電氣控制與PLC原理及應(yīng)用西門子S71200PLC第2版習(xí)題解答

第1章常用低壓控制電器1．何謂電磁式電器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：不同的電磁機(jī)構(gòu)，有不同的吸力特性。電磁機(jī)構(gòu)動作時，其氣隙是變化的，。.對于直流電磁機(jī)構(gòu)：其勵磁電流的大小與氣隙無關(guān)，銜鐵動作過程中為恒磁動勢工作，根據(jù)磁路定律，式中為氣隙磁阻，則，電磁吸力隨氣隙的減少而增加，所以吸力特性比較陡峭。對于交流電磁機(jī)構(gòu)：設(shè)線圈外加電壓不變，交流電磁線圈的阻抗主要決定于線圈的電抗，若電阻忽略不計，則，則，當(dāng)電壓頻率、線圈匝數(shù)、外加電壓為常數(shù)時，氣隙磁通也為常數(shù)，即勵磁電流與氣隙成正比，銜鐵動作過程中為恒磁通工作，但考慮到漏磁通的影響，其電磁吸力隨氣隙的減少略有增加，所以吸力特性比較平坦。答案圖1.1為了保證銜鐵能牢固吸合，反作用力特性必須與吸力特性配合好。在整個吸合過程中，吸力都必須大于反作用力，即吸力特性高于反力特性，但不能過大或過小，吸力過大時，動、靜觸頭接觸時以及銜鐵與鐵心接觸時的沖擊力也大，會使觸頭和銜鐵發(fā)生彈跳，導(dǎo)致觸頭的熔焊或燒毀，影響電器的機(jī)械壽命；吸力過小時，會使銜鐵運(yùn)動速度降低，難以滿足高操作頻率的要求。因此，吸力特性與反力特性必須配合得當(dāng)，才有助于電器性能的改善。在實際應(yīng)用中，可調(diào)整反力彈簧或觸頭初壓力以改變反力特性，使之與吸力特性有良好配合，參見答案圖1.1答案圖1.12．單相交流電磁機(jī)構(gòu)為什么要設(shè)置短路環(huán)？它的作用是什么？三相交流電磁鐵要否裝設(shè)短路環(huán)？答：由于單相交流接觸器鐵心的磁通是交變的，故當(dāng)磁通過零時，電磁吸力也為零，吸合后的銜鐵在反力彈簧的作用下將被拉開，磁通過零后電磁吸力又增大，當(dāng)吸力大于反力時，銜鐵又被吸合。這樣就使銜鐵產(chǎn)生強(qiáng)烈的振答案圖1.2動和噪聲，甚至使鐵心松散。因此，交流接觸器鐵心端面上都安裝一個銅制的短路環(huán)。短路環(huán)將鐵心端面分隔成兩部分，當(dāng)交變磁通穿過短路環(huán)所包圍的截面積在短路環(huán)中產(chǎn)生渦流時，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，此渦流產(chǎn)生的磁通在相位上落后于短路環(huán)外鐵心截面中的磁通，由、產(chǎn)生的電磁吸力為，作用在銜鐵上的合成電磁吸力是，只要此合力始終大于其反力，銜鐵就不會產(chǎn)生振動和噪聲。參見答案圖1.2所示。答案圖1.2對于三相交流電而言，因為三相不可能同時為零。就相當(dāng)于整個電磁鐵磁通沒有過零點，磁場不會消失，銜鐵就不會振動。故無須加裝短路環(huán)。3．從結(jié)構(gòu)特征上如何區(qū)分交流、直流電磁機(jī)構(gòu)？答：交流接觸器的線圈通以交流電，將產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，使鐵心發(fā)熱。為減少鐵損，鐵心用硅鋼片沖壓而成。為便于散熱，線圈做成短而粗的筒狀繞在骨架上。直流接觸器的線圈通以直流電，鐵心中不會產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，所以不會發(fā)熱。為方便加工，鐵心用整塊鋼塊制成。為使線圈散熱良好，通常將線圈繞制成長而薄的筒狀。4．交流電磁線圈通電后，銜鐵長時間被卡不能吸合，會產(chǎn)生什么后果？答：銜鐵在吸合過程中，交流勵磁線圈的電流與氣隙成正比，當(dāng)線圈通電瞬間，銜鐵尚未吸合時，氣隙較大，電流將達(dá)到吸合后額定電流的5~15倍，如果銜鐵長時間被卡不能吸合，容易燒毀線圈。5．交流電磁線圈誤接入直流電源，直流電磁線圈誤接入交流電源，會發(fā)生什么問題？為什么？答：交流電磁線圈接入直流電源時會通過很大的電流，很快會燒毀。因為交流線圈對交流電有感抗，而對直流電沒有感抗，交流線圈只有很小的直流電阻，所以會通過很大的電流。若將直流電磁線圈誤接入交流電源上，接觸器將不能正常工作。因阻抗增大，電流減小，吸力不足，不能吸合，線圈電流降不下去。此外，直流電磁鐵鐵心采用整塊鋼制成，交流電磁場會導(dǎo)致鐵心中產(chǎn)生較大的渦流，導(dǎo)致鐵心和線圈發(fā)熱。6．線圈電壓為220V的交流接觸器，誤接入380V交流電源會發(fā)生什么問題？為什么？答：接入380V的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過它的額定電壓220V,線圈電流將大大增加，線圈迅速發(fā)熱最終導(dǎo)致燒毀。7．接觸器是怎樣選擇的？主要考慮哪些因素？答：首先，根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類選擇接觸器的類型。交流負(fù)載應(yīng)選用交流接觸器，直流負(fù)載應(yīng)選用直流接觸器，如果控制系統(tǒng)中主要是交流負(fù)載，而直流電動機(jī)或直流負(fù)載的容量較小，也可都選用交流接觸器來控制，但觸點的額定電流應(yīng)選得大一些。主要考慮因素有：接觸器的額定電壓、接觸器的額定電流、電磁線圈的額定電壓、觸頭數(shù)目、額定操作頻率。8．兩個相同的交流線圈能否串聯(lián)使用？為什么？答：在交流控制線路中，不能串聯(lián)接入兩個電器線圈。因為每個線圈上所分配到的電壓與線圈阻抗成正比，兩個電器動作總有先后，先吸合的電器，磁路先閉合，其阻抗比沒吸合的電器大，電感顯著增加，線圈上的電壓也相應(yīng)增大，故沒吸合電器的線圈的電壓達(dá)不到吸合值。同時電路電流將增加，有可能燒毀線圈。因此，兩個電器需要同時動作時，線圈應(yīng)并聯(lián)連接。9．常用的滅弧方法有哪些？答：當(dāng)開關(guān)電器的觸頭分離時，觸頭間的距離很小，觸頭間電壓即使很低，但電場強(qiáng)度很大（），在觸頭表面由于強(qiáng)電場發(fā)射和熱電子發(fā)射產(chǎn)生的自由電子，逐漸加速運(yùn)動，并在間隙中不斷與介質(zhì)的中性質(zhì)點產(chǎn)生碰撞游離，使自由電子的數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致介質(zhì)被擊穿，引起弧光放電，弧隙溫度劇增，產(chǎn)生熱游離，不斷有大量自由電子產(chǎn)生，間隙由絕緣變成導(dǎo)電通道，電弧持續(xù)燃燒。為了加速電弧熄滅，常采用以下滅弧方法：①電動力滅?。虎跍缁艤缁?；③磁吹滅弧等。10．熔斷器的額定電流、熔體的額定電流和熔體的極限分?jǐn)嚯娏魅哂泻螀^(qū)別？答：熔斷器的額定電流是指所裝熔體額定電流的最大值；熔斷體的額定電流是在規(guī)定條件下，熔斷體能夠長期承載而不使性能降低的電流；熔斷體的極限分?jǐn)嚯娏魇侵冈谝?guī)定的使用和性能條件下，熔斷體在規(guī)定電壓下能夠分?jǐn)嗟念A(yù)期電流的極限值，必須大于線路中可能出現(xiàn)的最大短路電流，否則就不能獲得可靠的短路保護(hù)。11．如何調(diào)整電磁式繼電器的返回系數(shù)？答：繼電器的釋放值與吸合值之比稱為繼電器的返回系數(shù)。值是可以調(diào)節(jié)的，可通過調(diào)節(jié)釋放彈簧的松緊程度（擰緊時，與同時增大，增大；放松時，減小）或調(diào)整鐵心與銜鐵間非磁性墊片的厚?。ㄔ龊駮r增大，增大；減薄時減?。﹣磉_(dá)到。12．電氣控制線路中，既裝設(shè)熔斷器，又裝設(shè)熱繼電器，各起什么作用？能否相互代用？答：二者不能相互替換，熱繼電器和熔斷器在電路中的保護(hù)作用是不相同的。熱繼電器只做長期的過載保護(hù)，而熔斷器是做嚴(yán)重過載和短路保護(hù)，因此一個較完整的保護(hù)電路，特別是電動機(jī)控制電路，應(yīng)該兩種保護(hù)都具有。13．熱繼電器在電路中的作用是什么？帶斷相保護(hù)和不帶斷相保護(hù)的三相式熱繼電器各用在什么場合？答：熱繼電器（FR）主要用于電力拖動系統(tǒng)中電動機(jī)負(fù)載的過載保護(hù)。熱繼電器的選擇主要根據(jù)電動機(jī)定子繞組的聯(lián)結(jié)方式來確定熱繼電器的型號，在三相異步電動機(jī)電路中，對Y連接的電動機(jī)可選兩相或三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，一般采用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，即在兩相主電路中串接熱元件。對于三相感應(yīng)電動機(jī)，定子繞組為A連接的電動機(jī)，必須采用帶斷相保護(hù)的熱繼電器。14．時間繼電器和中間繼電器在電路中各起什么作用？答：時間繼電器用來控制電器延時通斷。中間繼電器實質(zhì)上是一種電壓繼電器，它的特點是觸頭數(shù)目較多，電流容量可增大，起到中間放大（觸頭數(shù)目和電流容量）的作用。什么是主令電器？常用的主令電器有哪些？答：主令電器是在自動控制系統(tǒng)中發(fā)出指令或信號的電器，用來控制接觸器、繼電器或其他電器線圈，使電路接通或分?jǐn)?，從而達(dá)到控制生產(chǎn)機(jī)械的目的。主令電器應(yīng)用廣泛、種類繁多。按其作用可分為：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、主令控制器及其他主令電器（如腳踏開關(guān)、鈕子開關(guān)、急停開關(guān)）等。試為一臺交流380V、4kW（cosφ=0.88）、Δ連接的三相籠型異步電動機(jī)選擇接觸器、熱繼電器和熔斷器。答：首先根據(jù)三相異步電動機(jī)的功率計算公式式中，為三相電源的線電壓（V）；為電動機(jī)的線電流（A）；為電動機(jī)的功率因數(shù)。計算出電動機(jī)額定電流為A接觸器選擇：交流接觸器；額定電壓380V;額定電流l0A；電磁線圈額定電壓110V/127V/220V/380V之中選一；參考型號為CJ20-10。熱繼電器選擇：帶斷相保護(hù)的熱繼電器；熱繼電器的整定電流7.2A；熱繼電器的額定電流20A；參考型號為JR36-20。熔斷器選擇：有填料封閉管式熔斷器；熔體額定電流IRN≥（1.5~2.5）IN=2.5×6.9=17.25A，選20A；熔體額定分?jǐn)嚯娏?20kA；熔斷器額定電流40A；熔斷器額定電壓380V第2章常用低壓控制電器1．自鎖環(huán)節(jié)怎樣組成？它起什么作用？并具有什么功能？答：在連續(xù)控制中，將接觸器的常開輔助觸頭KMX與自復(fù)位啟動按鈕SBX并聯(lián)，即可形成自鎖環(huán)節(jié)。當(dāng)啟動按鈕SBX松開后，接觸器KMX的線圈通過其輔助常開觸頭的閉合仍繼續(xù)保持通電，從而保證電動機(jī)的連續(xù)運(yùn)行。這種依靠接觸器自身輔助常開觸頭而使線圈保持通電的控制方式，稱自鎖或自保。起到自鎖作用的輔助常開觸頭稱自鎖觸頭。所以自鎖環(huán)節(jié)的功能就是在啟動按鈕松開后，能夠保待接觸器線圈一直通電，使電動機(jī)連續(xù)運(yùn)行。2．什么是互鎖環(huán)節(jié)？它起到什么作用？答：控制線路要求KM1與KM2不能同時通電時，為此要求線路設(shè)置必要的聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。將其中一個接觸器的常閉觸頭串入另一個接觸器線圈電路中，則任何一個接觸器先通電后，即使按下相反方向的啟動按鈕，另一個接觸器也無法通電，這種利用兩個接觸器的輔助常閉觸頭互相控制的方式，叫電氣互鎖，或叫電氣聯(lián)鎖。起互鎖作用的常閉觸頭叫互鎖觸頭。復(fù)合按鈕的常閉觸頭同樣也可起到互鎖的作用，這樣的互鎖叫機(jī)械互鎖。利用成對使用的機(jī)械聯(lián)鎖接觸器，加上電氣互鎖，可形成機(jī)械、電氣雙重互鎖?；ユi環(huán)節(jié)的作用就是防止KM1與KM2同時通電造成電源短路等危險。答案圖2-20習(xí)題3圖3．分析如圖2-20答案圖2-20習(xí)題3圖答：（c）和（f）能實現(xiàn)電動機(jī)正常連續(xù)運(yùn)行和停止，因為按下SBl，接觸器KM線圈通電并自鎖，電動機(jī)連續(xù)運(yùn)行；按下SB，KM線圈斷電，電動機(jī)停止。其他則不能實現(xiàn)電動機(jī)正常連續(xù)運(yùn)行和停止，因為圖（a）接觸器KM線圈不能得電，故不能啟動；圖（b）能啟動連續(xù)運(yùn)行，但不能切斷接觸器線圈供電，即不能停止；圖（d）會引起電源短路；圖（e）線圈不能保待連續(xù)通電。（圖中，SBl為啟動按鈕，SB為停止按鈕。）4．試采用按鈕、刀開關(guān)、接觸器和中間繼電器，畫出異步電動機(jī)點動、連續(xù)運(yùn)行的混合控制電路。答：設(shè)計的控制電路圖見答案圖2.1所示。其中，SBl為連續(xù)運(yùn)行啟動按鈕，SB2為停止按鈕，SB3為點動按鈕。答案圖2.1答案圖2.15．試設(shè)計用按鈕和接觸器控制異步電動機(jī)的啟動、停止，用組合開關(guān)選擇電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的控制線路（包括主電路、控制回路和必要的保護(hù)環(huán)節(jié)）。答：設(shè)計的控制電路圖見答案圖2.2所示。圖中，SB2為正轉(zhuǎn)啟動組合按鈕開關(guān)；SB3為反轉(zhuǎn)啟動組合按鈕開關(guān)；SBl為停止按鈕開關(guān)。（需要注意的是，組合按鈕開關(guān)SB2和SB3必須選擇“先斷后合”型，否則會引發(fā)短路故障）答案圖2.2答案圖2.26．電器控制線路常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有哪些？各采用什么電器元件？答：電氣控制線路常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有以下幾種。短路保護(hù)：采用熔斷器或斷路器。短路時熔斷器的熔體熔斷或斷路器脫扣，切斷電路起保護(hù)作用。（1）電動機(jī)長期過載保護(hù)：采用熱繼電器或斷路器。由于熱繼電器或斷路器的雙金屬片的熱慣性較大，即使發(fā)熱元件流過幾倍于額定值的電流，熱繼電器或斷路器也不會立即動作。因此在電動機(jī)啟動時間不太長的情況下，熱繼電器或斷路器不會動作，只有在電動機(jī)長期過載時，熱繼電器才會動作，用它的常閉觸頭使控制電路斷電。（2）過流保護(hù)：過電流一般比短路電流要小。采用過電流繼電器或斷路器和接觸器配合使用。（3）欠電壓、失電壓保護(hù)：通過接觸器的自鎖環(huán)節(jié)來實現(xiàn)。當(dāng)電源電壓由于某種原因而嚴(yán)重欠電壓或失電壓（如停電）時，接觸器斷電釋放，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動。當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常時，接觸器線圈不會自行通電，電動機(jī)也不會自行啟動，只有在操作人員重新按下啟動按鈕后，電動機(jī)才能啟動。（4）互鎖保護(hù)：將其中一個接觸器的常閉觸頭串入另一個接觸器線圈電路中，則任何一個接觸器先通電后，即使按下相反方向的啟動按鈕，另一個接觸器也無法通電。（5）斷相保護(hù)（采用帶斷相保護(hù)的熱繼電器或其它斷相保護(hù)裝置）、漏電保護(hù)（采用剩余電流動作保護(hù)器或剩余電流動作斷路器等）、人身安全保護(hù)（如電機(jī)外殼接地，紅外接近開關(guān)等）等等。7．為什么電動機(jī)要設(shè)零電壓和欠電壓保護(hù)？答：零電壓保護(hù)的目的是防止電氣設(shè)備意外失電后因來電而導(dǎo)致電動機(jī)意外自行啟動。設(shè)置了零電壓保護(hù)環(huán)節(jié)，則電氣設(shè)備意外失電再上電后，必須通過再次啟動，電動機(jī)才能運(yùn)行。欠電壓保護(hù)的目的是防止當(dāng)電源電壓降低時而導(dǎo)致電動機(jī)產(chǎn)生故障。當(dāng)電源電壓下降到電動機(jī)額定電壓的80％以下后，將導(dǎo)致電動機(jī)因轉(zhuǎn)矩不足而轉(zhuǎn)速下降，以致被迫停轉(zhuǎn)，使電動機(jī)因堵轉(zhuǎn)而燒毀。8．在有自動控制的機(jī)床上，電動機(jī)由于過載而自動停車后，有人立即按啟動按鈕，但不能開車，試說明可能是什么原因？答：電動機(jī)的控制電路中，一般將熱繼電器的常閉觸頭串聯(lián)在控制回路中而起到過載保護(hù)的作用。電動機(jī)長期過載時，熱繼電器動作，常閉觸頭斷開切斷控制回路供電。由于雙金屈片熱慣性的原因，執(zhí)繼電器要經(jīng)過一段時間的冷卻后，常閉觸頭才可恢復(fù)常閉。因此，若在此前按下啟動按鈕，由于熱繼電器的常閉觸頭還未恢復(fù)常閉，控制回路仍然處于斷開狀態(tài)，所以電動機(jī)不能動作。另外，如果熱繼電器設(shè)置在手動復(fù)位，即使雙金屬片冷卻下來，也不能復(fù)位，只有按下手動復(fù)位按鈕，熱繼電器才能復(fù)位。如果使用了斷路器作為電動機(jī)熱過載保護(hù)裝置，一旦斷路器因熱過載脫扣，斷路器是不會自動復(fù)位的，必須等雙金屈片冷卻后重新合閘。9．試設(shè)計電器控制線路，要求：第一臺電動機(jī)啟動10s后，第二臺電動機(jī)自動啟動，運(yùn)行5s后，第一臺電動機(jī)停止，同時第三臺電動機(jī)自動啟動，運(yùn)行15s后，全部電動機(jī)停止。答：設(shè)計控制電路圖如答案圖2.3所示。答案圖答案圖2.310．供油泵向兩處地方供油，油都達(dá)到規(guī)定油位時，供油泵停止供油，只要有一處油不足，則繼續(xù)供油，試用邏輯設(shè)計法設(shè)計控制線路。答：由2個液位開關(guān)BGl、BG2分別檢測2處油位，油泵的運(yùn)轉(zhuǎn)由接觸器KM控制，由2個液位開關(guān)控制接觸器KM的通斷。設(shè)液位開關(guān)的觸頭在油位未達(dá)到時閉合，達(dá)到時斷開，則根據(jù)題目要求，可列出接觸器通電狀態(tài)的真值表，如答案表2.1所示。答案表2.1所示BG1BG2KM000011101111根據(jù)真值表可列出接觸器KM通電的邏輯函數(shù)式為根據(jù)上式結(jié)果可畫出控制電路如答案圖2.4所示，圖中液位開關(guān)狀態(tài)為油位未達(dá)到時的狀態(tài)。答案圖答案圖2.411．簡化圖2-21所示控制電路。圖圖2-21習(xí)題2-11圖答：（a）邏輯表達(dá)式為KM=(KA1+KA2)(KA1+KA3)=KA1+KA2·KA3簡化后的控制電路如答案圖2.5所示。（b）邏輯表達(dá)式為簡化后的控制電路如答案圖2.6所示。（c）邏輯表達(dá)式為簡化后的控制電路如答案圖2.7所示。答案圖2.7答案圖2.6答案圖2.5答案圖2.7答案圖2.6答案圖2.52-12．電廠的閃光電源控制電路如圖2-22所示，當(dāng)發(fā)生故障時，事故繼電器KA通電動作，試分析信號燈發(fā)出閃光的工作原理。圖2-22習(xí)題2-12圖答：當(dāng)發(fā)生故障時事故繼電器KA通電動作，KA常開觸頭閉合。通電延時時間繼電器KT1通電，KT1瞬動觸頭閉合，指示燈HL亮；延時一段時間T1后，KT1通電延時閉合觸頭閉合，斷電延時時間繼電器KT2通電，KT2斷電延時觸頭立即打開，時間繼電器KT1斷電，KT1通電延時閉合觸頭KT1和瞬動觸頭KT1立即斷開，時間繼電器KT2斷電，同時指示燈HL滅；延時一段時間T2后，KT2斷電延時閉合觸頭復(fù)位閉合，時間繼電器KT1再次通電，指示燈HL再次亮起。重復(fù)上述過程，不斷循環(huán)，故障指示燈按亮T1、滅T圖2-22習(xí)題2-12圖

第3章可編程控制器基礎(chǔ)3-1.可編程控制器的特點有哪些？答：①反映速度快、噪音小、功耗低、體積小。②功能強(qiáng)大、編程方便，可以隨時修改程序。③控制精度高，可以進(jìn)行復(fù)雜的程序控制。④能夠?qū)刂七^程進(jìn)行自動檢測。⑤系統(tǒng)穩(wěn)定，安全可靠。3-2.可編程控制器與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)相比有哪些優(yōu)點？答：絕大多數(shù)控制繼電器都是長期磨損和疲勞工作條件下進(jìn)行的，容易損壞。而且繼電器的觸點容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重的后果。再者，對一個具體使用的裝有上百個繼電器的設(shè)備，其控制箱將是龐大而笨重的。在全負(fù)荷運(yùn)載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡單的改動，也需要花費(fèi)大量時間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試。?可編程控制器以體積小功能強(qiáng)大所著稱，它不但可以很容易地完成順序邏輯、運(yùn)動控制、定時控制、計數(shù)控制、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。3-3.從軟硬件兩個角度說明PLC的高抗干擾性能。答：軟件方面：具有故障檢測功、信息包含和恢復(fù)功能，循環(huán)掃描時間的超時警戒等；硬件方面：對主要器件和部件用導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)行屏蔽，對供電系統(tǒng)和輸入電路采用多種形式的濾波處理，I/O回路與微處理器之間用光電耦合器進(jìn)行隔離。3-4.PLC怎樣執(zhí)行用戶程序？說明PLC在正常運(yùn)行時的工作過程。答：PLC首先逐行掃描用戶程序，根據(jù)用戶程序中的邏輯關(guān)系，以及所涉及的輸入狀態(tài)，分析得到相應(yīng)用戶程序行的輸出結(jié)果，并將結(jié)果保存在輸出映像寄存器中。當(dāng)全部的用戶程序掃描完畢后，統(tǒng)一將輸出映像寄存器中的結(jié)果送到輸出鎖存器中，完成對輸出的刷新。?PLC通電并運(yùn)行時，首先進(jìn)行初始化過程，然后依次為：CPU自診斷、通信信息處理、輸入刷新、用戶程序掃描、輸出刷新、外部設(shè)備服務(wù)，并周而復(fù)始地循環(huán)執(zhí)行這些步驟。3-5.如果數(shù)字量輸入的脈沖寬度小于PLC的循環(huán)周期，是否能夠保證PLC檢測到該脈沖？為什么？答：不能保證檢測到該脈沖。因為PLC對輸入的處理集中在循環(huán)周期的某一時段進(jìn)行，即所謂的輸入刷新階段。在這一時段外，PLC不響應(yīng)任何輸入信號的變化，因此假如某一輸入脈沖的時間寬度小于PLC的循環(huán)掃描周期，則很可能當(dāng)PLC進(jìn)入輸入刷新階段之前，脈沖已經(jīng)消失，所以不能保證PLC檢測到該脈沖信號。3-6.影響PLC輸出響應(yīng)滯后的因素有哪些？你認(rèn)為最重要的原因是哪一個？答：影響PLC輸出響應(yīng)滯后的因素大致有：循環(huán)周期、輸入電路濾波時間、輸出電流滯后等。相對而言，循環(huán)周期的長短對輸出滯后的影響要大一些，而近來簡化用戶程序，則能縮短整個循環(huán)周期。3-7簡述S7-1200PLC系統(tǒng)的基本構(gòu)成。答：S7-1200PLC的基本組成包括基本單元（S7-1200CPU模塊）、個人計算機(jī)（PC）或編程器、STEP7編程軟件和網(wǎng)線等。其中基本單元也稱為主機(jī)，或CPU模塊，可以構(gòu)成一個獨(dú)立的控制系統(tǒng)，是PLC的核心部分，主要作用是完成邏輯運(yùn)算、數(shù)字運(yùn)算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分工作等。將STEP7編程軟件安裝在個人計算機(jī)中，或使用編程器來完成程序設(shè)計及下載等網(wǎng)線負(fù)責(zé)連接計算機(jī)和CPU模塊，實現(xiàn)兩者的通信。3-8S7-1200CPU121X系列有哪些產(chǎn)品？答：見表4-1。3-9S7-1200擴(kuò)展I/O點數(shù)的途徑有哪些？答：PLC的I/O功能主要靠配置各種I/O模塊來實現(xiàn)。PLC主機(jī)可以通過輸入/輸出擴(kuò)展接口擴(kuò)展系統(tǒng)，擴(kuò)展模塊包括數(shù)字量輸入/輸出擴(kuò)展模塊、模擬量輸入/輸出擴(kuò)展模塊或智能輸入/輸出擴(kuò)展模塊等S7-1200允許通過信號板和信號模塊擴(kuò)展I/O設(shè)備，這使它具有強(qiáng)大的可擴(kuò)展性和高度的靈活性。S7-1200也可以通過通信板CB1241和通信模塊CM1241進(jìn)行串口通信，使SIMATICS7-1200可以連接到現(xiàn)場設(shè)備、打印機(jī)、機(jī)器人控制、調(diào)制解調(diào)器、掃描儀、條碼讀取器、其他SIMATICS7和SIMATICS5PLC，以及許多其他制造商提供的系統(tǒng)。3-10常用的S7-1200的擴(kuò)展板、模塊有哪些？各適用于哪些場合？答：按照傳輸信號是數(shù)字量還是模擬量，以及信號是輸入還是輸出，可分為數(shù)字量輸入/輸出模塊（SB1221、SB1222、SB1223、SM1221、SM1222）、模擬量輸入/輸出模塊或輸入/輸出擴(kuò)展模塊（SB1231、SB1232、SM1231、SM1232）等。擴(kuò)展模塊主要有3種類型：信號模塊、通信模塊、信號板，此外還有通信板和電池板。信號板進(jìn)行少量點數(shù)的擴(kuò)展，信號模塊進(jìn)行較多點數(shù)的、更靈活的I/O點擴(kuò)展，通信模塊（CM1241、CM1242、CM1243、CM1245、CM1278）使SIMATICS7-1200可以連接到現(xiàn)場設(shè)備、打印機(jī)、機(jī)器人控制、調(diào)制解調(diào)器、掃描儀、條碼讀取器、其他SIMATICS7和SIMATICS5PLC，以及許多其他制造商提供的系統(tǒng)。3-11總結(jié)S7-1200通過信號板和信號模塊進(jìn)行擴(kuò)展時的區(qū)別。答：信號板和信號模塊都可以對CPU進(jìn)行I/O點數(shù)的擴(kuò)展。區(qū)別如下：1、使用情況不同。信號板進(jìn)行少量點數(shù)的擴(kuò)展，信號模塊進(jìn)行較多點數(shù)的、更靈活的I/O點擴(kuò)展2、安裝位置不同。信號模塊安裝在CPU的右側(cè)，信號板安裝在CPU的頂部。信號板直接插到S7-1200CPU前面的插座中，相互電氣、機(jī)械連接，安裝前后不會增加控制器所需的空間，安裝尺寸不變，信號模塊裝在CPU的外側(cè)，影響CPU的尺寸3、適用CPU不同。S7-1200的所有CPU模塊都可以安裝一塊信號板，但信號模塊不能與CPU1211C一起使用。3-12某PLC控制系統(tǒng)，經(jīng)估算需要數(shù)字量輸入點20個，數(shù)字量輸出點10個，模擬量輸入通道5個，模擬量輸出通道3個。請選擇S7-200PLC的機(jī)型及其擴(kuò)展模塊，要求按空間分布位置對主機(jī)及各模塊的輸入、輸出點進(jìn)行編址，并對主機(jī)內(nèi)部的DC5V/DC24V電源的負(fù)載能力進(jìn)行校驗。答：根據(jù)表3-1，可選CPU1215C作為核心控制主機(jī)，但是其本機(jī)集成數(shù)字I/O為14/10,本機(jī)集成模擬I/O為2/2,所以仍需要進(jìn)行擴(kuò)展才能滿足設(shè)計需求。選擇SM1223DI8x24VDC，DQ8x24VDC，擴(kuò)展6個DI選擇SM1234擴(kuò)展3個模擬量輸入通道和1個模擬量輸出通道這樣I/O設(shè)計就能滿足題中的20個DI,20個DO,5個A和3分AO的需求。具體I/O地址分配如如答案表3.1：答案表3.1I/O地址分配表DIDO1本機(jī)I0.01本機(jī)Q0.02本機(jī)I0.12本機(jī)Q0.13本機(jī)I0.23本機(jī)Q0.24本機(jī)I0.34本機(jī)Q0.35本機(jī)I0.45本機(jī)Q0.46本機(jī)I0.56本機(jī)Q0.57本機(jī)I0.67本機(jī)Q0.68本機(jī)I0.78本機(jī)Q0.79本機(jī)I1.09本機(jī)Q1.010本機(jī)I1.110本機(jī)Q1.111本機(jī)I1.2AI12本機(jī)I1.31本機(jī)AI013本機(jī)I1.42本機(jī)AI214本機(jī)I1.53擴(kuò)展AI415擴(kuò)展I2.04擴(kuò)展AI616擴(kuò)展I2.15擴(kuò)展AI817擴(kuò)展I2.2AO18擴(kuò)展I2.31本機(jī)AQ019擴(kuò)展I2.42本機(jī)AQ220擴(kuò)展I2.53擴(kuò)展AQ4電源功率預(yù)算如答案表3.2：答案表3.2電源功率預(yù)算表CPU功率預(yù)算5VDC24VDCCPU1215C1600mA400mA減系統(tǒng)要求5VDC24VDCCPU1215C，14點輸入14*4mA=56mA1個SM1223，5V電源145mA-1個SM1223，6點輸入-6*4mA=24mA1個SM1234,5V電源80mA1個SM1234,3個AI-60mA總要求225mA140mA等于電流差額5VDC24VDC總電流差額1375mA260mA由此可見，電源能滿足擴(kuò)展的需求，不需要額外提供24VDC電源。

第4章S7-1200及其常用基本指令1.S7-1200指令參數(shù)所用的基本數(shù)據(jù)類型有哪些？答：S7-1200PLC的指令參數(shù)所用的基本數(shù)據(jù)類型有布爾型（Bool）、字節(jié)型（Byte）、字型（Word）、雙字型（DWord）、無符號8位整數(shù)USint、有符號8位整數(shù)Sint、無符號16位整數(shù)UInt、有符號16位整數(shù)Int、無符號32位整數(shù)UDint、有符號32位整數(shù)Dint、32位實數(shù)型Real、64位實數(shù)型LReal、IEC時間值Time、日期值Date，以及時鐘值TOD、字節(jié)日期和時間結(jié)構(gòu)DTL、單字符Char、雙字符WChar、單字節(jié)字符串String、雙字節(jié)字符串WString。2.定時器有幾種類型？分別實現(xiàn)什么功能？答：定時器指令包括脈沖型定時器TP、接通延時定時器TON、關(guān)斷延時定時器TOF和保持性接通延時定時器TONR。脈沖型定時器TP：脈沖型定時器可生成具有預(yù)設(shè)寬度時間的脈沖；接通延時定時器TON：接通延時定時器在預(yù)設(shè)的單一時段延時過后將輸出Q設(shè)置為ON；關(guān)斷延時定時器TOF：關(guān)斷延時定時器在預(yù)設(shè)的單一時段延時過后將輸出Q重置為OFF；保持性接通延時定時器TONR：保持性接通延時定時器在預(yù)設(shè)的多時段累積延時過后將輸出Q設(shè)置為ON。3.計數(shù)器有幾種類型？各有何特點？答：計數(shù)器指令包含加計數(shù)器CTU、減計數(shù)器CTD和加減計數(shù)器CTUD。加計數(shù)器CTU：首次掃描，計數(shù)器輸出Q為0，當(dāng)前值CV為0。加計數(shù)器對計數(shù)輸入端CU脈沖輸入的每個上升沿，計數(shù)1次，當(dāng)前值增加1個單位；減計數(shù)器CTD：首次掃描，計數(shù)器輸出Q為0，當(dāng)前值CV為預(yù)設(shè)值PV。減計數(shù)器對計數(shù)輸入端CD脈沖輸入的每個上升沿，計數(shù)1次，當(dāng)前值減少1個單位；加減計數(shù)器CTUD：首次掃描，計數(shù)器輸出QU和QD均為0，當(dāng)前值CV為0。加減計數(shù)器對計數(shù)輸入端CU脈沖輸入的每個上升沿，當(dāng)前值增加1個單位；對計數(shù)輸入端CD脈沖輸入的每個上升沿，當(dāng)前值減少1個單位。4.Q0.1:P和Q0.1有什么區(qū)別？答：Q0.1為輸出線圈指令，如果有能流通過輸出線圈，賦值線圈輸出位OUT設(shè)置為“1”，賦值取反線圈輸出位OUT設(shè)置為“0”；如果沒有能流通過輸出線圈，賦值線圈輸出位OUT設(shè)置為“0”，賦值取反線圈輸出位OUT設(shè)置為“1”。Q0.1:P可指定立即寫入物理輸出點的狀態(tài)，將位數(shù)據(jù)值寫入過程映像輸出寄存器并直接寫入物理輸出點。5.畫出執(zhí)行下面一段程序?qū)?yīng)的時序圖。答：如圖答案圖4.1答案圖4.1用自復(fù)位式定時器設(shè)計一個周期為3s，脈沖為一個掃描周期的脈沖串信號。答：如圖答案圖4.2答案圖4.2設(shè)計一個計數(shù)器范圍為30