電氣控制與PLC課后習(xí)題及答案

1、· 【電氣控制與PLC】課后習(xí)題及答案第一章課后習(xí)題參考答案2、何謂電磁機(jī)構(gòu)的吸力特性與反力特性？吸力特性與反力特性之間應(yīng)滿足怎樣的配合關(guān)系？答：電磁機(jī)構(gòu)使銜鐵吸合的力與氣隙長度的關(guān)系曲線稱作吸力特性；電磁機(jī)構(gòu)使銜鐵釋放（復(fù)位）的力與氣隙長度的關(guān)系曲線稱作反力特性。 電磁機(jī)構(gòu)欲使銜鐵吸合，在整個吸合過程中，吸力都必須大于反力。反映在特性圖上就是要保持吸力特性在反力特性的上方且彼此靠近。3、單相交流電磁鐵的短路環(huán)斷裂或脫落后，在工作中會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？答：在工作中會出現(xiàn)銜鐵產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動并發(fā)出噪聲，甚至使鐵芯松散得到現(xiàn)象。原因是：電磁機(jī)構(gòu)在工作中，銜鐵始終受到反力Fr的作用。由于

2、交流磁通過零時吸力也為零，吸合后的銜鐵在反力Fr作用下被拉開。磁通過零后吸力增大，當(dāng)吸力大于反力時銜鐵又被吸合。這樣，在交流電每周期內(nèi)銜鐵吸力要兩次過零，如此周而復(fù)始，使銜鐵產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動并發(fā)出噪聲，甚至使鐵芯松散。5、接觸器的作用是什么？根據(jù)結(jié)構(gòu)特征如何區(qū)分交、直流接觸器？答：接觸器的作用是控制電動機(jī)的啟停、正反轉(zhuǎn)、制動和調(diào)速等。 交流接觸器的鐵芯用硅鋼片疊鉚而成，而且它的激磁線圈設(shè)有骨架，使鐵芯與線圈隔離并將線圈制成短而厚的矮胖型，這樣有利于鐵芯和線圈的散熱。 直流接觸器的鐵芯通常使用整塊鋼材或工程純鐵制成，而且它的激磁線圈制成高而薄的瘦高型，且不設(shè)線圈骨架，使線圈與鐵芯直接接觸，易于散熱

3、。8、熱繼電器在電路中的作用是什么？帶斷相保護(hù)和不帶斷相保護(hù)的三相式熱繼電器各用在什么場合？答：熱繼電器利用電流的熱效應(yīng)原理以及發(fā)熱元件熱膨脹原理設(shè)計，可以實現(xiàn)三相電動機(jī)的過載保護(hù)。 三角形接法的電動機(jī)必須用帶斷相保護(hù)的三相式熱繼電器；Y形接法的電動機(jī)可用不帶斷相保護(hù)的三相式熱繼電器。9、說明熱繼電器和熔斷器保護(hù)功能的不同之處。答：熱繼電器在電路中起過載保護(hù)的作用，它利用的是雙金屬片的熱膨脹原理，并且它的動作有一定的延遲性；熔斷器在電路中起短路保護(hù)的作用，它利用的是熔絲的熱熔斷原理，它的動作具有瞬時性。11、中間繼電器與接觸器有何異同？答：相同點(diǎn)：輸入信號都是電壓；都是利用電磁機(jī)構(gòu)的工作原理。

4、不同點(diǎn)：中間繼電器用于小電流控制電路中，起信號傳遞、放大、翻轉(zhuǎn)和分路等作用，主要用于擴(kuò)展觸點(diǎn)數(shù)量，實現(xiàn)邏輯控制； 接觸器用于頻繁遠(yuǎn)距離接通或分?jǐn)嚯妱訖C(jī)主電路或其他負(fù)載電路，是執(zhí)行電器，分主、輔助觸點(diǎn)，大多有滅弧裝置第二章作業(yè)參考答案1、三相籠型異步電動機(jī)在什么條件下可直接啟動？試設(shè)計帶有短路、過載、失壓保護(hù)的三相籠型異步電動機(jī)直接啟動的主電路和控制電路，對所設(shè)計的電路進(jìn)行簡要說明，并指出哪些元器件在電路中完成了哪些保護(hù)功能？答：小容量的三相籠型異步電動機(jī)（<10kW）可以采用直接啟動。 在該電路中，閉合自動開關(guān)QA0，按下啟動按鈕SF2，接觸器接觸器KM線圈通電，其常開主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)

5、接通電源開始全壓啟動，同時接觸器KM的輔助常開觸點(diǎn)閉合，使接觸器KM線圈有兩條通電路徑。這樣當(dāng)松開啟動按鈕SB2后，接觸器KM線圈仍能通過其輔助觸點(diǎn)通電并保持吸合狀態(tài)。按停止按鈕SB1，接觸器KM線圈失電，則其主觸點(diǎn)斷開。切斷電動機(jī)三相電源，電動機(jī)M自動停車，同時接觸器KM自鎖觸點(diǎn)也斷開，控制回路解除自鎖。松開停止按鈕SB1，控制電路又回到啟動前的狀態(tài)。其中，起短路保護(hù)作用的是熔斷器FA；起過載保護(hù)作用的是熱繼電器BB；起失壓和欠壓保護(hù)作用的是接觸器 KM。3、某三相籠型異步電動機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，要求啟動電流不能過大，制動時要快速停車。試設(shè)計主電路和控制電路，并要求有必要的保護(hù)。答： 5、星形-三角

6、形降壓啟動方法有什么特點(diǎn)并說明其適合場合？答：特點(diǎn)：星形啟動電流降為原來三角形接法直接啟動時的1/3，啟動電流約為電動機(jī)額定電流的2倍左右，啟動電流特性好、結(jié)構(gòu)簡單、價格低，但是啟動轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)降為原來三角形直接啟動時的1/3，轉(zhuǎn)矩特性差。 適合場合：電動機(jī)空載或輕載啟動的場合。7、三相籠型異步電動機(jī)有哪幾種電氣制動方式？各有什么特點(diǎn)和適合場合？答：1）反接制動，特點(diǎn)是制動迅速、效果好，但沖擊大，通常僅適用于10kW以下的小容量電動機(jī)。2）能耗制動，特點(diǎn)是能耗制動比反接制動消耗的能量少，其制動電流也比反接制動電流小得多，但能耗制動不及反接制動明顯，且需要一個直流電源，控制線路相對比較復(fù)雜。適用于

7、電動機(jī)容量較大和啟動、制動頻繁的場合。8、三相籠型異步電動機(jī)的調(diào)速方法有哪幾種？答：改變極對數(shù)p的變極調(diào)速、改變轉(zhuǎn)差率s的降壓調(diào)速和改變電動機(jī)供電電源頻率f1的變頻調(diào)速。12、某機(jī)床主軸由一臺三相籠型異步電動機(jī)拖動，潤滑油泵由另一臺三相籠型異步電動機(jī)拖動，均采用直接啟動，工藝要求有;（1）主軸必須在潤滑油泵啟動后，才能啟動；（2）主軸為正向運(yùn)轉(zhuǎn)，為調(diào)試方便，要求能正、反向點(diǎn)動；（3）主軸停止后，才允許潤滑油泵停止；（4）具有必要的電氣保護(hù)。按動SF1使QA2得電自鎖，則潤滑油泵MA2啟動，再按動SF2，可使QA1得電自鎖，主軸電動機(jī)MA1正向啟動。按SF3可使QA1得電，即主軸電動機(jī)MA1正向

8、點(diǎn)動；按SF4可使QA3得電，即主軸電動機(jī)MA1反向點(diǎn)動。當(dāng)潤滑油泵要停轉(zhuǎn)時，必須先使主軸電動機(jī)先停止，即QA1常開斷開，再按動SF6。14、設(shè)計一個控制線路，要求第一臺電動機(jī)啟動10S后，第二臺電動機(jī)自行啟動；運(yùn)行5S后，第一臺電動機(jī)停止并同時使第三臺電動機(jī)自行啟動；再運(yùn)行10S，電動機(jī)全部停止。15、設(shè)計一小車運(yùn)行控制線路，小車由異步電動機(jī)拖動，其動作程序如下：（1）小車由原位開始前進(jìn)，到終端后自動停止；（2）在終端停留2 min后自動返回原位停止；（3）要求能在前進(jìn)或后退途中任意位置都能停止或啟動。第三章作業(yè)參考答案5、PLC有什么特點(diǎn)？答：PLC的主要特點(diǎn)有：（1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性

9、高；（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)；（3）編程方便，易于使用；（4）功能強(qiáng)大，成本低；（5）設(shè)計、施工、調(diào)試的周期短；（6）維護(hù)方便。6、PLC與繼電器控制系統(tǒng)相比有哪些異同？答：PLC的梯形圖與傳統(tǒng)的電氣原理圖非常相似，信號的輸入/輸出形式及控制功能基本上也是相同的；它們的不同之處主要表現(xiàn)在：（1）控制邏輯繼電器控制邏輯采用硬接線邏輯，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)，及時間繼電器等組合成控制邏輯，其接線多而復(fù)雜、體積大、功耗大、故障率高，靈活性和擴(kuò)展性很差。而PLC采用存儲器邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲在內(nèi)存中，靈活性和擴(kuò)展性都很好。（2）工作方式繼電器控制線路中各繼電器同時都處于受控狀

10、態(tài)，屬于并行工作方式。而PLC的控制邏輯中，各內(nèi)部器件都處于周期性循環(huán)掃描過程中，各種邏輯、數(shù)值輸出的結(jié)果都是按照在程序中的前后順序計算得出的，所以屬于串行工作方式。（3）可靠性和可維護(hù)性繼電器控制邏輯使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線也多，可靠性和可維護(hù)性差。而PLC采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，PLC還配有自檢和監(jiān)督功能，可靠性和可維護(hù)性好。（4）控制速度繼電器控制邏輯依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，且機(jī)械觸點(diǎn)還會出現(xiàn)抖動問題。而PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，屬于無觸點(diǎn)控制，速度極快，且不會出現(xiàn)抖動。（5）定時控制繼電器控制邏輯利用時間繼電器進(jìn)行時

11、間控制。時間繼電器存在定時精度不高，定時范圍窄，且易受環(huán)境濕度和溫度變化的影響，調(diào)整時間困難等問題。PLC使用半導(dǎo)體集成電路做定時器時基脈沖由晶振產(chǎn)生，精度相當(dāng)高，且定時時間不受環(huán)境的影響，定時范圍廣，調(diào)整時間方便。（6）設(shè)計和施工使用繼電器控制邏輯完成一項工程，其設(shè)計、施工、調(diào)試必須依次進(jìn)行，周期長、而且修改困難。而用PLC完成一項控制工程，在系統(tǒng)設(shè)計完成后，現(xiàn)場施工和控制邏輯的設(shè)計可以同時進(jìn)行，周期短，且調(diào)試和修改都很方便。11、PLC是按什么樣的工作方式進(jìn)行工作的？它的中心工作過程分哪幾個階段？在每個階段主要完成哪些控制任務(wù)？答：PLC是按集中輸入、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式進(jìn)行工作

12、的。它的中心工作過程分輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段。在輸入采樣階段，首先掃描所以輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入相對應(yīng)的輸入映像寄存器中，此時輸入映像寄存器被刷新，它與外界隔離，其內(nèi)容保持不變，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段。在程序執(zhí)行階段，PLC按從左到右、從上到下的步驟順序執(zhí)行程序。在輸出刷新階段中，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)一起轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過一定方式集中輸出，最后經(jīng)過輸出端子驅(qū)動外部負(fù)責(zé)，在下一個輸出刷新階段開始之前，輸出鎖存器的狀態(tài)不會改變。12、一般來說，PLC對輸入信號有什么要求？答：要求：輸入信號的寬度奧大于一個掃描周期，或者說輸入信號的頻率不能太高

13、，否則很可能造成信號的丟失。第四章作業(yè)參考答案4、PLC中的內(nèi)部編程資源（即軟元件）為什么被稱作軟繼電器？某主要特點(diǎn)是什么？答：軟元件是PLC內(nèi)部的具有一定功能的器件，實際上是由電子電路和寄存器及存儲器單元等組成。它們都具有繼電器特性，但沒有機(jī)械性的觸點(diǎn)。為了把這種元器件與傳統(tǒng)電氣控制電路中的繼電器區(qū)別開來，把它們稱做軟繼電器。其主要特點(diǎn)是：（1）軟元件是看不見、摸不著的，也存在物理性的觸點(diǎn)；（2）每個軟元件可提供無限多個常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，即它們的觸點(diǎn)可以無限次使用；（3）體積小、功耗低、壽命長。5、S7-200系列PLC中有哪些軟元件？答：輸入繼電器I、輸出繼電器Q、通用輔助繼電器M、特殊

14、繼電器SM、變量存儲器V、局部變量存儲器L、順序控制繼電器S、定時器T、計數(shù)器C、模擬輸入映像寄存器AI、模擬輸出映像寄存器AQ、高速計數(shù)器HC、累加器AC。第五章作業(yè)10、試設(shè)計一個照明燈的控制程序。當(dāng)接在I0.0上的聲控開關(guān)感應(yīng)到聲音信號后，接在Q0.0上的照明燈可發(fā)光30S。如果在這段時間內(nèi)聲控開關(guān)又感應(yīng)到聲音信號，則時間間隔從頭開始。這樣可確保最后一次感應(yīng)到聲音信號后，燈光可維持30S的照明。11、試設(shè)計有一個搶答器電路程序。出題人提出問題，3個答題人按動按鈕，僅僅是最早按的人面前的信號的亮。然后出題人按動復(fù)位按鈕后，引出下一個問題。12、用簡單設(shè)計法設(shè)計一個對鍋爐鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)控制的

15、梯形圖程序?？刂埔螅海?）開機(jī)前首先啟動引風(fēng)機(jī)，10S后自動啟動鼓風(fēng)機(jī)；（2）停止時，立即關(guān)斷鼓風(fēng)機(jī)，經(jīng)20S后自動關(guān)斷引風(fēng)機(jī)。第六章作業(yè)參考答案5、用功能圖方法完成第5章節(jié)應(yīng)用舉例中【例5-2】的編程。要求畫出功能圖、梯形圖。設(shè)計完成后，試分析兩種編程方法在設(shè)計順序控制邏輯程序時不同之處。（2）梯形圖兩種編程方法在設(shè)計順序控制邏輯程序時不同之處：運(yùn)用簡單設(shè)計法時，主要憑設(shè)計者的經(jīng)驗來完成，通過理清控制的邏輯關(guān)系，寫出邏輯函數(shù)，然后用梯形圖的形式直接畫出控制程序。其控制程序看起來比較簡單，但可讀性不高，不適合初學(xué)者使用。 而運(yùn)用功能圖的方法來設(shè)計順序控制邏輯程序時，只要分析清楚控制要求，按照

16、一個步驟一個狀態(tài)，很容易就可以畫出功能圖，然后再轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的順序控制梯形圖。其功能圖比較容易設(shè)計，且可讀性強(qiáng)，不過轉(zhuǎn)換成梯形圖的過程比較繁瑣。6、圖6-19（a）為人行道和馬路的信號燈系統(tǒng)。當(dāng)人過馬路時，可按下分別安裝在馬路兩側(cè)的按鈕I0.0或I0.1，則交通燈（紅燈、黃燈、綠燈三種類型）系統(tǒng)按圖6-19（b）中形式工作。在工作期間，任何按鈕按下都不起作用。 試設(shè)計該控制系統(tǒng)的功能圖，并畫出梯形圖，寫出語句表。I/O分配表I0.0、I0.1 按鈕Q0.0 馬路綠燈Q0.1 馬路黃燈Q0.2 馬路紅燈Q0.3 人行道紅燈Q0.4 人行道綠燈（2）梯形圖第七章作業(yè)參考答案7、試設(shè)計一個計數(shù)器，要求

17、如下：（1）計數(shù)范圍是0255；（2）計數(shù)脈沖為SM0.5；（3）輸入I0.0的狀態(tài)改變時，則立即激活輸入/輸出中斷程序。中斷程序0和1分別將M0.0置成1或0；（4）M0.0為1時，計數(shù)器加計數(shù)；M0.0為0時，計數(shù)器減計數(shù)；（5）計數(shù)器的計數(shù)值通過連接在QB0上的7段數(shù)碼管顯示。11、某一過程控制系統(tǒng)，其中一個單極性模擬量輸入?yún)?shù)為AIW0采集到PLC中，通過PID指令計算出的控制結(jié)果從AQW0輸出到控制對象。PID參數(shù)表起始地址為VB100。試設(shè)計一段程序完成下列任務(wù)：（1）每200ms中斷一次，執(zhí)行中斷程序；（2）在中斷程序中完成對AIW0的采集轉(zhuǎn)換及歸一化處理，完成回路控制輸出值的工

18、程量標(biāo)定及輸出。電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)習(xí)題答案第二章、繼電-接觸控制電路的基本環(huán)節(jié)2-11、指出圖2-29所示的Y-減壓啟動控制電路中的錯誤，并畫出正確的電路。2-12：試分析圖2-13b所示的電路中，當(dāng)時間繼電器KT延時時間太短或延時閉合與延時斷開的觸點(diǎn)接反，電路將出現(xiàn)什么現(xiàn)象？1、定時時間太短，不能實現(xiàn)完全降壓啟動。2、如果通電延遲定時器的通電延時閉合與通電延時斷開觸點(diǎn)接反；電動機(jī)三角形啟動，工作時按星形連接。2-13兩臺三相籠型異步電動機(jī)M1、M2，要求M1先起動，在M1起動15S后才可以起動M2；停止時，M1、M2同時停止，試畫出其電氣原理圖。2-14、兩臺三相籠型異步電動機(jī)M1、M

19、2，要求即可實現(xiàn)M1、M2分別啟動和停止，又可實現(xiàn)兩臺電動機(jī)的同時停止。試畫出其電氣原理圖。2-15、三臺電動機(jī)MAl、MA2，MA3，要求按起動按鈕SB1時，按下列順序起動：MAlMA2MA3。當(dāng)停止時，按起動停止SB2時，則按照相反的順序停止，即MA3MA2MA1。起動和停止的時間間隔均為10S。試畫出其電氣原理圖。2、題目分解： 該系統(tǒng)要使用三個交流接觸器QA1、QA2、QA3來控制三臺電動機(jī)啟停。有一個啟動按鈕SF1和一個停止按鈕SF2，另外要用四個時間繼電器 KF1、KF2、KF3和KF4。其定時值依次為T1、T2、T3和T4。工作順序如圖2-34所示。圖234、三臺電動機(jī)工作順序3

20、、解題分析1）、從圖2-34中可以看出：MAl的啟動信號為SF1，停止信號為KF4計時到；MA2的啟動信號為KF1計時到，停止信號為KF3計時到；MA3的啟動信號為KF2計時到，停止信號為SF2。 在設(shè)計時，考慮到啟/停信號要用短信號，所以要注意對定時器及時復(fù)位。 2）、該電氣控制系統(tǒng)的主電路如圖2-35(a)所示。圖2 -35（a）三臺電動機(jī)順序啟/停控制電路主電路3）、該系統(tǒng)的電氣控制線路原理圖如圖2-35(b)所示。三臺電動機(jī)順序啟/?？刂齐娐?圖2-35(b)中的KF1，KF2線圈上方串聯(lián)了接觸器QA2和QA3的常閉觸點(diǎn)，這是為了得到啟動短信號而采取的措施；KF2、KF1線圈上的常閉觸

21、點(diǎn)KF3和KF4的作用是為了防止QA3和QA2斷電后，KF2和KF1的線圈重新得電而采取的措施。因為若T2<T3或T1<T4時，有可能造成QA3和QA2重新啟動。設(shè)計中的難點(diǎn)是找出KF3，KF4開始工作的條件，以及KF1、KF2的邏輯。本例中沒有考慮時間繼電器觸點(diǎn)的數(shù)量是否夠用的問題，實際選型時必須考慮這一點(diǎn)。 BB1BB3分別為三臺電動機(jī)的熱繼電器常閉觸點(diǎn)，它是為了防止過載而采取的措施。若對過載沒有太多要求，則可把它們?nèi)サ簟?2-16、某臺水泵由一臺電動機(jī)拖動，按下列要求設(shè)計電氣控制電路；1）、采用Y-減壓起動。2）、三處控制電動機(jī)的起動和停止。3）、有短路、過載和欠壓保護(hù)。2-17、某機(jī)床有主軸電動機(jī)M1，液壓泵電動機(jī)M2，均采用直接起動。生產(chǎn)工藝要求：主軸電動機(jī)M1必須在液壓泵電動機(jī)M2起動后方可起動；主軸電動機(jī)M1要求正、反轉(zhuǎn)，但為測量方便，要求能實現(xiàn)正、反點(diǎn)動；主軸電動機(jī)M1停止后，才允許液壓泵電動機(jī)M2停止；電路要求有短路、過載、失壓保護(hù)。試設(shè)計電氣控制線路。解：梯形圖的編程順序 X0：總臺復(fù)位按鈕 Y0：總臺音響 M0：公共控制觸點(diǎn)繼電器 M4：音響啟動信號繼電器X1X5：分臺按鈕 Y1Y5：各臺燈 M1：應(yīng)答時間輔助繼電器 T1：應(yīng)答時限10sX10：總臺開始按鈕 Y14總臺燈 M2：搶答輔