上海海事大学可编程控制器考试试题示例.docx

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上海海事大学可编程控制器考试试题示例

1.笼型电动机的起动控制线路

1）用接触器直接起动

2）降压起动控制线路

星形—三角形换接降压起动控制线路

PLC实现

定子串电阻降压起动控制线路

时间原则控制：

以时间作为控制的变化参量，主要采用时间继电器进行控制的方法称为时间原则控制。

例如，定子绕组串电阻降压起动控制电路。

如图3-15所示，主电路由接触器KM1、KM2主触点构成串电阻接线和短接电阻接线，并由时间继电器KT实现从起动到正常工作状态的切换。

按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈得电，电动机串电阻降压起动。

同时，时间继电器KT线圈得电，经过一定时间，其延时闭合动合触点闭合，KM2线圈得电，KM1、KT线圈断电。

KM2主触点闭合，电阻短接，电动机全压运行。

时间原则控制多用于难以直接检测变化参量的自动控制中，而且时间继电器的通用性好，控制灵活方便，因而能代替某些原则控制。

3）电动机正反转线路

如图3-11所示，SB为停止按钮，SB1为正向起动按钮，SB2为反向起动按钮。

在正向接触器KM1线圈的电路中，串入反向接触器KM2的常闭触点，实现正反向接触器间的联锁（互锁）。

如果希望不用按下停止按钮SB，直接按下反向按钮SB2即可实现电动机反向工作，SB1、SB2可以采用复合按钮（如图3-12）或转换开关。

电动机正反转PLC控制：

4）正反转自动循环线路

行程控制原理：

限位开关SQ1放在左端需要反向的位置，SQ2放在右端需要反向的位置，机械挡铁装在运动部件上。

正向运动时，按正转按钮SB2，KM1通电自锁，电动机正向旋转，带动工作台左移。

压下SQ1，其常闭触点断开，切断KM1的线圈电路。

同时，SQ1的常开触点闭合，接通KM2的线圈电路，电动机反转，带动工作台右移，压下SQ2，工作台实现左右移动的自动控制。

限位开关SQ3、SQ4分别起到左右超限位保护作用，当工作台移动到左右的极限位置时动作。

注意：

运动部件经过一次自动往复循环，电动机要进行两次反接制动过程，易出现较大的反接制动电流和机械冲击。

因此，这种电路只适用于电动机容量较小，循环周期较长，电动机转轴具有足够刚性的拖动系统中。

在选择接触器容量时，应比一般情况下选择的容量大一些。

5）多电机顺序启动

以车床主轴为例，主电路如图3-13a所示，主轴拖动电动机M1，润滑油泵电动机M2。

控制电路如图3-13b所示，KM2的常开触点串入KM1的线圈电路中，实现先KM2通电、后KM1通电的顺序动作。

起动时，同时按下按钮SB2、SB4，油泵先给齿轮箱供油润滑，KM2的常开触点闭合，然后才允许主轴拖动电动机起动。

PLC实现：

如图所示。

Y0的常开触点串在Y1的控制回路中，Y1的接通是以Y0的接通为条件。

这样，只有Y0接通才允许Y1接通。

Y0关断后Y1也被关断停止，而且Y0接通条件下，Y1可以自行接通和停止。

X0、X2为起动按钮，X1、X3为停止按钮。

6）多地点控制

如图3-18所示，进行两地控制，应当有两组按钮，其线路设计的普遍规则是：

各个操作地点的起动按钮（常开触点）并联，即逻辑“或”的关系；停车按钮（常闭按钮）串联，即逻辑“与非”的关系。

多地控制电路PLC实现：

下图是两个地方控制一个继电器线圈的程序。

其中X0和X1是一个地方的起动和停止控制按钮，X2和X3是另一个地方的起动和停止控制按钮。

两台交流异步电动机，一台启动10s后第二台启动，停车时两台同时停止。

欲实现这一功能。

给两台电机供电的两只交流接触器要占用PLC的两个输出口（Y0及Y2）。

由于是两台电机联合启停，仅选一只启动按钮（X0）和一只停止按钮（X2），但延时功能需一只定时器（T1）。

线路中的保护措施

在电气控制线路中，常用的保护措施有：

短路电流保护，过电流保护，热保护，零电压、欠电压保护，弱磁保护及超速保护等。

1.

短路保护

（1）熔断器保护

（2）过电流继电器保护或断路器保护

2.过电流保护

3.热保护

4.零电压和欠电压保护

5.其他保护措施

（1）弱磁场保护

（2）超速保护

6.电动机的常用保护举例

如图3-19，快速熔断器FU、熔断器FU1为短路保护；热继电器KR为过电流保护；欠电压继电器KV为欠电压保护；热继电器KR为热保护；KM1、KM2的常闭触点为联锁保护。

横梁控制线路设计：

根据横梁升降机构的工艺要求，在控制电路中应用了多个典型线路设计基本规律：

1．点动控制例如，上升运动为调整运动，并且是手动控制，因此采用点动控制。

下降运动也是如此。

2．正反转控制例如，上升、下降，夹紧、放松是方向相反的两对运动，因此要求电动机M1、M2可以实现正反转控制。

3．自锁环节例如，放松接触器KM3线圈电路中的KM3常开触点，为防止在放松过程中按钮SB1松开，加入KM3的自锁触点。

4．正反向接触器的联锁控制例如，图3-24b中的KM1、KM2的常闭触点。

5．顺序起动控制例如，时间继电器KT和下降继电器KM2的动作顺序为下降动作结束时，时间继电器动作。

因此，将KM2的常开触点加入到KT线圈的控制电路中。

6．行程原则控制例如，限位开关SQ1、SQ2、SQ3，分别实现放松、上升、下降的极限位置控制。

7．时间原则控制例如，时间继电器KT控制回升运动。

8．电流原则控制例如，夹紧力大小的控制。

将以上基本环节根据控制要求组合起来，先设计能够基本满足工艺要求的电路，经过反复修改和试验，使电路符合设计要求，并增加保护环节。

这种方法常为工程设计人员采用，但设计的电路触点不一定最少，也不一定是最优方案。

可编程逻辑控制器部分：

一、PLC的结构组成

PLC是一种以微处理器为核心，综合了计算机技术、半导体存储技术和自动控制技术的一种工业控制专用计算机，其结构组成与微机基本相同，包括以下几部分：

中央处理单元（CPU）、存储器、输入输出（I/O）部件、电源部件和外部设备，如图5－1所示。

图5-1PLC结构组成

二、PLC的工作方式

PLC与其它计算机一样，其功能还必须由软件支持，软件包括系统软件和应用软件。

PLC的工作方式是在其系统软件的控制和指挥下，对应用软件（用户程序）作周期性的循环扫描工作。

每一循环称为一个扫描周期，每一个扫描周期分为输入采样、执行程序、输出刷新和通讯四个阶段。

1.输入采样阶段

PLC在采样阶段以扫描方式顺序读入所有输入的状态，并存入输入数据寄存器中。

接着转入执行阶段。

在程序执行期间，即使输入状态变化，输入数据寄存器的内容也不会改变。

这些变化只能在下一个扫描周期输入采样时读入。

2.程序执行阶段

在程序执行阶段，先从输入数据寄存器中读入所有输入的状态。

指令的执行总是根据梯形图的顺序先左后右、先上后下地对每条指令进行扫描，并按程序中规定读入某个输出、内部辅助继电器、定时器、计数器的状态。

然后，进行逻辑运算。

运算结果存入输出数据寄存器。

3.输出刷新阶段

在所有指令执行完以后，输出数据寄存器中的数据不再发生变化，输出数据寄存器中所有输出继电器的状态，在输出刷新阶段转存到输出锁存电路，并驱动输出电路。

这才是PLC的实际输出。

4.通讯

输出刷新过后，PLC进入与编程器和上位机或下位机通讯（如果有通讯请求）。

在与编程器通讯过程中，编程器把编程和修改的参数发送给主机，主机把要显示的状态、数据、错误码等发送给编程器进行相应显示。

编程器还要发送给主机停机、启动、清内存等命令。

以上四个阶段构成了PLC执行用户程序的一个工作周期。

在PLC内部设置了监视定时器，对每个扫描周期进行监视，以免由于CPU内部故障使系统进入死循环。

三、PLC的编程语言

1.顺序功能表图（SFC）

2.梯形图（LD）3.指令表（IL）等

四、PLC与继电接触器控制系统的比较

在PLC出现之前，逻辑控制和顺序控制都是由传统的继电接触器控制系统来实现的。

由于采用了微控制器和计算机技术，PLC与传统的继电接触器系统相比具有许多优点：

1．传统的继电器控制系统是针对一定的生产机械、固定的生产工艺而设计，采用硬接线方式安装而成，只能进行开关量的控制；而PLC采用软件编程来实现各种控制功能，只要改变程序，就可适应生产工艺的改变，并且可以实现开关量和模拟量的控制，因而适应性强。

2．传统的继电接触器控制系统中，随着控制对象的增多，必然要增加继电器数目，提高系统的运营成本；而对于PLC来说，只需要改变程序就可以实现较复杂的控制功能。

3．继电接触器控制系统在长期使用的过程中，受接触不良和触点寿命的影响，可靠性低；PLC由于采用了微电子和计算机技术，可靠性比较高，抗干扰能力强。

4．继电接触器控制系统要扩充、改装都必须重新设计重新配置；而PLC在I/O点数及内存容许范围内，可自由扩充。

5．与传统继电接触器控制系统相比，PLC体积小，重量轻，结构紧凑，开发周期短，安装和维护工作量小，PLC还有完善的监控和自诊断功能，可以及时发现和排除故障。

LDX0

ORX1

LDIX2

ORX3

ANB

OUTM0

LDX0

ANDX1

LDX2

ANIX3

ORB

OUTM1

因此，PLC在性能上比继电接触器逻辑控制优异，在用微电子技术改造传统产业的过程中，传统的继电接触器控制系统，大多数将被PLC控制系统所取代。

梯形图到指令语句表：

1）2）

LDX1

ORX2

ORIM105

OUTY1

LDX3

ORM100

ANIX4

ORIM100

OUTM100

MPP

ANDX4

MPS

ANDX5

OUTY2

MPP

ANDX6

OUTY3

LDX0

MPS

ANDX1

MPS

ANDX2

OUTY0

MPP

ANDX3

OUTY1

3）

时序图到梯形图：

1）

编程实现按钮X0按一下，Y0输出如下图脉冲波形

用SET,RST指令如何实现？

2）

啤酒生产线中有一个环节是对成品进行装箱，假设每12瓶装为一箱，思考如何实现。

3）多个定时器组合电路

如图所示。

当X0接通，T0线圈得电并开始延时，延时到T0常开触点闭合，又使T1线圈得电，并开始延时，当定时器T1延时到，其常开触点闭合，再使T2线圈得电，并开始延时，当定时器T2延时到，其常开触点闭合，才使Y0接通。

因此，从X0为ON开始到Y0接通共延时9000s。

4）定时器和计数器组合

当X1为ON时，T1开始定时，0.6s后T1定时时间到，其常闭触点断开，使它自己复位，复位后T1的当前值变为0，同时它的常闭触点接通，使它自己的线圈重新通电，又开始定时。

T1将这样周而复始地工作，直至X1变为OFF。

从分析中可看出，1最上面一行电路是一个脉冲信号发生器，脉冲周期等于T1的设定值。

产生的脉冲列送给C0计数，计满3个数后，C0的当前值等于设定值，它的常开触点闭合，Y0开始输出。

5）二分频电路

N分频电路

（可参考，为

原创，有可能

错误）

1.集中与分散控制电路：

在多台单机组成的自动线上，有在总操作台上的集中控制和在单机操作台上分散控制的联锁。

集中与分散控制的梯形图如图所示。

X2为选择开关，以其触点为集中控制与分散控制的联锁触点。

当X2为ON时，为单机分散起动控制；当X2为OFF时，为集中总起动控制。

在两种情况下，单机和总操作台都可以发出停止命令。

2.闪烁电路

当拨动开关将X0接通，启动脉冲发生器。

延时2s后Y0接通，再延时3s后Y0断开。

这一过程周期性地重复。

Y0输出一系列脉冲信号，其周期为5s，脉宽为3s。

2.延合延分电路：

如图所示用X0控制Y0，当X0的常开触点接通后，T0开始定时，10s后T0的常开触点接通，使Y0变为ON。

X0为ON时其常闭触点断开，使T1复位，X0变为OFF后T1开始定时，5s后T1的常闭触点断开，使Y0变为OFF，T1也被复位。

Y0用起动、保持、停止电路来控制。

状态指令编程题1：

状态指令编程题2：

状态指令编程题3：

根据十字路口交通信号灯的控制要求，可作出信号灯的控制时序图如图所示。

状态转移图：

状态转移步进梯形图：

并行分支与汇合流程的编程应用