电气控制和plc应用技术课后答案及解析全Word格式.docx
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带断相保护和不带断相保护的三相式热继电器各用在什么场合？
热继电器利用电流的热效应原理以及发热元件热膨胀原理设计，可以实现三相电动机的过载保护。
三角形接法的电动机必须用带断相保护的三相式热继电器；
Y形接法的电动机可用不带断相保护的三相式热继电器。
1.9、说明热继电器和熔断器保护功能的不同之处。
热继电器在电路中起过载保护的作用，它利用的是双金属片的热膨胀原理，并且它的动作有一定的延迟性；
熔断器在电路中起短路保护的作用，它利用的是熔丝的热熔断原理，它的动作具有瞬时性。
1.11、中间继电器与接触器有何异同？
相同点：
输入信号都是电压；
都是利用电磁机构的工作原理。
不同点：
中间继电器用于小电流控制电路中，起信号传递、放大、翻转和分路等作用，主要用于扩展触点数量，实现逻辑控制；
接触器用于频繁远距离接通或分断电动机主电路或其他负载电路，是执行电器，分主、辅助触点，大多有灭弧装置
第二章作业参考答案
2.1、三相笼型异步电动机在什么条件下可直接启动？
试设计带有短路、过载、失压保护的三相笼型异步电动机直接启动的主电路和控制电路，对所设计的电路进行简要说明，并指出哪些元器件在电路中完成了哪些保护功能？
小容量的三相笼型异步电动机（10kW）可以采用直接启动。
在该电路中，闭合自动开关QA0，按下启动
按钮SF2，接触器接触器KM线圈通电，其常开主
触点闭合，电动机接通电源开始全压启动，同时接触器KM的辅助常开触点闭合，使接触器KM线圈有两条通电路径。
这样当松开启动按钮SB2后，接触器KM线圈仍能通过其辅助触点通电并保持吸合状态。
按停止按钮SB1，接触器KM线圈失电，则其主触点断开。
切断电动机三相电源，电动机M自动停车，同时接触器KM自锁触点也断开，控制回路解除自锁。
松开停止按钮SB1，控制电路又
回到启动前的状态。
其中，起短路保护作用的是熔断器FA；
起过载
保护作用的是热继电器BB；
起失压和欠压保护作用的是接触器KM。
2.2、某三相笼型异步电动机单向运转，要求启动电流不能过大，制动时要快速停车。
试设计主电路和控制电路，并要求有必要的保护。
2.3
2.4、星形-三角形降压启动方法有什么特点并说明其适合场合？
特点：
星形启动电流降为原来三角形接法直接启动时的1/3，启动电流约为电动机额定电流的2倍左右，启动电流特性好、结构简单、价格低，但是启动转矩也相应降为原来三角形直接启动时的1/3，转矩特性差。
适合场合：
电动机空载或轻载启动的场合。
2.6、三相笼型异步电动机有哪几种电气制动方式？
各有什么特点和适合场合？
1）反接制动，特点是制动迅速、效果好，但冲击大，通常仅适用于10kW以下的小容量电动机。
2）能耗制动，特点是能耗制动比反接制动消耗的能量少，其制动电流也比反接制动电流小得多，但能耗制动不及反接制动明显，且需要一个直流电源，控制线路相对比较复杂。
适用于电动机容量较大和启动、制动频繁的场合。
2.7、三相笼型异步电动机的调速方法有哪几种？
改变极对数p的变极调速、改变转差率s的降压调速和改变电动机供电电源频率f1的变频调速。
2.11、某机床主轴由一台三相笼型异步电动机拖动，润滑油泵由另一台三相笼型异步电动机拖动，均采用直接启动，工艺要求有;
（1）主轴必须在润滑油泵启动后，才能启动；
（2）主轴为正向运转，为调试方便，要求能正、反向点动；
（3）主轴停止后，才允许润滑油泵停止；
；
（4）具有必要的电气保护。
按动SF1使QA2得电自锁，则润滑油泵MA2启动，再按动SF2，可使QA1得电自锁，主轴电动机MA1正向启动。
按SF3可使QA1得电，即主轴电动机MA1正向点动；
按SF4可使QA3得电，即主轴电动机MA1反向点动。
当润滑油泵要停转时，必须先使主轴电动机先停止，即QA1常开断开，再按动SF6。
2.13、设计一个控制线路，要求第一台电动机启动10S后，第二台电动机自行启动；
运行5S后，第一台电动机停止并同时使第三台电动机自行启动；
再运行10S，电动机全部停止。
2.14、设计一小车运行控制线路，小车由异步电动机拖动，其动作程序如下：
（1）小车由原位开始前进，到终端后自动停止；
（2）在终端停留2min后自动返回原位停止；
（3）要求能在前进或后退途中任意位置都能停止或启动。
第三章作业参考答案
5、PLC有什么特点？
PLC的主要特点有：
（1）抗干扰能力强，可靠性高；
（2）控制系统结构简单，通用性强；
（3）编程方便，易于使用；
（4）功能强大，成本低；
（5）设计、施工、调试的周期短；
（6）维护方便。
6、PLC与继电器控制系统相比有哪些异同？
PLC的梯形图与传统的电气原理图非常相似，信号的输入/输出形式及控制功能基本上也是相同的；
它们的不同之处主要表现在：
（1）控制逻辑——继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联，及时间继电器等组合成控制逻辑，其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，灵活性和扩展性很差。
而PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，灵活性和扩展性都很好。
（2）工作方式——继电器控制线路中各继电器同时都处于受控状态，属于并行工作方式。
而PLC的控制逻辑中，各内部器件都处于周期性循环扫描过程中，各种逻辑、数值输出的结果都是按照在程序中的前后顺序计算得出的，所以属于串行工作方式。
（3）可靠性和可维护性——继电器控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多，可靠性和可维护性差。
而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，PLC还配有自检和监督功能，可靠性和可维护性好。
（4）控制速度——继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，且机械触点还会出现抖动问题。
而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，属于无触点控制，速度极快，且不会出现抖动。
（5）定时控制——继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制。
时间继电器存在定时精度不高，定时范围窄，且易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难等问题。
PLC使用半导体集成电路做定时器时基脉冲由晶振产生，精度相当高，且定时时间不受环境的影响，定时范围广，调整时间方便。
（6）设计和施工——使用继电器控制逻辑完成一项工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长、而且修改困难。
而用PLC完成一项控制工程，在系统设计完成后，现场施工和控制逻辑的设计可以同时进行，周期短，且调试和修改都很方便。
11、PLC是按什么样的工作方式进行工作的？
它的中心工作过程分哪几个阶段？
在每个阶段主要完成哪些控制任务？
PLC是按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。
它的中心工作过程分输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。
在输入采样阶段，首先扫描所以输入端子，并将各输入状态存入相对应的输入映像寄存器中，此时输入映像寄存器被刷新，它与外界隔离，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段。
在程序执行阶段，PLC按从左到右、从上到下的步骤顺序执行程序。
在输出刷新阶段中，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态一起转存到输出锁存器中，通过一定方式集中输出，最后经过输出端子驱动外部负责，在下一个输出刷新阶段开始之前，输出锁存器的状态不会改变。
12、一般来说，PLC对输入信号有什么要求？
要求：
输入信号的宽度奥大于一个扫描周期，或者说输入信号的频率不能太高，否则很可能造成信号的丢失。
第四章作业参考答案
4、PLC中的内部编程资源（即软元件）为什么被称作软继电器？
某主要特点是什么？
软元件是PLC内部的具有一定功能的器件，实际上是由电子电路和寄存器及存储器单元等组成。
它们都具有继电器特性，但没有机械性的触点。
为了把这种元器件与传统电气控制电路中的继电器区别开来，把它们称做软继电器。
其主要特点是：
（1）软元件是看不见、摸不着的，也存在物理性的触点；
（2）每个软元件可提供无限多个常开触点和常闭触点，即它们的触点可以无限次使用；
（3）体积小、功耗低、寿命长。
5、S7-200系列PLC中有哪些软元件？
输入继电器I、输出继电器Q、通用辅助继电器M、特殊继电器SM、变量存储器V、局部变量存储器L、顺序控制继电器S、定时器T、计数器C、模拟输入映像寄存器AI、模拟输出映像寄存器AQ、高速计数器HC、累加器AC。
第五章作业
11、试设计一个照明灯的控制程序。
当接在I0.0上的声控开关感应到声音信号后，接在Q0.0上的照明灯可发光30S。
如果在这段时间内声控开关又感应到声音信号，则时间间隔从头开始。
这样可确保最后一次感应到声音信号后，灯光可维持30S的照明。
12、试设计有一个抢答器电路程序。
出题人提出问题，3个答题人按动按钮，仅仅是最早按的人面前的信号的亮。
然后出题人按动复位按钮后，引出下一个问题。
13、用简单设计法设计一个对锅炉鼓风机和引风机控制的梯形图程序。
控制要求：
（1）开机前首先启动引风机，10S后自动启动鼓风机；
（2）停止时，立即关断鼓风机，经20S后自动关断引风机。
第七章作业参考答案
5、用功能图方法完成第5章5.5.2节应用举例中【例5-2】的编程。
要求画出功能图、梯形图。
设计完成后，试分析两种编程方法在设计顺序控制逻辑程序时不同之处。
（2）梯形图
两种编程方法在设计顺序控制逻辑程序时不同之处：
运用简单设计法时，主要凭设计者的经验来完成，通过理清控制的逻辑关系，写出
逻辑函数，然后用梯形图的形式直接画出控制程序。
其控制程序看起来比较简单，但
可读性不高，不适合初学者使用。
而运用功能图的方法来设计顺序控制逻辑程序时，只要分析清楚控制要求，按照
一个步骤一个状态，很容易就可以画出功能图，然后再转换成相应的顺序控制梯形图。
其功能图比较容易设计，且可读性强，不过转换成梯形图的过程比较繁琐。
6、图6-19（a）为人行道和马路的信号灯系统。
当人过马路时，可按下分别安装在马路两侧的按钮I0.0或I0.1，则交通灯（红灯、黄灯、绿灯三种类型）系统按图6-19（b）中形式工作。
在工作期间，任何按钮按下都不起作用。
试设计该控制系统的功能图，并画出梯形图，写出语句表。
I/O分配表
I0.0、I0.1按钮
Q0.0马路绿灯
Q0.1马路黄灯
Q0.2马路红灯
Q0.3人行道红灯
Q0.4人行道绿灯
第六章作业参考答案
7、试设计一个计数器，要求如下：
（1）计数范围是0~255；
（2）计数脉冲为SM0.5；
（3）输入I0.0的状态改变时，则立即激活输入/输出中断程序。
中断程序0和1分别将M0.0置成1或0；
（4）M0.0为1时，计数器加计数；
M0.0为0时，计数器减计数；
（5）计数器的计数值通过连接在QB0上的7段数码管显示。
11、某一过程控制系统，其中一个单极性模拟量输入参数为AIW0采集到PLC中，通过PID指令计算出的控制结果从AQW0输出到控制对象。
PID参数表起始地址为VB100。
试设计一段程序完成下列任务：
（1）每200ms中断一次，执行中断程序；
（2）在中断程序中完成对AIW0的采集转换及归一化处理，完成回路控制输出值的工程量标定及输出。
2-12：
试分析图2-13b所示的电路中，当时间继电器KT延时时间太短或延时闭合与延时断开的触点接反，电路将出现什么现象？
1、定时时间太短，不能实现完全降压启动。
2、如果通电延迟定时器的通电延时闭合与通电延时断开触点接反；
电动机三角形启动，工作时按星形连接。
2-13两台三相笼型异步电动机M1、M2，要求M1先起动，在M1起动15S后才可以起动M2；
停止时，M1、M2同时停止，试画出其电气原理图。
2-14、两台三相笼型异步电动机M1、M2，要求即可实现M1、M2分别启动和停止，又可实现两台电动机的同时停止。
试画出其电气原理图。
2-15、三台电动机MAl、MA2，MA3，要求按起动按钮SB1时，按下列顺序起动：
MAl→MA2→MA3。
当停止时，按起动停止SB2时，则按照相反的顺序停止，即MA3→MA2→MA1。
起动和停止的时间间隔均为10S。
2、题目分解：
该系统要使用三个交流接触器QA1、QA2、QA3来控制三台电动机启停。
有一个启动按钮SF1和一个停止按钮SF2，另外要用四个时间继电器KF1、KF2、KF3和KF4。
其定时值依次为T1、T2、T3和T4。
工作顺序如图2-34所示。
图2–34、三台电动机工作顺序
3、解题分析
1）、从图2-34中可以看出：
MAl的启动信号为SF1，停止信号为KF4计时到；
MA2的启动信号为KF1计时到，停止信号为KF3计时到；
MA3的启动信号为KF2计时到，停止信号为SF2。
在设计时，考虑到启/停信号要用短信号，所以要注意对定时器及时复位。
2）、该电气控制系统的主电路如图2-35（a）所示。
图2-35（a）三台电动机顺序启/停控制电路主电路
3）、该系统的电气控制线路原理图如图2-35（b）所示。
三台电动机顺序启/停控制电路
图2-35（b）中的KF1，KF2线圈上方串联了接触器QA2和QA3的常闭触点，这是为了得到启动短信号而采取的措施；
KF2、KF1线圈上的常闭触点KF3和KF4的作用是为了防止QA3和QA2断电后，KF2和KF1的线圈重新得电而采取的措施。
因为若T2<
T3或T1<
T4时，有可能造成QA3和QA2重新启动。
设计中的难点是找出KF3，KF4开始工作的条件，以及KF1、KF2的逻辑。
本例中没有考虑时间继电器触点的数量是否够用的问题，实际选型时必须考虑这一点。
BB1~BB3分别为三台电动机的热继电器常闭触点，它是为了防止过载而采取的措施。
若对过载没有太多要求，则可把它们去掉。
2-16、某台水泵由一台电动机拖动，按下列要求设计电气控制电路；
1）、采用Y-△减压起动。
2）、三处控制电动机的起动和停止。
3）、有短路、过载和欠压保护。
2-17、某机床有主轴电动机M1，液压泵电动机M2，均采用直接起动。
生产工艺要求：
主轴电动机M1必须在液压泵电动机M2起动后方可起动；
主轴电动机M1要求正、反转，但为测量方便，要求能实现正、反点动；
主轴电动机M1停止后，才允许液压泵电动机M2停止；
电路要求有短路、过载、失压保护。
试设计电气控制线路。
解：
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