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单步／连续选择开关

选择开关在位置“1”

选择开关在位置“2”

选择开关在位置“3”

选择开关在位置“4”

输出

喷水池工作指示

1号喷水电磁阀

2号喷水电磁阀

3号喷水电磁阀

4号喷水电磁阀

2．方案提示

①可用步进指令或定时指令实现程序控制。

②四种方式选择可采用主控指令中并形分支与汇合指令实现。

电机功率为3KW，AC380V.

课题二全自动洗衣机的PLC控制

洗衣机的应用现在比较普遍。

全自动洗衣机的实物示意图如图所示。

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，经进水管将水注入到外桶。

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。

电机功率为，AC380V.

该全自动洗衣机的要求可以用流程图来表示。

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转洗涤。

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；

按停止按钮以实现搬运，停止进水、排水、脱水及报警。

输入输出

启动按钮：

进水电磁阀

停止按钮：

电动机正转接触器

排水按钮：

电动机反转接触器

高水位开关：

排水电磁阀

低水位开关：

脱水电磁阀

报警蜂鸣器

①用基本指令、定时指令和计数指令组合起来设计该控制程序。

②用步控指令实现该控制。

课题三箱体加工专用机床的PLC控制

PLC使用在某一专用机床控制上是最合适不过了，如图所示为箱体加工专用机床的结构加工示意图。

该机床是用来专门加工箱体两侧的，其加工方法是先将箱体通过夹紧装置夹紧，再由两侧左、右动力头对箱体进行加工。

当加工完毕，动力头快速回原位，此时再松开加工件，又开始下一循环。

图中，左、右动力头主轴电动机为2．2kW，进给运动由液压驱动，液压泵电动机为3kW。

动力头和夹紧装置的动作由电磁阀控制，电磁阀通断情况如表所示。

表箱体加工机床电磁阀通断情况表

专用机床的工作步骤如下：

1．按下启动按钮，夹紧装置将被加工工件夹紧，夹紧后发出信号。

2．左、右动力头同时快进，并同时启动主轴。

3．到达工件附近，动力头快进转为工进加工。

4．加工完毕后，左、右动力头暂停2s后分别快速退回原位。

5．夹紧装置松开被加工工件，同时主轴停止。

以上1-5步骤连续工作，实现半自动循环。

在工件夹紧、动力头快进、动力头快退及电源接通均有信号指示。

1．I／0地址

工作夹紧指示

左动力头快进指示’

夹紧开关信号SP：

右动力头快进指示

松开开关信号SQ7：

左动力头快退指示

左动力头行程开关SQl：

右动力头快退指示

左动力头行程开关SQ3：

主轴电动机接触器

左动力头行程开关SQ5：

油泵电动机接触器

右动力头行程开关SQ2：

电磁阀QVl

右动力头行程开关SQ4：

电磁阀QV2

右动力头行程开关SQ6：

电磁阀QV3

半自动／自动开关：

电磁阀QV4

电磁阀QV5

电磁阀QV6

电磁阀QV7

①本课题的工作流程为顺序控制，可以用步控指令编程实现控制。

②可用基本指令、移位指令及定时器指令组合完成该控制。

说明：

这里的SQ即BG

课题四加热反应炉的PLC控制

加热反应炉结构如图所示，反应炉的工艺过程如下：

1．送料控制

①检测下液面SQ2、炉内温度ST、炉内压力SP是否都小于给定值（整定值均为逻辑量）。

②若是小于给定值，则开启排气阀QVl和进料阀QV2。

③当液位上升到上液面SQl时，应关闭排气阀QVl和进料阀QV2。

④延时20s，开启氮气阀QV3，氮气进人反应炉，炉内压力上升。

⑤当压力上升到给定值时，即SP=“1”时，关闭氮气阀。

2．加热反应控制

①交流接触器KM带电，接通加热炉发热器EH的电源。

②当温度升高到给定值时（ST：

“1”），切断加热器电源，交流接触器KM失电o

③延时10min加热过程结束。

3．泄放控制

①打开排气阀，使炉内压力降到预定的最低值（SP：

“0”）。

②打开泄气阀，当炉内溶液降到下液面（SQ2=“0”）时，关闭泄放阀和排气阀。

系统恢

复到原始状态，准备进入下一循环。

1．根据上述加热反应炉加热工艺过程，编制PLC控制程序，并画出I／0电气接口图。

2．调试程序，模拟运行。

启动开关：

PLC运行指示

停止开关：

排气阀QVl

上液面传感器SQl：

进料阀QV2

下液面传感器SQ2：

氮气阀QV3

压力传感器SP：

泄放阀QV4

温度传感器ST：

控制加热装置EH的接触器KM

①本题可以用并行分支与汇合程序实现该控制。

②可用基本指令、定时器指令组合起来实现控制。

课题五包装生产线的PLC控制

包装生产线示意图和控制时序图如图所示，包装物品是放在传送带1上，由于放置的时间是任意的，所以有些包装离得很远，而有的包装靠在一起。

传送带1的电动机转动一圈，旋转编码器E6A发出一个脉冲，根据一个包装所能产生的脉冲数，并对这些脉冲进行计数，这样不管包装密集还是分开的，都能精确地求得包装的个数。

当光电检测器（SPl）接通，且旋转编码器E6A发出4个脉冲，即有一个包装传送到传送带2。

当有4个包装物品传送到传送带2时，电动机M1正转驱动挡板上升，阻止后面的包装。

挡板上升到位时，碰到限位开关SQ3，M1停转，挡板停止上升。

电动机M2正转，驱动推动器向前，将4个包装推出至传送带2。

当推动器到达前部位置时，前部限位开关SQ2接通，M2反转，驱动推动器后退，当推动器返回到位时，碰到后部限位开关SQl，M2停转，推动器回到初始位置同时M1反转驱动挡板下降，下降到位碰到下部限位开关SQ4，M1停转，挡板回到初始位置。

1．根据以上工艺要求，实现PLC对该装置的控制。

1．I／O地址

旋转编码器E6A：

电动机M1正转升起挡板

电动机M1反转降下挡板

光电检测器SPl：

电动机M2正转向前驱动推动器

推动器后部限位开关SQl：

电动机M2反转向后驱动推动器

推动器前部限位开关SQ2

挡板上部限位开关SQ3

挡板下部限位开关SQ4

停止开关

①本课题可用步控指令实现控制。

②可用移位指令和基本指令组合起来实现控制。

课题六多工步机床的PLC控制

在机床行业中，多工步机床由于其工步及动作多、控制较复杂，采用传统的继电器控制时，需要的继电器多，接线复杂，因此，故障多，维修困难，费工费时，不仅加大了修理成本，而且影响了设备的工效。

采用PLC控制可使接线大为简化，不但安装十分方便，而且保证了可靠性，减少了维修量，提高了工效。

某厂自行改造的锭脚加工机床是加工棉纺锭子锭脚的一种多工步机床，其锭脚加工工艺比较复杂，零件加工前为实习坯件，整个机械加工过程由七把刀具分别按照七个工步要求

依次进行切削，其加工步如表所示。

该机床由旧六角车床改造，六角车床的主电路如图所示。

加工时，工件由主轴上的夹头夹紧，并由主轴电动机M1带动作旋转运动。

大拖板载着六角回转工位台作横向进给运行，其进给速度由工进电动机（慢速电动机）M2、快进电动机（快速电动机）M3经电磁气阀（QV2）离合器带动丝杆控制。

小拖板的纵向运动由电磁气阀（QVl）气压驱动。

除第2把刀（完成第--32步，即车平面）是由小拖板纵向运动切削外，其余6把刀（完成其余6个工步）均由大拖板载着六角回转工作台横向运动切削，每进行完一个工步，六角回转工位台转动一个工位，进行下一工步的切削。

1．根据本课题要求，采用PLC控制，试设计该控制程序，画出I／O电气接口图。

电动机M1接触器KMl

电动机M2接触器KM2

行程开关SQl：

电动机M3接触器KM3

行程开关SQ2：

行程开关SQ3：

行程开关SQ4

①本题可利用步控指令实现程序控制。

②可利用定时和基本指令组合实现程序控制。

课题七生产线自动装箱的PLC控制

对生产线上某种产品自动按指定数量（如12个）装箱，产品装箱前及装箱后都由传送带传送。

生产线自动装箱控制装置示意图如图所示。

生产产品由传送带A传送，装入由B传送的空箱中。

每12个产品装入一箱，当传送带A传送了12个产品装入一箱后，传送带B将该箱产品移走，并传送下一个空箱到指定位置等待传送带A传送来的产品。

用PLC控制整个控制装置要达到以下要求：

1．按下控制装置启动按钮后，传送带B先启动运行，拖动空箱前移至指定位置，达到指定位置后，由SQ2发出信号，使传送带B制动停止。

2．传送带B停车后，传送带A启动运行，产品逐一落人箱内，由传感器检测产品数量，当累计产品数量达12个时，传送带A制动停车，传送带B启动运行。

生产线自动装箱控制装置示意图

3．上述过程周而复始地进行，直到按下停止按钮，传送带A和传送带B同时停止。

其工作流程图如图所示。

4．应有必要的信号指示，如电源有电、传送带A工作和传送带B工作等。

5．传送带A和传送带B应有独立点动控制，以便于调试和维修。

:

PLC通电信号

控制传送带A运动

传送带A点动按钮：

控制传送带B运动

传送带B点动按钮：

装箱指示

S02信号

计数器信号SQl

①本课题可采用步控指令实现步进控制。

②注意M1、M2制动电路的连接。

课题八锅炉车间输煤机组控制

1．输煤机组控制系统

输煤机组控制系统示意图如图1-1所示，输煤机组控制信号说明见表1-1。

图1-1输煤机组控制系统示意图

表1-1输煤机组控制信号说明

输煤机组的拖动系统由6台三相异步电动机MA1～MA6和一台磁选料器MB1组成。

SF0为手动/自动转换开关，SF1和SF2为自动开车/停车按钮，SF3为事故紧急停车按钮，SF4～SF9为6个控制按钮，手动时单机操作使用。

PB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。

PG1～PG6为MAl～MA6电动机运行指

示，PG7为手动运行指示，PG8为紧急停车指示，PG9为系统运行正常指示，PG10为系统故障指示。

2．输煤机组控制要求

（1）手动开车/停车功能SF0手柄指向左45o时，接点SF1-1接通，通过SF4～SF9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SF0手柄指向右45o时，接点SF0-2接通，输煤机组自动运行。

1）正常开车按下自动开车按钮SF1，音响提示5s后，回收电动机MA6起动运行并点亮PG6指示灯；

10s后，2#送煤电动机MA5电动机起动运行并点亮PG5指示灯；

10s后，提升电动机MA4起动运行并点亮PG4指示灯；

10s后，破碎电动机MA3起动运行并点亮HL3指示灯；

10s后，1#送煤电动机MA2起动运行并点亮PG2指示灯；

10s后，给料器电动机MA1和磁选料器MB1起动运行并点亮PG1指示灯；

10s后，点亮PG9系统正常运行指示灯，输煤机组正常运行。

2）正常停车按下自动停止按钮SF2，音响提示5s后，给料器电动机MA1和磁选料器MB1停车并熄灭PG1指示灯，同时，熄灭PG9系统正常运行指示灯；

10s后，1#送煤电动机MA2停车并熄灭PG2指示灯；

10s后，破碎电动机MA3停车并熄灭PG3指示灯；

10s后，提升电动机MA4停车并熄灭PG4指示灯；

10s后，2#送煤电动机MA5电动机停车并熄灭PG5指示灯；

10s后，回收电动机MA6停车并熄灭PG6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MA1～MA6和磁选料器MB1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PG10点亮，电铃PB断续报警20s，PG10一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SF3时，输煤机组立即全线停车，PB警报声持续10s停止，紧急停车指示灯PG8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MA1～MA6和磁选料器MB1按照程序全部正常起动运行后，PG9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PG10点亮，输煤机组停车。

（3）相关参数

1）MA1～MA6及磁选料器MB1功率如图1-1中所示。

2）指示灯PG：

，DC24V。

3）电铃PB：

8W，AC220V。

3．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。

课题九旋转式滤水器电气控制系统

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2-1所示。

图2-1旋转式滤水器控制框图

2．控制要求

（1）手动调试和检修SF0手柄指向左45o时，接点SF0-1接通，通过SF1、SF2控制按钮，手动开/关电动阀，通过SF3、SF4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SF0手柄指向右45o时，接点SF0-2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：

SF0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SF0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）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。

（7）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。

（8）其他必要的电气联锁与保护，受控对象运行状态显示等。

9）相关参数

1）滤水器电动机MA1：

Y系列，AC380V，kW，6极；

液压泵电动机MA2：

Y系列，AC380V，70W，4极；

减速机4极减速；

电动阀电动机MA3：

AC380V，60W，电动阀自带。

2）差压变送器测量范围：

～可调，电感性电接点输出：

AC220V，1A。

3）指示灯PG：

10mA，DC24V。

4）电铃PB：

11）控制信号说明见表2-1。

表2-1控制信号说明

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。

②基于PLC的旋转式滤水器电气控制系统电路图。

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。

课题十电镀流水线的PLC控制

本选题是为了电镀车间提高工效、促进生产自动化以及减轻劳动强度而设计的一种专用半自动起吊设备，采用远距离控制。

起吊物品为待进行电镀或进行表面处理的各种产品零件。

电镀生产过程是由人工将待加工零件装入吊篮（或挂钩上），在发出信号后，起吊设备便提升并逐段前进，按工艺要求，在需要停留的槽位上停止，并自动下降，下降到位并且停留一段时间（电镀）后，自动提升。

如此完成电镀工艺规定的每一道工序后，返回起吊位置，卸

下加工好的零件，为下一次加工做好准备。

电镀系统结构示意图如图3-1所示。

图3-1电镀系统结构示意图

1.镀槽2.第一电解液回收槽3.第一电解液回收槽

4.第三电解液回收槽5.挂件架6.吊钩7.行车

电镀工艺流程图如图3-2所示。

先将待镀工件放人槽内2min，然后提起悬停30s，随后放人第一电镀液回收槽内浸32s，提起悬停16s，再放人第二电镀液回收槽内浸32s，提起悬停16s，如此循环直到加工过程结束。

整个过程为：

从原始位置开始，行车7停在挂件架5前，挂件架放在固定支架上，由操作人员将待镀工件挂在挂具上，吊钩6勾住挂件架然后启动系统工作（见图3-2）。

图3-2电镀工艺流程示意图

电镀流水线顺序控制系统的动力配置两台电动机。

行车架前的后移动由行车电动机MA1控制，其功率为4kW；

提升电动机MA2控制吊钩上升与下放，其功率为kW。

吊钩上升，提起待镀工件，