電氣控制與plc應(yīng)用技術(shù)課后答案

1-5、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(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。1-9、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。1-11、中間繼電器與接觸器有何異同？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1-16 控制按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)在電路中各起什么作用 控制按鈕作用：在控制電路中用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)以控制接觸器、繼電器等。 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)作用：轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是一種多檔式、控制多回路的主令電器。廣泛應(yīng)用于各種配電裝置的電源隔離、電路轉(zhuǎn)換、電動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)距離控制等，也常作為電壓表、電流表的換相開(kāi)關(guān)，還可用于控制小容量的電動(dòng)機(jī)。 行程開(kāi)關(guān)作用：用于控制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向、速度、行程大小或位置的一種自動(dòng)控制器件。 接近開(kāi)關(guān)作用：不僅用于行程控制和限位保護(hù)，還用于高速計(jì)數(shù)、測(cè)速、液面控制、檢測(cè)金屬體的存在、零件尺寸以及無(wú)觸點(diǎn)按鈕等。既使用于一般行程控制，其定位精度、操作頻率、使用壽命和對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力也優(yōu)于一般機(jī)械式行程開(kāi)關(guān)。 光電開(kāi)關(guān)作用：可非接觸、無(wú)損傷地檢測(cè)和控制各種固體、液體、透明體、黑體、柔軟體和煙霧等物質(zhì)的狀態(tài)和動(dòng)作。目前，光電開(kāi)關(guān)已被用作物位檢測(cè)、液位控制、產(chǎn)品計(jì)數(shù)、寬度判別、速度檢測(cè)、定長(zhǎng)剪切、孔洞識(shí)別、信號(hào)延時(shí)、自動(dòng)門(mén)傳感、色標(biāo)檢出以及安全防護(hù)等諸多領(lǐng)域。2-1、三相籠型異步電動(dòng)機(jī)在什么條件下可直接啟動(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。2-3、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： 2-11、某機(jī)床主軸由一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，潤(rùn)滑油泵由另一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，均采用直接啟動(dòng)，工藝要求有;（1）主軸必須在潤(rùn)滑油泵啟動(dòng)后，才能啟動(dòng)；（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(dòng)；（3）主軸停止后，才允許潤(rùn)滑油泵停止；（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。2-13、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。3-6、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(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)。（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。3-10 構(gòu)成 PLC 的主要部件有哪些？各部分主要作用是什么 CPU：中央處理單元存儲(chǔ)器：PLC 的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶(hù)存儲(chǔ)器兩部分。 系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來(lái)存放由 PLC 廠家編寫(xiě)的系統(tǒng)程序，并固化在ROM 內(nèi)，用戶(hù)不能更改。系統(tǒng)程序包括三部分：系統(tǒng)管理程序、用戶(hù)指令解釋程序以及標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用。用戶(hù)存儲(chǔ)器包括用戶(hù)程序存儲(chǔ)器（程序區(qū)）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)區(qū)）兩部分。用戶(hù)程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放用戶(hù)針對(duì)具體控制任務(wù)用規(guī)定的 PLC 編程語(yǔ)言編寫(xiě)的各種用戶(hù)程序。用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以用來(lái)存放用戶(hù)程序中所使用器件的 ON/OFF 狀態(tài)和數(shù)值、數(shù)據(jù)等。 I/O 單元：PLC 的輸入/輸出信號(hào)類(lèi)型可以是開(kāi)關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。輸入/輸出單元包括兩部分：一是與被控設(shè)備相連接的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。 電源：PLC 一般使用 220V 的交流電源，內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源為 PLC 的中央處理器、存儲(chǔ)器等電路提供 5V、12V、24V 等直流電源，使PLC 能正常工作。 通信接口 擴(kuò)展接口 編程設(shè)備：編程器的作用是供用戶(hù)進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。分簡(jiǎn)易型和智能型。3-11、PLC 是按什么樣的工作方式進(jìn)行工作的？它的中心工作過(guò)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(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。4-3 一個(gè)控制系統(tǒng)如果需要 12 點(diǎn)數(shù)字量輸入，30 點(diǎn)數(shù)字量輸出，8 點(diǎn)模擬量輸入和 2 點(diǎn)模擬量輸出。問(wèn)：（1） 可以選用哪種主機(jī)型號(hào)？（2） 如何選擇擴(kuò)展模塊？（3） 各模塊按什么順序連接到主機(jī)？畫(huà)出連接圖。（4） 按上問(wèn)所畫(huà)出的圖形，其主機(jī)和各模塊的地址如何分配？（1） 主機(jī)模塊型號(hào)可以選擇 CPU224 或 CPU226。CPU224 更加經(jīng)濟(jì)（2） 選擇擴(kuò)展模塊解： 選擇開(kāi)關(guān)量擴(kuò)展模塊系統(tǒng)需要的開(kāi)關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)為：數(shù)字量輸入 12 點(diǎn)， 數(shù)字量輸出 30 點(diǎn)；CPU224 模塊自帶的 I/O 點(diǎn)數(shù)為：開(kāi)關(guān)量輸入 14 點(diǎn)，已能滿(mǎn)足控制系統(tǒng)要求開(kāi)關(guān)量輸出 10 點(diǎn); 需擴(kuò)展 20 點(diǎn)開(kāi)關(guān)量擴(kuò)展模塊選擇方案可以是 方案 ：EM222 (8 出）3 選擇模擬量擴(kuò)展模塊CPU224 模塊不帶模擬量 I/O 點(diǎn)，系統(tǒng)需要模擬量 I/O 數(shù)量：模擬量輸入 7 點(diǎn)， 模擬量輸出 2 點(diǎn) 方案 1：EM231(4AI)2+ EM232(2AO) 方案 2：EM235(4AI/1AO)2系統(tǒng)控制方案是:CPU2