電氣與可編程控制技術課后習題答案

習題11.簡述交流接觸器的重要技術參數及其含義。解：極數：按接觸器主觸頭的數量不同可分為兩極、三極和四極接觸器；額定工作電壓：主觸頭之間的正常工作電壓值；額定工作電流：主觸頭正常工作時的電流值；約定發(fā)熱電流：在規(guī)定條件下實驗時，電流在8H工作制下，各部分溫升不超過極限時接觸器所承載的最大電流；額定通斷能力：在規(guī)定條件下能可靠地接通和分斷的電流值；線圈額定工作電壓：接觸器電磁線圈正常工作電壓值；允許操作頻率：接觸器在每小時內可實現的最高操作次數。2.如何選用接觸器？解：選用原則：（1）根據主觸頭接通或分斷電流的性質擬定選擇直流接觸器或交流接觸器。（2）根據接觸器所控制負載的工作任務來選擇相應使用類別的接觸器。（3）根據負載功率和操作情況擬定接觸器主觸頭的電流等級。（4）根據接觸器主觸頭接通與分斷主電路電壓等級擬定接觸器的額定電壓。（5）接觸器線圈的額定電壓應由所連接的控制電路電壓決定。（6）接觸器觸頭的數目和種類應滿足主電路和控制電路的需求。3.電磁式接觸器與電磁式繼電器的區(qū)別有哪些?解：電磁式繼電器是輸入電壓或電流，運用電磁原理使銜鐵吸合動作帶動動觸頭動作的控制電器。雖然繼電器與接觸器都是用來自動接通與分斷電路，但是它們有著不同的用處：繼電器的觸頭是用來接通與分斷控制電路，而接觸器的主觸頭一般用來接通與分斷大電流的主電路；繼電器的輸入量可以是各種電量或非電量，而接觸器只能對電壓的變化做出反映。因而，繼電器主觸頭額定電流較小，一般為5A以下。4.電磁式繼電器結構上重要有哪些部分組成？解：電磁機構：直流繼電器的電磁機構均為U形拍合式；交流電磁機構有U形拍合式、E形直動式、螺管式等結構形式；觸頭系統：一般采用橋式觸頭，有常開與常閉兩種形式，沒有滅弧裝置；調節(jié)裝置：繼電器可以通過改變其釋放彈簧松緊限度的調節(jié)裝置和改變釋放時初始狀態(tài)磁路氣隙大小的調節(jié)裝置來改變繼電器的動作參數，如調節(jié)螺母和非磁性墊片等。5.如何選用電磁式繼電器？解：選用原則：（1）使用類別選用根據繼電器的用途來選擇相應繼電器類別，如AC-11控制交流電磁鐵負載，DC-11控制直流電磁鐵負載。（2）額定工作電流與額定工作電壓的選擇在相應使用類別下，繼電器最高工作電壓為繼電器的絕緣電壓，繼電器最高工作電流應小于繼電器額定發(fā)熱電流。（3）工作制的選用繼電器工作制應與使用場合工作制一致，且實際操作頻率應低于繼電器額定操作頻率。（4）返回系數的調節(jié)根據控制規(guī)定來調節(jié)電壓和電流繼電器的返回系數，一般采用增長銜鐵吸合后的氣隙、減小銜鐵打開后的氣隙和適當放松釋放彈簧等措施來調整。6.電磁式繼電器的重要參數有哪些？解：繼電器的重要參數：（1）額定參數繼電器線圈和觸頭在正常工作時允許的電壓值或電流值稱為繼電器額定電壓或者額定電流。（2）動作參數涉及繼電器的吸合值與釋放值。對于電壓繼電器有吸合電壓與釋放電壓；對于電流繼電器有吸合電流與釋放電流。（3）返回系數是指繼電器釋放值與吸合值的比值，用來表達。（4）整定值繼電器動作參數的實際整定數值。可人為調整。（5）動作時間分吸合時間和釋放時間兩種。（6）靈敏度是指繼電器在整定值下動作時所需最小功率或安匝數。7.簡述熱繼電器的重要作用。解：熱繼電器在電路中不能用于瞬時過載保護，也不能用于短路保護，只能用于電動機等設備的長期過載保護。8.熱繼電器能否作電路的短路保護，為什么？解：不能用作短路保護。由于熱繼電器是通過雙金屬片發(fā)熱來實現動作保護的，對于短路時瞬間的電流過大不能及時做出反映。雙金屬片式熱繼電器一般用于輕載、不頻繁起動的電動機的過載保護。重載、頻繁起動的電動機，則可用過電流繼電器作它的過載和短路保護。9.如何選用熱繼電器為電動機作過載保護？解：熱繼電器重要用于電動機的過載保護，選擇熱繼電器時應考慮電動機的工作環(huán)境、起動情況、負載性質等因素：（1）熱繼電器結構型式的選擇星形聯結的電動機可選用兩相或三相結構熱繼電器；三角形聯結的電動機應選用帶斷相保護裝置的三相結構熱繼電器。（2）根據被保護電動機的實際起動時間選取6倍額定電流下具有相應可返回時間的熱繼電器。一般熱繼電器的可返回時間大約為6倍額定電流下動作時間的50%~70%。（3）熱元件額定電流的選取一般可按下式選?。?。10.低壓斷路器有哪些脫扣器，各起哪些保護功能？解：脫扣器涉及過流脫扣器，失壓（欠電壓）脫扣器、熱脫扣器和分勵脫扣器。過流脫扣器起短路或過電流保護作用，失壓（欠電壓）脫扣器起失壓或欠電壓保護作用，熱脫扣器起到過載保護的作用，分勵脫扣器用于遠距離使低壓斷路器斷開電路。11.如何選用熔斷器為電動機作短路保護？解：（1）熔斷器類型的選擇根據線路的規(guī)定、使用場合和安裝條件選擇。（2）熔斷器額定電壓的選擇其額定電壓應大于或等于線路的工作電壓。（3）熔斷器額定電流的選擇其額定電流必須大于或等于所裝熔體的額定電流。（4）熔體額定電流的選擇與負載大小、負載性質有關。對于負載平穩(wěn)無沖擊電流的照明電路、電熱電路可按負載電流大小來擬定熔體的額定電流；對于有沖擊電流的電動機負載電路，為起到短路保護作用，又保證電動機正常啟動，其熔斷器熔體額定電流按以下三種情況選擇：a)對于單臺電機長期工作的情況，則：=(1.5～2.5)b)對于單臺頻繁起動電動機的情況，則：=(3～3.5)c)對于多臺電動機公用一個熔斷器保護時，則：=(1.5～2.5)+。12.時間繼電器如何分類？解：時間繼電器的種類很多，按其動作原理可分為電磁式、空氣阻尼式、電子式等。按觸點延時方式可分為通電延時型和斷電延時型。13.什么是主令電器？解：主令電器是一種在電氣自動控制系統中用于發(fā)送或轉換控制指令的電器。它一般用于控制接觸器、繼電器或其他電器線路，使電路接通或分斷，從而實現對電力傳輸系統或生產過程的自動控制。14.如何選用行程開關？解：行程開關的選用原則：（1）根據應用場合及控制對象選擇種類。（2）根據安裝使用環(huán)境選擇防護型式。（3）根據控制回路的電壓和電流等級選擇行程開關系列。（4）根據運動機械與行程開關的傳力和位移關系選擇行程開關的頭部形式。15.如何選用低壓斷路器？解：低壓斷路器常用來作電動機的過載與短路保護，其選用原則是：（1）低壓斷路器額定電壓等于或大于電路額定電壓。（2）低壓斷路器額定電流等于或大于電路或設備額定電流。（3）低壓斷路器通斷能力等于或大于電路中也許出現的最大短路電流。（4）欠電壓脫扣器額定電壓等于電路額定電壓。（5）長延時電流整定值等于電動機額定電流。（6）瞬時整定電流：對于保護籠型異步電動機的斷路器，整定電流為8~15倍的電動機額定電流；對于保護繞線轉子異步電動機的斷路器，整定電流為3~6倍的電動機額定電流。（7）6倍長延時電流整定值的可返回時間等于或大于電動機實際啟動時間。16.簡述速度繼電器的工作原理。解：速度繼電器工作原理：當繼電器使用時，其轉子的軸與電動機轉子的軸相連，定子套裝在轉子外圍。當電動機轉動時，其轉子帶動速度繼電器轉子旋轉，定子內的繞組因切割磁場而產生感應電動勢，形成感應電流，并在磁場的作用下產生電磁轉矩，使定子朝著轉子旋轉方向轉動，當定子轉到一定角度時，壓下相應方向的常閉觸頭使常閉觸頭斷開、常開觸頭閉合。推動觸頭的同時也壓縮相應的反力彈簧，阻止定子轉子繼續(xù)偏轉。當電動機轉速下降并降到一定值時，電磁轉矩小于反力彈簧的拉力，定子返回原位，繼電器觸頭也恢復到初始狀態(tài)。通過調節(jié)螺釘的松緊，可以調節(jié)反力彈簧的拉力的大小，即調整了觸頭動作所需的轉子轉速。當電動機轉動方向不同時，其定子擺桿推動的觸頭也不同。習題21.常用的電氣控制系統圖有哪幾種？解：常用的電氣系統圖涉及3種：電氣原理圖、電器布置圖和安裝接線圖。2.簡述繪制電氣原理圖的原則。解：應注意遵循以下原則：（1）電氣原理圖中各電器元件的圖形符號和文字符號必須按相應國家標準繪制和標注，同一功能的電氣元件應畫在一起，但同一電器的各部件不一定畫在一起。各電器元件布局上按功能分開畫出，如主電路、控制電路、照明電路、信號電路和保護電路等，按照“從左到右、從上到下”的順序布置，并且盡也許按動作順序排列。（2）電氣原理圖中的電氣元器件、電源線、觸頭等均按標準規(guī)定的圖形符號統一繪制，并用國家標準規(guī)定的文字符號標注。三相交流電源集中水平畫在圖面上方，相序從上到下依次為L1、L2、L3，中性線（N）和保護接地線（PE）排在L的下方。各元件的觸頭狀態(tài)均按電磁線圈未通電或沒有外力作用時的狀態(tài)畫出。觸頭的圖形符號垂直放置時，按“左開右閉”的原則繪制，即常開觸頭的方向向左、常閉觸頭的方向向右；水平放置時按“上閉下開”的原則繪制，即常開觸頭的方向向上，常閉觸頭的方向向下。（3）電路中，對于需要測試和可以拆接的連接點采用“空心圓”表達；有導電關系的導線連接點，用“實心圓”表達；無導電關系的導線交叉點不畫實心圓，電路繪制中應盡量避免線條交叉。（4）電氣原理圖繪制規(guī)定層次分明，各電器元件及觸頭安排合理，既要保證用最少的元件、最少的導線、最少的觸頭，又要保證電路運營可靠，安裝、維修和調試方便。3.電氣原理圖中，QS、FU、KM、KT、KA、SB、KS分別表達哪些電器元件？解：QS：刀開關；FU：熔斷器；KM：接觸器；KT時間繼電器；KA：中間繼電器；SB：按鈕；KS：速度繼電器。4.什么是自鎖和互鎖？舉例說明各自的作用。解：依靠接觸器自身的輔助觸頭使接觸器線圈保持帶電的現象稱為自鎖；兩個接觸器自身的常閉觸頭，分別串接在兩個接觸器的控制電路中，KM1常閉觸頭串接在KM2控制支路，KM2常閉觸頭串接在KM1控制支路，構成了一種互相制約的關系，這種關系稱為互鎖。5.什么是電氣互鎖，什么是機械互鎖？解：運用接觸器自身的常閉觸頭進行互鎖，稱為電氣互鎖；運用正、反轉的控制按鈕的常閉輔助觸頭分別串接在反轉控制電路和正轉控制電路中，從而實現對對方接觸器的制約，這種互鎖稱為機械互鎖或按鈕互鎖。6.試畫出用按鈕選擇電動機點動和連續(xù)運轉切換的控制電路。解：如下圖：7.設計一個控制電路，規(guī)定第一臺電動機M1起動10s后，第二臺電動機M2自行起動，運營5s后第一臺電動機停止，再運營10s后第二臺也停止運營。解：請選用兩個接觸器KM1、KM2和兩個時間繼電器KT1、KT2分別控制兩臺電動機的起停。其中KT1的常開延時閉合觸點串接在KM2的控制電路中，KT2的常閉延時開按鈕串接在KM1電路中。圖略。8.試分析圖2-7電路的工作原理，并說明電路中各電器觸頭的作用。解：如圖2-7所示，圖中電動機M1、M2分別由接觸器KM1、KM2控制，兩者在主電路中是并列關系，其順序起動過程重要在控制電路完畢。控制電路中，當SB2按鈕按下，接觸器KM1線圈通電，其常閉輔助觸頭閉合，M1電動機起動；同時，接在接觸器KM2支路的接觸器KM1的常開輔助觸頭閉合，使得KM2支路具有了起動條件，此時，按下SB3，則接觸器KM2線圈通電，其常閉輔助觸頭閉合，M2電動機起動。由此可見，M1、M2兩臺電動機在控制電路上具有順序起動的邏輯，M1電動機必須先于M2電動機起動，否則M2電動機無法起動。兩臺電動機起動之后，KM1、KM2的常開輔助觸頭均閉合，此時，若按下M1停止按鈕SB1，由于KM2常開輔助觸頭的存在，無法停止M1電動機。因此，必須先按M2停止按鈕SB3，使M2電動機先停止，KM2斷電后，才可以按下按鈕SB1停止M1電動機。所以，此電路不僅具有順序起動控制，還具有按順序停止的控制作用。9.試分析圖2-10電路的工作原理，并說明電路中各電器觸頭的作用。解：電路工作原理：合上電源開關QS，按下起動按鈕SB2，KM1、KT、KM3線圈同時通電并自鎖，電動機三相繞組按星形接法接入三相交流電源開始減壓起動。由于時間繼電器KT線圈帶電，經一段時間延時后電動機達成額定轉速，其延時斷開常閉觸頭KT斷開，使KM3失電，而延時閉合常開觸頭閉合，使接觸器KM2線圈得電，從而使電動機定子繞組由星形接法切換到三角形接法，實現全壓運營。該控制電路由三個接觸器KM1、KM2、KM3和一個通電延時型時間繼電器KT，熱繼電器FR，按鈕SB1、SB2等元件組成，具有短路保護、過載保護和失壓保護等功能。10.試分析圖2-12電路的工作原理，并說明電路中各電器觸頭的作用。解：電路工作原理：合上電源開關QS，按下起動按鈕SB2，KM1、KT線圈同時帶電并自鎖，將自耦變壓器接入，電動機由自耦變壓器TA二次供電減壓起動。當電動機轉速接近額定轉速時，時間繼電器KT常開延時閉合觸頭閉合，使KA線圈通電并自鎖，KA常開輔助觸頭接通KM2，常閉觸頭斷開KM1，KM1斷電釋放，將自耦變壓器從電路中切除。同時，KM2的常閉輔助觸頭斷開自耦變壓器的二次側，電動機進入全壓運營狀態(tài)。圖中接觸器KM1為減壓起動接觸器，接觸器KM2為全壓運營接觸器，KA為中間繼電器，KT為時間繼電器，TA為自耦變壓器。11.什么是減壓起動？減壓起動的方法重要有哪些？解：三相異步電動機采用全壓直接起動時，雖然控制線路簡樸、維護方便，但起動電流較大，約為正常工作電流的4~7倍。因此，三相異步電動機當容量大于10KW時，必須采用減壓起動方式起動。常見的減壓起動電路有：星形—三角形減壓起動電路、定子串電阻減壓起動電路、自耦變壓器減壓起動電路等。12.什么是反接制動？解：所謂反接制動是運用改變電動機電源相序，使電動機定子繞組產生的旋轉磁場方向與轉子旋轉方向相反，從而產生制動力，使電動機轉速迅速下降。13.什么是能耗制動？解：所謂能耗制動是在三相異步電動機脫離三相交流電源后，在定子繞組中通入一個直流電源，建立恒定的靜止磁場，慣性旋轉的轉子繞組切割定子恒定磁場，產生與慣性運動方向相反的電磁轉矩，從而達成制動的目的。14.簡述反接制動的優(yōu)缺陷。解：反接制動的優(yōu)點是制動力矩大，制動迅速，缺陷是制動精度較差，制動過程沖擊大，容易損壞傳動部件，能量消耗較大。因此反接制動合用于系統慣性較大，制動規(guī)定迅速，操作不頻繁的場合。15.簡述能耗制動的優(yōu)缺陷。解：能耗制動的優(yōu)點是制動平穩(wěn)且能量消耗小，缺陷是制動力較弱，此外需要額外的交直流轉換裝置。能耗制動一般用于制動規(guī)定平穩(wěn)、準確的場合。16.試設計一種準時間順序起動3臺電動機的控制電路，并說明其工作原理。解：需要3個接觸器KM1、KM2、KM3分別控制3臺電動機，并選用2個時間繼電器控制順序起動。當KM1起動時，KT1線圈帶電，其常開延時閉合觸頭延時閉合則KM2帶電起動；KM2起動時，KT2線圈帶電，其常開延時閉合觸頭延時閉合則KM3帶電起動。圖略。習題33-1電氣設計重要涉及哪些內容？解：電氣控制系統的設計一般涉及擬定拖動方案，選擇電動機的功率和設計電氣控制電路。電氣控制電路的設計又分為主電路設計和控制電路設計，一般情況下電氣控制電路的設計指的是控制電路的設計。3-2試選用按鈕、接觸器等控制三相感應電機啟停，并需要過載和短路保護。其中三相感應電機額定功率為5.5kW，額定電壓380V，起動電流為額定電流的7倍。試選擇接觸器、熔斷器、熱繼電器及電源開關。解：（1）接觸器額定電壓380，額定電流14.5A，線圈額定電壓380V，可選用CJ20-40交流接觸器。（2）熔斷器額定電流為50A，可選用RL1-60型熔斷器，配用50A的熔體。（3）熱繼電器的額定電流為14.5A，可選用JB16B20-3型熱繼電器，熱元件電流等級為16A，它的電流調節(jié)范圍為10—16A，可以將電流調整在14.5A。（4）電源開關可選擇HD型刀開關和空氣開關。5.5KW380V電機的額定電流是14.5A左右，電機是重型負載，星三角啟動瞬間（啟動3~5秒）電流是額定電流的3-6倍，達成90A左右，可選20-25A空氣開關。3-3對保護一般照明線路的熔體額定電流該如何選擇？對保護一臺電動機和多臺電動機的熔體額定電流該如何選擇？解：（1）一般照明線路沒有沖擊電流的負載，應使熔體的額定電流等于或稍大于線路工作電流I，即式中—熔體額定電流—工作電流（2）對于一臺電動機，熔體額定電流可按下列關系選擇：或式中，—異步電動機額定電流—異步電動機的起動電流（3）對于多臺電動機，假如用一個熔斷器保護，熔體按下列關系選擇：式中—也許出現的最大電流。假如幾臺電動機不同時起動，則為容量最大一臺電動機起動電流，加上其它臺電動機的額定電流。3-4簡要說明在電氣控制電路設計過程中應遵循的基本原則和注意事項。解：(1)同一組件中電器元件的布置應注意將體積大和較重的電器元件安裝在電器板的下面，而發(fā)熱元件應安裝在電氣箱(柜)的上部或后部，但熱繼電器宜放在其下部，由于熱繼電器的出線端直接與電動機相連便于出線，而其進線端與接觸器直接相連接，便于接線并使走線最短，且宜于散熱；(2)強電弱電分開并注意屏蔽，防止外界干擾；(3)需要經常維護、檢修、調整的電器元件安裝位置不宜過高或過低，人力操作開關及需經常監(jiān)視的儀表的安裝位置應符合人體工程學原理；(4)電器元件的布置應考慮安全間隙，并做到整齊、美觀、對稱，外形尺寸與結構類似的電器可安放在一起，以利加工、安裝和配線。若采用行線槽配線方式，應適當加大各排電器間距，以利布線和維護；(5)各電器元件的位置擬定以后，便可繪制電器布置圖。電氣布置圖是根據電器元件的外形輪廓繪制的，即以其軸線為準，標出各元件的間距尺寸。每個電器元件的安裝尺寸及其公差范圍，應按產品說明書的標準標注，以保證安裝板的加工質量和各電器的順利安裝。大型電氣柜中的電器元件，宜安裝在兩個安裝橫梁之間，這樣，可減輕柜體重量，節(jié)約材料，此外便于安裝，所以設計時應計算縱向安裝尺寸；(6)在電器布置圖設計中，還要根據本部件進出線的數量、采用導線規(guī)格及出線位置等，選擇進出線方式及接線端子排、連接器或接插件，并按一定順序標上進出線的接線號。3-5某機床主軸電機由一臺籠型電動機拖動，油泵由另一臺籠型電機拖動，采用直接起動方式。試設計控制電路，其工藝規(guī)定是：（1）主軸電機規(guī)定可以正向，反向運轉，并可以實現點動控制。（2）主軸電動機必須在油泵電動機起動后才干起動，油泵電動機必須在主軸電動機停止后才干停止。（3）具有必要的電氣保護。解：控制電路設計原理圖如下圖所示：其中KM1控制油泵電機，KM2，KM3控制主軸電機正反轉，SA1，SA2主軸電機點動轉換按鈕。EMBEDVisio.Drawing.11習題41.什么是可編程控制器？解：可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定期、計數和算術運算等操作命令，并通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其有關的設備，都應按易于與工業(yè)控制系統聯成一個整體，易于擴充功能的原則而設計。2.可編程控制器重要有哪些特點？解：可靠性高，抗干擾能力強2、通用性強，使用方便3、程序設計簡樸，易學易懂4、采用先進的模塊化結構，系統組合靈活方便5、系統設計周期短6、安裝簡便，調試方便，維護工作量小7、對生產工藝改變適皮性強，可進行柔性生產3．舉例說明可編程控制器目前的應用場合。解：開關邏輯控制、模擬量控制、順序（步進）控制、定期控制、計數控制、閉環(huán)過程控制、數據解決、通信和聯網4．簡述PLC的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢。解：PLC的發(fā)展過程代次器件功能特點應用范圍第一代1969~19721位微解決器邏輯運算、定期、計數替代傳統的繼電控制第二代1973~19758位微解決器及存儲器數據的傳送和比較、模擬量的運算，產品系列化能同時完畢邏輯控制、模擬量控制第三代1976~1983高性能8位微解決器解決速度提高，向多功能及聯網通信發(fā)展復雜控制系統及聯網通信第四代1983～至今16位、32位微解決器邏輯、運動、數據解決、聯網功能的名副其實的多功能分級網絡控制系統發(fā)展趨勢1、高速、大存儲容量方向發(fā)展向多品種方向發(fā)展（1）采用模塊化結構（2）開發(fā)更豐富的I/O模塊（3）PLC的規(guī)模向兩端發(fā)展（4）發(fā)展容錯技術（5）增強通信網絡功能（6）實現軟、硬件標準化5．可編程控制器按組成結構形式可分為？解：整體式、機架模塊式、分散式可編程控制器按輸入/輸出點數可分為？解：小型機、中型機、大型機可編程控制器根據其不同的用途可分為？解：順序邏輯控制、閉環(huán)過程控制、多級分步式和集散控制系統、數字控制和機器人控制比較并說明PLC與繼電接觸器控制系統的區(qū)別和聯系。解：組成器件不同、觸點數量不同、實行控制的方法不同、工作方式不同比較并說明PLC與微機（MC）的區(qū)別和聯系。解：(1)PLC抗干擾性能比MC強；(2)PLC編程比MC簡樸；(3)PLC設計調試周期短；(4)PLC的輸入/輸出響應速度慢，有較大的滯后現象(一般為毫秒級)，而MC的響應速度快(為微秒級)；(5)PLC易于操作，人員培訓時間短，而MC則較難，人員培訓時間長；(6)PLC易于維修，MC則較困難10．比較并說明PLC與集散型控制系統的區(qū)別和聯系。解：發(fā)展基礎不同、發(fā)展方向不同、由微型計算機為主構成的集散型控制系統將被PLC構成的集散型控制系統取代。習題51.可編程控制器的結構形式重要有哪兩種？它們的區(qū)別是？解：PLC的結構分為整體式和模塊式兩類。整體式結構在一個箱體內涉及有CPU，RAM，ROM，I/O接口、與編程器或EPROM寫入器相連的接口、與I/O擴展單元相連的擴展口、輸入輸出端子、電源、各種指示燈等。它的特點是結構非常緊湊；模塊式結構的PLC采用搭積木的方式組成系統。這種結構形式的特點是：CPU為獨立的模塊，輸入、輸出、電源等也是獨立的模塊。要組成一個系統，只需在一塊基板上插上CPU，以及電源、輸入、輸出模塊及其它諸如通訊、計數、定位等特殊功能模塊。模塊式結構使得系統配置非常靈活。2.可編程控制器中CPU的重要任務是什么？解：CPU由控制器和運算器組成，它是PLC的運算和控制中樞，對整個PLC構成的控制系統而言，它起著主導核心作用。CPU的重要任務是：(l)診斷功能：診斷PLC電源、內部工作電路的工作狀態(tài)和所存儲的用戶程序中的語法錯誤；(2)控制從編程器鍵入的用戶程序和數據的接受和存儲；(3)用掃描的方式通過I/O部件接受現場的狀態(tài)或數據，并存入輸入狀態(tài)表或數據存儲器中；(4)PLC進入運營狀態(tài)后，從存儲器逐條讀取用戶指令，通過命令解釋后按指令規(guī)定的任務進行數據傳送、邏輯運算或算術運算等；(5)根據運算結果，更新有關標志位的狀態(tài)和輸出寄存器表的內容，再經由輸出接口實現輸出控制、制表打印或數據通訊等功能。4．可編程控制器與個人計算機工作方式有何不同？解：微型計算機采用等待命令和中斷工作方式；PLC在工業(yè)中使用對邏輯運算及穩(wěn)定性規(guī)定相應較高，是采用不斷循環(huán)的順序掃描的工作方式，即PLC工作時對用戶程序反復循環(huán)掃描，逐條地解釋用戶程序，并加以解決。5．試述可編程控制器的工作原理？解：PLC是采用不斷循環(huán)的順序掃描的工作方式，即PLC工作時對用戶程序反復循環(huán)掃描，逐條地解釋用戶程序，并加以解決。PLC采用循環(huán)掃描工作方式的工作過程一般涉及6個階段：以故障診斷和解決為主的公共操作、與編程器等的通信解決、輸入掃描、執(zhí)行用戶程序、輸出解決、響應外設。6.可編程控制器的輸入／輸出解決規(guī)則是什么？解：(1)輸入映像寄存器及其刷新。由圖5-10所示可知，來自現場的輸入信號經PLC輸入端子進入PLC內部輸入電路，經信號整理（電平轉換，濾波等）進入緩沖寄存器內等待CPU的采樣。在PLC存儲器，有I/O數據存儲器區(qū)，相應輸入信號的數據區(qū)，稱之為輸入映像寄存器。當CPU采樣時，輸入信號由緩沖區(qū)進入映像區(qū)，接下來就是信號輸入狀態(tài)刷新。在采樣（輸入刷新）時刻，輸入映像寄存器中的內容與輸入信號（不考慮電路固有慣性和濾波滯后影響）一致；其他時間范圍內輸入信號變化不會改變輸入映像寄存器中的內容。由于PLC掃描周期較短，一般只有幾十毫秒，兩次采樣間隔很短，對一般開關量來說，可以近似認為沒有因間斷采樣而引起誤差。即認為一旦輸入信號發(fā)生改變，輸入映像寄存器中的內容也隨時發(fā)生改變。(2)輸出映像寄存器及輸出狀態(tài)刷新。與一般微型計算機同樣，CPU不能直接驅動負載。根據用戶程序規(guī)定及當前輸入狀態(tài)，CPU對信號的運算結果放在輸入映像寄存器中，在上步程序執(zhí)行結束（在下次掃描用戶程序前）才將輸出映像寄存器中的內容通過輸出鎖存器輸出到輸出端上，這步操作稱為輸出狀態(tài)的刷新。圖5-10數據輸入/輸出狀態(tài)刷新示意圖7.可編程控制器的滯后現象是如何產生的？解：1）PLC以循環(huán)掃描方式進行工作，其輸入/輸出信號間的邏輯關系存在著原理上的滯后。掃描周期越長，滯后周期越嚴重。2）輸入狀態(tài)寄存器的數據，取決于輸入服務階段各實際輸入點的通/斷狀態(tài)。在用戶程序執(zhí)行階段，輸入狀態(tài)寄存器的數據不再隨輸入的變化而變化。3）在用戶程序執(zhí)行階段，輸出狀態(tài)寄存器的內容隨程序執(zhí)行結果不同而隨時改變，但輸出狀態(tài)鎖存器的內容不變。4）在輸出服務階段，將用戶程序執(zhí)行階段的最終結果由輸出狀態(tài)寄存器一起傳遞到輸出狀態(tài)鎖存器。輸出端子的狀態(tài)由輸出狀態(tài)鎖存器決定。8.可編程控制器的性能指標有哪些？解：輸入/輸出點數（I/O點數）、掃描速度、內存容量、指令條數、內部繼電器的種類和數量9.梯形圖編程語言為什么是可編程控制器的重要編程語言？解：PLC梯形圖(LAD)編程語言是為方便現場電氣工程技術人員掌握在繼電接觸器控制原理圖的基礎上演變而來的一種圖形語言。其結構沿用了繼電接觸器控制原理的形式，把各種編程元件及命令用特定圖形符號加以描述。對于同一控制電路，繼電接觸器控制原理圖與梯形圖輸入/輸出信號基本相同，控制過程等效。梯形圖語言具有直觀、易懂、靈活性強、修改方便等優(yōu)點。10．編寫梯形圖語言應當遵循哪些原則？解：(1)梯形圖圖形符號應放在左右兩條垂直母線之間。(2)梯形圖按橫行從上到下排列，每一橫行由左至右編寫。(3)梯形圖左側I/O點和內部繼電器觸點可以是常開接點也可以是常閉接點，也可表達定期器/計數器的狀態(tài)。(4)梯形圖右側應放置輸出元件，相稱于繼電器控制原理圖中的繼電器線圈，梯形圖右側放置的輸出元件一般為輸出繼電器、內部繼電器的線圈或其他相稱于線圈的狀態(tài)元件。(5)梯形圖中相應各種繼電器的常開或常閉觸點可以不受使用次數的限制，可任意串聯和并聯；同一編號的輸出線圈一般只能在梯形圖中出現一次，不同的輸出線圈只能并聯不能串聯。(6)輸出點和輸出繼電器線圈相應的是I/O映像寄存器的相應狀態(tài)，不能直接驅動現場設備?，F場設備只受控于輸出繼電器相應的接口元件，即通過輸出模塊的輸出接口控制現場設備。習題61.說明FX系列PLC中重要的編程元件。解：FX系列PLC重要的編程元件有：輸入繼電器X、輸出繼電器Y、輔助繼電器M、數據寄存器D、定期器T、計數器C、指針P/I等。2.舉例說明FX系列PLC的型號是如何定義的。解：FX系列PLC的型號可表達如下：其中，1——PLC系列名稱：FX系列；2——PLC型號：2N；3——輸入輸出點數總和，128，為64點輸入和64點輸出（8進制）；4——單元種類：M表達基本單元，E表達輸入/輸出混合擴展單元及擴展模塊，EX表達輸入專用擴展模塊，EY表達輸出專用擴展模塊；5——輸出種類，R表達繼電器輸出，T表達晶體管輸出，S表達晶閘管輸出；6——其他區(qū)分，001表達專為中國推出的產品。3.說明FX系列PLC的定期器的分類情況。解：FX系列PLC的定期器的分類情況。通用定期器T0～T199（共200點）100ms時鐘脈沖T200～T245（共46點）10ms時鐘脈沖積算型定期器T246～T249（共4點）1ms時鐘脈沖T250～T255（共6點）100ms時鐘脈沖4.說明FX系列PLC的計數器的分類情況。解：計數器可分為內部信號計數器和外部信號計數器（高速計數器）。其中內部信號計數器具體分類如下：通用型斷電保持型16位加計數器（共200點）設定值K1～K32767C0～C99（共100點）C100～C199（共100點）32位加/減計數器（共35點）設定值K-～K+C200～C219（共20點）由（M8200～M8219）指定加減控制方向C220～C234（共15點）由（M8220～M8234）指定加減控制方向5.說明FX0N-40MR型號中40、M、R的意義，并說出它的輸入輸出點數。解：40—輸入輸出點數的總和為40；M---單元種類為基本單元；R---輸出種類為繼電器輸出。24輸入16輸出。6.為什么PLC中位元件的觸點可無數次使用？解：PLC中位元件的觸點其實只是PLC內部寄存器的一個位，在程序中用到該繼電器時，只是反復的對存儲器中的相應位作“讀”操作，參與邏輯運算，所以可無限次使用。7.衡量可編程控制器的基本技術指標是什么？解：衡量可編程控制器的基本技術指標有很多，其中最為重要的一般是：1）．輸入/輸出點數(I/O點數)2）．掃描速度3）．內存容量4）．指令條數5）．內部繼電器的種類和數量8.通用輔助繼電器和斷電保持輔助繼電器的重要區(qū)別是什么？解：假如在PLC運營時電源忽然中斷，通用輔助繼電器將所有變?yōu)镺FF。若電源再次接通，除了因外部輸入信號而變?yōu)镺N的以外，其余的仍將保持為OFF狀態(tài)。而斷電保持輔助繼電器可以記憶電源中斷瞬間的該繼電器的狀態(tài)，重新通電后再現其狀態(tài)。9.下圖所示的梯形圖中存在多處錯誤，找犯錯誤。解：錯誤如下：1）第一行：輸入點為8進制，不能出現X0092）第一行：輸出點為8進制，不能出現Y0083）第二行：輸出點不能使用X，因此線圈不能使用X0094）第三、第四行：M1雙線圈輸出5）第五行：Y012輸出線圈不能直接連接在左右母線之間。10.下圖中各定期器的定期時間各是多少？解：T1為100ms通用定期器，定期時間為25.6s；T202為10ms通用定期器，定期時間為1.23s。習題71.寫出圖7-32和7-33所示梯形圖相應的指令。(1)解：0LDX0001ORX0012ANIX0023MPS4ANDX0035OUTY0016MRD7ANDX0048OUTY0029MPP10ANIX00311OUTY00312END(2)解：0LDX0021ANIM112LDM103ANDC54ORB5ORX0036ANIM227LDX0118ANDM129LDM4110ANDM2111ORB12LDX00013ANIT314ORB15ANB16OUTY00217OUTT3K11020END2.畫出題中指令圖所相應的梯形圖。(1)序號指令0LDX0001ORX0012LDX0023ANDX0034LDIX0045ANDX0056ORB7ORX0068ANB9ORX00710OUTY001解：(2)序號指令0LDX0001MPS2ANDX0013MPS4ANDX0025MPS6ANDX0037MPS8ANDX0049OUTY00010MPP11OUTY00112MPP13OUTY00214MPP15OUTY00316MPP17OUTY004解：3.用一個按鈕控制一盞燈，規(guī)定按3次燈亮，再按3次燈滅，畫出梯形圖。解：1、梯形圖2、功能說明：每按下X000一次，C0、C1各計數一次，3次時，C0觸點動作，Y000線圈接通；6次時，C1常閉觸點動作，斷開C1線圈，下一個掃描周期C0、C1復位，系統復位。4.設計一個三臺電動機順序自動啟動，間隔時間為10s，逆序自動停車，間隔時間為5s的控制電路。解：1、I/O分派X20－－－－－－－起動按鈕X21－－－－－－－停止按鈕Y20—Y22－－－－電動機1－32、梯形圖3、功能說明：按下X020，Y020得電并自鎖，同時啟動定期器T1，10s后，T1觸點動作，Y021得電，同時啟動定期器T2，10s后，T2觸點動作，Y022得電。按下X021，輔助繼電器M1得電并自鎖，M1常閉觸點打開，斷開Y022，同時啟動定期器T3，5s后，T3常閉觸點打開，斷開Y021，同時啟動定期器T4，5s后，T4常閉觸點打開，斷開Y020，系統復位。5.光電開關檢測傳送帶上通過的產品數量，有產品通過時信號燈亮并計數；假如10s內沒有產品通過則發(fā)出報警信號，報警信號只能手動解除，試設計其梯形圖程序。解：1、I/O分派X20－起動按鈕Y20－產品通過指示燈X21－光電開關Y21－報警指示燈X22－復位按鈕2、梯形圖設計3、功能說明按下X020，系統啟動，定期器T1開始計時，若10s內有產品通過，X021閉合，產品通過指示燈Y020亮，同時計數次數加1并存儲于數據寄存器D0中，同時定期器T1復位，產品通過后，T1重新開始計時，若10s內有產品通過，反復上述過程，若10s內無產品通過，不再進行計數，同時報警指示燈Y021亮。按下復位按鈕X022，系統復位。6.三臺電機順序控制的梯形圖如圖7-34所示，圖中X000為一帶自鎖功能的啟動按鈕，分析此電路實現的功能。解：1）X000起動時，M10產生一個寬度為一個掃描周期的脈沖，使C0、C1、C2、C3復位；同時使T0的常開觸點每5s產生一個計數脈沖。C0計數設定值為1，5s后動作；C1計數設定值為2，10s后動作；C2計數設定值為3，15s后動作；C3計數設定值為4，20s后動作；因此，X000起動時Y001得電，10s后失電；X000起動5s后Y002得電，15s后失電；X000起動10s后Y003得電，20s后失電。X000起動20s后C3動作，使C0、C1、C2、C3復位，進入下一個周期。2）時序圖7.有兩臺三相異步電動機M1和M2，規(guī)定：（1）、M1啟動后，M2才干手動啟動；（2）、可采用自動方式，使M1啟動后延時50s后M2自動啟動；（3）、M1停止后，M2延時30s后自動停止；（4）、M2能進行點動調整；（5）、可對啟動和停止的延時時間進行調整，使其分別為100s和80s。設計梯形圖程序。1、I/O分派：輸入：X000-----手動/自動選擇（開關）X001-----M1起動X002-----M1停止X003-----M2起動X005-----M2點動X006-----時間調整（開關）X007-----復位輸出：Y001-----電機M1Y002-----電機M22、梯形圖8.八個人進行表決，當超過半數人批準時綠燈亮，正好半數人批準時黃燈亮，少于半數人批準時紅燈亮，設計PLC程序。解：功能分析：8人投票按鈕分別相應X000~X007，當啟動按鈕X010為ON時，求K2X000中1的個數，將結果存放于D0中，假定X000=X001=X004=X005=X007=1，則D0=5>4，M0=1，通過指示燈Y000=1。啟動按鈕X010為OFF時，M0~M2、D0復位。9.計算5321、1471、678、909、2023這5個數的平均值，余數舍去。解：10．有四組節(jié)日彩燈，每組由紅、綠、黃三盞順序排放，請實現下列控制規(guī)定：(1)可用一個開關選擇點亮方式：=1\*GB3①每次點亮一盞彩燈；=2\*GB3②每次點亮一組彩燈。(2)每個（組）亮1s，循環(huán)運營。解：1、I/O分派X1---啟動開關（帶自鎖）X2---單個/成組選擇開關Y0---Y13:12個彩燈2、梯形圖3、功能說明（1）單個/成組開關X002=0，程序執(zhí)行[CJP6]，跳過成組控制。啟動開關X001=1時，置12盞彩燈的初始狀態(tài)為K3Y000=1，即Y000=1，同時在T0上產生一個1s脈沖發(fā)生器，脈沖寬度為1個掃描周期，運用T0的常開觸點使Y000~Y013的狀態(tài)進行位左移，依次點亮Y001~Y013，當Y013（最高位一盞彩燈）亮時，置M0=1，以便使在Y013亮1s后再次將邏輯“1”置給Y000（最低位一盞彩燈），從而實現循環(huán)。啟動開關X000=0時，對Y000~Y013復位。（2）單個/成組開關X002=1，程序執(zhí)行[CJP5]，跳過單個控制。啟動開關X001=1時，置12盞彩燈的初始狀態(tài)為K3Y000=7，即Y000=Y001=Y002=1，同時在T0上產生一個1s脈沖發(fā)生器，脈沖寬度為1個掃描周期，運用T0的常開觸點使Y000~Y013的狀態(tài)進行每次3位的左移，依次點亮每組3個，當Y013（最高位一盞彩燈）亮時，置M0=M1=M2=1，以便使在Y013亮1s后再次將邏輯“1”置給Y000—Y002（最低一組彩燈），從而實現循環(huán)。啟動開關X000=0時，對Y000~Y013復位。11.控制一個電鈴，除星期六、星期日外天天早上8:00響30s，下午5:30響30s。解：梯形圖如下：功能說明：PLC上電時，M8002接通一個掃描周期，將初始化時間08:00:00和17:30:00分別寫入（D12，D11，D10）和（D22，D21，D20）中。PLC運營過程中，TRD指令將PLC中的實時時鐘數據讀到D0起始的連續(xù)7點數據寄存器中。其中時、分、秒、星期依次存放于（D3，D4，D5，D6）中。第一個TCMP指令用于比較實時時間是否等于08:00:00，若等于，M1接通；第二個TCMP指令用于比較實時時間是否等于17:30:00，若等于，M11接通；ZCP指令用于判斷星期是否為星期一到星期五，若是，M21接通，若M1或M11接通，同時M21接通，Y000接通，控制電鈴響，30s后停止。按下，X000，系統復位。第8章練習題參考答案1.簡述PLC實現順序控制有哪些方法？解：順序控制系統的程序設計的常用方法有四種：邏輯方程法、步進控制法、移位控制法、以轉換為中心法。2.簡述PLC功能圖的組成規(guī)則及基本形式。解：我們在作控制系統的功能圖時，必須滿足以下規(guī)則：（1）步與步之間必須由轉移分開，不能直接相連。（2）轉移與轉移之間不能相連，必須由步分開。（3）步與轉移、轉移與步之間的連接采用有向線段，從上向下畫時，箭頭可以省略。當有向線段從下向上畫時，必須畫向上的箭頭，以表白方向。（4）一個功能圖至少要有一個初始步。順序功能圖的基本形式有三種：單一順序、選擇順序和并發(fā)順序。3.簡述PLC順序功能圖轉換為梯形圖的環(huán)節(jié)。解：我們將順序功能圖轉換為梯形圖的環(huán)節(jié)歸納如下：（1）將順序功能圖中的每一步用輔助繼電器表達。（2）將順序功能圖中的每一個輸出用輸出繼電器表達。（3）寫出輔助繼電器方程（步狀態(tài)方程）以及輸出方程。（4）根據輔助繼電器方程（步狀態(tài)方程）和輸出方程作出梯形圖。4.試分別設計圖8.55所示的梯形圖程序。圖8.55解：圖（a）圖（b）圖（c）5.如圖8.56所示。按下按鈕X1后，Y0接通并保持，5s后Y1接通，按下按鈕X0后，Y1斷開，3s后斷開，Y0試設計其梯形圖程序。圖8.56圖8.57解：6.如圖8.57所示。按下按鈕X0后Y0為ON并自保持，T0定期5s后，用C0對輸入的脈沖進行計數，記滿4個脈沖后，Y0變?yōu)镺FF，同時C0復位，在PLC開始執(zhí)行程序后，C0也被復位，試設計其梯形圖程序。解：7.寫出圖8.58所示梯形圖的指令表程序。圖8.58解：指令表程序如下：STLS21STLS22LDX5SETS23STLS23OUTY2LDX6OUTS1RET8.按下按鈕X0后，Y0、Y1、Y2的變化如圖8.59所示。試設計其梯形圖程序。圖8.59解：9.試分別設計如圖8.60所示順序功能圖的梯形圖程序。圖8.60解：圖（a）圖（b）圖（c）10.如圖8.61所示。小車在初始位置時，限位開關X0為邏輯1狀態(tài)，按下啟動按鈕X3，小車按下圖順序運動，最后返回并停在初始位置。試畫出該系統的順序功能圖，并設計其梯形圖。圖8.61解：（1）I/O表如下：序號地址說明1X0起始位置2X1右邊限位3X2左邊限位4X3啟動按鈕5Y0正向電機控制線圈6Y1反向電機控制線圈（2）梯形圖如下：習題91．數據通信系統由哪幾部分組成？2．什么是單工、半雙工、全雙工通信？述串行數據通信和并行數據通信的特點為？3．RS232C通訊標準是什么。4．RS485的通訊標準是什么？RS422與RS485有何區(qū)別?5．在異步串行通信中，數據的傳送速率為每秒傳送960個字符，1個字符由1個起始位、1個停止位和8個數據位組成，波特率及有效數據傳送速率。6．什么是現場總線，以及什么是現場總線的特點？7．ModBus協議的特點是什么？8．計算機網絡的拓撲結構類型有哪些？各有哪些特點？9．簡述現場總線的技術特點和體系結構特點。10．CC-Link網絡可實現有哪幾種通訊方式？參數答案：1．數據通信系統由數據信息的發(fā)送設備，接受設備、傳輸介質、傳輸報文、通信協議等幾部分組成。2．（1）單工是指所傳送的信息始終朝著一個方向，而不進行與此相反方向的傳送。（2）半雙工通信是指信息流可在兩個方向上傳輸，但同一時刻只限于一個方向傳輸。（3）全雙工通信是指通信系統能同時進行所示的雙向通信。（4）在串行傳輸中，數據流以串行方式逐位地在一條信道上傳輸。每次只能發(fā)送一個數據位，發(fā)送方必須擬定是先發(fā)送數據字節(jié)的高位還是低位。同樣，接受方也必須知道所收到的字節(jié)的第一個數據位應當處在什么位置。（5）并行傳輸是將數據以成組的方式在兩條以上的并行通道上同時傳輸。它可以同時傳輸一組數據位，每個數據位使用單獨的一條導線，若采用并行傳輸進行字符通信時，不需要采用特別措施就可實現收發(fā)雙方的字符同步。3．RS-232C采用負邏輯，用-5～-15V表達邏輯“l(fā)”，用+5～+15V表達邏輯“0”。噪聲容限為2V，即規(guī)定接受器能辨認低至+3V的信號作為邏輯“0”4．（1）RS-485為半雙工通信方式，只有一對平衡差分信號線，有多個驅動器和接受器共享這條信號通路，不能同時發(fā)送和接受。運用RS-485接入可以使一個或者多個信號發(fā)生器與接受器互連，在多臺計算機或帶微控制器的設備之間實現遠距離數據通信，形成多節(jié)點網絡，構成分布式系統，系統最多可連接128個站。（2）RS-485事實上是RS-422的變型。RS-422采用兩對平衡差分線路；而RS-485只用一對。5．波特率：9600bps有效數據傳輸率：7680bps6．現場總線（Fieldbus）是連接智能現場設備和自動化系統的全數字、全開放、全雙工、多節(jié)點的串行通信工業(yè)控制網絡。特點：技術特點：①開放性②交互性③自治性。④適應性。體系結構特點：①基礎性。②靈活性。③分散性。④經濟性。7．Modbus通信協議也是工業(yè)控制網絡中用于對自控設備進行訪問控制的主從式通信協議，在工業(yè)控制中得到廣泛應用。它有以下特點：物理接口符合RS-485規(guī)范；組成主從式訪問的單主控制網絡；通過簡樸的通信報文完畢對從節(jié)點的讀寫操作；通信速率可達19.2Kbps；在主節(jié)點輪詢即逐個單獨訪問從節(jié)點時，規(guī)定從節(jié)點返回一個應答信息；主節(jié)點也可以對網段上所有的從節(jié)點進行廣播通信。8．計算機網絡的拓撲結構圖構圖給出系統中節(jié)點(涉及網絡服務器、工作站)的互聯模式，目前常用的拓撲類型有星形、樹型、環(huán)型、總線型和混合型。1）星型星型拓撲結構是各工作站以星型方式連接起來。如圖a所示，網絡中有一個中心節(jié)點，其他節(jié)點設備都以中心節(jié)點為中心，通過連接線路與中心節(jié)點相連。當網絡中的任意兩個節(jié)點進行通信時，發(fā)送節(jié)點都必須先將數據發(fā)向中心節(jié)點，然后由中心節(jié)點發(fā)向接受節(jié)點。在星型拓撲結構中，中心節(jié)點是控制中心。2）樹型樹型拓撲是從總線型拓撲演化而來的，其形狀像一棵倒置的樹。當任意兩個節(jié)點進行通信時，發(fā)送節(jié)點總是先將數據發(fā)向根節(jié)點，再通過根節(jié)點向全網發(fā)送，所示如圖。3）環(huán)型網絡中的各個節(jié)點通過一條首尾相連的通信線路連接起來，形成一個閉合的環(huán)形結構，網絡中的數據沿固定的方向單向流動。4）總線結構總線型拓撲結構是將網絡的各個節(jié)點和一根總線相連，網絡中的所有節(jié)點都通過總線進行信息互換。任何一個節(jié)點發(fā)出的信號都沿著總線傳送，并且能被所有的節(jié)點接受。9．現場總線的特點重要體現在兩方面，一是在體系結構上成功實現了串行連接；二是在技術上成功解決了開放競爭和設備兼容兩大難題，實現了現場設備智能化和控制系統分散化兩大目的。技術特點：①開放性；②交互性；③自治性；④適應性。體系結構特點：①基礎性；②靈活性；③分散性；④經濟性。10．1）遠程I/O站通信；2）遠程設備站通信；3)本地站通信練習題1.簡述PLC控制系統的設計原則。解：PLC控制系統的設計原則涉及很多方面，其中最基本的設計原則可以歸納為四個方面。（1）完整性原則。最大限度地滿足工業(yè)生產過程或機械設備的控制規(guī)定。（2）可靠性原則。保證計算機控制系統的可靠性。（3）經濟性原則。力求控制系統合理、實用、簡樸。（4）發(fā)展性原則。適當考慮生產發(fā)展和工藝改善的需求，在I/O接口、通信能力等方面應留有余地。2.簡述PLC控制系統的設計內容。解：（1）擬定控制系統設計的技術條件。技術條件一般以設計任務書的形式來擬定，它是整個PLC控制系統設計的依據。（2）選擇電氣傳動形式和電動機、電磁閥等執(zhí)行機構。（3）選定PLC的型號。（4）編制PLC的I/O分派表、繪制PLC的I/O端子接線圖。（5）根據系統設計的規(guī)定編寫軟件規(guī)格說明書，并選用編程語言進行程序設計。（6）設計操作臺、電氣柜、模擬顯示盤和非標準電器元部件。（7）編寫控制系統的設計說明書和使用說明書。在實際設計工程中，根據工程項目任務與規(guī)定的不同，上述內容可適當調整。3.PLC選型的重要依據是什么？解：PLC的選擇涉及機型、容量、I/O模塊、外圍設備的選擇等方面。1.PLC規(guī)模選擇；2.對時間和其它特殊功能的規(guī)定；3.PLC的特殊功能規(guī)定；4.PLC容量估算5.PLC聯網通信的考慮；6.系統可靠性的考慮；7.PLC機型統一的考慮等。4.PLC控制系統可靠性設計重要涉及哪些方面？解：PLC的可靠性設計問題，重要涉及到以下幾方面：1.系統供電設計；2.系統接地設計；3.冗余設計；4.運營環(huán)境的改善等。5.用PLC對兩臺電動機Ml和M2進行控制，控制規(guī)定分別為：（1）起動：M1、M2同時運轉；停止：M1先停止，M2才干停。（2）起動：Ml先運轉，M2才干運轉；停止：M2先停止，M1才干停止。（3）起動：M1先運轉，5分鐘后，M2跟著運轉；停止：M1和M2同時停止。試編寫出其梯形圖程序。解：I/O表如下:序號地址說明1X0M1電機啟動2X1M1電機停止3X3M2電機啟動4X4M2電機停止5Y0M1電機控制線圈6Y1M2電機控制線圈(1)(2)(3)6.圖10.19為小車的往返車運營圖，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2min后自動返回原位停止。（3）規(guī)定能在前進或后退中任意位置都能停止或起動。試選擇PLC主機的型號，畫出其I/O模塊分派圖并設計其梯形圖。圖10.19小車的往返運動解：可選擇FX1S-10MR-001，有6輸入，4輸出(繼電器)，有超過20%的余量。1）I/O表如下：序號地址說明1X0電機啟動2X1電機停止3X2SQ14X3SQ25Y0KM1正向控制線圈6Y1KM2反向控制線圈2）程序如下：7.兩臺電動機的控制規(guī)定為：第1臺先運轉5s后自動停止，并自動切換到第2臺運轉，10s后第2臺自動停止，如此循環(huán)反復運轉，試編寫出相應的程序。解：1）I/O表如下：序號地址說明1X0啟動2X1停止3Y0M1控制線圈4Y1M2控制線圈2）程序如下：8.有三臺電動機，規(guī)定起動時每隔10min依次起動一臺，每臺運營1小時自動停止。運營的過程中還可以用停止按鈕將三臺電動機同時停機，如此循環(huán)反復運轉，試編出其程序。解：1）I/O表如下：序號地址說明1X0啟動2X1停止3Y0M1控制線圈4Y1M2控制線圈5Y2M3控制線圈2）程序如下：9.A/D轉換得到的5個12位二進制數據存放在D20～D27中，A/D轉換得到的數值0～2023相應長度值0～1500MM，在X0的上升沿，用循環(huán)指令將它轉換為相應的長度值，存放在D30～D37中。試設計該梯形圖程序。解：轉換公式為：長度值=測量值/2023×1500。梯形圖如下。10.用X0控制接在Y0～Y17上的16個彩燈是否移位。每1s移1位，用X1控制左右移，用MOV指令將彩燈的初值設定為十六進制數H000F。試設計其梯形圖程序。解：梯形圖如下。習題111.簡述S7-200系列PLC的基本組成。解：SIMATICS7-200系列PLC由CPU單元、編程設備、數字量擴展單元