电气控制与可编程序控制器习题解答.docx

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电气控制与可编程序控制器习题解答

电气控制与可编程控制器参考答案

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。

1.12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：

第2章

2.1PLC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。

2.2PLC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。

2.3PLC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。

2.5PLC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。

2.6PLC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。

2.7PLC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。

2.8PLC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。

2.11PLC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“硬接线”，线路图两端有外接电源，连线中有真实的物理电流。

梯形图中表示的是一个控制程序。

图中继电器线圈以及触点实际上是存储器中的一位，称为“软继电器”。

PLC梯形图两端没有电源，连线上并没有真实电流流过，仅是“概念”电流。

⒉线圈

继电器接触器线路图中的线圈包括中间继电器、时间继电器以及接触器等。

PLC梯形图中的继电器线圈是广义的，除了有输出继电器线圈、内部继电器线圈，而且还有定时器、计数器等。

⒊触点

继电器接触器线路图中继电器触点数量是有限的，长期使用有可能出现接触不良。

PLC梯形图中的继电器触点对应的是存储器的存储单元，在整个程序运行中是对单元信息的读取、可以反复使用，没有使用寿命的限制，无需用复杂的程序结构来减少触点的使用次数。

⒋工作方式

继电器接触器线路图是并行工作方式，也就是按同时执行的方式工作，一但形成电流通路，可能有多条支路电器工作。

PLC梯形图是串行工作方式，按梯形图先后顺序自左到右，自上而下执行，并循环扫描，不存在几条并列支路电器同时动作的因素。

2.12PLC一般构成有哪些？

答：

PLC主要有六部分组成：

CPU（中央处理器）、存储器、输入/输出接口电路、电源、外设接口、I/O扩展接口。

2.13PLC的主要性能指标有哪些？

答：

PLC主要性能指标有以下几个方面：

I/O点数、程序存储器容量、扫描速度、指令条数、内部继电器和寄存器、特殊功能及高级模块等。

2.14PLC有几种分类方法？

答：

PLC的品种繁多，型号、规格也不统一，结构形式、功能范围各不相同，一般按外部特性进行分类：

⒈按结构形式分类

⑴整体式结构

整体式PLC是将I/O接口电路、CPU、存储器、稳压电源封装在一个机壳内，机壳两侧分装有输入、输出接线端子和电源进线端，并在相应端子接有发光二极管以显示输入、输出状态。

此外，还有编程器、扩展单元插口插座等。

⑵模块化结构

模块化PLC为总线结构，在总线板上有若干个总线插槽，每个插槽上可安装一个PLC模块。

不同的模块实现不同的功能，根据控制系统的要求配置相应的模块，如CPU模块（包括存储器）、电源模块、输入模块、输出模块以及其它高级模块、特殊模块等。

⒉按I/O点数分类

按I/O点数可分为微型机、小型机、中型机和大型机4类。

⑴微型机

I/O点数在64点以内，程序存储容量小于1千字节。

具有逻辑运算功能，并有定时、计数等功能。

⑵小型机

I/O点数在64~256点之间，程序存储容量小于3.6千字节。

它不但具有逻辑运算、定时、计数等基本功能，而且有少量模拟量I/O、通信等功能。

结构形式多为整体式。

⑶中型机

I/O点数在256~2048点之间，程序存储容量小于13千字节。

可完成较为复杂的系统控制。

中型机结构形式多为模块式。

⑷大型机

I/O点数在2048点以上，程序存储容量大于13千字节。

强大的通信联网功能可以和计算机构成集散型控制系统，以及更大规模的过程控制，形成整个工厂的自动化网络。

大型机结构形式多为模块式。

⒊按功能分类

PLC的功能各不相同，大致分为低档机、中档机和高档机。

⑴低档机

低档机主要以逻辑运算为主，可实现顺序控制、条件控制、定时和计数控制。

有的具有少量的模拟量I/O数据传送及通信等功能。

⑵中档机

中档机扩大了低档机的定时、计数范围，加强了对开关量、模拟量的控制，提高了数字运算能力，如整数和浮点数运算、数制转换、中断控制等，而且加强了通信联网功能。

可用于小型连续生产过程的复杂逻辑控制和闭环调节控制。

⑶高档机

在中档机基础上扩大了函数运算、数据管理、中断控制、智能控制、远程控制能力，进一步加强了通信联网功能。

高档机适用于大规模的过程控制。

第3章

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型主控单元规格为直流电源（NPN）,有输入18点，输出12点。

需扩展

输入10点，输出4点。

故需选用规格为直流电源（NPN）,输入>=10点，输出>=4点，经查可

选用CPM2A-8EDT扩展单元。

I/O地址分配如下：

输入：

主控单元：

00000~00011，00100~00105。

扩展单元：

00200~00211。

输出：

主控单元：

01000~01007，01100~01103。

扩展单元：

01200~01207。

3.5CPM2A系列PLC的内部继电器有哪些？

其通道地址是如何分配的？

答：

CPM2A系列PLC的内部继电器IR区分为三大部分：

000~009共10个通道作为输入通道即输入继电器区，其中000和001通道用于CPU单元，其余8个通道用于扩展单元。

010~019共10个通道作为输出通道即输出继电器区，其中010和011通道用于CPU单元，其余8个通道用于扩展单元。

020~049和200~227共58个通道928点为内部辅助继电器区。

该区的继电器没有实际输入输出端子与之联系，所以不能用于实际的输入输出操作。

它们的使用与输入输出继电器完全相同。

3.6使用CPM2A系列PLC的定时器/计数器区需注意哪些问题？

答：

定时器和计数器是在同一TC区，它们是统一编号（称为TC号），一个TC号既可分配给定时器，也可分配给计数器，但所有的定时器或计数器的TC号不能重复。

系统掉电时，定时器复位，计数器保持断电前的状态不变。

3.7CPM2A系列PLC的主要功能有哪些？

答：

CPM2A系列PLC的主要功能有：

1.丰富的指令系统，基本指令有14条，应用指令有185条。

2.模拟设定电位器功能。

3.滤波器时间常数设定功能。

4.高速计数器功能。

5.外部输入中断功能。

6.间隔定时器的中断功能。

7.快速响应输入功能的作用。

8.高速脉冲输出功能。

9.内置时钟功能。

10.完善的通信功能。

3.8CPM2A系列PLC有哪些通信功能？

答：

CPM2A外设口可以用RS-232C或RS-422适配器进行转换，所有的CPM2A单元都带有RS-232C口，这就为通信联网提供了更加方便的条件。

CPM2A支持的通信功能有：

上位链接、无协议链接、1:

1PLC链接及NT链接。

第4章

4.1助记符指令的格式是什么？

说明各部分的含义。

答：

指令的格式一般表示为：

助记符（指令码）操作数

⑴助记符表示指令的功能。

指明执行该指令所完成的操作。

助记符常用英文或英文缩写表示，对不同厂家的PLC，相同功能其助记符可能不同。

⑵指令码是指令的代码，用两位数（00-99）表示。

大部分基本指令没有指令码，而应用指令大都有指令码。

⑶操作数提供指令执行的对象或数据。

各种指令操作数的个数不同，有的指令没有操作数，有的指令有1个操作数，有的指令有2或3个操作数。

4.2微分型指令和非微分型指令有什么区别？

何时需使用微分型指令？

答：

指令分为指令的微分型指令和非微分型指令的区别是：

对非微分型指令，只要其执行条件为ON，则每个扫描周期都将执行该指令；微分型指令仅在其执行条件由OFF变为ON时才执行一次，如果执行条件不发生变化，或者从ON变为OFF，则该指令都不执行。

微分型指令使用在其执行条件由OFF变为ON时执行一次的场合。

4.3END指令的功能是什么？

如果程序结尾没有该指令，PLC能否正常工作？

答：

END指令程序结束指令。

因为CPU扫描到END指令时，即认为程序到此结束，END后面的程序一概不执行，并马上返回到程序的起始处再次扫描程序。

若程序结束是没有END指令，在程序执行和查错时将显示“NOENDINST”信息。

4.4使用IL/ILC指令要注意哪些问题？

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。

LD00000

ANDNOT01000

TIM000

#0100

LD01000

TIM001

#0050

LDTIM000

OR01000

ANDNOTTIM001

OUT01000

梯形图语句表

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为加计数脉冲输入端；

SCP为减计数脉冲输入端；

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。

（b）

LD00000

DIFU（13）20000

LD20000

LD20001

KEEP（11）01000

LD00001

SET22000

LD00002

RESET22000

（a）

LD00000

AND00001

LD20000

ANDNOT00002

ORLD

LD00001

OR20001

ANDLD

OUTHR0000

解答：

（a）

（b）

4.10根据下面的梯形图，写出指令表。

（a）（b）

LD00000LD00000

LD00001LD00001

LD00002LD00002

ANDNOT00003LD00003

ORLDLD01000

ANDLDANDNOT00004

OUT01000ORLD

ANDLD

ORLD

ANDLD

OUT20000

（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：

MLP