电气控制与PLC课程设计选题

《电气控制技术》课程设计选题

说明：题号前打*号的可以2人合作完成

*1、坐标式机械手

1). 坐标式机械手动作原理图

2). 控制要求：将物体从位置A搬至位置B

（1）动作顺序：机械手从原点位置起始下移到A处下限位→从A处夹紧物体后上升至上限位→右

移至右限位→机械手下降至B处下限位→将物体放置在B处后→上升

至上限位→左移至左限位（原点）为一个循环。

（2）上限、A、B下限、左限、右限分别由限位开关控制；机械手设立起动和停止开关。 （3）机械手夹紧或松开的工作状态以及到达每一个工位时，均应有状态显示。

（4）机械手的夹紧和放松动作均应有1s延时，然后上升；机械手每到达一个位置均有0.5s的停

顿延时，然后进行下一个动作。

（5）若机械手停止时不在原点位置，可通过手动开关分别控制机械手的上升和左移，使之回到原

点。

（6）要求循环120次后自动停止工作并警铃报警。 2、皮带运输机传输系统

1. 控制要求：

（1）皮带运输机传输系统由四台电动机M1，M2，M3，M4带动

起动时M4 M3 M2 M1 （分别间隔5s） 停止时M1 M2 M3 M4 （分别间隔5s）

（2）当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而其后的皮带机则待料运完后

才停止。例如：M2出故障，M2和M1立即停止，经5s延时后，M3停，再经过5s，M4停 （3）设置故障调试开关 *3、自动门控制装置

1). 自动门控制装置的硬件组成：

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A下限夹紧放松B下限左限上限原点右限AB 自动门控制装置由门内光电探测开关K1、门外光电探测开关K2、开门到位限位开关K3、关门到限位开关K4、开门执行机构KM1（使直流电动机正转）、关门执行机构KM2（使直流电动机反转）等部件组成。光电探测开关为检测到人或物体ON，否则为OFF。 2)．控制要求：

（1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。

（2）自动门在开门位置停留8s后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。

（3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。

（4）在门打开后的8s等待时间内，若有人员由外至内或由内至外通过光电检测开关K2或K1时，必须重新开始等待8s后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。 （5）开门与关门不可同时进行 4、汽车自动清洗装置

控制要求：根据下面的工作流程图工作：

5、汽车库自动门控制系统设计。

汽车库自动门如图所示。具体控制要求是：当汽车到达车库门前，超声波开关接收到来车的信号，门电动机正转，门上升，当门升到顶点碰到上限开关，门停止上升，汽车驶入车库后，光电开关发出信号，门电动机反转，门下降，当下降到下限开关后门电动机停止。

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*6、花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调试

1). 花式喷水池示意图

a）花式喷水池喷嘴布局示意图b）花式喷水池控制开关面板图☆213启动停止43214选择开关单步/连续电源图a中4为中间喷水管，3为内环状喷水管，2为中环形状喷水管，1为外环形状喷水管。图b中的选择开关可有4种选择，可分别用4个开关模拟实现；单步/连续开关为“1”= 单步，“0”= 连续，其他为单一功能开关。 2). 控制要求：

（1）水池控制电源开关接通后，按下启动按钮，喷水装置即开始工作。按下停止按钮，则停止喷水。工作方式由“选择开关”和“单步/连续”开关来决定。

（2）“单步/连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一个循环；在连续位置时，喷水池反复循环运行。（3） 方式选择开关用以选择喷水池的喷水花样，1～4号喷水管的工作方式选择如下：

a）选择开关在位置“1”——按下启动按钮后，4号喷水，延时2s，3号喷水，再延时2s，2号喷水，再延时2s，1号喷水，接着一起喷水15s为一个循环。

b） 选择开关在位置“2”——按下启动按钮后，1号喷水，延时2s，2号喷水，再延时2s，3号喷水，再延时2s，4号喷水，接着一起喷水30s为一个循环。

c） 选择开关在位置“3”——按下启动按钮后，1、3号同时喷水，延时3s后，2、4号同时喷水，1、3号停止喷；交替运行5次后，再1～4号全部喷水30s为一个循环。

d） 选择开关在位置“4”——按下启动按钮后，喷水池1～4号水管的工作顺序为：

1→2→3→4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水30s后，1、2、3和4号水管分别延时2s停水，再等待1s，由4→3→2→1反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水30s为一个循环。

（4） 不论在什么工作方式，按下停止按钮，喷水池立即停止工作，所有存储器复位。 *7、全自动洗衣机

1). 控制要求：

（1） 按下启动按扭及水位选择开关， （2） 注水直到高（中、 低）水位，关水 （3）2s后开始洗涤

（4）洗涤时，正转30s，停2s，然后反转30s，停2s （5）如此循环5次，总共320s后开始排水，排空后脱水30s （6）开始清洗，重复（2）～（5），清洗两遍 （7）清洗完成，报警3秒并自动停机

（8）若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数） 输入点： 输出点： 启动 低水位检测 启动洗衣机

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停止 手动排水 进水阀 高水位 手动脱水 正转 中水位 反转 低水位 排水

排空检测 脱水 高水位检测 报警

中水位检测

2). 若要求启动开关分为标准洗和轻柔洗，试改变有关输入点，并在程序中加入轻柔洗功能（轻柔

洗过程自定）

*8、三相六拍步进电机

控制要求：

（1）三相步进电动机有三个绕组：A、B、C， 正转通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA→A 反转通电顺序为：A→CA→C→BC→B→AB→A

（2）要求能实现正、反转控制，而且正、反转切换无须经过停车步骤。 （3）具有两种转速：

#1开关合上，则转过一个步距角需0.5s。 #2开关合上，则转过一个步距角需0.05s。 （4）要求步进电动机转动100个步距角后自动停止运行 （5）（选）在完成上述功能的基础上，增加功能：

设置按钮K1，每按一次K1，转速增加一档（即转动一个步距角所需时间减少0.01s）设置按钮K2，每按一次K2，转速减少一档（即转动一个步距角所需时间增加0.01s） *9、五相十拍步进电动机 控制要求：

（1）五相步进电动机有五个绕组: A、B、C、D、E ,

正转通电顺序: ABC→BC→BCD→CD→CDE→DE→DEA→EA→EAB→AB 反转通电顺序: ABC←BC←BCD←CD←CDE←DE←DEA←EA←EAB←AB （2）用五个开关控制其工作：

#1开关控制其运行 ( 启 / 停 )。

#2 开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 0.5 s)。 #3 开关控制其中速运行 (转过一个步距角需 0.1 s)。 #4 开关控制其低速运行 (转过一个步距角需 0.03 s)。 #5 开关控制其转向 ( ON 为正转，OFF 为反转 )。

*10、步进电机自动控制 设计要求

设某步进电机工作方式为三相六拍，电机的三个线圈分别用A、B、C表示，公共端分别用E，当电

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机正转时其工作方式如下：

A→AB→B→BC→C→CA

当电机反转的时候，其工作方式为 A→AC→C→CB→B→BA

2．I/O地址

输入地址：正转启动 X000 输出地址： A相 Y000

反转启动 X001 B相 Y001 停止按钮 X002 C相 Y002 快/慢开关 X003

*11、饮料灌装生产流水线 1).控制要求：

（1） 系统通过开关设定为自动操作模式，一旦启动，则传送带的驱动电机启动并一直保持到停止开关动作或罐装设备下的传感器检测到一个瓶子时停止；瓶子装满饮料后，传送带驱动电机必须自动启动，并保持到又检测到一个瓶子或停止开关动作

（2） 当瓶子定位在罐装设备下时，停顿1秒，罐装设备开始工作，罐装过程为5秒钟，罐装过程应有报警显示，5秒后停止并不再显示报警

（3） 用两个传感器和若干个加法器检测并记录空瓶数和满瓶数，一旦系统启动，必须记录空瓶数和满瓶数，设最多不超过99999999瓶 （4） 可以手动对计数值清零（复位） *12、工业铲车操作控制

用PLC对工业铲车（实物模型）操作进行控制，设铲车可将货物铲起或放下，并能作前进、后退、左转、右转的操作，要求动作过程如下：

铲起 → 向前0.5米 → 左转90度后向前0.5米 → 右转90度后向前0.5米 →右转90度后后退0.5米 → 放下(使用旋转编码器)。

13、十字路口带倒计时显示的交通信号灯控制

控制要求

采用PLC构成十字路口带倒计时显示的南北向和东西向交通信号灯的电气控制。系统上电后，交通指挥信号控制系统由由一个3位转换开关SA1控制。SA1手柄指向左45o时，接点SA1-1接通，交通指挥系统开始按常规正常控制功能工作，按照如图11-9所示工作时序周而复始，循环往复工作。正常运行时，南北向及东西向均有两位数码管倒计时显示牌同时显示相应的指示灯剩余时间值。SA1手柄指向中间0o

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时，接点SA1-2接通，交通指挥系统南北向绿灯常亮，东西向红灯常亮，数码管显示99不变。SA1手柄指向右45o时，接点SA1-3接通，交通指挥系统东西向绿灯常亮，南北向红灯常亮，数码管显示99不变。控制信号说明见下表。

南北绿灯南北黄灯南北红灯东西绿灯东西黄灯东西红灯T0：25sT1：0.5sT2：0.5sC0：3次T3：2sT4：25sC1：3次T5：0.5sT6：0.5sT7：2s

十字路口交通灯控制信号说明

输 入 文字符号 SA1-1 SA1-2 SA1-3 14、交通红绿灯PLC控制系统

控制要求：1）东西向：绿5S，绿闪3次，黄2S；红10S。 2）南北向：红10S，绿5S，绿闪3次，黄2S。 15、设计一个十字路口交通指挥信号灯控制系统。

如图所示。具体控制要求是：设置一个控制开关，当它闭合时，信号灯系统开始工作；当它断开时，

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输 出 文字符号 说 明 说 明 交通灯正常工作控制开关 南北向交通灯常绿控制开关 东西向交通灯常绿控制开关 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H11 H12 南北向绿灯指示 南北向黄灯指示 南北向红灯指示 东西向绿灯指示 东西向黄灯指示 东西向红灯指示 南北向2位七段数码显示管 东西向2位七段数码显示管 信号灯全部熄灭。信号灯工作循环如图所示。

16、人行横道交通灯控制

控制要求：东西方向是车道，南北方向是人行道。正常情况下，车道上有车辆行事，如果有行人要过交通路口，先要按动按钮，等到绿灯亮时，方可通过，此时东西方向车道上红灯亮。延时一段时间后，南北方向的红灯亮，东西方向的绿灯亮。各段时间由图 2 所示。

图 1 交通路口示意图图 图2 各段时间分配

17、十字路口交通信号灯PLC控制系统

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。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。

1） 高峰时段按时序图二运行， 正常时段按时序图三运行，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 秒，暗 0.6 秒的规律反复循环。

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。

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*18、设计电镀生产线PLC控制系统 控制要求：

1）SQ1—SQ4为行车进退限位开关，SQ5—SQ6为上下限为开关。 2）工件提升至SQ5停，行车进至SQ1停，放下工件至SQ6，电镀10S，

工件升至SQ5停，滴液5S，行车退至SQ2停，放下工件至SQ6，定时6S，工件升至SQ5停，滴液5S，行车退至SQ3停，放下工件至SQ6，定时6S，工件升至SQ5停，滴液5S，行车退至SQ4停，放下工件至SQ6。 3）完成一次循环。

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19、自动控制送料系统，控制要求如下：

a．按下启动按钮，绿灯L1亮，表示允许汽车开进送料，料斗K2，电机M1、M2、M3 皆为OFF，当汽车来到时(S2接近表示)，L2亮，L2灭， M3运行，M2在M3运行2秒后运行，M1在M2通2秒后运行，K2在M1通2秒后打开出料。当料满后，(用S2断开表示)，料斗K2关闭，电机M1延时2秒后关断，M2在M1停2秒后停止，M3在M2停2秒后停止，汽车开去，L2灯亮，L2灭表示下辆汽车装料。

b．料不满时，(S1为OFF，灯灭)，料斗开关K2关闭，(K2为OFF)，灯灭，不出料，进料开关K1打开(K1为ON)进料，否则不进料。当汽车来到时M3运行，电机M2在M3运行2秒后运行，M1在M2运行2秒后运行，K2在M1运行2秒运行，K2在M1运行2秒后打开出料，当料满后(用S2断表示)，电机M1延时2秒停止，每日装车数自动统计。 20、抢答器

抢答比赛，儿童二人参赛且其中任一人按钮可抢得，学生一人组队，教授二人参加比赛且二人同时按钮才能抢得。主持人宣布开始后方可按抢答按钮。主持人台设复位按钮，抢得及违例由各分台灯指示。有人抢得时有幸运彩球转动，违例时有警报声。 21、竟猜抢答系统。要求如下：

a ．由五组竟猜抢答。任一组抢先按下按钮，才能回答主持人的问题，且显示相应组的组号，蜂鸣器响，等到按下复位按纽后，显示器和蜂鸣器停。

b．五组中，第一组两个按纽任一个抢先按下有效，第二组两个按纽同时抢先按下有效，其他组抢先按下有效。

c．竟猜者必须在主持人按下SW按钮15秒内抢先按下按纽有效。显示器和蜂鸣器有指示，表示得到一次机会。

22、实用抢答器PLC控制系统设计

实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的，只具有抢答锁定功能的一个电路，以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品，这部分抢答器已相当成熟。现在的抢答器具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警（即声响提示，有的以音乐的方式来体现）、屏幕显示、按键发光等多种功能。但功能越多的电路相对来说就越复杂，且成本偏高，故障高，显示方式简单(有的甚至没有显示电路)，无法判断提前抢按按钮的行为，不便于电路升级换代。本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用PLC本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。

控制要求

1）抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 ~ S7表示。 2）设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。

3）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

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4）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动\开始\键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。

5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。

6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。 23、喷泉电路。

要求：喷泉有A、B、C三组喷头。启动后，A组先喷5秒，后B、C同时喷，5秒后B停，再5秒C停，而A、B又喷，再2秒，C也喷，持续5秒后全部停，再3秒重复上述过程。 24、一台自耦变压器分时启动三台三相异步电动机

要求有必要的连锁和保护。画出主电路和接线图，接好线，编程并进行模拟调试。 25、8位节日彩灯控制

基本要求 ：完成对节日灯（8位）的控制，要求流水的速度和方向可以调节，自动循环实现所有功能（所有功能在一个程序里完成，自定义功能选择开关）； 从左至右流水闪亮（流水速度0.5S可调）；从右至左流水闪亮（流水速度0.5S可调）；从中间开始向两侧流水闪亮（流水速度0.8S可调）；从两侧向中间流水闪亮（流水速度0.8S可调）。 26、彩灯顺序控制系统 。控制要求：

1）A亮1S，灭1S；B亮1S，灭1S； C亮1S，灭1S；D亮1S，灭1S。

2）A、B、C、D亮1S，灭1S。

3）循环三次。

27、冲压控制

按下启动键, 进料传送带电机转动，直到工件到工位1停止；进料吸盘吸住工件；进料机械手将工件送入加工台，直到工件到工位2停止；进料吸盘放下工件；进料机械手退出加工台；进料机械手退到位后，冲压模具下降，完成冲压后上升；出料机械手进入加工台；出料吸盘吸住工件；出料机械手退出加工台，直到工件到工位3停止；出料吸盘放下工件；出料传送带电机转动，运走工件；进料传送带电机转动，运送下一个工件，直到工件到工位1停止。 28、皮带运输机传输系统控制

有一3台皮带运输机传输系统，分别用电动机M1、M2、M3带动，控制要求： 按下起动按钮，先起动最末一台皮带机M3，经5S后再依次起动其它皮带机。正常运行时，M3、M2、M1均工作。 按下停止按钮时，先停止最前一台皮带机M1，待料送完毕后再依次停止其它皮带机。 29、货料小车控制

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SQ HLl HL2 EL 限位开关，快速移动电动机控制 主电动机起停指示灯 电源接通指示灯 机床照明灯 TC SA 控制与照明变压器 机床照明灯开关 *44、设计楼房电梯系统，控制要求如下：

a．电梯上升

（1）电梯停在某层，若有高于某层的呼叫信号时，电梯上升到呼叫层停止。

（2）电梯现在停在某层，若有高于某层的多个呼叫信号时，电梯上升到最近的也就是呼叫的最低层停止，停4秒后再上升到高的呼叫层，再停4秒，到最高的呼叫层。

b．电梯下降

（1）电梯停在某层，若有低于某层的呼叫信号时，电梯下降到呼叫层停止。

（2）电梯现在停在某层，若有低于某层的多个呼叫信号时，电梯下降到高的呼叫层，停4秒后再下降到低的呼叫层，最后停止在最低的呼叫层。

c．电梯在上升过程中，任何反方向呼叫均无效。 d．电梯在下降过程中，任何反方向呼叫均无效。 e．数码管显示电梯的即时楼层位置。

*45、设计自动控制送料系统。控制要求如下：

a．按下启动按钮，绿灯L1亮，表示允许汽车开进送料，料斗K2，电机M1、M2、M3 皆为OFF，当汽车来到时(S2接近表示)，L2亮，L2灭， M3运行，M2在M3运行2秒后运行，M1在M2通2秒后运行，K2在M1通2秒后打开出料。当料满后，(用S2断开表示)，料斗K2关闭，电机M1延时2秒后关断，M2在M1停2秒后停止，M3在M2停2秒后停止，汽车开去，L2灯亮，L2灭表示下辆汽车装料。

b．料不满时，(S1为OFF，灯灭)，料斗开关K2关闭，(K2为OFF)，灯灭，不出料，进料开关K1打开(K1为ON)进料，否则不进料。当汽车来到时M3运行，电机M2在M3运行2秒后运行，M1在M2运行2秒后运行，K2在M1运行2秒运行，K2在M1运行2秒后打开出料，当料满后(用S2断表示)，电机M1延时2秒停止，每日装车数自动统计。

c．定I/O图，画好接线图，接好线，编程输入调试。 46.LED数码管显示控制实验

设计一个用PLC控制的数字电子钟程序,左边两位为小时(00—23);右边两位为分钟(00—60),中间为两个发光二极管,模拟秒显示。I／O地址

输出地址：显示a段——Y000 显示公共端C1——Y0l2 显示b段——Y001 显示公共端C2——Y013

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显示c段——Y002 显示公共端C3——Y014 显示d段——Y003 显示公共端C4——Y015

显示e段——Y004 显示f段——Y005 显示g段——Y006

*47. 物业供水系统水泵控制

某物业供水系统有水泵4台，供水管道安装压力检测开关K1，K2和K3。K1接通，表示水压偏低；K2接通，表示水压正常；K3接通，表示水压偏高。控制要求：

（1）自动工作时，当用水量少，压力增高，K3接通，此时可延时30s后撤除1台水泵

工作，要求先工作的水泵先切断；当用水量多时，压力降低，K1接通，此时可延时30s后增设1台水泵工作，要求未曾工作过的水泵增加投入运行；当K2接通，表示供水正常，可维持水泵运行数量。工作时，要求水泵数量最少为1台，最多不得超出4台。

（2）各水泵工作时，均应有工作状态显示。

（3）手动工作时，要求4台水泵可分别独立操作（分设起动和停止开关），并分别具有过载保护，可随时对单台水泵进行断电控制（若输入点不够，可用I/O扩展模块）

（4） 设置“自动/手动”切换开关（ON——手动，OFF——自动），另设自动运行控制开关（ON——自动运行，OFF——自动运行停止）。 *48、舞台艺术灯自动控制 设计要求

电视台的舞台灯光控制可以用PlC进行控制．例如灯光的闪耀，移位及各种时序的变化等。如舞台艺术灯饰自动控制演示板．它共有8道灯，上方为五道灯饰呈洪形，下方为三道呈阶梯形．现要求0～7号灯闪亮的时序如下：

(1)7号灯一亮一灭交替进行．

(2)6、5、4、3号4道灯由外到内依次点亮。再全亮。然后再重复上述过程循环往复。

(3)2、1、0号阶梯由上至下．依次点亮，再全灭。然后重复上述过程．循环往复。

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*49. 霓虹灯广告屏装置 1). 霓虹灯广告屏示意图

该广告屏共有8根灯管，24只流水灯，每4只灯为一组，如下图所示：

Ⅵ242322212019Ⅴ181712Ⅰ341615123456781413Ⅳ56Ⅱ7891011Ⅲ12 2). 控制要求：

（1）该广告屏中间8根灯管亮灭的时序为：第1根亮→2亮→3亮→??→第8根亮，时间间隔为1s，

全亮后，显示10s，再反过来从8→7→??→1按1s间隔顺序熄灭，全灭后停亮2s；再从第8根开始亮，顺序点亮7→6→??→1，时间间隔1s，显示5s，再从1→2→??→8按1s间隔顺序熄灭，全灭后停亮2s，然后重复运行，周而复始。

（2）24只流水灯，4个一组分成6组，从Ⅰ→Ⅱ→??→Ⅵ按1s时间间隔依次向前移动，

且点亮时每相隔1灯为亮，即从Ⅰ“①、③亮→Ⅱ“⑤、⑦”亮，同时Ⅰ“①、③”

11灭→Ⅲ“ ⑨ 、 ”亮，同时Ⅱ“⑤、⑦”灭??，如此移动一段时间（如30s）后，

242220、1822”再反过来移动一段时间：Ⅵ“ 、 ”亮 →Ⅴ“ ”亮，同时Ⅵ“ 灭，??24、如此循环往复。

（3）系统有单步/连续控制，有起动和停止按钮。

（4）起动时，灯管和流水灯同时起动，关闭时，可同时也可分别关闭。

（5）在控制要求1中，若要求将全亮后显示10s改为以0.5s间隔同时闪烁5s，试修改程序。 （6）*要求有移位指令的应用 50、参考课本课程设计课题或自选课题

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