電氣控制和PLC應(yīng)用第三版陳建明課后習(xí)題答案

電氣控制與PLC應(yīng)用-陳建明(第三版)習(xí)題

解答

第1章常用低壓控制電器

習(xí)題與思考題

1.何謂電磁式電器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

若何的配合關(guān)系

答：不同的電磁機(jī)構(gòu)，有不同的吸力特性。電磁機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，其氣隙6是變

化的，F(xiàn)?B2??2o

對(duì)于直流電磁機(jī)構(gòu)：其勵(lì)磁電流的大小與氣隙無(wú)關(guān)，銜鐵動(dòng)作過(guò)程中為恒磁

動(dòng)勢(shì)工作，根

2據(jù)磁路定律?？律/Rm?l/Rm,式中Rm為氣隙磁阻，則F??2?l/Rm?l/?2,電

磁吸力隨氣

隙的減少而增加，所以吸力特性對(duì)比陡峭。

對(duì)于交流電磁機(jī)構(gòu)：設(shè)線圈外加電壓U不變，交流電磁線圈的阻抗主要決定

于線圈的電抗，假設(shè)電阻忽略不計(jì),則U?E?4.44f?N,??U/(4.44fN),當(dāng)電壓頻

率f、線圈匝數(shù)N、外加電壓U為常數(shù)時(shí)，氣隙磁通中也為常數(shù)，即勵(lì)磁電流與

氣隙成正比，銜鐵動(dòng)作過(guò)程中為恒磁通工作，但考慮到漏磁通的影響，其電磁吸

力隨氣隙的減少略有增加，所以吸力特性對(duì)比平坦。F/I

6

1-直流電磁鐵吸力特性；2-交流電磁鐵吸力特性；3-反力特性

答案圖10

為了保證銜鐵能結(jié)實(shí)吸合，反作用力特性必須與吸力特性配合好。在整個(gè)吸

合過(guò)程中，吸力都必須大于反作用力，即吸力特性高于反力特性，但不能過(guò)大或

過(guò)小，吸力過(guò)大時(shí)，動(dòng)、靜

觸頭接觸時(shí)以及銜鐵與鐵心接觸時(shí)的沖擊力也大，會(huì)使觸頭和銜鐵發(fā)生彈

跳，導(dǎo)致觸頭的熔焊或燒毀，影響電器的機(jī)械壽命；吸力過(guò)小時(shí)，會(huì)使銜鐵運(yùn)動(dòng)

速度降低，難以滿足高操作頻率的要求。因此，吸力特性與反力特性必須配合得

當(dāng)，才有助于電器性能的改善。在實(shí)際應(yīng)用中，可調(diào)整反力彈簧或觸頭初壓力以

改變反力特性，使之與吸力特性有良好配合，參見答案圖1所示。

2.單相交流電磁機(jī)構(gòu)為什么要設(shè)置短路環(huán)它的作用是什么三相交流電磁鐵

要否裝設(shè)短路環(huán)

答：由于單相交流接觸器鐵心的磁通是交變的，故當(dāng)磁通過(guò)零時(shí)，電磁吸力

也為零，吸合后的銜鐵在反力彈簧的作用下將被拉開，磁通過(guò)零后電磁吸力又增

大，當(dāng)吸力大于反力時(shí)，銜鐵又被吸合。這樣就使銜鐵產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲，

甚至使鐵心松散。因此，交流接觸器鐵心端面上都安裝一個(gè)銅制的短路環(huán)。短路

環(huán)將鐵心端面分隔成兩局部，當(dāng)交變磁通穿過(guò)短路環(huán)所包圍的截面積S2在短路

環(huán)中產(chǎn)生渦流時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，此渦流產(chǎn)生的磁通中2在相位上落后于短

路環(huán)外鐵心截面S1中的磁通①1,由①1、中2產(chǎn)生的電磁吸力為Fl、F2,作用

在銜鐵上的合成電磁吸力是F1+F2,只要此合力始終大于其反力，銜鐵就不會(huì)產(chǎn)

生振動(dòng)和噪聲。參見答案圖2所示。

答案圖2

對(duì)于三相交流電而言，因?yàn)槿嗖豢赡芡瑫r(shí)為零。就相當(dāng)于整個(gè)電磁鐵磁通

沒(méi)有過(guò)零點(diǎn)，磁場(chǎng)不會(huì)消失，銜鐵就不會(huì)振動(dòng)。故無(wú)須加裝短路環(huán)。

3.從構(gòu)造特征上若何區(qū)分交流、直流電磁機(jī)構(gòu)

答：交流接觸器的線圈通以交流電，將產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，使鐵心發(fā)熱。

為減少鐵損，鐵心用硅鋼片沖壓而成。為便于散熱，線圈做成短而粗的筒狀繞在

骨架上。

直流接觸器的線圈通以直流電，鐵心中不會(huì)產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，所以不會(huì)

發(fā)熱。為方便加工，鐵心用整塊鋼塊制成。為使線圈散熱良好，通常將線圈繞制

成長(zhǎng)而薄的筒狀。

4.交流電磁線圈通電后，銜鐵長(zhǎng)時(shí)間被卡不能吸合，會(huì)產(chǎn)生什么后果

答：銜鐵在吸合過(guò)程中，交流勵(lì)磁線圈的電流與氣隙成正比，當(dāng)線圈通電瞬

間，銜鐵尚未吸合時(shí)，氣隙較大，電流將到達(dá)吸合后額定電流的5、15倍，如果

銜鐵長(zhǎng)時(shí)間被卡不能吸合，容易燒毀線圈。

5.交流電磁線圈誤接入直流電源，直流電磁線圈誤接入交流電源，會(huì)發(fā)生

什么問(wèn)題為什么

答：交流電磁線圈接入直流電源時(shí)會(huì)通過(guò)很大的電流，很快會(huì)燒毀。因?yàn)榻?/p>

流線圈對(duì)交流電有感抗，而對(duì)直流電沒(méi)有感抗，交流線圈只有很小的直流電阻，

所以會(huì)通過(guò)很大的電流。

假設(shè)將直流電磁線圈誤接入交流電源上，接觸器將不能正常工作。因阻抗增

大，電流減小，吸力缺乏，不能吸合，線圈電流降不下去。此外，直流電磁鐵鐵

心采用整塊鋼制成，交流電磁場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致鐵心中產(chǎn)生較大的渦流，導(dǎo)致鐵心和線圈

發(fā)熱。

6.線圈電壓為220V的交流接觸器，誤接入380V交流電源會(huì)發(fā)生什么問(wèn)題

為什么答：接入380V的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)它的額定電壓220V,線圈電流將大大增

加，線圈迅速發(fā)熱最終導(dǎo)致燒毀。

7.接觸器是若何選擇的主要考慮哪些因素

答：首先，根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類選擇接觸器的類型。交流負(fù)載應(yīng)選用

交流接觸器，直流負(fù)載應(yīng)選用直流接觸器，如果控制系統(tǒng)中主要是交流負(fù)載，而

直流電動(dòng)機(jī)或直流負(fù)載的容量較小，也可都選用交流接觸器來(lái)控制，但觸點(diǎn)的額

定電流應(yīng)選得大一些。

主要考慮因素有：接觸器的額定電壓、接觸器的額定電流、電磁線圈的額定

電壓、觸頭數(shù)目、額定操作頻率。

8.兩個(gè)一樣的交流線圈能否串聯(lián)使用為什么

答：在交流控制線路中，不能串聯(lián)接入兩個(gè)電器線圈。因?yàn)槊總€(gè)線圈上所分

配到的電壓與線圈阻抗成正比，兩個(gè)電器動(dòng)作總有先后，先吸合的電器，磁路先

閉合，其阻抗比沒(méi)吸合的電器大，電感顯著增加，線圈上的電壓也相應(yīng)增大，故

沒(méi)吸合電器的線圈的電壓達(dá)不到吸合值。同時(shí)電路電流將增加，有可能燒毀線圈。

因此，兩個(gè)電器需要同時(shí)動(dòng)作時(shí)，線圈應(yīng)并聯(lián)連接。

9.常用的滅弧方法有哪些

答：當(dāng)開關(guān)電器的觸頭別離時(shí)，觸頭間的距離很小，觸頭間電壓即使很低，

但電場(chǎng)強(qiáng)度很大lE=U/d),在觸頭外表由于強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射和熱電子發(fā)射產(chǎn)生的自由

電子，逐漸加速運(yùn)動(dòng)，并在間隙中不斷與介質(zhì)的中性質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生碰撞游離，使自由

電子的數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致介質(zhì)被擊穿，引起弧光放電，弧隙溫度劇增，產(chǎn)生熱

游離，不斷有大量自由電子產(chǎn)生，間隙由絕緣變成導(dǎo)電通道，電弧持續(xù)燃燒。

為了加速電弧熄滅，常采用以下滅弧方法：①電動(dòng)力滅??；②滅弧柵滅??；

③磁吹滅弧等。

10.熔斷器的額定電流、熔體的額定電流和熔體的極限分?jǐn)嚯娏魅哂泻螀^(qū)

別

答：熔斷器的額定電流是指所裝熔體額定電流的最大值；熔斷體的額定電流

是在規(guī)定條件下，熔斷體能夠長(zhǎng)期承載而不使性能降低的電流；熔斷體的極限分

斷電流是指在規(guī)定的使用和性能條件下，熔斷體在規(guī)定電壓下能夠分?jǐn)嗟念A(yù)期電

流的極限值，必須大于線路中可能出現(xiàn)的最大短路電流，否則就不能獲得可靠的

短路保護(hù)。

11.若何調(diào)整電磁式繼電器的返回系數(shù)

答：繼電器的釋放值xl與吸合值x2之比k=xl/x2稱為繼電器的返回系數(shù)。

k值是可以調(diào)節(jié)的，可通過(guò)調(diào)節(jié)釋放彈簧的松緊程度（擰緊時(shí)，xl與x2同

時(shí)增大，k增大；放松時(shí)，k減小）或調(diào)整鐵心與銜鐵間非磁性墊片的厚?。ㄔ?/p>

厚時(shí)xl增大，k增大；減薄時(shí)k減?。﹣?lái)到達(dá)。

12.電氣控制線路中，既裝設(shè)熔斷器，又裝設(shè)熱繼電器，各起什么作用能否

相互代用答：二者不能相互替換，熱繼電器和熔斷器在電路中的保護(hù)作用是不

一樣的。熱繼電器只做長(zhǎng)期的過(guò)載保護(hù)，而熔斷器是做嚴(yán)重過(guò)載和短路保護(hù)，因

此一個(gè)較完整的保護(hù)電路，特別是電動(dòng)機(jī)控制電路，應(yīng)該兩種保護(hù)都具有。

13.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(chǎng)合

答：熱繼電器（FR）主要用于電力拖動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)負(fù)載的過(guò)載保護(hù)。

熱繼電器的選擇主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)定子繞組的聯(lián)結(jié)方式來(lái)確定熱繼電器的型

號(hào)，在三相異步電動(dòng)機(jī)電路中，對(duì)Y連接的電動(dòng)機(jī)可選兩相或三相構(gòu)造的熱繼電

器，一般采用兩相構(gòu)造的熱繼電器，即在兩相主電路中串接熱元件。對(duì)于三相感

應(yīng)電動(dòng)機(jī)，定子繞組為△連接的電動(dòng)機(jī)，必須采用帶斷相保護(hù)的熱繼電器。

14.時(shí)間繼電器和中間繼電器在電路中各起什么作用

答：時(shí)間繼電器用來(lái)控制電器延時(shí)通斷。中間繼電器實(shí)質(zhì)上是一種電壓繼電

器，它的特點(diǎn)是觸頭數(shù)目較多，電流容量可增大，起到中間放大（觸頭數(shù)目和電

流容量）的作用。

15.什么是主令電器常用的主令電器有哪些

答:主令電器是在自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)出指令或信號(hào)的電器，用來(lái)控制接觸器、

繼電器或其他電器線圈，使電路接通或分?jǐn)啵瑥亩竭_(dá)控制生產(chǎn)機(jī)械的目的。

主令電器應(yīng)用廣泛、種類繁多。按其作用可分為：按鈕、行程開關(guān)、接近開

關(guān)、萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令控制器及其他主令電器（如腳踏開關(guān)、鈕子開關(guān)、急停

開關(guān)）等。

16.試為一臺(tái)交流380V、4kW(cos4)=0.88)、△連接的三相籠型異步電動(dòng)

機(jī)選擇接觸器、熱繼電器和熔斷器。

答：首先根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算公式

P?cos?

式中，U為三相電源的線電壓(V)；I為電動(dòng)機(jī)的線電流(A)；cos”為電動(dòng)機(jī)

的功率因數(shù)。計(jì)算出電動(dòng)機(jī)額定電流IN為

IN???6.9A接觸器選擇：交流接觸器；額定電壓380V；額定電流10A；電磁

線圈額定電壓110V/127V/220V/380V之中選一；參考型號(hào)為CJ20T0。

熱繼電器選擇：帶斷相保護(hù)的熱繼電器；熱繼電器的整定電流7.2A；熱繼

電器的額定電流20A；參考型號(hào)為JR36-20。

熔斷器選擇：有填料封閉管式熔斷器；熔體額定電流IRN2(1.5~2.5)IN=

2.5X6.9=17.25A,選20A；熔體額定分?jǐn)嚯娏?20kA；熔斷器額定電流40A；

熔斷器額定電壓380V；參考型號(hào)為RT16-40o

第2章電氣控制線路的基本原則和基本環(huán)節(jié)

習(xí)題與思考題

1.自鎖環(huán)節(jié)若何組成它起什么作用并具有什么功能

答:在連續(xù)控制中，將接觸器的常開輔助觸頭QA與自復(fù)位啟動(dòng)按鈕SF并聯(lián),

即可形成自鎖環(huán)節(jié)。當(dāng)啟動(dòng)按鈕SF松開后，接觸器QA的線圈通過(guò)其輔助常開觸

頭的閉合仍繼續(xù)保持通電，從而保證電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)行。這種依靠接觸器自身輔

助常開觸頭而使線圈保持通電的控制方式，稱自鎖或自保。起到自鎖作用的輔助

常開觸頭稱自鎖觸頭。所以自鎖環(huán)節(jié)的功能就是在啟動(dòng)按鈕松開后，能夠保持接

觸器線圈一直通電，使電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行。

2.什么是互鎖環(huán)節(jié)它起到什么作用

答：控制線路要求QA1與QA2不能同時(shí)通電時(shí)，為此要求線路設(shè)置必要的聯(lián)

鎖環(huán)節(jié)。將其中一個(gè)接觸器的常閉觸頭串入另一個(gè)接觸器線圈電路中，則任何一

個(gè)接觸器先通電后，即使按下相反方向的啟動(dòng)按鈕，另一個(gè)接觸器也無(wú)法通電，

這種利用兩個(gè)接觸器的輔助常閉觸頭互相控制的方式，叫電氣互鎖，或叫電氣聯(lián)

鎖。起互鎖作用的常閉觸頭叫互鎖觸頭。復(fù)合按鈕的常閉觸頭同樣也可起到互鎖

的作用，這樣的互鎖叫機(jī)械互鎖。利用成對(duì)使用的機(jī)械聯(lián)鎖接觸器，加上電氣互

鎖，可形成機(jī)械、電氣雙重互鎖。

互鎖環(huán)節(jié)的作用就是防止QA1與QA2同時(shí)通電造成電源短路等不安全。

3.分析如圖2-50所示線路中，哪種線路能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正常連續(xù)運(yùn)行和停頓

哪種不能為什么

（a）（b）

（c）Id）

（e）

圖2-50習(xí)題3圖

（f）

答：（c）和［f）能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正常連續(xù)運(yùn)行和停頓，因?yàn)榘聪耂B1,接觸

器KM線圈通電并自鎖，電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行；按下SB,KM線圈斷電，電動(dòng)機(jī)停頓。

其他則不能，因?yàn)閳D（a）接觸器KM線圈不能得電，故不能啟動(dòng)；圖（b）

能啟動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，但不能切斷接觸器線圈供電，即不能停頓；圖（d）會(huì)引起電

源短路；圖（e〕線圈不能保持連續(xù)通電。（圖中，SB1為啟動(dòng)按鈕開關(guān)，SB為停

頓按鈕開關(guān)。）

4.試采用按鈕、刀開關(guān)、接觸器和中間繼電器，畫出異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)、連

續(xù)運(yùn)行的混合控制電路。

答：設(shè)計(jì)的控制電路圖見答案圖5所示。圖中，SF3為點(diǎn)動(dòng)按鈕開關(guān)；SF2

為連續(xù)運(yùn)行啟動(dòng)按鈕開關(guān)；SF1為連續(xù)運(yùn)行停頓按鈕開關(guān)。

5.試設(shè)計(jì)用按鈕和接觸器控制異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停頓，用組合開關(guān)選擇

電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的控制線路（包括主電路、控制回路和必要的保護(hù)環(huán)節(jié)）。

答：設(shè)計(jì)的控制電路圖見答案圖6所示。圖中，SF2為正轉(zhuǎn)啟動(dòng)組合按鈕開

關(guān)；SF3為反轉(zhuǎn)啟動(dòng)組合按鈕開關(guān)；SF1為停頓按鈕開關(guān)。

答案圖5

答案圖6

6.電器控制線路常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有哪些各采用什么電器元件

答：電氣控制線路常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有以下幾種。

①短路保護(hù)：采用熔斷器或斷路器。短路時(shí)熔斷器的熔休熔斷或斷路器脫扣,

切斷電路起保護(hù)作用。

②電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載保護(hù)：采用熱繼電器或斷路器。由于熱繼電器或斷路器的

雙金屬片的熱慣性較大，即使發(fā)熱元件流過(guò)幾倍于額定值的電流，熱繼電器或斷

路器也不會(huì)立即動(dòng)作。因此在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間不太長(zhǎng)的情況下，熱繼電器或斷路

器不會(huì)動(dòng)作，只有在電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載時(shí)，熱繼電器才會(huì)動(dòng)作，用它的常閉觸頭使

控制電路斷電。

③過(guò)流保護(hù)：過(guò)電流一般比短路電流要小。采用過(guò)電流繼電器或斷路器和接

觸器配合使用。④欠電壓、失電壓保護(hù)：通過(guò)接觸器的自鎖環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電

源電壓由于某種原因而嚴(yán)重欠電壓或失電壓（如停電）時(shí)，接觸器斷電釋放，電動(dòng)

機(jī)停頓轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常時(shí)，接

觸器線圈不會(huì)自行通電，電動(dòng)機(jī)也不會(huì)自行啟動(dòng)，只有在操作人員重新按下

啟動(dòng)按鈕后，電動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng)。

⑤互鎖保護(hù)：將其中一個(gè)接觸器的常閉觸頭串入另一個(gè)接觸器線圈電路中，

則任何一個(gè)接觸器先通電后，即使按下相反方向的啟動(dòng)按鈕，另一個(gè)接觸器也無(wú)

法通電。

⑥斷相保護(hù)（采用帶斷相保護(hù)的熱繼電器或其它斷相保護(hù)裝置）、漏電保護(hù)

（采用剩余電流動(dòng)作保護(hù)器或剩余電流動(dòng)作斷路器等）、人身安全保護(hù)1如電機(jī)

外殼接地，紅外接近開關(guān)等）等等。

7.為什么電動(dòng)機(jī)要設(shè)零電壓和欠電壓保護(hù)

答：零電壓保護(hù)的目的是防止電氣設(shè)備意外失電后因來(lái)電而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)意外

自行啟動(dòng)。設(shè)置了零電壓保護(hù)環(huán)節(jié)，則電氣設(shè)備意外失電再上電后，必須通過(guò)再

次啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)才能運(yùn)行。

欠電壓保護(hù)的目的是防止當(dāng)電源電壓降低時(shí)而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生故障。當(dāng)電源

電壓下降到電動(dòng)機(jī)額定電壓的80%以下后，將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)因轉(zhuǎn)矩缺乏而轉(zhuǎn)速下

降，以致被迫停轉(zhuǎn)，使電動(dòng)機(jī)因堵轉(zhuǎn)而燒毀。

8.在有自動(dòng)控制的機(jī)床上，電動(dòng)機(jī)由于過(guò)載而自動(dòng)停車后，有人立即按啟

動(dòng)按鈕，但不能開車，試說(shuō)明可能是什么原因

答：電動(dòng)機(jī)的控制電路中，一般將熱繼電器的常閉觸頭串聯(lián)在控制回路中而

起到過(guò)載保護(hù)的作用。電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載時(shí)，熱繼電器動(dòng)作，常閉觸頭斷開切斷控

制回路供電。由于雙金屬片熱慣性的原因，執(zhí)繼電器要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的冷卻后，

常閉觸頭才可恢復(fù)常閉。因此，假設(shè)在此前按下啟動(dòng)按鈕，由于熱繼電器的常閉

觸頭還未恢復(fù)常閉，控制回路仍然處于斷開狀態(tài)，所以電動(dòng)機(jī)不能動(dòng)作。

另外，如果熱繼電器設(shè)置在手動(dòng)復(fù)位，即使雙金屬片冷卻下來(lái)，也不能復(fù)位,

只有按下手動(dòng)復(fù)位按鈕，熱繼電器才能復(fù)位。

如果使用了斷路器作為電動(dòng)機(jī)熱過(guò)載保護(hù)裝置，一旦斷路器因熱過(guò)載脫扣，

斷路器是不會(huì)自動(dòng)復(fù)位的，必須等雙金屬片冷卻后重新合閘。

9.試設(shè)計(jì)電器控制線路，要求：第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)10s后，第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)

自動(dòng)啟動(dòng)，運(yùn)行5s后，第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)停頓，同時(shí)第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，運(yùn)行

15s后，全部電動(dòng)機(jī)停頓。

答：設(shè)計(jì)控制電路圖如答案圖7所示。

答案圖7一主電路

9

10.供油泵向兩處地方供油，油都到達(dá)規(guī)定油位時(shí)，供油泵停頓供油，只要

有一處油缺乏，則繼續(xù)供油，試用邏輯設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)控制線路。

答：由2個(gè)液位開關(guān)BGkBG2分別檢測(cè)2處油位，油泵的運(yùn)轉(zhuǎn)由接觸器QA1

控制，由2個(gè)液位開關(guān)控制接觸器QA1的通斷。設(shè)液位開關(guān)的觸頭在油位未到達(dá)

時(shí)閉合，到達(dá)時(shí)斷開，則根據(jù)題目要求，可列出接觸器通電狀態(tài)的真值表，如答

案表4所示。

根據(jù)真值表可列出接觸器QA1通電的邏輯函數(shù)式為

10

QA1?BG1?BG2?BG1?BG2?BG1?BG2

?BG1?BG2?BG1(BG2?BG2)?BG1?BG2?BG1?BG1?BG2

根據(jù)上式結(jié)果可畫出控制電路如答案圖8所示，圖中液位開關(guān)狀態(tài)為油位到

達(dá)時(shí)的狀態(tài)。

答案圖8

11.簡(jiǎn)化圖2-51所示控制電路。

(a

)

(b)

圖2-51習(xí)題11圖

(c)

(a)邏輯表達(dá)式為

KM?(KA1?KA2)(KA17KA3)

?KA1?KA1?KA2?KA1?KA1?KA3?KA2?KA3

?KA1?KA2?KA1?KA1?KA3?KA2?KA3

?KA1(1?KA2?KA3)?KA2?KA3?KA1?KA2?KA3簡(jiǎn)化后的控制電路如答案圖9所

ZjSo

11

K

KAKA

KA答案圖9

(b)邏輯表達(dá)式為

KM?KA1?KA2?KA1?KA3?KA2?KA3

?KA1?KA2?KA1?KA3

簡(jiǎn)化后的控制電路如答案圖10所示。

(c)邏輯表達(dá)式為

KM1?(KA1?KA2)?(KA1?KA2?KA3?KA1)?KA3

?KA1?KA1?KA2?KA1?KA3?KA1?KA2?KA1?KA2?KA2?KA3?KA1?KA3?KA1?KA2?0+0?

KA2?KA3?KA1?KA3?KA1?KA2?KA3(KA2?KA1?1)?KA1?KA2?KA3

KM2?(KA1?KA2)?(KA1?KA4)?KA3

?KA1?KA1?KA2?KA1?KA2?KA4?KA3?KA1?KA2?KA1?KA2?KA4?KA3?KA1?KA2(1?KA

4)?KA3?KA1?KA2?KA3

簡(jiǎn)化后的控制電路如答案圖11所示。

12

KA

KA

KM

KA

答案圖H

12.電廠的閃光電源控制電路如圖2-52所示，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，事故繼電器

KA通電動(dòng)作，試分析信號(hào)燈發(fā)出閃光的工作原理。

圖2-52習(xí)題12圖

答：當(dāng)發(fā)生故障時(shí)事故繼電器KA通電動(dòng)作，KA常開觸頭閉合。通電延時(shí)時(shí)

間繼電器KT1通電，KT1瞬動(dòng)觸頭閉合，指示燈HL亮；延時(shí)一段時(shí)間T1后，KT1

通電延時(shí)閉合觸頭閉合，斷電延時(shí)時(shí)間繼電器KT2通電，KT2斷電延時(shí)觸頭立即

翻開，時(shí)間繼電器KT1斷電，KT1通電延時(shí)閉合觸頭KT1和瞬動(dòng)觸頭KT1立即斷

開，時(shí)間繼電器KT2斷電，同時(shí)指示燈HL滅；延時(shí)一段時(shí)間T2后，KT2斷電延

時(shí)閉合觸頭復(fù)位閉合，時(shí)間繼電器KT1再次通電，指示燈HL再次亮起。重復(fù)上

述過(guò)程，不斷循環(huán)，故障指示燈按亮T1、滅T2時(shí)間間隔閃爍。

第5章S7-200PLC的指令系統(tǒng)

習(xí)題與思考題

1.S7-200指令參數(shù)所用的基本數(shù)據(jù)類型有哪些

答：S7-200PLC的指令參數(shù)所用的基本數(shù)據(jù)類型有1位布爾型（BOOL）、8

位無(wú)符號(hào)字節(jié)型（BYTE）、8位有符號(hào)字節(jié)型（SIMATIC模式僅限用于SHRB指令）、

16位無(wú)符號(hào)整數(shù)（WORD）、16位有符號(hào)整數(shù)（INT）、32位無(wú)符號(hào)雙字整數(shù)（DWORD）、

32位有符號(hào)雙字整數(shù)（DINT）、32位實(shí)數(shù)型（REAL）。實(shí)數(shù)型（REAL）是按照

ANSI/IEEE754-1985標(biāo)準(zhǔn)（單精度）的表示格式規(guī)定。2~255字節(jié)的字符串型

（STRING）

2.立即I/O指令有何特點(diǎn)它應(yīng)用于什么場(chǎng)合

答：立即指令允許對(duì)輸入和輸出點(diǎn)進(jìn)展快速和直接存取。當(dāng)用立即指令讀取

輸入點(diǎn)的狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的輸入映像存放器中的值并未發(fā)生更新；用立即指令訪問(wèn)

輸出點(diǎn)時(shí)，訪問(wèn)的同時(shí)，相應(yīng)的輸出映像存放器的內(nèi)容也被刷新。由于立即操作

指令針對(duì)的是I/O端口的數(shù)字輸入和數(shù)字輸出信號(hào)，所以它們的位操作數(shù)地址只

能是物理輸入端口地址lx.x和物理輸出端口地址Qx.xo

3.邏輯堆棧指令有哪些各用于什么場(chǎng)合

答：復(fù)雜邏輯指令，西門子稱為邏輯堆棧指令。主要用來(lái)描述對(duì)觸點(diǎn)進(jìn)展的

復(fù)雜連接，并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)邏輯堆棧復(fù)雜的操作。

復(fù)雜邏輯指令包括：ALD、OLD、LPS、LRD、LPP和LDS。這些指令中除LDS

外，其余指令都無(wú)操作數(shù)。這些指令都是位邏輯指令。

棧裝載與指令A(yù)LD用于將并聯(lián)子網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)起來(lái)。棧裝載或指令OLD用于將

串聯(lián)子網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)起來(lái)。

邏輯推入棧指令LPS,在梯形圖中的分支構(gòu)造中，用于生成一條新的母線，

左側(cè)為主控邏輯塊時(shí)，第一個(gè)完整的從邏輯行從此處開場(chǎng)。

邏輯讀棧指令LRD,在梯形圖中的分支構(gòu)造中，當(dāng)左側(cè)為主控邏輯塊時(shí)，該

指令用于開場(chǎng)第二個(gè)和后邊更多的從邏輯塊。

邏輯棧彈出指令LPP,在梯形圖中的分支構(gòu)造中，用于恢復(fù)LPS指令生成的

新母線。裝入堆棧指令LDS,復(fù)制堆棧中的第n級(jí)值，并將該值置于棧頂。原

棧中各級(jí)棧值依次下移一級(jí)，棧底值被推出棧而喪失。

4.定時(shí)器有幾種類型各有何特點(diǎn)與定時(shí)器相關(guān)的變量有哪些梯形圖中若何

表示這些變量

答：S7-200系列PLC的主機(jī)有256個(gè)定時(shí)器T0~T255,分為三種類型，每種

類型的時(shí)間分辨率(或稱為時(shí)基/時(shí)間增量/時(shí)間單位)又分為三種，如下表所示。

(1)接通延時(shí)定時(shí)器指令TON,用于接通單一間隔定時(shí)。

(2)有記憶接通延時(shí)定時(shí)器指令TONR,用于累計(jì)假設(shè)干個(gè)時(shí)間間隔。只能用

復(fù)位指令進(jìn)展復(fù)位操作，使當(dāng)前值清零。

(3)斷開延時(shí)定時(shí)器指令TOF,用于斷開后的單一間隔定時(shí)。

與定時(shí)器相關(guān)的變量有：

一個(gè)16位的當(dāng)前值存放器，用以存放計(jì)時(shí)累計(jì)的當(dāng)前值(INT,最大計(jì)時(shí)值

32767,單位ms或10ms或100ms,取決于時(shí)間分辨率)；

一個(gè)16位的預(yù)設(shè)值存放器，用以存放定時(shí)時(shí)間的預(yù)設(shè)值PT(INT)；一位

狀態(tài)位(BOOL),用以反映定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間是否到達(dá)的狀態(tài)，稱為定時(shí)器位。使

能輸入IN,用于控制定時(shí)器的工作狀態(tài)。

5.計(jì)數(shù)器有幾種類型各有何特點(diǎn)與計(jì)數(shù)器相關(guān)的變量有哪些梯形圖中若何

表示這些變量

答:

類型：S7-200系列PLC的計(jì)數(shù)器指令有兩大類：通用計(jì)數(shù)器指令和高速計(jì)

數(shù)器指令。通用計(jì)數(shù)器指令有3種：增計(jì)數(shù)器指令CTU、減計(jì)數(shù)器指令CTD和

增減計(jì)數(shù)器指令CTUD。特點(diǎn)：

（1）增計(jì)數(shù)器指令CTU

每當(dāng)增計(jì)數(shù)輸入CU發(fā)生一次從OFF到ON的轉(zhuǎn)換（正跳變-上升沿）時(shí)，該

計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值就增加1。

如果當(dāng)前值CxxxN預(yù)設(shè)值PV,則計(jì)數(shù)器位=0N；否則，計(jì)數(shù)器位=OFF。

當(dāng)前值到達(dá)預(yù)設(shè)值后繼續(xù)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)當(dāng)前值到最大值（32,767）時(shí)，計(jì)數(shù)器

停頓。當(dāng)復(fù)位輸入R接通或執(zhí)行復(fù)位指令時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)位，計(jì)數(shù)器位=OFF,

當(dāng)前值=0。（2）增減計(jì)數(shù)器指令CTUD

利用LD裝載預(yù)設(shè)值。當(dāng)裝載輸入LD接通時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位，計(jì)數(shù)器位=OFF,

當(dāng)前值=預(yù)設(shè)值PV。

每當(dāng)減計(jì)數(shù)輸入CD發(fā)生一次從OFF到ON的轉(zhuǎn)換〔正跳變-上升沿）時(shí)，該

計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值就減1。

計(jì)數(shù)當(dāng)前值到0時(shí)，計(jì)數(shù)器停頓，計(jì)數(shù)器位=0N,當(dāng)前值=0。

利用復(fù)位指令復(fù)位時(shí)，CTD計(jì)數(shù)器位變?yōu)镺FF,當(dāng)前值變?yōu)?（教材P131有

誤）。（3）減計(jì)數(shù)器指令CTD

每當(dāng)增計(jì)數(shù)輸入CU發(fā)生一次從OFF到0N的轉(zhuǎn)換時(shí)，該計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值就增

1；每當(dāng)減計(jì)數(shù)輸入CD發(fā)生一次從OFF到0N的轉(zhuǎn)換時(shí)，該計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值就減

lo如果當(dāng)前值Cxxx》預(yù)設(shè)值PV,則計(jì)數(shù)器位=0N；否則，計(jì)數(shù)器位=OFF。當(dāng)

前值到達(dá)預(yù)設(shè)值后繼續(xù)計(jì)數(shù)（增或減）o

當(dāng)增計(jì)數(shù)到達(dá)最大值（32,767）時(shí)，在增計(jì)數(shù)輸入端CU的下一個(gè)上升沿導(dǎo)

致當(dāng)前計(jì)數(shù)值繞回到最小值（-32,768）。同樣,計(jì)數(shù)到達(dá)最小值（-32,768）時(shí),

減計(jì)數(shù)輸入端CD的下一個(gè)上升沿會(huì)導(dǎo)致當(dāng)前計(jì)數(shù)值繞回到最大值（32,767）。所

以，CTUD是一個(gè)循環(huán)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍從-32768132767。

當(dāng)復(fù)位輸入R接通或執(zhí)行復(fù)位指令時(shí)，該計(jì)數(shù)器被復(fù)位。復(fù)位時(shí)，計(jì)數(shù)器位

=OFF,當(dāng)前值=0。

與計(jì)數(shù)器有關(guān)的變量及在梯形圖中的表示方法：計(jì)數(shù)器地址：C0~C255,常

數(shù)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值：C0~C255,INT型計(jì)數(shù)器的預(yù)設(shè)值（PV）：INT型計(jì)數(shù)器位：

C0~C255,BOOL型

增/減計(jì)數(shù)信號(hào)輸入：能流，BOOL型復(fù)位輸入：能流，BOOL型

裝載信號(hào)輸入：能流，BOOL型

6.不同分辨率的定時(shí)器的當(dāng)前值是若何刷新的

答：不同分辨率的定時(shí)器，它們當(dāng)前值的刷新時(shí)機(jī)是不同的，具體情況如下：

1ms分辨率定時(shí)器啟動(dòng)后，定時(shí)器對(duì)1ms的時(shí)間間隔（時(shí)基信號(hào)）進(jìn)展計(jì)時(shí)。

定時(shí)器位和當(dāng)前值每隔1ms刷新一次，與掃描周期不同步。換句話說(shuō)，如果掃描

周期大于1ms,則在一個(gè)掃描周期中定時(shí)器位和當(dāng)前值可能要刷新屢次。

10ms分辨率定時(shí)器啟動(dòng)后，定時(shí)器對(duì)10ms的時(shí)間間隔進(jìn)展計(jì)時(shí)。程序執(zhí)行

時(shí)，在每次掃描周期開場(chǎng)對(duì)10ms定時(shí)器刷新，其方法是以當(dāng)前值加上累積的10

毫秒間隔的數(shù)目1自上一次掃描開場(chǎng)算起），所以在一個(gè)掃描周期內(nèi)定時(shí)器當(dāng)前

值和定時(shí)器位保持不變。

100ms分辨率定時(shí)器啟動(dòng)后，定時(shí)器對(duì)100ms的時(shí)間間隔進(jìn)展計(jì)時(shí)。只有在

執(zhí)行到這些定時(shí)器指令時(shí)，這些定時(shí)器的當(dāng)前值才被刷新（當(dāng)前值加上積累的

100毫秒間隔的數(shù)目（自前一次掃描開場(chǎng)算起））。

7.寫出圖5-50所示梯形圖的語(yǔ)句表程序。（原題程序不分網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)該按右

圖所示修改）

圖5-50習(xí)題7梯形圖

答：語(yǔ)句表程序如下網(wǎng)絡(luò)1〃網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題LD10.0010.3LD10.1010.4

ALD

AN10.2=Q0.1網(wǎng)絡(luò)2

LDQO.1TONT37,+30網(wǎng)絡(luò)3

LDT37SQO.2,4網(wǎng)絡(luò)4

LD10.1SQO.3,1

8.寫出圖5-51所示梯形圖的語(yǔ)句表程序。

圖5-51習(xí)題8梯形圖

答：語(yǔ)句表程序如下網(wǎng)絡(luò)1〃網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題LD10.4EU

SHRB10.5,V3.0,+4

網(wǎng)絡(luò)2

LD10.1LPS

AV3.0SQ3.0,2LRD

AV3.1RQ3.1,1LRD

AV3.2SQ3.2,3LPP

AV3.3RQ3.3,1

9.用自復(fù)位式定時(shí)器設(shè)計(jì)一個(gè)周期為5s,脈沖為一個(gè)掃描周期的脈沖串信

號(hào)。

答：如果使用100ms時(shí)基的定時(shí)器，梯形圖程序和語(yǔ)句表程序分別如答案圖

14a）、答案圖14b）所示。其中答案圖14b）所示要比答案圖14a）好一些。

網(wǎng)絡(luò)1〃自復(fù)位定時(shí)器〃網(wǎng)絡(luò)注釋LDNT37

TONT37,+50

網(wǎng)絡(luò)2//輸出脈沖串LDT37=Q1.0

答案圖

14a)

網(wǎng)絡(luò)1〃自復(fù)位定時(shí)器〃網(wǎng)絡(luò)注釋LDNQ1.0TONT37,+50

網(wǎng)絡(luò)2〃輸出脈沖串LDT37=Q1.0

答案圖

14b)

如果使用10ms時(shí)基的定時(shí)器，梯形圖程序和語(yǔ)句表程序如答案圖14c)所

小O

網(wǎng)絡(luò)1〃自復(fù)位定時(shí)器〃網(wǎng)絡(luò)注釋LDNQ1.0

TONT33,+500

網(wǎng)絡(luò)2〃輸出脈沖串LDT33=Q1.0

答案圖

14c)

如果使用1ms時(shí)基的定時(shí)器，梯形圖程序和語(yǔ)句表程序如答案圖14d)所示。

網(wǎng)絡(luò)1〃自復(fù)位定時(shí)器〃網(wǎng)絡(luò)注釋LDNQ1.0

TONT32,+5000

網(wǎng)絡(luò)2〃輸出脈沖串LDT32=Q1.0

答案圖

14d)

10.設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)范圍為50000的計(jì)數(shù)器。

答：梯形圖程序和語(yǔ)句表程序分別如答案圖15所示。

網(wǎng)絡(luò)1

LD10.0LDM0.0CTUC20,50

網(wǎng)絡(luò)2

LDC20=M0.0

網(wǎng)絡(luò)3//網(wǎng)絡(luò)注釋LDM0.0LD10.1

CTUC30,1000

答案圖

15

11.用置位、復(fù)位（S、R）指令設(shè)計(jì)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟、?？刂瞥绦?。答：梯

形圖程序和語(yǔ)句表程序分別如答案圖16所示。

網(wǎng)絡(luò)1

LD10.0

SQI.1,1

網(wǎng)絡(luò)2

LD10.1

RQI.1,1

答案圖

16

12.用順序控制繼電器(SCR)指令設(shè)計(jì)一個(gè)居室通風(fēng)系統(tǒng)控制程序，使3個(gè)

居室的通風(fēng)機(jī)自動(dòng)輪流地翻開和關(guān)閉。輪換時(shí)間間隔為Iho

答：用PLC輸出端點(diǎn)QO.0、Q0.2分別控制三個(gè)通風(fēng)機(jī)，10.1接啟動(dòng)按鈕開

關(guān)，10.2接停頓按鈕開關(guān)，梯形圖程序和語(yǔ)句表程序分別如答案圖17所示。習(xí)

題與思考題5-12：

居室通風(fēng)系統(tǒng)控制程序

網(wǎng)絡(luò)1〃初始狀態(tài)

〃激活第一個(gè)SCR段

LD10.1

ANQ0.0

ANQO.1

ANQO.2

SSO.1,1

網(wǎng)絡(luò)2〃SCR段1：

〃起動(dòng)通風(fēng)機(jī)1,/并延時(shí)lh

LSCRSO.1

網(wǎng)絡(luò)3//起動(dòng)通風(fēng)機(jī)1

//網(wǎng)絡(luò)注釋

LDSM0.0

SQ0.0,1

網(wǎng)絡(luò)4//計(jì)時(shí)lh(3600s)

LDNMO.0

TONT37,18000

網(wǎng)絡(luò)5

LDT37

=MO.0

答案圖

17

21

網(wǎng)絡(luò)6

LDMO.0

LDC20

CTDC20,2

網(wǎng)絡(luò)7〃計(jì)時(shí)到后，

〃關(guān)閉通風(fēng)機(jī)L

〃激活SCR段2,

〃并停頓本SCR段

LDC20

RQ0.0,1

SCRTSO.2

網(wǎng)絡(luò)8

SCRE

網(wǎng)絡(luò)9SCR段2：起動(dòng)通風(fēng)機(jī)2,并延時(shí)lh

LSCRSO.2

Network10//起動(dòng)通風(fēng)機(jī)2

//網(wǎng)絡(luò)注釋

LDSM0.0

SQ0.1,1

Network11//計(jì)時(shí)lh(3600s)

LDNMO.1

TONT38,18000

Network12

LDT38

=M0.1

答案圖17(續(xù))

22

網(wǎng)絡(luò)13

LDM0.1

LDC21

CTDC21,2

網(wǎng)絡(luò)14//計(jì)時(shí)到后，關(guān)閉通風(fēng)機(jī)2,

//激活SCR段3,并停頓本SCR段

LDC21

RQ0.1,1

SCRTSO.3

網(wǎng)絡(luò)15

SCRE

網(wǎng)絡(luò)16//SCR段3：起動(dòng)通風(fēng)機(jī)3,

/〃并延時(shí)lh

LSCRSO.3

網(wǎng)絡(luò)17//起動(dòng)通風(fēng)機(jī)3

LDSMO.0

SQ0.2,1

網(wǎng)絡(luò)18//計(jì)時(shí)lh(3600s)

LDNMO.2

TONT39,18000

網(wǎng)絡(luò)19

LDT39

MO.2

答案圖17（續(xù)）

23

網(wǎng)絡(luò)20

LDMO.2

LDC22

CTDC22,2

網(wǎng)絡(luò)21//計(jì)時(shí)到后，關(guān)閉通風(fēng)機(jī)3,

〃激活SCR段1,并停頓本SCR段

LDC22

RQ0.2,1

SCRTSO.1

網(wǎng)絡(luò)22

SCRE

網(wǎng)絡(luò)23//停機(jī)

LD10.2

RSO.1,3

RQO.0,3

13.用存放器移位指令（SHRB）設(shè)計(jì)一個(gè)路燈照明系統(tǒng)的控制程序，3路燈按

Hl-H2-H3的順序依次點(diǎn)亮。各路燈之間點(diǎn)亮的間隔時(shí)間為10ho

答:用PLC輸出端點(diǎn)QO.0、Q0.2分別控制路燈H「H3。控制程序見答案圖18。

答案圖

17［續(xù)）24

答案圖18

習(xí)題與思考題5-13：路燈控制程序（循環(huán)點(diǎn)亮）網(wǎng)絡(luò)1//起動(dòng)/停頓LD

10.00M0.0AN10.1=M0.0網(wǎng)絡(luò)2〃停頓LD10.1RQ0.0,3網(wǎng)絡(luò)3//燈

1亮LDM0.0EUSQ0.0,1RQO.1,2網(wǎng)絡(luò)4//計(jì)時(shí)10h（36000s）LD