电气控制本科作业题及参考答案剖析.docx

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电气控制本科作业题及参考答案剖析

东北农业大学网络教育学院

电气控制技术本科作业题

作业题1

一．工厂电器是如何分类的？

答：

（1）按适用的电压范围分类（交流1200V）（直流1500V）

分为低压电器和高压电器。

（2）低压电器按所控制的对象分类

根据其控制的对象分为低压配电电器和低压控制电器。

（3）按所起作用分类

依据电器所起的作用可分为控制电器和保护电器。

（4）按动作性质分类

依据电器的动作性质可分为自动控制电器和非自动控制电器。

二．请画出按钮，接触器，热继电器的图文符号？

答：

三．常用的电气图有哪几种？

答：

常用的电气图有系统图、框图、电路图、位置图和接线图等。

通常，系统图用于描述系统或成套装置。

框图用于描述分系统或设备。

国家标准GB6988.3—86《电气制图系统图和框图》中，具体规定了绘制系统图和框图的方法，并阐述了它的用途。

位置图用来表示成套装置、设备中各个项目位置的一种图。

接线图是电气装备进行施工配线、敷线和校线工作时所应依据的图样之一。

它必须符合电器装备的电路图的要求，并清晰地表示出各个电器元件和装备的相对安装与敷设位置，以及它们之间的电连接关系。

它是检修和查找故障时所需的技术文件。

在国家标准GB6988.5—86《电气制图接线图和接线表》中详细规定了编制接线图的规则。

四．请画出三相异步电动机的点动控控制线路？

答：

五．请画出三相异步电动机自动往返正反转控制线路？

答：

在实际生产中，常常要求生产机械的运动部件能实现自动往返。

因为有行程限制，所以常用行程开关做控制元件来控制电动机的正反转。

下次图为电动机往返运行的可逆旋转控制电路。

图中KM1、KM2分别为电动机正、反转接触器，SQ1为反向转正向行程开关，SQ2为正向转反向行程开关，SQ3、SQ4分别为正向、反向极限保护用限位开关。

六．三相笼型电动机单向旋转可用开关或接触器控制，请画出接触器控制电路。

答：

作业题2

一．填空

1．从CPU模块的功能来看，SIMATICS7-200系列小型可编程序控制器发展至今，大致经历了两代（CPU21X）和（CPU22X）。

2．CPU模块为CPU21X，主机都可进行扩展，它具有四种不同结构配置的CPU单元：

（CPU212），（CPU214），（CPU215）和（CPU216）。

3．CPU模块为CPU22X，是在21世纪初投放市场的，速度快，具有较强的通信能力。

它具有四种不同结构配置的CPU单元：

（CPU221），（CPU222），（CPU224）和（CPU226），除（CPU221）之外，其他都可加扩展模块。

4．SIMATICS7-200系统由（硬件）和（工业软件）两大部分构成。

5．SIMATICS7-200编程语言有以下（语句表）（梯形图）（功能块图）和（其他编程语言）构成。

二．请简述SIMATICS7-200系统CPU22X系列PLC主机及I/O特性？

答：

三．请简述SIMATICS7-200改变CPU工作方式的方法？

答：

有三种方法：

1）用PLC上的方式开关来手动切换，方式开关有3个挡位。

2）用STEP7-Micro/Win32编程软件，应首先把主机的方式开关置于TERM或RUN位置，然后在此软件平台用鼠标单击STOP和RUN方式按钮即可。

3）在用户程序中用指令由RUN方式转换到STOP方式，前提是程序逻辑允许中断程序的执行。

四．某一控制系统选用CPU224，系统所需的输入输出点数各为：

数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输入6点、模拟量输出2点。

本系统可有多种不同模块的选取组合，请画出其中的一种可行的系统输入输出组态状况？

答：

五．将如下梯形图转换成语句表？

答：

六．一自动仓库存放某种货物，最多6000箱，需对所存的货物进出计数。

货物多于1000箱，灯L1亮；货物多于5000箱，灯L2亮。

其中，L1和L2分别受Q0.0和Q0.1控制，数值1000和5000分别存储在VW20和VW30字存储单元中。

请画出控制系统的程序？

答：

作业题3

一．请画出三相异步电动机采用自动控制自耦变压器降压起动的控制电路？

答：

下图是采用自动控制自耦变压器降压起动的控制电路。

是由交流接触器、热继电器、时间继电器、按钮和自耦变压器等元件组成。

图中KM1为正常运转接触器，KM2为降压起动接触器，KA为起动中间继电器，KT为降压起动时间继电器。

二．请画出三相异步电动机采用Y-D起动法降压起动的控制电路？

答：

凡是正常运行时三相定子绕组接成三角形运转的三相笼型感应电动机，都可采用Y-D降压起动。

起动时，定子绕组先接成Y联结，接入三相交流电源，起动电流下降到全压起动时的1/3，对于Y系列电动机直接起动时起动电流为额定电流IN的5.5～7倍。

当转速接近额定转速时，将电动机定子绕组改成D联结，电动机进入正常运行。

这种方法简便、经济，可用在操作较频繁的场合，但其起动转矩只有全压起动时的1/3，Y系列电动机起动转矩为额定转矩的1.4～2.2倍。

图为用于13kW以上电动机的起动电路，由三个接触器和一个时间继电器构成

三．请画出三相异步电动机反接制动的控制电路？

答：

四．什么是可编程序控制器？

答：

1985年，国际电工委员会IEC对可编程序控制器作了如下规定：

可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。

五．可编程序控制器是如何分类的？

答：

1.从结构上

可编程序控制器从结构上可分为整体式和模块式。

2.从规模上

按PLC的输入输出点数可分为小型、中型和大型。

六．请画出可编程序控制器结构简图？

答：

PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机结构，主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。

作业题4

一．设计程序完成如下功能：

用增减计数器进行计数，如果当前值小于500，则程序按原顺序执行，若当前值超过500，则跳转到从标号10开始的程序执行。

答：

二．用顺序继电器实现的顺序控制中的一个步的程序段，这一步实现的功能是使两个电机M1和M2起动运行20秒后停止，切换到下一步。

答：

三．S7-200可编程序控制器中断源种类及中断优先级？

答：

中断源，即中断事件发出中断请求的来源。

S7-200可编程序控制器具有最多可达34个中断源，每个中断源都分配一个编号用以识别，称为中断事件号。

这些中断源大致分为三大类：

通信中断、输入输出中断和时基中断。

中断优先级由高到低依次是：

通信中断、输入输出中断、时基中断。

每种中断中的不同中断事件又有不同的优先权。

四．程序设计：

要对一高速事件精确控制，通过对脉冲信号进行增计数，计数当前值达到24产生中断，重新从0计数，对中断次数进行累计。

计数方向用一个外部信号控制，并能实现外部复位。

所用的主机型号为CPU221。

答：

设计步骤：

①选择高速计数器HSC0，并确定工作方式4。

②令SM37=16#F8③执行HDEF指令，输入端HSC为0，MODE为4。

④装入当前值，令SMD38=0。

⑤装入设定值，令SMD42=24。

⑥执行中断连接ATCH指令，输入端INT为INT0，EVNT为10。

主程序如下：

初始化子程序如下：

中断程序如下：

五．STEP7-Micro/WIN32编程软件，其主界面外观如图。

界面一般可分以下几个区指出各区名称？

答：

1：

导引条；2：

指令树；3：

交叉索引；4：

数据块；5：

壮态图表；6：

符号表；7：

输出窗口；8：

壮态条；9：

编程器；10：

局部变量表。

作业题5

一．PLC控制系统设计的原则及步骤？

答：

原则：

在可编程序控制器控制系统的设计中，应该最大限度地满足生产机械或生产流程对电气控制的要求，在满足控制要求的前提下，力求PLC控制系统简单、经济、安全、可靠、操作和维修方便，而且应使系统能尽量降低使用者长期运行的成本。

设计一个PLC控制系统有多种途径：

可以在原有的继电接触控制系统基础上加以改造，形成可编程序控制器的控制系统。

步骤：

1.熟悉被控对象

2.制定控制方案

3.详细描述控制对象

4.详细描述操作员站

5.配置可编程序控制器

6.程序设计

二．硬件设计：

设计一个3工位旋转工作台，其工作示意如图所示。

三个工位分别完成上料、钻孔和卸件。

（1）动作特性

工位1：

上料器推进，料到位后退回等待。

工位2：

将料夹紧后，钻头向下进给钻孔，下钻到位后退回，退回到位后，工件松开，放松完成后等待。

工位3：

卸料器向前将加工完成的工件推出，推出到位后退回，退回到位后等待。

（2）控制要求

通过选择开关可实现自动运行、半自动运行和手动操作。

答：

制定控制方案：

1）用选择开关来决定控制系统的全自动、半自动运行和手动调整方式。

2）手动调整采用按钮点动的控制方式。

3）系统处于半自动工作方式时，每执行完成一个工作循环，用一个起动按钮来控制进入下一次循环。

4）系统处于全自动运行方式时，可实现自动往复地循环执行。

5）系统运动不很复杂，采用4台电机。

6）对于部分与顺序控制和工作循环过程无关的主令部件和控制部件，采用不进入PLC的方法以节省I/O点数。

7）由于点数不多，所以用中小型PLC可以实现。

可用CPU224与扩展模块，或用一台CPU226。

系统配置及输入输出对照表

输入：

输出：

设计主电路及PLC外部接线图：

图为PLC外部接线的示意图，实际接线时，还应考虑到以下几个方面：

1）应有电源输入线，通常为220V，50Hz交流电源，允许电源电压有一定的浮动范围。

并且必须有保护装置，如熔断器等。

2）输入和输出端子每8个为一组共用一个COM端。

3）输出端的线圈和电磁阀必须加保护电路，如并接阻容吸收回路或续流二极管。

三．串行通信分类方法？

答：

按时钟

串行通信按时钟可分为同步传送和异步传送两种方式。

异步传送：

允许传输线上的各个部件有各自的时钟，在各部件之间进行通信时没有统一的时间标准，相邻两个字符传送数据之间的停顿时间长短是不一样的，它是靠发送信息时同时发出字符的开始和结束标志信号来实现的。

按方向

串行通信按信息在设备间的传送方向又为分单工、半双工和全双工三种方式。

四．请画出国际标准化组织（ISO）对企业自动化系统确立了初步的模型？

答：

五．国际标准化组织ISO（InternationalStandardOrganization）于1978年提出了开放系统互联OSI（OpenSystemsInterconnection）的模型，它所用的通信协议一般为7层，请画示意图。

答：