上海海事大學(xué)可編程控制器考試試題示例

1、20上海海事大學(xué)電氣系PLC 考試試題類型示例 測控122班委會編制1. 籠型電動機(jī)的起動控制線路1）用接觸器直接起動2）降壓起動控制線路星形三角形換接降壓起動控制線路PLC實現(xiàn) 定子串電阻降壓起動控制線路時間原則控制：以時間作為控制的變化參量，主要采用時間繼電器進(jìn)行控制的方法稱為時間原則控制。例如，定子繞組串電阻降壓起動控制電路。如圖3-15所示，主電路由接觸器KM1、KM2主觸點構(gòu)成串電阻接線和短接電阻接線，并由時間繼電器KT實現(xiàn)從起動到正常工作狀態(tài)的切換。按下起動按鈕SB2，接觸器KM1線圈得電，電動機(jī)串電阻降壓起動。同時，時間繼電器KT線圈得電，經(jīng)過一定時間，其延時閉合動合觸點閉合，K

2、M2線圈得電，KM1、KT線圈斷電。KM2主觸點閉合，電阻短接，電動機(jī)全壓運行。時間原則控制多用于難以直接檢測變化參量的自動控制中，而且時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為正向起動按鈕，SB2為反向起動按鈕。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，實現(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即可實現(xiàn)電動機(jī)反向工作，SB1、SB2可以采用復(fù)合按鈕（如圖3-12）或轉(zhuǎn)換開關(guān)。電動機(jī)正反轉(zhuǎn) PLC控制：4）正反轉(zhuǎn)自動循環(huán)線路行程控制原理：限位開關(guān)SQ

3、1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)械擋鐵裝在運動部件上。正向運動時，按正轉(zhuǎn)按鈕SB2，KM1通電自鎖，電動機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，帶動工作臺左移。壓下SQ1，其常閉觸點斷開，切斷KM1的線圈電路。同時，SQ1的常開觸點閉合，接通KM2的線圈電路，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，帶動工作臺右移，壓下SQ2，工作臺實現(xiàn)左右移動的自動控制。限位開關(guān)SQ3、SQ4分別起到左右超限位保護(hù)作用，當(dāng)工作臺移動到左右的極限位置時動作。注意：運動部件經(jīng)過一次自動往復(fù)循環(huán)，電動機(jī)要進(jìn)行兩次反接制動過程，易出現(xiàn)較大的反接制動電流和機(jī)械沖擊。因此，這種電路只適用于電動機(jī)容量較小，循環(huán)周期較長，電動機(jī)轉(zhuǎn)軸具有足夠剛性的拖動系統(tǒng)

4、中。在選擇接觸器容量時，應(yīng)比一般情況下選擇的容量大一些。5）多電機(jī)順序啟動以車床主軸為例，主電路如圖3-13a所示，主軸拖動電動機(jī)M1，潤滑油泵電動機(jī)M2?？刂齐娐啡鐖D3-13b所示，KM2的常開觸點串入KM1的線圈電路中，實現(xiàn)先KM2 通電、后KM1通電的順序動作。起動時，同時按下按鈕SB2、SB4，油泵先給齒輪箱供油潤滑，KM2的常開觸點閉合，然后才允許主軸拖動電動機(jī)起動。PLC實現(xiàn)：如圖所示。Y0的常開觸點串在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為起動按鈕，X

5、1、X3為停止按鈕。6）多地點控制如圖3-18所示，進(jìn)行兩地控制，應(yīng)當(dāng)有兩組按鈕，其線路設(shè)計的普遍規(guī)則是：各個操作地點的起動按鈕（常開觸點）并聯(lián)，即邏輯“或”的關(guān)系；停車按鈕（常閉按鈕）串聯(lián)，即邏輯“與非”的關(guān)系。多地控制電路PLC實現(xiàn)：下圖是兩個地方控制一個繼電器線圈的程序。其中X0和X1是一個地方的起動和停止控制按鈕，X2和X3是另一個地方的起動和停止控制按鈕。 兩臺交流異步電動機(jī)，一臺啟動10s后第二臺啟動，停車時兩臺同時停止。欲實現(xiàn)這一功能。給兩臺電機(jī)供電的兩只交流接觸器要占用PLC的兩個輸出口（Y0及Y2）。由于是兩臺電機(jī)聯(lián)合啟停，僅選一只啟動按鈕（X0）和一只停止按鈕（X2），但延

6、時功能需一只定時器（T1）。線路中的保護(hù)措施在電氣控制線路中，常用的保護(hù)措施有：短路電流保護(hù)，過電流保護(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）過電流繼電器保護(hù)或斷路器保護(hù) 2. 過電流保護(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）弱磁場保護(hù) （2）超速保護(hù) 6. 電動機(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的常閉觸點為聯(lián)鎖保護(hù)。橫梁控制線路設(shè)計：根據(jù)橫梁升降機(jī)構(gòu)的工藝要求，在控制電路中應(yīng)用了多個典型線路設(shè)

7、計基本規(guī)律：1點動控制 例如，上升運動為調(diào)整運動，并且是手動控制，因此采用點動控制。下降運動也是如此。 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運動，因此要求電動機(jī)M1、M2可以實現(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常開觸點，為防止在放松過程中按鈕SB1松開，加入KM3的自鎖觸點。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。 5順序起動控制 例如，時間繼電器KT和下降繼電器KM2的動作順序為下降動作結(jié)束時，時間繼電器動作。因此，將KM2的常開觸點加入到KT線圈的控制電路中。 6行程原則控制 例如，限位開關(guān)SQ1、S

8、Q2、SQ3，分別實現(xiàn)放松、上升、下降的極限位置控制。 7時間原則控制 例如，時間繼電器KT控制回升運動。 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，先設(shè)計能夠基本滿足工藝要求的電路，經(jīng)過反復(fù)修改和試驗，使電路符合設(shè)計要求，并增加保護(hù)環(huán)節(jié)。這種方法常為工程設(shè)計人員采用，但設(shè)計的電路觸點不一定最少，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，綜合了計算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體存儲技術(shù)和自動控制技術(shù)的一種工業(yè)控制專用計算機(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）、存儲器、輸入輸出（I/O）部件、電源

9、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) 戶程 程序 序存儲器B微處理器CPU輸出部件電源部件接受現(xiàn)場信號驅(qū)動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)稱為一個掃描周期，每一個掃描周期分為輸入采樣、執(zhí)行程序、輸出刷新和通訊四個階段。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

10、期間，即使輸入狀態(tài)變化，輸入數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容也不會改變。這些變化只能在下一個掃描周期輸入采樣時讀入。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、先上后下地對每條指令進(jìn)行掃描，并按程序中規(guī)定讀入某個輸出、內(nèi)部輔助繼電器、定時器、計數(shù)器的狀態(tài)。然后，進(jìn)行邏輯運算。運算結(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)動輸出電路。這才是PLC的實際輸出。4. 通訊輸出刷新過后，PLC進(jìn)入與編程器和上位機(jī)或下

11、位機(jī)通訊（如果有通訊請求）。在與編程器通訊過程中，編程器把編程和修改的參數(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、清內(nèi)存等命令。 以上四個階段構(gòu)成了PLC執(zhí)行用戶程序的一個工作周期。在PLC內(nèi)部設(shè)置了監(jiān)視定時器，對每個掃描周期進(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的編程語言1. 順序功能表圖（SFC） 步1 步2 步3動作1動作2動作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

12、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)的繼電接觸器控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。由于采用了微控制器和計算機(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： 1傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)是針對一定的生產(chǎn)機(jī)械、固定的生產(chǎn)工藝而設(shè)計，采用硬接線方式安裝而成，只能進(jìn)行開關(guān)量的控制；而PLC采用軟件編程來實現(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，并且可以實現(xiàn)開關(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，隨著控制對象的增多，必然要增加繼電器數(shù)目，提高系統(tǒng)的運營成本；而對于PLC來說，只需要改變程序就可以實現(xiàn)較復(fù)雜的控制功能。3繼電接觸器控制系統(tǒng)在長期使用的過程中，

13、受接觸不良和觸點壽命的影響，可靠性低；PLC由于采用了微電子和計算機(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)計重新配置；而PLC在I/O點數(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)的過程中，傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)，大多數(shù)將

14、被PLC控制系統(tǒng)所取代。梯形圖到指令語句表：1） 2）LD X1OR X2ORI M105OUT Y1LD X3OR M100ANI X4ORI M100OUT M100MPPAND X4MPSAND X5OUT Y2MPPAND X6OUT Y3LD X0MPSAND X1MPSAND X2OUT Y0MPPANDX3OUT Y13）時序圖到梯形圖：1）編程實現(xiàn)按鈕X0按一下，Y0輸出如下圖脈沖波形用SET ,RST指令如何實現(xiàn)？2）啤酒生產(chǎn)線中有一個環(huán)節(jié)是對成品進(jìn)行裝箱，假設(shè)每12瓶裝為一箱，思考如何實現(xiàn)。3）多個定時器組合電路 如圖所示。當(dāng)X0接通，T0線圈得電并開始延時，延時到T0常開

15、觸點閉合，又使T1線圈得電，并開始延時，當(dāng)定時器T1延時到，其常開觸點閉合，再使T2線圈得電，并開始延時，當(dāng)定時器T2延時到，其常開觸點閉合，才使Y0接通。因此，從X0為ON開始到Y(jié)0接通共延時9000s。4）定時器和計數(shù)器組合當(dāng)X1為ON時，T1開始定時，0.6s后T1定時時間到，其常閉觸點斷開，使它自己復(fù)位，復(fù)位后T1的當(dāng)前值變?yōu)?，同時它的常閉觸點接通，使它自己的線圈重新通電，又開始定時。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脈沖信號發(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計數(shù)，計滿3個數(shù)后，C0的當(dāng)前值等于設(shè)定值，它的常開觸點閉合，Y0開始輸出。 5）二分頻電路N分頻電路（可參考，為原創(chuàng)，有可能錯誤）1.集中與分散控制電路：在多臺單機(jī)組成的自動線上，有在總操作臺上的集中控制和在單機(jī)操作臺上分散控制的聯(lián)鎖。集中與分散控制的梯形圖如圖所示。X2為選擇開關(guān)，以其觸點為集中控制與分散控制的聯(lián)鎖觸點。當(dāng)X2為ON時，為單機(jī)分散起動控制；當(dāng)X2為OFF時，為集中總起動控制。在兩種情況下，單機(jī)和總操作臺都可以發(fā)出停止命令。2.閃爍電路當(dāng)撥動開關(guān)將X0接通，啟動脈沖發(fā)生器。延時2s后Y0接通，再延時3s后Y0斷開。這一過程周期性地重復(fù)。Y0輸出一系列脈沖信號，其周期為5s，脈寬為3s。2.