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《电气控制与PLC》课程设计任务书课题名称：可编程控制系统设计系别：电子与信息工程学院专业：建筑电气与智能化班级：09建筑电气①②时间：2010年1月4日至2010年1月13日指导教师：张鸿恺杨亚龙郑长勇谢陈磊李杨李善寿系主任（签字）：2011年12月31日课程设计任务书一．课题名称：可编程控制系统设计二．课程设计目的和要求1．设计目的本课程设计是本门课程课堂教学的延伸和发展，是理论知识与工程实践之间的衔接。课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。课程设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。在专业知识与研究方法方面为日后的毕业设计乃至毕业后的工作奠定良好的基础。2．设计要求(1)在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。(2)在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导数师的帮助，同时要广泛讨论，依据充分。在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。(3)要求电气原理图设计可行，基本能够实现课题要求的功能。程序流程框图绘制规范。(4)完成一份课程设计报告,要求将设计内容及设计工作需要注意的事项写成一份设计报告，要求文字通畅、字迹工整，3000---5000字。(5)应在规定的时间内完成所有的设计任务。三．课程设计内容及步骤1、设计子课题见附录2、设计内容见附录子课题说明3.步骤(1)根据要求拟定设计任务。(2)系统总体方案的确定(3)PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配(4)程序框图和梯形图设计(5)总体检查、修改、补充及完善。主要内容包括：(6)撰写设计报告a.设计题目b.任务要求c.系统总体方案d.PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配e.程序框图和梯形图设计f.心得体会和参考资料四．课程设计时间分配课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。第一阶段：阅读研究课程设计指导书与任务书，复习有关知识，收集文献资料，设计系统框图。此阶段约占总时间的20%。（提交查阅的资料，总体方案设计）第二阶段：完成主要程序框图绘制，可编程控制器外部电路设计和程序设计。约占总时间的60%。（提交梯形图程序，包括元器件选型）第三阶段：整理、汇总、撰写课程设计报告。约占总时间的20%。（1月13号交课程设计报告）五．考核方式及成绩评定1．考核方式由平时检查、提问抽查、课程考试成绩与说明书质量（答辩）等几方面结合起来考虑：学习与设计态度的认真性，课堂知识理解掌握的深入程度，设计方案的正确性或合理性，程序的合理性，是否独立完成，是否具有独立分析解决问题的能力和创新精神等。2．考核成绩评定标准成绩按优、良、中、及格、不及格五级分制评定。优：学习与设计态度很认真，设计方案正确，独立完成程序和电路设计，独立完成外围电路接线。良：学习与设计态度认真，设计方案基本正确，参考完成程序设计，独立完成外围电路接线。中：学习与设计态度较认真，设计方案基本正确，拷贝他人程序，能局部修改程序，能完成外围电路接线。及格：学习与设计态度一般，设计方案基本正确，拷贝他人程序，能完成外围电路接线。不及格：学习与设计态度很不认真，设计方案有原则错误，不能完成外围电路接线，或抄袭行为严重。六．参考文献1．电气控制设计类书籍2．电机拖动类书籍3．可编程控制器设计类书籍4．电路分析类书籍5．互连网相关资源附:课程设计子课题:1、十字路口交通灯PLC控制系统设计2、全自动洗衣机的PLC控制系统设计3、液体混合的PLC控制系统设计4、电镀生产线的PLC控制系统设计5、简易物料搬运机械手的PLC控制系统设计6、小车行驶的PLC控制系统设计课程设计报告书写规范1．目录2．原理介绍和分析部分3．根据要求选择系统方案4．PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配5．程序框图和程序设计6．心得体会（1页纸就够）课程设计说明书要求1.课程设计说明书应书写在学院统一印制的课程设计（论文）说明书上，书写应认真，字迹工整，论文格式参考国家正式出版的书籍和论文编排。2.论理正确、逻辑性强、文理通顾、层次分明、表达确切，并提出自己的见解和观点。3.课程设计说明书应有目录、摘要、序言、主干内容（按章节编写）、主要结论和参考书。4.课程设计说明书应包括按上述设计步骤进行设计的分析和思考内容和引用的相关知识。题目一：十字路口交通灯PLC控制系统设计一、课题内容及控制要求采用PLC构成十字路口南北向和东西向交通信号灯的电气控制。交通信号灯正常时的时序图如图1所示。当起动开关接通时，首先是南北红灯亮并维持25秒，在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，但只维持20秒。20秒到时，东西绿灯闪亮3秒后熄灭，东西黄灯再亮2秒。然后东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时南北红灯熄灭，南北绿灯亮。东西红灯亮并维持30秒。南北绿灯亮并维持25秒。25秒到时，南北绿灯闪亮3秒后熄灭，南北黄灯再亮2秒。2秒到时，南北黄灯熄灭，南北红灯亮，同时东西红灯熄灭。东西绿灯亮。开始第二周期的动作。以后周而复始地循环。绿灯或红灯闪亮的周期为1秒（即亮0.5秒，熄0.5秒）。当起动开关断开时，所有信号灯熄灭。当发生急车要求强行通过时，急车强通控制时序图如图2所示。急车强通信号受急车强通开关的控制。有急车来时，将该方向急车强通开关接通，无论原来信号灯的状态如何，一律强制让急车方向的绿灯亮，使急车放行，直至急车通过为止。急车一过，将急车强通开关断开，信号灯的状态立即转为急车放行方向上的绿灯闪3次，随后按正常时序控制。急车强通信号只能响应一路方向的急车，若两个方向先后来急车．则响应先来的一方，随后再响应另一方。图1十字路口交通灯正常工作时序图图2急车强通控制时序图表1十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SB1交通灯正常工作控制开关H1南北向绿灯指示SB2南北向急车强通开关H2南北向黄灯指示SB3东西向急车强通开关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）。④PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配。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。题目二：全自动洗衣机的PLC控制系统设计一、课题内容全自动洗衣机的实物示意图如图1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。进水口启动按钮停止按钮排水按钮控制器高水位开关低水位开关排水口内桶外桶波盘洗涤电机图1自动洗衣机示意图二、控制要求PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。1、按下启动按扭及水位选择开关，开始进水，水满（即水位到达高低）时停止进水。2、2秒后开始洗涤。3、洗涤时，正转15秒后暂停，暂停3秒后开始反转洗涤，反转洗涤15秒后暂停，暂停3秒。4、如此循环3次，总共180秒后开始排水，排空后（水位下降到低位）开始脱水并继续排水。脱水10秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。5、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。6、报警10秒结束全部过程，自动停机。7、此外按排水按钮可实现手动排水；按停车按扭可停止进水、排水、脱水及报警。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PLC硬件配置电路。2、根据控制要求，画出全自动洗衣机运行框图，并编制全自动洗衣机PLC控制程序。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的全自动洗衣机电气控制电路图。③PLC控制程序（梯形图）。④PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配。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。题目三：液体混合的PLC控制系统设计一、课题内容及控制要求液体自动混合原理图如图1所示。从图中可知，本混合装置用来将两种液体进行混合。S1、S2、S3是液面传感器，液体A、B的阀门和混合液的阀门由电磁阀V1、V2和V3进行控制，M为搅拌电机。它们的控制要求如下：1、装置投入运行前，要将液体A、B的阀门关闭，混合液的阀门打开30s，将容器内的液体排空后关闭。2、按下启动按钮SBl，液体A的阀门打开，液体A流入容器；当液体A的液面到达L2时，S2会接通，从而关闭液体A的阀门，打开液体B的阀门。当液面达到L1时，液体B的阀门会关闭，搅拌电机则开始运转，将液体A和B的混合液体进行搅匀。搅拌电机运转60s后停止，然后混合液体的阀门打开，开始将搅拌均匀的混合液体排出。当容器内的液面下降到L3时，S3由接通变为断开。再过10s，容器内的液体排空，混合液的阀门关闭。3、按下停止按钮SB2后，回到开机初始化状态，混合液的阀门打开30s后关闭，等待按下启动按钮，开始下一周期的操作。此外，要求设置手动、连续运行2种工作方式。图1液体自动混合原理图二、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，编制液体混合PLC控制程序。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的液体混合电气控制电路图。③PLC控制程序（梯形图）。④PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配。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。题目四：电镀生产线的PLC控制系统设计一、课题内容及控制要求某电镀生产线采用专用行车，行车架上装有可升降的吊钩。行车和吊钩各由一台电动机拖动。行车的进退和吊钩的升降均由相应的限位开关SQ定位。假定该生产线有三个槽位(实际生产线上槽位还会多些)，工艺要求为：工件放入镀槽中，电镀280秒后提起，停放28秒。让镇液从工件上流回镀槽，然后放入回收液槽中浸30秒。提起后停15秒，接着放入清水槽中清洗30秒。最后提起停15秒后，行车返回原位，电镀一个工件的全过程结束。根据上述工艺要求，电镀生产线的工艺流程如图1所示，具体说明如下：原位是指行车在挂件架上方，吊钩下降到最下方。在原位，操作入员把将要电镀的工件放在挂具上，即可开始电镀工作。1、吊钩上升，提起工件，碰到上限开关SQ5时停止，转到下一步工序；2、行车前进，全压下SQ1时才停止，刚好在镀槽的上方；3、吊钩下降，到压下SQ6时才停止，工件浸入镀液中。定时280秒；4