現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)王永華第二版課后答案

1、第一章作業(yè)參考答案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，在工作中會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？答：在工作中會出現(xiàn)銜鐵產(chǎn)生強(qiáng)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(jī)構(gòu)在工作中，銜鐵始終受到反力fr的作用。由于交流磁通過零時(shí)吸力也為零，吸合后的銜鐵在反力fr作用

2、下被拉開。磁通過零后吸力增大，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)銜鐵吸力要兩次過零，如此周而復(fù)始，使銜鐵產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動并發(fā)出噪聲，甚至使鐵芯松散。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(jī)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(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。8、熱繼電器在電路中的作用是什么？帶斷相保護(hù)和不帶

3、斷相保護(hù)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(jì)，可以實(shí)現(xiàn)三相電動機(jī)的過載保護(hù)。 三角形接法的電動機(jī)必須用帶斷相保護(hù)的三相式熱繼電器；y形接法的電動機(jī)可用不帶斷相保護(hù)的三相式熱繼電器。9、說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，它的動作具有瞬時(shí)性。11、中間繼電器與接觸器有何異同？答：相同點(diǎn)：輸入信號都是電壓；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，起信號傳遞、

4、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)嚯妱訖C(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、三相籠型異步電動機(jī)在什么條件下可直接啟動？試設(shè)計(jì)帶有短路、過載、失壓保護(hù)的三相籠型異步電動機(jī)直接啟動的主電路和控制電路，對所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行簡要說明，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機(jī)（10kw）可以采用直接啟動。 在該電路中，閉合自動開關(guān)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(diǎn)閉合，電動機(jī)接通電源開始全壓啟動，同時(shí)接觸器km的輔助常開觸點(diǎn)閉合，使接

5、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(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。切斷電動機(jī)三相電源，電動機(jī)m自動停車，同時(shí)接觸器km自鎖觸點(diǎn)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(hù)作用的是熔斷器fa；起過載保護(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機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，要求啟動電流不能過大，制動時(shí)要快速停車。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-三角形降壓啟動方法有什么特點(diǎn)并說明其適合場合？答：特點(diǎn)：星形啟動

6、電流降為原來三角形接法直接啟動時(shí)的1/3，啟動電流約為電動機(jī)額定電流的2倍左右，啟動電流特性好、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)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(shí)的1/3，轉(zhuǎn)矩特性差。 適合場合：電動機(jī)空載或輕載啟動的場合。7、三相籠型異步電動機(jī)有哪幾種電氣制動方式？各有什么特點(diǎn)和適合場合？答：1）反接制動，特點(diǎn)是制動迅速、效果好，但沖擊大，通常僅適用于10kw以下的小容量電動機(jī)。2）能耗制動，特點(diǎn)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，但能耗制動不及反接制動明顯，且需要一個(gè)直流電源，控制線路相對比較復(fù)雜。適用于電動機(jī)容量較大和啟動、制動頻繁的場合。8、三相籠型異步電動機(jī)

7、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(jī)供電電源頻率f1的變頻調(diào)速。12、某機(jī)床主軸由一臺三相籠型異步電動機(jī)拖動，潤滑油泵由另一臺三相籠型異步電動機(jī)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，才能啟動；（2）主軸為正向運(yùn)轉(zhuǎn)，為調(diào)試方便，要求能正、反向點(diǎn)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(hù)。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(jī)ma1正向啟動。按sf3可使qa1得電，即主軸電動機(jī)ma1正向點(diǎn)動；按sf4可使qa3得電，即主軸電動機(jī)ma1反向點(diǎn)動。當(dāng)

8、潤滑油泵要停轉(zhuǎn)時(shí)，必須先使主軸電動機(jī)先停止，即qa1常開斷開，再按動sf6。14、設(shè)計(jì)一個(gè)控制線路，要求第一臺電動機(jī)啟動10s后，第二臺電動機(jī)自行啟動；運(yùn)行5s后，第一臺電動機(jī)停止并同時(shí)使第三臺電動機(jī)自行啟動；再運(yùn)行10s，電動機(jī)全部停止。15、設(shè)計(jì)一小車運(yùn)行控制線路，小車由異步電動機(jī)拖動，其動作程序如下：（1）小車由原位開始前進(jìn)，到終端后自動停止；（2）在終端停留2 min后自動返回原位停止；（3）要求能在前進(jìn)或后退途中任意位置都能停止或啟動。第三章作業(yè)參考答案5、plc有什么特點(diǎn)？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)簡單，通用性強(qiáng)；（3）編程方便，易于使

9、用；（4）功能強(qiáng)大，成本低；（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(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(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

10、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)，大量的開關(guān)動作由無觸點(diǎn)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(hù)性好。（4）控制速度繼電器控制邏輯依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，且機(jī)械觸點(diǎn)還會出現(xiàn)抖動問題。而plc是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，屬于無觸點(diǎn)控制，速度極快，且不會出現(xiàn)抖動。（5）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)間繼電器存在定時(shí)精度不高，定時(shí)范圍窄，且易受環(huán)境濕

11、度和溫度變化的影響，調(diào)整時(shí)間困難等問題。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、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。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(gè)階段？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。它的中心工作過程分輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階

12、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(shí)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(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，通過一定方式集中輸出，最后經(jīng)過輸出端子驅(qū)動外部負(fù)責(zé)，在下一個(gè)輸出刷新階段開始之前，輸出鎖存器的狀態(tài)不會改變。12、一般來說，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(gè)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

13、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(jī)械性的觸點(diǎn)。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(diǎn)是：（1）軟元件是看不見、摸不著的，也存在物理性的觸點(diǎn)；（2）每個(gè)軟元件可提供無限多個(gè)常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，即它們的觸點(diǎn)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

14、、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)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(shí)間內(nèi)聲控開關(guān)又感應(yīng)到聲音信號，則時(shí)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。11、試設(shè)計(jì)有一個(gè)搶答器電路程序。出題人提出問題，3個(gè)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(gè)問題。12、用簡單設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)一個(gè)對鍋爐鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)控制的梯形圖程序。控制要求：（1）開機(jī)前首先啟動引風(fēng)機(jī)，10s后自

15、動啟動鼓風(fēng)機(jī)；（2）停止時(shí)，立即關(guān)斷鼓風(fēng)機(jī)，經(jīng)20s后自動關(guān)斷引風(fēng)機(jī)。第六章作業(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(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。（2）梯形圖兩種編程方法在設(shè)計(jì)順序控制邏輯程序時(shí)不同之處：運(yùn)用簡單設(shè)計(jì)法時(shí)，主要憑設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)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(yùn)用功能圖的方法來設(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)，很容易就可以畫出功能圖，然后再轉(zhuǎn)

16、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(shí)，可按下分別安裝在馬路兩側(cè)的按鈕i0.0或i0.1，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(jì)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i0.0、i0.1 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（2）梯形圖第七章作業(yè)參考答案7、試設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)器，要求如下：（1）計(jì)數(shù)范圍是0255；（2）計(jì)數(shù)脈沖為sm0.5；（3）輸入i0.0的狀態(tài)改變時(shí)，則立即激活輸入/