7．在满足控制要求的前提下，力求控制系统简单，经济。
8．高级功能:运用触摸屏实现如下功能
课题七：金属板自动剪切设备
要求：1．按照设定的长度自动剪切金属板。其设备的结构及工作过程见示意图1。
金属板前端通过光电开关时，开始减速，1s后停止。然后切刀下降将金属板切断，切刀下到位后切刀返回，当切刀返回到位后再启动电动机（高速），传送金属板。
传送带, 切刀均由三相交流异步电动机驱动，功率为5.5KW.电动机的主控电器为接触器，其接触器的电磁线圈驱动电压：交流220V，电流0.5A， 位置检测由接近开关检测，信号输出形式：集电极开路。 2．系统操作可实现单循环，自动循环功能。
3．写出PLC的I/O分配表和设计PLC的控制系统硬件接线图。 4．设计控制系统程序流程图并编写梯形图控制程序。 5．设计操作台面板布置示意图。 6．编写设计说明书和使用说明书。
7．在满足控制要求的前提下，力求控制系统简单，经济。 8. 绘制出MCGS监控画面并能实现实时监控。
课题八：小型废水处理系统中的PLC控制系统设计
1．SBR废水处理工艺的技术要求
SBR废水处理技术是一种高效废水回用的处理技术。本设计采用优势菌技术对校园生活污水进行处理，经过处理后的中水可以用来浇灌绿地、花术、冲洗厕所及车辆等，从而达到节约水资源的目的。
在设计SBR废水处理系统方案时，充分考虑到现实生活中校园生活区较为狭小的特点，设计中力求达到设备体积小，性能稳定、工程投资少的目的。由于在废水处理过程中环境温度对菌群代谢产生的作用直接影响了废水处理效果，故设计中采用地埋式砖混结构处理池以降低温度对处理效果的影响。同时由于SBR废水处理技术具有工艺参数变化大、硬件设计选型与设备调试比较复杂的特点，因此在处理系统中采用了先进的PLC控制技术作为系统控制核心，以提高SBR废水处理的效率，方便操作和使用。
SBR废水处理系统分别由污水处理池、清水池、中水水箱、电气控制箱以及水泵、罗茨风机、电动阀门和电磁阀等部分组成。在污水处理池、清水池、中水水箱中分别设置了液位开关，用以检测水池与水箱中的水位。
在污水处理的第一阶段，当污水池中的水位处于低水位或无水状态(叉称待纳水状态)时，电动阁会自动开启纳入污水。当污水池纳入的污水至正常水位(高水位)时，电动阀自动关闭，污水池中污水呈微氧和厌氧状态。
在污水处理的第二阶段，采用了能降解大分子污染物的曝气法，可使污水脱色、除臭、平衡菌群的pH值并对污染物进行高效除污，即好氧处理过程。整个好氧时间一般需要6～8h(曝气时间)。在曝气管路上设计安装了排空电磁阀，当电动阀阀门自动关闭后，排空电磁阀开启，罗茨风机延时启动(空载)，排空电磁阀关闭，污水池开始曝气。当曝气处理结束后，排空电磁阀再次开启，罗茨风机停机(空载)，排空电磁阀延时关闭。曝气风机须在无负荷条件下的启动和停止，能起到保护电机和风机的作用。一般经过0.5h的水质沉淀，PLC下达启动清水泵(1#泵)指令，将沉淀后的水泵人到清水池。当清水池中的水位升至正常液面(高水位)时，1#清水泵自动停止运行。这时2#清水泵自行启动向中水箱泵水，当水箱内达到高水位时(正常液面)，2#清水泵自动停止运行，这时中水箱内的水全部完成处理过程。
如上所述，当中水箱内水位降至低水位时(正常液面)，2#清水泵又自动启动向中水精泵水。当污水池中的水位降至低水位时(正常液面)，电动阀门会自动打开继续向污水池纳入污水。如此循环往复。SBR废水处理系统示意图见图11-1。
由于SBR废水处理技术针对污水的水质不同而选用的生物菌群不同，工艺要求也有所不同，因此要求电气控制系统应具有参数可修正功能，以满足废水处理的要求。 2．选用动力设备的要求
在SBR废水处理系统中所使用的动力设备(水泵、罗菠风机、电动阀)，均采用三相交流异步电动机。电动机应选配Y系列防水防潮型，电磁阀(220VAC)的选配也应符合防水防潮要求。
(1)1#清水泵：立式离心泵LS50-10-A，扬程10m，流量29m3/h，1kW。 (2)2#清水泵：立式离心泵LS40-32.1，扬程30m，流量16m3/h，3kW。 (3)曝气风机(罗茨风机)：TSA 40，0.7m3/min，1.1kW。
(4)电动阀：阀体D97A1X5-10ZB-125mm电动装置LQ20-1，380V／60W(三相)，转矩200N·m，转速l r／min。
图1 SBR废水处理系统示意图
3．设计要求
(1)控制装置设计选用PLC作为系统的控制核心，根据工艺要求合理选配PLC的机型和I／O接口。
(2)本设计可执行手动／自动两种方案，应能按照工艺要求编辑程序并可实时整定参数。
(3) 写出PLC的I/O分配表、设计PLC的控制系统硬件接线图、设计控制系统程序流程图、编写梯形图控制程序。
(4) 电动阀上的驱动电机为正、反转双向运行，因此要在PLC控制回路中加装互锁控制线路。
(5)为了设备的安全运行，在设计中应考虑必要的保护措施，如电机的过热保护、控制系统的短路保护等。
(6)绘制电气原理图：①主电路，②交流控制电路，③PLC控制电路(硬件和程序)，④编制PLC I／O接口功能表。
(7)选择电器元件，编制元器件目录表。
(8)编制PLC控制程序：采用梯形图编程(LD)或指令表编程(IL)。 （9）绘制出MCGS监控画面并能实现实时监控。
选题九 利用MCGS组态软件监控PLC实现对坐标式机械手的控制
一、坐标式机械手的PLC梯形图控制程序设计与调试
1. 坐标式机械手动作原理图
上限 右限原点 左限
夹紧放松A下限 B下限 AB
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。
（7）机械手的操作方式还分为手动操作方式和自动操作方式。自动操作方式又分为
单周期和连续操作方式。 手动操作：就是用按钮操作对机械手的每一步运动单独进行控制。例如，当选择上
/下运动时，按下启动按钮，机械手下降；按下停止按钮，机械手上升。当选择左/右运动时，按下启动按钮，机械手右移；按下停止按钮，机械手左移。当选择夹紧/放松运动时，按下启动按钮，机械手夹紧；按下停止按钮，机械手放松。
单周期操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动
作后停止。
连续操作：机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手的动作将自动地、连续不
断地周期性循环。在工作中若按一下停止按钮，机械手将继续完成一个周期的动作后，回