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電氣控制與可編程序控制器應用技術習題 史國生 第１章、習題與思考 1-01、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滿足怎樣的配合關系? 1-02、單相交流電磁鐵的短路環(huán)斷裂或脫落后，在工作中會出現什么現象?為什么? 1-03、常用的滅弧方法有哪些? 1-04、熔斷器的額定電流、熔體的額定電流和熔體的極限分斷電流三者有何區(qū)別? 1-05、什么是繼電器的返回系數?將釋放彈簧放松或擰緊一些，對電流(或電壓)繼電器的吸合電流(或電壓)與釋放電流(或電壓)有何影響? 1-06、電壓和電流繼電器在電路中各起什么作用?他們的線圈和觸點各接于什么電路中? 1-07、 JS7-A型時間繼電器觸頭有哪兒種?畫出它們的圖形符號。 1-08、熱繼電器與熔斷器的作用有何不同? 1-09、熱繼電器在電路中的作用是什么?帶斷相保護和不帶斷相保護的三相式熱繼電器各用在什么 1-10、時間繼電器和中間繼電器在電路中各起什么作用? 1-11、感應式速度繼電器怎樣實現動作的?用于什么場合? 1-12什么是主令電器，常用的主令電器有哪些? 1-13、接觸器的作用是什么?根據結構特征如何區(qū)分交、直流接觸器? 1-14、交流接觸器在銜鐵吸合前的瞬間，為什么在線圈中產生很大的電流沖擊?直流接觸器會不會出現這種現象?為什么? 交流接觸器的線圈是一個電感,吸合前線圈內部沒有鐵心,電感很小,阻抗也就很小,所以電流大;吸合后鐵心進入線圈內部,電感量增大,阻抗增大,所以電流就降下來了.直流接觸器工作電流主要取決于其內部電阻,所以不會產生沖擊電流. 1-15、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? 1-16、接觸器是怎樣選擇的?主要考慮哪些因素? 1-17、畫出下列電器元件的圖形符號，并標出其文字符號。 (1)自動空氣開關; (2)熔斷器; (3)熱繼電器的熱元件和常閉觸點; (的時間繼電器的延時斷開的 常開觸點和延時閉合的常閉觸點; (5)時間繼電器的延時閉合的常開觸點和延時斷開的常閉觸點; (6)復合按鈕; (7)接觸器的線圈和主觸頭; (8)行程開關的常開和常閉觸頭; (9)速度繼電器的常開觸頭和常閉觸點。 1-18、智能電器有什么特點?其核心是什么? 第２章、習題與思考 2-01、自鎖環(huán)節(jié)怎樣組成?它起什么作用?并具有什么功能? 2-02、什么是互鎖環(huán)節(jié)，它起到什么作用? 2-03、在有自動控制的機床上，電動機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? 2-04、有二臺電動機，試擬定一個既能分別啟動、停止，又可以同時啟動、停車的控制線路。 2-05、試設計某機床主軸電動機的主電路和控制電路。要求： (1) Y/Δ啟動； (2)能耗制動； (3)電路有短路、過載和失壓保護。 2-06、設計一個控制電路，要求第一臺電機啟動運行3s后，第二臺電機才能自行啟動，運行8s后，第一臺電機停轉，同時第三臺電機啟動，運行5s后，電動機全部斷電。 2-07、設計一個鼠籠型電動機的控制電路，要求： (１)既能點動又能連續(xù)運轉；(2)停止時采用反接制動；(3)能在兩處進行啟動和制動。 2-08、試設計一個往復運動的主電路和控制電路。要求： (1)向前運動到位停留一段時間再返回；(2)返回到位立即向前；(3)電路具有短路、過載和失壓保護。 2-0９、在電動機的主電路中既然裝有熔斷器，為什么還要裝熱繼電器?它們各起什么作用? 2-10、為什么電動機要設零電壓和欠電壓保護? 第4章、習題與思考 4-01、如果有兩個交流接觸器，型號相同，額定電壓相同，在電氣線路中如果將其線圈串聯(lián)連接，則在通電時會出現什么情況?為什么? 4-02、電氣控制設計中應遵循的原則是什么?設計內容包括哪些方面? 4-03、如何根據設計要求選擇拖動方案與控制方式? 4-04、某電動機要求只有在繼電器KA1， KA2， KA3中任何兩個動作時才能運轉，而在其他條件下都 不運轉，試用邏輯設計法設計其控制線路。 4-05、設計一個小型吊車的控制線路。小型吊車有3臺電動機，橫梁電機M1帶動橫梁在車間前后移動，小車電機M2帶動提升機構在橫梁上左右移動，提升電機M3升降重物。3臺電機都采用直接啟動，自由停車。要求如下。 ①、3臺電動機都能正常啟、保、停。 ②、在升降過程中，橫梁與小車不能動。 ③、橫梁具有前、后極限保護，提升有上、下極限保護。 4-06、試設計一個加工零件的孔和倒角的機床，其加工過程為:快進→工進→停留光刀→快適 該機床有三臺電機g MI:主電機4kW； M2:工進電機1.5kW； M3:快進電機O.8kW。 要求如下。 (1)、工作臺工進到終點或返回到原位后，有行程開關使其自動停止，設限位保護，為保證工位，需采取制動措施。 (2)、快進電機可進行點動調整，但在工作進給時點動無效。 (3)、設急停按鈕。 (4)、應有短路和過載保護。 ５-0８、試分析圖５－１７所示梯形圖的工作過程，為什么能形成周而復始振蕩的？并畫出波形圖。 工作原理： 1、X000合上，定時器T5線圈得電，延時0.5s. 此時：T5線圈得電，T5常開觸點斷開，常閉觸點合上。 Y005線圈失電，Y005常開觸點斷開，常閉觸點合上。 2、T5延時第一個0.5s的情況： ⑴、T5延時0.5s到后的第一個掃描周期； 支路①、T5的常開觸點合上，Y005的常閉觸點。 支路②、T5的常閉觸點斷開，Y005的常開觸點斷開 支路①使Y005線圈得電 第一個掃描周期結束后： T5線圈得電，T5常開觸點合上，常閉觸點斷開。 Y005線圈得電，Y005常開觸點合上，常閉觸點斷開?！? ⑵、T5延時0.5s到后的第二個掃描周期； T5的常閉觸點斷開，使T5線圈失電。使得： 支路①、T5的常開觸點斷開，Y005的常閉觸點斷開。 支路②、T5的常閉觸點合上，Y005的常開觸點合上。 支路②使Y005線圈保持得電。 第二個掃描周期結束后： T5線圈失電，T5常開觸點斷開，常閉觸點合上。 Y005線圈得電，Y005常開觸點合上，常閉觸點斷開?！? ⑶、T5延時0.5s到后的第三個掃描周期； T5常閉觸點合上，T5線圈得電，延時0.5s. 此時：T5線圈得電，T5常開觸點斷開，常閉觸點合上。 Y005線圈得電，Y005常開觸點合上，常閉觸點斷開。使得： 支路①、T5的常開觸點斷開，Y005的常閉觸點斷開。 支路②、T5的常閉觸點合上，Y005的常開觸點合上。 支路②使Y005線圈保持得電。 3、T5延時第二個0.5s的情況： ⑴、T5延時0.5s到后的第一個掃描周期； 支路①、T5的常開觸點合上，Y005的常閉觸點斷開。 支路②、T5的常閉觸點斷開，Y005的常開觸點合上。 支路①、②使Y005線圈失電 第一個掃描周期結束后： T5線圈得電，T5常開觸點合上，常閉觸點斷開。 Y005線圈失電，Y005常開觸點斷開，常閉觸點合上。 ⑵、T5延時0.5s到后的第二個掃描周期； T5的常閉觸點斷開，使T5線圈失電。使得： 支路①、T5的常開觸點斷開，Y005的常閉觸點合上。 支路②、T5的常閉觸點合上，Y005的常開觸點斷開。 支路①、②使Y005線圈失電。 第二個掃描周期結束后： T5線圈失電，T5常開觸點斷開，常閉觸點合上。 Y005線圈失電，Y005常開觸點斷開，常閉觸點合上?！? ⑶、T5延時0.5s到后的第三個掃描周期； T5常閉觸點合上，T5線圈得電，延時0.5s. 此時：T5線圈得電，T5常開觸點斷開，常閉觸點合上。 Y005線圈失電，Y005常開觸點斷開，常閉觸點合上。使得： 支路①、T5的常開觸點斷開，Y005的常閉觸點合上。 支路②、T5的常閉觸點合上，Y005的常開觸點斷開。 支路②使Y005線圈保持失電。 第6章、習題與思考 6-４、畫出下列指令表對應的梯形圖。 6-５、畫出下列指令表對應的梯形圖。 6-６、寫出６－７４所示梯形圖對應的指令表。 6-７、寫出６－７５所示梯形圖對應的指令表。 6-8、寫出６－７６所示梯形圖對應的指令表。 6-9、畫出圖６－７７中M206的波形。 6-10、畫出圖６－７７中Y000的波形。 6-11、用主控指令畫出圖6-79的等效電路，并寫出指令表程序。 　　　　　　 6-12、設計一個四組搶答器，任一組搶先按下按鍵后，顯示器能及時顯示該組的編號并使蜂鳴器發(fā)出響聲，同時封鎖搶答器，使其他組按下按鍵無效。搶答器有復位開關，復位后可以重新?lián)尨?，設計其PLC程序?！　　　　　　　　　〗猓禾菪螆D元件安排： 輸入器件 輸出器件 輔助器件 X0 總臺復位按鈕 Y0 總臺音響 M0 公共控制觸點繼電器 T1 應答時限 X1 組1按鈕 Y1 組1臺燈 M1 應答時間輔助繼電器 T2 答題時限 X2 組2按鈕 Y2 組2臺燈 M2 搶答輔助繼電器 T3 音響時限 X3 組3按鈕 Y3 組3臺燈 M3 答題時間輔助繼電器 X4 組4按鈕 Y4 組4臺燈 M4 音響啟動信號繼電器 X10 總臺開始按鈕 Y14 總臺臺燈 6-13、設計一個節(jié)日禮花彈引爆程序。禮花彈用電阻點火引爆器引爆。為了實現自動引爆，以減輕工作人員頻繁操作的負擔，保證安全，提高動作的準確性，采用PLC控制，要求編制以下兩種控制程序：　　　　　　　　　　　　　　(1)、1～12個禮花彈，每個引爆間隔為O.1s，13～14個禮花彈，每個引爆間隔為0.2s。 (2)、1～6個禮花彈引爆間隔O.1s，引爆完后停lOs，接著7～12個禮花彈引爆，間隔O.1s，引爆完后又停lOs，接著13～18個禮花彈引爆，間隔O.1s，引爆完后再停lOs，接著19～24 個禮花彈引爆，間隔O.1s。引爆用一個引爆啟動開關控制 6-14、某大廈欲統(tǒng)計進出大廈內的人數，在唯一的門廊里設置了兩個光電檢測器，當有人進出時就會遮住光信號，檢測器就會輸出”1”狀態(tài)信號。光不被遮住時，信號為”０”。兩個監(jiān)測信號A和B變化的順序將能確定人走動的方向。設以檢測器A為基礎，當檢測器A的光電信號被人遮住，檢測器B發(fā)出上升沿信號時，就可以認為有人進入大廈，如果此時B發(fā)出下降沿信號則可以認為有人走出大廈，如圖，當檢測器A和B都檢測到信號時，計數器只能減少一個數字；當檢測器A或B只有其中一個檢測到信號時，不能認為有人出入；或者在一個檢測器狀態(tài)不改變時，另一個檢測器的次。連續(xù)變化幾次，也不能認為有人出入了大廈，如圖6-80 (c)所示，相當于沒有人進入大廈?！　　　　　　　　　　　　　∮肞LC實現上述控制要求，設計一段程序，統(tǒng)計出大廈內現有人數，達到限定人數(例如500人)時發(fā)出報警信號。 (a) (b)檢測器A和B的時序圖(１)(c)檢測器A和B的時序圖(2) 圖6-80、題6-14圖 M8054閉和，增記數。 6-15、設計3分頻、6分頻功能的梯形圖。 第7章、習題與思考 7-1、說明狀態(tài)編程思想的特點及適用場合。 7-2、有一小車運行過程如圖7-35所示。小車原位在后退終端，當小車壓下后限位開關SQl時，按下動按鈕SB，小車前進。當運行至料斗下方時，前限位開關SQ2動作，此時打開料斗給小車加料，延時８s后關閉料斗。小車后退返回，碰撞后限位開關SQl動作時，打開小車底門卸料，6s后結束，完成一次動作，如此循環(huán)。請用狀態(tài)編程思想設計其狀態(tài)轉移圖。 小車運行過程示意圖 7-3、使用狀態(tài)法設計第六章討論過的十字路口交通燈的程序。 7-4、在氯堿生產中，堿液的蒸發(fā)、濃縮過程往往伴有鹽的結晶，因此要采取措施對鹽堿進行分離。分離過程為-個順序循環(huán)工作過程，共分6個工序，靠進料閥、洗鹽閥、化鹽閥、升刀閥、母液閥、熟鹽水6個電磁閥完成上述過程，各閥的動作如表7-5所示。當系統(tǒng)啟動時，首先進料， 5s后甩料，延時5s后洗鹽， 5s后升刀，在延時5s后間歇，間歇時間為5s，之后重復進料、甩料、洗鹽、升刀、間歇工序，重復八次后進行清洗，20s后再進料，這樣為一個周期。請設計其狀態(tài)轉移圖。 表7-5題7-4鹽堿分離動作表 電磁閥序號 步驟名稱 進料 甩料 洗鹽 升刀 間歇 清洗 1 進料閥 + － － － － － 2 洗鹽閥 － － + － － + 3 化鹽閥 － － － + － － 4 升刀閥 － － － + － － 5 母液閥 + + + + + － 6 熟鹽水閥 － － － － － + 注:表中的"十"表示電磁閥得電，"－ "表示電磁閥失電。 7-5、某注塑機，用于熱塑料的成型加工。它借助于八個電磁閥 YV1～YV8完成注塑各工序。若注塑模子在原點SQ1動作，按下啟動按鈕SB，通過YV1，YV3將模子關閉，限位開關SQ2動作后表示模子關閉完成，此時由YV2，YV8控制射臺前進，準備射人熱塑料，限位開關SQ3動作后表示射臺到位，YV3，YV7動作開始注塑，延時10s后YV7、YV8動作進行保壓，保壓5s后，由YV1，YV7執(zhí)行預塑，等加料限位開關SQ4動作后由YV6執(zhí)行射臺的后退，限位開關SQ5動作后停止后退，由YV2、YV4執(zhí)行開模，限位開關SQ6動作后開模完成，YV3，YV5動作使頂針前進，將塑料件頂出，頂針終止限位SQ7動作后，YV4，YV5使頂針后退，頂針后退限位SQ8動作后，動作結束，完成一個工作循環(huán)，等待下一次啟動。編制控制程序。 電磁閥 序號 模子 關閉 射臺 前進 開始注塑 保壓 預塑 射臺 后退 執(zhí)行開模 頂針 前進 頂針 后退 SQ2 X2 SQ3 X3 10s 5s SQ4 X4 SQ5 X5 SQ6 X6 SQ7 X7 SQ8 X10 YV1 Y0 + + YV2 Y1 + + YV3 Y2 + + + YV4 Y3 + + YV5 Y4 + + YV6 Y5 + YV7 Y6 + + + YV8 Y7 + + 原點SQ1（X1）、啟動按鈕SB（X0） 7-6、選擇性分支狀態(tài)轉移圖如圖7-36所示。請繪出狀態(tài)梯形圖 并對其進行編程。 圖7-36、題7-6狀態(tài)轉移 7-7、選擇性分支狀態(tài)轉移圖如圖7-37所示。請繪出狀態(tài)梯形圖并對其進行編程。 ①、 圖7-37、題7-7狀態(tài)轉移圖 7-8、并行分支狀態(tài)轉移圖如圖7-38所示。請繪出狀態(tài)梯形圖并對其進行編程。 7-9、并行分支狀態(tài)轉移圖如圖7-39所示。請繪出狀態(tài)梯形圖并對其進行編程。 7-10、有一狀態(tài)轉移圖如圖7-40所示。請繪出狀態(tài)梯形圖并對其進行編程。 圖7-40混合分支匯合狀態(tài)轉移圖 7-11、某一冷加工自動線有一個鉆孔動力頭，如圖7-41所示。動力頭的加工過程如下，編控制程序。 （1）動力頭在原位，加上啟動信號（SB）接通電磁閥YV1，動力頭快進。 （2）動力頭碰到限位開關SQ1后，接通電磁閥YV1、YV2，動力頭由快進轉為工進?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?）動力頭碰到限位開關SQ2后，開始延時，時間為10s?！　　　　　　　　　　　　。?）當延時時間到，接通電磁閥YV3，動力頭快退。 （5）動力頭回原位后，停止。 圖7-41鉆孔動力頭工序及時序圖 7-12、試繪出圖7-30按鈕式人行橫道交通燈控制SFC圖的狀態(tài)梯形圖。 7-13、試寫出圖7-34的程序。 7-14、圖7-42所示是計時器控制循環(huán)操作次數的狀態(tài)轉移圖，試畫出它的STL圖，并寫出其程序。 ②、 圖7-42、題7-14的SFC圖 7-15、四臺電動機動作時序如圖7-43叫示。M1的循環(huán)動作周期為34s， M1動作10s后M2，M3啟；M1動作15s后，M4動作，M2，M3，M4的循環(huán)動作周期為34s，用步進順控指令，設計其狀態(tài)轉移 ③、 ④、 ⑤、 ⑥、 ⑦、