大工19春《可编程控制器》大作业题目及要求

——基于实践应用与综合能力培养一、引言可编程控制器（PLC）作为工业自动化领域的核心控制设备，其应用范围已渗透到机械制造、电力、交通、化工等多个行业。本次《可编程控制器》课程大作业旨在通过实践应用与项目设计，深化学生对PLC原理、编程方法及工程应用的理解，培养学生系统设计能力、问题解决能力和创新思维。作业要求紧密结合工业控制典型场景，强调理论与实践结合，注重规范性与实用性。二、大作业目的与基本要求（一）核心目的1.巩固PLC编程基础（如梯形图、SCL等编程语言）及硬件组态知识；2.掌握工业控制逻辑设计方法，提升系统集成与调试能力；3.培养基于实际需求的项目分析、方案设计与文档撰写能力；4.强化工程规范意识，确保设计方案的可行性与安全性。（二）基本要求1.独立性：独立完成方案设计、程序编写与调试，严禁抄袭；2.完整性：提交内容需包含设计说明书、PLC程序文件及仿真/实验截图；3.规范性：程序结构清晰，命名规范，文档格式符合工程标准；4.创新性：鼓励在经典控制逻辑基础上，结合扩展模块（如HMI、传感器）或智能化功能（如数据记录、故障诊断）进行优化设计。三、大作业题目（三选一）题目一：自动上料与分拣控制系统设计控制场景：模拟工业生产线上物料的自动上料、检测与分拣过程。核心功能：1.上料单元：通过传送带将物料（如不同颜色/材质的工件）从料仓输送至检测工位；2.检测单元：利用传感器（光电、颜色传感器等）识别物料属性；3.分拣单元：根据检测结果，通过推杆或机械手将物料分拣至对应料箱；4.安全逻辑：设置急停按钮、过载保护及故障报警功能。设计要点：需包含顺序控制、定时器/计数器应用、传感器信号处理及互锁逻辑。题目二：智能交通信号灯控制系统设计控制场景：模拟城市十字路口交通信号灯的动态控制与特殊模式切换。核心功能：1.常规模式：东西、南北方向按预设时序（如绿灯30秒、黄灯3秒、红灯33秒）循环切换；2.行人过街模式：通过行人按钮触发，优先放行行人（绿灯亮时禁止车辆通行）；3.紧急模式：接收外部信号（如消防/救护车优先），强制所有方向红灯；4.状态指示：通过数码管或HMI显示当前倒计时及工作模式。设计要点：需体现时序逻辑、中断处理、外部信号交互及模式切换功能。题目三：基于PLC的小型仓储立体库控制模拟控制场景：模拟自动化立体仓库的堆垛机存取与仓位管理过程。核心功能：1.仓位编码：对立体库（如3层3列）的9个仓位进行编码与状态监测；2.存取控制：通过HMI或按键输入目标仓位，控制堆垛机完成“取料-移动-放料”动作；3.状态反馈：实时显示堆垛机位置（X/Y轴坐标）、仓位占用情况及故障信息（如无料、超重）；4.优化功能：支持“先进先出”或“就近存取”策略选择。设计要点：需涉及位置控制（步进/伺服电机模拟）、数据存储（如利用PLC内部寄存器记录仓位状态）及人机交互逻辑。四、设计与实现要点1.系统方案设计：绘制控制系统结构框图（含PLC型号选择、I/O分配表、传感器/执行器选型）；撰写控制流程说明（可用流程图或状态转移图描述）。2.程序设计：主程序需模块化（如初始化模块、手动/自动切换模块、故障处理模块）；关键逻辑（如分拣条件判断、位置定位算法）需添加注释说明。3.仿真与调试：建议使用PLC编程软件（如TIAPortal、GXWorks3等）进行仿真，提交仿真截图（含输入信号模拟、输出状态及程序监控界面）；若有实验条件，可结合实物平台调试，提交实验视频或照片。4.文档规范：设计说明书需包含摘要、目录、引言、系统设计、程序实现、调试总结、参考文献等章节；图表清晰（如I/O接线图、梯形图需标注地址与注释），语言简洁专业。五、提交材料与时间安排1.提交材料：纸质版《设计说明书》1份（A4纸打印，左侧装订）；电子版材料（压缩包命名格式：“班级-学号-姓名-题目编号”）：设计说明书（Word/PDF格式）；PLC程序源文件（如*.awl、*.scl等）；仿真截图、流程图等辅助材料。2.时间节点：选题确认：某年某月某日前提交选题表；中期检查：某年某月某日前提交系统方案初稿；终稿提交：某年某月某日前提交全套材料。六、评分标准评分维度权重评分要点--------------------------------------------------------------------------------------------------选题合理性与工作量15%题目难度适中，工作量饱满，贴合课程知识点方案设计25%系统结构清晰，I/O分配合理，控制逻辑严谨，符合工程规范程序实现30%代码规范性（命名、注释），功能完整性，无语法错误，模块化设计程度调试与仿真效果20%仿真/实验结果与设计目标一致，能有效展示关键功能，故障处理机制完善文档质量10%结构完整，图表规范，语言流畅，参考文献格式正确七、注意事项1.严格遵守学术诚信，抄袭者按课程考核相关规定处理；2.鼓励跨学科知识融合（如结合触摸屏设计、工业网络通信等），创新点可酌情加分；3.大作业过程中可与同学讨论技术问题，但最终方案与代码需独立完成；4.提交材料逾期者，按每日扣除一定比例成绩处理，逾期一周以上取消成绩。结语：本次大作业是对《可编程控制