《電氣控制與plc應(yīng)用技術(shù)》課后習(xí)題答案

1.1、何謂電磁機構(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，巳磁機構(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挨近。

1.3、單相交流電磁鐵的短路環(huán)斷裂或者脫落后，在工作中會浮現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？

答：在工作中會浮現(xiàn)銜鐵產(chǎn)生強烈的振動并發(fā)出噪聲，甚至使鐵芯松散得到現(xiàn)象。

原因是：電磁機構(gòu)在工作中，銜鐵始終受到反力Fr的作用。由于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)生強烈的振動并發(fā)出噪聲，甚至使鐵芯松散。

1.5、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物而成，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者工程純鐵制成，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。

1.8、熱繼電器在電路中的作用是什么？帶斷相保護和不帶斷相保護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)三相電動機的過載保護。

三角形接法的電動機必須用帶斷相保護的三相式熱繼電器；Y形接法的電動機可用不帶斷相保護的三相

式熱繼電器。

1.9、說明熱繼電器和熔斷器保護功能的不同之處。

答：熱繼電器在電路中起過載保護的作用，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。

1.11.中間繼電器與接觸器有何異同？

答：相同點：輸入信號都是電壓；都是利用電磁機構(gòu)的工作原理。

不同點：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，主要用于擴展

觸點數(shù)量，實現(xiàn)邏輯控制；

接觸器用于頻繁遠(yuǎn)距離接通或者分?jǐn)嚯妱訖C主電路或者其他負(fù)載電路，是執(zhí)行電器，分主、

輔助觸點，大多有滅弧裝置

第二章作業(yè)參考答案

2.1、三相籠型異步電動機在什么條件下可直接啟動？試設(shè)計帶有短路、過載、失壓保護的三相籠型異步電

動機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為了

哪些保護功能？

答：小容量的三相籠型異步電動機（10kV）可以采用直接啟動。在該電路中，閉合自動開關(guān)QAO,按下啟動

按鈕5工2,接觸器接觸器KM線圈通電，其常開主

觸點閉合，電動機接通電源開始全壓啟動，同時接觸器KM的輔助常開觸點閉合，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通電并保持吸合狀態(tài)。按住手

按鈕SB1,接觸器KM線圈失電，則其主觸點斷開。切斷電動機三相電源，電動機M自動停車，同時接觸器

KM自鎖觸點也斷開，控制回路解除自鎖。松開住手按鈕SB1,控制電路又

回到啟動前的狀態(tài)。其中，起短路保護作用的是熔斷器FA；起過載

保護作用的是熱繼電器BB；起失壓和欠壓保護作用的是接觸器KMo

2.2、某三相籠型異步電動機單向運轉(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。

f：

2.3

2.04.1r.Mm笈計加電動機可正反由運轉(zhuǎn).要求PHIR動.試設(shè)計主電路食衣川

電落.并饕求有必要的保護.

LIL2U

2.4、星形-三角形降壓啟動方法有什么特點并說明其適合場合？

答：特點：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額定電流的2倍擺布,

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：電動機空載或者輕載啟動的場合。

加詢蝙1加麻樹麻小布巡麗蛹。正式用比麗施

&（I）,朝升方由2）、黔幡及曲電辭制的版

牧月初物娛朋f蒯方法.K"觸匕斯就帆邪設(shè)配制電

超面轉(zhuǎn)網(wǎng),二另朧附電秘濾仔需力。

2.6、三相籠型異步電動機有哪幾種電氣制動方式？各有什么特點和適合場合？

答：1）反接制動，特點是制動迅速、效果好，但沖擊大，通常僅合用于10kW以下的小容量電動機。

2）能耗制動，特點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

耗制卻不及反接制動明顯，且需要一個直流電源，控制路線相對照較復(fù)雜。合用于電動機容量較大和啟動、

制動頻繁的場合。

2.7、三相籠型異步電動機的調(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)速和改變電動機供電電源頻率打的變頻調(diào)速。

2明、支速力圈曲杵把MZiK?請E《說引

冬：(IX交?曰?文受鯽8h交?交支,后

交?口?交殳猊福：先把煙用回率的交流電?空流”成口液電，再出口液電?逆支”廢電

瓜和薪率均可閭的相交很電.

由十里口波電逆殳成交就電的耳笥比我布馬擰制,所以詼方注花口率的黃節(jié)用同W

改霄交脩后電動機錦4方面祁I(lǐng)I力引目的優(yōu)勢.大多秋支貨都棺國干文?文史.

交?交受我耦：杷/慶怕相的交流電H林至裊成電千和我申均力得算交流電.4常由一

相區(qū)并取注網(wǎng)管。連轎式乂澈海底.

具「過〃所修、K*扁、輸出激杉好等仇處

(HMH6亦若翰M履率低(員。發(fā)中小于電網(wǎng)月二的1山、住用功中希件二、K

因鬣任號恢A?

逅淡攵猊/只2HM速、人補星的條箋,tOHU灰泥“轉(zhuǎn)窗等場介使11?

2io.交貨Bt￥力?幾常分擔(dān)《出用戶機供的1■更的外解依【I星什么？

各：受恒堪的電居?由主電18、控制電珞和保護電路號部分生成.

主電路網(wǎng)泉亢或電能的矮帙(％液仙逆交上

控口電力用以丈月信義的采笑.受物,傳送機系統(tǒng)用明

保護電路除用「防止網(wǎng)交場寄才電用的漢印、過渡引力的根從外，還應(yīng)修護計步書

動順槨功東恢*

殳W富的瑞f包拈：槐按我41,網(wǎng)擰制塔”兩大類,

曳讖接線MffdE用電需輸入我f.41屯也輸出播f.力液胞外掛肌團電通用

看f以及扶也端f，

拄例蛤了包括M累推&幢為設(shè)疝線了、￡行抻機推作輸入修子、報？Mi了和心迎扃

子等.

2.11、某機床主軸由一臺三相籠型異步電動機拖動，潤滑油泵由另一臺三相籠型異步電動機拖動，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，才干啟動；

(2)主軸為正向運轉(zhuǎn)，為調(diào)試方便，要求能正、反向點動；

(3)主軸住手后，才允許潤滑油泵住手；；

(4)具有必要的電氣保護。

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MA1正

向啟動。按SF3可使QA1得電，即主軸電動機MA1正向點動；按SF4可使QA3得電，即主軸電動機MA1反

向點動。當(dāng)潤滑油泵要停轉(zhuǎn)時，必須先使主軸電動機先住手，即QA1常開斷開，再按動SF6。

2I*MZNVA2均為相）t*異小用勵可口續(xù)啟動,技卜列要求tiit土電

絡(luò)和棒制電路：

⑴'MAI丸門電,經(jīng)段時北石ZA2。行甘動.

⑵、MA2*0后.MAI才如停1：

1MQ肥早獨停?。?/p>

⑷、MAI例MA2均能。力.

2.13、設(shè)計一個控制路線，要求第一臺電動機啟動10S后，第二臺電動機自行啟動；運行5s后，第一臺電

動機住手并同時使第三臺電動機自行啟動；再運行10S,電動機全部住手。

2.14、設(shè)計一小車運行控制路線，小車由異步電動機拖動，其動作程序如下:

(1)小車由原位開始前進(jìn)，到終端后自動住手；

(2)在終端停留2min后自動返回原位住手；

(3)要求能在前進(jìn)或者后退途中任意位置都能住手或者啟動。

第三章作業(yè)參考答案

5、PLC有什么特點？

答：PLC的主要特點有：

(1)抗干擾能力強，可靠性高；

(2)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強;

(3)編程方便，易于使用；

(4)功能強大，成本低：

(5)設(shè)計、施工、調(diào)試的周期短；

(6)維護方便。

6、PLC與繼電器控制系統(tǒng)相比有哪些異同？

答：＞LC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)控制邏輯一一繼電器控制邏輯采用硬接線邏輯，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或者并聯(lián)，及時間繼電器

等組合成控制邏輯，其接線多而亞雜、體積大、功耗大、故障率高，靈便性和擴展性很差。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，靈便性和擴展性都很好。

(2)工作方式一一繼電器控制路線中各維電器同時都處于受控狀態(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先后順

序計算得出的，所以屬于串行工作方式。

(3)可靠性和可維護性一一繼電器控制邏輯使用了大量的機械觸點，連線也多，可靠性和可維護性差。而

PLC采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成，PLC還配有自檢和監(jiān)督功能，可靠性

和可維護性好。

(4)控制速度一一繼電器控制邏輯依靠觸點的機械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，且機械觸點還會浮現(xiàn)顫動

問題。而PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，屬于無觸點控制，速度極快，且不會浮現(xiàn)顫動。

(5)定時控制一一繼電器控制邏輯利用時間繼電器進(jìn)行時間控制。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)整時間艱難等問題。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)計和施工一一使用繼電器控制邏輯完成一項工程，其設(shè)計、施工、調(diào)試必須挨次進(jìn)行，周期長、而

且修改艱難。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？在每一個階段主要完成哪

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

式集口輸出，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、普通來說，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，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，但沒有機械性的觸點。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。

其主要特點是：

(1)軟元件是看不見、摸不著的，也存在物理性的觸點；

(2)每一個軟元件可提供無限多個常開觸點和常閉觸點，即它們的觸點可以無限次使用；

(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、摹擬輸入映像寄存器AK摹擬輸出映像寄存器AQ、高速計數(shù)器

HC、累加器AC。

第五章作業(yè)

」、寫曜3嘀示相脆腌句葩

LD10.0

ANX0.1

LDNKO.O

1KO.1

OLD

LPNXO.3

OT40

AXD

LDNWl.O

1KI.1

OCTKI.2

OLD

ANT37

-QO.O

3Q0?2,2

XKO.7

TOWT37.4-300

ANKO.6

5、寫出圖553所示幡形圖的語句表.

LD10.0

ONQO.O

IPS

A10.1

LPS

ABO.O

?QO.O

LPP

AN10.1

?BO.2

LRD

LDNT38

0BO.3

JLLP

ANBO.4

?BO.3

LPP

ANX0.5

IU

35-538

11、試設(shè)計一個照明燈的控制程序。當(dāng)接在10.0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。

12、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。

13、用簡單設(shè)計法設(shè)計一個對鍋爐鼓風(fēng)機和引風(fēng)機控制的梯形圖程序。控制要求:

(1)開機前首先啟動引風(fēng)機，10S后自動啟動鼓風(fēng)機；

(2)住手時，即將關(guān)斷鼓風(fēng)機，經(jīng)20s后自動關(guān)斷引風(fēng)機。

network1100為起動按鈕，00。為弓I風(fēng)機，Q01為JR風(fēng)機,KM為停止按鈕.

?200?PT

第七章作業(yè)參考答案

5、用功能圖方法完成第5章5.5.2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。

I/O分配費

0

1

21

3傳BG2

4傳BG3

BG

Q0.0液侑A閥門IB1

00.I/饞B閥門MB2

Q0.2傳裨電動機IA

Q0.3泣臺貓體狀門HB3

10.010.I

HI~~r-jrf----＜皿。)

HI—1

■).0

(2)梯形圖

(3)語句袤

1毋s13

SKosNo

ID。

soo.SaO3

soo—lO2

%IOos14

sl

sl霍

得OS14

SKo3SMo

Woo

0肝T3

.QOT3?

IO3

R3，M0o

Wsl1-o

sl1S

魏SN3T3B

QO1。M0o

臚S

IOo疆0o

sl1

.知S143IoO

5N2OMoO

QOIO1

TJ2FMOO

匿T3O

S12

疆

3

兩種編程方法在設(shè)計順序控制邏輯程序時不同之處：

運用簡單設(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，只要分析清晰控制要

求，按照

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，無非轉(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10.0

或者10.L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

10.0、10.1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

n

c

J，

1M

tI

W

wM

a3

燈

號

U

H人

9

ear打13.

0

<r匚5

0

?H2B

4TS

~5.-

11443

3.IFFI圖

-1IS

SHH形

梯

)

2

(

第六章作業(yè)參考答案

7、試設(shè)計一個計數(shù)器，要求如下：

(1)計數(shù)范圍是。?255；

(2)計數(shù)脈沖為SMO.5；

(3)輸入10.0的狀態(tài)改變時，則即將激活輸入/輸出中斷程序。中斷程序0和1分別將M0.0置成1或者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。

<1)主程序⑴卬斷程

SM01

—II

INT.OINTO-

INTJINT1-

—EM)

42C

VWUVB17<

C2>中甑程序

MOO4T_0，中斷事件號0,

S)100上升沿中斷-

INT_1?中斷事ft號0,

10。下降沿中斷.

11、其一過程控制系統(tǒng)，其中一個單極性摹擬量輸入?yún)?shù)為AIWO采集到PLC中，通過PID指令計算出的控

制結(jié)果從AQWO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AIWO的采集轉(zhuǎn)換及歸一化處理，完成回路控制輸出值的工程量標(biāo)定及輸出。

2-12：試分析圖2-13b所示的電路中，當(dāng)時間繼電器KT延時時間太短或者延時閉合與延時斷開的觸點接反,

電路將浮現(xiàn)什么現(xiàn)象？

1、定時時間太短，不能實現(xiàn)徹底降壓啟動。

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接反：電動機三角形啟動，工作時按星形連接。

2-13兩臺三相籠型異步電動機Ml、M2,要求Ml先起動，在Ml起動15s后才可以起動M2；住手時，Ml、

M2