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

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

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.