电气控制及PLC课程方案最终题目

《电气控制及PLC》课程设计
面向专业：电气工程及自动化、自动化实习周数：学分：
一、目的及任务
电气工程及自动化、自动化专业学生在学习电气控制与PLC专业课之后，应该对所学的关于低压电器、可编程控制器及电气控制理论等知识进行系统地总结性设计，课程设计中要求学生对某一电气控制工程进行设计以满足课题提出的要求。

二、基本要求
通过本实习，学生应达到以下要求：
1、根据学号末尾1-10的序号做相对应的第1-10题目的设计。

2、能够根据某一电气控制工程的要求设计相关资料、图纸。

3、按时、独立的完成指导教师布置的设计任务。

4、不许抄袭他人设计成果，同一题目设计结果如有雷同者，成绩记为0分。

5、课题名称及要求。

6、程序<包括注释）、框图、I/O接线图。

7、有关的说明及调试小结等。

8、课程设计的心得。

三、设计内容
1、熟悉资料及有关国家标准。

根据所学知识进行电气控制设计。

2、根据各自的设计题目，画出设计图纸和完成相关设计说明书。

3、设计题目见附录，要求选作其中的1个设计题目。

四、考核办法
1、必须保证课程设计的质量，不能抄袭。

2、设计结束时，必须按时上交完整的课程设计说明书，作为带队教师考核的一项依据。

课程设计说明书应包括以下内容：
<1）电气控制图纸、PLC控制程序图、接线图。

<2）电气控制设计说明书。

五、考核成绩：
PLC控制系统设计的一般步骤：
1.分析被控对象
分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电之间的配合，确定被控对象对PLC控制系统的控制要求。

2.确定输入/输出设备
根据系统的控制要求，确定系统所需的输入设备<如：按钮、位置开关、转换开关等）和输出设备<如：接触器、电磁阀、信号指示灯等）。

据此确定PLC的I/O点数。

3.选择PLC
包括PLC的机型、容量、I/O模块、电源的选择。

4.分配I/O点
分配PLC的I/O点，画出PLC的I/O端子与输入/输出设备的连接图或对应表。

<可结合第2步进行）。

5.设计软件及硬件
进行PLC程序设计，进行控制柜<台）等硬件及现场施工。

由于程序与硬件设计可同时进行，因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短，而对于继电器系统必须先设计出全部的电气控制电路后才能进行施工设计。

其中PLC程序设计的一般步骤在上课中已进行了详细介绍。

其中硬件设计及现场施工的步骤如下：
①设计控制柜及操作面板电器布置图及安装接线图。

②设计控制系统各部分的电气互连图。

③根据图纸进行现场接线，并检查。

6.联机调试
联机调试是指将模拟调试通过的程序进行在线统调。

7.整理技术文件
包括设计说明书、电气安装图、电气元件明细表及使用说明书等。

课题一十字路口交通信号灯PLC控制系统设计与调试
1.控制要求：
<1）系统工作受开关控制，起动开关 ON 则系统工作；起动开关 OFF 则系统停止工作。

<2）控制对象有八个：
东西方向红灯两个 , 南北方向红灯两个，
东西方向黄灯两个 , 南北方向黄灯两个，
东西方向绿灯两个 , 南北方向绿灯两个，
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<见附图）运行，正常时段按时序图三<见附图）运行，晚上
时段按提示警告方式运行，规律为：东、南、西、北四个黄灯全部闪亮，其余灯
全部熄灭，黄灯闪亮按亮 0.4 s，暗 0.6 s的规律反复循环。

2）高峰时段、正常时段及晚上时段的时序分配按时序图一运行(见附图>。

2. 编程并调试①各时段工作状态由开关控制切换②各时段由时钟控制自动切换<选）
3. I/O端子接线图
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 小时
时序图二
R—
L—
G—EW
Y—
时序图三
R-EW
L——SN
R—
L—
G—EW
Y—
完成课程设计说明书
1、课题名称及要求。

2、程序<包括注释）、框图、I/O接线图。

3、有关的说明及调试小结等。

4、课程设计的心得
课题二花式喷泉的电气控制
3．设计任务
1）设计与绘制电气原理图<主电路和控制电路）或PLC 外部接线图、梯形图和主电路图，选择电器元件<接触器、熔断器、热继电器要有计算过程），制订元件目录表；2）绘制电气布置图； 3）绘制电气接线图；
4）编制设计说明书与设计小结；
5）列出设计参考资料目录，不少于5个。

6）对于采用继电接触控制同学可只完成“四种喷水花样”中的两种。

课题三 旋转式滤水器电气控制系统
1．设备简况
旋转式滤水器主要用于水力发电厂的生产用水过程中，对进入水厂原水中2cm3以上的漂浮杂物进行过滤除杂。

该设备安装在水处理车间的进水管道入口处，根据生产用水量的实际需要，既可单台使用，也可多台并联运行。

旋转式滤水器的基本工作原理是根据旋转式滤水器进水口、出水口之间的水位压力差来控制旋转式滤水器的除杂排污。

正常滤水过程：由于旋转式滤水器进水与出水口的水流正常，产生的压力差低于差压控制器设定值，因此，差压控制器内微动开关无动作输出，原水正常过滤。

除杂排污过程：由于旋转式过滤器长时间过滤原水，势必在滤水器内的过滤孔中阻塞大量的水中漂浮物，使得进水口的水压大于出水口的水压，出水量减少，进、出水口产生的压力差高于差压控制器设定值，这时差压控制器内微动开关动作输出，常开触点闭合，接通控制系统进行除杂排污。

除杂排污后旋转式滤水器又恢复正常滤水状态，生产供水系统安全运行。

旋转式滤水器控制框图如图11-11所示。

图11-11 旋转式滤水器控制框图
2．控制要求
(1> 手动调试和检修SA1手柄指向左45º时，接点SA1-1接通，通过SB1、SB2控制按钮，手动开/关电动阀，通过SB3、SB4控制按钮，手动开/关滤水器电动机，以便于系统调试和检修。

(2> 人工除杂排污SA1手柄指向右45º时，接点SA1-2接通，人工起动、停止旋转式滤水器进行除杂排污。

(3> 定时自动除杂排污：SA1手柄回零位时，若原水中杂物较少，固体漂浮物也较少，因此，水处理车间的旋转式滤水器长时间正常滤水，不能进行差压自动除杂排污。

由于旋转式滤水器长时间置于水中，各个机械传动机构会锈蚀，影响过滤和除杂排污或导致旋转式滤水器损坏，因此，需要具有定时自动除杂排污功能。

(4> 差压自动除杂排污SA1手柄回零位时，若滤水器进、出水口产生的压力差高于差压控制器设定值时，旋转式滤水器自动进行除杂排污，直到滤水器进、出水口产生的压力小于差压控制器设定值时，旋转式滤水器自动停止除杂排污，恢复正常滤水状态。

(5> 超压停机旋转式滤水器内部的过滤孔被小颗粒杂物堵死无法排出，进、出水口的压力差较高，虽然进行了除杂排污，但是进、出水口的压力差仍然未能降到正常值，差压控制器内微动开关长时间动作<8～10min），需要立即停车，并发出声光报警。

(6> 计数功能该设备不管进行了哪种形式的除杂排污，每次进行除杂排污后都要有记录，因此需要
记录除杂排污次数<5位）。

(7> 减速机润滑在旋转式滤水器上装有行星摆线针轮减速机，由输油泵将油室中的润滑油源源地送入减速机，液压泵拖动电动机与滤水器电动机同步运行。

(8> 除杂排污阀门的电动装置内设三相交流异步电动机380V/60W、阀门限位开关和电动机过热保护，通过正、反相运行实现开阀、关阀功能。

(9> 其他必要的电气联锁与保护，受控对象运行状态显示等。

10> 相关参数
1> 滤水器电动机M1：Y系列，AC380V，1.5 kW，6极；液压泵电动机M2：Y系列，AC380V，70W，4极；减速机4极减速；电动阀电动机M3：AC380V，60W，电动阀自带。

2> 差压变送器测量范围：0.3～0.8MPa可调，电感性电接点输出：AC220V，1A。

3> 指示灯HL：10mA，DC24V。

4> 电铃HA：8W，AC220V。

11> 控制信号说明见表11-9。

表11-9 控制信号说明
3、设计任务
1）设计与绘制电气原理图<主电路和控制电路）或PLC外部接线图、梯形图和主电路图，选择电器元件<接触器、熔断器、热继电器要有计算过程），制订元件目录表；
2）绘制电气布置图；
3）绘制电气接线图；
4）编制设计说明书与设计小结；
5）列出设计参考资料目录，不少于5个。

课题四锅炉车间输煤机组控制
1．输煤机组控制系统
输煤机组控制系统示意图如图11-10所示，输煤机组控制信号说明见表11-6。

图11-10 输煤机组控制系统示意图
表11-6 输煤机组控制信号说明
输煤机组的拖动系统由6台三相异步电动机M1～M6和一台磁选料器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，提示在输煤机组附近的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。

2．输煤机组控制要求
(1> 手动开车/停车功能SA1手柄指向左45º时，接点SA1-1接通，通过SB4～SB9控制按钮，对输煤机组单台设备独立调试与维护使用，任何一台单机开车/停车时都有音响提示，保证检修和调试时人身和设备安全。

(2> 自动开车/停车功能 SA1手柄指向右45º时，接点SA1-2接通，输煤机组自动运行。

1> 正常开车按下自动开车按钮SB1，音响提示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。

2> 正常停车按下自动开车按钮SB2，音响提示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。

3> 过载保护输煤机组有三相异步电动机M1～M6和磁选料器YA的过载保护装置热继电器，如果电动机、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毕，继续正常开车，恢复生产。

4> 紧急停车输煤机组正常生产过程中，可能会突发各种事件，因此需要设置紧急停车按钮，实现紧
急停车防止事故扩大。

紧急停车与正常停车不同，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警报声持续10s停止，紧急停车指示灯HL8连续闪亮直到事故处理完毕，回复正常生产。

5> 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按照程序全部正常起动运行后，HL9指示灯点亮。

如果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功率如图11-11中所示。

2> 指示灯HL：0.25W，DC24V。

3> 电铃HA：8W，AC220V。

3、设计任务
1）设计与绘制电气原理图<主电路和控制电路）或PLC外部接线图、梯形图和主电路图，选择电器元件<接触器、熔断器、热继电器要有计算过程），制订元件目录表；
2）绘制电气布置图；
3）绘制电气接线图；
4）编制设计说明书与设计小结；
5）列出设计参考资料目录，不少于5个。

课题五注塑机的电气控制
一、任务描述
注塑机用于热塑料加工，
是典型的顺序动作装置，它
借助8个电磁阀YV1-YV8
完成闭模、射台前进、注
射、保压、预塑、射台后
退、开模、顶针前进、顶针
后退和复位等操作工序，其
中注射和保压工序需要一定
的时间延时。

二、控制任务和要求
①按照图所示的注塑机工艺
流程图完成顺序控制。

②注塑机工作时有通电指
示。

③在进行开模工序、闭模工
序时有工作状态指示。

④在原点时有位置指示。

三、设计任务
1）设计与绘制电气原理图<
主电路和控制电路）或PLC
外部接线图、梯形图和主电
路图，选择电器元件<接触
器、熔断器、热继电器要有
计算过程），制订元件目录
表；
2）绘制电气布置图；
3）绘制电气接线图；
4）编制设计说明书与设计小结；
5）列出设计参考资料目录，不少于5个。

课题六自动门的电气控制
二、设计任务
1）设计与绘制电气原理图<主电路和控制电路）或PLC外部接线图、梯形图和主电路图，选择电器元件<接触器、熔断器、热继电器要有计算过程），制订元件目录表；
2）绘制电气布置图；
3）绘制电气接线图；
4）编制设计说明书与设计小结；
5）列出设计参考资料目录，不少于5个。

课题七十字路口交通信号灯的电气控制
二、设计任务
1）设计与绘制电气原理图<主电路和控制电路）或PLC外部接线图、梯形图和主电路图，选择电器元件<接触器、熔断器、热继电器要有计算过程），制订元件目录表；
2）绘制电气布置图；
3）绘制电气接线图；
4）编制设计说明书与设计小结；
5）列出设计参考资料目录，不少于5个。

课题八全自动洗衣机的电气控制
一、控制要求
二、设计任务
1）设计与绘制电气原理图<主电路和控制电路）或PLC外部接线图、梯形图和主电路图，选择电器元件<接触器、熔断器、热继电器要有计算过程），制订元件目录表；
2）绘制电气布置图；
3）绘制电气接线图；
4）编制设计说明书与设计小结；
5）列出设计参考资料目录，不少于5个。

课题九多种液体自动混合装置的电气控制
设计任务
1）设计与绘制电气原理图<主电路和控制电路）或PLC外部接线图、梯形图和主电路图，选择电器元件<接触器、熔断器、热继电器要有计算过程），制订元件目录表；
2）绘制电气布置图；
3）绘制电气接线图；
4）编制设计说明书与设计小结；
5）列出设计参考资料目录，不少于5个。

课题十小车行车方向的电气控制
设计任务
1）设计与绘制电气原理图<主电路和控制电路）或PLC外部接线图、梯形图和主电路图，选择电器元件<接触器、熔断器、热继电器要有计算过程），制订元件目录表；
2）绘制电气布置图；
3）绘制电气接线图；
4）编制设计说明书与设计小结；
5）列出设计参考资料目录，不少于5个。