上海海事大學(xué)可編程控制器考試試題示例

1、.1. 籠型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制線路1）用接觸器直接起動(dòng)2）降壓起動(dòng)控制線路星形三角形換接降壓起動(dòng)控制線路PLC實(shí)現(xiàn) 定子串電阻降壓起動(dòng)控制線路時(shí)間原則控制：以時(shí)間作為控制的變化參量，主要采用時(shí)間繼電器進(jìn)行控制的方法稱為時(shí)間原則控制。例如，定子繞組串電阻降壓起動(dòng)控制電路。如圖3-15所示，主電路由接觸器KM1、KM2主觸點(diǎn)構(gòu)成串電阻接線和短接電阻接線，并由時(shí)間繼電器KT實(shí)現(xiàn)從起動(dòng)到正常工作狀態(tài)的切換。按下起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1線圈得電，電動(dòng)機(jī)串電阻降壓起動(dòng)。同時(shí)，時(shí)間繼電器KT線圈得電，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，其延時(shí)閉合動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，KM2線圈得電，KM1、KT線圈斷電。KM2主觸點(diǎn)閉合，電阻短接，電

2、動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。時(shí)間原則控制多用于難以直接檢測(cè)變化參量的自動(dòng)控制中，而且時(shí)間繼電器的通用性好，控制靈活方便，因而能代替某些原則控制。3）電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)線路如圖3-11所示，SB為停止按鈕，SB1為正向起動(dòng)按鈕，SB2為反向起動(dòng)按鈕。在正向接觸器KM1線圈的電路中，串入反向接觸器KM2的常閉觸點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)正反向接觸器間的聯(lián)鎖（互鎖）。如果希望不用按下停止按鈕SB，直接按下反向按鈕SB2即可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)反向工作，SB1、SB2可以采用復(fù)合按鈕（如圖3-12）或轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn) PLC控制：4）正反轉(zhuǎn)自動(dòng)循環(huán)線路行程控制原理：限位開(kāi)關(guān)SQ1放在左端需要反向的位置，SQ2放在右端需要反向的位置，機(jī)械擋鐵裝

3、在運(yùn)動(dòng)部件上。正向運(yùn)動(dòng)時(shí)，按正轉(zhuǎn)按鈕SB2，KM1通電自鎖，電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)工作臺(tái)左移。壓下SQ1，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷KM1的線圈電路。同時(shí)，SQ1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接通KM2的線圈電路，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)工作臺(tái)右移，壓下SQ2，工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng)的自動(dòng)控制。限位開(kāi)關(guān)SQ3、SQ4分別起到左右超限位保護(hù)作用，當(dāng)工作臺(tái)移動(dòng)到左右的極限位置時(shí)動(dòng)作。注意：運(yùn)動(dòng)部件經(jīng)過(guò)一次自動(dòng)往復(fù)循環(huán)，電動(dòng)機(jī)要進(jìn)行兩次反接制動(dòng)過(guò)程，易出現(xiàn)較大的反接制動(dòng)電流和機(jī)械沖擊。因此，這種電路只適用于電動(dòng)機(jī)容量較小，循環(huán)周期較長(zhǎng)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸具有足夠剛性的拖動(dòng)系統(tǒng)中。在選擇接觸器容量時(shí)，應(yīng)比一般情況下選擇的容量大一些。5）多電機(jī)

4、順序啟動(dòng)以車(chē)床主軸為例，主電路如圖3-13a所示，主軸拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)M1，潤(rùn)滑油泵電動(dòng)機(jī)M2?？刂齐娐啡鐖D3-13b所示，KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)串入KM1的線圈電路中，實(shí)現(xiàn)先KM2 通電、后KM1通電的順序動(dòng)作。起動(dòng)時(shí)，同時(shí)按下按鈕SB2、SB4，油泵先給齒輪箱供油潤(rùn)滑，KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，然后才允許主軸拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。PLC實(shí)現(xiàn)：如圖所示。Y0的常開(kāi)觸點(diǎn)串在Y1的控制回路中，Y1的接通是以Y0的接通為條件。這樣，只有Y0接通才允許Y1接通。Y0關(guān)斷后Y1也被關(guān)斷停止，而且Y0接通條件下，Y1可以自行接通和停止。X0、X2為起動(dòng)按鈕，X1、X3為停止按鈕。6）多地點(diǎn)控制如圖3-18所示，進(jìn)行兩地控制，

5、應(yīng)當(dāng)有兩組按鈕，其線路設(shè)計(jì)的普遍規(guī)則是：各個(gè)操作地點(diǎn)的起動(dòng)按鈕（常開(kāi)觸點(diǎn)）并聯(lián)，即邏輯“或”的關(guān)系；停車(chē)按鈕（常閉按鈕）串聯(lián)，即邏輯“與非”的關(guān)系。多地控制電路PLC實(shí)現(xiàn)：下圖是兩個(gè)地方控制一個(gè)繼電器線圈的程序。其中X0和X1是一個(gè)地方的起動(dòng)和停止控制按鈕，X2和X3是另一個(gè)地方的起動(dòng)和停止控制按鈕。 兩臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)啟動(dòng)10s后第二臺(tái)啟動(dòng)，停車(chē)時(shí)兩臺(tái)同時(shí)停止。欲實(shí)現(xiàn)這一功能。給兩臺(tái)電機(jī)供電的兩只交流接觸器要占用PLC的兩個(gè)輸出口（Y0及Y2）。由于是兩臺(tái)電機(jī)聯(lián)合啟停，僅選一只啟動(dòng)按鈕（X0）和一只停止按鈕（X2），但延時(shí)功能需一只定時(shí)器（T1）。線路中的保護(hù)措施在電氣控制線路中，常用

6、的保護(hù)措施有：短路電流保護(hù)，過(guò)電流保護(hù)，熱保護(hù)，零電壓、欠電壓保護(hù)，弱磁保護(hù)及超速保護(hù)等。1. 短路保護(hù)（1）熔斷器保護(hù) （2）過(guò)電流繼電器保護(hù)或斷路器保護(hù) 2. 過(guò)電流保護(hù)3. 熱保護(hù)4. 零電壓和欠電壓保護(hù)5. 其他保護(hù)措施（1）弱磁場(chǎng)保護(hù) （2）超速保護(hù) 6. 電動(dòng)機(jī)的常用保護(hù)舉例如圖3-19，快速熔斷器FU、熔斷器FU1為短路保護(hù)；熱繼電器KR為過(guò)電流保護(hù)；欠電壓繼電器KV為欠電壓保護(hù)；熱繼電器KR為熱保護(hù)；KM1、KM2的常閉觸點(diǎn)為聯(lián)鎖保護(hù)。橫梁控制線路設(shè)計(jì)：根據(jù)橫梁升降機(jī)構(gòu)的工藝要求，在控制電路中應(yīng)用了多個(gè)典型線路設(shè)計(jì)基本規(guī)律：1點(diǎn)動(dòng)控制 例如，上升運(yùn)動(dòng)為調(diào)整運(yùn)動(dòng)，并且是手動(dòng)控制，

7、因此采用點(diǎn)動(dòng)控制。下降運(yùn)動(dòng)也是如此。 2正反轉(zhuǎn)控制 例如，上升、下降，夾緊、放松是方向相反的兩對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此要求電動(dòng)機(jī)M1、M2可以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制。 3自鎖環(huán)節(jié) 例如，放松接觸器KM3線圈電路中的KM3常開(kāi)觸點(diǎn)，為防止在放松過(guò)程中按鈕SB1松開(kāi)，加入KM3的自鎖觸點(diǎn)。4正反向接觸器的聯(lián)鎖控制 例如，圖3-24b中的KM1、KM2的常閉觸點(diǎn)。 5順序起動(dòng)控制 例如，時(shí)間繼電器KT和下降繼電器KM2的動(dòng)作順序?yàn)橄陆祫?dòng)作結(jié)束時(shí)，時(shí)間繼電器動(dòng)作。因此，將KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)加入到KT線圈的控制電路中。 6行程原則控制 例如，限位開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2、SQ3，分別實(shí)現(xiàn)放松、上升、下降的極限位置控制。 7時(shí)間原則

8、控制 例如，時(shí)間繼電器KT控制回升運(yùn)動(dòng)。 8電流原則控制 例如，夾緊力大小的控制。將以上基本環(huán)節(jié)根據(jù)控制要求組合起來(lái)，先設(shè)計(jì)能夠基本滿足工藝要求的電路，經(jīng)過(guò)反復(fù)修改和試驗(yàn)，使電路符合設(shè)計(jì)要求，并增加保護(hù)環(huán)節(jié)。這種方法常為工程設(shè)計(jì)人員采用，但設(shè)計(jì)的電路觸點(diǎn)不一定最少，也不一定是最優(yōu)方案?？删幊踢壿嬁刂破鞑糠郑阂弧?PLC的結(jié)構(gòu)組成PLC是一種以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的一種工業(yè)控制專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，其結(jié)構(gòu)組成與微機(jī)基本相同，包括以下幾部分：中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入輸出（I/O）部件、電源部件和外部設(shè)備，如圖51所示。I/O擴(kuò)展接口I/O擴(kuò)展單元系 用統(tǒng)

9、 戶程 程序 序存儲(chǔ)器B微處理器CPU輸出部件電源部件接受現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)受控元件輸入部件外設(shè)接口編程器其他外設(shè)A圖5-1 PLC結(jié)構(gòu)組成二、 PLC的工作方式PLC與其它計(jì)算機(jī)一樣，其功能還必須由軟件支持，軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。PLC的工作方式是在其系統(tǒng)軟件的控制和指揮下，對(duì)應(yīng)用軟件（用戶程序）作周期性的循環(huán)掃描工作。每一循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期，每一個(gè)掃描周期分為輸入采樣、執(zhí)行程序、輸出刷新和通訊四個(gè)階段。1. 輸入采樣階段 PLC在采樣階段以掃描方式順序讀入所有輸入的狀態(tài)，并存入輸入數(shù)據(jù)寄存器中。接著轉(zhuǎn)入執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期間，即使輸入狀態(tài)變化，輸入數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變。這些變化只

10、能在下一個(gè)掃描周期輸入采樣時(shí)讀入。2. 程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，先從輸入數(shù)據(jù)寄存器中讀入所有輸入的狀態(tài)。指令的執(zhí)行總是根據(jù)梯形圖的順序先左后右、先上后下地對(duì)每條指令進(jìn)行掃描，并按程序中規(guī)定讀入某個(gè)輸出、內(nèi)部輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的狀態(tài)。然后，進(jìn)行邏輯運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果存入輸出數(shù)據(jù)寄存器。3. 輸出刷新階段在所有指令執(zhí)行完以后，輸出數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)不再發(fā)生變化，輸出數(shù)據(jù)寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)，在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路，并驅(qū)動(dòng)輸出電路。這才是PLC的實(shí)際輸出。4. 通訊輸出刷新過(guò)后，PLC進(jìn)入與編程器和上位機(jī)或下位機(jī)通訊（如果有通訊請(qǐng)求）。在與編程器通訊過(guò)程中，編程器把編程和修

11、改的參數(shù)發(fā)送給主機(jī)，主機(jī)把要顯示的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤碼等發(fā)送給編程器進(jìn)行相應(yīng)顯示。編程器還要發(fā)送給主機(jī)停機(jī)、啟動(dòng)、清內(nèi)存等命令。 以上四個(gè)階段構(gòu)成了PLC執(zhí)行用戶程序的一個(gè)工作周期。在PLC內(nèi)部設(shè)置了監(jiān)視定時(shí)器，對(duì)每個(gè)掃描周期進(jìn)行監(jiān)視，以免由于CPU內(nèi)部故障使系統(tǒng)進(jìn)入死循環(huán)。三、 PLC的編程語(yǔ)言1. 順序功能表圖（SFC） 步1 步2 步3動(dòng)作1動(dòng)作2動(dòng)作3轉(zhuǎn)換1轉(zhuǎn)換2（a）（c）（b）圖5-2 順序功能表圖結(jié)構(gòu)圖（a）順序結(jié)構(gòu)，（c）并行結(jié)構(gòu)（b）選擇結(jié)構(gòu)，2. 梯形圖（LD） 3. 指令表（IL） 等四、 PLC與繼電接觸器控制系統(tǒng)的比較在PLC出現(xiàn)之前，邏輯控制和順序控制都是由傳統(tǒng)的繼電

12、接觸器控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于采用了微控制器和計(jì)算機(jī)技術(shù)，PLC與傳統(tǒng)的繼電接觸器系統(tǒng)相比具有許多優(yōu)點(diǎn)： 1傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)是針對(duì)一定的生產(chǎn)機(jī)械、固定的生產(chǎn)工藝而設(shè)計(jì)，采用硬接線方式安裝而成，只能進(jìn)行開(kāi)關(guān)量的控制；而PLC采用軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)各種控制功能，只要改變程序，就可適應(yīng)生產(chǎn)工藝的改變，并且可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量和模擬量的控制，因而適應(yīng)性強(qiáng)。2傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)中，隨著控制對(duì)象的增多，必然要增加繼電器數(shù)目，提高系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本；而對(duì)于PLC來(lái)說(shuō)，只需要改變程序就可以實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能。3繼電接觸器控制系統(tǒng)在長(zhǎng)期使用的過(guò)程中，受接觸不良和觸點(diǎn)壽命的影響，可靠性低；PLC由于采用了微電子和計(jì)算

13、機(jī)技術(shù)，可靠性比較高，抗干擾能力強(qiáng)。4繼電接觸器控制系統(tǒng)要擴(kuò)充、改裝都必須重新設(shè)計(jì)重新配置；而PLC在I/O點(diǎn)數(shù)及內(nèi)存容許范圍內(nèi)，可自由擴(kuò)充。5與傳統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng)相比，PLC體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，開(kāi)發(fā)周期短，安裝和維護(hù)工作量小，PLC還有完善的監(jiān)控和自診斷功能，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障。LD X0OR X1LDI X2OR X3ANBOUT M0LD X0AND X1LD X2ANI X3ORBOUT M1因此，PLC在性能上比繼電接觸器邏輯控制優(yōu)異，在用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的過(guò)程中，傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)，大多數(shù)將被PLC控制系統(tǒng)所取代。梯形圖到指令語(yǔ)句表：1） 2）LD X1O

14、R X2ORI M105OUT Y1LD X3OR M100ANI X4ORI M100OUT M100MPPAND X4MPSAND X5OUT Y2MPPAND X6OUT Y3LD X0MPSAND X1MPSAND X2OUT Y0MPPANDX3OUT Y13）時(shí)序圖到梯形圖：1）編程實(shí)現(xiàn)按鈕X0按一下，Y0輸出如下圖脈沖波形用SET ,RST指令如何實(shí)現(xiàn)？2）啤酒生產(chǎn)線中有一個(gè)環(huán)節(jié)是對(duì)成品進(jìn)行裝箱，假設(shè)每12瓶裝為一箱，思考如何實(shí)現(xiàn)。3）多個(gè)定時(shí)器組合電路 如圖所示。當(dāng)X0接通，T0線圈得電并開(kāi)始延時(shí)，延時(shí)到T0常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，又使T1線圈得電，并開(kāi)始延時(shí)，當(dāng)定時(shí)器T1延時(shí)到，其常開(kāi)

15、觸點(diǎn)閉合，再使T2線圈得電，并開(kāi)始延時(shí)，當(dāng)定時(shí)器T2延時(shí)到，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，才使Y0接通。因此，從X0為ON開(kāi)始到Y(jié)0接通共延時(shí)9000s。4）定時(shí)器和計(jì)數(shù)器組合當(dāng)X1為ON時(shí)，T1開(kāi)始定時(shí)，0.6s后T1定時(shí)時(shí)間到，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使它自己復(fù)位，復(fù)位后T1的當(dāng)前值變?yōu)?，同時(shí)它的常閉觸點(diǎn)接通，使它自己的線圈重新通電，又開(kāi)始定時(shí)。T1將這樣周而復(fù)始地工作，直至X1變?yōu)镺FF。從分析中可看出，1最上面一行電路是一個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)生器，脈沖周期等于T1的設(shè)定值。 產(chǎn)生的脈沖列送給C0計(jì)數(shù)，計(jì)滿3個(gè)數(shù)后，C0的當(dāng)前值等于設(shè)定值，它的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，Y0開(kāi)始輸出。 5）二分頻電路N分頻電路（可參考，為原創(chuàng)，有可能錯(cuò)誤）1.集中與分散控制電路：在多臺(tái)單機(jī)組成的自動(dòng)線上，有在總操作臺(tái)上的集中控制和在單機(jī)操作臺(tái)上分散控制的聯(lián)鎖。集中與分散控制的梯形圖如圖所示。X2為選擇開(kāi)關(guān)，以其觸點(diǎn)為集中控制與分散控制的聯(lián)鎖觸點(diǎn)。當(dāng)X2為ON時(shí)，為單機(jī)分散起動(dòng)控制；當(dāng)X2為OFF時(shí)，為集中總起動(dòng)控制。在兩種情況下，單機(jī)和總操作臺(tái)都可以發(fā)出停止命令。2.閃爍電路當(dāng)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)將X0接通，啟動(dòng)脈沖發(fā)生器。延時(shí)2s后Y0接通，再延時(shí)3s后Y0斷開(kāi)。這一過(guò)程周期性地重復(fù)。Y0輸出一系列脈沖信號(hào)，其周期為5s