1、一、課程設計的目的和要求1.1 目的課程設計主要目的，是通過某一生產設備的電氣控制裝置的設計實踐，了解一般電氣控制設計過程、設計要求、應完成的工作內容和具體設計方法。通過設計也有助于復習、鞏固以往學習的內容，達到靈活應用的目的。電氣設計必須滿足生產設備和生產工藝要求，因此，設計之前必須了解設備的用途、結構、操作要求和工藝過程，在此過程中培養從事設計工作的整體觀念。“電氣控制與可編程序控制器”課程設計是在完成該門課的理論與實驗教學的學習之后進行的，目的在于訓練學生面對具體的工程問題時，學會分析其工藝流程與控制要求、擬定控制方案、選型機床電器元件和PLC 以及設計電氣控制電路、程序編制與調試運行等

2、方面的實戰能力，從而能應用機床電氣控制與PLC 技術來解決以順序、開關邏輯控制為主的一般機床電氣工程的應用與設計問題。課程設計應強調以能力培養為主，在獨立完成設計任務的同時要注意多方面能力的培養與提高，主要包括以下幾方面：1）綜合運用專業及基礎知識，解決實際工程技術問題的能力。2）查閱資料及調研的能力。3）工程繪圖能力。4）撰寫技術報告和編制技術資料的能力。1.2 要求1、在接受設計任務并選定課題后，應根據設計要求和應完成的設計內容，擬訂設計任務書和工作進度計劃，確定各階段應完成的工作量，妥善安排時間。2、在確定方案的過程中應積極思考并主動提出問題，以取得指導教師的幫助，在此階段提倡廣泛討論，

3、做到思路開闊，依據充分。3、按照機床電氣控制與PLC 的控制系統設計步驟及設計要點，根據具體課題任務及要求，進行控制系統的設計、編程、調試與運行。4、掌握在PC 機上，使用編程軟件來編制PLC 應用程序，并下載到PLC 中進行調試、運行。5、按以上設計步驟與設計要求編制出以下資料：(1) 圖紙：工藝流程圖及外部信號分布圖(手工繪圖)； PLC 電氣控制系統外部接線圖(手工繪圖)；(2) 課程設計說明書：要求文字通順、字跡工整、2-3 千字、圖文并茂。其中，課程設計論文大綱要求如下： 項目概述； 主要功能與技術要求； 設計方案論證； PLC 控制系統的設計(I0 分析、PLC 選型、存儲容量核算

4、、外部電路及接線設計、梯形圖與程序設計等)； 調試與運行； 結論與體會。二、PLC控制系統設計原則及步驟2.1 PLC控制系統設計的基本原則1、最大限度地滿足工藝流程和控制要求。工藝流程的特點及要求是開發PLC 控制系統的主要依據。設計前，應深人現場進行調查研究，收集資料，明確控制任務。2、監控參數、精度要求的指標以滿足實際需要為準，不宜過多、過高，力求使控制系統簡單、經濟，使用及維修方便，并可降低系統的復雜性和開發成本。3、保證控制系統的運行安全、穩定、可靠。正確進行程序調試、充分考慮環境條件。選用可靠性較高的PLC、定期對PLC 進行維護和檢查等都是很重要和必不可少的。4、考慮到生產的發展

5、和工藝的改進，在選擇PLC 容量時，應適當留有余量。2.2 PLC控制系統設計的基本步驟1、首先要分析控制任務，了解被控對象的工藝流程，畫出工藝流程圖。2、確定PLC 的輸入、輸出信號的類型、點數，正確選擇輸入、輸出模塊的規格、型號；根據主電路如電機、電磁閥的容量及操作要求，合理選擇配電、保護和控制電器。3、進行必要的計算，合理選擇低壓電器及PLC 的類型和容量等。4、編制I/O 分配表及所用到的PLC 內部有關如時間繼電器、計數器、中間繼電器等元件的地址編號表。5、畫出梯形圖或順序控制流程圖(SFC 狀態流程圖)、步進梯形圈和外部接線圖等。6、按照梯形圖用助記符語言編程或按順序控制流程圖用步

6、進順控指令方法編制PLC 應用程序。編程可手動編程也可按制造廠提供的編程軟件平臺，輸入梯形圖在PC 機上自動編程。7、用手持式編程器或PC 機通過RS-232 串形通信口，將編制好的程序寫入到PLC 的存儲器中。先接上專用RS-232 通信電纜，一端連接PLC，一端連接PC 機9 芯插頭，設置好異步串形通信參數（如傳送位數、通信速率等)，即可下載程序至PLC。8、進行實驗室模擬調試，輸入可用按鈕、開關或模擬信號等代替現場采集到的信號，輸出負載用信號燈等代替，其目的是驗證用戶程序的控制邏輯是否符合工藝要求。9、進行PLC 主電路及外部配套電路設計，如PLC 和各類負載供電電源、外部主電路及控制繼

7、電器連鎖電路設計等，以及控制柜、外部接線等設計。10、現場運行調試。先不帶載，只帶接觸器線圈與信號燈進行分段、分級調試。正常后，再帶實際負載運行，最后固化程序存在PLC 的EPROM 中。然后考機運行，時間約72 小時。主要考核系統穩定性、抗干擾性等。三、課程設計課題有以下9 個實訓課題可供選用：（1） 全自動洗衣機PLC 控制系統；（2） 物料自動混合裝置PLC 控制系統；（3） 機械手PLC 控制系統；（4） 自動焊錫機PLC 控制系統；（5） 皮帶運輸機PLC 控制系統；（6） 按鈕式人行橫道指示燈PLC 控制系統。四、課程設計項目內容及要求課題一 全自動洗衣機控制系統一、實訓目的通過實

8、際控制系統的建立，訓練應用PLC 技術解決實際控制問題的思想和方法。二、控制要求如圖1.1 所示，波輪式全自動洗衣機的洗衣桶(外桶)和脫水桶(內桶)是以同一中心安裝的。外桶固定，作為盛水用，內桶可以旋轉，作為脫水(甩干)用。內桶的四周有許多小孔，使內、外桶的水流相通。洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥控制。進水時，控制系統使進水電磁閥打開，將水注入外桶；排水時，使排水電磁閥打開將水由外桶排到機外。洗滌和脫水由同一臺電機拖動，通過電磁離合器來控制，將動力傳遞給洗滌波輪或甩干桶(內桶)。電磁離合器失電，電動機帶動洗滌波輪實現正、反轉，進行洗滌；電磁離合器得電，電動機帶動內桶單向旋轉，進

9、行甩干(此時波輪不轉)。水位高低分別由高低水位開關進行檢測。起動按鈕用來啟動洗衣機工作。啟動時，首先進水，到高水位時停止進水，開始洗滌。正轉洗滌15s，暫停3s 后反轉洗滌15s，暫停3s 后再正轉洗滌，如此反復30 次。洗滌結束后，開始排水，當水位下降到低水位時，進行脫水(同時排水)，脫水時間為10s。這樣完成一次從進水到脫水的大循環過程。經過3 次上述大循環后(第2、3 次為漂洗)，洗衣完成報警，報警10s 后結束全過程，自動停機。三、實訓要求：1. 畫出工藝流程圖，并在圖上標出元件表（I/O 表）；2. 分析I/O 性質，計算I/O 點數，存儲容量，PLC 選型；3. 畫順控流程圖及梯形

10、圖；4. 在PC 機上編程并下載到PLC 中；5. 運行調試；6. 畫PLC 外部接線圖（含電機主電路圖及供電圖）；7. 撰寫課程設計論文。課題二 物料自動混合裝置控制系統一、實訓目的1. 用PLC 構成物料自動混合控制系統。2. 掌握PLC 編程的技巧和程序調試的方法。3. 訓練應用PLC 技術實現一般生產過程控制的能力。二、控制要求1初始狀態如圖2.1 所示混合裝置的容器是空，F1、F2、F3 和F4 分別是物料A、B、C 進料及混合液排空電磁閥，M 是攪拌電動機，Ll、L2 和L3 分別是貯罐的高液位、中液位和低液位的液位傳感器，H 是加熱器，T 為溫度傳感器。2物料自動混合控制按下啟動

11、按鈕，開始下列操作。（1）電磁閥F1 開啟，開始注入物料A，至高度L2(此時L2、L3 均為ON)時，關閉閥F1,同時開啟電磁閥F2，注入物料B，當液面上升至L1 時，關閉閥F2。（2）停止物料B 注入后，啟動攪拌電動機M，使A、B 兩種物料混合10s。（3）10s 后停止攪拌，開啟電磁閥F4，放出混合物料,當液面高度降至L3 后，再經5s關閉閥F4。3停止操作按下停止按鈕，停止操作，回到初始狀態。三、實訓要求：1. 畫出工藝流程圖，并在圖上標出元件表（I/O 表）；2. 分析I/O 性質，計算I/O 點數，存儲容量，PLC 選型；3. 畫順控流程圖及梯形圖；4. 在PC 機上編程并下載到PL

12、C 中；5. 運行調試；6. 畫PLC 外部接線圖（含電機主電路圖及供電圖）；7. 撰寫課程設計論文。課題三 機械手PLC控制系統一、實訓目的1 熟悉步進順控指令的編程方法；2 掌握單流程程序的編制；3 掌握機械手的程序設計及其外部接線。二、控制要求設 計一個用PLC控制的將工件從A點移到B點的機械手的控制系統。其控制要求如下：1手動操作， 每個動作均能單獨操作， 用于將機械手復歸至原點位置；2連續運行，在原點位置按起動按鈕或當光電探測器探測到有工件時，機械手按 圖4.1連續工作一個周期，一個周期的工作過程如下：原點下降夾夾緊(T)上上升右移下降放松(T)上升左移到原點， 時間T由教師現場規定

13、。三、實訓要求：1. 畫出工藝流程圖，并在圖上標出元件表（I/O 表）；2. 分析I/O 性質，計算I/O 點數，存儲容量，PLC 選型；3. 畫順控流程圖及梯形圖；4. 在PC 機上編程并下載到PLC 中；5. 運行調試；6. 畫PLC 外部接線圖（含電機主電路圖及供電圖）；7. 撰寫課程設計論文。課題四 自動焊錫機PLC控制系統自動焊錫機的工作示意圖一、實訓目的1 熟悉步進順控指令的編程方法；2 掌握單流程程序的編制；3 掌握自動焊錫機的程序設計及其外部接線。二、實訓要求設 計一個用PLC 控制的自動焊錫機的控制系統。其控制要求如下。自動焊錫機的控制過程為： 起動機器， 除渣機械手上升電磁

14、閥得電上升，將待除渣工件托盤上升到位碰SQ7， 停止上升； 左行電磁閥得電， 機械手左行到位碰SQ5，停止左行；下降電磁閥得電，機械手下降到位碰SQ8，停止下降；將己焊好工件取出，然后右行電磁閥得電，機械手右行到位碰SQ6，停止右行，對己焊好工件除渣。如需對工件焊錫， 則焊錫機械手上升電磁閥得電， 將待焊伴錫工件托盤上升， 上升到位碰SQ3， 停止上升； 托盤右行電磁閥得電， 托盤右行到位碰SQ2，托盤停止右行；托盤下降電磁閥得電，托盤下降到位碰SQ4，停止下降， 工件焊錫。當焊錫時間到； 托盤上升電磁閥得電， 托盤上升到位碰SQ3， 停止上升； 托盤左行電磁閥得電， 托盤左行到位碰SQl，

15、托盤停止左行；托盤下降電磁閥得電，托盤下降到位碰SQ4，托盤停止下降，已焊好工件取出。延時5s 后， 自動進入下一循環。要求能單次或連續循環運轉。簡易的動作示意三、實訓要求：1. 畫出工藝流程圖，并在圖上標出元件表（I/O 表）；2. 分析I/O 性質，計算I/O 點數，存儲容量，PLC 選型；3. 畫順控流程圖及梯形圖；4. 在PC 機上編程并下載到PLC 中；5. 運行調試；6. 畫PLC 外部接線圖（含電機主電路圖及供電圖）；7. 撰寫課程設計論文。課題五 皮帶運輸機PLC控制系統皮帶運輸機的動作示意圖一、實訓目的1 熟悉步進順控指令的編程方法；2 掌握選擇性流程程序的編制；3 掌握皮帶

16、運輸機的程序設計及其外部接線。二、實訓要求設 計一個用PLC 控制的皮帶運輸機的控制系統。其控制要求如下：在 建材、化工、機械、冶金、礦山等工業生產中廣泛使用皮帶運輸系統運送原料或物品。供料由電閥DT 控制，電動機M1、M2、M3、M4 分別用于驅動皮帶運輸線PD1、PD2、PD3、PD4。儲料倉設有空倉和滿倉信號， 其動作示意簡圖如圖所示， 其具體要求如下：1正常起動，倉空或按自動起動按鈕時的起動順序為M1、DT、M2、M3、M4，間 隔時間5s；2正常停止，為使皮帶上不留物料，要求順物料流動方向按一定時間間隔順序停止， 即正常停止順序為DT、M1、M2、M3、M4， 間隔時間5s；3故障后

17、的起動，為避免前段皮帶上造成物料堆積，要求按物料流動相反方向按一定時間間隔順序起動， 即故障后的起動順序為M4、M3、M2、M1、DT，間隔時間10s；4緊急停止，當出現意外時，按下緊急停止按鈕，則停止所有電動機和電磁閥；5 具有點動功能。三、實訓要求：1. 畫出工藝流程圖，并在圖上標出元件表（I/O 表）；2. 分析I/O 性質，計算I/O 點數，存儲容量，PLC 選型；3. 畫順控流程圖及梯形圖；4. 在PC 機上編程并下載到PLC 中；5. 運行調試；6. 畫PLC 外部接線圖（含電機主電路圖及供電圖）；7. 撰寫課程設計論文。課題六 按鈕式人行橫道指示燈PLC控制系統一、實訓目的1 熟悉步進順控指令的編程和用法；2