電氣控制與PLC1-7章課后答案

1、第一章作業(yè)參考答案1.電磁式電器主要由哪幾部分組成？各部分作用是什么？答：主要由觸頭、每戶裝置和電磁機構(gòu)組成。觸頭是執(zhí)行部件通過觸頭的動作來接通或斷開被控電路。滅弧裝置作用，熄滅電弧。電磁機構(gòu)是電磁式低壓電器的感測部件，作用是將電磁能量轉(zhuǎn)換成機械能量，帶動觸頭動作，從而實現(xiàn)電路的接通或分斷。2、何謂電磁機構(gòu)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：電磁機構(gòu)使銜鐵吸合的力與氣隙長度的關(guān)系曲線稱作吸力特性；電磁機構(gòu)使銜鐵釋放（復(fù)位）的力與氣隙長度的關(guān)系曲線稱作反力特性。 電磁機構(gòu)欲使銜鐵吸合，在整個吸合過程中，吸力都必須大于反力。反映在特性圖上就是要保持吸力特性在反力特

2、性的上方且彼此靠近。 3、單相交流電磁鐵的短路環(huán)斷裂或脫落后，在工作中會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？答：在工作中會出現(xiàn)銜鐵產(chǎn)生強烈的振動并發(fā)出噪聲，甚至使鐵芯松散得到現(xiàn)象。原因是：電磁機構(gòu)在工作中，銜鐵始終受到反力Fr的作用。由于交流磁通過零時吸力也為零，吸合后的銜鐵在反力Fr作用下被拉開。磁通過零后吸力增大，當吸力大于反力時銜鐵又被吸合。這樣，在交流電每周期內(nèi)銜鐵吸力要兩次過零，如此周而復(fù)始，使銜鐵產(chǎn)生強烈的振動并發(fā)出噪聲，甚至使鐵芯松散。 4. 常用的滅弧方法有哪些？答：多斷點滅弧，磁吹式滅弧，滅弧柵，滅弧罩。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

3、觸器的作用是控制電動機的啟停、正反轉(zhuǎn)、制動和調(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。 8、熱繼電器在電路中的作用是什么？帶斷相保護和不帶斷相保護的三相式熱繼電器各用在什么場合？答：熱繼電器利用電流的熱效應(yīng)原理以及發(fā)熱元件熱膨脹原理設(shè)計，可以實現(xiàn)三相電動機的過載保護。 三角形接法的電動機必須用帶斷相保護的三相式熱繼電器；Y形接法的電動機可用不帶斷相保護的

4、三相式熱繼電器。 9、說明熱繼電器和熔斷器保護功能的不同之處。答：熱繼電器在電路中起過載保護的作用，它利用的是雙金屬片的熱膨脹原理，并且它的動作有一定的延遲性；熔斷器在電路中起短路保護的作用，它利用的是熔絲的熱熔斷原理，它的動作具有瞬時性。 11、中間繼電器與接觸器有何異同？答：相同點：輸入信號都是電壓；都是利用電磁機構(gòu)的工作原理。不同點：中間繼電器用于小電流控制電路中，起信號傳遞、放大、翻轉(zhuǎn)和分路等作用，主要用于擴展觸點數(shù)量，實現(xiàn)邏輯控制； 接觸器用于頻繁遠距離接通或分斷電動機主電路或其他負載電路，是執(zhí)行電器，分主、輔助觸點，大多有滅弧裝置第二章作業(yè)參考答案1、三相籠型異

5、步電動機在什么條件下可直接啟動？試設(shè)計帶有短路、過載、失壓保護的三相籠型異步電動機直接啟動的主電路和控制電路，對所設(shè)計的電路進行簡要說明，并指出哪些元器件在電路中完成了哪些保護功能？答：小容量的三相籠型異步電動機（<10kW）可以采用直接啟動。 在該電路中，閉合自動開關(guān)QA0，按下啟動按鈕SF2，接觸器接觸器KM線圈通電，其常開主觸點閉合，電動機接通電源開始全壓啟動，同時接觸器KM的輔助常開觸點閉合，使接觸器KM線圈有兩條通電路徑。這樣當松開啟動按鈕SB2后，接觸器KM線圈仍能通過其輔助觸點通電并保持吸合狀態(tài)。按停止按鈕SB1，接觸器KM線圈失電，則其主觸點斷開。切斷電動機三相電源，電動

6、機M自動停車，同時接觸器KM自鎖觸點也斷開，控制回路解除自鎖。松開停止按鈕SB1，控制電路又回到啟動前的狀態(tài)。其中，起短路保護作用的是熔斷器FA；起過載保護作用的是熱繼電器BB；起失壓和欠壓保護作用的是接觸器 KM。3、某三相籠型異步電動機單向運轉(zhuǎn)，要求啟動電流不能過大，制動時要快速停車。試設(shè)計主電路和控制電路，并要求有必要的保護。答： 5、星形-三角形降壓啟動方法有什么特點并說明其適合場合？答：特點：星形啟動電流降為原來三角形接法直接啟動時的1/3，啟動電流約為電動機額定電流的2倍左右，啟動電流特性好、結(jié)構(gòu)簡單、價格低，但是啟動轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)降為原來三角形直接啟動時的1/3，轉(zhuǎn)矩特性差。 適合場

7、合：電動機空載或輕載啟動的場合。7、三相籠型異步電動機有哪幾種電氣制動方式？各有什么特點和適合場合？答：1）反接制動，特點是制動迅速、效果好，但沖擊大，通常僅適用于10kW以下的小容量電動機。2）能耗制動，特點是能耗制動比反接制動消耗的能量少，其制動電流也比反接制動電流小得多，但能耗制動不及反接制動明顯，且需要一個直流電源，控制線路相對比較復(fù)雜。適用于電動機容量較大和啟動、制動頻繁的場合。8、三相籠型異步電動機的調(diào)速方法有哪幾種？答：改變極對數(shù)p的變極調(diào)速、改變轉(zhuǎn)差率s的降壓調(diào)速和改變電動機供電電源頻率f1的變頻調(diào)速。12、某機床主軸由一臺三相籠型異步電動機拖動，潤滑油泵由另一臺三相籠型異步電

8、動機拖動，均采用直接啟動，工藝要求有;（1）主軸必須在潤滑油泵啟動后，才能啟動；（2）主軸為正向運轉(zhuǎn)，為調(diào)試方便，要求能正、反向點動；（3）主軸停止后，才允許潤滑油泵停止；（4）具有必要的電氣保護。按動SF1使QA2得電自鎖，則潤滑油泵MA2啟動，再按動SF2，可使QA1得電自鎖，主軸電動機MA1正向啟動。按SF3可使QA1得電，即主軸電動機MA1正向點動；按SF4可使QA3得電，即主軸電動機MA1反向點動。當潤滑油泵要停轉(zhuǎn)時，必須先使主軸電動機先停止，即QA1常開斷開，再按動SF6。14、設(shè)計一個控制線路，要求第一臺電動機啟動10S后，第二臺電動機自行啟動；運行5S后，第一臺電動機停止并同時

9、使第三臺電動機自行啟動；再運行10S，電動機全部停止。15、設(shè)計一小車運行控制線路，小車由異步電動機拖動，其動作程序如下：（1）小車由原位開始前進，到終端后自動停止；（2）在終端停留2 min后自動返回原位停止；（3）要求能在前進或后退途中任意位置都能停止或啟動。第三章作業(yè)參考答案5、PLC有什么特點？答：PLC的主要特點有：（1）抗干擾能力強，可靠性高；（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強；（3）編程方便，易于使用；（4）功能強大，成本低；（5）設(shè)計、施工、調(diào)試的周期短；（6）維護方便。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，信號的輸入/輸出形式及

10、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，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)，及時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，靈活性和擴展性很差。而PLC采用存儲器邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲在內(nèi)存中，靈活性和擴展性都很好。（2）工作方式繼電器控制線路中各繼電器同時都處于受控狀態(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算得出的，所以屬于串行工作方式。（3）可靠性和可維護性繼電器控制邏輯使用了大量的機械觸點，連線也多，可靠性和可維

11、護性差。而PLC采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成，PLC還配有自檢和監(jiān)督功能，可靠性和可維護性好。（4）控制速度繼電器控制邏輯依靠觸點的機械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，且機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題。而PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，屬于無觸點控制，速度極快，且不會出現(xiàn)抖動。（5）定時控制繼電器控制邏輯利用時間繼電器進行時間控制。時間繼電器存在定時精度不高，定時范圍窄，且易受環(huán)境濕度和溫度變化的影響，調(diào)整時間困難等問題。PLC使用半導(dǎo)體集成電路做定時器時基脈沖由晶振產(chǎn)生，精度相當高，且定時時間不受環(huán)境的影響，定時范圍廣，調(diào)整時間方便。（6）設(shè)計和施工使用繼電器控制

12、邏輯完成一項工程，其設(shè)計、施工、調(diào)試必須依次進行，周期長、而且修改困難。而用PLC完成一項控制工程，在系統(tǒng)設(shè)計完成后，現(xiàn)場施工和控制邏輯的設(shè)計可以同時進行，周期短，且調(diào)試和修改都很方便。11、PLC是按什么樣的工作方式進行工作的？它的中心工作過程分哪幾個階段？在每個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)掃描的方式進行工作的。它的中心工作過程分輸入采樣階段、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)存入相對應(yīng)的輸入映像寄存器中，此時輸入映像寄存器被刷新，它與外界隔離，其內(nèi)容保持不變，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段。在程序執(zhí)行

13、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，通過一定方式集中輸出，最后經(jīng)過輸出端子驅(qū)動外部負責(zé)，在下一個輸出刷新階段開始之前，輸出鎖存器的狀態(tài)不會改變。12、一般來說，PLC對輸入信號有什么要求？答：要求：輸入信號的寬度大于一個掃描周期，或者說輸入信號的頻率不能太高，否則很可能造成信號的丟失。第四章作業(yè)參考答案4、PLC中的內(nèi)部編程資源（即軟元件）為什么被稱作軟繼電器？某主要特點是什么？答：軟元件是PLC內(nèi)部的具有一定功能的器件，實際上是由電子電路和寄存器及存儲器單元等組成。它們都具有繼電器特性，但沒有機械性

14、的觸點。為了把這種元器件與傳統(tǒng)電氣控制電路中的繼電器區(qū)別開來，把它們稱做軟繼電器。其主要特點是：（1）軟元件是看不見、摸不著的，也存在物理性的觸點；（2）每個軟元件可提供無限多個常開觸點和常閉觸點，即它們的觸點可以無限次使用；（3）體積小、功耗低、壽命長。5、S7-200系列PLC中有哪些軟元件？答：輸入繼電器I、輸出繼電器Q、通用輔助繼電器M、特殊繼電器SM、變量存儲器V、局部變量存儲器L、順序控制繼電器S、定時器T、計數(shù)器C、模擬輸入映像寄存器AI、模擬輸出映像寄存器AQ、高速計數(shù)器HC、累加器AC。第五章作業(yè)參考答案10、試設(shè)計一個照明燈的控制程序。當接在I0.0上的聲控開關(guān)感應(yīng)到聲音信

15、號后，接在Q0.0上的照明燈可發(fā)光30S。如果在這段時間內(nèi)聲控開關(guān)又感應(yīng)到聲音信號，則時間間隔從頭開始。這樣可確保最后一次感應(yīng)到聲音信號后，燈光可維持30S的照明。11、試設(shè)計有一個搶答器電路程序。出題人提出問題，3個答題人按動按鈕，僅僅是最早按的人面前的信號的亮。然后出題人按動復(fù)位按鈕后，引出下一個問題。12、用簡單設(shè)計法設(shè)計一個對鍋爐鼓風(fēng)機和引風(fēng)機控制的梯形圖程序。控制要求：（1）開機前首先啟動引風(fēng)機，10S后自動啟動鼓風(fēng)機；（2）停止時，立即關(guān)斷鼓風(fēng)機，經(jīng)20S后自動關(guān)斷引風(fēng)機。第六章作業(yè)參考答案 5、用功能圖方法完成第5章5.5.2節(jié)應(yīng)用舉例中【例5-2】的編程。要求畫出功能

16、圖、梯形圖。設(shè)計完成后，試分析兩種編程方法在設(shè)計順序控制邏輯程序時不同之處。（2）梯形圖兩種編程方法在設(shè)計順序控制邏輯程序時不同之處：運用簡單設(shè)計法時，主要憑設(shè)計者的經(jīng)驗來完成，通過理清控制的邏輯關(guān)系，寫出邏輯函數(shù)，然后用梯形圖的形式直接畫出控制程序。其控制程序看起來比較簡單，但可讀性不高，不適合初學(xué)者使用。 而運用功能圖的方法來設(shè)計順序控制邏輯程序時，只要分析清楚控制要求，按照一個步驟一個狀態(tài)，很容易就可以畫出功能圖，然后再轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的順序控制梯形圖。其功能圖比較容易設(shè)計，且可讀性強，不過轉(zhuǎn)換成梯形圖的過程比較繁瑣。 6、圖6-19（a）為人行道和馬路的信號燈系統(tǒng)。當人過馬路時，可按下分別安裝在馬路兩側(cè)的按鈕I0.0或I0.1，則交通燈（紅燈、黃燈、綠燈三種類型）系統(tǒng)按圖6-19（b）中形式工作。在工作期間，任何按鈕按下都不起作用。 試設(shè)計該控制系統(tǒng)的功能圖，并畫出梯形圖，寫出語句表。I/O分配表I0.0、I0.1 按鈕Q0.0 馬路綠燈Q0.1 馬路黃燈Q0.2 馬路紅燈Q0.3 人行道紅燈Q0.4 人行道綠燈（2）梯形圖第七章作業(yè)參考答案 7、試設(shè)計一個計數(shù)器，要求如下：（1）計數(shù)范圍是0255；（2）計數(shù)脈沖為SM0.5；（3）輸入I0.0的狀態(tài)改