电气控制与可编程控制器课后习题答案.docx
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电气控制与可编程控制器课后习题答案
《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：
⑴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；
⑵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，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：
⑴定子串电阻降压起动；
⑵采用Y—△起动控制线路；
⑶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：
⑴反接制动，是在电动机的原三相电源被切断后，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。
⑵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：
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：
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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。
⑴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、计数及逻辑控制。
⑵20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。
⑶20世纪70年代末期到80年代中期。
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PLC控制。
⑷20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、系列化发展。
⑸20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。
⒈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。
⒉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，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？
答：
PLC梯形图与继电器接触器控制线路图的主要区别有：
⒈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
3.1CPM2A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点4种。
CPM2A-40CDT-D的I/O地址分配如下：
输入24点：
00000~00011，00100~00111
输出16点：
01000~00007，01100~01107
3.2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。
3.3CPM2A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+12×3=72点
最大输出点数=24+8×3=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：
⑴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；
⑵如果IL的执行条件为OFF，则位于IL和ILC之间的程序不执行，此时IL和ILC之间各内部器件的状态如下：
所有OUT和OUTNOT指令的输出位都为OFF；所有的定时器都复位；KEEP指令的操作位、计数器、移位寄存器、以及SET和RESET指令的操作位都保持IL为OFF以前的状态。
⑶IL和ILC指令可以成对使用，也可以多个IL指令配一个ILC指令，但不准嵌套使用，如IL—IL—ILC—ILC。
4.5IL/ILC指令和JMP/JME指令的区别是什么？
答：
IL-ILC指令和JMP-JME指令的区别：
⑴输出继电器，当执行条件从接通到断开，执行JMP/JME指令的输出继电器保持原状态，而执行IL-ILC指令的输出继电器复位。
⑵JMP/JME指令之间定时器的当前值在执行条件断开时保持不变，而IL-ILC指令之间的定时器在执行条件断开时复位，经过值为0，设定值为40。
⑶在程序中，JMP-JME指令只可使用8次，而IL-ILC指令使用次数不受限制；
⑷JMP-JME指令之间不能使用高速计数指令；
⑸当执行条件为OFF时，CPU不扫描JMP-JME之间
的程序，而IL-ILC指令之间的程
序CPU进行扫描。
4.6使用TIM指令设计一个电路，当00000导通时，01000延时10s导通，再延时5s断开，试画出梯形图，写出语句表。
解：
梯形图如下图所示。
梯形图
LD 00000
ANDNOT 01000
TIM 000
#0100
LD 01000
TIM 001
#0050
LD TIM000
OR 01000
ANDNOTTIM001
OUT01000
语句表
4.7CNTR指令有几个输入端？
各有什么作用？
答：
可逆计数器CNTR有3个输入端，梯形图如下所示。
ACP为加计数脉冲；
SCP为加计数脉冲；
从ACP端和SCP端同时输入计数脉冲则不计数。
R为复位端。
当R为OFF时为计数状态。
只要复位端R为ON，计数器即复位为OFF，并停止计数。
4.8数据比较指令CMP执行后比较的结果是如何区分的？
答：
数据比较指令CMP梯形图如下所示。
当执行条件为ON时，将C1和C2进行比较，并将比较结果送各标志位。
当C1>C2时，大于标志位25505为ON；
当C1=C2时，等于标志位25506为ON；
当C1
4.9将下列指令表程序转换成梯形图。
解答：
（a）
（b）
4.10根据下面的梯形图，写出指令表。
（b）
LD 00000 LD 00000
LD 00001 LD 00001
LD 00002 LD 00002
AND NOT00003 LD 00003
OR LD LD 01000
AND LD ANDNOT00004
OUT 01000 OR LD
OR LD
OR LD
AND LD
OUT 20000
（a） （b）
4.11已知梯形图中，00000、00001和00002时序图如下图所示，试画出01000的时序图。
解答：
4.12按下面的要求，用JMP/JME指令编写程序：
当闭合控制开关时，灯1和灯2亮，经过10s两灯均灭。
断开控制开关时，灯3和灯4亮，开始闪烁（亮1s、灭1s），经过10s两灯均灭。
解答：
4.13用CNT指令编写一个能记录1万个计数脉冲的计数器程序，画出梯形图。
解答：
一个计数器最多只能记录9999次脉冲，要达到1万个计数脉冲，需用2个计数器。
如下图总的计数器容量为1000×10=10000。
4.14按如下要求设计一个程序，画出梯形图，写出语句表。
⑴在PLC上电的第一个扫描周期，计数器能自动复位，当计数器达到设定值时也能自
动复位；
⑵CNT的设定值为#1500，每隔0.1s其当前值减1；
⑶用MOV指令将#1000传送到通道210中；
⑷将通道210的内容与CNT比较，若通道210的内容CNT的当前值，则01001为ON；若通道210的内容=CNT的当前值，则01002为ON。
解答：
4.15在使用MOV指令时，如果要求在控制触点接通瞬间，完成一次数据传输，应采用什么方法？
画出梯形图。
答：
在使用MOV指令时，如果要求在控制触点接通瞬间，完成一次数据传输，MOV指令
应采用微分形式。
梯形图如下图。
图中，S是源数据，D是目的通道。
4.16指令BIN（23）的操作数S为220（内容为0318），R为HR10。
执行一次该指令，结果通道HR10的内容是多少？
答：
BIN（23）指令是将源通道220的BCD码0318转换为二进制数（以16进制表示）存放到目
的通道HR10中，（0318）D=（013E）H
4.17指令BCD（24）的操作数S为220（内容为010E），R为HR10。
执行一次该指令，结果通道HR10的内容是多少？
答：
BCD（24）指令是将源通道220的二进制数（以16进制表示）转换为BCD码存放到目
的通道HR10中，（010E）H=（0270）D
4.18指令MLPX（76）的操作数S为220（内容为E563），C=#0023，R为HR10。
执行一次该指令，结果通道的内容是多少？
解：
MLPX（76）是译码指令，C=#0023表示的是从220通道的第3位开始译码，要译码的数字位有3位。
4.19指令DMPX（77）的操作数S为220（220中内容为0C1A、221中内容为182D），C=#0013，R为HR10。
执行一次该指令，结果通道的内容是多少？
解：
DMPX（77）是编码指令，C=#0013表示的是从220通道开始被编码的通道数为2，目的通道从第3位开始存放编码。
4.20指令SDEC（78）的操作数S为220（内容为E562），C=#0113，R的数据自定。
执行一次该指令，结果通道的内容是多少？
应显示什么数码？
解：
SDEC（78）是7段译码指令，C=#0113表示的是从220通道第3位（E）开始译码，要译码的数字位有2位（第3位和第0位），指定从R中高8位开始存放。
设R为HR00。
4.21下面各指令操作数的设置是否正确？
若有错误说明原因。
⑴指令BIN（23）的操作数S的内容为#98BE，R为DM0000；
⑵指令MLPX（76）的操作数S为220，C=#0043，R为HR17；
⑶指令DMPX（77）的操作数S的内容为HR18，C=#0023，R为DM0000。
答：
（1）指令BIN（23）的操作数S的内容应为BCD码，而#98BE为二进制，故设置错误。
（2）指令MLPX（76）中的C是控制数据，后2位数字应<=3,因此C=#0043中的4设置错误。
（3）设置正确。
4.22分别编写程序完成下列各运算，画出梯形图，写出指令表。
⑴HR01的内容为#3210，HR00的内容为#7601。
用ADD指令完成（3210+7601）运算，结果放在DM0000中，进位放在DM0001中；
⑵HR01的内容为#3210，HR00的内容为#7601。
用SUBB指令完成（3210－7601）运算，结果放在DM0000中，进位放在DM0001中；
⑶用十进制运算指令编写程序，完成（200-100）×2/10的运算，运算结果放在DM数据区。
解：
（1）
（2）
（3）
4.23用二进制运算指令编写程序，完成[（250×8+200）－1000]/5的运算，运算结果放在DM数据区，画出梯形图，写出指令表。
解：
250=00FAH，200=00C8H，1000=03E8H
4.24用逻辑运算指令编写程序以实现下列各要求，结果放在DM数据区。
画出梯形图，写出指令表。
⑴将200通道全部清0；
⑵保留200通道中低8位的状态，其余为0；
⑶将200通道中是1的位变为0，是0的位变位1；
⑷将200通道中各位全置为1。
解：
4.25用子程序控制指令分别编写实现下列控制要求的程序。
画出梯形图。
⑴某系统中，当温度传感器发出信号时，A、B两台电动机按下面的规律运行一次：
A电动机运行5分钟后，B电动机启动并运行3分钟后停车；A电动机再运行10分钟时自行停车。
⑵两个计数器分别记录两个加工站的产品数量。
每过15分钟要进行一次产品数量的累计（设15分钟内每个加工站的产品数量都不超过100），经过8小时计数器停止计数。
解：
（1）设温度传感器发出的信号使00000接通，5分钟=300s，3分钟=180s，10分钟=600s。
需3个定时器控制。
梯形图如下：
（2）15分钟=15×60=900s，8小时=8×60=480分钟，计数器宜采用CNTR指令，可实现加计数。
梯形图如下：
4.26CPM2A有哪些中断功能？
中断优先级如何规定？
答：
CPM2A系列PLC有高速计数器中断、外部输入中断、间隔定时器中断等几种中断功能。
中断的优先级顺序如下：
外部中断输入0→外部中断输入1→外部中断输入2→外部中断输入3→间隔定时器中断→高速计数器中断。
4.27CPM2A系列PLC的外部输入中断和间隔定
时器中断各有几种模式？
使用中断控制之前应怎样进行设定？
答：
外部输入中断有输入中断和计数中断两种模式。
间隔定时器中断有两种工作模式，即单次模式和重复模式。
在使用中断控制之前应DM6628进行相应设定
DM6628
00~03
输入00003的中断输入设定
0：
通常输入
（缺省值）
1：
中断输入
2：
快速输入
04~07
输入00004的中断输入设定
08~11
输入00005的中断输入设定
12~15
输入00006的中断输入设定
4.28用中断控制指令编写一个能实现下列各要求的控制程序，并进行必要的设定。
画出梯形图，写出指令表。
⑴只要00003输入一个信号，则立即启动CNT001开始计数；
⑵当00004输入100个信号
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