电气控制及PLC应用综合训练
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电气控制及PLC应用综合训练任务书
题 目：
学生姓名： 班 级：
学 号： 指导教师：
一、综合训练的目的
加强工程训练，特别是技能的培养，对于培养工程技术人员的素质和能力具有十分重要的作用。
本课程通过一个工程性题目的设计训练，使学生能够综合运用机电传动与PLC应用等课程的知识解
决一个实际问题。
二、综合训练的内容及任务
电气控制与PLC综合训练以电气控制与PLC应用等课程的知识为基础，结合一些新型电气元
件及目前主流的电气控制技术，按照设计任务书的要求，认真查阅相关资料，独立设计电路并编制
程序；分析电路的工作原理，根据设计要求对所设计的系统进行调试；最终完成一个较为完整的现
代电气控制系统的设计并完成综合训练说明书（综合训练报告）。
具体内容及任务如下：
(1) 系统设计：根据所给题目及要求，进行系统的总体框架、各子系统设计及系统综合设计等。
(2) 参数计算：系统参数计算、子系统参数计算等。
(3) 功能说明：系统功能说明、各子系统功能说明等。
图纸部分（每一个综合性任务2~3张A4图，附于说明书内）
(1) 系统主电路原理图：要求符号符合相关标准，布线清晰、合理、准确。
(2) 系统控制部分电路图（可与系统主电路原理图在一张图上绘出）
系统控制部分电路图根据不同要求可以为单独的控制电路、单独的PLC接线图或综合性的控制
电路图等。要求符号符合相关标准，布线清晰、合理、准确。
(3) 系统软件流程图：要求符号符合相关标准，流程图符号清晰、合理、准确。
(4) 子系统电路原理图（可选）
对于需要着重说明的或该系统关键子系统的电路原理图，可以选做并单独说明。
三、综合训练的要求
通过电气控制与PLC综合训练，要求树立正确的设计思想，进一步熟悉常用电器及PLC的类
型和特性，掌握合理选用的原则，学会电气控制线路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确
使用方法及收集、阅读、分析和运用资料的能力；利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，
解决综合训练中出现的问题。通过完成给定的设计任务，进一步掌握工程设计及科学研究的一般步
骤和常用方法。
具体要求如下：
1. 认真审题，明确任务要求和指标，熟悉设计任务或研究题目的技术背景，熟悉设计任务涉及
的工艺及制造过程，查阅资料，在方案的论证基础上，确定正确、可行的设计方案；
2. 完成系统的硬件设计、电路图绘制、元器件的选择、电路仿真和实验、安装调试、电路测试
等，通过设计，能够进一步认识一些常用的电气元器件及其技术参数，熟悉所学PLC的编程软件，掌握一定的PLC编程技巧，学会常用仪器、仪表和工具的使用；
3. 完成综合训练设计说明书的撰写和相关图纸的绘制；
4. 按照要求选择和使用开发工具，对结果和所用符号要规范、标准；
5. 在设计过程中力求独立思考并解决问题，力求创新；
6. 设计成果包括设计符合要求的设计说明书、图纸和相关实物（一部分题目要求有实物）。
7. 能比较准确的回答答辩中的问题。
注意：同组同学可以互相讨论，但方案、图纸、综合训练报告或设计说明书内容不允许雷同，
否则综合训练成绩记为不合格。
四、综合训练的一般过程
1. 根据给定对象工艺流程，绘制主电路电气原理图。
2. 确定输入输出点数，绘制I/O分配表及PLC接线图。
3. 绘制系统控制流程图。
4. 设计梯形图及编程、调试。
5. 完成设计说明书。
6. 考核及答辩。
五、综合训练时间进度安排
本次综合训练分为3个阶段完成，每个阶段要求按一周左右的时间完成本阶段训练任务，各组
按设计要求合理分配时间。每个阶段具体时间安排详见下表。 序号 工作内容 时间
1 布置任务，明确目标，收集资料 1天
2 进行设计（含实验及仿真） 2~2.5天
3 出图，完成设计说明书 1~1.5天
4 准备及答辩 0.5天
注：（机动0.5天）
六、综合训练报告（设计说明书）要求
总体要求：内容完整，图表完备，字迹工整，条理清晰，分析有据。
注意：说明书用黑色笔书写在设计专用纸上，装订按教务处最新要求执行（扉页为答辩资格审
查及成绩评定表），正文内容分为如下部分（三个阶段的报告独立撰写，一起装订）：
综合训练任务书
目录
1. 概述（简要说明本设计的基本内容、用途及特点等）
2. 技术性能指标
3. 方案的选择
4. 工作原理说明及系统框图
5. 单元电路的设计，单元程序的设计、说明及计算、选型等
6. 调试记录及结果分析
7. 操作说明及注意事项 8. 对设计成果的评价及改进方法
9. 总结及体会（含调试体会等）
10. 参考文献
11. 致谢
12. 附录（含所有图纸、程序、器件清单及需要专门说明或论述的问题）
七、综合训练设计题目
任务 I （阶段 I 需完成的任务）：
本阶段的主要训练目标为：
1. PLC控制系统基础训练，涉及基本逻辑指令及定时器、计数器等的灵活使用等；。
学生分组后，依次完成《PLC实训与工程实践》教材中第1篇（第1章~第2章）的所有内容，并
结合理论教材《现代电气控制及PLC应用》中的内容，逐步加深对PLC的认识与理解。
2. 一般的数据处理及针对开关量的控制，涉及一个较大系统的若干组成部分的控制程序设计
等。
学生分组后，在《PLC实训与工程实践》教材的第2篇中第3章的14个项目内选做3~5个之后，再
在教材的第3篇中第5章的10个项目内选做1个，从而进一步步加深对PLC的程序设计及其注意事项。
任务 II （阶段 II 需完成的任务）：
本阶段的主要训练目标为模拟量（以温度为例）的控制，在工业生产自动控制或人们的生活中，
为了保证产品质量或安全，对于模拟量：如温度、压力、流量、成分、速度等一些重要的被控参数，
通常需要进行自动监测，并根据监测结果进行相应的控制。在自动监测系统中，常常设有上下限检
查、报警及自动处理系统，以提醒操作人员注意，必要时采取紧急措施。例如，温度监控、流量监
测、压力监控、生产材料的成分搭配，电机运转速度的监控等。
学生分组后，可在《PLC实训与工程实践》教材的第3篇中第6章的3个项目内选做1个或者选择
如下题目：
（一）水温控制系统
1. 控制要求：
水温度控制范围：45~50℃；
水温若超过上限，红灯快闪（亮0.6s，灭0.3s），声光报警；
水温若低于下限，红灯常亮。
2. 设备：
SIMATIC S7-200 CPU224 AC/DC/Rly 1台、EM-235 1个、RS 232/PPI 电缆 1根、装
有 step7-Micro/WIN 软件的计算机 1台、加热器 1个、热探头 1个、温度变送器 1个、固态继
电器 1个、按钮、开关及导线 若干。
3. 注意事项：加热时温度不得过高。
4. 发挥部分：将温度长时间控制控制在48~50℃范围之内。
（二）蔬菜大棚温度监控系统
1. 控制要求：
温度正常：绿灯常亮；
温度大于上限温度5℃：红灯快闪；
温度大于上限温度15℃：红灯快闪，声光报警； 温度大于小限温度5℃：红灯慢闪；
温度大于小限温度15℃：红灯慢闪，声光报警。
2. 设备：同（ II一）
3. 注意事项：加热时温度不得过高。
4. 发挥部分：无。
（三）电阻炉温度控制系统
1. 控制要求：
用1个按钮实现4个温度档位，每个档位相差20℃；
温度范围：60~120℃（±10℃）；
加热时绿灯常亮，达到温度范围后蜂鸣器响5s。
2. 设备：同（ II一）
3. 注意事项：加热时温度不得过高。
4. 发挥部分：实现给定温度直接设置。
（四）锅炉内胆温度控制系统
1. 控制要求：
内胆温度控制范围：95~100℃；
内胆温度若超过上限温度，红灯常亮，声光报警；
内胆温度若低于下限温度，红灯慢闪（亮0.5s，灭2s）。
2. 设备：同（ II一）
3. 注意事项：加热时温度不得过高。
4. 发挥部分：将温度长时间控制控制在98~100℃范围之内。
（五）基于温度变送器的报警系统
1. 控制要求：
温度正常：绿灯常亮；
超过范围10℃：绿灯灭，红灯慢闪；
超过范围20℃：红灯快闪；
超过范围30℃：红灯快闪，声光报警。
2. 设备：同（ II一）
3. 注意事项：加热时温度不得过高。
4. 发挥部分：无。
（六）烘箱温度调节系统
1. 控制要求：
用3个开关实现5个温度档位，每个档位相差20℃；
温度范围：50~130℃（±10℃）；
加热时绿灯慢闪（亮1s，灭3s），达到温度范围后绿灯常亮。
2. 设备：同（ II一）
3. 注意事项：加热时温度不得过高。
4. 发挥部分：实现给定温度直接设置。
任务 III （阶段 III 需完成的任务）：
本阶段的主要训练目标为对变频器及电动机的控制，学生分组后，模拟实现实训教材第2篇中
第4章的前2个项目（4.1，4.2）中的1个，再在《PLC实训与工程实践》教材的第4篇中第9章的7个项目内选做2个或者选择如下题目：
（一）基于变频器的电动机的基本启、停控制
1. 控制要求：用PLC及变频器实现项目4.1。
2. 注意事项：变频器频率不得过高，电机不得长期低速运行。
3. 发挥部分：电动机的启、停及加、减速有斜坡，且斜坡时间可设定。
（二）基于变频器的电动机正反转控制
1. 控制要求：用PLC及变频器实现项目4.2。
2. 注意事项：变频器频率不得过高，电机不得长期低速运行。
3. 发挥部分：电动机的启、停及加、减速有斜坡，且斜坡时间可设定。
（三）基于变频器的运料小车控制
1. 控制要求：用PLC及变频器实现项目5.3。
2. 注意事项：变频器频率不得过高，电机不得长期低速运行。
3. 发挥部分：电动机的启、停及加、减速有斜坡，且斜坡时间可设定。
（四）基于变频器的深孔钻组合机床控制
1. 控制要求：用PLC及变频器实现项目5.5。
2. 注意事项：变频器频率不得过高，电机不得长期低速运行。
3. 发挥部分：电动机的启、停及加、减速有斜坡，且斜坡时间可设定。
（五）基于变频器的电动机加减速控制A
1. 控制要求：电动机每隔30s基频（5Hz~35Hz）增加10Hz；加速结束并运行60s后，每
隔20s基频（5Hz~35Hz）减少10Hz；减速完成后运行30s；上述过程循环3次后停车。
2. 注意事项：变频器频率不得过高，电机不得长期低速运行。
3. 发挥部分：无。
（六）基于变频器的电动机加减速控制B
1. 控制要求：
用1个按钮（加速功能）实现3个基频档位，每个档位相差10Hz；
用1个按钮（减速功能）实现5个基频档位，每个档位相差5Hz；
基频范围：10Hz~30Hz。
2. 注意事项：变频器频率不得过高，电机不得长期低速运行。
3. 发挥部分：无。
八、考勤、纪律及注意事项
1. 每日准时到综合训练教室设计或到实验室进行实操，不得无故缺席、早退。
2. 独立、按时完成综合训练任务，准时上交图纸及设计说明书。
参考文献
1. 傅龙飞 等主编. 现代电气控制及PLC应用. 北京：中国水利水电出版社，2013
2. 钟肇薪主编. 可编控制器原理及应用（第2版）. 广州：华南理工大学出版社，2008
3. 任振辉主编. 电气控制与PLC原理及应用. 北京：水利水电出版社，2008
