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1、“电气控制与PLC工程应用”习题解答第1章 常用低压电器一、 问答题1 什么是低压电器? 常用的低压电器有哪些?答：低压电器是指额定电压等级在交流1200V、直流1500V以下的电器，例如按钮、主令控制器、行程开关；熔断器、漏电保护器、热继电器；接触器、继电器、电磁阀等2 断路器在电路中的作用是什么? 失压、过载和过电流脱扣器起什么作用?答：用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护。当系统发生严重的过载、短路及欠电压等故障时，能自动切断电路，其功能相当于熔断器式的断路器与过流、欠压、热继电器的组合。失压、过载和过电流脱扣器自动切断电路3 接触器的作用是什么? 根据结构
2、特征如何区分交流、直流接触器?答：接触器是一种用来自动接通或断开大电流电路的电器，接触器不仅能自动地接通和断开电路，还具有控制容量大、低电压释放保护、寿命长、能远距离控制等优点根据结构特征，直流接触器不安装短路环4 试比较中间继电器和交流接触器有何异同?答：中间继电器通常用来扩展触头的数量或容量，增加控制电路中控制信号的数量，以及作为信号传递、连锁、转换以及隔离用。各触头的额定电流相同，一般为5l0A，交流接触器有主、辅触点之分。5 接近开关与行程开关有何异同?6什么是时间继电器? 它有何用途?答：时间继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理实现触点延时接通或断开的自动控制电器, 可以用来进行时
3、间控制。7 如果误把220V交流接触器的线圈接入220V直流电源，接触器能正常工作吗? 为什么?不能。如果误把24V直流继电器线圈接入24V交流电源，能证常工作吗? 为什么? 答： 不能8 交流接触器能否串联使用?为什么? 答：不能，线圈工作电压低于85额定工作电压11 在电动机起动过程中，热继电器会不会动作?为什么? 答：不会动作，热继电器是用来进行过载保护的12 既然在电动机的主电路中装有熔断器。为什么还要装热继电器?装有热继电器是否就可以不装熔断器?为什么? 熔断器是过流保护，热继电器是用来进行过载保护的，所以装有热继电器还需要装熔断器13 是否可用过电流继电器来做电动机的过载保护?为什
4、么? 不可以，过电流继电器感应电流，热继电器判断电机是否过载，双金属片是否过热。14 在三相式热继电器中采用补偿双金属片的目的是什么?15 电压继电器和电流继电器在电路中各起何作用?它们的线圈和触点各接于什么电路中?16 交流电磁系统中短路环的作用是什么?三相交流电磁铁有无短路环?为什么?二、判断题判断下列说法:1)交流接触器通电后如果铁心吸合受阻，将导致线圈烧毁。 ()2 直流接触器比交流接触器更适用于频繁操作的场合。 ()3 低压断路器又称为自动空气开关。 ( )4 闸刀开关可以用于分断堵转的电动机。 ()5 熔断器的保护特性是反时限的。 ()6 低压断路器具有失压保护的功能。 ( )7
5、热继电器的额定电流就是其触点的额定电流。 ()8 热继电器的保护特性是反时限的。 ( )9 行程开关、接近开关、光电开关是同一种开关。 ()10万能转换开关本身带有各种保护。 ( )11 继电器在整定值下动作时所需的最小电压称为灵敏度。 ( ) 12 一台额定电压为220V的交流接触器在交流220V和直流220V的电源上均可使用。 ( ) 第2章 电气控制基础3 绘制和分析电气控制原理图的一般原则是什么?答：（1）电气原理图一般分为主电路和辅助电路。主电路是从电源到电动机或线路末端的电路，是强电流通过的部分，画在原理图的左侧或上面。辅助电路是通过小电流的电路，一般是由按钮、电器元件的线圈、接触
6、器的辅助触点、继电器的触点等组成的控制电路、照明电路、信号电路及保护屯路等，画在原理图的右侧。复杂的系统则分图绘制。 (2) 每一电器元件采用国家规定的统一的图形符号来表示，在图形符号附近用文字符号标注属于哪类电器，例如，线路接触器的线圈和触头皆用文字符号KM标注。需要测试和拆、接外部引出线的端子，用图形符号“空心圆”表示。电路的连接点用“实心圆”表示。 (3) 同一电器的各个部件(如接触器的线圈和触头)在图中的位置，根据便于阅读和研究的原则来安排，可以不画在一起，但属于同一电器的部件均编以相同的文字符号。若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号，如SBl，SB2等。 (4) 对
7、于接触器、继电器的触头按吸引线圈不通电状态画出，控制器手柄按趋于零位时的状态画出，按钮、行程开关触头按不受外力作用时的状态画出等。 (5) 在原理图中，无论是主电路还是辅助电路，各电气元件一般应按动作顺序和信号流从上到下，从左到右依次排列，可水平地布置或者垂直地布置，并尽可能减少线条和避免线条交叉。电路中各元器件触点图形符号，当图形垂直放置时，以“左开右闭”原则绘制，当图形为水平放置时以“上闭下开”原则绘制。 (6) 直流和单相电源电路用水平线画出，一般画在图样上方(直流电源的正极)和下方(直流电源的负极)。多相电源电路，用水平线集中画在图样上方，相序自上而下排列。中性线（N)和保护接地线（P
8、E）放在相线之下。主电路与电源电路垂直画出。控制电路与信号电路垂直画在两条水平电源线之间。耗电元件(如线圈、电磁铁、信号灯等)直接与下方水平线连接，控制触点连接在上方水平线与耗电元件之间。 (7) 为了便于检索电气线路，方便阅读、分析，在原理图的上方或右方将图分成若干图区， 并标明该区电路的用途与作用。(8) 在电气原理图中，接触器和继电器线圈与触点之间的从属关系要加以说明。即在原理图中相应线圈的下方，给出触点的文字符号，并在其下注明相应触点的索引代号，对未使用的触点用“”表示，也可以不画8 画出按钮和接触器双重互锁的正反转控制线路。12 试设计一条自动运输线，有两台电动机，Ml拖动运输机，M
9、2拖动卸料机。要求:(1) Ml先起动后，M2才允许起动;(2) M2先停止， Ml才停止，且M2可单独停止;(3) 两台电动机均有短路保护、过载保护。异步电动机正反转控制电路的主电路如图所示，试用继电器控制，画出控制电路图。三，试设计满足下列要求的继电器接触器控制线路（每题8分，共16分）（1） 电动机M1启动5S以后电机M2自动启动，（2）M2运行5S后M1停止同时电机M3自动启动，（3）M2，M3由停止按钮停止。答案：（3）电动机M1启动后电机M2才能启动，M2运行10S后M1停止，M2由停止按钮停止。答案：四、试简述以下电路的工作过程。（10分）第3章 PLC概述1 什么是PLC? 它
10、与电器控制系统相比主要优点是什么? PLC是一种“数字运算操作的电子系统”，说明PLC也是一种计算机，是一种抗干扰能力很强的，能直接应用于各种工业环境的专用工业计算机。这种工业计算机采用“面向用户的指令”，因此，编程简单方便，除能完成“逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算操作”外，还能通过“数字或模拟输入输出模块”控制各种生产过程，并且非常易于“扩充”，易于与“工业控制系统连成一个整体”，形成一个强大的网络系统。 PLC的特点（1） 通用性强、灵活性好、接线简单 （2） 功能强、功能的扩展能力强（3） 可靠性高、抗干扰能力强（4） 定时准确，定时范围宽（5） 编程和接线可同步进行 2 为什
11、么PLC软继电器的触点可无数次使用? PLC软继电器是编程元件，不是“硬”实物 3 PLC的硬件由哪几部分组成？各有什么作用?1 微处理器 (CPU)PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用， 2 存储器 (ROM和RAM)在PLC中，存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。3 I/O(输入/输出)单元PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系；4 电源模块：其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源，并备有锂电池(备用电池)，保证外部电源故障时内部重要数据不致丢失。5 智能接口模块 ：它作为PLC系统的一个模块，通过总线与PLC相连，进行数据交换，并在PL
12、C的协调管理了独立地进行工作。4 PLC的软件由哪几部分组成？各有什么作用?PLC的软件由系统程序和用户程序组成。系统程序由PLC制造厂商设计编写，并存入PLC的系统存储器中，用户不能直接对其读写与更改。系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序等。 PLC的用户程序是用户利用PLC的编程语言，根据控制要求编制的程序。在PLC的应用中，最重要的是用PLC的编程语言来编写用户程序，以实现控制目的。由于PLC是专门为工业控制而开发的装置，其主要使用者是广大电气技术人员，为了满足他们的传统习惯，PLC的主要编程语言采用比计算机语言相对简单、易懂、形象的专用语言。5
13、PLC主要的编程语言有哪几种? 各有什么特点?1) 梯形图语言梯形图语言是一种以图形符号表示控制关系的编程语言，是在传统电器控制系统中常用的接触器、继电器等图形表达符号的基础上演变而来的。2 )指令语句表编程语言指令语句表也叫语句表，是一种与汇编语言类似的助记符编程语言。指令表语言与梯形图有严格的对应关系3) 功能块图编程语言 功能块图是一种类似于数字逻辑电路结构的编程语言，由与门、或门、非门、定时器、计数器、触发器等逻辑符号组成。4) 顺序功能图编程语言顺序功能图语言(SFC语言)属于图形语言，是一种较新的编程方法，又称状态转移图语言。5) 高级语言 随着PLC技术的发展，为了增强PLC的运
14、算、数据处理及通信等功能，以上编程语言无法很好地满足要求。6 PLC开关量输出接口按输出开关器件的种类不同，有哪几种型式?各有什么特点? 继电器输出 晶体管输出 晶闸管输出 7 什么是PLC的扫描周期? 其扫描过程分为哪几个阶段，各阶段完成什么任务?9 PLC是如何分类的? 按结构型式不同，PLC可分为哪几类?各有什么特点?按照结构形式、控制规模、实现的功能等进行大致的分类。1 按结构分类PLC按结构形式可分为整体式、模块式和叠装式三类：1） 整体式PLC整体式PLC是将电源、CPU、I/O部件都集中在一个机箱内。2）模块式PLC模块式PLC为总线结构，其总线做成总线板形式，上面有若干个总线槽
15、，每个总线槽上可安装一个PLC模块，不同的模块实现不同的功能。3）叠装式PLC 将整体式和模块式结合起来，称为叠装式PLC。它除了基本单元外，还有扩展模块和特殊功能模块，配置比较方便。10 PLC有什么特点? 为什么PLC具有高可靠性?1）通用性强、灵活性好、接线简单2 ） 功能强、功能的扩展能力强 3）可靠性高、抗干扰能力强 4）定时准确，定时范围宽 11 简述PLC的发展趋势？ 1 大型化、高速度、大存储容量趋势 2 微型化、多功能化趋势 3 标准化趋势 4 模块智能化趋势 5 网络化趋势第4章 FX系列PLC的编程元件与基本指令1 填空题1）FX系列PLC的编程元件中只有 X 和 Y 的
16、元件号采用八进制。2）定时器的线圈 得电 时开始定时，定时时间到时，其常开触点 闭合 ， 常闭触点 断开 。通用定时器 断电 时被复位，复位后其常开触点 断开 ，常闭触点 闭合 当前值等于 0 。3）FX系列PLC的OUT指令不能用于 输入 继电器。4）可编程控制器辅助继电器的线圈“断电”时，其常开触点 断开 ，常闭触点 闭合 。5）PLC的外部输入电路接通时，对应的输入映像寄存器为 接通 状态，梯形图中对应的输入继电器的常开触点 闭合 ，常闭触点 断开 。6）计数器的复位输入电路 断开 ，计数输入电路 有脉冲 时，计数器的当前值加1，计数当前值等于设定值时，其常开触点 闭合 ，常闭触点 断开
17、 。再来计数脉冲当前值 不变 。复位输入电路 接通 时，计数器被复位，复位后其常开触点 断开 ，常闭触点 闭合 ，当前值等于 0 。3将下列梯形图转换成相应的指令表 LD X0 ANI M102 LD M101 ORI X7 AND Y2 AND X2 ORB LDI X1 AND C0 ANB LD Y1 AND X3 ORB OUT Y0 AND X4 OUT M100 ANI X5 OUT T0 K50试画出下面的指令表程序的PLC梯形图。0 LD X05 ANI M210 ANB15 ANI X51 OR Y56 LD Y111 OR M016 OUT M12 ANI X57 ORI
18、M112 OUT Y53 OR X38 AND C513 AND X44 LD T19 ORB14 OUT M0试画出下列指令表的梯形图程序。0 LD X0 3 AND M6 6 S M61 PLS M0 4 OUT M1 7 LD M12 LD M0 5 LD M0 8 R M67试设计一个长延时电路，要求在X0接通4000秒后，Y0才通电动作；在X0断开后，Y0立刻断开。 8 设计一个振荡电路的控制程序，当输入接通时，输出Y0闪烁，接通和断开交替进行，接通时间为1s，断开时间为2s。 第5章 FX系列PLC的功能指令与常用功能模块1 什么是功能指令?与基本逻辑指令相比较有哪些不同?与基本指
19、令不同的是，应用指令(即功能指令)不含表达梯形图符号间相互关系的成分，而是直接表达本指令要做什么。FX系列PLC采用计算机通用的助记符形式来表示功能指令，一般用指令的英文名称或缩写作为助记符2 三菱FX系列PLC的功能指令的表示格式是什么?功能指令的梯形图结构包括以下三个部分。1 执行条件由输入继电器X、输出继电器Y、辅助继电器M、状态S、定时器T、计数器C等软元件的触点组构成。当执行条件为ON时，执行该功能指令。有些功能指令没有执行条件。2功能号和助记符每条功能指令都有一个功能编号和相应的助记符。功能号不同，功能指令的功能就不同。例如， “MEAN”的功能号为45，其功能为求几个数的平均值，
20、“MEAN”为指令助记符。 3 操作数绝大多数功能指令在指定功能号和助记符的同时，还必须指定操作数。操作数有以下几种：（1）源操作数（Source），用S表示。在执行指令的过程中，源操作数中的内容保持不变。当同时有多个源操作数时，分别用S1、S2等表示。如果可以使用变址功能，可用S表示。（2）目标操作数（Destination），用D表示。在执行指令的过程中，目标操作数中的内容随程序的执行会有所改变。当同时有多个目标操作数时，分别用D1、D2等表示。若可使用变址功能，可用D表示。（3）其他操作数（常数），用m或n表示。很多指令中用到常数，可能是十进制常数K或十六进制常数H。当有多个常数时，可用
21、m1 、m2或n1 、n2等方式表示。3 功能指令中如何区分连续执行和脉冲执行?功能指令有连续执行和脉冲执行两种类型，在指令助记符后面有“P”的表示脉冲执行，如的MOV指令，即该指令仅在X1接通（由OFF到ON）时执行一次，将D10中的数据送到D12中；如果没有“P”则表示连续执行，即该指令在X1接通（ON）的每一个扫描周期都被执行。4 功能指令分为几大类? 依据功能的不同，可分为数据处理类、程序控制类、外部设备类及特种应用类。数据处理类指令主要解决的是数据处理任务，其中数据处理类指令种类多、数量大、使用频繁，又可分为传送比较、四则运算及逻辑运算、移位、编码解码等小类。程序控制类指令主要用于程
22、序的结构及流程控制，包括子程序、中断、跳转及循环等指令。外部设备类指令包括一般的输入输出设备指令及专用外部设备指令两大类，专用外部设备是指与主机配合的应用单元及专用通讯单元等。特种应用类指令，如高速计数器指令和模仿一些专用机械或电气设备应用的指令等。第6章 可编程控制器的程序设计方法4粉末冶金制品压制机如图6-58所示。装好粉末后，按一下启动按钮X0，冲头下行。将粉末压紧后，压力继电器X1接通。保压延时5s后，冲头上行至迎接通。然后模具下行至X3接通。取走成品后，工人按一下按钮X5，模具上行至X4接通，统返回初始状态。画出功能表图并设计出梯形图(要使用三种不同的编程方式将功能表图转换成梯形图)
23、。图6-58 第4题图5某动力头按如图6-59 a）所示，动作步骤为：快进、工迸1、工进2、快退。输出Y0-Y3在各步的状态如图6-59 b）所示，表中的1、0分别表示接通和断开。设计该动力头系统的梯形图程序。图6-59 第5题图 8 设计一个单按钮电机启停控制程序，电机的起动和停止采用同一个按钮，按一下，电机启动，再按一下，电机停止。9 按下按钮X0后，红灯、绿灯、黄灯(Y0Y2)按图6-60所示时序变化，请设计梯形图。10 设计如图6-61所示的顺序功能图的梯形图程序。13 某专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔，如图6-64所示。操作人员放好工件后，按下启动按钮X0，Y0变为ON状态，工件被夹紧，夹紧后压力继电器Xl为ON状态，Yl和Y3使两只钻头同时开始工作，钻到由限位开关X2和X4设定的深度时，Y2和Y4使两只钻头上行，升到由限位开关X3和X5设定的起始位置时停止上行。两个都到位后，Y5使工件旋转1200，旋转到位时X6为0N状态，同时设定值为3的计数器C0的当前值加1，旋转结束后又开始钻第2对孔。3对孔都钻完后，计数器的当前值等于设定值3，Y6使工件松开，松开到位时，限位开关X7为0N状态，系统返回初始状态。画出控制系统的顺序功能图。图6-64 第13题图16