電氣控制與PLC1 7章課后答案

1、第一章作業(yè)參考答案1.電磁式電器主要由哪幾部分組成？各部分作用是什么？ 答：主要由觸頭、每戶裝置和電磁機(jī)構(gòu)組成。觸頭是執(zhí)行部件通過(guò)觸頭的動(dòng)作來(lái)接通或斷開(kāi)被控電路。滅弧裝置作用，熄滅電弧。電磁機(jī)構(gòu)是電磁式低壓電器的感測(cè)部件，作用是將電磁能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能量，帶動(dòng)觸頭動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)電路的接通或分?jǐn)唷?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(zhǎng)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(zhǎng)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(gè)吸合過(guò)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

2、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(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？ 答：在工作中會(huì)出現(xiàn)銜鐵產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)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。由于交流磁通過(guò)零時(shí)吸力也為零，吸合后的銜鐵在反力Fr作用下被拉開(kāi)。磁通過(guò)零后吸力增大，當(dāng)吸力大于反力時(shí)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(guò)零，如此周而復(fù)始，使銜鐵產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)并發(fā)出噪聲，甚至使鐵芯松散。 4. 常用的滅弧方法有哪些？ 答：多斷點(diǎn)滅弧，磁吹式滅弧，滅弧柵，滅弧罩。 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

3、的作用是控制電動(dòng)機(jī)的啟停、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)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。 、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8電器各用在什么場(chǎng)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(jì)，可以實(shí)現(xiàn)三相電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。 三角形接法的電動(dòng)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(dòng)機(jī)可用不帶斷相保護(hù)的三相式熱繼電

4、器。 9、說(shuō)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(guò)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(dòng)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(dòng)作具有瞬時(shí)性。 、中間繼電器與接觸器有何異同？11答：相同點(diǎn)：輸入信號(hào)都是電壓；都是利用電磁機(jī)構(gòu)的工作原理。 不同點(diǎn)：中間繼電器用于小電流控制電路中，起信號(hào)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(shí)現(xiàn)邏輯控制； 接觸器用于頻繁遠(yuǎn)距離接通或分?jǐn)嚯妱?dòng)機(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(dòng)機(jī)在什么條件下可直接

5、啟動(dòng)？試設(shè)計(jì)帶有短路、過(guò)載、失壓保護(hù)的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)的主電路和控制電路，對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)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(dòng)機(jī)（10kW）可以采用直接啟動(dòng)。 在該電路中，閉合自動(dòng)開(kāi)關(guān)QA0，按下啟動(dòng) 按鈕SF2，接觸器接觸器KM線圈通電，其常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)接通電源開(kāi)始全壓?jiǎn)?dòng)，同時(shí)接觸器KM的輔助常開(kāi)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(kāi)啟動(dòng)按鈕SB2后，接觸器KM線圈仍能通過(guò)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(kāi)。切斷電動(dòng)機(jī)三相電源，電動(dòng)機(jī)M自動(dòng)停車(chē)，同時(shí)接觸器KM自

6、鎖觸點(diǎn)也斷開(kāi)，控制回路解除自鎖。松開(kāi)停止按鈕SB1，控制電路又回到啟動(dòng)前的狀態(tài)。 其中，起短路保護(hù)作用的是熔斷器FA；起過(guò)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(dòng)機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，要求啟動(dòng)電流不能過(guò)大，制動(dòng)時(shí)要快速停車(chē)。試設(shè)計(jì)主電路和控制電路，并要求有必要的保護(hù)。 答： 5、星形-三角形降壓?jiǎn)?dòng)方法有什么特點(diǎn)并說(shuō)明其適合場(chǎng)合？ 答：特點(diǎn)：星形啟動(dòng)電流降為原來(lái)三角形接法直接啟動(dòng)時(shí)的1/3，啟動(dòng)電流約為電動(dòng)機(jī)額定電流的2倍左右，啟動(dòng)電流特性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低，但是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)降為原來(lái)三角形直接啟動(dòng)時(shí)的1/3，轉(zhuǎn)矩特性差。 適合場(chǎng)合：電動(dòng)機(jī)空載或輕載啟

7、動(dòng)的場(chǎng)合。 、三相籠型異步電動(dòng)機(jī)有哪幾種電氣制動(dòng)方式？各有什么特點(diǎn)和適合場(chǎng)合？7 10kW答：1）反接制動(dòng)，特點(diǎn)是制動(dòng)迅速、效果好，但沖擊大，通常僅適用于以下的小容量電動(dòng)機(jī)。 2）能耗制動(dòng)，特點(diǎn)是能耗制動(dòng)比反接制動(dòng)消耗的能量少，其制動(dòng)電流也比反接制動(dòng)電流小得多，但能耗制動(dòng)不及反接制動(dòng)明顯，且需要一個(gè)直流電源，控制線路相對(duì)比較復(fù)雜。適用于電動(dòng)機(jī)容量較大和啟動(dòng)、制動(dòng)頻繁的場(chǎng)合。 8、三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有哪幾種？ 答：改變極對(duì)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(dòng)機(jī)供電電源頻率f的變頻調(diào)速。 1 潤(rùn)滑油泵由另一臺(tái)三相籠型異某機(jī)床主軸由一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，、12 ;步電動(dòng)機(jī)

8、拖動(dòng)，均采用直接啟動(dòng)，工藝要求有 ）主軸必須在潤(rùn)滑油泵啟動(dòng)后，才能啟動(dòng)；（1反向點(diǎn)動(dòng)；為調(diào)試方便，主軸為正向運(yùn)轉(zhuǎn)，要求能正、（2） ）主軸停止后，才允許潤(rùn)滑油泵停止；（3 4）具有必要的電氣保護(hù)。（ 按動(dòng)SF1使QA2得電自鎖，則潤(rùn)滑油泵MA2啟動(dòng)，再按動(dòng)SF2，可使QA1得電自鎖，主軸電動(dòng)機(jī)MA1正向啟動(dòng)。按SF3可使QA1得電，即主軸電動(dòng)機(jī)MA1正向點(diǎn)動(dòng)；按SF4可使QA3得電，即主軸電動(dòng)機(jī)MA1反向點(diǎn)動(dòng)。當(dāng)潤(rùn)滑油泵要停轉(zhuǎn)時(shí)，必須先使主軸電動(dòng)機(jī)先停止，即QA1常開(kāi)斷開(kāi)，再按動(dòng)SF6。 14、設(shè)計(jì)一個(gè)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)自行啟動(dòng)；運(yùn)行5S后，第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)停止并

9、同時(shí)使第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)自行啟動(dòng)；再運(yùn)行10S，電動(dòng)機(jī)全部停止。 15、設(shè)計(jì)一小車(chē)運(yùn)行控制線路，小車(chē)由異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，其動(dòng)作程序如下： （1）小車(chē)由原位開(kāi)始前進(jìn)，到終端后自動(dòng)停止； （2）在終端停留2 min后自動(dòng)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(dòng)。 第三章作業(yè)參考答案 有什么特點(diǎn)？PLC5、 答：PLC的主要特點(diǎn)有：（1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高； （2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)； （3）編程方便，易于使用； ）功能強(qiáng)大，成本低；（4 （5）設(shè)計(jì)、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

10、常相似，信號(hào)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(shí)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(chǔ)器邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲(chǔ)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(shí)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(guò)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(jì)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

11、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(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)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(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，且機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題。而PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，屬于無(wú)觸點(diǎn)控制，速度極快，且不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)。 ）定時(shí)控制繼電器控制邏輯利用時(shí)間繼電器進(jìn)行時(shí)間控制。時(shí)間繼電器5（存在定時(shí)精度不高，定時(shí)范圍窄，且易受環(huán)境濕度和溫度變化的影響，調(diào)整時(shí)間困難等問(wèn)題。PLC使用半導(dǎo)體集成電路做定時(shí)器時(shí)基脈沖由晶振產(chǎn)生，精度相當(dāng)高，且定時(shí)時(shí)間不受環(huán)境的影響，定時(shí)范圍廣，調(diào)整

12、時(shí)間方便。 （6）設(shè)計(jì)和施工使用繼電器控制邏輯完成一項(xiàng)工程，其設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試必須依次進(jìn)行，周期長(zhǎng)、而且修改困難。而用PLC完成一項(xiàng)控制工程，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，現(xiàn)場(chǎng)施工和控制邏輯的設(shè)計(jì)可以同時(shí)進(jìn)行，周期短，且調(diào)試和修改都很方便。 是按什么樣的工作方式進(jìn)行工作的？它的中心工作過(guò)程分哪幾個(gè)階、PLC11 段？在每個(gè)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(guò)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(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器中，此時(shí)輸入映像寄存器被刷新，它與外界隔離，其內(nèi)容保持不

13、變，直到下一個(gè)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(guò)一定方式集中輸出，最后經(jīng)過(guò)輸出端子驅(qū)動(dòng)外部負(fù)責(zé)，在下一個(gè)輸出刷新階段開(kāi)始之前，輸出鎖存器的狀態(tài)不會(huì)改變。 PLC對(duì)輸入信號(hào)有什么要求？12、一般來(lái)說(shuō)，答：要求：輸入信號(hào)的寬度大于一個(gè)掃描周期，或者說(shuō)輸入信號(hào)的頻率不能太高，否則很可能造成信號(hào)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(shí)際上是由電子電路和

14、寄存器為了把這但沒(méi)有機(jī)械性的觸點(diǎn)。它們都具有繼電器特性，及存儲(chǔ)器單元等組成。種元器件與傳統(tǒng)電氣控制電路中的繼電器區(qū)別開(kāi)來(lái)，把它們稱做軟繼電器。 其主要特點(diǎn)是： （1）軟元件是看不見(jiàn)、摸不著的，也存在物理性的觸點(diǎn)； （2）每個(gè)軟元件可提供無(wú)限多個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，即它們的觸點(diǎn)可以無(wú)限次使用； （3）體積小、功耗低、壽命長(zhǎng)。 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(chǔ)器V、局部變量存儲(chǔ)器L、順序控制繼電器S、定時(shí)器T、計(jì)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(jì)數(shù)器HC、累加器AC。 第五章作業(yè)參考答

15、案 10、試設(shè)計(jì)一個(gè)照明燈的控制程序。當(dāng)接在I0.0上的聲控開(kāi)關(guān)感應(yīng)到聲音信號(hào)后，接在Q0.0上的照明燈可發(fā)光30S。如果在這段時(shí)間內(nèi)聲控開(kāi)關(guān)又感應(yīng)到聲音信號(hào)，則時(shí)間間隔從頭開(kāi)始。這樣可確保最后一次感應(yīng)到聲音信號(hào)后，燈光可維持 的照明。30S 11、試設(shè)計(jì)有一個(gè)搶答器電路程序。出題人提出問(wèn)題，3個(gè)答題人按動(dòng)按鈕，僅僅是最早按的人面前的信號(hào)的亮。然后出題人按動(dòng)復(fù)位按鈕后，引出下一個(gè)問(wèn)題。 12、用簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)鍋爐鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)控制的梯形圖程序?？刂埔螅?（1）開(kāi)機(jī)前首先啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)，10S后自動(dòng)啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)； （2）停止時(shí)，立即關(guān)斷鼓風(fēng)機(jī)，經(jīng)20S后自動(dòng)關(guān)斷引風(fēng)機(jī)。 第六章作業(yè)參考答案 5

16、、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(huà)出功能圖、梯形圖。設(shè)計(jì)完成后，試分析兩種編程方法在設(shè)計(jì)順序控制邏輯程序時(shí)不 同之處。 ）梯形圖2（ 兩種編程方法在設(shè)計(jì)順序控制邏輯程序時(shí)不同之處： 運(yùn)用簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)法時(shí)，主要憑設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成， 通過(guò)理清控制的邏輯關(guān)系，寫(xiě)出邏輯函數(shù)，然后用梯形圖的形式直接畫(huà)出控制程序。其控制程序看起來(lái)比較 簡(jiǎn)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(lái)設(shè)計(jì)順序控制邏輯程序時(shí)，只要分析清楚控制要求，按照一個(gè)步驟一個(gè)狀態(tài)，很容易就可以畫(huà)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(jì)，且可讀性強(qiáng)，不過(guò)轉(zhuǎn)換成梯形圖的過(guò)程比較繁瑣。 ）為人行道和馬路的信號(hào)燈系統(tǒng)。當(dāng)人過(guò)馬路時(shí)，可按下分別安裝a6-19（6、圖，則交通燈（紅燈、黃燈、綠燈三種類(lèi)型）系統(tǒng)按I0.1I0.0或在馬路兩側(cè)的按鈕任何按鈕按下都不起作用。中形式工作。在工作期間，（圖6-19b） 寫(xiě)出語(yǔ)句表。試設(shè)計(jì)該控制系統(tǒng)的功能圖，并畫(huà)出梯形圖， I/O分配表 I0.0、I0.1 按鈕Q0.0 馬路綠燈Q0.1 馬路黃燈 馬路紅燈 Q0.2 Q0.3 人行道紅燈 人行道綠燈 Q0.4 2（）梯形圖 第七章作業(yè)參考答案 、試設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)器，要求如下：7 ）計(jì)數(shù)范圍是0255；1（；SM0.5（ 2）計(jì)數(shù)脈沖為1和輸出中斷程序。中斷程序0I0