电气控制与plc应用技术课后答案

1---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。1---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。1---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1-----16控制按钮、转换开关、行程开关、接近开关、光电开关在电路中各起什么作用控制按钮作用：在控制电路中用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器等。转换开关作用：转换开关是一种多档式、控制多回路的主令电器。广泛应用于各种配电装置的电源隔离、电路转换、电动机远距离控制等，也常作为电压表、电流表的换相开关，还可用于控制小容量的电动机。行程开关作用：用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一种自动控制器件。接近开关作用：不仅用于行程控制和限位保护，还用于高速计数、测速、液面控制、检测金属体的存在、零件尺寸以及无触点按钮等。既使用于一般行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命和对恶劣环境的适应能力也优于一般机械式行程开关。光电开关作用：可非接触、无损伤地检测和控制各种固体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。目前，光电开关已被用作物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出以及安全防护等诸多领域。2---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。2---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：2----11、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。2---13、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。3---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。3---10构成PLC的主要部件有哪些？各部分主要作用是什么CPU：中央处理单元存储器：PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。系统存储器用来存放由PLC厂家编写的系统程序，并固化在ROM内，用户不能更改。系统程序包括三部分：系统管理程序、用户指令解释程序以及标准程序模块与系统调用。用户存储器包括用户程序存储器（程序区）和数据存储器（数据区）两部分。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的各种用户程序。用户数据存储器可以用来存放用户程序中所使用器件的ON/OFF状态和数值、数据等。I/O单元：PLC的输入/输出信号类型可以是开关量、模拟量和数字量。输入/输出单元包括两部分：一是与被控设备相连接的接口电路，另一部分是输入和输出的映像寄存器。电源：PLC一般使用220V的交流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V、±12V、24V等直流电源，使PLC能正常工作。通信接口扩展接口编程设备：编程器的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。分简易型和智能型。3----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。4---3一个控制系统如果需要12点数字量输入，30点数字量输出，8点模拟量输入和2点模拟量输出。问：（1）可以选用哪种主机型号？（2）如何选择扩展模块？（3）各模块按什么顺序连接到主机？画出连接图。（4）按上问所画出的图形，其主机和各模块的地址如何分配？（1）主机模块型号可以选择CPU224或CPU226。CPU224更加经济（2）选择扩展模块解：①选择开关量扩展模块系统需要的开关量I/O点数为：数字量输入12点，数字量输出30点；CPU224模块自带的I/O点数为：开关量输入14点，已能满足控制系统要求开关量输出10点;需扩展20点开关量扩展模块选择方案可以是●方案：EM222(8出）×3②选择模拟量扩展模块CPU224模块不带模拟量I/O点，系统需要模拟量I/O数量：模拟量输入7点，模拟量输出2点●方案1：EM231(4AI)×2+EM232(2AO)●方案2：EM235(4AI/1AO)×2系统控制方案是:CPU224+EM222(8出）×3+EM235×2③检验最大I/O配置预算：●CPU连接了5个扩展模块＜允许连接的数量7。●扩展后I/O点总数:开关量(12/30)＜I/O映像寄存器数量(128/128)模拟量(7/2)＜模拟量I/O映像寄存器数量(32/32)●所有扩展模块所消耗的5V电源电流之和180mA＜CPU224所能提供的DC5V电源电流660mA。各模块分配的地址：5-2.S7-200PLC中共有几种分辨率的定时器？它们的刷新方式有何不同？S7200PLC中共有几种类型的定时器？对它们执行复位指令后，它们的当前值和位的状态是什么？S7-200PLC中共有3种分辨率的定时器：1ms、10ms和100ms。1ms定时器：由系统每隔1ms刷新一次当前值和状态位，与扫描周期及程序处理无关。采用的是中断刷新方式，在一个周期中其可能被多次刷新。10ms定时器10ms定时器由系统在每个扫描周期开始时自动刷新；100ms定时器100ms定时器在定时器指令执行时被刷新。S7-200PLC有三种类型的定时器：接通延时定时器（TON）有记忆接通延时定时器（TONR）断开延时定时器（TOF）。对它们执行复位指令后，它们的当前值和状态位是：当前值状态位TON00TONR00TOF015---65---13、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。6—11某一过程控制系统，其中一个单极性模拟量输入参数从AIW0采集到PLC中，通过PID指令计算出的控制结果输出到控制对象。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、转化及归一化处理；完成回路控制输出值的工程量转化和输出。子程序0中断程序0（不同做法）6---11、7---4答：“三台电动机顺序启动/停止”的例子中，电气原理图的设计原理、方法和结果。系统使用三个交流接触器控制三台电动机启停。用一个启动按钮和一个停止按钮来发出控制指令，用四个时间继电器实现启动过程与停止过程的延时。在设计时，考虑到启/停信号要用短信号，要注意对定时器及时复位。设计中的难点是找出时间继电器开始工作的条件及其控制逻辑，例子中没有考虑时间继电器触点的数量，但实际中必须考虑。系统采用热继电器对三台电动机进行热过载保护，它是为了防止过载而采取的措施。若对过载没有太多要求，则可以把它们省掉。PLC一般指令的设计原理、方法和结果。先把题目中的输人/输出点找出来，分配好对应的PLC的I/O地址。输入点：启动按钮I0.0；停止按钮：I0.1。输出点：电动机MA1：Q0.0；电动机MA2：Q0.1；电动机电动机MA3：Q0.2。PLC输出点实际上是控制每个电动机对应接触器的线圈。方法一：控制信号采用定时器脉冲信号。在S7-200PLC中，若采用100ms定时