电气控制与可编程控制器课后习题答案.doc

1、 电 气 控 制 与 可 编 程 控 制 器 课 程 习 题 与 解 答第 1 章1.1 低 压 电 器 的 分 类 有 那 几 种 ？答 ： 低 压 电 器 的 种 类 繁 多 ， 分 类 方 法 有 很 多 种 。按 工 作 方 式 可 分 为 手 控 电 器 和 自 控 电 器 。按 用 途 可 分 为 低 压 控 制 电 器 和 低 压 保 护 电 器 。按 种 类 可 分 为 刀 开 关 、 刀 形 转 换 开 关 、 熔 断 器 、 低 压 断 路 器 、 接 触 器 、 继 电 器 、主 令 电器 和 自 动 开 关 等 。1.2 什 么 是 电 气 原 理 图 和 安 装 接

2、线 图 ？ 它 们 的 作 用 是 什 么 ？答 ： 电 气 原 理 图 是 根 据 工 作 原 理 绘 制 的 ， 一 般 不 表 示 电 器 元 件 的 空 间 位 置 关 系 ，因 此 图 中 不 反 映 电 器 元 件 的 实 际 安 装 位 置 和 实 际 接 线 情 况 。电 气 安 装 图 表 示 各 种 电 气 设 备 在 机 械 设 备 和 电 气 控 制 柜 中 的 实 际 安 装 位 置 。1.3 交 流 接 触 器 线 圈 断 电 后 ， 动 铁 心 不 能 立 即 释 放 ， 电 动 机 不 能 立 即 停 止 ， 原因 是 什 么 ？答 ： 交 流 接 触 器 线

3、圈 断 电 后 ， 动 铁 心 不 能 立 即 释 放 ， 电 动 机 不 能 立 即 停 止 ， 主要 原 因 有 ： 由 于 在 分 断 电 流 瞬 间 ， 触 点 间 产 生 电 弧 ， 造 成 触 点 熔 焊 ， 使 动 铁 心 不 能 立 即释 放 ； 返 回 弹 簧 失 去 弹 性 。1.4 常 用 的 低 压 电 器 有 哪 些 ？ 它 们 在 电 路 中 起 何 种 保 护 作 用 ？答 ： 起 保 护 作 用 的 低 压 电 器 有 ：熔 断 器 ： 电 路 中 起 短 路 保 护 。热 继 电 器 ： 起 过 载 保 护 。自 动 开 关 、 接 触 器 、 继 电 器 均

4、 有 失 压 和 欠 压 保 护 。1.5 在 电 动 机 主 电 路 中 装 有 熔 断 器 ， 为 什 么 还 要 装 热 继 电 器 ？答 ： 熔 断 器 在 电 路 中 起 短 路 保 护 。 热 继 电 器 在 电 动 机 主 电 路 中 起 过 载 保 护 和 断相 保 护 。1.6 为 什 么 电 动 机 应 具 有 零 电 压 、 欠 电 压 保 护 ？答 ： 电 动 机 的 零 电 压 保 护 是 指 当 电 网 突 然 断 电 有 突 然 来 电 ， 电 动 机 不 能 自 行 启动 。 当 供 给 电 动 机 工 作 的 电 源 下 降 （ 欠 电 压 ） 时 ， 电 动

5、 机 的 负 载 不 变 的 情 况 下 ，会 使 电 动 机 绕 组 的 电 流 增 加 ， 严 重 的 会 烧 毁 电 动 机 。1.7 什 么 叫 自 锁 、 互 锁 ？ 如 何 实 现 ？答 ： 依 靠 接 触 器 自 身 辅 助 常 开 触 点 使 其 线 圈 保 持 通 电 的 作 用 称 为 “自 锁 ”。 实 现 自锁 的 方 法 是 将 接 触 器 自 身 辅 助 常 开 触 点 与 启 动 按 钮 并 联 。所 谓 “互 锁 ”是 指 当 一 个 接 触 器 工 作 时 ， 另 一 个 接 触 器 不 能 工 作 。 在 控 制 线 路中 可 以 利 用 两 个 接 触 器

6、 的 常 闭 触 点 实 现 相 互 控 制 。1.8 在 正 、 反 转 控 制 线 路 中 ， 为 什 么 要 采 用 双 重 互 锁 ？答 ： 在 正 、 反 转 控 制 线 路 中 ， 电 气 互 锁 或 按 钮 互 锁 控 制 线 路 仍 然 存 在 发 生 短 路事 故 的 危 险 。 如 果 控 制 电 动 机 正 转 接 触 器 主 触 点 因 弹 簧 老 化 或 剩 磁 或 其 他 原 因延 时 释 放 ， 或 被 卡 住 而 不 能 释 放 ， 这 时 如 按 下 反 转 启 动 按 钮 ， 反 转 接 触 器 主 触点 闭 合 ， 造 成 主 电 路 短 路 。 因 此

7、， 实 际 上 常 采 用 双 重 互 锁 正 、 反 转 控 制 线 路 ，1.9 三 相 笼 型 异 步 电 动 机 常 用 的 降 压 起 动 方 法 有 几 种 ？答 ： 三 相 笼 型 异 步 电 动 机 常 用 的 降 压 起 动 方 法 有 ： 定 子 串 电 阻 降 压 起 动 ； 采 用 Y 起 动 控 制 线 路 ； 自 耦 变 压 器 降 压 起 动 。1.10 鼠 笼 异 步 电 动 机 降 压 启 动 的 目 的 是 什 么 ？ 重 载 时 宜 采 用 降 压 起 动 吗 ？答 ： 鼠 笼 异 步 电 动 机 降 压 启 动 的 目 的 是 ： 鼠 笼 异 步 电 动

8、 机 由 于 起 动 电 流 大 ， 在短 时 间 内 会 使 输 电 线 路 上 产 生 很 大 电 压 降 落 ， 造 成 电 网 电 压 显 著 下 降 。 不 但 会 减少 电 动 机 本 身 的 起 动 转 矩 ， 甚 至 不 能 起 动 ， 而 且 会 使 电 网 其 它 设 备 不 能 正 常 工作 ， 使 其 它 电 动 机 因 欠 压 而 停 车 。1.11 三 相 笼 型 异 步 电 动 机 常 用 的 制 动 方 法 有 几 种 ？答 ： 三 相 笼 型 异 步 电 动 机 常 用 电 气 的 制 动 方 法 有 ： 反 接 制 动 ， 是 在 电 动 机 的 原 三 相

9、 电 源 被 切 断 后 ， 立 即 通 上 与 原 相 序 相 反 的 三相 交 流 电 源 ， 以 形 成 与 原 转 向 相 反 的 电 磁 力 矩 ， 利 用 这 个 制 动 力 矩 使 电 动 机 迅速 停 止 转 动 。 能 耗 制 动 ， 是 将 运 转 的 电 动 机 脱 离 三 相 交 流 电 源 的 同 时 ， 给 定 子 绕 组 加 一 直流 电 源 ， 以 产 生 一 个 静 止 磁 场 ， 利 用 转 子 感 应 电 流 与 静 止 磁 场 的 作 用 ， 产 生 反 向电 磁 力 矩 而 制 动 的 。1.12 试 设 计 对 一 台 电 动 机 可 以 进 行 两

10、 处 操 作 的 长 动 和 点 动 控 制 线 路 。解 ：图 中 ， SB1、 SB3、 SB4 安 装 在 一 处 ， SB2、 SB5、 SB6 安 装 在 另 一 处 。SB1、 SB2 为 停 止 按 钮 ， SB3、 SB5 为 长 动 按 钮 ， SB4、 SB6 为 点 动 按 钮 。1.13 某 机 床 主 轴 和 润 滑 油 泵 各 由 一 台 电 动 机 带 动 ， 试 设 计 其 控 制 线 路 ， 要 求 主轴 必 须 在 油 泵 开 动 后 才 能 开 动 ， 主 轴 能 正 、 反 转 并 可 单 独 停 车 ， 有 短 路 、 失 压 和过 载 保 护 。解

11、：1.14 设 计 一 个 控 制 线 路 ， 要 求 第 一 台 电 动 机 起 动 10S 后 ， 第 二 台 电 动 机 自 动起 动 ， 运 行 20S 后 ， 两 台 电 动 机 同 时 停 转 。解 ：/ 第 2 章2.1 PLC 定 义 的 内 容 是 什 么 ？答 ： 可 编 程 序 控 制 器 是 一 种 数 字 运 算 操 作 的 电 子 系 统 ， 是 专 门 为 在 工 业 环 境 下应 用 设 计 的 。 它 采 用 可 以 编 制 程 序 的 存 储 器 ， 用 来 在 其 内 部 存 储 执 行 逻 辑 运 算 、顺 序 控 制 、 定 时 、 计 数 和 算 术

12、 运 算 等 操 作 指 令 ， 并 能 通 过 数 字 式 或 模 拟 式 的 输入 和 输 出 ， 控 制 各 种 类 型 的 机 械 或 生 产 过 程 。2.2 PLC 的 发 展 经 历 了 几 个 时 期 ？ 各 时 期 的 主 要 特 点 是 什 么 ？答 ： 自 第 一 台 PLC 诞 生 以 来 ， PLC 经 过 了 五 个 发 展 时 期 。 从 1969 年 到 70 年 代 初 期 。 主 要 特 点 ： CPU 由 中 、 小 规 模 数 字 集 成 电 路 组 成 。存 储 器 为 磁 心 存 储 器 ； 控 制 功 能 比 较 简 单 ， 能 完 成 定 时 、

13、 计 数 及 逻 辑 控 制 。 20 世 纪 70年 代 初 期 到 末 期 。 主 要 特 点 是 ： CPU 采 用 微 处 理 器 ， 存 储 器 采用 半 导 体 存 储 器 ， 不 仅 使 整 机 的 体 积 减 小 ， 而 且 数 据 处 理 能 力 获 得 很 大 提 高 ，增 加 了 数 据 运 算 、 传 送 、 比 较 等 功 能 ； 实 现 了 对 模 拟 量 的 控 制 ； 软 件 上 开 发 出自 诊 断 程 序 。 使 PLC 的 可 靠 性 进 一 步 提 高 。 产 品 已 初 步 实 现 系 列 化 。 20 世 纪 70年 代 末 期 到 80 年 代 中

14、 期 。 主 要 特 点 ： 由 于 大 规 模 集 成 电 路 的 发展 ， 推 动 了 PLC的 发 展 。 CPU 开 始 采 用 8 位 和 16位 微 处 理 器 ， 使 数 据 处 理 能力 和 速 度 大 大 提 高 ； PLC 开 始 具 有 了 一 定 的 通 信 能 力 ， 为 实 现 PLC分 散 控 制 、集 中 管 理 奠 定 了 基 础 ； 软 件 上 开 发 了 面 向 过 程 的 梯 形 图 语 言 ， 为 PLC 的 普 及 提供 了 必 要 条 件 。 在 这 一 时 期 ， 发 达 的 工 业 化 国 家 在 多 种 工 业 控 制 领 域 开 始 使 用

15、PLC控 制 。 20 世 纪 80年 代 中 期 到 90 年 代 中 期 。 主 要 特 点 是 ： 超 大 规 模 集 成 电 路 促 使PLC 完 全 计 算 机 化 ， CPU 开 始 采 用 32 位 微 处 理 器 ； 数 学 运 算 、 数 据 处 理 能 力大 大 增 强 ， 增 加 了 运 动 控 制 、 模 拟 量 PID控 制 等 ， 联 网 通 信 能 力 进 一 步 加 强 ；PLC 功 能 不 断 增 加 的 同 时 ， 体 积 在 减 小 ， 可 靠 性 更 高 。 国 际 电 工 委 员 会 (IEC)颁布 了 PLC标 准 ， 使 PLC 向 标 准 化 、

16、 系 列 化 发 展 。 20 世 纪 90年 代 中 期 至 今 。 主 要 特 点 ： CPU 使 用 16 位 和 32 位 微 处 理 器 ， 运算 速 度 更 快 ， 功 能 更 强 ， 具 有 更 强 的 数 值 运 算 、 函 数 运 算 和 大 批 量 数 据 处 理 能力 ； 出 现 了 智 能 化 模 块 ， 可 以 实 现 各 种 复 杂 系 统 的 控 制 ； 编 程 语 言 除 了 传 统 的梯 形 图 、 助 记 符 语 言 外 ， 还 增 加 了 高 级 语 言 。2.3 PLC 的 发 展 趋 势 是 什 么 ？答 ： PLC 将 朝 着 两 个 方 向 发 展

17、 。 方 便 灵 活 和 小 型 化工 业 上 大 部 分 的 单 机 自 动 控 制 只 需 要 监 测 控 制 参 数 ， 而 且 执 行 的 动 作 有 限 ， 因此 小 型 机 需 求 量 十 分 巨 大 。 小 型 化 发 展 是 指 体 积 小 、 价 格 低 、 速 度 快 、 功 能 强 、标 准 化 和 系 列 化 发 展 。 尤 其 体 积 小 巧 ， 易 于 装 入 机 械 设 备 内 部 ， 是 实 现 机 电 一体 化 的 理 想 控 制 设 备 。 高 功 能 和 大 型 化对 大 型 企 业 实 施 生 产 过 程 的 自 动 控 制 一 般 比 较 复 杂 ，

18、尤 其 实 现 对 整 个 工 厂 的 自动 控 制 更 加 复 杂 ， 因 此 PLC 需 向 大 型 化 发 展 ， 即 向 大 容 量 、 高 可 靠 性 、 高 速 度 、高 功 能 、 网 络 化 方 向 发 展 。2.4 简 述 PLC 的 主 要 特 点 。答 ： PLC 具 有 的 主 要 特 点 有 ： 可 靠 性 高 、 编 程 简 单 、 通 用 性 好 、 功 能 强 大 和 体积 小 、 功 耗 低及 设 计 施 工 周 期 短 等 特 点 。2.5 PLC 有 哪 些 应 用 领 域 ？答 ： PLC 主 要 应 用 在 以 下 几 个 方 面 ： 开 关 量 的

19、逻 辑 控 制 、 模 拟 量 控 制 、 机 械 运 动控 制 、 数 据 处 理 和 通 信 、 联 网 及 集 散 控 制 等 。2.6 PLC 的 输 入 、 输 出 接 口 为 什 么 采 用 光 电 隔 离 ？答 ： PLC 在 输 入 、 输 出 接 口 均 采 用 光 电 隔 离 ， 使 外 部 电 路 与 内 部 电 路 之 间 避 免直 接 的 电 联 系 ， 可 有 效 地 抑 制 外 部 的 电 磁 干 扰 。2.7 PLC 的 输 出 接 口 电 路 有 几 种 ？ 它 们 分 别 带 什 么 类 型 的 负 载 ？答 ： PLC 的 输 出 接 口 电 路 按 照

20、PLC 的 类 型 不 同 一 般 分 为 继 电 器 输 出 型 、 晶 体 管输 出 型 和 晶 闸 管 输 出 型 三 类 。 其 中 继 电 器 输 出 型 为 有 触 点 的 输 出 方 式 ， 可 用 于 直流 或 低 频 交 流 负 载 ； 晶 体 管 输 出 型 和 晶 闸 管 输 出 型 都 是 无 触 点 输 出 方 式 ， 前 者 适用 于 高 速 、 小 功 率 直 流 负 载 ， 后 者 适 用 于 高 速 、 大 功 率 交 流 负 载 。2.8 PLC 的 工 作 过 程 分 为 哪 几 个 阶 段 ？答 ： PLC 的 工 作 过 程 大 致 分 为 3 个 阶

21、 段 ： 输 入 采 样 、 程 序 执 行 和 输 出 刷 新 。PLC 重 复 执 行 上 述 3 个 阶 段 ， 周 而 复 始 。2.9 影 响 扫 描 周 期 长 短 的 主 要 因 素 是 什 么 ？答 ： 1.用 户 程 序 中 所 用 语 句 条 数 的 多 少 。2.每 条 指 令 的 执 行 时 间 不 同 。 对 同 一 种 控 制 功 能 若 选 用 不 同 的 指 令 进 行 编 程 ， 扫描 时 间 会 有 很 大 的 差 别 。3.程 序 中 有 改 变 程 序 流 向 的 指 令 。 如 有 的 用 户 程 序 中 安 排 了 跳 转 指 令 ， 当 条 件 满

22、足 时 某 段 程 序 被 扫 描 并 执 行 ， 否 则 不 对 其 扫 描 并 且 跳 过 该 段 程 序 去 执 行 下 面 的程 序 。 子 程 序 调 用 程 序 ， 中 断 控 制 程 序 等 也 有 类 似 的 情 况 。2.10 循 环 扫 描 方 式 对 输 入 、 输 出 信 号 的 影 响 是 什 么 ？答 ： 循 环 扫 描 的 工 作 方 式 有 助 于 提 高 PLC 的 抗 干 扰 能 力 ， 但 同 时 也 会 造 成 信 号输 入 与 输 出 响 应 的 滞 后 。2.11 PLC 梯 形 图 与 继 电 器 接 触 器 线 路 图 主 要 区 别 是 什 么

23、 ？答 ： PLC 梯 形 图 与 继 电 器 接 触 器 控 制 线 路 图 的 主 要 区 别 有 ： 电 气 符 号继 电 器 接 触 器 线 路 图 中 的 电 气 符 号 代 表 的 是 一 个 实 际 物 理 器 件 ， 如 继 电 器 、 接 触器 的 线 圈 或 触 点 等 。 图 中 的 连 线 是 “硬3.1 CPM2A 系 列 PLC 主 控 单 元 的 I/O 点 有 几 种 ？ CPM2A-40CDT-D 的 I/O 地 址是 如 何 分 配的 ？答 ： CPM2A 系 列 PLC 的 主 机 按 I/O 点 数 分 ， 有 20、 30 点 、 40 点 、 60

24、点 4 种 。CPM2A-40CDT-D 的 I/O 地 址 分 配 如 下 ：输 入 24 点 ： 0000000011， 0010000111输 出 16 点 ： 0100000007， 01100011073.2 为 什 么 CPM2A 系 列 20点 的 主 控 单 元 不 能 连 接 扩 展 单 元 ？答 ： 20 点 的 主 机 没 有 扩 展 连 接 器 ， 所 以 不 能 连 接 I/O 扩 展 单 元 。3.3 CPM2A 系 列 PLC 主 控 单 元 可 连 接 几 级 扩 展 单 元 ？ 最 大 的 I/O 点 数 是 多 少 ？其 输 入 点 、输 出 点 各 是 多

25、 少 ？答 ： CPM2A 系 列 PLC 中 ， I/O 点 为 30 点 、 40 点 和 60点 的 主 机 有 扩 展 连 接 器 ，该 扩 展 连 接器 用 于 连 接 各 种 扩 展 单 元 。 但 总 数 不 能 超 过 3 台 。以 60 点 的 主 机 计 算 ， 输 入 36 点 ， 输 出 24 点 。 扩 展 单 元 以 20 点 I/O 进 行三 级 扩 展 。最 大 输 入 点 数 =36+123=72 点最 大 输 出 点 数 =24+83=48 点最 大 I/O 点 数 =72+48=120 点3.4 现 有 1 台 CPM2A-30CDT-D 型 主 控 单 元 ， 若 扩 展 输 入 28 点 、 输 出 16 点 ，需 选 用 何 种扩 展 单 元 ？ 其 I/O 地 址 是 如 何 分 配 的 ？答 ： CPM2A-30CDT-D 型 主 控 单答 ： 使 用 IL/ILC 指 令 时 应 注 意 ： 不 论 IL 的 输 入 条 件 是 ON还 是 OFF， CPU 都 要 对 IL/ILC 之 间 的 程 序 进 行 扫 描 ；