電氣控制與PLC應(yīng)用-陳建明(第三版)習(xí)習(xí)題解答

1、第1章 常用低壓控制電器習(xí)題與思考題1. 何謂電磁式電器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：不同的電磁機(jī)構(gòu)，有不同的吸力特性。電磁機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，其氣隙是變化的，。對于直流電磁機(jī)構(gòu)：其勵(lì)磁電流的大小與氣隙無關(guān)，銜鐵動(dòng)作過程中為恒磁動(dòng)勢工作，根據(jù)磁路定律，式中Rm為氣隙磁阻，則，電磁吸力隨氣隙的減少而增加，所以吸力特性比較陡峭。對于交流電磁機(jī)構(gòu)：設(shè)線圈外加電壓U不變，交流電磁線圈的阻抗主要決定于線圈的電抗，若電阻忽略不計(jì)，則，當(dāng)電壓頻率f、線圈匝數(shù)N、外加電壓U為常數(shù)時(shí)，氣隙磁通也為常數(shù)，即勵(lì)磁電流與氣隙成正比，銜鐵動(dòng)作過程中為恒磁通工作，但考慮到漏磁通的影響，其電磁吸

2、力隨氣隙的減少略有增加，所以吸力特性比較平坦。1-直流電磁鐵吸力特性；2-交流電磁鐵吸力特性；3-反力特性答案圖1F/I0123為了保證銜鐵能牢固吸合，反作用力特性必須與吸力特性配合好。在整個(gè)吸合過程中，吸力都必須大于反作用力，即吸力特性高于反力特性，但不能過大或過小，吸力過大時(shí)，動(dòng)、靜觸頭接觸時(shí)以及銜鐵與鐵心接觸時(shí)的沖擊力也大，會(huì)使觸頭和銜鐵發(fā)生彈跳，導(dǎo)致觸頭的熔焊或燒毀，影響電器的機(jī)械壽命；吸力過小時(shí)，會(huì)使銜鐵運(yùn)動(dòng)速度降低，難以滿足高操作頻率的要求。因此，吸力特性與反力特性必須配合得當(dāng)，才有助于電器性能的改善。在實(shí)際應(yīng)用中，可調(diào)整反力彈簧或觸頭初壓力以改變反力特性，使之與吸力特性有良好配合

3、，參見答案圖1所示。2. 單相交流電磁機(jī)構(gòu)為什么要設(shè)置短路環(huán)它的作用是什么三相交流電磁鐵要否裝設(shè)短路環(huán)答：由于單相交流接觸器鐵心的磁通是交變的，故當(dāng)磁通過零時(shí)，電磁吸力也為零，吸合后的銜鐵在反力彈簧的作用下將被拉開，磁通過零后電磁吸力又增大，當(dāng)吸力大于反力時(shí)，銜鐵又被吸合。這樣就使銜鐵產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲，甚至使鐵心松散。因此，交流接觸器鐵心端面上都安裝一個(gè)銅制的短路環(huán)。短路環(huán)將鐵心端面分隔成兩部分，當(dāng)交變磁通穿過短路環(huán)所包圍的截面積S2在短路環(huán)中產(chǎn)生渦流時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，此渦流產(chǎn)生的磁通2在相位上落后于短路環(huán)外鐵心截面S1中的磁通1，由1、2產(chǎn)生的電磁吸力為F1、F2，作用在銜鐵上的合成

4、電磁吸力是F1+F2，只要此合力始終大于其反力，銜鐵就不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。參見答案圖2所示。答案圖2對于三相交流電而言，因?yàn)槿嗖豢赡芡瑫r(shí)為零。就相當(dāng)于整個(gè)電磁鐵磁通沒有過零點(diǎn)，磁場不會(huì)消失，銜鐵就不會(huì)振動(dòng)。故無須加裝短路環(huán)。3. 從結(jié)構(gòu)特征上如何區(qū)分交流、直流電磁機(jī)構(gòu)答：交流接觸器的線圈通以交流電，將產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，使鐵心發(fā)熱。為減少鐵損，鐵心用硅鋼片沖壓而成。為便于散熱，線圈做成短而粗的筒狀繞在骨架上。直流接觸器的線圈通以直流電，鐵心中不會(huì)產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，所以不會(huì)發(fā)熱。為方便加工，鐵心用整塊鋼塊制成。為使線圈散熱良好，通常將線圈繞制成長而薄的筒狀。4. 交流電磁線圈通電后，銜鐵長時(shí)

5、間被卡不能吸合，會(huì)產(chǎn)生什么后果答：銜鐵在吸合過程中，交流勵(lì)磁線圈的電流與氣隙成正比，當(dāng)線圈通電瞬間，銜鐵尚未吸合時(shí)，氣隙較大，電流將達(dá)到吸合后額定電流的515倍，如果銜鐵長時(shí)間被卡不能吸合，容易燒毀線圈。5. 交流電磁線圈誤接入直流電源，直流電磁線圈誤接入交流電源，會(huì)發(fā)生什么問題為什么答：交流電磁線圈接入直流電源時(shí)會(huì)通過很大的電流，很快會(huì)燒毀。因?yàn)榻涣骶€圈對交流電有感抗，而對直流電沒有感抗，交流線圈只有很小的直流電阻，所以會(huì)通過很大的電流。若將直流電磁線圈誤接入交流電源上，接觸器將不能正常工作。因阻抗增大，電流減小，吸力不足，不能吸合，線圈電流降不下去。此外，直流電磁鐵鐵心采用整塊鋼制成，交流

6、電磁場會(huì)導(dǎo)致鐵心中產(chǎn)生較大的渦流，導(dǎo)致鐵心和線圈發(fā)熱。6. 線圈電壓為220V的交流接觸器，誤接入380V交流電源會(huì)發(fā)生什么問題為什么答：接入380V的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過它的額定電壓220V，線圈電流將大大增加，線圈迅速發(fā)熱最終導(dǎo)致燒毀。7. 接觸器是怎樣選擇的主要考慮哪些因素答：首先，根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類選擇接觸器的類型。交流負(fù)載應(yīng)選用交流接觸器，直流負(fù)載應(yīng)選用直流接觸器，如果控制系統(tǒng)中主要是交流負(fù)載，而直流電動(dòng)機(jī)或直流負(fù)載的容量較小，也可都選用交流接觸器來控制，但觸點(diǎn)的額定電流應(yīng)選得大一些。主要考慮因素有：接觸器的額定電壓、接觸器的額定電流、電磁線圈的額定電壓、觸頭數(shù)目、額定操作頻率。8.

7、兩個(gè)相同的交流線圈能否串聯(lián)使用為什么答：在交流控制線路中，不能串聯(lián)接入兩個(gè)電器線圈。因?yàn)槊總€(gè)線圈上所分配到的電壓與線圈阻抗成正比，兩個(gè)電器動(dòng)作總有先后，先吸合的電器，磁路先閉合，其阻抗比沒吸合的電器大，電感顯著增加，線圈上的電壓也相應(yīng)增大，故沒吸合電器的線圈的電壓達(dá)不到吸合值。同時(shí)電路電流將增加，有可能燒毀線圈。因此，兩個(gè)電器需要同時(shí)動(dòng)作時(shí)，線圈應(yīng)并聯(lián)連接。9. 常用的滅弧方法有哪些答：當(dāng)開關(guān)電器的觸頭分離時(shí)，觸頭間的距離很小，觸頭間電壓即使很低，但電場強(qiáng)度很大（E=U/d），在觸頭表面由于強(qiáng)電場發(fā)射和熱電子發(fā)射產(chǎn)生的自由電子，逐漸加速運(yùn)動(dòng)，并在間隙中不斷與介質(zhì)的中性質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生碰撞游離，使自由電

8、子的數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致介質(zhì)被擊穿，引起弧光放電，弧隙溫度劇增，產(chǎn)生熱游離，不斷有大量自由電子產(chǎn)生，間隙由絕緣變成導(dǎo)電通道，電弧持續(xù)燃燒。為了加速電弧熄滅，常采用以下滅弧方法：電動(dòng)力滅??；滅弧柵滅??；磁吹滅弧等。10. 熔斷器的額定電流、熔體的額定電流和熔體的極限分?jǐn)嚯娏魅哂泻螀^(qū)別答：熔斷器的額定電流是指所裝熔體額定電流的最大值；熔斷體的額定電流是在規(guī)定條件下，熔斷體能夠長期承載而不使性能降低的電流；熔斷體的極限分?jǐn)嚯娏魇侵冈谝?guī)定的使用和性能條件下，熔斷體在規(guī)定電壓下能夠分?jǐn)嗟念A(yù)期電流的極限值，必須大于線路中可能出現(xiàn)的最大短路電流，否則就不能獲得可靠的短路保護(hù)。11. 如何調(diào)整電磁式繼電器的返

9、回系數(shù)答：繼電器的釋放值x1與吸合值x2之比k= x1/ x2稱為繼電器的返回系數(shù)。k值是可以調(diào)節(jié)的，可通過調(diào)節(jié)釋放彈簧的松緊程度（擰緊時(shí)，x1與x2同時(shí)增大，k增大；放松時(shí)，k減?。┗蛘{(diào)整鐵心與銜鐵間非磁性墊片的厚?。ㄔ龊駮r(shí)x1增大，k增大；減薄時(shí)k減?。﹣磉_(dá)到。12. 電氣控制線路中，既裝設(shè)熔斷器，又裝設(shè)熱繼電器，各起什么作用能否相互代用答：二者不能相互替換，熱繼電器和熔斷器在電路中的保護(hù)作用是不相同的。熱繼電器只做長期的過載保護(hù)，而熔斷器是做嚴(yán)重過載和短路保護(hù)，因此一個(gè)較完整的保護(hù)電路，特別是電動(dòng)機(jī)控制電路，應(yīng)該兩種保護(hù)都具有。13. 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)

10、的三相式熱繼電器各用在什么場合答：熱繼電器（FR）主要用于電力拖動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)負(fù)載的過載保護(hù)。熱繼電器的選擇主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)定子繞組的聯(lián)結(jié)方式來確定熱繼電器的型號，在三相異步電動(dòng)機(jī)電路中，對Y連接的電動(dòng)機(jī)可選兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，一般采用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，即在兩相主電路中串接熱元件。對于三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，定子繞組為連接的電動(dòng)機(jī)，必須采用帶斷相保護(hù)的熱繼電器。14. 時(shí)間繼電器和中間繼電器在電路中各起什么作用答：時(shí)間繼電器用來控制電器延時(shí)通斷。中間繼電器實(shí)質(zhì)上是一種電壓繼電器，它的特點(diǎn)是觸頭數(shù)目較多，電流容量可增大，起到中間放大（觸頭數(shù)目和電流容量）的作用。15. 什么是主令電器常用的主令電器

11、有哪些答：主令電器是在自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)出指令或信號的電器，用來控制接觸器、繼電器或其他電器線圈，使電路接通或分?jǐn)啵瑥亩_(dá)到控制生產(chǎn)機(jī)械的目的。主令電器應(yīng)用廣泛、種類繁多。按其作用可分為：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令控制器及其他主令電器（如腳踏開關(guān)、鈕子開關(guān)、急停開關(guān)）等。16. 試為一臺交流380V、4kW（cos=）、連接的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)選擇接觸器、熱繼電器和熔斷器。答：首先根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算公式 式中，U為三相電源的線電壓(V)；I為電動(dòng)機(jī)的線電流(A)；cos為電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。計(jì)算出電動(dòng)機(jī)額定電流IN為接觸器選擇：交流接觸器；額定電壓380V；額定電流10

12、A；電磁線圈額定電壓110V/127V/220V/380V之中選一；參考型號為CJ20-10。熱繼電器選擇：帶斷相保護(hù)的熱繼電器；熱繼電器的整定電流；熱繼電器的額定電流20A；參考型號為JR36-20。熔斷器選擇：有填料封閉管式熔斷器；熔體額定電流IRNIN = × = ，選20A；熔體額定分?jǐn)嚯娏?20kA；熔斷器額定電流40A；熔斷器額定電壓380V；參考型號為RT16-40。第2章 電氣控制線路的基本原則和基本環(huán)節(jié)習(xí)題與思考題1. 自鎖環(huán)節(jié)怎樣組成它起什么作用并具有什么功能答：在連續(xù)控制中，將接觸器的常開輔助觸頭QA與自復(fù)位啟動(dòng)按鈕SF并聯(lián)，即可形成自鎖環(huán)節(jié)。當(dāng)啟動(dòng)按鈕SF松開

13、后，接觸器QA的線圈通過其輔助常開觸頭的閉合仍繼續(xù)保持通電，從而保證電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)行。這種依靠接觸器自身輔助常開觸頭而使線圈保持通電的控制方式，稱自鎖或自保。起到自鎖作用的輔助常開觸頭稱自鎖觸頭。所以自鎖環(huán)節(jié)的功能就是在啟動(dòng)按鈕松開后，能夠保持接觸器線圈一直通電，使電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行。2. 什么是互鎖環(huán)節(jié)它起到什么作用答：控制線路要求QA1與QA2不能同時(shí)通電時(shí)，為此要求線路設(shè)置必要的聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。將其中一個(gè)接觸器的常閉觸頭串入另一個(gè)接觸器線圈電路中，則任何一個(gè)接觸器先通電后，即使按下相反方向的啟動(dòng)按鈕，另一個(gè)接觸器也無法通電，這種利用兩個(gè)接觸器的輔助常閉觸頭互相控制的方式，叫電氣互鎖，或叫電氣聯(lián)鎖。

14、起互鎖作用的常閉觸頭叫互鎖觸頭。復(fù)合按鈕的常閉觸頭同樣也可起到互鎖的作用，這樣的互鎖叫機(jī)械互鎖。利用成對使用的機(jī)械聯(lián)鎖接觸器，加上電氣互鎖，可形成機(jī)械、電氣雙重互鎖。互鎖環(huán)節(jié)的作用就是防止QA1與QA2同時(shí)通電造成電源短路等危險(xiǎn)。3. 分析如圖2-50所示線路中，哪種線路能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正常連續(xù)運(yùn)行和停止哪種不能為什么圖2-50 習(xí)題3圖（a）（b）（c）（d）（e）（f）答：（c）和（f）能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正常連續(xù)運(yùn)行和停止，因?yàn)榘聪耂B1，接觸器KM線圈通電并自鎖，電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行；按下SB，KM線圈斷電，電動(dòng)機(jī)停止。其他則不能，因?yàn)閳D（a）接觸器KM線圈不能得電，故不能啟動(dòng)；圖（b）能啟動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，

15、但不能切斷接觸器線圈供電，即不能停止；圖（d）會(huì)引起電源短路；圖（e）線圈不能保持連續(xù)通電。（圖中，SB1為啟動(dòng)按鈕開關(guān)，SB為停止按鈕開關(guān)。）4. 試采用按鈕、刀開關(guān)、接觸器和中間繼電器，畫出異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行的混合控制電路。答：設(shè)計(jì)的控制電路圖見答案圖5所示。圖中，SF3為點(diǎn)動(dòng)按鈕開關(guān)；SF2為連續(xù)運(yùn)行啟動(dòng)按鈕開關(guān)；SF1為連續(xù)運(yùn)行停止按鈕開關(guān)。-FA1.3-QA1-BB1M3-MA1L1L2L3-QB1-KF1-KF1-FA4-SF2-SF1-QA1-FA5-BB1-KF1-SF3答案圖55. 試設(shè)計(jì)用按鈕和接觸器控制異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止，用組合開關(guān)選擇電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的控制線路（

16、包括主電路、控制回路和必要的保護(hù)環(huán)節(jié)）。答：設(shè)計(jì)的控制電路圖見答案圖6所示。圖中，SF2為正轉(zhuǎn)啟動(dòng)組合按鈕開關(guān)；SF3為反轉(zhuǎn)啟動(dòng)組合按鈕開關(guān)；SF1為停止按鈕開關(guān)。-FA1.3-QA2-QA1-BB1M3-MA1L1L2L3-QB1-QA1-QA1-FA4-SF2-SF1-QA2-FA5-BB1-QA2-SF3答案圖6-QA2-QA11-SF2-SF36. 電器控制線路常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有哪些各采用什么電器元件答：電氣控制線路常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有以下幾種。短路保護(hù)：采用熔斷器或斷路器。短路時(shí)熔斷器的熔休熔斷或斷路器脫扣，切斷電路起保護(hù)作用。電動(dòng)機(jī)長期過載保護(hù)：采用熱繼電器或斷路器。由于熱繼電器或斷路器

17、的雙金屬片的熱慣性較大，即使發(fā)熱元件流過幾倍于額定值的電流，熱繼電器或斷路器也不會(huì)立即動(dòng)作。因此在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間不太長的情況下，熱繼電器或斷路器不會(huì)動(dòng)作，只有在電動(dòng)機(jī)長期過載時(shí)，熱繼電器才會(huì)動(dòng)作，用它的常閉觸頭使控制電路斷電。過流保護(hù)：過電流一般比短路電流要小。采用過電流繼電器或斷路器和接觸器配合使用。欠電壓、失電壓保護(hù)：通過接觸器的自鎖環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電源電壓由于某種原因而嚴(yán)重欠電壓或失電壓(如停電)時(shí)，接觸器斷電釋放，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常時(shí)，接觸器線圈不會(huì)自行通電，電動(dòng)機(jī)也不會(huì)自行啟動(dòng)，只有在操作人員重新按下啟動(dòng)按鈕后，電動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng)。互鎖保護(hù)：將其中一個(gè)接觸器的常閉觸頭串入另

18、一個(gè)接觸器線圈電路中，則任何一個(gè)接觸器先通電后，即使按下相反方向的啟動(dòng)按鈕，另一個(gè)接觸器也無法通電。斷相保護(hù)（采用帶斷相保護(hù)的熱繼電器或其它斷相保護(hù)裝置）、漏電保護(hù)（采用剩余電流動(dòng)作保護(hù)器或剩余電流動(dòng)作斷路器等）、人身安全保護(hù)（如電機(jī)外殼接地，紅外接近開關(guān)等）等等。7. 為什么電動(dòng)機(jī)要設(shè)零電壓和欠電壓保護(hù)答：零電壓保護(hù)的目的是防止電氣設(shè)備意外失電后因來電而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)意外自行啟動(dòng)。設(shè)置了零電壓保護(hù)環(huán)節(jié)，則電氣設(shè)備意外失電再上電后，必須通過再次啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)才能運(yùn)行。欠電壓保護(hù)的目的是防止當(dāng)電源電壓降低時(shí)而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生故障。當(dāng)電源電壓下降到電動(dòng)機(jī)額定電壓的80%以下后，將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)因轉(zhuǎn)矩不足而轉(zhuǎn)速

19、下降，以致被迫停轉(zhuǎn)，使電動(dòng)機(jī)因堵轉(zhuǎn)而燒毀。8. 在有自動(dòng)控制的機(jī)床上，電動(dòng)機(jī)由于過載而自動(dòng)停車后，有人立即按啟動(dòng)按鈕，但不能開車，試說明可能是什么原因答：電動(dòng)機(jī)的控制電路中，一般將熱繼電器的常閉觸頭串聯(lián)在控制回路中而起到過載保護(hù)的作用。電動(dòng)機(jī)長期過載時(shí)，熱繼電器動(dòng)作，常閉觸頭斷開切斷控制回路供電。由于雙金屬片熱慣性的原因，執(zhí)繼電器要經(jīng)過一段時(shí)間的冷卻后，常閉觸頭才可恢復(fù)常閉。因此，若在此前按下啟動(dòng)按鈕，由于熱繼電器的常閉觸頭還未恢復(fù)常閉，控制回路仍然處于斷開狀態(tài)，所以電動(dòng)機(jī)不能動(dòng)作。另外，如果熱繼電器設(shè)置在手動(dòng)復(fù)位，即使雙金屬片冷卻下來，也不能復(fù)位，只有按下手動(dòng)復(fù)位按鈕，熱繼電器才能復(fù)位。如果

20、使用了斷路器作為電動(dòng)機(jī)熱過載保護(hù)裝置，一旦斷路器因熱過載脫扣，斷路器是不會(huì)自動(dòng)復(fù)位的，必須等雙金屬片冷卻后重新合閘。9. 試設(shè)計(jì)電器控制線路，要求：第一臺電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)10s后，第二臺電動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，運(yùn)行5s后，第一臺電動(dòng)機(jī)停止，同時(shí)第三臺電動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，運(yùn)行15s后，全部電動(dòng)機(jī)停止。答：設(shè)計(jì)控制電路圖如答案圖7所示。答案圖7主電路答案圖7控制電路10. 供油泵向兩處地方供油，油都達(dá)到規(guī)定油位時(shí)，供油泵停止供油，只要有一處油不足，則繼續(xù)供油，試用邏輯設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)控制線路。答：由2個(gè)液位開關(guān)BG1、BG2分別檢測2處油位，油泵的運(yùn)轉(zhuǎn)由接觸器QA1控制，由2個(gè)液位開關(guān)控制接觸器QA1的通斷。設(shè)液位開關(guān)的

21、觸頭在油位未達(dá)到時(shí)閉合，達(dá)到時(shí)斷開，則根據(jù)題目要求，可列出接觸器通電狀態(tài)的真值表，如答案表4所示。答案表4BG1BG2QA1000011101111根據(jù)真值表可列出接觸器QA1通電的邏輯函數(shù)式為根據(jù)上式結(jié)果可畫出控制電路如答案圖8所示，圖中液位開關(guān)狀態(tài)為油位達(dá)到時(shí)的狀態(tài)。-BG1-QA1-BG2答案圖811. 簡化圖2-51所示控制電路。圖2-51 習(xí)題11圖（a）（b）（c）（a）邏輯表達(dá)式為簡化后的控制電路如答案圖9所示。答案圖9KA1KMKA2KA3（b）邏輯表達(dá)式為簡化后的控制電路如答案圖10所示。答案圖10KMKA1KA3KA2KA1（c）邏輯表達(dá)式為簡化后的控制電路如答案圖11所示

22、。答案圖11KM1KA1KA3KA2KM212. 電廠的閃光電源控制電路如圖2-52所示，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，事故繼電器KA通電動(dòng)作，試分析信號燈發(fā)出閃光的工作原理。 -KT2-KT2-KT1-KT1-KT1-HL-KA圖2-52 習(xí)題12圖答：當(dāng)發(fā)生故障時(shí)事故繼電器KA通電動(dòng)作，KA常開觸頭閉合。通電延時(shí)時(shí)間繼電器KT1通電，KT1瞬動(dòng)觸頭閉合，指示燈HL亮；延時(shí)一段時(shí)間T1后，KT1通電延時(shí)閉合觸頭閉合，斷電延時(shí)時(shí)間繼電器KT2通電，KT2斷電延時(shí)觸頭立即打開，時(shí)間繼電器KT1斷電，KT1通電延時(shí)閉合觸頭KT1和瞬動(dòng)觸頭KT1立即斷開，時(shí)間繼電器KT2斷電，同時(shí)指示燈HL滅；延時(shí)一段時(shí)間T2后，

23、KT2斷電延時(shí)閉合觸頭復(fù)位閉合，時(shí)間繼電器KT1再次通電，指示燈HL再次亮起。重復(fù)上述過程，不斷循環(huán)，故障指示燈按亮T1、滅T2時(shí)間間隔閃爍。第5章 S7-200 PLC的指令系統(tǒng)習(xí)題與思考題1. S7-200指令參數(shù)所用的基本數(shù)據(jù)類型有哪些答：S7-200 PLC的指令參數(shù)所用的基本數(shù)據(jù)類型有1位布爾型(BOOL)、8位無符號字節(jié)型(BYTE)、8位有符號字節(jié)型(SIMATIC模式僅限用于SHRB指令)、16位無符號整數(shù)(WORD)、16位有符號整數(shù)(INT)、32位無符號雙字整數(shù)(DWORD)、32位有符號雙字整數(shù)(DINT)、32位實(shí)數(shù)型(REAL)。實(shí)數(shù)型(REAL)是按照ANSI/I

24、EEE 754-1985標(biāo)準(zhǔn)(單精度)的表示格式規(guī)定。2255字節(jié)的字符串型（STRING）2. 立即I/O指令有何特點(diǎn)它應(yīng)用于什么場合答：立即指令允許對輸入和輸出點(diǎn)進(jìn)行快速和直接存取。當(dāng)用立即指令讀取輸入點(diǎn)的狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的輸入映像寄存器中的值并未發(fā)生更新；用立即指令訪問輸出點(diǎn)時(shí)，訪問的同時(shí)，相應(yīng)的輸出映像寄存器的內(nèi)容也被刷新。由于立即操作指令針對的是I/O端口的數(shù)字輸入和數(shù)字輸出信號，所以它們的位操作數(shù)地址只能是物理輸入端口地址和物理輸出端口地址。3. 邏輯堆棧指令有哪些各用于什么場合答：復(fù)雜邏輯指令，西門子稱為邏輯堆棧指令。主要用來描述對觸點(diǎn)進(jìn)行的復(fù)雜連接，并可以實(shí)現(xiàn)對邏輯堆棧復(fù)雜的操作。

25、復(fù)雜邏輯指令包括：ALD、OLD、LPS、LRD、LPP和LDS。這些指令中除LDS外，其余指令都無操作數(shù)。這些指令都是位邏輯指令。棧裝載與指令A(yù)LD用于將并聯(lián)子網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)起來。棧裝載或指令OLD用于將串聯(lián)子網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)起來。邏輯推入棧指令LPS，在梯形圖中的分支結(jié)構(gòu)中，用于生成一條新的母線，左側(cè)為主控邏輯塊時(shí)，第一個(gè)完整的從邏輯行從此處開始。邏輯讀棧指令LRD，在梯形圖中的分支結(jié)構(gòu)中，當(dāng)左側(cè)為主控邏輯塊時(shí)，該指令用于開始第二個(gè)和后邊更多的從邏輯塊。邏輯棧彈出指令LPP，在梯形圖中的分支結(jié)構(gòu)中，用于恢復(fù)LPS指令生成的新母線。裝入堆棧指令LDS，復(fù)制堆棧中的第n級值，并將該值置于棧頂。原棧中各級棧值

26、依次下移一級，棧底值被推出棧而丟失。4. 定時(shí)器有幾種類型各有何特點(diǎn)與定時(shí)器相關(guān)的變量有哪些梯形圖中如何表示這些變量答：S7-200系列PLC的主機(jī)有256個(gè)定時(shí)器T0T255，分為三種類型，每種類型的時(shí)間分辨率（或稱為時(shí)基/時(shí)間增量/時(shí)間單位）又分為三種，如下表所示。(1)接通延時(shí)定時(shí)器指令TON，用于接通單一間隔定時(shí)。(2)有記憶接通延時(shí)定時(shí)器指令TONR，用于累計(jì)若干個(gè)時(shí)間間隔。只能用復(fù)位指令進(jìn)行復(fù)位操作，使當(dāng)前值清零。(3)斷開延時(shí)定時(shí)器指令TOF，用于斷開后的單一間隔定時(shí)。定時(shí)器類型時(shí)間分辯率/ms計(jì)時(shí)范圍/s定時(shí)器號接通延時(shí)定時(shí)器TON斷開延時(shí)定時(shí)器TOF10T32，T96100T

27、33T36，T97T1001000T37T63，T101T255有記憶接通延時(shí)定時(shí)器TONR10T0，T64100T1T4，T65T681000T5T31，T69T95與定時(shí)器相關(guān)的變量有：一個(gè)16位的當(dāng)前值寄存器，用以存放計(jì)時(shí)累計(jì)的當(dāng)前值（INT，最大計(jì)時(shí)值32767，單位ms或10ms或100ms，取決于時(shí)間分辨率）；一個(gè)16位的預(yù)設(shè)值寄存器，用以存放定時(shí)時(shí)間的預(yù)設(shè)值PT（INT）；一位狀態(tài)位（BOOL），用以反映定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間是否達(dá)到的狀態(tài)，稱為定時(shí)器位。使能輸入IN，用于控制定時(shí)器的工作狀態(tài)。5. 計(jì)數(shù)器有幾種類型各有何特點(diǎn)與計(jì)數(shù)器相關(guān)的變量有哪些梯形圖中如何表示這些變量答：類型：S

28、7-200系列PLC的計(jì)數(shù)器指令有兩大類：通用計(jì)數(shù)器指令和高速計(jì)數(shù)器指令。通用計(jì)數(shù)器指令有3種：增計(jì)數(shù)器指令CTU、減計(jì)數(shù)器指令CTD和增減計(jì)數(shù)器指令CTUD。特點(diǎn)：(1)增計(jì)數(shù)器指令CTU每當(dāng)增計(jì)數(shù)輸入CU發(fā)生一次從OFF到ON的轉(zhuǎn)換（正跳變-上升沿）時(shí)，該計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值就增加1。如果當(dāng)前值Cxxx預(yù)設(shè)值PV，則計(jì)數(shù)器位=ON；否則，計(jì)數(shù)器位=OFF。當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值后繼續(xù)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)當(dāng)前值到最大值（32,767）時(shí)，計(jì)數(shù)器停止。當(dāng)復(fù)位輸入R接通或執(zhí)行復(fù)位指令時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)位，計(jì)數(shù)器位=OFF，當(dāng)前值=0。(2)增減計(jì)數(shù)器指令CTUD利用LD裝載預(yù)設(shè)值。當(dāng)裝載輸入LD接通時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位，計(jì)數(shù)器

29、位=OFF，當(dāng)前值=預(yù)設(shè)值PV。每當(dāng)減計(jì)數(shù)輸入CD發(fā)生一次從OFF到ON的轉(zhuǎn)換（正跳變-上升沿）時(shí)，該計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值就減1。計(jì)數(shù)當(dāng)前值到0時(shí)，計(jì)數(shù)器停止，計(jì)數(shù)器位=ON，當(dāng)前值=0。利用復(fù)位指令復(fù)位時(shí)，CTD計(jì)數(shù)器位變?yōu)镺FF，當(dāng)前值變?yōu)?（教材P131有誤）。(3)減計(jì)數(shù)器指令CTD每當(dāng)增計(jì)數(shù)輸入CU發(fā)生一次從OFF到ON的轉(zhuǎn)換時(shí)，該計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值就增1；每當(dāng)減計(jì)數(shù)輸入CD發(fā)生一次從OFF到ON的轉(zhuǎn)換時(shí)，該計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值就減1。如果當(dāng)前值Cxxx預(yù)設(shè)值PV，則計(jì)數(shù)器位=ON；否則，計(jì)數(shù)器位=OFF。當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值后繼續(xù)計(jì)數(shù)(增或減)。當(dāng)增計(jì)數(shù)達(dá)到最大值（32,767）時(shí)，在增計(jì)數(shù)輸入端CU

30、的下一個(gè)上升沿導(dǎo)致當(dāng)前計(jì)數(shù)值繞回到最小值（-32,768）。同樣，計(jì)數(shù)達(dá)到最小值（-32,768）時(shí)，減計(jì)數(shù)輸入端CD的下一個(gè)上升沿會(huì)導(dǎo)致當(dāng)前計(jì)數(shù)值繞回到最大值（32,767）。所以，CTUD是一個(gè)循環(huán)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍從-32768+32767。當(dāng)復(fù)位輸入R接通或執(zhí)行復(fù)位指令時(shí)，該計(jì)數(shù)器被復(fù)位。復(fù)位時(shí)，計(jì)數(shù)器位=OFF，當(dāng)前值=0。與計(jì)數(shù)器有關(guān)的變量及在梯形圖中的表示方法：計(jì)數(shù)器地址：C0C255，常數(shù)計(jì)數(shù)器當(dāng)前值：C0C255，INT型計(jì)數(shù)器的預(yù)設(shè)值（PV）：INT型計(jì)數(shù)器位：C0C255，BOOL型增/減計(jì)數(shù)信號輸入：能流，BOOL型復(fù)位輸入：能流，BOOL型裝載信號輸入：能流，BOOL型

31、6. 不同分辨率的定時(shí)器的當(dāng)前值是如何刷新的答：不同分辨率的定時(shí)器，它們當(dāng)前值的刷新時(shí)機(jī)是不同的，具體情況如下：1ms分辨率定時(shí)器啟動(dòng)后，定時(shí)器對1ms的時(shí)間間隔（時(shí)基信號）進(jìn)行計(jì)時(shí)。定時(shí)器位和當(dāng)前值每隔1ms刷新一次，與掃描周期不同步。換句話說，如果掃描周期大于1ms，則在一個(gè)掃描周期中定時(shí)器位和當(dāng)前值可能要刷新多次。10ms分辨率定時(shí)器啟動(dòng)后，定時(shí)器對10ms的時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)時(shí)。程序執(zhí)行時(shí)，在每次掃描周期開始對10ms定時(shí)器刷新，其方法是以當(dāng)前值加上累積的10毫秒間隔的數(shù)目（自上一次掃描開始算起），所以在一個(gè)掃描周期內(nèi)定時(shí)器當(dāng)前值和定時(shí)器位保持不變。100ms分辨率定時(shí)器啟動(dòng)后，定時(shí)器對1

32、00ms的時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)時(shí)。只有在執(zhí)行到這些定時(shí)器指令時(shí)，這些定時(shí)器的當(dāng)前值才被刷新（當(dāng)前值加上積累的100毫秒間隔的數(shù)目（自前一次掃描開始算起）。7. 寫出圖5-50所示梯形圖的語句表程序。（原題程序不分網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)該按右圖所示修改）圖5-50 習(xí)題7梯形圖答：語句表程序如下網(wǎng)絡(luò)1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題LD O LD O ALDAN = 網(wǎng)絡(luò)2 LD TON T37, +30網(wǎng)絡(luò)3 LD T37S , 4網(wǎng)絡(luò)4 LD S , 18. 寫出圖5-51所示梯形圖的語句表程序。圖5-51 習(xí)題8梯形圖答：語句表程序如下網(wǎng)絡(luò)1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題LD EUSHRB , , +4網(wǎng)絡(luò)2 LD LPSA S , 2LRD

33、A R , 1LRDA S , 3LPPA R , 19. 用自復(fù)位式定時(shí)器設(shè)計(jì)一個(gè)周期為5s，脈沖為一個(gè)掃描周期的脈沖串信號。答：如果使用100ms時(shí)基的定時(shí)器，梯形圖程序和語句表程序分別如答案圖14 a)、答案圖14 b)所示。其中答案圖14 b)所示要比答案圖14 a)好一些。網(wǎng)絡(luò) 1 / 自復(fù)位定時(shí)器/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LDN T37TON T37, +50網(wǎng)絡(luò) 2 / 輸出脈沖串LD T37= 答案圖14 a)網(wǎng)絡(luò) 1 / 自復(fù)位定時(shí)器/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LDN TON T37, +50網(wǎng)絡(luò) 2 / 輸出脈沖串LD T37= 答案圖14 b)如果使用10ms時(shí)基的定時(shí)器，梯形圖程序和語句表程序如答案

34、圖14 c)所示。網(wǎng)絡(luò) 1 / 自復(fù)位定時(shí)器/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LDN TON T33, +500網(wǎng)絡(luò) 2 / 輸出脈沖串LD T33= 答案圖14 c)如果使用1ms時(shí)基的定時(shí)器，梯形圖程序和語句表程序如答案圖14 d)所示。網(wǎng)絡(luò) 1 / 自復(fù)位定時(shí)器/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LDN TON T32, +5000網(wǎng)絡(luò) 2 / 輸出脈沖串LD T32= 答案圖14 d)10. 設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)范圍為50000的計(jì)數(shù)器。答：梯形圖程序和語句表程序分別如答案圖15所示。網(wǎng)絡(luò)1 LD LD CTU C20, 50網(wǎng)絡(luò)2 LD C20= 網(wǎng)絡(luò)3 / 網(wǎng)絡(luò)注釋LD LD CTU C30, 1000答案圖1511. 用置位、復(fù)位(

35、S、R)指令設(shè)計(jì)一臺電動(dòng)機(jī)的啟、?？刂瞥绦?。答：梯形圖程序和語句表程序分別如答案圖16所示。網(wǎng)絡(luò)1LD S , 1網(wǎng)絡(luò)2 LD R , 1答案圖1612. 用順序控制繼電器(SCR)指令設(shè)計(jì)一個(gè)居室通風(fēng)系統(tǒng)控制程序，使3個(gè)居室的通風(fēng)機(jī)自動(dòng)輪流地打開和關(guān)閉。輪換時(shí)間間隔為1h。答：用PLC輸出端點(diǎn)分別控制三個(gè)通風(fēng)機(jī)，接啟動(dòng)按鈕開關(guān)，接停止按鈕開關(guān)，梯形圖程序和語句表程序分別如答案圖17所示。答案圖17習(xí)題與思考題5-12：居室通風(fēng)系統(tǒng)控制程序網(wǎng)絡(luò)1 / 初始狀態(tài)/激活第一個(gè)SCR段LD AN AN AN S , 1網(wǎng)絡(luò)2 / SCR段1：/起動(dòng)通風(fēng)機(jī)1，/并延時(shí)1hLSCR 網(wǎng)絡(luò)3 / 起動(dòng)通風(fēng)

36、機(jī)1/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LD S , 1網(wǎng)絡(luò) 4 / 計(jì)時(shí)1h（3600s）LDN TON T37, 18000網(wǎng)絡(luò)5 LD T37= 答案圖17（續(xù)）網(wǎng)絡(luò) 6 LD LD C20CTD C20, 2網(wǎng)絡(luò)7 / 計(jì)時(shí)到后，/關(guān)閉通風(fēng)機(jī)1，/激活SCR段2，/并停止本SCR段LD C20R , 1SCRT 網(wǎng)絡(luò)8SCRE網(wǎng)絡(luò)9 SCR段2：起動(dòng)通風(fēng)機(jī)2，并延時(shí)1hLSCR Network 10 / 起動(dòng)通風(fēng)機(jī)2/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LD S , 1Network 11 / 計(jì)時(shí)1h（3600s）LDN TON T38, 18000Network 12 LD T38= 答案圖17（續(xù)）網(wǎng)絡(luò) 13 LD LD C21

37、CTD C21, 2網(wǎng)絡(luò)14 / 計(jì)時(shí)到后，關(guān)閉通風(fēng)機(jī)2，/激活SCR段3，并停止本SCR段LD C21R , 1SCRT 網(wǎng)絡(luò)15 SCRE網(wǎng)絡(luò)16 / SCR段3：起動(dòng)通風(fēng)機(jī)3，/并延時(shí)1hLSCR 網(wǎng)絡(luò)17 / 起動(dòng)通風(fēng)機(jī)3LD S , 1網(wǎng)絡(luò)18 / 計(jì)時(shí)1h（3600s）LDN TON T39, 18000網(wǎng)絡(luò)19 LD T39= 答案圖17（續(xù)）網(wǎng)絡(luò)20 LD LD C22CTD C22, 2網(wǎng)絡(luò)21 / 計(jì)時(shí)到后，關(guān)閉通風(fēng)機(jī)3，/激活SCR段1，并停止本SCR段LD C22R , 1SCRT 網(wǎng)絡(luò)22 SCRE網(wǎng)絡(luò)23 / 停機(jī)LD R , 3R , 313. 用寄存器移位指令(

38、SHRB)設(shè)計(jì)一個(gè)路燈照明系統(tǒng)的控制程序，3路燈按H1H2 H3的順序依次點(diǎn)亮。各路燈之間點(diǎn)亮的間隔時(shí)間為10h。答：用PLC輸出端點(diǎn)分別控制路燈H1H3?？刂瞥绦蛞姶鸢笀D18。答案圖18習(xí)題與思考題5-13：路燈控制程序(循環(huán)點(diǎn)亮)網(wǎng)絡(luò)1 / 起動(dòng)/停止LD O AN = 網(wǎng)絡(luò)2 / 停止LD R , 3網(wǎng)絡(luò)3 / 燈1亮LD EUS , 1R , 2網(wǎng)絡(luò)4 / 計(jì)時(shí)10h（36000s）LD AN TON T37, 50網(wǎng)絡(luò)5 LD T37= 網(wǎng)絡(luò)6 LD LD C20LD EUOLDCTD C20, 2網(wǎng)絡(luò)7 / 計(jì)時(shí)到后，移位，下一個(gè)燈亮LD C20SHRB , , 314. 用循環(huán)移

39、位指令設(shè)計(jì)一個(gè)彩燈控制程序，8路彩燈串按H1H2H3H8的順序依次點(diǎn)亮，且不斷重復(fù)循環(huán)。各路彩燈之間的間隔時(shí)間為。答：用PLC輸出端點(diǎn)分別控制彩燈H1H8。接啟動(dòng)按鈕開關(guān)常開觸點(diǎn)，接停止按鈕開關(guān)常開觸點(diǎn)，控制程序見答案圖19。答案圖19習(xí)題與思考題5-14：彩燈控制程序(循環(huán)點(diǎn)亮)網(wǎng)絡(luò)1 / 起動(dòng)/停止LD O AN = 網(wǎng)絡(luò)2 / 停止LD R , 8網(wǎng)絡(luò)3 / 燈1亮LD EUS , 1網(wǎng)絡(luò)4 / 計(jì)時(shí)LD AN TON T33, 10網(wǎng)絡(luò)5 LD T33= 網(wǎng)絡(luò)6 / 計(jì)時(shí)到后，循環(huán)左移/，下一個(gè)燈亮LD RLB QB0, 115. 用整數(shù)除法指令將VW100中的(240)除以8后存放到

40、AC0中。答：編程見答案圖20。答案圖20習(xí)題與思考題5-15網(wǎng)絡(luò)1LD MOVW 240, VW100MOVW VW100, AC0/I +8, AC016. 將AIW0中的有符號整數(shù)(3400)轉(zhuǎn)換成之間的實(shí)數(shù)，再將結(jié)果存人VD200。答：S7-200 PLC的模擬量輸入模塊將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后的典型量程范圍為：單極性：032000雙極性：-3200032000設(shè)模擬量輸入量為雙極性輸入，則轉(zhuǎn)換公式為式中，x為轉(zhuǎn)換前的模擬量對應(yīng)的數(shù)字量，y是轉(zhuǎn)換后的實(shí)數(shù)值。根據(jù)以上轉(zhuǎn)換公式編制的程序如答案圖21所示。答案圖21習(xí)題與思考題5-16網(wǎng)絡(luò)1 LD ITD AIW0, AC0DTR AC0,

41、AC0/R , AC0+R , AC0MOVR AC0, VD20017. 將PID運(yùn)算輸出的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)先進(jìn)行比例換算，然后再轉(zhuǎn)換成一個(gè)有符號整數(shù)(INT)，結(jié)果存入AQW2。答：PID運(yùn)算的輸出結(jié)果為規(guī)格化的實(shí)數(shù)，范圍在0之間。在將PID指令計(jì)算得到的PID回路的輸出作為實(shí)際的模擬信號用于驅(qū)動(dòng)實(shí)際負(fù)載之前，需要先將PID指令計(jì)算得到輸出換算到實(shí)際需要的成比例的16位整數(shù)值，然后輸出到模擬輸出模塊。轉(zhuǎn)換公式如下式中，RSca1是與PID環(huán)路輸出成比例的實(shí)數(shù)值；Mn是規(guī)格化的環(huán)路輸出的實(shí)數(shù)值；Offset是偏移量，對單極輸出是，對雙極輸出是；Span是實(shí)際輸出的最大可能的數(shù)值減去最小可能的數(shù)值，

42、對單極輸出，典型值為32000，對雙極輸出，典型值為64000。設(shè)輸出為雙極性（輸出的整數(shù)范圍為-32000+32000），程序如答案圖22所示。答案圖22習(xí)題與思考題5-17網(wǎng)絡(luò)1 LD MOVR , AC0-R , AC0*R , AC0ROUND AC0, AC0DTI AC0, LW0MOVW LW0, AQW218. 用定時(shí)中斷設(shè)置一個(gè)每采集一次模擬量輸入值的控制程序。答：編程見答案圖23。答案圖23習(xí)題與思考題5-18：定時(shí)（）中斷采集模擬量網(wǎng)絡(luò)1 / 首次掃描調(diào)用子程序0LD CALL SBR0答案圖23續(xù)子程序0網(wǎng)絡(luò)1 1秒ATCH INT0, 10/連接中斷服務(wù)程序ENI/全

43、局性允許中斷中斷程序0網(wǎng)絡(luò)1 / INT_0/ 每100 ms讀取AIW2的值LD MOVW AIW2, VW10019. 按模式6設(shè)計(jì)高速計(jì)數(shù)器HSC1初始化子程序，設(shè)控制字節(jié)SMB47=16#F8。答：要對高速計(jì)數(shù)器編程，必須完成下列基本任務(wù)：定義計(jì)數(shù)器和模式；設(shè)置控制字節(jié)；設(shè)置當(dāng)前值(起始值)；設(shè)置預(yù)設(shè)值(目標(biāo)數(shù)值)；分配和啟用中斷例行程序；激活高速計(jì)數(shù)器。編程見答案圖24。20. 以輸出點(diǎn)為例，簡述PTO多段操作初始化及其操作過程。21. 用TODR指令從實(shí)時(shí)時(shí)鐘讀取當(dāng)前日期，并將“星期”的數(shù)字用段碼指令（SEG）顯示出來。答：執(zhí)行讀實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令TODR后，得到連續(xù)8個(gè)字節(jié)中的最高字節(jié)是“星期幾”的BCD碼，其中“1”表示星期日，“