部分思考与练习题答案

1、机床电气控制与PLC（第二版） 部分思考与练习题答案第一章1、 试说明低压电器适用的电压范围？低压电器，通常指工作在交流电压小于1200V，直流电压小于1500V的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器设备2、 试说明刀开关的适用范围？刀开关主要用于接通和切断长期工作设备的电源及不经常启动及制动、容量小于7.5kW的异步电动机。3、 试说出转换开关、行程开关和按钮的区别？并画出它们的图形符号与文字符号。转换开关常用于交流380V以下、直流220V以下的电气线路中，供手动不频繁地接通或分断电路，可控制小容量交、直流电动机。一般控制的异步电动机容量小于5kW，每小时接通次数不超过15-20次。(

2、a) 组合开关作隔离开关(b) 组合开关作转换开关行程开关又称限位开关，是一种利用生产机械某些运动部件的碰撞来发出控制命令的主令电器。用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置的一种自动控制器件。按钮是一种结构简单使用广泛的手动电器，在控制电路中用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器等。4、 试说明按钮的顔色各代表什么含义？按钮颜色及其含义颜色含义典型应用红色危险情况下的操作紧急停止停止或分断停止一台或多台电动机，停止一台机器的一部分，使电器元件失电黄色应急或干预抑制不正常情况或中断不理想的工作周期绿色启动或接通启动一台或多台电动机，启动一台机器的一部分，使电器元件得电蓝色上述几种颜色

3、未包括的任一种功能黑色、灰色、白色无专门指定功能可用于停止和分断上述以外的任何情况5、 试说明按钮开关的工作原理，其与电磁式接触器工作原理有何异同？按钮一般由按钮帽、复位弹簧、触头和外壳等部分组成。当按下按钮时，先断开常闭触头，再接通常开触头。按钮放开后，在复位弹簧的作用下触头复位。与电磁式接触器相同点：触头都是在机械机构作用下上下移动，实现常开、常闭触头的通和断；都是依靠复位弹簧实现复位。不同点：电磁式接触器是依靠线圈通电后产生的磁吸力实现机械机构向下移动，按钮依靠外力下压实现机械机构下移。6、 简述电磁式接触器的原理及作用？电磁式接触器能否实现失压保护，请说明原因？当电磁式接触器线圈两端施

4、加额定电压时，铁芯上产生电磁力，衔铁在吸引力作用下向下移，带动主触点和辅助触点下移，使动合触点闭合接通电路，动断触点断开切断电路。当电磁式接触器线圈断电时，铁芯心失去电磁力，衔铁在在复位弹簧的作用下向上复位，主触点及辅助触点恢复常态。当电磁式接触器是用于接通或分断电动机主电路或其他负载电路的控制电器。电磁式接触器可以实现失压保护，当电压降低时，铁芯上电磁力降低，不能克服复位弹簧的拉力，此时衔铁在在复位弹簧的作用下向上复位，电路切断，实现保护。7、 交流电磁式接触器与直流电磁式接触器在结构上有什么区别？交流电磁式接触器铁芯采用硅钢片叠压而成。线圈一般呈矮胖型，设有骨架，与铁芯隔离，以利于铁芯与经

5、圈散热。直流电磁式接触器铁芯用整块钢材或工程纯铁制成。其线圈一般制成高而薄有瘦高型，不设线圈骨架，线圈与铁芯直接接触，散热性能良好。另外，直流电磁式接触器多装有磁吹式灭弧装置。8、 热继电器与熔断器保护功能有什么不同？装有热继电器后是否可以不再装熔断器？热继电器主要用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行及其他电气设备发热状态的控制。熔断器在低压配电线路中主要作为短路和严重过载保护用。热继电器不能替代熔断器。9、 试说明双金属片式热继电器结构与工作原理？热继电器主要由热元件、双金属片、动作机构和触头系统、电流整定装置、温度补偿和复位机构组成。当电路中负载过载，渡过热元件的电流增加，热元件

6、发热量增加，使得热膨涨系数不同的双金属片产生弯曲，压迫动作机构使触头系统动作，接通或断开电路。热继电器动作后，流过串接在电路中的热元件电流为0，双金属片在空气中自然冷却逐渐恢复原状，此时热继电器的辅助触头复位。10、 中间继电器与接触器在使用范围上有什么不同？中间继电器的结构与接触器相同，但中间继电器的触点无主辅之分，各触点允许通过的电流一般为5A。11、 电气控制原理图中，QS、FU、KM、KA、SB、FR、SQ各代表什么电器元件？QS：刀开关 FU：融断器 KM：接触器KA：中间继电器 SB：按钮 FR：热继电器SQ：行程开关12、 请根据时间继电器延时情况，试说明其分类？时间继电器的延时

7、方式有两种：通电延时和断电延时。第二章1、 电气控制系统图包含哪几种图？分别用于表示什么内容？电气控制系统图一般有三种：电气原理图、电气设备安装图和电气设备接线图。电气原理图反映电气控制的原理和各元件的控制关系，不反映元件的实际大小和位置。电气设备安装图用于表示各种电气设备在机床机械设备和电气控制柜的实际安装位置。电气设备接线图用于表示各电气设备之间实际接线情况。2、 已知在电气控制原理图中某接触器和继电器线圈下分别出现图2-70所示的索引，试说明其代表含义？图2-70 接触器和继电器线索引（a）接触器主触头位于第4区，辅助常开触头位于第7区和11区，无辅助常闭触头。（b）继电器辅助常开触头位

8、于第9区和13区，辅助常闭触头只有一个位于7区。3、 用电流表测量电动机电流时，为防止起动过程中电流表受到起动电流的冲击，一般需设计电流表控制保护电路，图2-71为一电流表控制保护电路，试分析其工作原理及时间继电器KT作用。图2-71 电流表接入控制线路当按下启动开关SB2时，接触器KM线圈通电且自锁，其主触点闭合，电路接通，电机开始启动，此时时间继电器KT线圈通电延时，此时KT延时断开触点闭合，电流表支路被短路，电流表受到保护；当延时结束后（一般设为电机启动结束），KT延时断开触点断开，电流表支路工作，进行电流检测。 4、 图2-72为机床自动间歇润滑的控制原理图（主回路未画出），其中接触器

9、KM为润滑泵电动机起停用接触器，试分析工作原理，并说明中间继电器KA和按钮SB的作用。图2-72 机床自动间歇润滑的控制原理图当机床处于正常状态时，接触器线圈通过按钮SB通电，机床处于自动润滑状态。当按钮SB处于长时接通时，时间继电器KT1、KT2均处于延时结束状态，中间继电器KA处于断电状态，此时如果按下按钮SB，则接触器KM和时间继电器KT1均断电，机床停止润滑，如此时接通手动开关S，则接触器KM和时间继电器KT1均通电，机床又开始润滑，一段时间后，KT1延时结束，KT2和KA通电，KA常闭触点断开，KM又断电停止润滑，KT2延时结束后切断KA线圈通电，则KM又通电润滑。按钮SB决定的是自

10、动润滑或间歇润滑，KA起间歇润滑的脉冲开关作用。5、 略6、 略7、 笼形电动机接触器-继电器控制电路中一般应设哪些保护？各有什么作用？一般应设连锁控制、短路保护、过载保护、零压和欠保护以及弱磁保护。连锁控制作用是将接触器或继电器的触头通过两方或多方同时进行某个操作、或避免同时采用某个操作。短路保护作用是当绕组绝缘、导线绝缘损坏或电路发生故障时，为防止电气设备绝缘损坏和产生强大的电动力使电气设备损坏，迅速切断电源。过载保护作用是当过载电流较大时，经过较短时间就切断电源。防止电动机长期超载运行时，绕组温升上升导致电机的绝缘材料损伤，寿命降低。零压和欠压保护主要用于当电网为零或下降至某一值时，切断

11、电路，防止电压再次上升时电动机自动运行。弱磁保护是对他励直流电动机励磁回路进行保护，当励磁回路发生弱磁或失磁现象时，及时切断电动机电源，防止电动机超速。8、 三相笼形异步电动机有几种制动方式？各有什么特点？反接制动控制：制动效率最高，但对电机有损害。电磁机械制动：采用电磁控制的机械磨损制动，制动效率较好，对电机损害小，但需增加专用的机械制动系统。能耗制动：制动效率较低，对电机损害小，需增设专用的直流供电系统。第三章1、 如何对机床电气控制线路图进行识读，有哪些步骤？A、划分主电路部分、控制电路部分、照明和信号及其他电路部分。B、对主电路进行识图分析，逐一分析各电动机对应的控制主电路中每一个元器

12、件在电路中的作用、功能，分析容易出现故障的元器件出现故障时对机床的影响。C、对控制电路进行识图分析。D、对照明、信号及其他电路部分进行识图分析。2、 CA6140型卧式车床电气控制原理图（图3-1）中，如果用控制按钮和继电器配合来代替开关SA1？如何实现失压和欠压保护？ 采用常开按钮SB与接触器KM2常开触点并联形成自锁环节代替SA1。该电路采用电磁式接触器和继电器作为控制器件，本身就具有失压和欠压保护。3、 CA6140型卧式车床电气控制具有哪些保护？它们是通过哪些电器元件实现的？各融断器FU进行短路保护；各热继电器FR进行过载保护；各电磁接触器、继电器进行失压、欠压保护。4、 如果将C65

13、0卧式车床电气控制原理图（图3-3）中，速度继电器KS1、KS2触头位置对调，是否还有反接制动？为什么？速度继电器KS1、KS2触头位置对调后将不能进行反接制动。原因是对调后当正转速度大于120r/min时不能接通反转电路，当正转速度低于100 r/min时不能切断反转电路。5、 M7130平面磨床电气控制具有哪些保护环节？各由什么电器元件来实现？融断器FU进行短路保护；热继电器FR进行过载保护；电流继电器KI进行电流保护。各电磁接触器、继电器进行失压、欠压保护。6、 试述M7130平面磨床将工件从吸盘上取下时的操作过程及电路工作情况？当工件加工完毕需取下时，将转换开关QS2扳至“退磁”位置，

14、此时电磁吸盘反向充磁，经一段时间后，即可将工件取下。7、 Z3040摇臂钻床电路中有哪些联锁和保护环节？分别起什么作用？各热继电器FR分别对M1、M3起过载保护。行程开关SQ2、SQ4起机械互锁保护。KM2和KM3、KM4和KM5采用电气互锁保护，防止电机M2、M3电源短路。8、 分析Z3040摇臂钻床电路中，时间继电器KT在什么时候动作？时间继电器KT各触头作用是什么？KT1在M3反向启动时动作，接通KM5。KT2在机械齿轮啮合结束动作，切断YA1、YA2。KT3在M3正转启动时动作，接通KM4。9、 试述Z3040摇臂钻床操作摇臂下降时电路工作情况？当需要摇臂下降时，按下摇臂下降按钮SB4

15、，时间继电器KT1通电，同时位于22区的KT1常开触头闭合，接触器KM4通电，液压泵电动机M3正向运行，带动液压泵正向供给机床液压油，使机构装置动作，立柱放松。当立柱松开到位时，机械装置会触发行程开关SQ2，使其在20区的常开触头闭合，22区的常闭触头断开。这样接触器KM4断电释放，液压泵电动机停止旋转，同时接触器KM3通电吸合，摇臂升降电动机 M2反向旋转，拖动摇臂下升。当摇臂下降到预定位置时，放开按钮SB4，KM3、KT1线圈断电释放，M2停止运行，摇臂停止下降。经过一段时间后，断电延时继电器KT1在24区的延时闭合触头闭合，使接触器KM5通电吸合，液压泵电动机M3反向起动，带动液压泵反向

16、供给机床液压油，使机构装置动作，立柱夹紧。当摇臂夹紧后，机械装置触发行程开关SQ3，使其在25区常闭触头断开，接触器KM5断电释放，液压泵电动机M3停止旋转，摇臂夹紧结束。10、 在XA6132型卧式铣床电气控制原理图（图3-11）中，进给电动机的过载保护热继电器FR3常闭触头（第14区）为什么放在主电动机接触器KM1（第13区）后面？能否移到前面？不能将FR3放在KM1前面，否则当进给电动机M3过载导致FR3动作时，主轴电动机M1也不能工作。11、 图3-11中，能否将操作手柄控制的行程开关SQ1-SQ6换成相应的控制按钮？如果可以，如何保证机床正常工作？可以换成控制按钮。更换后为保证机床正

17、常工作，将SQ1-SQ2直接替换成按钮，变成点动控制。SQ3-SQ6需替换为按钮并联相应接电器常开触点，形成自锁环节。12、 略13、 图3-13为某机床电气控制原理图，已知主电动机M1为双速电动机，主电路中接触器KM1、KM2用于主电动机M1正、反转控制，KM3用于M1低速形连接，KM4、KM5用于高速YY连接。接触器KM6、KM7作用快速移动电动机M2正，反转控制电器。（1）试说明主电动机M1正反转和高低速运行时的控制过程。（2）试说明快速移动电动机M2正反转运行时的控制过程。（3）试说明该电气控制中有哪些互锁和保护环节，它们分别是如何工作的？（1）按下M1正转启动按钮SB2或SB3，接触

18、器KM1通电自锁，且KM1常开触点接通KM3线圈，电机正转低速启动。如需反转，启动按钮SB4或SB5，接触器KM2通电自锁，且KM2常开触点接通KM3线圈，电机反转低速启动。当需要高速运行时，高速手柄触发行程开关SQ1，先切断KM3、接通时间继电器KT，再通过SQ1常开触点和KT常开触点接通KM3。延时结束后，KT延时断开触点切断KM3，KT延时接通触点接通KM4、KM5电源，电机实现YY高速联结，电机高速运行。（2）M2正转时行程开关触发SQ6，接通KM6电源，KM7电路切断，电机正转。当行程开关SQ5被触发时，KM6电路被切断，KM7电路接通，电机反转。（3）各融断器FU起短路保护作用。热

19、继电器FR对M1起过载保护。KM1、KM2间有互锁，KM3和KM4、KM5有互锁，都是采用在对方线圈回路中串联自己的常闭触点来实现。复合按钮SB3、SB4，行程开关SQ1、SQ5、SQ6也有互锁，通过机械互锁实现对电路保护。第四章1、 机床电气控制系统设计的内容有哪些？A、控制原理设计（l）拟订电气设计任务书。（2）确定电力拖动方案，选择电动机。（3）设计电气控制原理图，计算主要技术参数。（4）选择电器元件，制订元器件明细表。（5）编写设计说明书。B、工艺设计内容（l）设计电气总布置图、总安装图与总接线图。（2）设计组件布置图、安装图和接线图。（3）设计电气柜、操作台及非标准元件。（4）列出元

20、件清单。（5）编写使用维护说明书。2、 简化下列各线路图（1）（2）（3）（4）解：化简后电路如下：（1）（2）（3） （4）3、说明下列电路中的错误，并改正。（1）（2）修改后电路如下：（1） （2） 4、某机床拖动系统由两台电动机组成，已知一台电动机额定电流为15A，另一台额定电流为4A，两台电机起动电流均为额定电流6.7倍。且由机床工作状态可知两台电动机同时启动、同时工作，如采用一个熔断器对此两台电动机进行保护，试计算熔断体电流。5、对保护一般照明电路的熔体额定电流如何选择？对保护一台电动机和多台电动机的熔体额定电流如何选择？用于保护照明线路时保护一台电动机保护多台电动机第六章1、 为什

21、么可编程控制器习惯称为PLC？最初，可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，主要用于顺序控制，只能进行逻辑运算。随着可编程逻辑控制器的功能不断扩展和完善，其功能具备了模拟量控制、过程控制以及远程通信等强大功能，但是为了和个人计算机（Personal Computer）的简称PC相区别，人们常常把可编程控制器仍简称为PLC。2、 PLC特点是什么？PLC特点有：适用于工业环境；仅通过改变运行程序，即可以方便更改控制逻辑；输入输出端口扩展方便；能够完成逻辑运算、模拟量控制、过程控制、远程通信等多种功能。3、 整体式PLC和模块式PLC在结构上各有什

22、么特点？整体式PLC硬件系统由CPU、存储器、通信接口、输入输出电路和电源电路组成，封装在同一整体内部，携带方便、安全性好，但不能快速根据外界环境变化而改变。模块式PLC的各个部分都是模块化，这些模块由PLC的系统连接，安装在同一机架上，能方便的根据外界环境变化而改变，但不易移动，安全性不太好。4、 PLC中存储器类型有哪些？作用是什么？存储器类型有：ROM，存放系统程序RAM，存放用户程序EEPROM，存放各种数据。5、 通信接口的主要作用是什么？PLC可以同过RS232通信口直接和上位计算机通信。若是RS485通信口，则和上位计算机通信时需要一个连接器。无论是RS232或是RS485通信口

23、都可以和PLC配套的编程器通信。6、 简述PLC工作过程，说明输入和输出的处理上有什么特点？PLC采用循环扫描的工作方式，其过程分为读输入、程序执行、写输出三个阶段，整个过程进行一次所需要的时间称为扫描周期。PLC在输入阶段，以扫描的方式依次地读入所有输入信号的通/断状态，并将它们存入存储器输入暂存器的相应单元内，这部分存储区也被特别称为输入映像区。PLC在输出刷新阶段，根据输出映像区中的对应状态刷新所有的输出锁存电路，再经隔离驱动到输出端子，向外界输出控制信号，控制指示灯、电磁阀、接触器等。7、 扫描周期主要由哪几部分时间组成？起决定作用的是什么时间？与什么因素有关？扫描周期分为输入延时、用

24、户程序执行的时间、输出延时三部分。在PLC中输入和输出刷新时间基本固定不变，并且占扫描周期的份额较小，扫描周期的长短主要由用户程序执行的时间决定。用户程序执行时间取决于用户程序量和CPU的运算速度。8、 为什么输入“窄脉冲”信号可能得不到响应？如果输入信号的持续时间不能大于一个扫描周期（所谓窄脉冲），则输入就不能确保被采样，也就不能被响应。9、 PLC有哪些技术指标？PLC技术指标主要有：电源单元指标（电源种类、电压制式）、CPU指标、存储器指标和输入输出端口等。10、 梯形图和继电器控制原理图的主要区别是什么？从执行上，梯形图的执行采用扫描模式，即同一时间仅有一条梯阶被执行，继电器控制原理图

25、同一时间执行的支路数仅与电路结构有关；从触点个数上，梯形图中同一标号触点个数可以有无穷多个，继电器控制原理图同一标号触点个数受器件本身提供触点个数限制。第七章1、简述串行通信与并行通信，并比较两者的区别。串行通信的数据传输以二进制的位（bit）为单位，每次传送一位。串行通信所需的信号线比较少，最少的只需两三根线，适用于距离较远的场合。并行通信是以字节或字为单位的数据传输方式，传输速度快，其一般除了有8根或16根数据线及一根公共线外，还需数据通信联络用的控制线，主要用于近距离的数据传送。2、简述如何实现异步通信与同步通信，并分析两者的优缺点。异步通信发送的数据字符由一个起始位、78个数据位、l个

26、奇偶校验位和停止位组成，允许发送方和接收方的收发频率不同。异步通信传送附加的非有效信息较多，传输效率较低，一般用于低速通信。同步通信以字节为单位，每次传送l2个同步字符、若干个数据字节和校验字符。通过设置时钟信号线或在数据流中提取同步信号，保证发送方和接收方的数据同步。同步通信传输效率高，但是对硬件的要求较高。3、一般常见的通信介质有哪些，各用于什么场合？双绞线常用于建筑物内局域网数字信号传输。同轴电缆广泛应用于有线电视和某些局域网中。光纤：单模光纤的带宽最宽，适于大容量远距离通信；多模渐变光纤适于中等容量中等距离的通信；多模突变光纤的带宽最窄，只适于小容量的短距离通信。4、简述光纤的结构？光

27、纤最内层的纤芯是一种以玻璃或塑料等材料制成的横截面积很小、质地脆、易断裂的光导纤维；纤芯的外层裹有一个包层，它由折射率比纤芯小的材料制成；光纤涂覆层是为保护裸光纤、提高光纤机械强度和抗微弯强度并降低衰减而涂覆的高分子材料层，一般情况下涂覆层有二层，内层为低模量高分子材料，称为一次涂覆层，外层为高模量高分子材料，称为二次涂覆层或套层。通常将多根光纤扎成束并裹以保护层制成多芯光缆。5、常用的串行通信接口标准有哪些，每个标准各适应于什么场合？常用的串行通信接口标准有RS-232C、RS-422A和RS-485。RS-232C是目前计算机和PLC中最常用的一种串行通信接口。RS-422A适用于分布式控

28、制系统和工业局部网络中，传输距离常介于近距离（20m）和远距离(2000m)之间。RS-485是从RS-422基础上发展而来的，是RS-422的变形，在工业控制中广泛应用。第八章1、试列出CPM1A的主要性能指标。l 模拟设定电位器功能：CPM1A有2个模拟设定电位器，可用于模拟设定定时器/计数器设定值。l 输入时间常数设定功能：能设置范围为1ms/2ms/4ms/8ms/16ms/32ms/64ms/128ms(缺省设置为8ms)。l 外部输入中断功能。l 快速响应输入功能：可以不受扫描周期的影响，随时接受瞬间脉冲，最小脉冲宽度为0.2ms。l 间隔定时中断功能。l 高速计数器功能。l 脉冲

29、输出功能。l 较强的通信功能。l 丰富的指令系统。l 高性能的快闪内存。2、CPM1A的CPU单元和I/O扩展单元有哪些？特殊功能单元有哪些？通信单元有哪些？CPU单元如表8-1所示，I/O扩展单元如表8-2所示，特殊功能单元如表8-3所示，通信单元如表8-4所示。3、CPM1A最多可扩展成多少个I/O点的系统？其I/O点如何编号？CPM1A的I/O点数可在10点到160点的范围内进行配置。输入端口：00+编号（3位）输出端口：01+编号（3位）4、CPM1A为什么要设计时间常数可调的输入滤波器？说明其用途。CPM1A在输入电路设有滤波器，可减少振动和外部杂波干扰造成的不可靠性。5、CPM1A

30、为什么要设置快速响应输入功能？其可接受的最窄输入输入脉冲宽度是多少？PLC输出对输入的响应速度受扫描周期的影响，一些瞬间的输入信号往往被遗漏。为了防止出现这种情况，在CPM1A中设计了快速响应输入功能。它可以不受扫描周期的影响，随时接受瞬间脉冲，最小脉冲宽度为0.2ms。6、CPM1A有哪些通信功能？CPM1A可与个人计算机进行HOST Link通信；CPM1A还可与本公司的可编程终端PT进行NT链接通信；CPM1A之间、CPM1A与CQM1、CPM1、SRM1或C200HX/HE/HG/HS之间可进行1:1PLC Link通信。7、什么是微分型指令和非微分型指令？各有何执行特点？微分型指令如

31、何用编程器输入？微分型指令是在指令助记符前加标记。微分指令只在执行条件为OFF变为ON是才执行一次，如果执行条件不发生变化，或者从上一个循环周期的ON变为OFF，微分指令是不执行的。非微分型指令是普通指令，只要执行条件为ON，指令的非微分形式在每个循环周期都将执行。8、暂存继电器TR的作用是什么？暂存继电器用于暂存复杂梯形图中分支点的ON/OFF状态，在语句表编程时使用。9、什么是双线圈输出？为何要避免此现象？双线圈输出指同一编号的输出继电器线圈在同一程序段中只能出现一次。当出现双线圈输出时，由于扫描性质工作原理，当在一个循环周期内两次执行同一线圈输出，输出继电器只能执行后一输出状态进行输出。

32、10、写出图8-33、8-34中的梯形图的语句表。图8-33 梯形图程序一LD 00000AND 00001LD 00100AND NOT00101LD NOT 20000AND 20001OR LDAND 00102OR LDLD 00002AND 00003AND 00004LD 00103AND 00104LD NOT 20002OR 20003AND LDOR LDAND LDOUT 01000 图8-34 梯形图程序二LD 00000OR 01000AND 00001IL(02)OUT 01000LD 00100OR 01001AND NOT 00101IL (02)OUT 01001TIM 000#0050 ILCLD TIM000OUT 0100211、绘出下表中语句表的梯形图。题目语句表1LD 00000OR 20000ANDNOT 00002OUT 01001OUT 20000LD 00003TIM 000#0025OUT 01002LD TIM000TIM 001#0035OUT 01003LD 00004DIFU(13) 20001LD 00005LD 20001CNT 002#0010LD 00005OUT 01004END(01)2LD 00000AND 00001LD 00002ANDNOT 0003OR LDLD 0