电气类P L C课程设计指导书主编：自动化系杨涟
中原工学院电子信息学院
二零一五年六月
前言
电气控制与PLC是工业控制领域中应用得十分广泛、且实践性极强的一门专业课程，有必要在基本理论学习和实践的基础上通过课程设计进行综合性训练，使学生对小型PLC系统集成、PLC复杂控制程序设计、与电气控制系统结合、人机界面设计及监控等方面建立起整体印象。
电气控制与PLCP通过为期一周的课程设计，完成满足控制要求的PLC控制系统集成、PLC控制程序设计、控制系统硬件设计、监控系统设计、运行调试，并撰写课程设计报。使学生的理论基础、动手能力和相关知识的综合运用能力得到进一步提高，对工控系统建立起整体印象，培养学生的专业知识综合应用能力和工程实践能力。
本课程设计要求学生完成下列先修课程：电路、电子、电力电子技术、电力拖动、电气控制与PLC、检测技术等。本课程设计采用的目标样机是西门子S7—200系列PLC。
本指导书由杨涟老师编写。
2015年6月
前言 (2)
目录 (3)
第一章概述 (4)
第二章 PLC 课程设计指导 (5)
第三章课程设计的内容和要求 (10)
第一节课程设计的要求和组织形式 (10)
第二节课程设计的具体控制要求 (12)
题目一包装生产线PLC控制系统设计 (12)
附录 A S7—200系列PLC外围典型接线图 (14)
使用教材与教学参考书 (17)
参考文献 (17)
可编程控制器是以微处理器为核心的通用工业控制装置。它将传统的继电器-接触器控制系统与计算机控制技术紧密结合，集计算机、控制、通信于一体，为工业自动化提供了几乎完美的现代化自动控制装置。可编程控制器主要应用于逻辑控制、运动控制、过程控制、数据处理、通信联网等领域，且正向着楼宇自动化、家庭自动化、商业、公用事业、测试设备和农业等领域扩展。
电气控制与PLC是实践性极强的一门实用技术，是自动化、电气工程及其自动化专业的必修课程，其特点是理论学习与实验并重，且相辅相成。理论学习用于指导实践，实践又反过来加深对理论的理解。学生在充分学习了电气控制技术、S7-200系列PLC的硬件系统及内部资源、基本逻辑指令及程序设计方法、顺控指令及应用、功能指令及其编程，完成了基本实验后，对PLC的应用有了一定的基础，有必要通过课程设计进行进一步的综合训练，构筑实践环境，使学生对PLC系统集成、PLC复杂控制程序设计、电气控制线路设计、人机界面设计及监控等方面建立起整体印象，强化工程意识，提高应用能力。
PLC课程设计的任务是巩固先修课程：电路、电子技术、电力电子技术、电气控制技术、PLC 技术、电力拖动及检测技术等，并着眼于综合应用。通过为期一个星期的课程设计，完成满足控制要求的PLC控制系统集成、PLC控制程序设计、控制系统硬件设计、监控系统设计、运行调试，并撰写课程设计报告。该课程设计涉及到电气控制线路设计、电动机拖动方案选择、现场信号的采集、现场负载的驱动、PLC系统集成、S7-200系列PLC基本逻辑指令、控制指令、简单及复杂功能指令的应用等知识，覆盖面较广，通过课程设计可以使学生的理论基础得到进一步巩固，动手能力进一步提高，对工控系统建立起整体印象，提高专业知识的综合应用能力和工程实践能力，为今后的工作打下良好基础。
第二章 PLC课程设计指导
在学习了电气控制技术、PLC的特点和结构组成、工作原理和指令系统，进行了认识性实验、综合性、设计性实验后，如何根据一个实际的工业控制项目，完成PLC控制系统的设计，使之最大限度地满足机械设备或生产工艺的要求，是学习该课程的根本目的。为了实现这一目标，还应结合PLC控制技术的特点，进行比较深入的研究与实训。电气控制与PLC课程设计就是通过简单的工程实例，从工程的角度、操作的角度，尽可能全面地综合考虑问题和处理问题，进而完成PLC控制系统的设计。
一、PLC控制系统设计的基本原则
PLC控制系统的设计原则就是为了实现被控对象（生产设备或生产过程）的工艺要求，因此需要全面、系统地考虑系统的控制要求，从实际出发，设计一个可靠性高、技术先进合理、易操作、易维护、低成本的PLC控制系统。设计的基本原则如下：
1．满足被控对象的要求
PLC控制系统设计的首要任务就是要充分满足被控对象对控制系统提出的要求，这也是PLC控制系统设计中最重要的原则。
为了实现系统的控制目标，要求设计人员对被控对象和生产现场做深入细致的调查研究，详细收集有关的设计资料，包括生产现场的作业环境，生产设备的相关参数，控制设备的操作方式和操作顺序，以及相关的管理经验等。在制订控制方案时，要与现场的管理人员、技术员及操作人员共同研究，紧密配合，共同拟订控制方案，解决设计中的疑难问题和重点问题。
在制订控制系统的控制方案时，要从工程实际出发，要充分考虑系统功能的组成及实现，主要从以下方面考虑。
①机械部件的动作顺序、动作条件、必要的保护和联锁。
②系统的工作方式（如手动、自动、半自动）。
③生产设备内部机械、电气、仪表、气动、液压等各个系统之间的关系。
④ PLC与上位计算机、交／直流调速器、工业机器人等智能设备的关系。
⑤系统的供电方式、接地方式及隔离屏蔽问题。
⑥网络通信方式。
⑦数据显示的方式及内容。
⑧安全保护措施及紧急情况处理。
2．确保系统安全可靠、操作简单
确保PLC控制系统的安全可靠、长期稳定地连续运行，这是任何一个控制系统的生命线。为此，必须在控制方案的制定、控制设备的选择及应用程序的编制方面都要建立在确保控制系统安全可靠的基础上。
在操作上，要保证系统操作的简单有效，尤其是在设计控制程序时，不仅要保证在正常的工作条件下的正确运行，还必须充分考虑到在非正常的工作条件下（如电源突然掉电再上电，操作人员的误操作，非法操作等），系统仍能正常工作。要求控制程序只能接受合法操作，拒绝非法操作。
3．尽量减少工程成本和维护费用
任何一个控制系统都能改善作业环境，提高劳动生产率，改进产品质量。但是，如何在满足生产工艺要求的前提下，设计一个低成本、低维护费用的PLC控制系统，这也应当是进行PLC控制系统设计时要考虑的一个基本设计原则，使得设计出来的PLC控制系统，既可靠，高效，又经济、实用。
4．适当留有扩展裕量
PLC具有易于系统扩展的能力，以PLC作为主控制器的控制系统，要考虑和利用这种易于系统
扩展的能力。在进行PLC控制系统设计时，要考虑到今后生产工艺的改进和控制功能的扩充问题。在进行控制系统组态时，要留有适当的裕量。