电气控制与PLC技术应用刘小春思考题答案Word文档下载推荐.docx

1、熔断器的额定电流与熔体的额定电流是不是一样？（1）额定电压（2）额定电流（3）分断能力（4）时间电流特性不一样，熔断器的额定电流与熔体的额定电流是两个不同的概念，通常一个额定电流等级的熔断器可以配用若干个额定电流等级的熔体，但熔体的额定电流不能大于熔断器的额定电流。7熔断器与热继电器用于保护交流三相异步电动机时能不能互相取代？为什么？不能，熔断器短路保护，热继电器过载保护8交流接触器主要由哪几部分组成？简述其工作原理。1）电磁机构 电磁机构由线圈、动铁心（衔铁）和静铁心组成，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作。 （2）触点系统 包括主触点和辅助触点。主触点用于通断主电路，通

2、常为三对常开触点。辅助触点用于控制电路，起电气联锁作用，故又称联锁触点，一般常开、常闭各两对。 （3）灭弧装置 容量在10A以上的接触器都有灭弧装置，对于小容量的接触器，常采用双断口触点灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧。对于大容量的接触器，采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧。（4）其他部件 包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等。电磁式接触器的工作原理如下：线圈通电后，在铁芯中产生磁通及电磁吸力。此电磁吸力克服弹簧反力使得衔铁吸合，带动触点机构动作，常闭触点打开，常开触点闭合，互锁或接通线路。线圈失电或线圈两端电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧反力，使得衔铁释放，触点机构复

3、位，断开线路或解除互锁。9试说明热继电器的工作原理和优缺点。工作原理：热继电器是由两种不同热膨胀系数的金属片压制组合构成，在通过电流时，造成该双金属体发热膨胀，因膨胀系数不同，致该双金属变形、弯曲，从而断开常闭接点或接通常开接点，起到自动控制的作用。在电动机控制回路中，主要应用热继电器的常闭接点，其常闭接点串入电动机主控制回路接触器的电磁线圈，通过调节热继电器的动作电流，在电动机超过额定工作电流时，热继电器双金属片能够正常动作，断开接触器电磁线圈，从而断开电动机电源，起到了保护电动机的目的优缺点：目前使用得比较普遍的还是热继电器。热继电器是上个世纪五十年代初从前苏联引进的金属片机械式电动机过载

4、保护器。它结构简单，价格低廉，在保护电动机过载方面具有反时限特性。但它的保护功能少，无断相保护，对电机发生通风不畅、扫膛、堵转、长期过载、频繁启动等故障也不能起保护作用。此外，热继电器还存在重复性能差、大电流过载或短路故障后不能再次使用、调整误差大、易受环境温度的影响误动或拒动、功耗大、耗材多、性能指标落后等缺陷。10图1-29所示是两种在控制电路实现电动机顺序控制的电路（主电路略），试分析说明各电路有什么特点，能满足什么控制要求。图1-29 习题10电路图第一个图顺序启动，KM1必须自锁才能启动KM2，同时停止第二个图顺序启动，KM1必须自锁才能启动KM2，其中KM1的自锁与控制KM2的常开

5、触点是分开的，停止时按下SB12可以同时停，按下SB22KM2停止，而KM1正常运行。11试设计一个控制一台电动机的电路，要求：可正、反转；正、反向点动；具有短路和过载保护 。项目二：Z3050钻床电气控制线路分析2-1 简述空气阻尼式时间继电器的结构。简答：主要由以下几部分组成：电磁系统 由线圈、铁心和衔铁组成。 触点系统 包括两对瞬时触点（一常开、一常闭）和两对延时触点（一常开、一常闭），瞬时触点和延时触点分别是两个微动开关的触点。 空气室 空气室为一空腔，由橡皮膜、活塞等组成。橡皮膜可随空气的增减而移动，顶部的调节螺钉可调节延时时间。 传动机构 由推杆、活塞杆、杠杆及各种类型的弹簧等组成

6、。基座 用金属板制成，用以固定电磁机构和气室。2-2 晶体管时间继电器适用于什么场合？简述：晶体管时间继电器也称为半导体时间继电器或电子式时间继电器，具有机械结构简单、延时范围广、精度高、消耗功率小、调整方便及寿命长等优点。主要适用于以下场合： 1）当电磁式时间继电器不能满足要求时。2）当要求的延时精度较高时。3）控制回路相互协调需要无触点输出等。2-3 什么是顺序控制？常见的顺序控制有哪些？各举一例说明。几台电动机的启动或停止必须按一定的先后顺序来完成的控制方式，叫做电动机的顺序控制。常见的顺序控制：主电路实现顺序控制和控制电路实现顺序控制，如：M1启动后M2才能启动，M、1M2同时停止；M

7、1启动后M2才能启动，M2停止后M1才能停止等。2-4 题图2-13所示是两种在控制电路实现电动机顺序控制的线路（主电路略），试分析各线路有什么特点，能满足什么控制要求。图2-13 题2-4图a）顺序启动，同时停止；b）顺序启动，单独停止。2-5 某控制线路可以实现以下控制要求：（1）M1、M2可以分别启动和停止（2）M1、M2可以同时启动、同时停止；（3）当一台电动机发生过载时，两台电动机同时停止。试设计该控制线路，并分析工作原理。解： SB2 、SB1控制M1的启停； SB5、SB4控制M2的启停；SB6 、SB3控制总的启停。2-6 试设计一小车运行电路，要求：（1）小车由原位开始前进，

8、到终点后自动停止；（2）小车在终点停留2分钟后自动返回到原位停止；（3）要求能在前进或后退中任一位置均可停止或启动。2-7 Z3050摇臂钻床电路中，按摇臂上升时液压松开无效，且KT1线圈不得电，试分析故障可能原因。摇臂原来已经上升到极限位置，SQa动作；或者KT1线圈接线处松脱。2-8 Z3050摇臂钻床电路中，摇臂升降控制、液压松紧控制、立柱与主轴箱控制失效，试分析故障可能原因。检查SQ2、 SQ3液压系统、油路等。2-9 Z3050摇臂钻床电路中，除冷却泵电机可正常运转外，其余电机及控制回路均失效，试分析故障可能原因。检查三相电源4区以后是否缺相，检查TC或者是FU1项目三 卧式镗床电气

9、控制线路1什么是降压启动？三相鼠笼式异步电动机常采用哪些降压启动方法？所谓降压启动，就是利用某些设备或者采用电动机定子绕组换接的方法，降低启动时加在电动机定子绕组上的电压，而启动后再将电压恢复到额定值，使之在正常电压下运行。三相笼型异步电动机常用的降压启动方法有定子串电阻（或电抗）、降压、自耦变压器启动几种，虽然方法各异，但目的都是为了减小启动电流。2T68型卧式镗床与X62W型铣床的变速冲动有什么不同，T68型卧式镗床在进给时能否变速？T68型卧式镗床.变速冲动控制:主电动机M1都是以低速起动，便于齿轮啮合。然后过渡到新先定的转速下运行。若因顶齿而使手柄无法推回时，可来回推动手柄，能过手柄运

10、动中压合，释放行程开关SQ2，使电动机M1瞬间得电、断电，产生冲动，使齿轮在冲动过程在很快啮合，手柄推上。这时变速冲动结束，主轴电动机M1是新选定的转速下转动X62W型铣床的变速冲动主轴变速冲动主轴变速是通过改变齿轮的传动比进行的主轴电动机作瞬时点动，使齿轮系统抖动一下，达到良好啮合；在改变工作台进给速度时，为使齿轮易于啮合，也需要使进给电动机瞬时点动一下。3T68型卧式镗床能低速启动，但不能高速运行，试分析故障的原因。MI能低速启动，但置“高速”挡时，不能高速运行而自动停机。M1能低速启动，说明接触器KM3、KM1、KM4工作正常；而低速启动后不能换成高速运行且自动停机，又说明时间继电器KT

11、是工作的，其动断触点（1320）能切断KM4线圈支路，而动合触点（1322）不能接通KM5线圈支路。因此，应重点检查KT的动合触点（1322）；此外，还应检查KM4的互锁动断触点（2223）。按此思路，接下去还应检查KM5有无故障。4双速电动机高速运行时通常先低速启动而后转入高速运行，为什么?在高速运行时，先低速起动，后高速（YY）运行，以减少启动电流5简述速度继电器的结构、工作原理及用途。速度继电器又称反接制动继电器。它的主要结构是由转子、定子及触点三部分组成。速度继电器工作原理：速度继电器转子的轴与被控电动机的轴相连接，而定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，定子内的

12、短路导体便切割磁场，产生感应电动势，从而产生电流。此电流与旋转的转子磁场作用产生转矩，于是定子开始转动，当转到一定角度时，装在定子轴上的摆锤推动簧片动作，使常闭触点断开，常开触点闭合。当电动机转速低于某一值时，定子产生的转矩减小，触点在弹簧作用下复位。6一台电动机接法，允许轻载启动，设计满足下列要求的控制电路。（1）采用手动和自动控制降压启动。（2）实现连续运转和点动工作，并且当点动工作时要求处于降压状态工作。（3）具有必要的联锁和保护环节。7有一皮带廊全长40m，输送带采用55kW电动机进行拖动，试设计其控制电路。设计要求如下。（1）电动机采用降压启动控制。（2）采用两地控制方式。（3）加装

13、启动预告装置。（4）至少有一个现场紧停开关。8控制电路工作的准确性和可靠性是电路设计的核心和难点，在设计时必须特别重视。试分析图3-23是否合理？如果不合理，试改之。设计本意：按下SB2，KM1得电，延时一段时间后，KM2得电运行，KM1失电。按下SB1，整个电路失电。图3-23 题8图4-1起重机有哪几种分类？按其结构可分为桥式起重机、门式起重机、塔式起重机、旋转起重机及缆索起重机等；按起吊的重量可分为小型510t，中型1050t，重型50t以上三级，其中以桥式起重机的应用最为广泛并具有一定的代表性。4-2桥式起重机包含哪些部件？对电力拖动和电器控制的要求是什么？桥式起重机由桥架、装有提升机

14、构的小车、大车运行机构及操纵室等几部分组成。为了提高起重机的生产率及可靠性，对其电力拖动和自动控制等方面都提出了很高要求，主要要求是：（1）空钩能快速升降，以减少上升和下降时间，轻载的提升速度应大于额定负载的提升速度。（2）具有一定的高速范围，对于普通起重机调速范围一般为31，而要求高的地方则要求达到51101。（3）在开始提升或重物接近预定位置附近时，都需要低速运行。因此应将速度分为几挡，以便灵活操作。（4）提升第一挡的作用是为了消除传动间隙，使钢丝绳张紧，为避免过大的机械冲击，这一挡的电动机的启动转矩不能过大，一般限制在额定传矩的一半以下。（5）在负载下降时，根据重物的大小，拖动电动机的转

15、矩可以是电动转矩，也可以是制动转矩，两者之间的转换是自动进行的。（6）为确保安全，要采用电气与机械双重制动，既减小机械抱闸的磨损，又可防止突然断电而使重物自由下落造成设备和人身事故。（7）要有完备的电气保护与联锁环节。4-3起重机有哪几种控制方式？在使用场合上有何区别？常用的控制方式有两种：一种是采用凸轮控制器直接去控制电动机的起停、正反转、调速和制动。这种控制方式由于受到控制器触点容量的限制，故只适用于小容量起重电动机的控制。 另一种是采用主令控制器与磁力控制屏配合的控制方式，适用于容量较大，调速要求较高的起重电动机和工作十分繁重的起重机，对于 15t以上的桥式起重机，一般同时采用两种控制方

16、式，主提升机构采用主令控制器配合控制屏控制的方式，而大车小车移动机构和副提升机构则采用凸轮控制器控制方式。4-4说明凸轮控制器控制的起重机有哪些保护？它的提升过程如何实现？有过电流、失电压、短路、安全门、极限位置及紧急操作等保护环节。提升重物时，控制器的第1挡为预备级，用于张紧钢丝绳，在2、3、4、5挡时提升速度逐渐提高。（1）轻型负载的提升操作：扳动凸轮控制器手柄由“0”位依次经由“1” 、“2”、“3”、“4”直到“5”；（2）中型负载的提升操作：由于物体质量较重，为避免因电动机转速增加过快而产生较大的惯性力对起重机的冲击，控制器手柄在“1”位停留2s左右，然后逐级加速，最后使电动机在1点

17、稳定运行。（3）重型负载的提升操作：控制器手柄由“0”位推至上升“1”位时，由于电动机启动转矩小于负载转矩，故电动机不能起动运转。此时应将手柄迅速通过“1”位而置于“2”位，然后再逐级加速，直至上升到“5”位。4-5说明主令控制器与磁力控制屏相配合控制的起重机有哪些保护？有零位保护、零电压保护、过电流保护及上限位置保护。正转提升有6个控制位置，当主令控制器操作手柄转到上升第1位时，SA3、SA4、SA6、SA7闭合，接触器KM0、KM2、KM3得电吸合，电动机接上正转电源，制动电磁铁同时通电，松开电磁抱闸，由于转子电路中KM3的触点短接一段电阻，所以电动机是工作在第一象限特性曲线1上（见图4-

18、20），对应的电磁转矩较小，一般吊不起重物，只作张紧钢丝绳和消除齿轮间隙的预备起动级。4-6设计一个控制电路，要求第一台电动机M1启动运行5秒以后，第二台电动机M2自动启动；M2运行5秒以后，M1停止运行，同时第三台电动机M3自行启动；M3运行5秒以后，电动机全部停止。项目五：送料小车自动往返的PLC控制5-1 可编程控制器的基本组成有哪些？可编程控制器主要由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成5-2 画出PLC的输入接口电路和输出接口电路。说明它们各有何特点。利用光电耦合器提高抗干扰能力。发光二极管有驱动电流流过时，导通发光，光敏三极管接收到光线，由截止变为导通

19、，将输入信号送入PLC内部。光电耦合器中的发光二极管是电流驱动元件，要有足够的能量才能驱动。而干扰信号虽然有的电压值很高，但能量较小，不能使发光二极管导通发光，所以不能进入PLC 内，实现了电隔离。优点是适用电压范围比较宽，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力强。缺点是动作速度较慢，动作次数（寿命）有一定的限制。优点是可靠性强，执行速度快，寿命长。缺点是过载能力差。适合在直流供电、输出量变化快的场合选用。5-3 PLC的工作原理是什么？工作过程分哪几个阶段？PLC的工作原理：PLC是采用周期循环扫描的工作方式，CPU连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。CPU对用户程序的执行过程是CP

20、U的循环扫描，并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的。工作过程分五个阶段：（1）读输入阶段 每次扫描周期的开始，先读取输入点的当前值，然后写到输入映像寄存器区域。（2）执行程序阶段 用户程序执行阶段，PLC按照梯形图的顺序，自左而右，自上而下的逐行扫描，在这一阶段CPU从用户程序的第一条指令开始执行直到最后一条指令结束，程序运行结果放入输出映像寄存器区域。（3）处理通信请求阶段 是扫描周期的信息处理阶段，CPU处理从通信端口接收到的信息。（4）执行CPU自诊断测试阶段 在此阶段CPU检查其硬件，用户程序存储器和所有I/O模块的状态。（5）写输出阶段 每个扫描周期的结尾，CPU把存在输出映

21、像寄存器中的数据输出给数字量输出端点（写入输出锁存器中），更新输出状态。然后PLC进入下一个循环周期，重新执行输入采样阶段，周而复始。5-4 PLC的工作方式有几种？如何改变PLC的工作方式？1）CPU的工作方式CPU前面板上用两个发光二极管显示当前工作方式，绿色指示灯亮，表示为运行状态，红色指示灯亮，表示为停止状态，在标有SF指示灯亮时表示系统故障，PLC停止工作。STOP（停止）。CPU在停止工作方式时，不执行用户控制程序，此时可以通过编程装置向PLC装载程序或进行系统设置，在程序编辑、上下载等处理过程中，必须把CPU置于STOP方式。RUN（运行）。CPU在RUN工作方式下，PLC按照自

22、己的工作方式运行用户程序。2）改变工作方式的方法用工作方式开关改变工作方式。工作方式开关有3个挡位：STOP、TERM（Terminal）、RUN。把方式开关切到STOP位，可以停止程序的执行。把方式开关切到RUN位，可以起动程序的执行。用编程软件改变工作方式。把方式开关切换到TERM（暂态），可以使用STEP 7-Micro/WIN 40编程软件设置工作方式。在程序中用指令改变工作方式。在程序中插入一个STOP指令，CPU可由RUN方式进入STOP工作方式。5-5 可编程序控制器有哪些主要特点?（1）编程简单，使用方便（2）控制灵活，程序可变，具有很好的柔性（3）功能强，扩充方便，性能价格比

23、高（4）控制系统设计及施工的工作量少，维修方便（5）可靠性高，抗干扰能力强5-6 与一般的计算机控制系统相比可编程序控制器有哪些优点?（1）PLC工作环境要求比PC低，PLC抗干扰能力强；（2）PLC编程比PC简单易学；（3）PLC设计调试周期短；（4）PC应用领域与PLC不同；（5）PLC的输入/输出响应速度慢，（一般ms级），而PC的响应速度快（为微秒级）；（6）PLC维护比PC容易。5-7 与继电器控制系统相比可编程序控制器有哪些优点?PLC与继电器控制的区别主要体现在：组成器件不同，PLC中是软继电器；触点数量不同，PLC编程中无触点数的限制；实施控制的方法不同，PLC是主要软件编程控

24、制，而继电器控制依靠硬件连线完成。5-8 可编程序控制器可以用在哪些领域?可编程序控制器已经广泛地应用在各个工业部门。随着其性能价格比的不断提高，应用范围还在不断扩大，主要有以下几个方面：（1） 逻辑控制可编程序控制器具有“与”、“或”、“非”等逻辑运算的能力，可以实现逻辑运算，用触点和电路的串、并联，代替继电器进行组合逻辑控制。其应用领域最为普及，包括微电子、家电行业也有广泛的应用。（2） 运动控制 可编程序控制器使用专用的运动控制模块，或灵活运用指令，使运动控制与顺序控制功能有机地结合在一起。广泛地用于各种机械，如金属切削机床、装配机械、机器人、电梯等场合。（3） 过程控制可编程序控制器可

25、以接收温度、压力、流量等连续变化的模拟量，通过模拟量I/0模块，实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换和D/A转换，并对被控模拟量实行闭环PID（比例-积分-微分）控制。（4） 数据处理可编程序控制器具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。数据处理一般用于大型控制系统，如无人柔性制造系统，也可以用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。（5） 构建网络控制5-9 S7-200系列PLC有哪些编址方式？（1） 位编址位编址的指定方式为：（区域标志符）字节号位号，如I0.0；Q0.0；I1.2。（2）

26、 字节编址字节编址的指定方式为：（区域标志符）B（字节号），如IB0表示由I0.0I0.7这8位组成的字节。（3） 字编址字编址的指定方式为：（区域标志符）W（起始字节号），且最高有效字节为起始字节。例如VW0表示由VB0和VB1这2字节组成的字。（4） 双字编址双字编址的指定方式为：（区域标志符）D（起始字节号），且最高有效字节为起始字节。例如VD0表示由VB0到VB3这4字节组成的双字。5-10 S7-200系列CPU226 PLC有哪些寻址方式？（1） 直接寻址直接寻址是在指令中直接使用存储器或寄存器的元件名称（区域标志）和地址编号，直接到指定的区域读取或写入数据。有按位、字节、字、双字

27、的寻址方式，如图5-10所示。（2） 间接寻址间接寻址时操作数并不提供直接数据位置，而是通过使用地址指针来存取存储器中的数据。在S7-200中允许使用指针对I、Q、M、V、S、T、C（仅当前值）存储区进行间接寻址。5-11 S7-200系列PLC的结构是什么？S7-200系列PLC的结构：输入、输出、CPU、电源模块均装设在一个基本单元的机壳内，是典型的整体式结构。当系统需要扩展时，选用需要的扩展模块与基本单元连接。底部端子盖下是输入量的接线端子和为传感器提供的24V直流电源端子。基本单元前盖下有工作模式选择开关、电位器和扩展I/O连接器，通过扁平电缆可以连接扩展I/O模块。西门子整体式PLC

28、配有许多扩展模块，如数字量的I/O扩展模块、模拟量的I/O扩展模块、热电偶模块、通信模块等。CPU226型可编程控制器主要由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成。5-12 CPU226 PLC有哪几种工作方式？5-13 西门子PLC的扩展模块有哪几类？它们的具体作用是什么？扩展单元没有CPU，作为基本单元输入/输出点数的扩充，只能与基本单元连接使用。不能单独使用。S7-200的扩展单元包括数字量扩展单元，模拟量扩展单元，热电偶、热电阻扩展模块，PROFIBUS-DP通信模块。数字量扩展模块当需要本机集成的数字量输入/输出点外更多的数字量的输入/输出时，可选用数字量扩展模块。模拟量扩展模块模拟量扩展模块提供了模拟量输入/输出的功能。热电偶、热电阻扩展模块热电偶、热电阻扩展模块是用于测量温度。P