《電氣與可編程控制技術(shù)(謝云敏)》課后習(xí)題答案

.......專業(yè)專注.《電氣與可編程控制技術(shù)(謝云敏)》課后習(xí)題答案練習(xí)11.簡述交流接觸器的主要技術(shù)參數(shù)及其含義。答：極數(shù)：按接觸器主觸頭的數(shù)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)定條件下試驗時，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?jǐn)嗟碾娏髦?；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(nèi)可實現(xiàn)的最高操作次數(shù)。2.如何選用接觸器？答：選用原則：（1）根據(jù)主觸頭接通或分?jǐn)嚯娏鞯男再|(zhì)確定選擇直流接觸器或交流接觸器。（2）根據(jù)接觸器所控制負(fù)載的工作任務(wù)來選擇相應(yīng)使用類別的接觸器。（3）根據(jù)負(fù)載功率和操作情況確定接觸器主觸頭的電流等級。（4）根據(jù)接觸器主觸頭接通與分?jǐn)嘀麟娐冯妷旱燃壌_定接觸器的額定電壓。（5）接觸器線圈的額定電壓應(yīng)由所連接的控制電路電壓決定。（6）接觸器觸頭的數(shù)目和種類應(yīng)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?答：電磁式繼電器是輸入電壓或電流，利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?jǐn)嚯娐?，但是它們有著不同的用處：繼電器的觸頭是用來接通與分?jǐn)嗫刂齐娐?，而接觸器的主觸頭一般用來接通與分?jǐn)啻箅娏鞯闹麟娐?；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應(yīng)。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(jié)構(gòu)上主要有哪些部分組成？答：電磁機(jī)構(gòu)：直流繼電器的電磁機(jī)構(gòu)均為U形拍合式；交流電磁機(jī)構(gòu)有U形拍合式、E形直動式、螺管式等結(jié)構(gòu)形式；觸頭系統(tǒng)：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(diào)節(jié)裝置：繼電器可以通過改變其釋放彈簧松緊程度的調(diào)節(jié)裝置和改變釋放時初始狀態(tài)磁路氣隙大小的調(diào)節(jié)裝置來改變繼電器的動作參數(shù)，如調(diào)節(jié)螺母和非磁性墊片等。5.如何選用電磁式繼電器？答：選用原則：（1）使用類別選用根據(jù)繼電器的用途來選擇相應(yīng)繼電器類別，如AC-11控制交流電磁鐵負(fù)載，DC-11控制直流電磁鐵負(fù)載。（2）額定工作電流與額定工作電壓的選擇在對應(yīng)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(yīng)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(yīng)與使用場合工作制一致，且實際操作頻率應(yīng)低于繼電器額定操作頻率。（4）返回系數(shù)的調(diào)節(jié)根據(jù)控制要求來調(diào)節(jié)電壓和電流繼電器的返回系數(shù)，一般采用增加銜鐵吸合后的氣隙、減小銜鐵打開后的氣隙和適當(dāng)放松釋放彈簧等措施來調(diào)整。6.電磁式繼電器的主要參數(shù)有哪些？答：繼電器的主要參數(shù)：（1）額定參數(shù)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(shù)包括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(shù)是指繼電器釋放值與吸合值的比值，用來表示。（4）整定值繼電器動作參數(shù)的實際整定數(shù)值?？扇藶檎{(diào)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(shù)。7.簡述熱繼電器的主要作用。答：熱繼電器在電路中不能用于瞬時過載保護(hù)，也不能用于短路保護(hù)，只能用于電動機(jī)等設(shè)備的長期過載保護(hù)。8.熱繼電器能否作電路的短路保護(hù)，為什么？答：不能用作短路保護(hù)。因為熱繼電器是通過雙金屬片發(fā)熱來實現(xiàn)動作保護(hù)的，對于短路時瞬間的電流過大不能及時做出反應(yīng)。雙金屬片式熱繼電器一般用于輕載、不頻繁起動的電動機(jī)的過載保護(hù)。重載、頻繁起動的電動機(jī)，則可用過電流繼電器作它的過載和短路保護(hù)。9.如何選用熱繼電器為電動機(jī)作過載保護(hù)？答：熱繼電器主要用于電動機(jī)的過載保護(hù)，選擇熱繼電器時應(yīng)考慮電動機(jī)的工作環(huán)境、起動情況、負(fù)載性質(zhì)等因素：（1）熱繼電器結(jié)構(gòu)型式的選擇星形聯(lián)結(jié)的電動機(jī)可選用兩相或三相結(jié)構(gòu)熱繼電器；三角形聯(lián)結(jié)的電動機(jī)應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置的三相結(jié)構(gòu)熱繼電器。（2）根據(jù)被保護(hù)電動機(jī)的實際起動時間選取6倍額定電流下具有相應(yīng)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(hù)功能？答：脫扣器包括過流脫扣器，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(hù)作用，失壓（欠電壓）脫扣器起失壓或欠電壓保護(hù)作用，熱脫扣器起到過載保護(hù)的作用，分勵脫扣器用于遠(yuǎn)距離使低壓斷路器斷開電路。11.如何選用熔斷器為電動機(jī)作短路保護(hù)？答：（1）熔斷器類型的選擇根據(jù)線路的要求、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(yīng)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(fù)載大小、負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。對于負(fù)載平穩(wěn)無沖擊電流的照明電路、電熱電路可按負(fù)載電流大小來確定熔體的額定電流；對于有沖擊電流的電動機(jī)負(fù)載電路，為起到短路保護(hù)作用，又保證電動機(jī)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(jī)長期工作的情況，則：=(1.5～2.5)b)對于單臺頻繁起動電動機(jī)的情況，則：=(3～3.5)c)對于多臺電動機(jī)公用一個熔斷器保護(hù)時，則：=(1.5～2.5)+。12.時間繼電器如何分類？答：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(diǎn)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？答：主令電器是一種在電氣自動控制系統(tǒng)中用于發(fā)送或轉(zhuǎn)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?jǐn)?，從而實現(xiàn)對電力傳輸系統(tǒng)或生產(chǎn)過程的自動控制。14.如何選用行程開關(guān)？答：行程開關(guān)的選用原則：（1）根據(jù)應(yīng)用場合及控制對象選擇種類。（2）根據(jù)安裝使用環(huán)境選擇防護(hù)型式。（3）根據(jù)控制回路的電壓和電流等級選擇行程開關(guān)系列。（4）根據(jù)運(yùn)動機(jī)械與行程開關(guān)的傳力和位移關(guān)系選擇行程開關(guān)的頭部形式。15.如何選用低壓斷路器？答：低壓斷路器常用來作電動機(jī)的過載與短路保護(hù)，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(shè)備額定電流。（3）低壓斷路器通斷能力等于或大于電路中可能出現(xiàn)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(jī)額定電流。（6）瞬時整定電流：對于保護(hù)籠型異步電動機(jī)的斷路器，整定電流為8~15倍的電動機(jī)額定電流；對于保護(hù)繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的斷路器，整定電流為3~6倍的電動機(jī)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(jī)實際啟動時間。16.簡述速度繼電器的工作原理。答：速度繼電器工作原理：當(dāng)繼電器使用時，其轉(zhuǎn)子的軸與電動機(jī)轉(zhuǎn)子的軸相連，定子套裝在轉(zhuǎn)子外圍。當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，其轉(zhuǎn)子帶動速度繼電器轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，定子內(nèi)的繞組因切割磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，形成感應(yīng)電流，并在磁場的作用下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使定子朝著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動，當(dāng)定子轉(zhuǎn)到一定角度時，壓下相應(yīng)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(yīng)的反力彈簧，阻止定子轉(zhuǎn)子繼續(xù)偏轉(zhuǎn)。當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降并降到一定值時，電磁轉(zhuǎn)矩小于反力彈簧的拉力，定子返回原位，繼電器觸頭也恢復(fù)到初始狀態(tài)。通過調(diào)節(jié)螺釘?shù)乃删o，可以調(diào)節(jié)反力彈簧的拉力的大小，即調(diào)整了觸頭動作所需的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動方向不同時，其定子擺桿推動的觸頭也不同。練習(xí)21.常用的電氣控制系統(tǒng)圖有哪幾種？答：常用的電氣系統(tǒng)圖包括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。答：應(yīng)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(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)繪制和標(biāo)注，同一功能的電氣元件應(yīng)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(hù)電路等，按照“從左到右、從上到下”的順序布置，并且盡可能按動作順序排列。（2）電氣原理圖中的電氣元器件、電源線、觸頭等均按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圖形符號統(tǒng)一繪制，并用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的文字符號標(biāo)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(hù)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，對于需要測試和能夠拆接的連接點(diǎn)采用“空心圓”表示；有導(dǎo)電關(guān)系的導(dǎo)線連接點(diǎn)，用“實心圓”表示；無導(dǎo)電關(guān)系的導(dǎo)線交叉點(diǎn)不畫實心圓，電路繪制中應(yīng)盡量避免線條交叉。（4）電氣原理圖繪制要求層次分明，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(dǎo)線、最少的觸頭，又要保證電路運(yùn)行可靠，安裝、維修和調(diào)試方便。3.電氣原理圖中，QS、FU、KM、KT、KA、SB、KS分別表示哪些電器元件？答：QS：刀開關(guān)；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。答：依靠接觸器本身的輔助觸頭使接觸器線圈保持帶電的現(xiàn)象稱為自鎖；兩個接觸器本身的常閉觸頭，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(gòu)成了一種相互制約的關(guān)系，這種關(guān)系稱為互鎖。5.什么是電氣互鎖，什么是機(jī)械互鎖？答：利用接觸器本身的常閉觸頭進(jìn)行互鎖，稱為電氣互鎖；利用正、反轉(zhuǎn)的控制按鈕的常閉輔助觸頭分別串接在反轉(zhuǎn)控制電路和正轉(zhuǎn)控制電路中，從而實現(xiàn)對對方接觸器的制約，這種互鎖稱為機(jī)械互鎖或按鈕互鎖。6.試畫出用按鈕選擇電動機(jī)點(diǎn)動和連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)切換的控制電路。答：如下圖：7.設(shè)計一個控制電路，要求第一臺電動機(jī)M1起動10s后，第二臺電動機(jī)M2自行起動，運(yùn)行5s后第一臺電動機(jī)停止，再運(yùn)行10s后第二臺也停止運(yùn)行。答：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(jī)的起停。其中KT1的常開延時閉合觸點(diǎn)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。答：如圖2-7所示，圖中電動機(jī)M1、M2分別由接觸器KM1、KM2控制，兩者在主電路中是并列關(guān)系，其順序起動過程主要在控制電路完成。控制電路中，當(dāng)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(jī)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支路具備了起動條件，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(jī)起動。由此可見，M1、M2兩臺電動機(jī)在控制電路上具有順序起動的邏輯，M1電動機(jī)必須先于M2電動機(jī)起動，否則M2電動機(jī)無法起動。兩臺電動機(jī)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(jī)。因此，必須先按M2停止按鈕SB3，使M2電動機(jī)先停止，KM2斷電后，才能夠按下按鈕SB1停止M1電動機(jī)。所以，此電路不但具有順序起動控制，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。答：電路工作原理：合上電源開關(guān)QS，按下起動按鈕SB2，KM1、KT、KM3線圈同時通電并自鎖，電動機(jī)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(jīng)一段時間延時后電動機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)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(jī)定子繞組由星形接法切換到三角形接法，實現(xiàn)全壓運(yùn)行。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(hù)、過載保護(hù)和失壓保護(hù)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。答：電路工作原理：合上電源開關(guān)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(jī)由自耦變壓器TA二次供電減壓起動。當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)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(cè)，電動機(jī)進(jìn)入全壓運(yùn)行狀態(tài)。圖中接觸器KM1為減壓起動接觸器，接觸器KM2為全壓運(yùn)行接觸器，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？減壓起動的方法主要有哪些？答：三相異步電動機(jī)采用全壓直接起動時，雖然控制線路簡單、維護(hù)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(jī)當(dāng)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？答：所謂反接制動是利用改變電動機(jī)電源相序，使電動機(jī)定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，從而產(chǎn)生制動力，使電動機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降。13.什么是能耗制動？答：所謂能耗制動是在三相異步電動機(jī)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(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子繞組切割定子恒定磁場，產(chǎn)生與慣性運(yùn)動方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，從而達(dá)到制動的目的。14.簡述反接制動的優(yōu)缺點(diǎn)。答：反接制動的優(yōu)點(diǎn)是制動力矩大，制動迅速，缺點(diǎn)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。因此反接制動適用于系統(tǒng)慣性較大，制動要求迅速，操作不頻繁的場合。15.簡述能耗制動的優(yōu)缺點(diǎn)。答：能耗制動的優(yōu)點(diǎn)是制動平穩(wěn)且能量消耗小，缺點(diǎn)是制動力較弱，另外需要額外的交直流轉(zhuǎn)換裝置。能耗制動一般用于制動要求平穩(wěn)、準(zhǔn)確的場合。16.試設(shè)計一種按時間順序起動3臺電動機(jī)的控制電路，并說明其工作原理。答：需要3個接觸器KM1、KM2、KM3分別控制3臺電動機(jī)，并選用2個時間繼電器控制順序起動。當(dāng)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。練習(xí)33-1電氣設(shè)計主要包括哪些內(nèi)容？答：電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計一般包括確定拖動方案，選擇電動機(jī)的功率和設(shè)計電氣控制電路。電氣控制電路的設(shè)計又分為主電路設(shè)計和控制電路設(shè)計，一般情況下電氣控制電路的設(shè)計指的是控制電路的設(shè)計。3-2試選用按鈕、接觸器等控制三相感應(yīng)電機(jī)啟停，并需要過載和短路保護(hù)。其中三相感應(yīng)電機(jī)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(guān)。答：（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(diào)節(jié)范圍為10—16A，可以將電流調(diào)整在14.5A。（4）電源開關(guān)可選擇HD型刀開關(guān)和空氣開關(guān)。5.5KW380V電機(jī)的額定電流是14.5A左右，電機(jī)是重型負(fù)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(dá)到90A左右，可選20-25A空氣開關(guān)。3-3對保護(hù)一般照明線路的熔體額定電流該如何選擇？對保護(hù)一臺電動機(jī)和多臺電動機(jī)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(fù)載，應(yīng)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(jī)，熔體額定電流可按下列關(guān)系選擇：或式中，—異步電動機(jī)額定電流—異步電動機(jī)的起動電流（3）對于多臺電動機(jī)，如果用一個熔斷器保護(hù)，熔體按下列關(guān)系選擇：式中—可能出現(xiàn)的最大電流。如果幾臺電動機(jī)不同時起動，則為容量最大一臺電動機(jī)起動電流，加上其它臺電動機(jī)的額定電流。3-4簡要說明在電氣控制電路設(shè)計過程中應(yīng)遵循的基本原則和注意事項。答：(1)同一組件中電器元件的布置應(yīng)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(yīng)安裝在電氣箱(柜)的上部或后部，但熱繼電器宜放在其下部，因為熱繼電器的出線端直接與電動機(jī)相連便于出線，而其進(jìn)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(qiáng)電弱電分開并注意屏蔽，防止外界干擾；(3)需要經(jīng)常維護(hù)、檢修、調(diào)整的電器元件安裝位置不宜過高或過低，人力操作開關(guān)及需經(jīng)常監(jiān)視的儀表的安裝位置應(yīng)符合人體工程學(xué)原理；(4)電器元件的布置應(yīng)考慮安全間隙，并做到整齊、美觀、對稱，外形尺寸與結(jié)構(gòu)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(yīng)適當(dāng)加大各排電器間距，以利布線和維護(hù)；(5)各電器元件的位置確定以后，便可繪制電器布置圖。電氣布置圖是根據(jù)電器元件的外形輪廓繪制的，即以其軸線為準(zhǔn)，標(biāo)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(yīng)按產(chǎn)品說明書的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注，以保證安裝板的加工質(zhì)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，另外便于安裝，所以設(shè)計時應(yīng)計算縱向安裝尺寸；(6)在電器布置圖設(shè)計中，還要根據(jù)本部件進(jìn)出線的數(shù)量、采用導(dǎo)線規(guī)格及出線位置等，選擇進(jìn)出線方式及接線端子排、連接器或接插件，并按一定順序標(biāo)上進(jìn)出線的接線號。3-5某機(jī)床主軸電機(jī)由一臺籠型電動機(jī)拖動，油泵由另一臺籠型電機(jī)拖動，采用直接起動方式。試設(shè)計控制電路，其工藝要求是：（1）主軸電機(jī)要求可以正向，反向運(yùn)轉(zhuǎn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)動控制。（2）主軸電動機(jī)必須在油泵電動機(jī)起動后才能起動，油泵電動機(jī)必須在主軸電動機(jī)停止后才能停止。（3）具有必要的電氣保護(hù)。解：控制電路設(shè)計原理圖如下圖所示：其中KM1控制油泵電機(jī)，KM2，KM3控制主軸電機(jī)正反轉(zhuǎn)，SA1，SA2主軸電機(jī)點(diǎn)動轉(zhuǎn)換按鈕。EMBEDVisio.Drawing.11練習(xí)41.什么是可編程控制器？答：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作命令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)的設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)計。2.可編程控制器主要有哪些特點(diǎn)？答：可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)2、通用性強(qiáng)，使用方便3、程序設(shè)計簡單，易學(xué)易懂4、采用先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便5、系統(tǒng)設(shè)計周期短6、安裝簡便，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小7、對生產(chǎn)工藝改變適皮性強(qiáng)，可進(jìn)行柔性生產(chǎn)3．舉例說明可編程控制器目前的應(yīng)用場合。答：開關(guān)邏輯控制、模擬量控制、順序（步進(jìn)）控制、定時控制、計數(shù)控制、閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信和聯(lián)網(wǎng)4．簡述PLC的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢。答：PLC的發(fā)展過程代次器件功能特點(diǎn)應(yīng)用范圍第一代1969~19721位微處理器邏輯運(yùn)算、定時、計數(shù)替代傳統(tǒng)的繼電控制第二代1973~19758位微處理器及存儲器數(shù)據(jù)的傳送和比較、模擬量的運(yùn)算，產(chǎn)品系列化能同時完成邏輯控制、模擬量控制第三代1976~1983高性能8位微處理器處理速度提高，向多功能及聯(lián)網(wǎng)通信發(fā)展復(fù)雜控制系統(tǒng)及聯(lián)網(wǎng)通信第四代1983～至今16位、32位微處理器邏輯、運(yùn)動、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)功能的名副其實的多功能分級網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)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(jié)構(gòu)（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(shù)（5）增強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)功能（6）實現(xiàn)軟、硬件標(biāo)準(zhǔn)化5．可編程控制器按組成結(jié)構(gòu)形式可分為？答：整體式、機(jī)架模塊式、分散式可編程控制器按輸入/輸出點(diǎn)數(shù)可分為？答：小型機(jī)、中型機(jī)、大型機(jī)可編程控制器根據(jù)其不同的用途可分為？答：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(tǒng)、數(shù)字控制和機(jī)器人控制比較并說明PLC與繼電接觸器控制系統(tǒng)的區(qū)別和聯(lián)系。答：組成器件不同、觸點(diǎn)數(shù)量不同、實施控制的方法不同、工作方式不同比較并說明PLC與微機(jī)（MC）的區(qū)別和聯(lián)系。答：(1)PLC抗干擾性能比MC強(qiáng)；(2)PLC編程比MC簡單；(3)PLC設(shè)計調(diào)試周期短；(4)PLC的輸入/輸出響應(yīng)速度慢，有較大的滯后現(xiàn)象(一般為毫秒級)，而MC的響應(yīng)速度快(為微秒級)；(5)PLC易于操作，人員培訓(xùn)時間短，而MC則較難，人員培訓(xùn)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(tǒng)的區(qū)別和聯(lián)系。答：發(fā)展基礎(chǔ)不同、發(fā)展方向不同、由微型計算機(jī)為主構(gòu)成的集散型控制系統(tǒng)將被PLC構(gòu)成的集散型控制系統(tǒng)取代。練習(xí)51.可編程控制器的結(jié)構(gòu)形式主要有哪兩種？它們的區(qū)別是？答：PLC的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩類。整體式結(jié)構(gòu)在一個箱體內(nèi)包括有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(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口、輸入輸出端子、電源、各種指示燈等。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)非常緊湊；模塊式結(jié)構(gòu)的PLC采用搭積木的方式組成系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)是：CPU為獨(dú)立的模塊，輸入、輸出、電源等也是獨(dú)立的模塊。要組成一個系統(tǒng)，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(shù)、定位等特殊功能模塊。模塊式結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)配置非常靈活。2.可編程控制器中CPU的主要任務(wù)是什么？答：CPU由控制器和運(yùn)算器組成，它是PLC的運(yùn)算和控制中樞，對整個PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)而言，它起著主導(dǎo)核心作用。CPU的主要任務(wù)是：(l)診斷功能：診斷PLC電源、內(nèi)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(shù)據(jù)的接收和存儲；(3)用掃描的方式通過I/O部件接收現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入狀態(tài)表或數(shù)據(jù)存儲器中；(4)PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲器逐條讀取用戶指令，經(jīng)過命令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、邏輯運(yùn)算或算術(shù)運(yùn)算等；(5)根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出寄存器表的內(nèi)容，再經(jīng)由輸出接口實現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通訊等功能。4．可編程控制器與個人計算機(jī)工作方式有何不同？答：微型計算機(jī)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(yùn)算及穩(wěn)定性要求相應(yīng)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(fù)循環(huán)掃描，逐條地解釋用戶程序，并加以處理。5．試述可編程控制器的工作原理？答：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(fù)循環(huán)掃描，逐條地解釋用戶程序，并加以處理。PLC采用循環(huán)掃描工作方式的工作過程一般包括6個階段：以故障診斷和處理為主的公共操作、與編程器等的通信處理、輸入掃描、執(zhí)行用戶程序、輸出處理、響應(yīng)外設(shè)。6.可編程控制器的輸入／輸出處理規(guī)則是什么？答：(1)輸入映像寄存器及其刷新。由圖5-10所示可知，來自現(xiàn)場的輸入信號經(jīng)PLC輸入端子進(jìn)入PLC內(nèi)部輸入電路，經(jīng)信號整理（電平轉(zhuǎn)換，濾波等）進(jìn)入緩沖寄存器內(nèi)等待CPU的采樣。在PLC存儲器，有I/O數(shù)據(jù)存儲器區(qū)，對應(yīng)輸入信號的數(shù)據(jù)區(qū)，稱之為輸入映像寄存器。當(dāng)CPU采樣時，輸入信號由緩沖區(qū)進(jìn)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(nèi)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(nèi)輸入信號變化不會改變輸入映像寄存器中的內(nèi)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(guān)量來說，可以近似認(rèn)為沒有因間斷采樣而引起誤差。即認(rèn)為一旦輸入信號發(fā)生改變，輸入映像寄存器中的內(nèi)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(jī)一樣，CPU不能直接驅(qū)動負(fù)載。根據(jù)用戶程序要求及當(dāng)前輸入狀態(tài)，CPU對信號的運(yùn)算結(jié)果放在輸入映像寄存器中，在上步程序執(zhí)行結(jié)束（在下次掃描用戶程序前）才將輸出映像寄存器中的內(nèi)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(shù)據(jù)輸入/輸出狀態(tài)刷新示意圖7.可編程控制器的滯后現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的？答：1）PLC以循環(huán)掃描方式進(jìn)行工作，其輸入/輸出信號間的邏輯關(guān)系存在著原理上的滯后。掃描周期越長，滯后周期越嚴(yán)重。2）輸入狀態(tài)寄存器的數(shù)據(jù)，取決于輸入服務(wù)階段各實際輸入點(diǎn)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(shù)據(jù)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(nèi)容隨程序執(zhí)行結(jié)果不同而隨時改變，但輸出狀態(tài)鎖存器的內(nèi)容不變。4）在輸出服務(wù)階段，將用戶程序執(zhí)行階段的最終結(jié)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(biāo)有哪些？答：輸入/輸出點(diǎn)數(shù)（I/O點(diǎn)數(shù)）、掃描速度、內(nèi)存容量、指令條數(shù)、內(nèi)部繼電器的種類和數(shù)量9.梯形圖編程語言為什么是可編程控制器的主要編程語言？答：PLC梯形圖(LAD)編程語言是為方便現(xiàn)場電氣工程技術(shù)人員掌握在繼電接觸器控制原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的一種圖形語言。其結(jié)構(gòu)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(qiáng)、修改方便等優(yōu)點(diǎn)。10．編寫梯形圖語言應(yīng)該遵循哪些原則？答：(1)梯形圖圖形符號應(yīng)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(cè)I/O點(diǎn)和內(nèi)部繼電器觸點(diǎn)可以是常開接點(diǎn)也可以是常閉接點(diǎn)，也可表示定時器/計數(shù)器的狀態(tài)。(4)梯形圖右側(cè)應(yīng)放置輸出元件，相當(dāng)于繼電器控制原理圖中的繼電器線圈，梯形圖右側(cè)放置的輸出元件一般為輸出繼電器、內(nèi)部繼電器的線圈或其他相當(dāng)于線圈的狀態(tài)元件。(5)梯形圖中對應(yīng)各種繼電器的常開或常閉觸點(diǎn)可以不受使用次數(shù)的限制，可任意串聯(lián)和并聯(lián)；同一編號的輸出線圈一般只能在梯形圖中出現(xiàn)一次，不同的輸出線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。(6)輸出點(diǎn)和輸出繼電器線圈對應(yīng)的是I/O映像寄存器的相應(yīng)狀態(tài)，不能直接驅(qū)動現(xiàn)場設(shè)備?，F(xiàn)場設(shè)備只受控于輸出繼電器對應(yīng)的接口元件，即通過輸出模塊的輸出接口控制現(xiàn)場設(shè)備。練習(xí)61.說明FX系列PLC中主要的編程元件。答：FX系列PLC主要的編程元件有：輸入繼電器X、輸出繼電器Y、輔助繼電器M、數(shù)據(jù)寄存器D、定時器T、計數(shù)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的型號可表示如下：其中，1——PLC系列名稱：FX系列；2——PLC型號：2N；3——輸入輸出點(diǎn)數(shù)總和，128，為64點(diǎn)輸入和64點(diǎn)輸出（8進(jìn)制）；4——單元種類：M表示基本單元，E表示輸入/輸出混合擴(kuò)展單元及擴(kuò)展模塊，EX表示輸入專用擴(kuò)展模塊，EY表示輸出專用擴(kuò)展模塊；5——輸出種類，R表示繼電器輸出，T表示晶體管輸出，S表示晶閘管輸出；6——其他區(qū)分，001表示專為中國推出的產(chǎn)品。3.說明FX系列PLC的定時器的分類情況。答：FX系列PLC的定時器的分類情況。通用定時器T0～T199（共200點(diǎn)）100ms時鐘脈沖T200～T245（共46點(diǎn)）10ms時鐘脈沖積算型定時器T246～T249（共4點(diǎn)）1ms時鐘脈沖T250～T255（共6點(diǎn)）100ms時鐘脈沖4.說明FX系列PLC的計數(shù)器的分類情況。答：計數(shù)器可分為內(nèi)部信號計數(shù)器和外部信號計數(shù)器（高速計數(shù)器）。其中內(nèi)部信號計數(shù)器具體分類如下：通用型斷電保持型16位加計數(shù)器（共200點(diǎn)）設(shè)定值K1～K32767C0～C99（共100點(diǎn)）C100～C199（共100點(diǎn)）32位加/減計數(shù)器（共35點(diǎn)）設(shè)定值K-2147483648～K+2147483647C200～C219（共20點(diǎn)）由（M8200～M8219）指定加減控制方向C220～C234（共15點(diǎn)）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(diǎn)數(shù)。答：40—輸入輸出點(diǎn)數(shù)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(diǎn)可無數(shù)次使用？答：PLC中位元件的觸點(diǎn)其實只是PLC內(nèi)部寄存器的一個位，在程序中用到該繼電器時，只是重復(fù)的對存儲器中的相應(yīng)位作“讀”操作，參與邏輯運(yùn)算，所以可無限次使用。7.衡量可編程控制器的基本技術(shù)指標(biāo)是什么？答：衡量可編程控制器的基本技術(shù)指標(biāo)有很多，其中最為重要的一般是：1）．輸入/輸出點(diǎn)數(shù)(I/O點(diǎn)數(shù))2）．掃描速度3）．內(nèi)存容量4）．指令條數(shù)5）．內(nèi)部繼電器的種類和數(shù)量8.通用輔助繼電器和斷電保持輔助繼電器的主要區(qū)別是什么？答：如果在PLC運(yùn)行時電源突然中斷，通用輔助繼電器將全部變?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(xiàn)其狀態(tài)。9.下圖所示的梯形圖中存在多處錯誤，找出錯誤。答：錯誤如下：1）第一行：輸入點(diǎn)為8進(jìn)制，不能出現(xiàn)X0092）第一行：輸出點(diǎn)為8進(jìn)制，不能出現(xiàn)Y0083）第二行：輸出點(diǎn)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.下圖中各定時器的定時時間各是多少？答：T1為100ms通用定時器，定時時間為25.6s；T202為10ms通用定時器，定時時間為1.23s。練習(xí)71.寫出圖7-32和7-33所示梯形圖對應(yīng)的指令。(1)解：0LDX0001ORX0012ANIX0023MPS4ANDX0035OUTY0016MRD7ANDX0048OUTY0029MPP10ANIX00311OUTY00312END(2)答：0LDX0021ANIM112LDM103ANDC54ORB5ORX0036ANIM227LDX0118ANDM129LDM4110ANDM2111ORB12LDX00013ANIT314ORB15ANB16OUTY00217OUTT3K11020END2.畫出題中指令圖所對應(yīng)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，要求按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(shù)一次，3次時，C0觸點(diǎn)動作，Y000線圈接通；6次時，C1常閉觸點(diǎn)動作，斷開C1線圈，下一個掃描周期C0、C1復(fù)位，系統(tǒng)復(fù)位。4.設(shè)計一個三臺電動機(jī)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分配X20－－－－－－－起動按鈕X21－－－－－－－停止按鈕Y20—Y22－－－－電動機(jī)1－32、梯形圖3、功能說明：按下X020，Y020得電并自鎖，同時啟動定時器T1，10s后，T1觸點(diǎn)動作，Y021得電，同時啟動定時器T2，10s后，T2觸點(diǎn)動作，Y022得電。按下X021，輔助繼電器M1得電并自鎖，M1常閉觸點(diǎn)打開，斷開Y022，同時啟動定時器T3，5s后，T3常閉觸點(diǎn)打開，斷開Y021，同時啟動定時器T4，5s后，T4常閉觸點(diǎn)打開，斷開Y020，系統(tǒng)復(fù)位。5.光電開關(guān)檢測傳送帶上通過的產(chǎn)品數(shù)量，有產(chǎn)品通過時信號燈亮并計數(shù)；如果10s內(nèi)沒有產(chǎn)品通過則發(fā)出報警信號，報警信號只能手動解除，試設(shè)計其梯形圖程序。答：1、I/O分配X20－起動按鈕Y20－產(chǎn)品通過指示燈X21－光電開關(guān)Y21－報警指示燈X22－復(fù)位按鈕2、梯形圖設(shè)計3、功能說明按下X020，系統(tǒng)啟動，定時器T1開始計時，若10s內(nèi)有產(chǎn)品通過，X021閉合，產(chǎn)品通過指示燈Y020亮，同時計數(shù)次數(shù)加1并存儲于數(shù)據(jù)寄存器D0中，同時定時器T1復(fù)位，產(chǎn)品通過后，T1重新開始計時，若10s內(nèi)有產(chǎn)品通過，重復(fù)上述過程，若10s內(nèi)無產(chǎn)品通過，不再進(jìn)行計數(shù)，同時報警指示燈Y021亮。按下復(fù)位按鈕X022，系統(tǒng)復(fù)位。6.三臺電機(jī)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(xiàn)的功能。答：1）X000起動時，M10產(chǎn)生一個寬度為一個掃描周期的脈沖，使C0、C1、C2、C3復(fù)位；同時使T0的常開觸點(diǎn)每5s產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖。C0計數(shù)設(shè)定值為1，5s后動作；C1計數(shù)設(shè)定值為2，10s后動作；C2計數(shù)設(shè)定值為3，15s后動作；C3計數(shù)設(shè)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(fù)位，進(jìn)入下一個周期。2）時序圖7.有兩臺三相異步電動機(jī)M1和M2，要求：（1）、M1啟動后，M2才能手動啟動；（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(jìn)行點(diǎn)動調(diào)整；（5）、可對啟動和停止的延時時間進(jìn)行調(diào)整，使其分別為100s和80s。設(shè)計梯形圖程序。1、I/O分配：輸入：X000-----手動/自動選擇（開關(guān)）X001-----M1起動X002-----M1停止X003-----M2起動X005-----M2點(diǎn)動X006-----時間調(diào)整（開關(guān)）X007-----復(fù)位輸出：Y001-----電機(jī)M1Y002-----電機(jī)M22、梯形圖8.八個人進(jìn)行表決，當(dāng)超過半數(shù)人同意時綠燈亮，正好半數(shù)人同意時黃燈亮，少于半數(shù)人同意時紅燈亮，設(shè)計PLC程序。解：功能分析：8人投票按鈕分別對應(yīng)X000~X007，當(dāng)啟動按鈕X010為ON時，求K2X000中1的個數(shù)，將結(jié)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(fù)位。9.計算5321、1471、678、909、2011這5個數(shù)的平均值，余數(shù)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(xiàn)下列控制要求：(1)可用一個開關(guān)選擇點(diǎn)亮方式：=1\*GB3①每次點(diǎn)亮一盞彩燈；=2\*GB3②每次點(diǎn)亮一組彩燈。(2)每個（組）亮1s，循環(huán)運(yùn)行。解：1、I/O分配X1---啟動開關(guān)（帶自鎖）X2---單個/成組選擇開關(guān)Y0---Y13:12個彩燈2、梯形圖3、功能說明（1）單個/成組開關(guān)X002=0，程序執(zhí)行[CJP6]，跳過成組控制。啟動開關(guān)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(chǎn)生一個1s脈沖發(fā)生器，脈沖寬度為1個掃描周期，利用T0的常開觸點(diǎn)使Y000~Y013的狀態(tài)進(jìn)行位左移，依次點(diǎn)亮Y001~Y013，當(dāng)Y013（最高位一盞彩燈）亮?xí)r，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(xiàn)循環(huán)。啟動開關(guān)X000=0時，對Y000~Y013復(fù)位。（2）單個/成組開關(guān)X002=1，程序執(zhí)行[CJP5]，跳過單個控制。啟動開關(guān)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(chǎn)生一個1s脈沖發(fā)生器，脈沖寬度為1個掃描周期，利用T0的常開觸點(diǎn)使Y000~Y013的狀態(tài)進(jìn)行每次3位的左移，依次點(diǎn)亮每組3個，當(dāng)Y013（最高位一盞彩燈）亮?xí)r，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(xiàn)循環(huán)。啟動開關(guān)X000=0時，對Y000~Y013復(fù)位。11.控制一個電鈴，除星期六、星期日外每天早上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(yùn)行過程中，TRD指令將PLC中的實時時鐘數(shù)據(jù)讀到D0起始的連續(xù)7點(diǎn)數(shù)據(jù)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(tǒng)復(fù)位。第8章練習(xí)題參考答案1.簡述PLC實現(xiàn)順序控制有哪些方法？答：順序控制系統(tǒng)的程序設(shè)計的常用方法有四種：邏輯方程法、步進(jìn)控制法、移位控制法、以轉(zhuǎn)換為中心法。2.簡述PLC功能圖的組成規(guī)則及基本形式。答：我們在作控制系統(tǒng)的功能圖時，必須滿足以下規(guī)則：（1）步與步之間必須由轉(zhuǎn)移分開，不能直接相連。（2）轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間不能相連，必須由步分開。（3）步與轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)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(dāng)有向線段從下向上畫時，必須畫向上的箭頭，以表明方向。（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(zhuǎn)換為梯形圖的步驟。答：我們將順序功能圖轉(zhuǎn)換為梯形圖的步驟歸納如下：（1）將順序功能圖中的每一步用輔助繼電器表示。（2）將順序功能圖中的每一個輸出用輸出繼電器表示。（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(jù)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(shè)計圖8.55所示的梯形圖程序。圖8.55答：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(shè)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定時5s后，用C0對輸入的脈沖進(jìn)行計數(shù)，記滿4個脈沖后，Y0變?yōu)镺FF，同時C0復(fù)位，在PLC開始執(zhí)行程序后，C0也被復(fù)位，試設(shè)計其梯形圖程序。答：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(shè)計其梯形圖程序。圖8.59解：9.試分別設(shè)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(guān)X0為邏輯1狀態(tài)，按下啟動按鈕X3，小車按下圖順序運(yùn)動，最后返回并停在初始位置。試畫出該系統(tǒng)的順序功能圖，并設(shè)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(jī)控制線圈6Y1反向電機(jī)控制線圈（2）梯形圖如下：練習(xí)91．?dāng)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)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(shù)據(jù)通信和并行數(shù)據(jù)通信的特點(diǎn)為？3．RS232C通訊標(biāo)準(zhǔn)是什么。4．RS485的通訊標(biāo)準(zhǔn)是什么？RS422與RS485有何區(qū)別?5．在異步串行通信中，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)位組成，波特率及有效數(shù)據(jù)傳送速率。6．什么是現(xiàn)場總線，以及什么是現(xiàn)場總線的特點(diǎn)？7．ModBus協(xié)議的特點(diǎn)是什么？8．計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型有哪些？各有哪些特點(diǎn)？9．簡述現(xiàn)場總線的技術(shù)特點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。10．CC-Link網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)有哪幾種通訊方式？參數(shù)答案：1．?dāng)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)信息的發(fā)送設(shè)備，接收設(shè)備、傳輸介質(zhì)、傳輸報文、通信協(xié)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(jìn)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(tǒng)能同時進(jìn)行所示的雙向通信。（4）在串行傳輸中，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)位，發(fā)送方必須確定是先發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)的高位還是低位。同樣，接收方也必須知道所收到的字節(jié)的第一個數(shù)據(jù)位應(yīng)該處于什么位置。（5）并行傳輸是將數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)位，每個數(shù)據(jù)位使用單獨(dú)的一條導(dǎo)線，若采用并行傳輸進(jìn)行字符通信時，不需要采取特別措施就可實現(xiàn)收發(fā)雙方的字符同步。3．RS-232C采用負(fù)邏輯，用-5～-15V表示邏輯“l(fā)”，用+5～+15V表示邏輯“0”。噪聲容限為2V，即要求接收器能識別低至+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(qū)動器和接收器共享這條信號通路，不能同時發(fā)送和接收。利用RS-485接入可以使一個或者多個信號發(fā)生器與接收器互連，在多臺計算機(jī)或帶微控制器的設(shè)備之間實現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信，形成多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成分布式系統(tǒng)，系統(tǒng)最多可連接128個站。（2）RS-485實際上是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(shù)據(jù)傳輸率：7680bps6．現(xiàn)場總線（Fieldbus）是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的全數(shù)字、全開放、全雙工、多節(jié)點(diǎn)的串行通信工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。特點(diǎn)：技術(shù)特點(diǎn)：①開放性②交互性③自治性。④適應(yīng)性。體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①基礎(chǔ)性。②靈活性。③分散性。④經(jīng)濟(jì)性。7．Modbus通信協(xié)議也是工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中用于對自控設(shè)備進(jìn)行訪問控制的主從式通信協(xié)議，在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用。它有以下特點(diǎn)：物理接口符合RS-485規(guī)范；組成主從式訪問的單主控制網(wǎng)絡(luò)；通過簡單的通信報文完成對從節(jié)點(diǎn)的讀寫操作；通信速率可達(dá)19.2Kbps；在主節(jié)點(diǎn)輪詢即逐一單獨(dú)訪問從節(jié)點(diǎn)時，要求從節(jié)點(diǎn)返回一個應(yīng)答信息；主節(jié)點(diǎn)也可以對網(wǎng)段上所有的從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行廣播通信。8．計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖構(gòu)圖給出系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)(包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站)的互聯(lián)模式，目前常用的拓?fù)漕愋陀行切巍湫?、環(huán)型、總線型和混合型。1）星型星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是各工作站以星型方式連接起來。如圖a所示，網(wǎng)絡(luò)中有一個中心節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)設(shè)備都以中心節(jié)點(diǎn)為中心，通過連接線路與中心節(jié)點(diǎn)相連。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的任意兩個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時，發(fā)送節(jié)點(diǎn)都必須先將數(shù)據(jù)發(fā)向中心節(jié)點(diǎn)，然后由中心節(jié)點(diǎn)發(fā)向接收節(jié)點(diǎn)。在星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，中心節(jié)點(diǎn)是控制中心。2）樹型樹型拓?fù)涫菑目偩€型拓?fù)溲莼鴣淼模湫螤钕褚豢玫怪玫臉?。?dāng)任意兩個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時，發(fā)送節(jié)點(diǎn)總是先將數(shù)據(jù)發(fā)向根節(jié)點(diǎn)，再通過根節(jié)點(diǎn)向全網(wǎng)發(fā)送，所示如圖。3）環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點(diǎn)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(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)沿固定的方向單向流動。4）總線結(jié)構(gòu)總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是將網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點(diǎn)和一根總線相連，網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都通過總線進(jìn)行信息交換。任何一個節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信號都沿著總線傳送，而且能被所有的節(jié)點(diǎn)接收。9．現(xiàn)場總線的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩方面，一是在體系結(jié)構(gòu)上成功實現(xiàn)了串行連接；二是在技術(shù)上成功答決了開放競爭和設(shè)備兼容兩大難題，實現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備智能化和控制系統(tǒng)分散化兩大目標(biāo)。技術(shù)特點(diǎn)：①開放性；②交互性；③自治性；④適應(yīng)性。體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①基礎(chǔ)性；②靈活性；③分散性；④經(jīng)濟(jì)性。10．1）遠(yuǎn)程I/O站通信；2）遠(yuǎn)程設(shè)備站通信；3)本地站通信練習(xí)題1.簡述PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計原則。答：PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計原則涉及很多方面，其中最基本的設(shè)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(chǎn)過程或機(jī)械設(shè)備的控制要求。（2）可靠性原則。確保計算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性。（3）經(jīng)濟(jì)性原則。力求控制系統(tǒng)合理、實用、簡單。（4）發(fā)展性原則。適當(dāng)考慮生產(chǎn)發(fā)展和工藝改進(jìn)的需求，在I/O接口、通信能力等方面應(yīng)留有余地。2.簡述PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容。答：（1）擬定控制系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)條件。技術(shù)條件一般以設(shè)計任務(wù)書的形式來確定，它是整個PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)。（2）選擇電氣傳動形式和電動機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（3）選定PLC的型號。（4）編制PLC的I/O分配表、繪制PLC的I/O端子接線圖。（5）根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求編寫軟件規(guī)格說明書，并選用編程語言進(jìn)行程序設(shè)計。（6）設(shè)計操作臺、電氣柜、模擬顯示盤和非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件。（7）編寫控制系統(tǒng)的設(shè)計說明書和使用說明書。在實際設(shè)計工程中，根據(jù)工程項目任務(wù)與要求的不同，上述內(nèi)容可適當(dāng)調(diào)整。3.PLC選型的主要依據(jù)是什么？答：PLC的選擇包括機(jī)型、容量、I/O模塊、外圍設(shè)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要求；3.PLC的特殊功能要求；4.PLC容量估算5.PLC聯(lián)網(wǎng)通信的考慮；6.系統(tǒng)可靠性的考慮；7.PLC機(jī)型統(tǒng)一的考慮等。4.PLC控制系統(tǒng)可靠性設(shè)計主要涉及哪些方面？答：PLC的可靠性設(shè)計問題，主要涉及到以下幾方面：1.系統(tǒng)供電設(shè)計；2.系統(tǒng)接地設(shè)計；3.冗余設(shè)計；4.運(yùn)行環(huán)境的改善等。5.用PLC對兩臺電動機(jī)Ml和M2進(jìn)行控制，控制要求分別為：（1）起動：M1、M2同時運(yùn)轉(zhuǎn)；停止：M1先停止，M2才能停。（2）起動：Ml先運(yùn)轉(zhuǎn)，M2才能運(yùn)轉(zhuǎn)；停止：M2先停止，M1才能停止。（3）起動：M1先運(yùn)轉(zhuǎn)，5分鐘后，M2跟著運(yùn)轉(zhuǎn)；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(jī)啟動2X1M1電機(jī)停止3X3M2電機(jī)啟動4X4M2電機(jī)停止5Y0M1電機(jī)控制線圈6Y1M2電機(jī)控制線圈(1)(2)(3)6.圖10.19為小車的往返車運(yùn)行圖，小車由異步電動機(jī)拖動，其動作程序如下：（1）小車由原位開始前進(jìn)，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）要求能在前進(jìn)或后退中任意位置都能停止或起動。試選擇PLC主機(jī)的型號，畫出其I/O模塊分配圖并設(shè)計其梯形圖。圖10.19小車的往返運(yùn)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(jī)啟動2X1電機(jī)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(jī)的控制要求為：第1臺先運(yùn)轉(zhuǎn)5s后自動停止，并自動切換到第2臺運(yùn)轉(zhuǎn)，10s后第2臺自動停止，如此循環(huán)反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，試編寫出相應(yīng)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(jī)，要求起動時每隔10min依次起動一臺，每臺運(yùn)行1小時自動停止。運(yùn)行的過程中還可以用停止按鈕將三臺電動機(jī)同時停機(jī)，如此循環(huán)反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)換得到的5個12位二進(jìn)制數(shù)據(jù)存放在D20～D27中，A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)值0～2000對應(yīng)長度值0～1500MM，在X0的上升沿，用循環(huán)指令將它轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的長度值，存放在D30～D37中。試設(shè)計該梯形圖程序。解：轉(zhuǎn)換公式為：長度值=測量值/2000×1500。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(shè)定為十六進(jìn)制數(shù)H000F。試設(shè)計其梯形圖程序。解：梯形圖如下。練習(xí)111.簡述S7-200系列PLC的基本組成。答：SIMATICS7-200系列PLC由CPU單元