现代控制系统综合课程设计指导书12自动化.docx
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现代控制系统综合课程设计指导书12自动化
信息与电气工程学院
课程设计指导书
课程设计名称:
现代控制系统综合课程设计
适用专业:
12级自动化
制订时间:
2014.12.
自动化工程系
执笔人:
潘昌忠
审核人:
批准人:
一、
目的任务
通过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。
PLC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。
二、设计内容
1.基本原则
(1)应能满足控制对象的工艺要求,保证能按工艺流程准确、可靠的工作。
(2)系统构成应力求简单、实用,系统易操作、调整,检修方便。
(3)设计合理,经济,能发挥PLC控制的优点。
2.基本步骤
(1)工艺分析
对一个控制系统进行设计之前,首先必须对控制对象进行调查,搞清楚控制对象的工艺要求、工作特点。
明确划分控制各个阶段的特点和各个阶段的转换条件,画出完整的功能图或控制流程图。
(2)机型选择
机型选择包括功能选择、I/O点数确定和内存估计等内容。
(3)外部电路设计
硬件部分的设计和配置包括外部电路设计、电气控制系统接线图、设计组件装置配图和外部电气原理图,并在此基础上设计制作电气控制柜、操作台,进行PLC的安装和配线。
PLC的外围电路包括I/O接口电路、电源电路和接地电路、执行电路(电动机、电磁阀等)的主电路和一些不经过PLC的控制、保护电路等。
(4)程序设计
在进行硬件配置的同时,可同步进行PLC控制软件的设计工作,主要任务是根据控制要求抱工艺流程图转换成梯形图控制程序。
应在熟练掌握PLC指令系统的基础上,充分合理地应用PLC指令,最大限度地发挥PLC控制的优点。
在设计控制程序时,要注意将所使用到的软继电器(内部辅助继电器、定时器、计数器、数据寄存器等)列表,表明用途,作为系统设计的资料,以便在程序设计、调试和系统运行维护、检修时查阅。
(5)程序初调
程序编制好后,可使用编程工具将程序输入PLC中,然后用开关板和PLC上的输出指示灯模拟输入信号和控制对象,进行程序功能的初步调试。
(6)联机调试
软、硬件的设计、装配和模拟调试工作基本完成后,需要对PLC整个控制系统进行一次全面检查。
在确认PLC的电源、外部接线和程序输入无误的情况下,便可接通电源,开始试调试,按照程序设计流程图的顺序逐步调试。
对一些待调整的参数进行现场整定和调整。
对调试中出现的问题,要对症查找原因。
属于硬件方面的问题,则改变配置、排除线路故障;属于软件方面的问题,则修改程序。
试运行的时间应足够长,尽可能让各种异常情况充分暴露、得到纠正,最后达到整个系统能准确、可靠地工作。
三、时间安排
时间
班级
设计内容
地点
指导老师
17周
周一
(12.22)
上午
1、2、3
课程设计任务布置及总体指导
信息楼
一合班
潘昌忠
赵延明
沈洪远
下午
1、2、3
调研、查资料
周二
(12.23)
上午
1
总体方案设计
信息楼PLC实验室
潘昌忠
下午
2
赵延明
周三
(12.24)
上午
3
沈洪远
下午
1
I/O分配与系统外部接线图设计
潘昌忠
周四
(12.5)
上午
2
赵延明
下午
3
沈洪远
周五
(12.6)
上午
1
梯形图程序设计
潘昌忠
下午
2
赵延明
18周
周一
(12.29)
上午
3
沈洪远
下午
1
程序检查与初调
潘昌忠
周二
(12.30)
上午
2
赵延明
下午
3
沈洪远
周三
(12.31)
上午
1
联机调试
潘昌忠
下午
2
赵延明
周四
(01.01)
元旦
撰写课程设计报告
周五
(01.02)
上午
3
联机调试、验收
信息楼PLC实验室
沈洪远
下午
1、2
验收
潘昌忠、赵延明
四、工作要求
1.设计准备
(1)对理论课程有较好的了解和掌握,根据课程进行必要的复习。
(2)在进实验室之前,必须根据进度要求精心准备设计内容,携带必要的设计资料,如书籍、图纸等,否则不准进入实验室。
(3)到图书馆借阅与课程设计题目相关的资料(三菱系列),包括:
PLC相关书籍、PLC课程设计实例指导、PLC编程实例与技巧、PLC控制系统应用设计、PLC控制器系统开发实例、PLC控制系统设计、安装与调试等。
2.设计要求
(1)在接受设计任务并选定课题后,应根据设计要求和应完成的设计内容,拟订个人工作进度计划,确定各阶段应完成的工作量,妥善安排时间。
(2)在确定方案的过程中应积极思考并主动提出问题,以取得指导教师的帮助,在此阶段提倡广泛讨论,做到思路开阔,依据充分。
(3)按照PLC的控制系统设计步骤及设计要点,根据具体课题任务及要求,进行控制系统的设计、编程、调试与运行。
(4)掌握在PC机上,使用三菱公司的GX Developer编程软件来编制PLC应用程序,并下载到PLC中进行调试、运行。
(5)按以上设计步骤与设计要求编制出以下图纸:
1)工艺流程图及外部信号分布图
2)PLC电气控制系统外部接线图
3)程序流程或功能图
3.实验室要求
(1)课程设计时间为:
每天上午8:
10---11:
30,下午14:
10---17:
30。
(2)每位同学进入实验室后必须签到(考勤成绩),没有签到者视为旷课。
(3)必须严格遵守实验室相关管理规定,注意设备用电安全,保证实验室卫生环境。
4.设计报告要求
课程设计结束,每位同学必须按时完成课程设计说明书(即设计报告)。
报告正文应包含以下主要内容:
(1)概述所设计题目的内容、主要功能与工作原理。
(2)详细说明控制系统的硬件设计,包括控制要求、机型选择、I/O分配、外部电气连接图等。
(3)详细说明控制系统的软件设计,包括设计流程图、顺序控制图、梯形图程序、指令表等;
(4)系统调试,包括调试步骤、程序检查、运行情况及存在问题等
课程设计报告的具体书写格式见附后的课程设计说明书规范。
五、成绩评定
课程设计成绩评定的主要组成:
(1)理论设计方案,演示所设计的系统,占总成绩30%。
(2)考勤情况,占总成绩10%。
(3)设计报告,占总成绩30%。
(4)回答教师所提出的问题(答辩),占总成绩30%。
(5)考核成绩分为优、良、中、及格和不及格。
有下列情形之一者直接认定为不及格:
(1)未能按期完成规定任务,无故旷课超过3次(含3次);
(2)未上交设计报告;
(3)抄袭他人的设计成果;
(4)不能综合运用所学知识,动手能力差,方案存在原则性错误,计算、分析错误较多;
(5)设计报告条理不清、论述有原则性错误、图纸图表不规范、质量很差;
(6)答辩过程中,主要问题阐述不清,对设计内容缺乏了解,概念模糊,问题基本回答不出。
六、参考资料
[1]廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用.重庆大学出版社,2001.
[2]文丽,赵瑾.三菱可编程控制器实验指导书.湖南科技大学信息与电气工程学院.
[3]郁汉琪.机床电气及可编程序控制器实验指导书.高等教育出版社,2001.
[4]日本三菱公司.三菱可编程控制器编程手册.
[5]三菱GX-Developer教程.
附:
课程设计报告规范
课程设计报告规范
课程设计说明书是课程设计主要成果之一,一般应不少于3000字。
1)、说明书基本格式
说明书可以手写或打印,书写要用黑或蓝黑墨水,书写工整;打印时正文采用5号宋体,A4纸,页边距均为20mm,行间距采用18磅。
文中标题采用宋体加粗。
2)、说明书结构及要求
⑴封面(格式附后)
包括:
题目、系别、班级、完成日期、成绩及指导教师等项。
⑵课程设计评阅书
⑶任务书(指导教师下发)
⑷摘要
摘要要求对内容进行简短的陈述,一般不超过300字。
关键词应为反映主题内容的学术词汇,一般为3-5个,且应在摘要中出现。
⑸目录
要求层次清晰,给出标题及页次。
最后一项为"参考资料"。
打印时各章题序及标题用小4号黑体,其余用小4号宋体。
(6)正文
正文应按照目录所确定的顺序依次撰写,要求论述清楚、简练、通顺,插图清晰整洁。
文中图、表及公式应规范地绘制和书写。
(7)参考文献
参照《湖南科技大学毕业设计规范》。
湖南科技大学
信息与电气工程学院
《课程设计报告》
题目:
专业:
班级:
姓名:
学号:
指导教师:
——————————————————————————————————
年月日
信息与电气工程学院
课程设计任务书
20—20学年第学期
专业:
学号:
姓名:
课程设计名称:
设计题目:
完成期限:
自年月日至年月日共周
设计依据、要求及主要内容(可另加附页):
指导教师(签字):
批准日期:
年月日
设计题目一:
全自动洗衣机控制系统设计
一、控制要求
(1)PLC投入运行,系统处于初始状态,准备好起动,起动时开始进水。
(2)水满(即水位到达高水位)时停止进水并开始洗涤正转。
(3)正洗15s后,暂停,暂停3S后开始洗涤反转,反转15s后暂停,暂停3s。
(4)若正反洗没有满3次,则返回从正洗开始的动作;若正反洗满3次,则开始排水。
(5)水位下降到低水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的大循环过程。
(6)若未完成3次大循环,则进行洗涤报警,报警10s后结束全部过程,自动停机。
二、I/O分配
输入:
输出:
X0启动按钮Y0进水电磁阀
X1停止按钮Y1电机正转接触器
X2排水按钮Y2电机反转接触器
X3高水位开关Y3排水电磁阀
X4低水位开关Y4排水电磁阀
Y5报警蜂鸣器
三、设计要求
1、画出PLC的输入输出设备的接线图;
2、完成梯形图、指令表的程序设计;
3、完成课程设计报告。
设计题目二:
四层电梯控制系统设计
一、控制要求
(1)电梯上升
1)电梯停于某层,当有高于该层有呼叫信号时,电梯上升到呼叫层停止,例如电梯停在2楼,5楼呼叫,电梯上升到5楼停止。
2)电梯停于某层,当有高于该层多个呼叫信号时,电梯先上升到低的呼叫层,停4S后继续上升到高的呼叫层,最后停止在呼叫的最高层,例如电梯停在1楼,2、3、4层同时呼叫,电梯先上升到2楼,停4S后继续上升到3楼,停4S后上升到4楼停止。
(2)电梯下降
1)电梯停于某层,当有低于该层呼叫信号时,电梯下降到呼叫层停止,例电梯停在4楼,2楼呼叫,电梯下降到2楼停止。
2)电梯停于某层,当有低于该层多个呼叫信号时,电梯先下降到高的呼叫层,停4S后继续下降到低的呼叫层,最后停止在呼叫的最高层,例如电梯停在4楼,3、2、1层同时呼叫,电梯先上升到3楼,停4S后继续上升到2楼,停4S后下降到1楼停止。
(3)电梯在上升过程中任何反向呼叫均无效。
(4)电梯在下降过程中任何反向呼叫均无效。
(5)数码管显示电梯的即时楼层位置。
二、I/O分配
输入:
S1、S2、S3----1、2、3层上升呼叫S6、S5、S4----2、3、4层下降呼叫
SIN----顶层信号,SIN0----底层信号SIN1、SIN2、SIN3、SIN4---一至四层运行信号
输出:
R1、R2、R3---1、2、3层上升呼叫指示R6、R5、R4---2、3、4层下降呼叫指示
L1、L2、L3、L4---一至四层选层指示KM1----电梯电机正转(电梯上升)
KM2----电梯电机反转(电梯下降)KMZ----电梯电机制动
输入:
S1—X3,S2—X2,S3—X1,S4—X0,S5—X11,S6—X10,SIN1—X7,SIN2—X6,SIN3—X5,SIN4—X4
输出:
R1--Y1,R2—Y6,R3—Y3,R4—Y4,R5—Y11,R6—Y10,KM1—Y5,KM2—Y0
三、设计要求
1、画出PLC的输入输出设备的接线图;
2、完成梯形图、指令表的程序设计;
3、完成课程设计报告。
设计题目三:
四节传送带控制系统设计
一、控制要求
(1)当传送带开始工作时,传送带应从后往前依次开始工作。
停止时,要先送完货物再依次从前往后停止。
当某节出现故障时,它前面的传送带应立即停止,而后面的应正常工作一段时间后再停止。
模块上的A、B、C、D分别是各节传送带的运行灯,L1~L4分别是货物的位置灯,Ba~Bd分别是故障按钮,KM1~KM4分别是故障灯。
(2)按下启动按钮,传送带D、C、B、A依次动作(灯D、C、B、A依次亮),然后货物灯L1~L4依次亮,代表货物随传送是带移动,按下L1~L4其中的一故障按钮,相应的故障灯亮。
传送带A~D依次停。
(以上灯亮的间隔时间可自定)
(3)按下停止按钮,传送带停止工作(所有灯灭)。
二、I/O分配
输入:
启动按钮SB
停止按钮ST
传送带故障按钮A~D
输出:
传送带工作灯Ba~Bd
货物位置灯L1~L4
运行故障指示灯KM1~KM4
三、设计要求
1、画出PLC的输入输出设备的接线图;
2、完成梯形图、指令表的程序设计;
3、完成课程设计报告。
设计题目四:
抢答器的PLC控制系统设计
一、控制要求
设计供10组参赛进行抢答的控制系统,有数字显示和声音提示。
并设有答题时间控制。
(1)参赛者只有在主持人按下开始抢答按钮后再开始抢答才有效,否则按抢答器按钮或一直按住抢答器按钮不放,均不起作用。
(2)每道答题在规定的时间内完成,超时则自动取消答题资格,显示器数字显示00并报警一声。
(3)在抢答时显示最先抢到的一组的组号,扬声器响一声,其他组均被封锁。
(4)答题完成后自动复位,显示器数字回到00。
二、I/O分配
输入:
X0主持人开始抢答按钮SB0
X1第一组抢答按钮SB1
X2第二组抢答按钮SB2
X3第三组抢答按钮SB3
X4第四组抢答按钮SB4
X5第五组抢答按钮SB5
X6第六组抢答按钮SB6
X7第七组抢答按钮SB7
X10第八组抢答按钮SB8
X11第九组抢答按钮SB9
X12第十组抢答按钮SB10
输出:
Y0个位数字a段控制信号
Y1个位数字b段控制信号
Y2个位数字c段控制信号
Y3个位数字d段控制信号
Y4个位数字e段控制信号
Y5个位数字f段控制信号
Y6个位数字g段控制信号
Y7十位数字a、b段控制信号
Y10十位数字c、d、e、f、g段控制信号
Y11扬声器控制信号
三、设计要求
1、画出PLC的输入输出设备的接线图;
2、完成梯形图、指令表的程序设计;
3、完成课程设计报告。
设计题目五:
十字路口交通灯控制系统设计
一、控制要求
本系统要求实现正常时序控制和急车强通控制两种控制方式。
正常顺序控制要求如下:
(1)信号灯受一个起动开关控制。
当起动开关接通时,信号灯系统开始工作。
(2)先南北红灯亮,东西绿灯亮,南北红灯亮维持25s,在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮,并维持20s,到20s时,东西绿灯闪亮,绿灯闪亮周期为1s(亮0.5s,熄0.5s),绿灯闪亮3s后熄灭,东西黄灯亮,并维持2s,到2s时,东西黄灯熄,东西红灯亮,同时南北红灯熄,南北绿灯亮。
(3)东西红灯亮维持30s,南北绿灯亮维持25s,到25s时,南北绿灯闪亮3s后熄灭,南北黄灯亮,并维持2s,到2s时,南北黄灯熄,南北红灯亮,同时东西红灯熄,东西绿灯亮,开始第二周期的动作。
以后周而复始的循环。
(4)当起动开关断开时,所有信号灯熄灭。
急车强通控制要求如下:
(1)急车强通信号受急车强通开关控制,无急车时,信号灯按正常顺序控制,有急车来时,将急车强通开关接通,不管原来的信号灯的状态如何,一律强制让急车来方向的绿灯亮,使急车放行,直至急车通过为止。
(2)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。
(3)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,随后在响应另一方。
二、I/O分配
输入:
X0起动开关
X1东西急车强通开关
X2南北急车强通开关
输出:
Y0南、北绿灯
Y1南、北黄灯
Y3南、北红灯
Y4东、西绿灯
Y5东、西黄灯
Y6东、西红灯
三、设计要求
1、画出PLC的输入输出设备的接线图;
2、完成梯形图、指令表的程序设计;
3、完成课程设计报告。
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