10、。热继电器动作时,电动机停止运转,蜂鸣器响。热继电器复位后,蜂鸣器停响,恢复正常操作状态。每个运行过程均有相应的指示(闪烁或亮)。10、台车呼叫控制一部电动运输车供8个加工点使用。台车的控制要求如下:PLC上电后,车停在某个工位,若无用车呼叫(下称呼车)时,则各工位的指示灯亮,表示各工位可以呼车。某工作人员按本工位的呼车按钮呼车时,各工位的指示灯均灭,此时别的工位呼车无效。如停车位呼车时,台车不动,呼车工位号大于停车位时,台车自动向高位行驶,当呼车位号小于停车位号时,台车自动向低位行驶,当台车到呼车工位时自动停车。停车时间为30s供呼车工位使用,其他工位不能呼车。从安全角度出发,停电再来电时,
11、台车不会自行启动。11、摇臂钻床控制器针对Z3040型摇臂钻床,在熟悉其结构和控制要求的基础上,设计PLC控制系统。摇臂上升和下降过程点动控制,上升下降和摇臂放松夹紧之间自动配合,设有上下限位保护。12、自动喷泉的PLC控制设计某广场的花式喷泉控制,喷头的数量及布置自行设置。控制要求如下:按下启动按钮,喷泉控制装置开始工作;按下停止按钮,喷泉控制装置停止工作。喷泉的工作方式由花样选择开关和单步/连续开关决定。当单步/连续开关在单步位置时,喷泉只能按照花样选择开关设定的方式,运行一个循环。花样选择开关用于选择喷泉的喷水花样,实现四种以上的自动喷水花样。13、三层电梯的PLC控制电梯根据轿厢内外的
12、召唤按钮,实现上下行的顺序控制、自动平层、自动开关门等功能,在轿厢运行途中,如果有多个呼叫,则优先响应与当前运行方向相同的就近楼层,对反方向的呼叫进行记忆,待轿厢返回时就近停车。对电梯的运行状态和所在楼层有相应指示。系统设有必要的安全保护措施,如关门时防夹人等。14、装瓶流水线的PLC控制装瓶流水线有选瓶、装瓶、盖盖、贴签、传送、成品入库生产线操作工序,并有启动/停止、移位、复位按钮进行操作,实现手动,自动等不同的装瓶流水线工序控制。15、自动旋转检测的PLC控制本系统由“直流电机、电感式传感器、继电器、指示灯、按钮、接线端子”等组成,采用PLC可编程进行控制,实现对电机的旋转检测、站号控制、
13、脉冲检测、转速控制、转向控制、定位控制等功能。 16、步进电机的PLC控制步进电机为二相混合式,供电电压24VDC,功率30 W,电流1.7A(或1.2A),转矩0.35NM ,步矩角1.8/0.9,并配有细分驱动器,实现细分运行,减少振荡。设计出PLC的控制程序,实现速度、方向、定位、细分等控制功能。17、电镀生产线的PLC控制电镀生产线采用专用行车,行车架上装有可升降的吊钩。行车和吊钩各由一个电动机拖动。行车的进退和吊钩的升降均由相应的限位开关定位。假定该生产线有三个槽位。工艺要求:工件放入镀槽中,电镀280s后提起,停放28s,让镀夜从工件上流回镀槽,然后放入回收液槽中浸30s,提起后停
14、15s,接着放入清水槽中清洗30s。最后提起停15s后,行车返回原位,电镀一个工件的全过程结束。系统有自动和手动两种操作模式。18、全自动洗衣机的PLC控制全自动洗衣机的洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)是以同一中心安放的。外桶固定,作盛水用。内桶可以旋转,作脱水(甩水)用。内桶的四周有很多小孔,使内外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时,通过电控系统使进水阀打开,经进水管将水注入外桶。排水时,通过电控系统使排水阀打开,将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现,此时脱水桶并不旋转。脱水时,通过电控系统将离合器合上,由洗涤电动机
15、带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。PLC投入运行,系统处于初始状态,准备好启动。启动时开始进水,水满(即水位到达高水位)时停止进水并开始正洗涤。正转洗涤15s后暂停,暂停3s后开始反转洗涤。反转洗涤15s后暂停,暂停3s后若正、反洗涤未满3次,则返回从正转洗涤开始的动作;若正、反洗涤满3次时,则开始排水。排水水位若下降到低位时,开始脱水并继续排水。脱水10s即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。若未完成3次大循环,则返回从进水开始的全部动作,进行下一次大循环;若完成了
16、3次大循环,则进行洗完报警。报警10s结束全部过程,自动停机。此外,还要求可以按排水按钮以实现手动排水;按停止按钮以实现手动停止进水、排水、脱水及报警。19、多种液体自动混合装置的PLC控制设计一个三种液体混合装置控制系统,由液面传感器SL1、SL2、SL3,液体A、B、C阀门与混合液阀门(电磁阀YV1、YV2、YV3、YV4),搅匀电机M,加热器H,温度传感器T组成。实现三种液体的混合,搅匀,加热等功能。打开“启动”开关,装置投入运行时。首先液体A、B、C阀门关闭,混合液阀门打开10秒将容器放空后关闭。然后液体A阀门打开,液体A流入容器。当液面到达SL3时,SL3接通,关闭液体A阀门,打开液
17、体B阀门。液面到达SL2时,关闭液体B阀门,打开液体C阀门。液面到达SL1时,关闭液体C阀门。搅匀电机开始搅匀、加热器开始加热。当混合液体在6秒内达到设定温度,加热器停止加热,搅匀电机工作6秒后停止搅动;当混合液体加热6秒后还没有达到设定温度,加热器继续加热,当混合液达到设定的温度时,加热器停止加热,搅匀电机停止工作。搅匀结束以后,混合液体阀门打开,开始放出混合液体。当液面下降到SL3时,SL3由接通变为断开,再过2秒后,容器放空,混合液阀门关闭,开始下一周期。关闭“启动”开关,在当前的混合液处理完毕后,停止操作。20、十字路口交通灯控制系统设计信号灯受一个启动开关控制,当启动开关接通时,信号
18、灯系统开始工作。要求有直行灯和左转灯的控制,有倒计时显示功能。通行时间自行设定。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。扩展功能:分高峰时段、正常时段和夜间时段实现不同的控制。21、自动门控制装置当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关时,自动开门。自动门在开门位置停留8秒后,自动进入关门过程。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。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。22、五相十
19、拍步进电动机控制程序的设计与调试五相步进电动机有五个绕组:A、B、C、D、E正转顺序:ABCBCBCDCDCDE DEDEAEA EABAB反转顺序:ABCBCBCDCDCDE DEDEAEA EABAB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0.5S)。3号开关控制其中速运行(转过一个步距角需0.1S)。4号开关控制其高速运行(转过一个步距角需0.03S)。5号开关控制其转向(ON为正转,OFF为反转)备注:调试时,一定要使时间大一些。0.03秒太小了。会使继电器输出类型的PLC损坏。23、工业铲车操作控制用PLC对一工业铲车操作进行控制
20、,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。24、三相六拍步进电动机控制程序的设计与调试用pLc控制三相六拍步进电机,其控制要求如下:三相步进电动机有三个绕组:A, B, C正转通电顺序为:AABBBCCCAA反转通电顺序为:ACACBCBABA要求能实现正、反转控制,而目正、反转切换无须经过停车步骤。具有两种转速:1号开关合上,则转过一个步距角需0.5秒。2号开关合上,则转过一个步距角需0.05秒。25、双料斗皮带传输机控制如图所示为双料斗皮带运输机传输系统示意
21、图。由3个电动机分别控制3个皮带传输机。(1)工作方式。根据配料比例的要求,B卸料底门间断工作。启动后,B卸料门打开5s,关闭5s,间断工作。A卸料底门和三个电动机为不间断工作,通过外部开关可以选择设置B卸料底门的间断工作时间分别为5s、10s、15s。(2)启动操作方式。该设备遵循下面的顺序启动:M3首先工作,延时5 s后,M1和M2投入工作;再延时5s,A和B开始工作。(3)停止操作方式。该设备遵循下面的顺序停止:首先A和B停止工作,延时5s后,M1和M2停止工作,再延时5s,M3停止工作。(4)故障停车方式若A或B出现故障,A、B立即关闭,延时5s,M1、M2停止运行,再延时5s,M3停
22、止运行。若M1或M2出现故障,A、B和M1、M2立即停止工作,M3延时5s后停止工作。若M3出现故障,A、B、M1、M2、M3立即停止工作。26、隧道内汽车双向行驶控制某地下隧道仅能通过一辆汽车,隧道的南道口简称A口,北道口简称B口。车辆的行驶速度严格规定为每小时2539km,全程时间为4556s,设计时留有约12s的裕量。如图所示为该隧道各信号灯的工作时序图。(1)无人值班指挥,能控制自动错开双向行车的时序。(2)系统上电后,自动进入初始状态,A口红灯(Y1)和B口红灯(Y3)同时点亮,5s后熄灭。(3)启动后,当两道口均无进车时,按图(a)所示的时序图执行红绿灯控制;当A口有进车时,按图(
23、b)所示的时序图执行红绿灯控制;当B口有进车时,按图(c)所示的时序图执行红绿灯控制。(4)如此周而复始,一直循环运行下去。27、自动售货机的控制某台自动售货机可以销售汽水、咖啡、纯净水、口香糖。具有硬币识别、币值累加、自动售货、自动找钱等功能。此售货机可以接受的硬币为0.1元、0.5元和1元。汽水的价格为1.2元,咖啡的价格为1.5元,纯净水的价格为1元,口香糖的价格为0.5元。设计满足要求的控制程序。基本功能:(1)当硬币的总价值超过1.2元时,汽水指示灯点亮,当硬币的总价值超过1.5元时,汽水喝咖啡的指示灯亮。(2)当汽水指示灯点亮时,购物者按“汽水”按钮,汽水从售货口自动售出,汽水指示
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