交通信号灯和混合物料搅拌器的控制系统设计

1）某设备有三台风机，当设备处于运行状态时，如果风机至少有两台以上转动，则指示灯常亮；如果仅有一台风机转动，则指示灯以0.5Hz的频率闪烁；如果没有任何风机转动，则指示灯以2Hz的频率闪烁。当设备不运行时，指示灯不亮。

2）十字路口的交通指挥信号灯布置如图8-78所示。

控制要求：

①信号灯系统由一个启动开关控制，当启动开关接通时，该信号灯系统开始工作，当启动开关关断时，所有信号灯都熄灭。

②南北绿灯和东西绿灯不能同时亮。如果同时亮应关闭信号灯系统，并立刻报警。

③南北红灯亮维持25s。在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20s。到20s时，东西绿灯闪亮，闪亮3s后熄灭，此时，东西黄灯亮，并维持2s。到2s时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮。同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。

④东西红灯亮维持30s。南北绿灯亮维持25s，然后闪亮3s后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2s后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。

3）有一个4台电动机的顺序控制系统，按下起动按钮SB₁时，机组顺向起动，起动顺序为M₁→M₂→M₃→M₄，起动时间间隔为5s；按下停止按钮SB₂时，机组逆向停止，停止顺序为M₄→M₃→M₂→M₁，停止时间间隔为5s。现要求设计该控制系统，具体要求如下：

①按下起动按钮SB₁时，按上述要求起动。

图8-78 交通信号灯布置图

②按下停止按钮SB₂时，按上述要求停止。若在起动过程中按下停止按钮，也能实现逆向停止。

③4台电动机中，其中M₁功率为10kW，要求星—三角起动和能耗制动；M₂、M₃和M₄的功率都为3kW，直接起动。

④在起动或停止过程中，能指示正在起动或停止的电动机。

⑤电动机全部起动后绿灯亮；全部停止时，红灯亮；起动和停止过程中，黄灯以1Hz的频率闪烁。

⑥对停止按钮的操作次数进行记录，超过5次时，切断总电源，并禁止再次起动，同时声光报警。按系统复位SB₃后，才可重新进行工作。

4）液体混合装置控制程序设计。

某混合物料搅拌器如图8-79所示。

物料A与物料B按一定比例通过电磁阀1和电磁阀2进入搅拌器，经过搅拌电动机搅拌，再由电磁阀3流出。假设搅拌器容积为100，物料A以每秒为2的速度进入搅拌器，物料B以每秒为4的速度进入搅拌器。物料A、B按设定的比例进入搅拌器，先A后B，当液位至A点时，电动机搅拌，搅拌完成后，以每秒2的速度从电磁阀3流出，当液位至B点时，延时一定时间后关闭电磁阀3，如此循环。

图8-79 某混合物料搅拌器

要求：①系统可以进行手自动切换，手动时，通过HMI可以对电磁阀和搅拌电动机进行起停操作。

②电动机的搅拌时间，当液位至B点后的延时时间，液位A、B可以通过HMI设置。

③显示搅拌电动机、电磁阀1、2、3的运行状态，显示搅拌器内的液位，显示搅拌时间。

5）用功能指令设计一个8站小车的呼叫控制系统，其示意图如图8-80所示。(www.xing528.com)

图8-80 8站小车呼叫控制系统示意图

①小车所停位置号小于呼叫号时，小车右行至呼叫号处停车。

②小车所停位置号大于呼叫号时，小车左行至呼叫号处停车。

③小车所停位置号等于呼叫号时，小车原地不动。

④小车运行时呼叫无效。

⑤具有左行、右行定向指示、原点不动指示。

6）用算术运算指令解以下方程：MW4=（IWO+DBW3）×15MWO

7）设计一个程序，连续输入5个数，求取它们的最大值和最小值。

8）综合设计题。

某污水排水泵站示意图如图8-81所示。

图8-81 某污水排水泵站示意图

污水由进水管道流入集水泵站，再由泵机将污水抽入污水处理池进行处理。进水管道的流量不可控制。集水泵站和污水处理池的液位由液位传感器进行检测，并可以在触摸屏上显示，系统可以监控每台泵机的运行状态和故障状态。其控制要求如下：

①采集集水池和污水处理池的液位信号。

②记录处于运行状态下的泵机的台数以及每台泵机的运行时间。

③系统通过HMI可以设置6个液位点，分为起动液位1、2、3和停止液位1、2、3。当集水泵站中的液位超过起动液位1时，起动一台泵机；超过起动液位2时，起动两台泵机；超过起动液位3时，起动三台泵机。当液位低于停止液位3时，停止一台泵机；低于停止液位2时，停止两台泵机；低于停止液位1时，停止三台泵机。为保证每台泵机的运行时间相等，泵机起动时，系统总是选择运行时间最短的那台；泵机停止时，系统总是选择运行时间最长的那台；泵机处于故障状态或手动状态时，则无法起动。

设计任务：

①利用S7-300系列PLC完成上述控制要求，列出选型清单并画出接线图。

②完成硬件组态，并设计PLC控制程序。

③设计触摸屏监控程序，要求能实时显示集水池和污水处理池的液位，实时显示每台泵机的运行状态、故障状态，显示运行泵机的数量及每台泵机的运行时间。

④有每台泵机的手自动选择功能和每台泵机的手动操作功能。

⑤参数设置功能，起动液位1、2、3和停止液位1、2、3。

⑥调试程序。