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PLC與組態技術 課程設計 任務書
一、設計性質與目標
《PLC與組態技術課程設計》是《PLC與組態監控技術》課程的實踐環節，為輔助《PLC與組態監控技術》這門功課的學習，通過該設計來加強學生對該門課程的認識和理解；增強學生動手操作能力，使學生更深層次理解掌握PLC常用指令的功能、編程方法。同時，結合組態技術，使學生能完成較為復雜包含監控系統的設計，為將來踏上工作崗位打好基礎。 通過設計使學生掌握PLC常用指令的功能、編程方法，會使用STEP7和力控組態編程軟件，具備利用PLC和力控組態編程軟件實現工業控制的基本能力，增強學生的實際操作能力。 二、設計內容及基本要求 （一）、設計考查內容 1、PLC編程方法和基本指令的熟練掌握 2、STEP7軟件和力控組態編程軟件的使用 3、梯形圖的編制 4、程序的輸入和調試方法 5、PLC和力控組態編程軟件的聯調 （二）、設計要求 1、設計分組要求：1至2人/組 2、每個組從以下題目中選擇1個題目完成，各題目難度系數略有不同： （1）運料小車PLC控制組態仿真 （2）搶答器PLC控制組態仿真設計 （3）十字路口交通燈PLC控制組態仿真設計 （4）全自動洗衣機PLC控制組態仿真設計 （5）多種液體自動混合PLC控制組態仿真設計 除以上題目外也可以自由選擇其他題目，但需經過指導老師審核通過方可。 4、完成設計報告的編寫，每組1份。 三、設計報告要求（參見設計報告模板） 四、設計評分標準 設計結果+設計報告+考勤 五、注意事項 1、由于組態軟件不能控制PLC的輸入點，故用其內部繼電器如M0.0、M0.1等來替代。  2、編輯完PLC程序后及時保存在電腦上，這樣調試程序時不必每次都重新輸入，或者也可點擊STEP主界面中的“上載”按鈕 來從PLC中調出程序。3、因為力控組態軟件ForceControl和PLC編程軟件STEP7都要與PLC通訊，故兩者不能同時運行。特別是在運行STEP7軟件前一定要退出ForceControl的所有程序，否則就會出現通訊故障。 4、PLC程序運行的正確與否可用組態軟件的監控界面來觀察。 5、監控界面均為參考界面，可以加入自己的創意，另外除規定的控制要求外也可加入自己的想法，均有適當加分。
設計1運料小車PLC控制組態仿真
一、設計目的 1、學習STEP7 軟件和組態軟件的使用方法，掌握用梯形圖編寫PLC程序及程序的調試方法。 2、熟悉運料小車的PLC控制編程及調試。 3、熟悉運料小車的組態設計方法與仿真調試。 二、設計設備 1、THSMS-2A型實驗箱1臺 2、個人計算機1臺 3、連接導線若干 4、USB-PPI通信電纜1條。 5、STEP7軟件、力控組態軟件。 三、設計控制要求 本設計是利用PLC來控制一臺運料的小車。運料小車的參考組態仿真界面如圖1所示。一臺小車在兩個工作臺之間運送貨物，小車的活動范圍限于兩個工作臺之間。圖上的小車將貨物不斷地從左端運送到右端。
圖1 運料小車組態仿真界面1 設計的控制要求為： 1、界面上有兩個“開始”和“停止” 按鈕。兩個按鈕均為非自鎖按鈕，即按鈕按下時為1，松開后為0。要求按下“開始”按鈕后，小車開始工作，按下“停止”按鈕后，小車立即停止工作。 2、在開始工作之前，小車可能位于兩工作臺之間的任何位置，所以要求按下開始 按鈕后，小車先左行至最左端，碰到行程開關為止，然后再開始往復的運動。 3、當小車行進到最左端碰到行程開關時，左端的行程開關會發出一個ON 信號，在仿真界面上顯示為行程開關變為紅色，表示小車已經達到最左端，此時小車停車3秒鐘，等待裝貨，3秒鐘后，小車右行，直到碰到右端的行程開關。同樣當小車碰到右側的行程開關時，右側的行程開關也會發出 ON信號，行程開關變為紅色，小車停車3秒鐘，等待卸貨。之后小車重新左行，不斷地重復上面的過程，直到按下“停止”按鈕為止。 4、當小車停止時，任何時候按下“手動后退”按鈕，則小車左行，直到碰到左端的行程開關為止；當小車停止時，任何時候按下“手動前進”按鈕，則小車右行，直到碰到右端的行程開關為止。 5、當小車接到左行信號時，界面上會顯示出一個指向左端的箭頭。當小車接到右行信號時，界面上會顯示出一個指向右端的箭頭。當小車接到停車信號時，界面上會顯示出一個嘆號“！”，表示小車既不前進也不后退。 6、界面上有個時鐘，可以顯示當前時間。 四、設計內容及步驟 1、連接計算機與PLC裝置，啟動計算機，連好導線，接通PLC裝置的電源。 2、根據控制要求做好I/O分配，啟動STEP7軟件，編寫PLC程序，下載到PLC中運行，并調試到沒有問題之后，當PLC運行在RUN狀態下時關閉STEP7編程軟件。 3、啟動組態軟件，完成I/O設備組態、數據庫組態，并根據設計要求繪制監控畫面，完成動畫連接及相關全局腳本。 4、運行組態工程，觀察現象是否滿足設計要求，若不滿足，修改PLC程序或組態工程直到滿足要求為止。 注意：梯形圖要有I/O注釋，數據庫組態截圖時注意截完整，IO連接部分要展開，其中各個點需要做好說明。
設計2 搶答器PLC控制組態仿真
一、設計目的 1、學習STEP7軟件和組態軟件的使用方法，掌握用梯形圖編寫PLC程序及程序的調試方法。 2、熟悉搶答器的PLC控制編程及調試。 3、熟悉搶答器的組態設計方法與仿真調試。 二、設計設備 1、THSMS-2A型實驗箱1臺 2、個人計算機1臺 3、連接導線若干 4、USB-PPI通信電纜1條。 5、STEP7軟件、力控組態軟件。 三、設計控制要求 本6路搶答器控制系統的組態監控界面參考圖如下圖所示： 該搶答器具體控制要求如下： 1、搶答器可以同時供6名選手或6個代表隊比賽，分別用6個搶答按鈕表示，每組的搶答臺上各有一個報警燈，點亮表示搶到答題權。 2、主持人臺上有一個搶答復位按鈕和一個搶答開始按鈕，這兩個按鈕由主持人控制；同時主持人臺還有一個報警燈，點亮表示本輪搶答無效。 4、搶答器具有定時搶答功能，且一次搶答的時間由主持人設定（如30秒）。當主持人啟動搶答開始按鈕后，定時器進行減計時，屏幕顯示器上顯示倒計時時間，同時揚聲器發出短暫的聲響，聲響持續的時間1秒左右（在力控中揚聲器可以自己畫一個，揚聲器響可以用閃爍表示；或者揚聲器可以用位圖對象，揚聲器響可以用流動表示）。 5、參賽選手在設定的時間內進行搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上定格顯示搶答剩余的時間，并保持到主持人將本輪搶答復位為止。 6、如果定時時間已到，無人搶答，本次搶答無效，主持人臺報警燈點亮并禁止搶答，定時顯示器上顯示00。 7、主持人按下搶答復位按鈕后，場上所有報警燈、時間顯示器、揚聲器等輸出全部關斷，為下一輪搶答做準備。 四、設計內容及步驟 1、連接計算機與PLC裝置，啟動計算機，連好導線，接通PLC裝置的電源。 2、根據控制要求做好I/O分配，啟動STEP7軟件，編寫PLC程序，下載到PLC中運行，并調試到沒有問題之后，當PLC運行在RUN狀態下時關閉STEP7編程軟件。 3、啟動組態軟件，完成I/O設備組態、數據庫組態，并根據設計要求繪制監控畫面，完成動畫連接及相關全局腳本。 4、運行組態工程，觀察現象是否滿足設計要求，若不滿足，修改PLC程序或組態工程直到滿足要求為止。 注意：梯形圖要有I/O注釋，數據庫組態截圖時注意截完整，IO連接部分要展開，其中各個點需要做好說明。
設計3 十字路口交通燈PLC控制組態仿真
一、設計目的 1、學習STEP7軟件和組態軟件的使用方法，掌握用梯形圖編寫PLC程序及程序的調試方法。 2、熟悉十字路口交通燈的PLC控制編程及調試。 3、熟悉十字路口交通燈的組態設計方法與仿真調試。 二、設計設備 1、THSMS-2A型實驗箱1臺 2、個人計算機1臺 3、連接導線若干 4、USB-PPI通信電纜1條。 5、STEP7軟件、力控組態軟件。 三、設計控制要求
十字路口交通指揮燈組態仿真參考界面圖如上兩圖所示。本設計利用 PLC 控制十字路口的交通燈。十字路口的交通燈分為東西控制燈和南北控制燈，每個方向有紅、綠、黃三種顏色的控制燈，分別稱為東西紅燈、東西綠燈、東西黃燈和南北紅燈、南北綠燈、南北黃燈。 設計的控制要求如下： 1、界面上有“開始”和“停止”兩個非自鎖按鈕，按下時為1，松開后為0。當按下“開始”按鈕時，系統開始按照控制要求進行控制，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。按下“停止”按鈕時，系統的控制程序停止控制，所有信號燈都熄滅。。 2、南北紅燈亮維持25秒，在南北紅燈亮的同時東西綠燈也亮，并維持20秒。到20秒時，東西綠燈閃亮，閃亮3秒后熄滅。在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持2秒。到2秒時，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時，南北紅燈熄滅，綠燈亮。 3、東西紅燈亮維持25秒。南北綠燈亮維持20秒，然后閃亮3秒后熄滅。同時南北黃燈亮，維持2秒后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮，周而復始。 四、設計內容及步驟 1、連接計算機與PLC裝置，啟動計算機，連好導線，接通PLC裝置的電源。 2、根據控制要求做好I/O分配，啟動STEP7軟件，編寫PLC程序，下載到PLC中運行，并調試到沒有問題之后，當PLC運行在RUN狀態下時關閉STEP7編程軟件。 3、啟動組態軟件，完成I/O設備組態、數據庫組態，并根據設計要求繪制監控畫面，完成動畫連接及相關全局腳本。 4、運行組態工程，觀察現象是否滿足設計要求，若不滿足，修改PLC程序或組態工程直到滿足要求為止。 注意：梯形圖要有I/O注釋，數據庫組態截圖時注意截完整，IO連接部分要展開，其中各個點需要做好說明。
設計4全自動洗衣機PLC控制組態仿真
一、設計目的 1、學習STEP7軟件和組態軟件的使用方法，掌握用梯形圖編寫PLC程序及程序的調試方法。 2、熟悉全自動洗衣機的PLC控制編程及調試。 3、熟悉全自動洗衣機的組態設計方法與仿真調試。 二、設計設備 1、THSMS-2A型實驗箱1臺 2、個人計算機1臺 3、連接導線若干 4、USB-PPI通信電纜1條。 5、STEP7軟件、力控組態軟件。 三、設計控制要求 全自動洗衣機PLC控制組態仿真參考監控界面如上圖所示。具體控制要求如下： 1、啟動（待機）：按下啟動按鈕后運行指示燈點亮，進水閥打開，進水口開始進水，進水指示燈亮，當水位達到高水位限制開關的時候，停止進水，進水指示燈滅。 2、洗衣過程：當進水完成時，洗滌電機開始轉動，運行指示燈開始閃爍(閃爍周期自定)。為了更好的洗滌衣服，我們設定洗滌電機正轉，反轉相互交替三次（洗滌次數可自由改動，假定每輪正轉2秒反轉2秒）。當設定洗滌次數完成時，洗滌電機停止轉動，出水閥打開，開始排水，出水指示燈亮。當水排完即水位達到下限位，已將桶內水排差不多后，洗滌電機啟動正轉，開始衣服的甩干過程，假定甩干時間為3秒，當設定的時間結束時，洗衣完成，出水閥關閉，出水指示燈熄滅，運行指示燈長亮，報警燈長亮，5秒后報警燈熄滅。 3、注意：水位限制開關的狀態變化特點是當前水位超過限制水位則接通，否則為斷開。 四、設計內容及步驟 1、連接計算機與PLC裝置，啟動計算機，連好導線，接通PLC裝置的電源。 2、根據控制要求做好I/O分配，啟動STEP7軟件，編寫PLC程序，下載到PLC中運行，并調試到沒有問題之后，當PLC運行在RUN狀態下時關閉STEP7編程軟件。 3、啟動組態軟件，完成I/O設備組態、數據庫組態，并根據設計要求繪制監控畫面，完成動畫連接及相關全局腳本。 4、運行組態工程，觀察現象是否滿足設計要求，若不滿足，修改PLC程序或組態工程直到滿足要求為止。 注意：梯形圖要有I/O注釋，數據庫組態截圖時注意截完整，IO連接部分要展開，其中各個點需要做好說明。
設計5多種液體自動混合PLC控制組態仿真
一、設計目的 1、學習STEP7軟件和組態軟件的使用方法，掌握用梯形圖編寫PLC程序及程序的調試方法。 2、熟悉多種液體自動混合的PLC控制編程及調試。 3、熟悉多種液體自動混合的組態設計方法與仿真調試。 二、設計設備 1、THSMS-2A型實驗箱1臺 2、個人計算機1臺 3、連接導線若干 4、USB-PPI通信電纜1條。 5、STEP7軟件、力控組態軟件。 三、設計控制要求
多種液體自動混合PLC控制組態仿真參考監控界面如上圖所示。具體控制要求如下： 1、初始放空： 液體自動混合裝置通電初始，閥門Y1、Y2、Y3關閉，Y4打開10秒，將容器內殘留液放空。 2、混合過程： （1）當初始放空過程結束后，按下啟動按鈕X0（在初始放空過程結束前，按鈕X0不起作用）時Y1接通即打開電磁閥Y1，開始注入液體A至液面高度為L3時（L3=ON），Y1斷開即關閉電磁閥Y1。同時Y2接通即打開電磁閥Y2，開始注入液體B至液面高度L2（L2=ON）時Y2斷開即關閉電磁閥Y2，同時Y3接通即打開電磁閥Y3，開始注入液體C至液面高度L1（L1=ON）時Y3斷開即關閉電磁閥Y3，停止注入液體C。 （2）停止注入液體C的同時，開啟攪拌機M，電爐H開始加熱，當溫度達到指定溫度，即溫度傳感器T導通時，攪拌電機停止，電爐H停止加熱。 （3）停止攪拌后Y4接通即打開電磁閥Y4，放出混合液體，當液體降至液面高度L3后，再經過5s關閉混合液體閥門Y4，確保排空混合液體。 （4）Y1重新接通，循環以上3個過程。 3、停止操作：任何時候按下停止按鈕，在當前操作周期完畢后才停止操作，并停在初始放空狀態。 四、設計內容及步驟 1、連接計算機與PLC裝置，啟動計算機，連好導線，接通PLC裝置的電源。 2、根據控制要求做好I/O分配，啟動STEP7軟件，編寫PLC程序，下載到PLC中運行，并調試到沒有問題之后，當PLC運行在RUN狀態下時關閉STEP7編程軟件。 3、啟動組態軟件，完成I/O設備組態、數據庫組態，并根據設計要求繪制監控畫面，完成動畫連接及相關全局腳本。 4、運行組態工程，觀察現象是否滿足設計要求，若不滿足，修改PLC程序或組態工程直到滿足要求為止。 注意：梯形圖要有I/O注釋，數據庫組態截圖時注意截完整，IO連接部分要展開，其中各個點需要做好說明。
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