电气控制与可编程控制技术 第二版 史国生等主编 复习题 考试题

填空题： 1、 电气控制电路中通常有 短路保护 、 过载保护 、 欠电压保护 以及 零电压保护 等。 2、 PLC循环扫描工作方式的三个阶段 输入处理阶段 、 程序执行阶段 、 输出刷新阶段 。3、电器的控制作用就是 手动 或 自动 地接通。4、 电气制动有 反接制动 、 能耗制动 、 回馈制动 等。 5、 笼型异步电动机常用的制动方式有 机械制动 和 电气制动 。 6、 FX2N系列步进指令有两条，其指令助记符是 STL 步进接点指令 和 RET 步进返回指令 。7、 PLC常用的编程语言有 梯形图 、 指令表 和 功能图 。 8、 电气控制图一般分为 主电路 和 辅助电路 两部分 9、 试举出两种主令电器： 按钮 、 行程开关 。10、状态转移图编程的三要素 状态指令 _、 状态元件 _、 状态 _。11、 FX2N系列 PLC由基本单元、 扩展单元 、 扩展模块 及 特殊功能单元 构成。12、 电气控制电路中通常用的保护有 短路保护 、 过载保护 、 欠电压保护 以及 零电压保护 等。 13、 F1-40MR是 F1系列 PLC的 基本单元 （基本单元，扩展单元）， 40表示其具有 40个输入输出点 14、电气原理图一般分为 主电路 和 辅助电路 两个部分。15、阅读电气线路图的方法主要有两种： 查线读图法 和 逻辑代数法 。16、 热继电器是对电动机进行 过载 保护的电器 。简答题 1、 按下列逻辑表达式画出它所表征的电路图。 KM = SBKA1 + KM（ KA1 + KA2） FR 答：某水泵由三相鼠笼式异步电动机拖动，采用直接启动，要求两处都能控制启、停，设计主电路与控制电路。 参考答案2、 在如图所示的功能指令表形式中， X0、 (D)、 (P)、 D10、 D14分别表示什么？该指令有什么功能？程序为几步？ 答： X0、 (D)、 (P)、 D10、 D14分别表示，执行条件、 32位运算、脉冲执行、（ D11， D10） -（ D13， D12） （ D15， D14），指令的功能是 32位减法指令，程序为 13步。 3、简述 PLC的输入继电器、输出继电器、定时器及计数器的用途。答：输入端是 PLC接收外部开关信号的端口 ,与内部输入继电器之间是采用光电绝缘电子继电器连接的，有无数个常开、常闭触点，可以无限次使用，但输入继电器不能用程序来驱动。输出端是 PLC向外部负载发送信号的端口，与内部输出继电器（如继电器、双向晶闸管、晶体管）连接，输出继电器也有无数个常开、常闭触点，可以无限次使用。定时器相当于继电器电路中的时间继电器，可在程序中用于延时控制。计数器在程序中用作计数控制 参见书 P2244、 说明 FX2N-64MR型号的 PLC中 FX2N、 64、 M、 R的含义。 答： FXON表示的意思是 PLC的系列号64表示的意思是 I/O点数之和（ I/O总的点数）M表示的意思是 PLC主单元R表示的意思是 PLC输出方式继电器输出 5、 下列电路为三相笼型电机单向旋转连续控制电路，接通电源，当按下启动按钮 SB2时，交流接触器 KM不工作，试分析故障原因。 答： 1、熔断器 FU1、 FU2烧毁或接触不良；2、按钮 SB1、 SB2损坏或触点接触不良；3、热继电器 FR故障或常闭触点断开；4、交流接触器故障；5、线路故障。 6、 简述的基本单元、扩展单元和扩展模块的用途。 答 :基本单元（ Basic Unit）包括 CPU、存储器、输入输出口及电源，是 PLC的主要部分。扩展单元（ Extension Unit）是用于增加 I/O点数的装置，内部设有电源。 扩展模块（ Extension Module）用于增加 I/O点数及改变 I/O比例，内部无电源，由基本单元或扩展单元供电。因扩展单元及扩展模块无 CPU，因此必须与基本单元一起使用。 7、可编程控制器和一般的计算机系统相比， PLC有哪些特点？答：可编程控制器和一般的计算机系统相比， PLC有如下特点（一）可靠性高，抗干扰能力强（二）配套齐全，功能完善，适用性强（三）易学易用，深受工程技术人员欢迎（四）系统设计周期短 ,维护方便 ,改造容易（五）体积小，重量轻，能耗低 8、 试比较交流接触器与中间继电器的相同及不同之处，并说明如果采用 PLC控制，还需要中间继电器吗，为什么？ 答：中间继电器实质上是电压继电器，只是触头数量多（一般有 8对），容量也大，起到中间放大（触头数目和电流容量）的作用。交流接触器的触头用于分断或接通电路。交流接触器一般有 3对主触头， 2对辅助触头。由此可知中间继电器和交流接触器的工作原理相同，只是触头数量不同，中间继电器的作用是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大 ,主要用于完成控制要求的信号传递，交流接触器的 3对主触头电流容量大主要用于工作设备。如果采用 PLC控制，不需要中间继电器，因为 PLC控制的输入继电器，有无数个常开、常闭触点，可以无限次使用，输出继电器也有无数个常开、常闭触点，可以无限次使用。一、梯形图的结构规则梯形图作为一种编程语言，绘制时有一定的规则。在编辑梯形图时，要注意以下几点。（ 1）梯形图的各种符号，要以左母线为起点，右母线为终点（可允许省略右母线）从左向右分行绘出。每一行起始的触点群构成该行梯形图的 “执行条件 ”，与右母线连接的应是输出线圈、功能指令，不能是触点。一行写完，自上而下依次再写下一行。注意，触点不能接在线圈的右边，如图 6-54（ a） 所示；线圈也不能直接与左母线连接，必须通过触点连接，如图 6-54（ b） 所示。 图 6-54 规则（ 1）说明（ 2）触点应画在水平线上，不能画在垂直分支线上。例如，在图 6-55（ a） 中触点 E被画在垂直线上，便很难正确识别它与其它触点的关系，也难于判断通过触点 E对输出线圈的控制方向。因此，应根据信号单向自左至右、自上而下流动的原则和对输出线圈 F的几种可能控制路径画成如图 6-55（ b） 所示的形式。 图 6-55 规则（ 2）说明：桥式梯形图改成双信号流向的梯形图 （ 3）不包含触点的分支应放在垂直方向，不可水平方向设置，以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径，如图 6-56。 图 6-56 规则（ 3）说明 （ 4）如果有几个电路块并联时，应将触点最多的支路块放在最上面。若有几个支路块串联时，应将并联支路多的尽量靠近左母线。这样可以使编制的程序简洁明，指令语句减少。如图 6-57所示。图 6-57 规则（ 4）说明 （ 5）遇到不可编程的梯形图时，可根据信号流向对原梯形图重新编排，以便于正确进行编程。图 6-58中举了几个实例，将不可编程梯形图重新编排成了可编程的梯形图。图 6-58 重排电路举例 下 图 中垂直分支 线 上有触点， 现 改 为 垂直分支 线 无触点的形式 ,并写出 对应 梯形 图 的指今表 。（注意 图 中的 1 5用 X001 X005表示 ,输 出用 Y000表示）指出下 图 中梯形 图 的 规则错误 ，并改 为 可 满 足要求的梯形 图结 构规则图 。答：不包含触点的分支 应 放在垂直方向，不可水平方向 设 置，以便于 识别 触点的 组 合和 对输 出 线 圈的控制路径。继电 器控制的行程开关控制的 电动 机正、反 转 自 动 循 环 控制 线 路如下 图 所示， 试 用如下 图 所示的 PLC端口接 线图 ，完成 继电 器控制的行程开关控制的 电动 机正、反 转 自 动 循 环 控制 线 路梯形 图 的 设计 。二、三相异步电动机可逆运转控制：互锁环节在上例的基础上，如希望实现三相异步电机可逆运转。只需增加一个反转控制按钮和一个反转接触器 KM2即可。 PLC的端子分配与及梯形图见图 6 62。梯形图设计可以这样考虑，选二套启保停电路，一个用于正转，（通过 Y000驱动正转接触器 KM1）， 一个用于反转（通过 Y001驱动反转接触器KM2）。 考虑正反转二个接触器不能同时接通，在二个接触器的驱动支路中分别串入对方接触器的常闭触点（如 Y000支路串入 Y001常闭触点 ; Y001支路串入图 6-62 三相异步电机可逆运转控制 Y000常闭触点），这样当正转方向的驱动组件Y000接通时，反转方向的驱动组件 Y001就不能同时接通。这种二个线圈回路中互串对方常闭触点的结构形式叫做 “互锁 ”或 “联锁 ”。 FX-TRN-BEG-C的初级挑战 D 5继电 器控制的 电动 机正反 转 控制如下 图 所示， 试 用如下 图 所示的PLC端口接 线图 ，完成 继电 器控制的 电动 机正反 转 控制梯形 图 的设计 。参考答案： 第六节第六节 可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作原理 可编程控制器的工作原理与计算机的工作原理基本上是一致的，可以简单地表述为在系统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户任务。但 PLC的工作方式与个人计算机有所不同， PLC是在确定了工作任务，装入了专用程序后成为一种专用机， 采用循环扫描的工作方式 ，系统工作任务管理及应用程序执行都是以循环扫描方式完成的。现叙述如下。一、一、 分时处理及扫描工作方式分时处理及扫描工作方式 PLC系统正常工作时要完成如下的任务：1.计算机内部各工作单元的调度、监控 ;2. 计算机与外部设备间的通讯；3.用户程序所要完成的工作。这些工作 都是分时完成的 。每项工作又都包含着许多具体的工作，以用户程序的完成来说又可分为以下三个阶段。画出三相异步电动机即可点动又可连续运行的电气控制线路，并将控制线路的功能改由 PLC控制，并写出梯形图程序。 参考答案：1、输入处理阶段也称输入采样阶段 。在这个阶段中，可编程序控制器 读入输入口的状态，并将它们存放在输入数据暂存区中 。在输入处理阶段之后， 即使输入口状态有变化，输入数据暂存区中的内容也不变，直到下一个周期的输入处理阶段，才读入这种变化。2、程序执行阶段在这个阶段中， PLC根据 本次读入的输入数据 ，依用户程序的顺序逐条执行用户程序 。执行的结果均存储在输出状态暂存区中。3、输出处理阶段也叫输出刷新阶段 。这是一个程序执行周期的最后阶段。 PLC将本次用户程序的执行结果一次性地从输出状态暂存区送到各个输出口，对输出状态进行刷新。以上三个阶段是分时完成的。为了连续地完成 PLC所承担的工作，系统必须周而复始地依一定的顺序完成这一系列的具体工作。 这种工作方式叫做循环扫描工作方式。二、扫描周期及 PLC的两种工作状态PLC有两种基本的工作状态，即运行(RUN)状态和停止 (STOP)状态。 运行状态是执行应用程序的状态 。 停止状态一般用于程序的编制与修改 。图 5-15给出了运行和停止两种状态 PLC不同的扫描过程。 由图可知，在这两个不同的工作状态中，扫描过程所要完成的任务是不尽相同的。图 5-15 扫描过程示意图 PLC在 RUN工作状态时， 执行一次 图 5-15所示的 扫描操作所需的时间称为扫描周期 ，其典型值为 1 100ms。以 OMRON公司 C系列的 P型机为例，其内部处理时间为 1.26ms； 执行编程器等外部设备命令所需的时间为 1 2ms（ 未接外部设备时该时间为零）；输入、输出处理的执行时间小于 1ms。 指令执行所需的时间与用户程序的长短，指令的种类和 CPU执行速度有很大关系， PLC厂家一般给出每执行 1K（ 1K 1024） 条基本逻辑指令所需的时间（以 ms为单位）。某些厂家在说明书中还给出了执行各种指令所需的时间。一般说来，一个扫描过程中，执行指令的时间占了绝大部分。三、输入输出滞后时间三、输入输出滞