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PLC第三版课后答案 王永华


第一章作业参考答案 2、何谓电磁机构的吸力特性与反力特性?吸力特性与反力特性 之间应满足怎样的配合关系? 答: 电磁机构使衔铁吸合的力与气隙长度的关系曲线称作吸力特 性;电磁机构使衔铁释放(复位)的力与气隙长度的关系曲线称 作反力特性。 电磁机构欲使衔铁吸合,在整个吸合过程中,吸力都必须大于 反力。 反映在特性图上就是要保持吸力特性在反力特性的上方且 彼此靠近。 3、单相交流电磁铁的短路环断裂或脱落后,在工作中会出现什 么现象?为什么? 答:在工作中会出现衔铁产生强烈的振动并发出噪声,甚至使铁 芯松散得到现象。 原因是:电磁机构在工作中,衔铁始终受到反力 Fr 的作用。 由于交流磁通过零时吸力也为零,吸合后的衔铁在反力 Fr 作用 下被拉开。磁通过零后吸力增大,当吸力大于反力时衔铁又被吸 合。这样,在交流电每周期内衔铁吸力要两次过零,如此周而复 始,使衔铁产生强烈的振动并发出噪声,甚至使铁芯松散。 5、接触器的作用是什么?根据结构特征如何区分交、直流接触 器? 答: 接触器的作用是控制电动机的启停、 正反转、 制动和调速等。 交流接触器的铁芯用硅钢片叠铆而成, 而且它的激磁线圈设 有骨架,使铁芯与线圈隔离并将线圈制成短而厚的矮胖型,这样 有利于铁芯和线圈的散热。 直流接触器的铁芯通常使用整块钢材或工程纯铁制成,而且 它的激磁线圈制成高而薄的瘦高型,且不设线圈骨架,使线圈与 铁芯直接接触,易于散热。 8、热继电器在电路中的作用是什么?带断相保护和不带断相保 护的三相式热继电器各用在什么场合? 答: 热继电器利用电流的热效应原理以及发热元件热膨胀原理设 计,可以实现三相电动机的过载保护。 三角形接法的电动机必须用带断相保护的三相式热继电器; Y 形接法的电动机可用不带断相保护的三相式热继电器。

9、说明热继电器和熔断器保护功能的不同之处。 答:热继电器在电路中起过载保护的作用,它利用的是双金属片 的热膨胀原理,并且它的动作有一定的延迟性;熔断器在电路中 起短路保护的作用,它利用的是熔丝的热熔断原理,它的动作具 有瞬时性。 11、中间继电器与接触器有何异同? 答: 相同点: 输入信号都是电压; 都是利用电磁机构的工作原理。 不同点:中间继电器用于小电流控制电路中,起信号传递、 放大、翻转和分路等作用,主要用于扩展触点数量,实现逻辑控 制; 接触器用于频繁远距离接通或分断电动机主电路或 其他负载电路,是执行电器,分主、辅助触点,大多有灭弧装置 第二章作业参考答案

1、三相笼型异步电动机在什么条件下可直接启动?试设计带有 短路、过载、失压保护的三相笼型异步电动机直接启动的主电路 和控制电路,对所设计的电路进行简要说明,并指出哪些元器件 在电路中完成了哪些保护功能? 答 : 小 容 量 的 三 相 笼 型 异 步 电 动 机 ( <10kW )

可以采用直接启动。

在该电路中,闭合自动开关 QA0,按下启动 按钮SF2,接触器接触器KM线圈通电,其常开主 触点闭合,电动机接通电源开始全压启动,同时 接触器KM的辅助常开触点闭合,使接触器KM 线圈有两条通电路径。这样当松开启动按钮SB2后, 接触器KM线圈仍能通过其辅助触点通电并保持 吸合状态。按停止按钮SB1,接触器KM线圈失电, 则其主触点断开。切断电动机三相电源,电动机M 自动停车,同时接触器KM自锁触点也断开,控制 回路解除自锁。松开停止按钮SB1,控制电路又 回到启动前的状态。 其中,起短路保护作用的是熔断器FA;起过载 保护作用的是热继电器BB;起失压和欠压保护作用 的是接触器 KM。 3、某三相笼型异步电动机单向运转,要求启动电流不能过大, 制动时要快速停车。试设计主电路和控制电路,并要求有必要的 保护。 答:

5、星形-三角形降压启动方法有什么特点并说明其适合场合? 答:特点:星形启动电流降为原来三角形接法直接启动时的 1/3, 启动电流约为电动机额定电流的 2 倍左右,启动电流特性好、结 构简单、价格低,但是启动转矩也相应降为原来三角形直接启动 时的 1/3,转矩特性差。 适合场合:电动机空载或轻载启动的场合。 7、三相笼型异步电动机有哪几种电气制动方式?各有什么特点 和适合场合? 答:1)反接制动,特点是制动迅速、效果好,但冲击大,通常 仅适用于 10kW 以下的小容量电动机。 2)能耗制动,特点是能耗制动比反接制动消耗的能量少,其 制动电流也比反接制动电流小得多, 但能耗制动不及反接制动明 显,且需要一个直流电源,控制线路相对比较复杂。适用于电动 机容量较大和启动、制动频繁的场合。 8、三相笼型异步电动机的调速方法有哪几种? 答:改变极对数 p 的变极调速、改变转差率 s 的降压调速和改变 电动机供电电源频率 f1 的变频调速。

12、某机床主轴由一台三相笼型异步电动机拖动,润滑油泵由另 一台三相笼型异步电动机拖动,均采用直接启动,工艺要求有; (1)主轴必须在润滑油泵启动后,才能启动; (2)主轴为正向运转,为调试方便,要求能正、反向点动; (3)主轴停止后,才允许润滑油泵停止; ; (4)具有必要的电气保护。

按动 SF1 使 QA2 得电自锁,则润滑油泵 MA2 启动,再按动 SF2,可使 QA1 得电自锁,主轴电动机 MA1 正向启动。按 SF3 可使 QA1 得电, 即主轴电动机 MA1 正向点动; 按 SF4 可使 QA3 得电,即主轴电动机 MA1 反向点动。当润滑油泵要停转时,必 须先使主轴电动机先停止,即 QA1 常开断开,再按动 SF6。 14、设计一个控制线路,要求第一台电动机启动 10S 后,第二台 电动机自行启动;运行 5S 后,第一台电动机停止并同时使第三 台电动机自行启动;再运行 10S,电动机全部停止。

15、设计一小车运行控制线路,小车由异步电动机拖动,其动作 程序如下: (1)小车由原位开始前进,到终端后自动停止; (2)在终端停留 2 min 后自动返回原位停止; (3)要求能在前进或后退途中任意位置都能停止或启动。

第三章作业参考答案 5、PLC 有什么特点? 答:PLC 的主要特点有: (1)抗干扰能力强,可靠性高; (2)控制系统结构简单,通用性强; (3)编程方便,易于使用;

(4)功能强大,成本低; (5)设计、施工、调试的周期短; (6)维护方便。 6、PLC 与继电器控制系统相比有哪些异同? 答:PLC 的梯形图与传统的电气原理图非常相似,信号的输入/ 输出形式及控制功能基本上也是相同的; 它们的不同之处主要表现在: (1)控制逻辑——继电器控制逻辑采用硬接线逻辑,利用继电 器机械触点的串联或并联,及时间继电器等组合成控制逻辑,其 接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高,灵活性和扩展性很 差。而 PLC 采用存储器逻辑,其控制逻辑以程序方式存储在内 存中,灵活性和扩展性都很好。 (2)工作方式——继电器控制线路中各继电器同时都处于受控 状态,属于并行工作方式。而 PLC 的控制逻辑中,各内部器件 都处于周期性循环扫描过程中,各种逻辑、数值输出的结果都是 按照在程序中的前后顺序计算得出的,所以属于串行工作方式。 (3)可靠性和可维护性——继电器控制逻辑使用了大量的机械 触点,连线也多,可靠性和可维护性差。而 PLC 采用微电子技 术,大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成,PLC 还配有 自检和监督功能,可靠性和可维护性好。 (4)控制速度——继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控 制,工作频率低,且机械触点还会出现抖动问题。而 PLC 是由 程序指令控制半导体电路来实现控制,属于无触点控制,速度极 快,且不会出现抖动。 (5)定时控制——继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控 制。时间继电器存在定时精度不高,定时范围窄,且易受环境湿 度和温度变化的影响,调整时间困难等问题。PLC 使用半导体集 成电路做定时器时基脉冲由晶振产生,精度相当高,且定时时间 不受环境的影响,定时范围广,调整时间方便。 (6)设计和施工——使用继电器控制逻辑完成一项工程,其设 计、施工、调试必须依次进行,周期长、而且修改困难。而用 PLC 完成一项控制工程,在系统设计完成后,现场施工和控制逻 辑的设计可以同时进行,周期短,且调试和修改都很方便。 11、PLC 是按什么样的工作方式进行工作的?它的中心工作过

程分哪几个阶段?在每个阶段主要完成哪些控制任务? 答:PLC 是按集中输入、集中输出,周期性循环扫描的方式进行 工作的。它的中心工作过程分输入采样阶段、程序执行阶段、输 出刷新阶段。 在输入采样阶段,首先扫描所以输入端子,并将各输入状态 存入相对应的输入映像寄存器中,此时输入映像寄存器被刷新, 它与外界隔离,其内容保持不变,直到下一个扫描周期的输入采 样阶段。 在程序执行阶段,PLC 按从左到右、从上到下的步骤顺序执 行程序。 在输出刷新阶段中,元件映像寄存器中所有输出继电器的状 态一起转存到输出锁存器中,通过一定方式集中输出,最后经过 输出端子驱动外部负责,在下一个输出刷新阶段开始之前,输出 锁存器的状态不会改变。 12、一般来说,PLC 对输入信号有什么要求? 答:要求:输入信号的宽度奥大于一个扫描周期,或者说输入信 号的频率不能太高,否则很可能造成信号的丢失。

第四章作业参考答案 4、 PLC 中的内部编程资源 (即软元件) 为什么被称作软继电器? 某主要特点是什么? 答:软元件是 PLC 内部的具有一定功能的器件,实际上是由电 子电路和寄存器及存储器单元等组成。它们都具有继电器特性, 但没有机械性的触点。 为了把这种元器件与传统电气控制电路中 的继电器区别开来,把它们称做软继电器。 其主要特点是: (1)软元件是看不见、摸不着的,也存在物理性的触点; (2)每个软元件可提供无限多个常开触点和常闭触点,即它们 的触点可以无限次使用; (3)体积小、功耗低、寿命长。 5、S7-200 系列 PLC 中有哪些软元件? 答:输入继电器 I、输出继电器 Q、通用辅助继电器 M、特殊继 电器 SM、变量存储器 V、局部变量存储器 L、顺序控制继电器

S、定时器 T、计数器 C、模拟输入映像寄存器 AI、模拟输出映 像寄存器 AQ、高速计数器 HC、累加器 AC。 第五章作业

10、试设计一个照明灯的控制程序。当接在 I0.0 上的声控开关 感应到声音信号后,接在 Q0.0 上的照明灯可发光 30S。如果在 这段时间内声控开关又感应到声音信号,则时间间隔从头开始。 这样可确保最后一次感应到声音信号后,灯光可维持 30S 的照 明。

11、试设计有一个抢答器电路程序。出题人提出问题,3 个答题 人按动按钮, 仅仅是最早按的人面前的信号的亮。 然后出题人按 动复位按钮后,引出下一个问题。

12、 用简单设计法设计一个对锅炉鼓风机和引风机控制的梯形图 程序。控制要求: (1)开机前首先启动引风机,10S 后自动启动鼓风机; (2)停止时,立即关断鼓风机,经 20S 后自动关断引风机。

第六章作业参考答案 5、用功能图方法完成第 5 章 5.5.2 节应用举例中【例 5-2】的编 程。要求画出功能图、梯形图。设计完成后,试分析两种编程方 法在设计顺序控制逻辑程序时不同之处。

(2)梯形图

两种编程方法在设计顺序控 制逻辑程序时不同之处: 运用简单设计法时,主要凭设计者的经验来完成,通过理清 控制的逻辑关系,写出 逻辑函数,然后用梯形图的形式直接画出控制程序。其控制程序 看起来比较简单,但

可读性不高,不适合初学者使用。 而运用功能图的方法来设 计顺序控制逻辑程序时, 只要分 析清楚控制要求,按照 一个步骤一个状态,很容易就可以画出功能图,然后再转换成相 应的顺序控制梯形图。 其功能图比较容易设计,且可读性强,不过转换成梯形图的过程 比较繁琐。

6、图 6-19(a)为人行道和马路的信号灯系统。当人过马路时, 可按下分别安装在马路两侧的按钮 I0.0 或 I0.1, 则交通灯 (红灯、 黄灯、绿灯三种类型)系统按图 6-19(b)中形式工作。在工作 期间,任何按钮按下都不起作用。 试设计该控制系统的功能图,并画出梯形图,写出语句表。

I/O 分配表 I0.0、I0.1 按钮 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 马路绿灯 马路黄灯 马路红灯 人行道红灯 人行道绿灯

(2)梯形图

第七章作业参考答案 7、试设计一个计数器,要求如下:

(1)计数范围是 0~255; (2)计数脉冲为 SM0.5; (3)输入 I0.0 的状态改变时,则立即激活输入/输出中断程序。 中断程序 0 和 1 分别将 M0.0 置成 1 或 0; (4)M0.0 为 1 时,计数器加计数;M0.0 为 0 时,计数器减计 数; (5)计数器的计数值通过连接在 QB0 上的 7 段数码管显示。

11 、某一过程控制系统,其中一个单极性模拟量输入参数为 AIW0 采集到 PLC 中, 通过 PID 指令计算出的控制结果从 AQW0 输出到控制对象。PID 参数表起始地址为 VB100。试设计一段 程序完成下列任务: (1)每 200ms 中断一次,执行中断程序; (2)在中断程序中完成对 AIW0 的采集转换及归一化处理,完 成回路控制输出值的工程量标定及输出。


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