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1、 機電控制與可編程序控制器技術課程 習題分析與詳解（一） 1．隔離開關和負荷開關配合使用時，對它們的操作順序有什么規(guī)定？ 答：分閘：應先斷開負荷開關，再斷開隔離開關。 合閘：應先合上隔離開關，后合上負荷開關。 2．組合開關的結構有什么特點？型號的含義是什么？ 答：組合開關由動觸片、靜觸片、方形轉軸、手柄、定位機構和外殼等部分組成。它的動、靜觸片分別疊裝在數(shù)層絕緣墊板內組成雙斷點橋式結構。而動觸片又套裝在有手柄的絕緣方軸上，方軸隨手柄而旋轉。于是每層動觸片隨方軸轉動而變化位置來與靜觸片分斷和接觸。組合開關的頂蓋部分由凸輪、彈簧及手柄等零件構成操作機構，這個機構由于采用了彈簧儲能

2、，使開關快速閉合及分斷。組合開關的分合速度與手柄的旋轉速度無關，有利于滅弧。 組合開關型號的含義如下圖所示 觸刀極數(shù) 每極觸刀額定電流（A） 設計序號 組合式 刀開關 組合開關型號的意義 H Z / - 3．接觸器的用途是什么？選擇接觸器時主要考慮那些技術數(shù)據(jù)？ 答：接觸器用來頻繁地接通和切斷主電路或大容量控制電路，它廣泛地用于控制電動機和其它電力負載。 選擇接觸器主要考慮以下技術數(shù)據(jù)： ① 電源種類：交流或直流。 ② 主觸點額定電壓、額定電流。 ③ 輔助觸點種類、數(shù)量及觸點額定電流。 ④ 勵磁線圈的電

3、源種類、頻率和額定電壓。 ⑤ 額定操作頻率（次/h），即允許的每小時接通的最多次數(shù)。 4．比較接近式行程開關與機械式行程開關的優(yōu)缺點。 答：接近式行程開關具有定位精度高、操作頻率高、功率損耗小、壽命長、耐沖擊振動、耐潮濕、能適應惡劣工作環(huán)境等優(yōu)點。 5．比較交、直流電磁鐵的特點。 答：交流電磁鐵的特點：①勵磁電流與銜鐵位置有關，當銜鐵處于起動位置時，電流最大；當銜鐵吸合后，電流就降到額定值。②吸力與銜鐵位置有關，但影響比直流電磁鐵小的多，隨著氣隙的減小，其吸力將逐漸增大，最后將達到1.5~2倍的初始吸力。 直流電磁鐵的特點：①勵磁電流的大小僅取決于勵磁線圈兩端的電壓及本身的電阻，而

4、與銜鐵的位置無關。②直流電磁鐵的吸力在銜鐵起動時最小，而在吸合時最大， 6．一臺三相異步電動機，額定功率為5.5KW，額定電壓為380V，額定電流為11.25A，起動電流為額定電流的7倍，試選用對它進行控制和保護用的按鈕、接觸器、熱繼電器和組合開關。 解：電動機的額定電流，起動電流為 控制電路采用交流220V供電。 則起動按鈕（優(yōu)先選綠色）和停止按鈕（優(yōu)先選紅色）選用額定電壓≥220V的即可。 接觸器選用交流接觸器，主觸點的額定電壓≥380V，額定電流應≥78.75V，勵磁線圈選擇額定電壓交流220V，頻率50Hz。 熱繼電器的額定電流應≥1.05IN=1.0511.25=11.8

5、A。 組合開關的額定電壓為交流380V，三極觸點，額定電流≥78.25A即可。 7．在下表中填上電器的圖形符號和文字符號。 名稱 文字符號 圖形符號 線圈（元件） 常開觸點 常閉觸點 刀開關 Q 接觸器 KM 時間繼電器 延時閉合 ST 延時斷開 延時閉合和延時斷開 空氣斷路器 QF 按鈕 SB 速度繼電器 KS 熱繼電器 FR 熔斷器 FU 行程開關 ST 8

6、.自鎖環(huán)節(jié)怎樣組成？它起什么作用？并具有什么功能？ 答：一般可用起動按鈕和接觸器的常開觸點并聯(lián)，然后再和接觸器的線圈串聯(lián)可得。當按下起動按鈕后，可實現(xiàn)長動，它又具有失壓保護功能。 9．什么是互鎖環(huán)節(jié)，它起到什么作用？ 答：將兩個接觸器的常閉觸點分別串聯(lián)到對方的線圈回路中，即可得到互鎖。它用來防止兩個接觸器同時得電。 10 ．試設計一臺異步電動機的控制線路。要求： （1）能實現(xiàn)起、停的兩地控制；（2）能實現(xiàn)點動調整； （3）能實現(xiàn)單方向的行程保護；（4）要有短路和過載保護。 SB5 KM K SB1 K SB3 SB2 K SB4 ST FR M 3~

7、 Q KM FR u v w FU1 FU2 圖1 解：如圖1所示，左側為主電路，右側為控制電路。SB1 和SB2 是長動起動按鈕，SB3 和SB4是停止按鈕，SB5是點動按鈕，行程開關ST的常閉觸點起行程保護作用，熔斷器起短路保護作用，熱繼電器起過載保護作用。 11．今有兩臺電動機，每次只允許一臺運轉且一臺只需單方向運轉，另一臺要求能正反轉。兩臺電動機都要求有短路保護和過載保護，試畫出其電路。 KM2 M1 3~ M2 3~ KM3 FR1 FR2 KM1 Q u v w FU1 FU2 SB2 KM3 KM1 KM3 SB

8、1 KM2 KM2 SB4 KM2 KM1 KM1 KM2 SB3 KM3 KM3 KM1 FR1 FR2 圖2 解：如圖2所示。電動機M2可單向運行，KM3為其控制接觸器；電動機M3可正反轉運行，KM1和KM2分別為正、反轉接觸器。 控制與機電可編程序控制器技術課程 習題分析與詳解（二） 1． 試問下列控制線路是否合理（注：圖中KM1、KM2為交流接觸器，YA為直流電磁鐵）？若不合理，應怎樣改正？ KM1 KM2 SB1 KM1 KM1 K1 YA （b） （d） ST ST K2 K1 （c） K SB2 K

9、 （a） 答：（a）不合理，交流接觸器的線圈不能串聯(lián)，應改為并聯(lián)形式。 (b)不合理，應改為起動按鈕和停止按鈕直接連接，以減少連接導線。 (c)不合理，同一個電器的常開觸頭和常閉觸頭位置靠的很近，不能分別接在電源的不同相上，另外，電器線圈的一端應接在電源的同一端。應將K2的線圈和行程開關ST的常閉觸點換個位置。 (d)不合理，大容量的直流電磁鐵線圈YA與繼電器K的線圈直接并聯(lián)，在K1斷開時，由于電磁鐵YA線圈的電感大，儲存的磁能經(jīng)繼電器線圈放電，使繼電器K重新吸合，從而產生誤動作。應將電磁鐵的線圈和繼電器的線圈分別由K1常開觸點控制。 2．設計一條由兩臺電動機拖動的裝配車間的一輸

10、送機控制線路，應滿足下列要求： （1）M1電動機與M2電動機均單向運轉； （2）M1電動機起動工作后，M2電動機才能起動工作； （3）M2電動機先停機，而后M1電動機才能停機； （4）M1電動機過載時，兩臺電動機同時停機，M2電動機過載時，僅M2電動機停機； （5）要有必要的保護環(huán)節(jié)。試畫出控制電路。 解：見圖1所示，SB3、SB1、KM1、FR1分別為M1電動機的起動按鈕、停止按鈕、通電接觸器和熱繼電器；SB4、SB2、KM2、FR2分別為M2電動機的起動按鈕、停止按鈕、通電接觸器和熱繼電器。 3．設計組合機床的兩臺動力頭的電氣控制線路。設計要求如下： （1）加工時兩臺動力頭

11、電動機同時起動； （2）兩臺動力頭電動機單向運轉； （3）兩臺動力頭電動機，在加工完成后各自停機； （4）若其中一臺動力頭電動機過載，另一臺動力頭電動機也應停機。畫出其控制電路。 解：見圖2所示，SB1為兩臺動力頭電動機的起動按鈕；SB2、KM1、FR1分別為其中一臺動力頭電動機的停止按鈕、通電接觸器和熱繼電器； SB3、KM2、FR2分別為另一臺動力頭電動機的停止按鈕、通電接觸器和熱繼電器； 圖1 SB4 SB2 KM1 KM2 SB3 KM1 SB1 KM1 KM2 FR1 KM2 FR2 FU1 圖2 KM1 SB2 SB1 KM1 F

12、R1 FR2 KM2 KM1 SB3 KM2 4．PLC主要特點有哪些？PLC的發(fā)展趨勢如何？ 答：可靠性高，通用性強，使用靈活性、方便，編程簡單。 PLC的發(fā)展有兩個主要趨勢。其一是向體積更小、速度更快、高可靠性高、功能更強、價格更低的小型PLC方向發(fā)展；其二是向功能大型化、網(wǎng)絡化、良好兼容性和多功能方向發(fā)展。 5． PLC控制和繼電接觸器控制、微機控制的優(yōu)缺點。 答：PLC控制和繼電接觸器控制比較：傳統(tǒng)的繼電器控制線路的控制作用是通過許多導線與繼電器硬連接實現(xiàn)的，而PLC控制系統(tǒng)的控制作用是通過軟件編程實現(xiàn)的，PLC控制系統(tǒng)可以通過軟件編程改變其控制作用，繼電器

13、控制線路就很難做到。 與微機控制的比較：編成簡單，組成控制系統(tǒng)快捷、靈活、可靠性高。 6． 為什么稱PLC的內部繼電器為軟繼電器？和硬件繼電器相比，軟繼電器的觸點在使用上有何特點？ 答：PLC內部的繼電器并不是實際的硬繼電器，而是PLC內部的存儲單元。因此，稱為“軟繼電器”，梯形圖是由這些“軟繼電器”組成的梯形圖控制線路圖，它們并不是真正的物理連接，而是邏輯關系的連接，稱為“軟連接”。當存儲單元某位狀態(tài)為1時，相當于某個繼電器線圈得電；當該位狀態(tài)為0時，相當于該繼電器線圈斷電。軟繼電器的常開觸點、常閉觸點可以在程序中使用無數(shù)多次。 7．PLC的性能指標主要有那些？PLC是怎樣分類的

14、？` 答：I/O總點數(shù)，即輸入或輸出的點數(shù)總數(shù)量，是PLC很重要的指標。PLC機器產品不同I/O能力也不同。一般小型PLC機在256點以下（無模擬量）。中型PLC機在256～2048（模擬量64～128路）。而大型機2048點以上（模擬量128～512路）。按控制規(guī)模分類主要以開關量計數(shù)，模擬量的路數(shù)可折算成開關量的點數(shù)，一般一路相當于8點~16點。根據(jù)I/O點數(shù)通，PLC大致可分為微型機，小型機、中型機、大型機、超大型機。 機電控制與可編程序控制器技術課程 習題分析與詳解（三） 1、 進行系統(tǒng)配置時有那些方法？具體含義是什么？ 答：1）類比法，通過相同規(guī)模系統(tǒng)的類比，大致確

15、定可選用的廠家產品及機型。 2）估算法，估算I/O點數(shù)及模擬量路數(shù)，并確定要選用的機型。 3）計算法，依完整性原則計算所需的模塊數(shù)。這里可能有多個方案，那就應計算出各個方案的結果。 4）計算各個方案的投入費用，并依經(jīng)濟性原則選其中最優(yōu)者。 2、 CPM1A PLC的內部繼電器是怎樣劃分的？那些繼電器有斷電保護功能？ 答：內部繼電器區(qū)分為兩部分：一部分供輸入點/輸出點用，稱為輸入/輸出繼電器區(qū)；另一部分供PLC內部的程序使用，稱為內部輔助繼電器區(qū)。 輸入繼電器區(qū)有10個通道000～009，其中，000，001通道是CPU單元輸入通道，002～009通道用于和CPU單元連接的擴展單元

16、的輸入通道。 輸出繼電器區(qū)有10個通道010-019，其中，010，011通道用于CPU單元輸出通道，012～019通道用于和CPU單元連接的擴展單元的輸出通道。 保持繼電器具有斷電保持功能，即當電源掉電時，它們能夠保持掉電前的ON/OFF狀態(tài)。 3、 C200Ha PLC標準I/O單元在CPU機架和擴展I/O機架插槽位的通道號是如何確定的？ 答：C200Ha PLC標準I/O單元在CPU機架和擴展I/O機架插槽位的通道號的確定方法如下所示。 機架 槽1 槽2 槽3 槽4 槽5 槽6 槽7 槽8 槽9 槽10 CPU IR000 IR001 IR0

17、02 IR003 IR004 IR005 IR006 IR007 IR008 IR009 擴展機架1 IR010 IR011 IR012 IR013 IR014 IR015 IR016 IR017 IR018 IR019 擴展機架2 IR020 IR021 IR022 IR023 IR024 IR025 IR026 IR027 IR028 IR029 擴展機架3 IR300 IR301 IR302 IR303 IR304 IR305 IR306 IR307 IR308 IR309 4、 C200Ha PLC 的基

18、本組成有那幾部分？ 答：C200Ha PLC的基本組成：一個提供系統(tǒng)總線和模塊插槽的安裝機架（母板），一個CPU單元、電源單元、若干個I/O單元或特殊I/O單元。 5. 模擬量輸入單元具有哪些功能？ 答：模擬量輸入單元它可將現(xiàn)場設備（如傳感器等）輸出的多種模擬量信號轉換成PLC可讀的數(shù)字量形式。 它接受CPU單元發(fā)來的指令和相關參數(shù)完成相應的功能，并將執(zhí)行的結果和狀態(tài)返回給主CPU。一旦其開關設置CPU指令和參數(shù)傳送完畢，模擬量輸入單元就可獨立地完成A/D轉換及各項規(guī)定的功能，并不需要主CPU干預。它還可以對自身運行狀態(tài)和外部輸入信號范圍進行監(jiān)視，它對外部輸入信號進行連續(xù)的、周期性的

19、循環(huán)采樣和轉換。CPU將模擬量輸入單元的結果和狀態(tài)返回均是通過相應的IR區(qū)和DM區(qū)來實現(xiàn)的。 6. 模擬量輸出單元具有哪些功能？ 答：模擬量輸出單元將PLC的數(shù)字量轉換為模擬信號輸出，以驅動現(xiàn)場模擬裝置。 模擬量輸出單元可以不需要主CPU干預而獨立運行，按照主CPU給定的參數(shù)輸出各路模擬量，并將運行狀態(tài)提供給CPU。命令、參數(shù)和狀態(tài)的傳送也是通過相應的IR區(qū)和DM區(qū)來進行的。 模擬量輸出單元提供三種輸出功能：輸出限幅、輸出極限報警和脈沖輸出，這些功能必須用編程器來設置，在用戶程序中不能改變這些數(shù)據(jù)。 7．編程時是怎樣處理梯形圖分支的？ 編程時一般應用IL（連鎖）與ILC（連鎖清除

20、）指令或者是暫存繼電器TR來實現(xiàn)梯形圖的分支結構的。 ． 8.寫出圖1中的梯形圖的語句表。 1圖 ( a ) 00000 00001 00101 00100 00102 00103 00104 20002 20000 20001 00002 00003 00004 01000 20003 ( b ) 00000 00001 01000 00100 01000 01001 00101 01001 TIM000 #0050 TIM000 01002 解：(a) LD

21、 00000 AND 00001 LD 00100 AND NOT 00101 LD NOT 20000 AND 20001 OR LD AND 00102 OR LD LD 00002 AND NOT 00003 AND 00004 LD NOT 00103 AND 00104 AND NOT 20002 OR 20003 OR LD AND LD OUT 01000 E

22、ND (b) LD 00000 OR 01000 AND NOT 00001 OUT 01000 AND 00100 OR 01001 AND NOT 00101 OUT 01001 TIM 000 #0050 LD TIM000 OU

23、T 01002 END 9．已知梯形圖及00000、00001的時序圖如圖2所示，畫出25501及01000、01001、01002、01003個元件的時序圖。（其中25501為0.2s脈沖輸出）。 00000 I 00000 SFT(10) 25501 2S 0.3S 00001 P 010 R 010 00001 2圖 解：時序圖如下： 0.3秒 2秒 00000 00001 25501 01000 01001 01002 01003 10．CMP(20)、BCMP (68)、

24、TCMP（85）的作用分別是什么？ 答：CMP指令比較C1和C2兩個通道中數(shù)據(jù)的大?。籅CMP指令將16個范圍值（上限和下限）以下限在前，上限在后的順序存放在以CB開始的32個連續(xù)通道中，然后將數(shù)據(jù)CD與這16個范圍值依次進行比較；TCMP指令將CD通道的內容與TB開始的16個連續(xù)通道的內容逐個進行比較。若相等，則在結果通道R的相應位上置1；否則，清0。 機電控制與可編程序控制器技術課程 習題分析與詳解（四） 1. 用PLC設計一個先輸入優(yōu)先電路。輔助繼電器20000~20003分別表示接受00000～00003的輸入信號(若00000有輸入，20

25、000線圈接通，依此類推)。電路功能如下： (1) 當未加復位信號時(00004無輸入），這個電路僅接受最先輸入的信號，而對以后的輸入不予接收； (2) 當有復位信號時(00004加一短脈沖信號)，該電路復位，可重新接受新的輸入信號。 00001 20000 20001 20002 20003 00004 20001 00002 20000 20002 20001 20003 00004 20002 00003 20000 20003 20001 20002 00004 20003 20000 20003 20001 20002 0

26、0004 20003 00000 20001 20000 20002 20003 00004 20000 解： 2 定時器不具有斷電保持功能，如果需要在斷電時保持定時器的當前值，恢復供電后又從當前值開始定時，可用計數(shù)器實現(xiàn)。試用計數(shù)器設計一個具有斷電保持功能的定時器。 CNT 000 #1000 00000 CNT000 00001 01000 25502 解： 3． 00000、00001、00002、00003四個輸入端，每當有兩個輸入“1”，另

27、兩個輸入“0”時，輸出01000就接通。設計梯形圖。 解： 輸 入 輸 出 I0 00000 I1 00001 I2 00002 I3 00003 O 01000 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0

28、 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 O = I0 I1 I2 I3 + I0 I1 I2 I3 + I0 I1 I2 I3 + I0 I1 I2 I3 + I0 I1 I2 I3 + I0 I1 I2 I3 00000 00001 00002 00003 01000 00000 00001 00002 00003 00000 00001 00002

29、 00003 00000 00001 00002 00003 00000 00001 00002 00003 00000 00001 00002 00003 4． 按一下啟動按鈕后，電動機運轉10s，停止5s，重復如此動作3次后停止運轉。設計梯形圖。 TIM000 20000 TIM000 #0100 TIM001 #0050 TIM001 00000 20000 20000 20000 TIM000 CNT002 #0003 01000 CNT002 CNT

30、002 01000 解： 5． 信息通信指令有哪幾種？功能是什么？ 答：用于各種PLC的信息通信指令如下： C200Ha：SEND(90)、RECV(98) CV：SEND(192)、RECV(193)、CMND(194) CS1：SEND(90)、RECV(98)、CMND(490) SEND：數(shù)據(jù)發(fā)送指令。在程序執(zhí)行該指令時，把本地PLC(源節(jié)點)數(shù)據(jù)區(qū)中指定的一段數(shù)據(jù)，送到指定(目標)節(jié)點PLC數(shù)據(jù)區(qū)的指定位置。 RECV：數(shù)據(jù)接收指令。在程序執(zhí)行該指令時，把指定(

31、源)節(jié)點PLC數(shù)據(jù)區(qū)中指定的一段數(shù)據(jù)，讀到本地(目標)節(jié)點的PLC并寫入數(shù)據(jù)區(qū)的指定位置。 CMND：發(fā)送FINS指令的指令，用于CV、CS1系列PLC。在程序執(zhí)行該指令時，可以向指定節(jié)點發(fā)送FINS指令，讀寫指定節(jié)點PLC的存儲區(qū)、讀取狀態(tài)數(shù)據(jù)、改變操作模式以及執(zhí)行其它功能。 6． 什么是FINS通信協(xié)議？如何使用？ 答： FINS通信協(xié)議是由OMRON開發(fā)、用于工廠自動化控制網(wǎng)絡的指令/響應系統(tǒng)。FINS通信除用于Controller Link網(wǎng)，還用于CompoBus/D、SYSMAC Link、SYSMAC NET 、Ethernet等網(wǎng)絡以及網(wǎng)絡之間的通信。在PLC的用

32、戶程序里，不需要復雜的編程，使用FINS指令，就能夠讀寫另一個PLC數(shù)據(jù)區(qū)內容，甚至控制其運行。 CS1系列、CV系列PLC是在程序中執(zhí)行CMND指令來發(fā)送FINS信息的。 7．路徑表包括幾種形式？在信息通信中起什么作用？ 答：路徑表包括本地網(wǎng)絡表、中繼網(wǎng)絡表。本地網(wǎng)絡表提供了安裝在PLC上的通信單元的單元號和所屬網(wǎng)絡的地址。中繼網(wǎng)絡表要包括三項內容：終點網(wǎng)絡(End Network)、中繼網(wǎng)絡(Relay Network)和中繼節(jié)點(Relay Node)。終點網(wǎng)絡是與本地PLC不直接連接的網(wǎng)絡，中繼節(jié)點、中繼網(wǎng)絡是本地PLC去終點網(wǎng)絡時，數(shù)據(jù)必須送至的第一個節(jié)點和網(wǎng)絡地址。 由路徑

33、表可以確定本地PLC經(jīng)中繼節(jié)點至最終節(jié)點通信的路徑?？缇W(wǎng)進行信息通信或遠距離編程/監(jiān)控時必須對每一個節(jié)點建立路徑表。 。 8． 什麼是配置器？它的作用是什么？ 答：配置器是在一臺個人計算機上運行的應用軟件，而該計算機是作為CompoBus/D網(wǎng)的一個節(jié)點。在計算機上要安裝專用的ISA板3G8F5-DRM21或專用的PCMCIA卡3G8E2-DRM21。 當使用下述任意功能時，要使用配置器： (1) 用戶設定遠程I/O分配； (2) 在同一臺PLC上安裝一個以上的主單元； (3) 在同一個網(wǎng)絡中連接多個主單元； (4) 設定通信參數(shù)。 。 9． 那些PLC可以入以太網(wǎng)？以太

34、網(wǎng)的功能有哪些？ 答：以太網(wǎng)中的PLC節(jié)點有三種類型：CS1機、CV機和C200Ha機。CS1機、CV機上分別安裝Ethernet 單元CS1W-ETN01、CV500-ETN01。而在C200Ha上則要安裝PLC卡單元C200HW-PCU01，并在PLC卡上插上市售的以太網(wǎng)卡，除此之外，C200Ha的CPU單元上還要插上通信板C200HW-COM01/04，并用總線連接單元把PLC卡與通信板連接起來。 以太網(wǎng)的主要功能有：FINS通信、FTP服務、Socket服務。 10． FTP的功能是什么？ 答：文件傳輸協(xié)議FTP支持以太網(wǎng)中的上位機讀寫PLC內存卡中的文件。內存卡有RAM、EPROM、EEPROM等類型，插在PLC的CPU單元上。FTP基于客戶-服務器模式，由客戶向服務器發(fā)出文件操作指令。以太網(wǎng)單元不支持FTP客戶功能，僅可作為FTP服務器。