電氣控制與plc應用技術課后答案

1、 1-5、接觸器的作用是什么？根據(jù)結(jié)構特征如何區(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鉚而成，而且它的激磁線圈設有骨架，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，且不設線圈骨架，使線圈與鐵芯直接接觸，易于散熱。 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

2、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；接觸器用于頻繁遠距離接通或分斷電動機主電路或其他負載電路，是執(zhí)行電器，分主、輔助觸點，大多有滅弧裝置1-16控制按鈕、轉(zhuǎn)換開關、行程開關、接近開關、光電開關在電路中各起什么作用 控制按鈕作用：在控制電路中用于手動發(fā)出控制信號以控制接觸器、繼電器等。  轉(zhuǎn)換開關作用：轉(zhuǎn)換開關是一種多檔式、控制多回路的主令電器。

3、廣泛應用于各種配電裝置的電源隔離、電路轉(zhuǎn)換、電動機遠距離控制等，也常作為電壓表、電流表的換相開關，還可用于控制小容量的電動機。 行程開關作用：用于控制生產(chǎn)機械的運動方向、速度、行程大小或位置的一種自動控制器件。  接近開關作用：不僅用于行程控制和限位保護，還用于高速計數(shù)、測速、液面控制、檢測金屬體的存在、零件尺寸以及無觸點按鈕等。既使用于一般行程控制，其定位精度、操作頻率、使用壽命和對惡劣環(huán)境的適應能力也優(yōu)于一般機械式行程開關。 光電開關作用：可非接觸、無損傷地檢測和控制各種固體、液體、透明體、黑體、柔軟體和煙霧等物質(zhì)的狀態(tài)和動作。目前，光電開關已被用作

4、物位檢測、液位控制、產(chǎn)品計數(shù)、寬度判別、速度檢測、定長剪切、孔洞識別、信號延時、自動門傳感、色標檢出以及安全防護等諸多領域。2-1、三相籠型異步電動機在什么條件下可直接啟動？試設計帶有短路、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，對所設計的電路進行簡要說明，并指出哪些元器件在電路中完成了哪些保護功能？答：小容量的三相籠型異步電動機（<10kW）可以采用直接啟動。 在該電路中，閉合自動開關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。這樣當松開啟動按

5、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)。按停止按鈕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 KM。2-3、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。試設計主電路和控制電路，并要求有必要的保護。答： 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

6、有;（1）主軸必須在潤滑油泵啟動后，才能啟動；（2）主軸為正向運轉(zhuǎn)，為調(diào)試方便，要求能正、反向點動；（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.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。當潤滑油泵要停轉(zhuǎn)時，必須先使主軸電動機先停止，即QA1常開斷開，再按動SF6。2-13、設計一個控制線路，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，第一臺電動機停止并同時使第三臺電動機自行啟動；再運行

7、10S，電動機全部停止。3-6、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，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)，及時間繼電器等組合成控制邏輯，其接線多而復雜、體積大、功耗大、故障率高，靈活性和擴展性很差。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，靈活性和擴展性都很好。（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

8、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）可靠性和可維護性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，大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，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，且機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題。而PLC是由程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制，屬于無觸點控制，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)整時間困難等問題。PLC使

9、用半導體集成電路做定時器時基脈沖由晶振產(chǎn)生，精度相當高，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）設計和施工使用繼電器控制邏輯完成一項工程，其設計、施工、調(diào)試必須依次進行，周期長、而且修改困難。而用PLC完成一項控制工程，在系統(tǒng)設計完成后，現(xiàn)場施工和控制邏輯的設計可以同時進行，周期短，且調(diào)試和修改都很方便。3-10 構成PLC的主要部件有哪些？各部分主要作用是什么 CPU：中央處理單元存儲器：PLC的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩部分。   系統(tǒng)存儲器用來存放由PLC廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)，用戶不能更改。系統(tǒng)程序包括三部

10、分：系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序以及標準程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用。用戶存儲器包括用戶程序存儲器（程序區(qū)）和數(shù)據(jù)存儲器（數(shù)據(jù)區(qū)）兩部分。用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務用規(guī)定的PLC編程語言編寫的各種用戶程序。用戶數(shù)據(jù)存儲器可以用來存放用戶程序中所使用器件的ON/OFF狀態(tài)和數(shù)值、數(shù)據(jù)等。 I/O單元：PLC的輸入/輸出信號類型可以是開關量、模擬量和數(shù)字量。輸入/輸出單元包括兩部分：一是與被控設備相連接的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。 電源：PLC一般使用220V的交流電源，內(nèi)部的開關電源為PLC的中央處理器、存儲器等電路提供5V、±12V、24

11、V等直流電源，使PLC能正常工作。 通信接口 擴展接口 編程設備：編程器的作用是供用戶進行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。分簡易型和智能型。3-11、PLC是按什么樣的工作方式進行工作的？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？答：PLC是按集中輸入、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式進行工作的。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

12、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)動外部負責，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。4-3 一個控制系統(tǒng)如果需要12點數(shù)字量輸入，30點數(shù)字量輸出，8點模擬量輸入和2點模擬量輸出。問：（1） 可以選用哪種主機型號？（2） 如何選擇擴展模塊？（3） 各模塊按什么順序連接到主機？畫出連接圖。（4） 按上問所畫出的圖形，其主機和各模塊的地址如何分配？（1） 主機模塊型號可以選擇CPU224或CPU226。CPU224更加經(jīng)濟（2） 選擇擴展模塊解： 選擇開關量擴

13、展模塊 系統(tǒng)需要的開關量I/O點數(shù)為： 數(shù)字量輸入12點， 數(shù)字量輸出30點； CPU224 模塊自帶的I/O點數(shù)為： 開關量輸入14點，已能滿足控制系統(tǒng)要求 開關量輸出10點; 需擴展20點開關量擴展模塊選擇方案可以是 方案 ：EM222 (8出）×3 選擇模擬量擴展模塊 CPU224模塊不帶模擬量I/O點，系統(tǒng)需要模擬量I/O數(shù)量： 模擬量輸入7點， 模擬量輸出2點 方案1：EM231(4AI)×2+ EM232(2AO) 方案2：EM235(4AI/1AO)×2系統(tǒng)控制方案是:CPU224 + EM222(8出）×3 + EM235×2

14、檢驗最大I/O配置預算： CPU連接了5個擴展模塊允許連接的數(shù)量7。 擴展后I/O點總數(shù): 開關量(12/30) I/O映像寄存器數(shù)量(128/128) 模擬量(7/2) 模擬量I/O映像寄存器數(shù)量(32/32) 所有擴展模塊所消耗的5V電源電流之和180mA CPU224 所能提供的DC5V電源電流660mA。各模塊分配的地址： 5-2. S7-200 PLC中共有幾種分辨率的定時器？它們的刷新方式有何不同？S7200 PLC中共有幾種類型的定時器？對它們執(zhí)行復位指令后，它們的當前值和位的狀態(tài)是什么？S7-200 PLC中共有3種分辨率的定時器：1 ms、10 ms 和 100 ms。1 m

15、s定時器：由系統(tǒng)每隔1 ms刷新一次當前值和狀態(tài)位，與掃描周期及程序處理無關。采用的是中斷刷新方式，在一個周期中其可能被多次刷新。 10 ms定時器 10 ms定時器由系統(tǒng)在每個掃描周期開始時自動刷新； 100 ms定時器 100 ms定時器在定時器指令執(zhí)行時被刷新。 S7-200 PLC有三種類型的定時器： 接通延時定時器（TON） 有記憶接通延時定時器（TONR） 斷開延時定時器（TOF）。對它們執(zhí)行復位指令后，它們的當前值和狀態(tài)位 是：當前值狀態(tài)位TON00TONR00TOF015-65-13、用簡單設計法設計一個對鍋爐鼓風機和引風機控制的梯形圖程序。控制要求：（1）開機前首先啟動引風機

16、，10S后自動啟動鼓風機；（2）停止時，立即關斷鼓風機，經(jīng)20S后自動關斷引風機。611 某一過程控制系統(tǒng)，其中一個單極性模擬量輸入?yún)?shù)從AIW0采集到PLC中，通過PID指令計算出的控制結(jié)果輸出到控制對象。PID參數(shù)表起始地址為VB100。試設計一段程序完成下列任務：（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)化及歸一化處理；完成回路控制輸出值的工程量轉(zhuǎn)化和輸出。子程序0中斷程序0（不同做法）6-11、7-4 答：“三臺電動機順序啟動/停止”的例子中，電氣原理圖的設計原理、方法和結(jié)果。系統(tǒng)使用三個交流接觸器控制三臺電動機啟停。用一個啟動按鈕和

17、一個停止按鈕來發(fā)出控制指令，用四個時間繼電器實現(xiàn)啟動過程與停止過程的延時。在設計時，考慮到啟/停信號要用短信號，要注意對定時器及時復位。設計中的難點是找出時間繼電器開始工作的條件及其控制邏輯，例子中沒有考慮時間繼電器觸點的數(shù)量，但實際中必須考慮。系統(tǒng)采用熱繼電器對三臺電動機進行熱過載保護，它是為了防止過載而采取的措施。若對過載沒有太多要求，則可以把它們省掉。PLC一般指令的設計原理、方法和結(jié)果。先把題目中的輸人/輸出點找出來，分配好對應的PLC的I/O地址。輸入點：啟動按鈕I0.0；停止按鈕：I0.1。輸出點：電動機MA1：Q0.0；電動機MA2：Q0.1；電動機電動機MA3：Q0.2。PLC輸出點實際上是控制每個電動機對應接觸器的線圈。方法一：控制信號采用定時器脈沖信號。在S7-200PLC中，若采用100ms定時器，可以使用自復位功能來產(chǎn)生脈沖信號，自復位功能可以使編程簡單。方法二：采用比較指令進行編程。程序的核心是使用斷電延時定時器來實現(xiàn)定時，斷電延時定時器的特性是：計時到設定值后，當前值停在設定值處而不像通電延時定時器繼續(xù)往前計時。時間繼電器的設定