1、专业综合应用与工程能力实践训练题目及任务书专业综合应用与工程能力实践训练选题及任务书适用：自动化电气工程及其自动化等专业2013-2014-1 一、工程训练选题设计一 停车场车位控制设计二 病床呼叫系统设计三 机械手臂搬运加工流程控制设计四 自动售货机的控制设计设计五 十人投票机设计设计六 电子计算器设计设计七 三部电动机启动停止控制程序设计设计八 两部抽水机控制程序设计设计九 台车呼叫控制设计十 自动喷泉的PLC控制设计十一 四层电梯模型的PLC控制设计十二 小车多方式运行的PLC控制设计十三 装瓶流水线的PLC控制设计十四 基于软PLC的步进电机控制设计十五 基于软PLC的交通信号灯控制设
2、计十六 基于软PLC的液体混合控制二、设计报告写作要求及参考目录设计要求（重点注意）:（1）一人一题，相同题目者设计报告不能雷同；(2) PLC选型任意，组态软件选择任意；(3) 完成系统的PLC控制软件设计；(4) 完成上位机的组态监控设计；(5) 在计算机上进行仿真调试；(6) 成绩根据设计报告和答辩演示（PPT+电脑仿真）给定。 参 考 目 录1 引言 （主要写课题设计的目的、设计内容及要实现的目标）2 控制系统硬件设计页码 2.1 系统硬件配置及组成原理 （要有系统组成图） 2.2 系统输入输出点分析2.3 PLC选型 2.4 系统硬件接线图设计3 PLC控制系统软件设计 3.1 系统
3、变量定义及I/O地址分配3.2 控制程序流程图设计 3.3 控制程序时序图设计 3.4 PLC控制程序设计4 上位机组态监控系统设计4.1 组态监控软件选择 4.2 PLC与上位监控软件通讯设计 4.3 上位监控系统组态设计 4.4 实现效果5 系统调试及结果分析 5.1 系统仿真调试 5.2 结果分析结束语 （主要写取得的效果、创新点及设计意义）参考文献附录：带功能注释的源程序 设计一 停车场车位控制一、控制要求二、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行停车场车位运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系
4、统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；5. 进行系统调试，实现停车场车位的控制要求。三、设计报告课题设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课题设计报告写作要求及参考目录”。设计二 病床呼叫系统一、控制要求1共有3个病房，每间病房4个床位。每一病床床头均有紧急呼叫按钮及重置按钮，以利病人不适时紧急呼叫。2设每一层楼有一护士站，每一护士站均有该层楼病人紧急呼叫与处理完毕的重置按钮
5、。3每一病床床头均有一紧急指示灯，一旦病人按下紧急呼叫按钮且未在5s内按下重置按钮时，该病床床头紧急指示灯动作且病房门口紧急指示灯闪烁，同时同楼层的护士站显示病房紧急呼叫并闪烁指示灯。4在护士站的病房紧急呼叫中心，每一病房都有编号，用指示灯显示哪一病房先按下病人紧急呼叫按钮，并要具有优先级判别的能力。5一旦护士看见护士站紧急呼叫闪烁灯后，须先按下护士处理按钮以取消闪烁情况，再依病房紧急呼叫顺序处理病房紧急事故，若事故处理妥当后，病房紧急闪烁指示灯和病床上的紧急指示灯方町被重置。二、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行病床呼叫系统运行原理设计、
6、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；5. 进行系统调试，实现病床呼叫系统的控制要求。三、设计报告课题设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课题设计报告写作要求及参考目录”。设计三 机械手臂搬运加工流程控制一、控制要求1如图所示，有两部机械对工作物进行加工，对象由输送带A送到加工位置，然后由机械手臂将加工物送至
7、工作台1的位置进行第一步骤加工。当第一步骤加工完成后，机械手臂将工作物夹起再送至工作台2进行第二步骤加工；当第二步骤加工完成后，机械手臂将工作物放到输送带B送走，然后由7段数码管显示加工完成的数量。2假设使用气压机械手臂，一开始手臂先下降，碰到下限开关开始做夹起动作，然后开始上升碰到上限开关后，手臂开始往右，当碰到第一工作站的极限开关时，机械手臂下降将工作物放置工作台l然后上升等待机械对工作物加工；当工作物第一加工步骤完成时，机械手臂再依进行下降一夹住一上升一往右一下降一释放等流程，将工件放置工作台2上进行第二加工步骤。3当第二加工步骤完成时，机械手臂再依进行下降一夹住一上升一往右一下降一释放
8、等流程，将工件放置输送带B送出，并由7段数码管显示出加工完成的数次。二、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行机械手臂搬运加工流程运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；5. 进行系统调试，实现机械手臂搬运加工流程的控制要求。三、设计报告课题设计报告要做到层次清晰，论述清
9、楚，图表正确，书写工整；详见“课题设计报告写作要求及参考目录”。设计四 自动售货机的控制设计一、控制要求I自动售货机有3个投币孔，分别为1元、5元和10元。2售货共有3种饮料供选择，分别为汽水、花茶和咖啡。3如投币总额超过销售价格，将可由退币钮找回余额。4投币总额或当前值显示在7段数码管上。5投币值等于或大于12元时，汽水指示灯亮，表示只可选择汽水。6投币值等于或大于15元时，汽水和花茶指示灯亮，表示只可选择汽水和花茶。7投币值等于或大于20元时，汽水、花茶和咖啡指示灯亮，表示3种均可选择。8按下要饮用的饮料按钮，则相对应的指示灯开始闪烁，3s后自动停止，表示饮料 已经掉出。9动作停止后按退币
10、钮，可以退回余额，退回金额如果大于10元，则先退10元再退1 元，如果小于10元则直接退1元的。10. 参考效果图如下。二、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行自动售货机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；5. 进行系统调试，实现自动售货机的控制要求。三、设计报告课
11、题设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课题设计报告写作要求及参考目录”。设计五 十人投票机设计一、控制要求1运行PLC2当PLC运行时，X12：计票开关=OFF，则不执行投票计算。3当PLC运行时，再扳YX12：计票开关=ON，开始计时，此时需在5s内完成 投票(赞成与不赞成)，请扳动X0Xl 1(如赞成：X：ON，若反对X：OFF。4X12=ON，5s后立即显示投票结果，若显示灯 Y0亮：表示不通过(即反对人数较多) Y1亮：表示同票(即赞成与反对人数相等) Y2亮：表示通过(即赞成人数较多)5当投票结果显示后，就不再接受任何信息，即使再次投票显示灯仍不会改变其结果。
12、6X13为归零按钮在x13归零后，所有的显示灯熄灭，此时可再次进行投票：二、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行十人投票机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；5. 进行系统调试，实现十人投票机的控制要求。三、设计报告课题设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书
13、写工整；详见“课题设计报告写作要求及参考目录”。设计六 电子计算器设计一、控制要求1由按键输入的数值显示在7段数码管上，但只限4位数。2按加、减、乘、除键时，第一次输入的值被存放在缓冲区中，当做被加、减、乘、除数，且加、减、乘、除相对的运算指示灯会亮。3接着输入一个数，之后若是按下“=”键，则此加、减、乘、除数被存放于另一个缓冲区中，与刚才输入的数做运算，且相对应的运算指示灯熄灭。4将运算结果显示在7段数码管上。二、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行电子计算器运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统
14、调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；5. 进行系统调试，实现电子计算器的控制要求。三、设计报告课题设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课题设计报告写作要求及参考目录”。设计七 三部电动机启动停止控制程序设计一、控制要求1电源ON时，按PB4、PB5无作用，控制电路如图所示。2按PB3，M3电动机运转MC3、PL3动作，此时按PB5无作用。3按PB4，M2运转MC2、PL2动
15、作。4按PB5，M1运转MCl、PLl动作。5按PBl时M1停止，5 s后PL2闪烁5次M2停止，10s后PL3闪烁10次 M3停止。6按PB2时M3运转，5s后PL3闪烁5次M2加入运转，10s后PL2闪烁10次 M1加入运转。7运转中按PB6，全部电动机立即停止运转。8电动机全部运转，热继电器(THRY3)动作，WM3、M2、M1全部停止。Bz与PL4会交替响、亮(05sON，05sOFF)。此时将COS切于2，则BZ停响PL4亮。 当热继电器THRY3复位时，PL4熄灭，COS切回1的位置。9电动机全部运转中，热继电器THRY2动作，则M2、M1停止，M3继续运转， BZ与PL4会交替响
16、、亮(05sON，05 sOFF)。此时将COS切于2位置，则BZ 停响PL4亮。此时按PB6，则M3停止。当热继电器THRY2复位时，PL4熄灭， COS切回l的位置。10电动机全部运转中，热继电器THRYl动作，IM1停止，M3、M2继续运转， Bz与PL4会交替响、亮(05sON，05sOFF )。此时将COS切于2位置，PL4亮BZ停响。此时按PB6，则M3、M2停止。当热继电器THRYl复位时PL4熄灭，COS切回1的位置。二、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行三部电动机启动停止运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，
17、提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；5. 进行系统调试，实现三部电动机启动停止的控制要求。三、设计报告课题设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课题设计报告写作要求及参考目录”。设计八 两部抽水机控制程序设计一、控制要求1电源ON时PL5亮，控制电路如图所示。2按住PB2Hvf，1号抽水机运转MCl、PLl动作，放开PB2时1号抽水机停止。3再次
18、按PB2时，换2号抽水机运转MC2、PL2动作，放开PB2时2号抽水机停止。4第三次按住PB2时，又换回1号抽水机运转。如此两部抽水机循环交替。5运转中如果按住PB 1，则两部抽水机均停止，PL5熄灭。6运转中任一热继电器动作，则相对应PL3或PL4动作，Bz断续响1 0秒后停止 (05sON，O5sOFF)，热继电器动作同时该抽水机停止。立即换上另一部抽水 机运转，直到PB2放开后才停止。7热继电器未复位前，以单机运转，每按、放PB2一次，则该抽水机运转、停止动作一次。8两只热继电器均动作时，抽水机均停止，PL3和PL4均亮，BZ断续响(05sON，05sOFF7)，直到按PB3时BZ才停响
19、。9热继电器复位后，PL3、PL4熄灭，恢复正常操作状态。二、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行两部抽水机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；5. 进行系统调试，实现两部抽水机的控制要求。三、设计报告课题设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“
20、课题设计报告写作要求及参考目录”。设计九 台车呼叫控制一、控制要求工艺过程与控制要求： 一部电动运输车供8个加工点使用。台车的控制要求如下： PLC上电后，车停在某个工位，若无用车呼叫(下称呼车)时，则各工位的指示灯亮，表示各工位可以呼车。某工作人员按本工位的呼车按钮呼车时，各工位的指示灯均灭，此时别的工位呼车无效。如停车位呼车时，台车不动，呼车工位号大于停车位时，台车自动向高位行驶，当呼车位号小于停车位号时，台车自动向低位行驶，当台车到呼车工位时自动停车。停车时间为30s供呼车工位使用，其他工位不能呼车。从安全角度出发，停电再来电时，台车不会自行启动。PLC硬件安排及软件规划 为了区别，工位
21、依18编号并各设一个限位开关。为了呼车，每个工位设一呼车按钮，系统设启动及停机按钮各1个，台车设正反转接触器各1个。每工位设呼车指示灯各1个，但并联接于各个输出口上。系统布置图如图所示。二、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行台车呼叫运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设
22、计；5. 进行系统调试，实现台车呼叫的控制要求。三、设计报告课题设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课题设计报告写作要求及参考目录”。 设计十 自动喷泉的PLC控制一、控制要求有16个彩灯代表16个喷头，有4个选择按钮，如下图所示。采用S7-200PLC进行控制，实现四种以上的自动喷泉花样。二、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行自动喷泉的控制原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2
23、. 系统有启动/停止，单步/连续功能按钮；3. 运用跳转、移位等功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；实现四种以上的自动喷泉花样控制；5. 程序结构与控制功能自行创新设计；6. 用组态王监控组态软件，设计出上位监控系统；7. 进行系统调试，实现自动喷泉的控制要求。三、设计报告课题设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课题设计报告写作要求及参考目录”。设计十一 四层电梯模型的PLC控制一、控制要求电梯模型由“四层四站电梯对象、包括电机、正反向继电器、轿厢、内选召唤按钮、外选召唤按钮、外呼指示灯、内选指示灯、楼层显示、上下行显示、平层电磁传感器检测、接
24、线盒”等组成，采用S7-200PLC进行控制，实现对电机驱动，上、下行的顺序控制，随机呼叫的优化控制，自动准确定位，上、下行及平层指示灯显示，上位监控系统等功能。 详见电梯实物模型。二、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行四层电梯的控制原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 轿厢开门、关门用指示灯显示；4. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；5
25、. 程序结构与控制功能自行创新设计；6. 用组态王或其他监控组态软件，设计出上位监控系统；7. 进行系统调试，实现四层电梯的控制要求。三、设计报告课题设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课题设计报告写作要求及参考目录”。设计十二 小车多方式运行的PLC控制一、控制要求小车系统由直流电机、继电器、小车和4个站台等组成，每个站台有检测传感器、指示灯和按钮。采用S7-200PLC进行控制，控制要求如下：1. 小车起始位置停在x（x=14）号站台，SYx传感器为ON;2. 假如y(y=14)号站台呼叫，如果：1 xy，小车左行到呼叫站台停车；2 xy，小车右行到呼叫站台停车；3
26、 x=y，小车停止；3. 小车在SY1和SY4处要有可靠的保护功能，自动往返或准确停车，不能向外撞；4. 小车路过每个站台要有指示灯显示；但LB1和LB4灯要闪3次；二、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行小车多方式运行的控制原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；5. 用
27、组态王监控组态软件，设计出上位监控系统；6. 进行系统调试，实现小车多方式运行的控制要求。三、设计报告课题设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课题设计报告写作要求及参考目录”。设计十三 装瓶流水线的PLC控制一、 控制要求有A1A10选瓶、装瓶、盖盖、贴签、传送、成品入库生产线操作工序，用10盏灯来模拟；并有启动/停止、移位、复位按钮进行操作，如下图所示。采用S7-200PLC进行控制，实现手动，自动等四种以上的装瓶流水线工序控制。 二、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行装瓶流水线运行的控制原理设计、硬件系统设计、软
28、件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动/停止、移位、复位功能按钮；3. 运用移位等功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 程序结构与控制功能自行创新设计；5. 用组态王监控组态软件，设计出上位监控系统；6. 进行系统调试，实现装瓶流水线的控制要求。三、设计报告课题设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课题设计报告写作要求及参考目录”。设计十四 基于软PLC的步进电机控制一、控制要求步进电机为二相混合式，供电电压24VD
29、C，功率30 W，电流1.7A（或1.2A），转矩0.35NM,步矩角1.8/0.9，并配有细分驱动器，实现细分运行，减少振荡。本系统由软PLC控制器、步进电机对象、自动化控制软件平台等组成，设计出软PLC的控制程序，实现步进电机的速度、方向、定位、细分等控制功能。二、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行步进电机运行的控制原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令进
30、行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4. 用组态王或其他监控组态软件，设计出上位监控系统；5. 程序结构与控制功能自行创新设计；6. 进行系统调试，实现步进电机的控制要求。三、设计报告课题设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课题设计报告写作要求及参考目录”。设计十五 基于软PLC的交通信号灯控制一、控制要求本系统由软PLC控制器、交通信号灯模拟对象、自动化控制软件平台等组成，设计出交通信号灯正常运行与故障运行的控制程序。 二、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行交通信号灯系统的原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2. 系统有启动、停止功能；3. 运用功能指令设计出PLC控制程序，并有主程序、子程序和中断程序；4. 设计出上位监控系统；5. 程序结构与控制功能自行创新设计；6. 进行系
