PLC创新实验选题

可编程序控制器（PLC）自动控制系统设计选题

（教案）

可编程序控制器（简称PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动化控制装置，它专门为工业控制而设计，具有功能强，编程简单，使用方便等优点，在现代工业自动控制中使用越来越广泛。由于PLC编程简单、实用、通用性强和价格低廉等特点，目前PLC已经走出了传统的工业自动控制领域，广泛应用于需要实现自动控制的非工业自动控制系统中。

本选题要求学生自学PLC原理方面的有关知识，了解PLC的控制原理和编程方法，熟悉PLC的梯形图程序语言；了解PLC在控制领域中的应用，学会并使用PLC搭建一个简单的自动控制系统，实现PLC对某一过程的自动控制。

本选题可由教师指定或自选一个控制过程，分析其控制要求，绘出其顺序功能图，分配PLC的I/O接口及其它编程资源，用PLC编制用户程序，上机调试用户程序，实现对该过程的自动控制

主要参考书：

《可编程序控制器应用技术》廖常初编（1～4版）重庆大学出版社

控制机型：日本三菱F1-40MR基本单元＋F-20P简易编程器

西门子S7-200型PLC

设计要求：

由教师指定或自选一个控制过程，分析控制模型的控制要求，绘出其顺序功能图，分配PLC的I/O接口及其它编程资源，编制出满足模型控制要求的梯形图用户程序，上机调试用户程序，在实验室模拟运行模型的控制过程，实现对该过程的自动控制，经教师现场验收合格，以论文格式写出实验报告。

选题一十字路口交通信号灯控制系统设计（难度系数10）

在十字路口的东西、南北主干道上装设红灯、绿左转、绿直行和黄灯，控制机动车辆和非机动车辆，人行斑马线上装设红、绿灯控制行人。其控制过程为：东西南北方向主干道的红灯一直处于点亮状态，提示主干道上左转通行时直行禁止通行，直行通行时左转禁止通行，只有红灯亮时该方向车辆禁止通行。主干道车辆通行时交通灯信号的变化规律为：左转绿灯亮15秒后闪烁三次，黄灯亮2秒，然后直行绿灯亮（同时东西方向人行道绿灯亮），15秒后闪烁三次，黄灯亮2秒，然后绿灯全部熄灭，只有红灯亮，车辆禁止通行。

该系统属于连续循环工作的控制系统，要求系统启动后能够周期性地连续循环工作，故系统中设置两个输入信号分别控制系统的启动和停止。PLC选用三菱F1—40MR基本单元，I/O接口数为24/16。

分析系统的控制模型可以看出，人行道斑

马线上的绿灯状态与直行绿灯信号相同，

可用同一个控制信号。故整个控制系统需

设置两个输入接口：X400接启动输入开关

SB1，X401接停止输入开关SB2；再设置

九个输出端口分别控制各信号灯。PLC的

I/O接口分配如图二所示。根据系统的控制

模型和控制要求可画出系统中各输出信号

的控制时序如图三所示。

选题二、板料剪切机自动控制系统（难度系数8）

控制系统如图所示。初始状态时，压钳和剪刀在上限位置，X0和X1为“1”状态。按下启动按钮X10，工作过程为：首先板料右行（Y0为“1”状态）至限位开关X3为“1”状态，然后压钳下行（Y1为“1”状态并保持）。压紧板料后，压力继电器X4为“1”状态，压钳保持压紧，剪刀开始下

行（Y2为”1”状态）。剪断板料后，X2变为“1”状态，

压钳和剪刀同时上行（Y3和Y4为“1”状态，Y1和Y2

为”0”状态），它们分别碰到限位开关X0和X1后，分别

停止上行，均停止后，又开始下一周期的工作，剪完5

块料后停止工作并停在初始状态。试设计一自动控制系

统，用PLC 实现该过程的自动控制。 选题三 粉末冶金压制机自动控制系统（难度系数7）

系统加工过程如图所示。粉末冶金压制机装

好金属粉末后，按下启动按钮X0,冲头下行，将

粉末压紧后压力继电器X1为“1”状态，保持延

时5S 后，冲头上行，限位开关X2变为“1”状

态，然后模具下行至限位开关X3变为“1”状态，取走成品后工人按下按钮X5，模具上行至X4变

为“1”状态，系统返回初始状态。试设计一自

动控制系统，用PLC 实现该过程的自动控制。 选题四 运输传送带自动控制系统（难度系数7）

如图为一三条运输传送带顺序相连，按下启动按钮，3号传送带开始运行，5S 后2号传送带自动起动，再过5S 后1号传送带自动起动。停机顺序与起动顺序刚好相反，间隔仍然为5S 。试设计一自动控制系统，用PLC 实现该过程的自动控制。

压钳剪刀

X2X3

X4

X1

选题五 液体混合搅拌罐自动控制系统（难度系数7）

液体混合装置如图所示。SLH 、SLI 和SLL 是上、中、下液位传感器，它们被液位淹没时为“1”状态，YV1～YV3为电磁阀。开始时容器是空的，各阀门均关闭，各传感器均为“0”状态。按下起动按钮后，阀门A 打开，液体A 流入容器，SLI 变为“1”状态时，关闭阀门A ，打开阀门B ，液体B 流入容器，当液面到达SLH 时，关闭阀门B ，电机M 开始运行，

搅动液体，30S 后停止搅动，打开阀门C ，

放出液体；当液面降至SLL 之后再过2S ，

容器放空，关闭阀门C ，开始下一周期的操作。按下停止按钮，在当前工作周期的操作结束后，才停止操作（停在初始状态）。试设计一自动控制系统，用

PLC 实现该过程的自动控制。 选题六 三工位小车自动控制系统设计（难度系数6） 小车在初始位置时限位开关X400接通，按下启

动按钮X403，小车按下图所示顺序运动，最后返回

并停在初始位置，其中Y430驱动小车右行，Y431

驱动小车左行。试设计一自动控制系统，用PLC 实现

该过程的自动控制。

选题七 组合机床动力头控制系统设计（难度系数6）

某组合机床动力头在初始状态时停在最左边，限位开关X400接通。按下启动按钮X404，动力头的进给运动如图所示，工作一个循环后返回并停在初始位置。控制各电磁阀的Y430~Y433在各工步的状态如下表所示。请画出该系统的顺序功能图，用起保停电路的编程方式编制出梯形图程序，实现该过程的自动控制。

选题八 机械手运动自动控制系统（难度系数9）

某机械手的工作是将工件从左传送带搬往右传送带，其结构和各部分动作如图所示。右传送带是连续运转的，而左传送带则是送一个工件到位后停止运转，待机械手拿走工件后再送一个工件到位，如此重复。在左传送带两侧装有光电检步 Y430 Y431 Y432 Y433 快进

0 1 1 0 工进1

1

1 0 0 工进2

0 1 0 0 快退 0 0 1 1

液体A Y0阀A Y1阀B

液体B M Y 2

SLH上限位SLH下限位SLH中限位X 2

X 3

X 1Y3阀C