年电气控制与PLC专业课程设计题目.doc

青岛理工大学
~（2）年电气控制和PLC课程设计题目
（建电121~2、电管121~2）

课题一. 自动药片装瓶机控制 电管121班学号单数
课题二. 停车场车位PLC控制 电管121班学号双数
课题三. 十字路口交通信号灯控制系统设计 电管122班学号单数
课题四. 自动装料系统PLC控制 电管122班学号双数
课题五. 全自动洗衣机PLC控制 建电121班学号单数
课题六. 锅炉车间输煤机组控制 建电121班学号双数
课题七. 电镀流水线PLC控制 建电122班学号单数
课题八. 箱体加工专用机床PLC控制 建电122班学号双数

课题一. 自动药片装瓶机控制
1. 任务描述
这是一个将一定数量药片自动连续地装入到药瓶中控制任务，系统模拟示意图如右图所表示。
2.控制要求
点击选择装瓶数量选择窗口，选择每瓶装入药片数量， 显示窗口显示表示目前每瓶装药数量。当选定要装入瓶中药片数量后，接通系统开关，电动机M驱动皮带机运转，延时5秒后（或采取位置检测开关） 皮带上药瓶抵达装瓶位置，皮带机停止运转。当电磁阀Y打开装有药片 装置后，经过光电传感器B1，对进入药瓶药片进行计数，当药瓶中药片达成预先选定数量后，电磁阀Y关闭，皮带机重新自动开启，使药片装瓶过程自动连续运行。假如目前装药过程正在进行时， 需要改变药片装入数量（比如7片改为5片）则只有在目前药瓶装满后，从下一个药瓶开始装入改变后数量。 假如在装药过程中止开系统开关，则在目前药瓶装满后，系统停止运行。
3．设计任务
 1) 依据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包含主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。
 2) 依据控制要求，编制自动药片装瓶机控制PLC控制程序，并利用CX_Simulator及CX_Designer进行仿真模拟运行。
 3) 编写设计说明书，内容包含： 
① 设计过程和相关说明。 
② 基于PLC自动药片装瓶机电气控制系统电路图。 
③ PLC控制程序（梯形图和指令表）。
④ 电器元器件选择和相关计算。 
⑤ 电气设备明细表。 
⑥ 参考资料、参考书及参考手册。 
⑦ 其它需要说明问题，比如操作说明书、程序调试过程、碰到问题及处理方法、对课程设计认识和提议等。
课题二. 停车场车位PLC控制
1．任务描述
这是一个停车场车位自动显示管理系统，其任务是通知入库车主停车场车位情况，16车位系统模拟示意图图。
2．控制要求
1）.停车场有16个车位，系统设置一个总控按钮，按一下系统工作，再按一下系统停止工作，并设置一个总控按钮指示灯，以表示系统工作状态。
2）.停车场入口处和出口处分别各设置两个车辆检测器，其作用为：
（1）检测车辆进出状态，并计数以确定停车场实际停车数量。
（2）控制出入口道闸起落。
（3）预防道闸砸车。
3）停车场入口设置指示灯，以指示车位是否已满；并设置两位七段显示LED，以显示剩下车位。车位已满，来车，入口道闸也不会抬起；车位未满时，来车，入口道闸抬起。
4）. 是否来车，由车辆检测器检测，其输出为触点ON或OFF信号。
5）. 车辆在道闸下，道闸不许可放下，以预防砸车。
6）. 每个车位均设有车辆检测器，以检测该车位是否有车，如无车，该车位指示灯亮。
7）. 出口只要检测到有车要出库，出口道闸抬起。
3. 相关参数
 1) 全部车位指示灯由交流220V供电，1W。出入口指示灯由交流220V供电，20W。
 2) 道闸：25W，AC220V。
 3) 车辆检测器： 5W，AC220V
4．设计任务
 1) 依据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包含主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。
 2) 依据控制要求，编制PLC控制程序，并利用CX_Simulator及CX_Designer进行仿真模拟运行。
 3) 编写设计说明书，内容包含： 
① 设计过程和相关说明。 
② 电气控制系统电路图。 
③ PLC控制程序（梯形图和指令表）。
④ 电器元器件选择和相关计算。 
⑤ 电气设备明细表。 
⑥ 参考资料、参考书及参考手册。 
⑦ 其它需要说明问题，比如操作说明书、程序调试过程、碰到问题及处理方法、对课程设计认识和提议等。

课题三．十字路口交通信号灯控制系统设计
1．任务描述
这是一个十字路口交通信号灯控制系统，其任务是在不一样时段以不一样方法控制十字路口交通信号灯，确保城市道路通畅。其系统模拟示意图图。

2．控制要求
1）. 系统开启受控制按钮控制，按一下开启，再按一下系统停止，并有开启/停止指示。
2）. 控制对象有8个：
东西方向红灯两个；南北方向红灯两个；
东西方向绿灯两个；南北方向绿灯两个；
东西方向黄灯两个；南北方向黄灯两个；
东西方向左转弯绿灯两个；南北方向左转弯绿灯两个。
3）. 控制规律：
（1）. 高峰时段按时序图二运行，正常时段按时序图三运行，晚上时段按提醒警告方法运行，规律为：东南西北四个方向黄灯全部闪亮，其它灯全部熄灭，黄灯闪亮按亮0.5s，灭0.5s规律反复循环。
（2）. 高峰时段、正常时段及晚上时段时序分配按时序图一运行。

3. 相关参数
   全部信号灯由交流220V供电，20W。
4．设计任务
 1) 依据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包含主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。
 2) 依据控制要求，编制PLC控制程序，并利用CX_Simulator及CX_Designer进行仿真模拟运行。
 3) 编写设计说明书，内容包含： 
① 设计过程和相关说明。 
② 电气控制系统电路图。 
③ PLC控制程序（梯形图和指令表）。
④ 电器元器件选择和相关计算。 
⑤ 电气设备明细表。 
⑥ 参考资料、参考书及参考手册。 
⑦ 其它需要说明问题，比如操作说明书、程序调试过程、碰到问题及处理方法、对课程设计认识和提议等。

课题四．自动装料系统PLC控制
1． 任务描述
图 自动装料示意图
自动装料系统由料斗、四节传送带组成，其任务是把料斗中料顺利装载到运输车内。其系统模拟示意图图。

2． 控制要求
1）. 开启控制
按下开启按钮SF1系统开启，红灯PG2灭，绿灯PG1亮，表明许可汽车开进装料。料斗出料电磁阀MB1关闭，若料位传感器BG0置为OFF（料斗中物料不满），进料阀MB2开启进料（PG6亮）。当BG0置为ON（料斗中物料已满），则停止进料，MB2关闭（PG6灭）。电动机MA1、MA2、MA3、MA4均为OFF。
2）. 装车控制
装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开关BG1置为ON，红色信号灯PG2亮，绿灯PG1灭；同时开启电机MA4，2s后开启电机MA3, 2s后开启电机MA2, 2s后开启电机MA1，2s后打开出料阀MB1（BG5亮），物料经出料斗出料。当车装满时，限位开关BG2为ON，料斗关闭，2s后电机MA1停止，再经2s后电机MA2停止，再经2s后电机MA3停止，再经2s后电机MA4停止，MA4停止同时红灯PG2灭，绿灯PG1亮，汽车能够开走，计数器计数。
3）. 停机控制
当装满120车或按下停止按钮SF2，自动装料系统停止运行。
3． 相关参数
传送带电机：AC380V，3KW

表 控制信号说明

4．设计任务
 1) 依据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包含主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。
 2) 依据控制要求，编制PLC控制程序，并利用CX_Simulator及CX_Designer进行仿真模拟运行。
 3) 编写设计说明书，内容包含： 
① 设计过程和相关说明。 
② 电气控制系统电路图。 
③ PLC控制程序（梯形图和指令表）。
④ 电器元器件选择和相关计算。 
⑤ 电气设备明细表。 
⑥ 参考资料、参考书及参考手册。 
⑦ 其它需要说明问题，比如操作说明书、程序调试过程、碰到问题及处理方法、对课程设计认识和提议等。

课题五．全自动洗衣机PLC控制
1．任务描述
   洗衣机应用现在比较普遍。全自动洗衣机实物示意图图所表示。
全自动洗衣机洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)是以同一中心安放。外桶固定，作盛水用。内桶能够旋转，作脱水(甩水)用。内桶四面有很多小孔，使内外桶水流相通。该洗衣机进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来实施。进水时，经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，经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，经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。开启按钮用来开启洗衣机工作。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。
2. 控制要求
  该全自动洗衣机要求能够用步骤图来表示。PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好开启。开启时开始进水，水满(即水位抵达高水位)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工作循环过程。若未完成3次大循环，则返回从进水开始全部动作，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。另外，还要求能够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。
3. 相关参数
电机功率为2.2KW，AC380V
4．设计任务
 1) 依据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包含主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。
 2) 依据控制要求，编制PLC控制程序，并利用CX_Simulator及CX_Designer进行仿真模拟运行。
 3) 编写设计说明书，内容包含： 
① 设计过程和相关说明。 
② 电气控制系统电路图。 
③ PLC控制程序（梯形图和指令表）。
④ 电器元器件选择和相关计算。 
⑤ 电气设备明细表。 
⑥ 参考资料、参考书及参考手册。 
⑦ 其它需要说明问题，比如操作说明书、程序调试过程、碰到问题及处理方法、对课程设计认识和提议等。

 课题六．锅炉车间输煤机组控制
1．任务描述
图 输煤机组控制系统示意图
输煤机组任务是向锅炉中输送燃料，输煤机组控制系统示意图图所表示，输煤机组控制信号说明见表。

表 输煤机组控制信号说明
2. 控制要求
输煤机组拖动系统由6台三相异步电动机M11～M6及一台磁选料器YA组成。SA1为手动/自动转换开关，SB1和SB2为自动开车/停车按钮，SB3为事故紧急停车按钮，SB4～SB9为6个控制按钮，手动时单机操作使用。HA为开车/停车时讯响器，提醒在输煤机组周围工作人员物煤机准备起动请注意安全。HL1～HL6为Ml～M6电动机运行指示，HL7为手动运行指示，HL8为紧急停车指示，HL9为系统运行正常指示，HL10为系统故障指示。
 1）．输煤机组控制要求
 (1). 手动开车/停车功效 SA1手柄指向左45°时，接点SA1-1接通，经过SB4～SB9控制按钮，对输煤机组单台设备独立调试和维护使用，任何一台单机开车/停车时全部有音响提醒，确保检修和调试时人身和设备安全。
 (2). 自动开车/停车功效 SA1手柄指向右45°时，接点SA1-2接通，输煤机组自动运行。
a). 正常开车 按下自动开车按钮SB1，音响提醒5s后，回收电动机M6起动运行并点亮HL6指示灯；10s后，2#送煤电动机M5电动机起动运行并点亮HL5指示灯；10s后，提升电动机M4起动运行并点亮HL4指示灯；10s后，破碎电动机M3起动运行并点亮HL3指示灯；10s后，1#送煤电动机M2起动运行并点亮HL2指示灯；10s后，给料器电动机M1和磁选料器YA起动运行并点亮HL1指示灯；10s后，点亮HL9系统正常运行指示灯，输煤机组正常运行。 
b). 正常停车 按下自动停车按钮SB2，音响提醒5s后，给料器电动机M1和磁选料器YA停车并熄灭HL1指示灯，同时，熄灭HL9系统正常运行指示灯；10s后，1#送煤电动机M2停车并熄灭HL2指示灯；10s后，破碎电动机M3停车并熄灭HL3指示灯；10s后，提升电动机M4停车并熄灭HL4指示灯；10s后，2#送煤电动机M5电动机停车并熄灭HL5指示灯；10s后，回收电动机M6停车并熄灭HL6指示灯；输煤机组全部正常停车。 
c). 过载保护 输煤机组有三相异步电动机M1～M6和磁选料器YA过载保护装置热继电器，假如电动机、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HL10点亮，HA电铃断续报警20s，HL10一直点亮直到事故处理完成，继续正常开车，恢复生产。 
d). 紧急停车 输煤机组正常生产过程中，可能会突发多种事件，所以需要设置紧急停车按钮，实现紧急停车预防事故扩大。紧急停车和正常停车不一样，当按下红色蘑菇形紧急停车按钮SB3时，输煤机组立即全线停车，HA警报声连续10s停止，紧急停车指示灯HL8连续闪亮直到事故处理完成，回复正常生产。
 e). 系统正常运行指示 输煤机组中，拖动电动机M1～M6和磁选料器YA根据程序全部正常起动运行后，HL9指示灯点亮。假如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HL10点亮，输煤机组停车。
 3. 相关参数
 1) M1～M6及磁选料器YA功率图中所表示。
 2) 指示灯HL：0.25W，DC24V。
 3) 电铃HA：8W，AC220V
 4．设计任务
 1) 依据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包含主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。
 2) 依据控制要求，编制PLC控制程序，并利用CX_Simulator及CX_Designer进行仿真模拟运行。
 3) 编写设计说明书，内容包含： 
① 设计过程和相关说明。 
② 电气控制系统电路图。 
③ PLC控制程序（梯形图和指令表）。
④ 电器元器件选择和相关计算。 
⑤ 电气设备明细表。 
⑥ 参考资料、参考书及参考手册。 
⑦ 其它需要说明问题，比如操作说明书、程序调试过程、碰到问题及处理方法、对课程设计认识和提议等。

 课题七．电镀流水线PLC控制
1．任务描述
图1 电镀系统结构示意图

1.镀槽 2.第一电解液回收槽 3.第二电解液回收槽 
4.第三电解液回收槽  5.挂件架 6.吊钩 7.行车
  为了提升电镀车间工效、促进生产自动化和减轻劳动强度，设计一个专用半自动起吊设备，采取远距离控制。起吊物品为待进行电镀或进行表面处理多种产品零件。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，在需要停留槽位上停止，并自动下降，下降到位而且停留一段时间(电镀)后，自动提升。如此完成电镀工艺要求每一道工序后，返回起吊位置，卸下加工好零件，为下一次加工做好准备。电镀系统结构示意图图1所表示。

2. 控制要求
图2 电镀工艺步骤示意图
电镀工艺步骤图图2所表示。先将待镀工件放人槽内2min，然后提起悬停30s，随即放入第一电镀液回收槽内浸32s，提起悬停16s，再放入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勾住挂件架然后开启系统工作(见图2)。
(1). 手动调试和检修  SF0手柄指向左45º时，接点SF0-1接通，经过SF1、SF2控制按钮，行车架前后移动，经过SF3、SF4控制按钮，吊钩上升和下放，方便于系统调试和检修。有超限保护。 
(2). 自动/停车功效  SF0手柄指向右45º时，接点SF0-2接通，按下自动开启按钮SF5，自动运行。  
① 行车架携待镀工件向前运动至槽上方，由行程开关控制其停止向前运动。 
② 吊钩下放到一定位置，停车，待镀工件浸入槽内2min。  
③ 吊钩提升待镀工件到位后停止，在镀槽上方停30s。  
④ 行车架携工件运动至第一电镀液回收槽上方，由限位开关控制停止。 
⑤ 吊钩下放，其工作情况和3过程相同，浸入槽内时间为32s。  
⑥ 和4过程相同，停留时间为16s。  
⑦ 以后工作反复上述过程；
(3). 控制信号说明见表1。
表1 控制信号说明见表

3. 相关参数
电镀流水线次序控制系统动力配置两台电动机。行车架前后移动由行车电动机MA1控制，其功率为4kW；提升电动机MA2控制吊钩上升和下放，其功率为2.5kW。吊钩上升，提起待镀工件，其上升高度由行程开关控制。
4．设计任务
 1) 依据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包含主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。
 2) 依据控制要求，编制PLC控制程序，并利用CX_Simulator及CX_Designer进行仿真模拟运行。
 3) 编写设计说明书，内容包含： 
① 设计过程和相关说明。 
② 电气控制系统电路图。 
③ PLC控制程序（梯形图和指令表）。
④ 电器元器件选择和相关计算。 
⑤ 电气设备明细表。 
⑥ 参考资料、参考书及参考手册。 
⑦ 其它需要说明问题，比如操作说明书、程序调试过程、碰到问题及处理方法、对课程设计认识和提议等。

课题八．箱体加工专用机床PLC控制
1． 任务描述
PLC使用在某一专用机床控制上是最适宜不过了，图所表示为箱体加工专用机床结构加工示意图。该机床是用来专门加工箱体两侧，其加工方法是先将箱体经过夹紧装置夹紧，再由两侧左、右动力头对箱体进行加工。当加工完成，动力头快速回原位，此时再松开加工件，又开始下一循环。

2. 控制要求
1）. 按下开启按钮，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，并同时开启主轴。 
3）．抵达工件周围，动力头快进转为工进加工。 
4）．加工完成后，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全部有信号指示。
3. 相关参数
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。动力头和夹紧装置动作由电磁阀控制，电磁阀通断情况如表所表示。

4．设计任务
 1) 依据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包含主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。
 2) 依据控制要求，编制PLC控制程序，并利用CX_Simulator及CX_Designer进行仿真模拟运行。
 3) 编写设计说明书，内容包含： 
① 设计过程和相关说明。 
② 电气控制系统电路图。 
③ PLC控制程序（梯形图和指令表）。
④ 电器元器件选择和相关计算。 
⑤ 电气设备明细表。 
⑥ 参考资料、参考书及参考手册。 
⑦ 其它需要说明问题，比如操作说明书、程序调试过程、碰到问题及处理方法、对课程设计认识和提议等。