PLC课程设计方案任务书jqs.docx
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PLC课程设计方案任务书jqs
可编程控制器
课程设计任务书
苏州科技学院机械工程学院
2013年11月
可编程控制器课程设计任务书
第一节课程设计目的与要求
一、设计目的
可编程序控制器简称PLC,是近年来发展极为迅速、应用面极广的工业控制装置,它已成功地应用于工业中几乎所有领域,能完成从重复开关控制单一机器到复杂的制造加工控制的许多控制任务。
《可编程控制器》已是工科机械专业的一门实用技术课程,既有一定的理论知识,又有实际技能训练,为此,在教案中安排一周的课程设计,其目的是:
1.综合运用PLC极相关课程的理论知识和实际应用知识,进行PLC控制程序设,从而使这些知识得到进一步的巩固,加深和发展。
2.熟悉和掌握PLC控制系统的设计方法,PLC的选型和程序设计。
3.通过课程设计,熟悉设计资料,掌握编程技术,提高编程技巧,从而可以提高PLC技术综合应用设计能力,培养独立分析问题和解决问题的能力,为今后毕业设计及实践打下必要的基础。
二、设计步骤和内容
1.总体方案的确定
根据控制要求,确定总体方案。
2.正确选用电气控制元件和PLC
根据选用的输入输出设备的数目和电气特性,选择合适的PLC,要求进行电气元件的选用说明。
3.分配I/O点,画出I/O连线图
根据选用的输入输出设备,确定I/O端口。
依据输入输出设备和PLC的I/O端口分配关系,画出I/O连线图。
4.程序设计说明及过程分析
要求绘制控制系统流程图,详细进行程序设计过程的分析说明,设计简单、可靠的控制程序。
5.对系统工作原理进行分析,最后审查控制实现的可靠性
检查系统功能,完善控制程序。
6.在学习机上进行程序调试至满足控制要求;
根据系统工作实际工作情况,在学习机上用开关量信号和输出指示灯模拟系统工作实际,逐一置位输入信号,观察程序内容元件运行情况和指示灯输出情况与设计要求是否一致,排查程序和硬件接线错误直至满足控制要求。
7.编写设计说明书
根据设计题目及设计过程编写一份不少于15页的课程设计说明书。
根据设计题目要求绘制电气原理图一张(包含控制系统的主电路、PLC原理图等)。
8.答辩
设计者本人应首先对自己的设计进行5分钟的讲解,然后进行答辩。
三、要求学生完成以下工作任务
1.PLC控制程序梯形图一张;
2.设计出控制系统的模拟实验板,画出面板设计图;
3.完成上机调试运行;
4.设计说明书一份;
课程设计时间:
一周。
四、对课程设计的其他要求及说明
1.设计说明书用纸统一规格,论述清晰,字迹端正,应用资料应说明出处。
2.说明书内容应包括(论文装订次序):
题目、目录、正文(题目要求、题目分析、硬件电路的设计、电气元件的计算与选择、电器元件清单、软件程序的设计、调试过程)、结论、致谢、参考文献等。
应阐述整个设计内容,要重点突出,图文并茂,文字通畅。
3.根据设计题目要求绘制电气原理图一张(包含控制系统的主电路、PLC硬件接线图、PLC梯形图、电气装置总体配置图等)。
4.成绩评定
评定成绩的主要依据:
程序是否正确,说明书是否全面、清晰、图纸设计是否正确,调试过程是否掌握,完成设计任务的质量与数量,工作态度等综合评定成绩。
5.主要参考资料
(1)《小型可编程控制器实用技术》王兆义机械工业出版社
(2)《可编程控制器教程》王兆义机械工业出版社
(3)《机械电气设计简明手册》韩教礼机械工业出版社
(4)《可编程控制器的系统设计与应用实例》成壮行机械工业出版社
(5)《可编程控制器基础及编程技巧》陈宇华南理工大学出版社
(6)《可编程控制器原理应用实验》常斗南机械工业出版社
(7)《FX2系列小型可编程序控制器编程手册》
(8)《可编程序控制器(PC)例题习题及实验指导》杨长能重庆大学出版社
第二节PLC课程设计题目选编
选题一全自动洗衣机的PLC控制
1、工作过程
全自动洗衣机已经是普及的家用电器,并且现在工业用的全自动洗衣机由于其特殊性,也越来越多地采用PLC、变频器和触摸屏控制。
该控制对象具有如下功能:
波轮式全自动洗衣机的洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)是以同一中心安装的。
外桶固定,作剩水用;内桶可以旋转,作脱水(甩干)用。
内桶的四周有许多小孔,使内外桶水流相通。
洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀控制。
进水时,控制系统使进水电磁阀打开,将水注入外桶;排水时,使排水电磁阀打开,将水由外桶排到机外。
洗涤和脱水由同一台电动机拖动,通过电磁阀离合器来控制,将动力传递给洗涤波轮或甩干桶(内桶)。
电磁离合器失电时,电动机带动洗涤波轮实现正、反转,进行洗涤;电磁离合器得电时,电动机带动内桶单向旋转,进行甩干(此时波轮不转)。
水位高低分别由高低水位开关进行检测,启动按钮用来启动洗衣机工作。
2、控制要求
启动时,首先进水,到高水位时停止进水,开始洗涤15s,暂停3s后反转洗涤15s,暂停3s后再正转洗涤,如此反复30次。
洗涤结束后开始排水,当水位下降到低水位时,进行脱水(同时排水),脱水时间为10s。
这样完成一次从进水到脱水的大循环过程。
经过3次上述大循环后(第2、3次为漂洗),进行洗衣完成报警,报警10s后结束全部过程,自动停机。
此外,还要求可以按下排水按钮以实现手动排水;按下停止按钮以实现手动停止进水、排水、脱水及报警。
3、设计任务
(1)完成设计方案;
(2)设计控制程序;
(3)输入/输出地址分配;
(4)绘制主电路和PLC的控制电路;
(5)编写设计说明书。
选题二四层电梯的控制
1概述
电梯的控制越来越多地采用PLC控制,本控制对象是THPLC-DT型四层电梯事物教案模型。
模型电梯由电机拖动,每楼层有四个霍尔开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4检测轿厢位置,每层设上行▲、下行▼按钮开关。
2控制要求
(1)开始时,电梯处于任意一层。
(2)当有外呼信号到来时,电梯响应该呼梯信号。
到达该楼层时,电梯停止运行,电梯门打开,延时3s后自动关门。
(3)当有內呼梯信号到来时,电梯响应该呼梯信号,到达该楼层时,电梯停止运行,电梯门打开,延时3后自动关门。
(4)电梯运行过程中,在电梯上升(或下降)时,任何反方向下降(或上升)的电梯外呼信号均不响应。
但但如果反向呼梯信号前方向无其他内、外呼梯信号时,则电梯响应该外呼梯信号,但不响应二层向下外呼梯信号。
同时,如果电梯达到第三层,而四层没有任何呼梯信号,则电梯可以响应三层向下外呼梯信号。
(5)电梯应具有最远反向外梯响应功能。
例如电梯在一层,而同时有二~四层向下呼梯,则电梯先去四层响应该层向下外呼梯信号。
(6)电梯未平层或运行时,开门按钮和关门按钮均不起作用。
平层且电梯停止运行后,按开门按钮电梯门打开,按关门按钮电梯门关闭。
(7)开始时,电梯处于任意一层。
(8)当有外呼信号到来时,电梯响应该呼梯信号。
到达该楼层时,电梯停止运行,电梯门打开,延时3s后自动关门。
(9)当有內呼梯信号到来时,电梯响应该呼梯信号,到达该楼层时,电梯停止运行,电梯门打开,延时3后自动关门。
(10)电梯运行过程中,在电梯上升(或下降)时,任何反方向下降(或上升)的电梯外呼信号均不响应。
但但如果反向呼梯信号前方向无其他内、外呼梯信号时,则电梯响应该外呼梯信号,但不响应二层向下外呼梯信号。
同时,如果电梯达到第三层,而四层没有任何呼梯信号,则电梯可以响应三层向下外呼梯信号。
(11)电梯应具有最远反向外梯响应功能。
例如电梯在一层,而同时有二~四层向下呼梯,则电梯先去四层响应该层向下外呼梯信号。
(12)电梯未平层或运行时,开门按钮和关门按钮均不起作用。
平层且电梯停止运行后,按开门按钮电梯门打开,按关门按钮电梯门关闭。
3所需设备
(1)THPLC-DT型四层电梯实验教案模型一台;
(2)安装了编程软件的计算机一台;
(3)编程电缆一根;
(4)导线若干;
(5)PLC主机一台,应选用40点机型
4设计任务
(1)完成设计方案;
(2)设计控制程序;
(3)输入输出地址分配;
(4)绘制主电路和PLC控制电路;
(5)元器件型号的选择;
(6)设计说明书。
选题三自动门的控制
1.概述
随着PLC功能的不断提高和完善,PLC的使用越来越广泛。
PLC不仅能够在工业环境较差,可靠性要求较高,系统工艺复杂,输入/输出以开关量为主的工业制动控制系统或装置中,出色完成任务,同时PLC对模拟量的处理能力也很强,在很多情况下,也可以取代工业控制计算机(IPC)作为主控制器,来完成复杂的工业控制任务。
本次课程设计的是PLC对自动门的控制。
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、关门到位限位开关K4、开门执行机构KM1、关门执行机构KM2等部件组成。
光电探测开关检测到人或物体时为ON,否则为OFF。
自动门控制系统的动作如下:
人靠近自动门时,感应器K1或K2闭合,使得KM1得电,驱动电动机高速(KMH得电)开门(正转);当碰到开门减速开关X1时,变为低速开门(KML得电);当碰到开门限位开关K3时,电动机停止,开始进入延时等待阶段。
若在开门过程中感应器检测到无人状态超过0.5秒,则立刻反转电动机关门(KM2得电);当碰到关门减速开关X2时,变为低速关门;当碰到关门限位开关K4时,电动机停止。
而在关门过程中若感应器检测到有人,则立即停止关门,延时0.5秒后转为开门。
2、设计任务
(1)完成设计方案
(2)设计控制程序
(3)输入/输出地址分配
(4)绘制主电路和PLC的控制电路
(5)实验调试和元器件型号的选择
(6)编写设计说明书。
选题四十字路口带倒计时显示的交通信号灯控制
1、十字路口带倒计时显示的交通信号灯控制要求如下:
(1)南北方向为主干道,绿灯亮的时间比东西方向次干道绿灯亮的时间多一倍,黄灯间隔0.5s闪烁3s后切换到红灯。
信号灯工作时序图见图1,一次循环共需96s。
(2)时序图
图2.1时序图
(3)主干道的数码显示应该与红、黄、绿灯同步,且两条主、次干道应该一样显示。
例如:
南北方向绿灯亮时,东西方向和南北方向均应显示数字63(绿灯亮60s,黄灯亮3s),然后隔秒减1;当减到0时,换成东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮,此时数码管应显示33,然后隔秒减1;当减到0时,再进行切换,完成一次工作循环。
(4)有白天/夜间操作转换开关、运行/停止开关、紧急操作开关1号和2号,其功能如下:
1)白天/夜间操作转换开关在“白天”位置时,按上述时序正常工作;在“夜间”位置时,两边均只有黄灯闪烁。
运行开关在接通电源时,方可切换白天/夜间开关。
2)开关在“运行”位置时,系统启动;在“停止”位置时,系统关闭。
3)当有特殊情况(如事故)需某一方向的绿灯一直亮时,则应用紧急操作开关实现此功能。
例如:
1号开关=“1”是,南北方向绿灯一直亮,东西方向红灯一直亮;2号开关=“1”时,东西方向绿灯一直亮,南北方向红灯一直亮。
若关闭紧急开关,则系统恢复正常。
2、设计任务
(1)完成设计方案
(2)设计控制程序
(3)输入/输出地址分配
(4)绘制主电路和PLC的控制电路
(5)实验调试和元器件型号的选择
(6)编写设计说明书。
选题五C650车床控制要求
C650普通卧式车床由三台三相笼型异步电动机拖动,即主轴电动机M1、冷却电动机M2和刀架快速移动电动机M3。
1)主电动机M1(功率为20kW)完成主轴主运动和刀具进给运动的驱动,电动机采用全压下空载直接启动,能实现正反两个方向的连续运行,并可进行正反两个旋向的电器停车制动,为加工调整方便,还具有点动功能。
2)冷却泵电动机M2,在加工时提供切削液,采用直接起动停止方式,并且为连续工作状态。
3)快速移动电动机M3,单向点动、短时运行,随时手动控制起停。
4)电路应有必要的保护和联锁,又安全可靠的照明电路。
表C650车床控制信号说明
符号
名称及用途
符号
名称及用途
符号
名称及用途
M1
主电动机
SQ
快移电动机点动行程开关
TC
控制变压器
M2
冷却泵电动机
SA
开关
FU1~6
熔断器
M3
快速移动电动机
KS
速度继电器
FR1
主电动机过载保护热继电器
KM1
主电动机正转接触器
PA
电流表
FR2
冷却泵电动机保护热继电器
KM2
主电动机反转接触器
SB1
总停按钮
R
限流电阻
KM3
短接限流电阻接触器
SB2
主电动机正向点动按钮
EL
照明灯
KM4
冷却泵电动机起动接触器
SB3
主电动机正转按钮
TA
电流互感器
KM5
快移电动机起动接触器
SB4
主电动机反转按钮
QS
低压断路器
KA
中间继电器
SB5
冷却泵电动机停转按钮
KT
通电延时时间继电器
SB6
冷却泵电动机起动按钮
选题六、自动售货机PLC控制
1.工作要求:
1)此售货机可投入1元硬币、5元纸币。
(P252INCP加1脉冲)
2)所售饮料标价:
矿泉水——2元可乐——3元
咖啡——5.00元
3)当投入的硬币和纸币总价值超过所购饮料的标价时,所有可以购买饮料的指示灯均亮,作可购买提示。
(如:
当投入的硬币总价值超过2元,矿泉水按钮指示灯亮;当投入的硬币总价值超过3元,可乐、矿泉水按钮指示灯均亮;当投入的硬币总价值超过5.00元所有饮料按钮指示灯都亮)。
4)当饮料按钮指示灯亮时,才可按下需要购买饮料的按钮,购买相应饮料,(如:
当可乐按钮指示灯亮时,按可乐按钮,则可乐排出10s后自动停止,此时可乐按钮指示灯闪烁)
5)购买饮料后,系统自动计算剩余金额,并根据剩余金额继续提示可购买饮料(指示灯亮)。
6)若投入的硬币和纸币总价值超过所消费的金额时,找余指示灯亮,按下退币按钮,就可退出多余的钱。
7)系统退币箱中只备有1元硬币,退币时系统根据剩余金额退出1元硬币。
表3-3自动售货机控制信号说明
输 入
输 出
X
说 明
Y
说 明
X0
退币按钮
Y0
找余指示灯
X1
1元硬币识别器
Y1
1元硬币退币机构
X2
5元纸币识别器
Y2
矿泉水出口
X3
矿泉水按钮
Y3
可乐出口
X4
可乐按钮
Y4
咖啡出口
X5
咖啡按钮
Y5
矿泉水按钮指示灯
Y6
可乐按钮指示灯
Y7
咖啡按钮指示灯
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