电气控制与PLC应用期末总复习.docx

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电气控制与PLC应用期末总复习

电气控制与PLC应用

（第二版）

复习提纲

姓名

电气控制与PLC应用期末复习

考试题型

一、填空题（40分）[每空1分]

二、简答题（40分）[每小题5到6分]

三、设计题（20分）[每题10分]

第一部分填空题

第一章常用低压控制电源（33’）

1、低压电器用于交流电压1200V、直流电压1500V以下的电路中。

2、接触器主要由电磁系统、触头系统和灭弧装置组成。

3、电磁系统包括铁心（衔铁）、静铁心和电磁线圈3部分。

4、常见的灭弧装置有电动力灭弧、灭弧栅灭弧和磁吹灭弧。

5、时间继电器按延时方式可分为通电延时和断电延时。

6、速度继电器主要有定子、转子和触头3个部分组成，动作转速在120r/min左右，复位转速在100r/min以下。

7、低压断路器又称自动空气开关或自动开关。

8、低压断路器相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电器组合。

9、当低压电网发生人体触电或设备漏电时，漏电保护器能迅速自动切断电源，从而避免造成事故。

10、漏电保护器按其检测故障信号的不同可分为电压型和电流型。

11、低压隔离器也称刀开关，品种主要有低压刀开关、熔断器式刀开关和组合开关3种。

12、位置开关按其结构不同可分为直动式、滚轮式和微动式。

第二章电气控制线路的基本原则和基本环节（26’）

1、电气控制线路的表示方法有：

电气原理图、电气元件布置图和电气安装接线图3种。

2、电气控制工程图中，文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。

3、三相笼型电动机减压启动的方法有定子绕组串电阻减压启动、自耦变压器减压启动、Y-△减压启动和延边三角形减压启动等。

4、三相异步电动机常用的电气制动方法有：

反接制动、能耗制动、发电制动和电容制动等。

5、三相异步电动机的调速方法有：

改变电动机定子绕组的磁极对数p、改变电源频率f1和改变转差率s等。

第三章可编程控制器基础（14’）

1、PLC的存储器单元可分为两个部分：

系统程序存储器和用户程序存储器。

2、PLC的输入单元通常有直流、交流和交直流3种类型。

3、PLC的输出方式通常有继电器方式、晶体管方式和晶闸管方式3种方式。

4、PLC的运行周期一般可分为输入采样、程序执行和输出刷新3个阶段。

5、一个继电接触器控制系统必然包括3个部分：

输入部分、逻辑电路部分和输出部分。

第四章S7-200PLC的系统配置（6’）

1、PLC的存储器主要用于存放：

系统程序、用户程序和工作状态数据。

2、S7-200PLC的接口模块有数字量I/O模块、模拟量I/O模块和智能模块等。

第五章S7-200PLC的指令系统（34’）

1、使用SIMATIC指令集，可以用梯形图、功能块图和语句表编程语言编程。

2、S7-200PLC的指令参数所用的基本数据类型有1位布尔型（BOOL）、8位字节型（BYTE）、16位无符号整数（WORD）、有符号整数（INT）、32位无符号双字整数（DWODE）、有符号双字整数（DINT）、32位实数型（REAL）。

3、PlC的存储器分为程序区、系统区、数据区3个部分。

4、S7-200PLC定时器的时基有3种：

1ms、10ms、100ms。

5、S7-200PLC定时器有3种类型：

TON（通电延时）、TONR（有记忆通电延时）、TOF（断电延时）。

6、S7-200PLC计数器有3种类型：

增计数、减计数、增减计数。

7、S7-200PLC寻址方式有3种：

立即寻址、直接寻址、间接寻址。

8、用户程序可分为3个程序区：

主程序、子程序、中断程序。

9、每一个SCR程序段中均包含3个要素：

输出对象、转移条件、转移目标。

10、S7-200系统提供3个顺序控制指令：

顺序控制开始指令（LSCR）、顺序控制转移指令（SCRT）、顺序控制结束指令（SCRE）。

第九章S7-200可编程控制器的通信与网络（22’）

1、按照传输数据的时空顺序，数据的通信可分为并行通信和串行通信两种。

2、串行通信按信息传输格式分为同步通信和异步通信。

3、按串行通信的数据在通信线路进行传送的方向可分为单工、半双工和全双工通信方式3种。

4、数据通信的网络拓扑结构有树型、星型、总线型和环型等。

5、自由口通信指令包括自由口发送指令XMT和自由口接收指令RCV。

6、S7-200通信电缆主要有Profibus网络电缆和PC/PPI电缆。

7、S7-200支持的通信协议主要有点对点接口协议（PPI）、多点接口（MPI）和PROFIBUS。

8、互联和通信是网络的核心，网络的拓扑结构、传输控制、传输介质和通道利用方式是构成网络的四大要素。

第二部分简答题

第一章常用低压控制电源

1、交、直流接触器电磁系统的区别：

答：

（1）、交流接触器线圈通以交流电，主触头接通、分断交流主电路。

当交变磁通穿过铁心时，将产生涡流和磁滞损耗，使铁心发热。

为减少铁损，铁心用硅钢片冲压而成。

为了便于散热，线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上。

（2）、直流接触器线圈通以直流电，铁心中不会产生涡流和磁滞损耗，所以不会发热。

为了方便加工，铁心用整块钢块制成。

为使线圈散热良好，通常将线圈绕制成长而薄的圆筒状。

2、电压继电器和电流继电器的区别：

答：

电压继电器反映的是电压信号，使用时电压继电器的线圈与负载并联，其线圈匝数多而线径细。

电流继电器反映的是电流信号，在使用时，电流继电器的线圈与负载串联，其线圈匝数少而线径粗。

3、单相交流电磁机构我为什么要设置短路环？

它的作用是什么？

三相交流电磁铁要否装设短路环？

答：

（1）由于单向交流接触器铁心的磁通是交变的，故当磁通过零时，电磁吸力也是零，吸合后的衔铁在反力弹簧的作用下将被拉开，磁通过零后电磁吸力又增大，当吸力大于反力时，衔铁又被吸合。

这样，交流电源频率的变化，使衔铁产生强烈振动和噪音，甚至使铁心松散。

因此，交流接触器铁心端面上都是安装一个铜制的短路环。

（2）、短路环将铁心端面分隔成两部分，当交变磁通穿过短路环所包围的截面积S2在环中产生涡流时，根据电磁感应定律，此涡流产生的磁通Φ2在相位上落后于短路环外铁心截面S1中得磁通Φ1，由Φ1、Φ2产生的电磁吸力为F1、F2，作用在衔铁上的合成电磁吸力为F1+F2，只要此合力始终大于其反力，衔铁就不会产生振动和噪音。

（3）、对于三相交流电而言，因为三相不能同时为零。

就相当于整个电磁铁电流没有过零点，磁场不会消失，衔铁就不会振动，故无须加装短路环。

4、简述刀开关安装时的注意事项？

答：

刀开关安装时，手柄要向上，不得倒装或平装。

倒装时，手柄有可能因自动下滑而引起误合闸，造成人身事故。

接线时，应将电源线接在上端，负载接在熔丝下端。

这样，拉闸后刀开关与电源隔离，便于更换熔丝。

5、铁壳开关操作机构具有的特点？

答：

操作机构具有两大特点：

一是采用储能合闸方式，在手柄转轴与底座间装有速断弹簧，以执行合闸或分闸，在速断弹簧的作用下，动触刀与静触刀分离，使电弧迅速拉长而熄灭。

二是具有机械连锁，当铁盖打开时，刀开关被卡住，不能操作合闸。

铁盖合上，操作手柄使开关合闸后，铁盖不能打开。

6、如何从工作状态来分析是欠电流（欠电压）还是过电流（过电压）继电器？

答：

电路正常工作时，欠电压（欠电流）继电器吸合，当电路电压（电流）减小到某一个整定值以下时，欠电压（欠电流）继电器释放，对电路实现欠电压（欠电流）保护。

电路正常工作时，过电压（过电流）继电器不动作，当电路电压（电流）超过某一整定值时，过电压（过电流）继电器吸合，对电路实现过电压（过电流）保护。

第二章电气控制线路的基本原则和基本环节（26’）

1、为什么电动机要设零电压和欠电压保护？

答：

（1）防止电源电压严重下降时电动机欠压运行；

（2）防止电源电压恢复时，电动机自行启动而造成设备和人身事故；

（3）避免多台电动机同时启动造成电网电压的严重下降。

2、电气控制线路常用的保护环节有哪些？

各采用什么电气元件？

答：

短路保护：

短路时熔断器FU的熔体熔断而切断电路起保护作用。

电动机长期过载保护：

采用热继电器FR。

由于热继电器的热惯性较大，即使发热元件流过几倍于额定值得电流，热继电器也不会立即动作。

因此在电动机启动时间不太长的情况下，热继电器不会动作，只有在电动机长期过载时，热继电器才会动作，用它的常闭触头使控制电路断电。

欠电压、失电压保护：

通过接触器KM的自锁环节来实现。

当电源电压由于某种原因而严重欠电压或失电压（如停电）时，接触器KM断电释放，电动机停止转动。

当电源电压恢复正常时，接触器线圈不会自行通电，电动机也不会自行启动，只有在操作人员重新按下启动按钮后，电动机才能启动。

自锁、互锁保护：

将其中一个接触器的常闭触头串入另一个接触器线圈电路中，则任何一个接触器先通电后，即使按下相反方向的启动按钮，另一个接触器也无法通电。

3、简述三相异步电动机反接制动的控制过程？

答：

工作过程：

合上开关QK→按下启动按钮SB2→接触器KM1通电→电动机M启动运行→速度继电器KS常开触头闭合，为制动做准备。

制动时按下停止按钮SB1→KM1断电→KM2通电（KS常开触头尚未打开）→KM2主触头闭合，定子绕组串入限流电阻R进行反接制动→n≈0时，KS常开触头断开→KM2断电，电动机制动结束。

图单向运行的三相异步电动机反接制动控制线路

第三章可编程控制器基础

1、PLC为什么采用集中采样、集中输出的工作方式？

这种方式对输入、输出的响应产生怎样的影响？

答：

采用集中采样、集中输出的工作方式可减少外界干扰的影响。

但是这种方法会使输出对输入的响应产生之后，并有可能丢失和错漏高频输入信号；此外，当I/O点数较多且用户程序较长时，输出信号的频率也必然会受到限制。

2、从软硬件两个角度说明PLC的高抗干扰性能？

答：

硬件方面：

对主要部件进行了良好的屏蔽；电源部分具有良好的滤波；I/O回路与CPU电路之间采用光电耦合器隔离等。

软件方面：

采用软元件，大量减少硬件电路和继电器；故障检测功能；信息保护和恢复功能；循环扫描时间和超时报警等。

3、如果数字零输入的脉冲宽度小于PLC的循环周期，是否能保证PLC检测到该脉冲？

为什么？

答：

不能保证检测到该脉冲。

因为PCL对输入的处理集中字循环周期的某一段进行，即所谓的输入刷新阶段。

在这一时段外，PLC不响应任何输入信号的变化，因此假如某一输入脉冲的时间宽度小于PLC的循环扫描周期，则很可能当PLC进入输入刷新阶段之前，脉冲已经消失，所以不能保证PLC检测到该脉冲信号。

第五章S7-200PLC的指令系统

1、S7-200PLC的指令参数所用的基本数据类型有哪些？

答：

S7-200PLC的指令参数所用的基本数据类型有1位布尔型（BOOL）、8位字节型（BYTE）、16位无符号整数（WORD）、有符号整数（INT）、32位无符号双字整数（DWODE）、有符号双字整数（DINT）、32位实数型（REAL）。

2、根据梯形图写出语句表程序。

P170-第7、8题

解:

DI0.0

OI0.3

LDI0.1

OI0.4

ALD

ANI0.2

=Q0.1

LDQ0.1

TONT37，30

SQ0.2，4

LDI0.1

SQ0.3，1

解:

LDI0.4

EU

SHRBI0.5，V3.0，4

LDI0.1

LPS

AV3.0

SQ3.0，2

LRD

AV3.1

RQ3.1，1

LRD

AV3.2

SQ3.2，3

LPP

AV3.3

SQ3.3，1

3、修改梯形图中的语法错误。

（a）（b）

解：

图（a）：

预设值PV>32767，超范围。

图（b）：

（1）字逻辑指令操作数应是字寻址，VD30应改为VW30。

（2）双字逻辑指令操作数应是双字寻址，VW20应改为VD20，VW100应改为VD100。

改正后的程序见下图：

（a）（b）

第九章S7-200可编程控制器的通信与网络

1、简述并行通信的通信过程。

答：

并行通信是指所传送数据的各位同时发送或接收。

并行通信传递数据块，但由于一个并行数据有多少位二进制数就需要多少根传送线，所以通常用于近距离传输。

在远距离传输时，会导致线路复杂，成本高，而且在传输过程中，容易因线路因素使电压标准发生变化，最常见的是电压衰减和信号互相干扰问题，使得传输的数据发生错误。

如果通信距离小于30m可采用并行通信，例如计算机（PC）与打印机的通信，PLC的内部元件之间、主机与扩展模块之间。

2、简述串行通信的通信过程。

答：

串行通信是指所传送的数据按顺序一位一位地发送或接收。

串行通信只需一根到两根传输线，在长距离传送时，通信线路简单且成本低，但传递速度比并行速度低，故常用于长距离传送且速度要求不高的场合。

近年来，串行通信技术有了很快的发展，通信速度甚至可以达到MB/s的数量级，因此在分布式控制系统中得到了广泛的应用。

如果通信距离大于30m，则要采用串行通信方式，如计算机之间、计算机与PLC之间、PLC与PLC之间等。

3、什么时异步通信？

什么时同步通信？

答：

串行通信按照信息传输格式分为同步通信和异步通信。

在串行通信中，发送端与接收端之间的同步问题是数据通信中得一个重要问题，同步不好，轻者导致误码增加，重者使整个系统不能正常工作。

为解决这一传送过程中得问题，在串行通信中采用了两种同步技术—异步通信和同步通信、

（1）异步通信：

异步传送也称起止式传送，它是利用起止法来达到收发同步。

在异步通信中，数据是一帧一帧的传送。

在帧格式中，一个字符由4个部分组成：

起始位、数据位、奇偶效验位、停止位。

（2）同步通信：

同步传送在数据开始处就用同步字符来指示。

由定时信号（时钟）来实现收发端同步，一旦检测到与规定的同步字符相符合，接下去就连续按顺序传送数据。

第三部分设计题

电气控制线路的基本原则和基本环节

设计要求：

主电路、控制电路、主要元件说明

1、串电阻降压启动

图定子绕组串电阻起动控制线路

启动过程如下：

2、星三角降压启动

图星-三角形减压起动控制线路

启动过程如下：

3、正、反转控制

a）

图（a）的工作过程如下：

正转控制合上刀开关QK→按下正向启动按钮SB2→正向接触器KM1通电→KM1主触头和自锁触头闭合→电动机M正转

反转控制合上刀开关QK→按下正向启动按钮SB3→反向接触器KM2通电→KM2主触头和自锁触头闭合→电动机M反转

4、能耗制动

图能耗制动控制线路

三相异步电动机能耗制动时，切断定子绕组的交流电源后，在定子绕组任意两相通入直流电流，形成一固定磁场，与旋转着的转子中的感应电流相互作用产生制动力矩。

制动结束必须及时切除直流电源。

工作过程如下：

5、多台电动机顺序启动（两台）

图两台电动机顺序起动控制线路

在图（a）中，接触器KM1控制电动机M1的启动、停止；接触器KM2控制电动机M2的启动、停止。

现要求电动机M1启动后，电动机M2才能启动。

工作过程如下：

合上刀开关QK→按下启动按钮SB2→接触器KM1通电→电动机M1启动→KM1常开辅助触头闭合→按下启动按钮SB4→接触器KM2通电→电动机M2启动

电动机顺序控制的接线规律是：

1）要求接触器KM1动作后接触器KM2才能动作，故将接触器KM1的常开触头串接于接触器KM2的线圈电路中。

2）要求接触器KM1动作后接触器KM2不能动作，故将接触器KM1的常闭辅助触头串接于接触器KM2的线圈线路中。

延伸：

若将KM2常开触点并联在SB1上，此时可以实现顺序停止，即先停止电动机M2，再停止电动机M1。

PLC程序设计

1、电动机的正、反转控制

（1）I/O分配表

输入

SB1

SB2

SB3

I0.0

I0.1

I0.2

输出

KM1

KM2

KM4

Q0.0

Q0.1

Q0.2

（2）三相异步电动机正、反转控制梯形图

2、电动机的Y-△减压启动

（1）I/O分配表

输入

SB1

SB3

I0.0

I0.2

输出

KM1

KM3

KM4

Q0.0

Q0.2

Q0.3

（2）电动机的Y-△减压启动梯形图

3、十字路口交通信号灯的PLC控制

（1）交通信号灯的示意图和波形图

图交通信号灯示意图

图交通信号灯时序图

（2）I/O分配表

（3）十字路口交通信号灯的PLC控制梯形图

4、天塔之光

（1）控制要求

合上启动开关后，按以下规律显示：

L1→L1、L2→L1、L3→L1、L4→L1、L2→L1、L2、L3、L4→L1、L8→L1、L7→L1、L6→L1、L5→L1、L8→L1、L5、L6、L7、L8→L1→L1、L2、L3、L4→L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8→L1----循环执行，断开启动开关程序停止运行。

（2）I/O分配表

输入

SD

输出

L1

L2

L3

L4

L5

L6

L7

L8

I0.0

Q0.0

Q0.1

Q0.2

Q0.3

Q0.4

Q0.5

Q0.6

Q0.7

（3）天塔之光控制梯形图【以列顺序】