电气控制及PLC应用技术郭荣祥-田海-习题答案

第2章习题4、结合图2.14，若隔离开关QB2为一台45KW电动机送电，电动机额定电流为85A，熔断器FA2的熔体电流应选多大？答：按2倍选取，熔体电流为170A。9、如何快速地说出额定电压为380V的三相异步电动机的额定电流？答：电动机功率乘以2，比如22KW电动机，额定电流约为44A。15、某台三相异步电动机主电路和控制线路如图2.47所示，当旋钮SF接通时，主电路接触器QA3吸合，电动机得电运行，一段时间之后，接触器QA3主触点自动断开，经测量，热继电器BB的常闭触点断开，可能的原因是什么？答：①电动机负载太大，导致电动机定子绕组电流增大，流经热继电器的电流也增大，一定时间后动作，其常闭点断开，使接触器QA3线圈失电；②三相电源缺相；③三相电压不平衡。25、变频器输出电流能够采用传统的电磁式电流互感器测量吗？为什么？答：不能。因为变频器输出频率在变化，而电磁式电流互感器适用于50Hz的交流电，频率偏离50Hz时，测量不准确。29、当电路正常运行电流为100A时，一般采用多大量程的电流表？为什么？答：一般采用量程为150A的电流表，因为在量程的约2/3处最准确。31、某电气控制柜为三台电动机供电，电动机总功率为50KW，夏季时环境温度最高达40℃，若控制柜内采用铜电线，电源总开关所接电线的线径至少为多粗？答：50KW电动机每相电流约100A，在环境温度为达40℃时，35平方毫秒的铜线方可满足要求，考虑必须留有余量，应采用不低于50平方毫秒的铜线。32、某电气成套设备的负荷总电流最大为1000A，环境温度最高达40℃，若控制柜内采用铜母线，电源总开关所接铜母线的规格应为多大？若采用铝母线，应采用多大规格？答：采用80*6或80*8的铜母线；采用80*10或100*8的铝母线。第3章习题6、三相异步电动机直接启停控制线路如图3.42所示，其中图（a）为主电路，图（b）、（c）、（d）为相应的控制电路，请指出其中的错误，并改正。(a)(b)(c)(d)图3.42电动机直接启停电气控制线路图答：=1\*GB3①图（b）中，接触器QA2的常开点不应与按钮SF2并联，应与SF1并联。=2\*GB3②图（c）中，接触器QA2的常开触点并联范围错误，应于仅与SF1并联。=3\*GB3③图（d）中，与按钮SF1并联的触点应为接触器QA2的常开触点。设计一个两台电动机顺序动作的电气控制线路，要求如下：（1）按下启动按钮，两台电动机先后顺序启动，时间间隔为30秒；（2）按下停止按钮，两台电动机同时停止。（3）两台电动机均为直接启动，且有短路和过载保护。答：8、某机械设备由三台电动机驱动，要求第一台电动机启动5分钟后，第二台和第三台同时启动，停止时只能在第二台和第三台停止后，再经过3分钟，第一台方可停止。三台电动机均为直接启动，且有短路和过载保护。（1）要求画出主电路和控制电路。（2）假设电动机功率为3KW，请选择相关电器的规格型号和导线线径。答：（1）主电路和控制电路如下图，图中SF1为启动按钮，SF2为停止按钮。（2）电器的选型：空气开关QA1（三极）：DZ47/16A；接触器：CJX2-9A/220V；热继电器：JR16/6A～9A；空气开关QA5（两极）：DZ47/3A；中间继电器KF2：HH53P/220V；时间继电器：JS20-300；主电路导线：BVR1.5mm29、分析图3.9所示的三相异步电动机自耦变降压启动控制线路。若电动机功率为45KW，请选择相关电器和主电路导线。答：合上空气开关QA1和QA5，按下启动按钮SF2，控制电路中接触器QA3和QA4线圈、时间继电器KF1线圈得电，有两个导电回路：①L3→QA1→QA5→SF1→SF2及自锁触点QA3→QA2常闭辅助触点→KF2常闭触点→QA3和QA4线圈→TA内部用于过热保护的常闭辅助触点→QA5→N；②L3→QA1→QA5→SF1→SF2及自锁触点QA3→QA2常闭辅助触点→KF1线圈→TA常闭辅助触点→QA5→N。第①导电回路接通使得主电路中接触器QA3和QA4主触点闭合，电动机串联自耦变压器进行降压启动。第②导电回路接通使得时间继电器KF1开始延时，延时时间一般设定为10秒左右。当KF1延时时间到达后，其常开延时触点闭合，继电器KF2线圈、接触器QA2线圈得电，又有两个导电回路：③L3→QA1→QA5→SF1→KF1及自锁触点KF2→KF2线圈→热继电器BB常闭辅助触点→QA5→N；④L3→QA1→QA5→SF1→KF1及自锁触点KF2→QA4常闭点→QA2线圈→BB常闭点→QA5→N。中间继电器KF2吸合，其常闭触点断开，使接触器QA3和QA4线圈断电，主电路中自耦变压器TA断开；接触器QA2线圈因QA4常闭点的闭合而得电，其主触点闭合，电动机全压启动运行。QA2常闭辅助触点断开，确保接触器QA3和QA4、时间继电器KF1线圈不得电。按下停止按钮SF1，接触器线圈断电，主触点断开，电动机断电停止。电动机功率为45KW，额定运行电流约为90A，断路器QA1可选型号为CDM3-160S/160A；接触器QA3、QA4选额定电流95A、线圈电压交流220V，型号CJX2-9511；接触器QA2选额定电流160A、线圈电压交流220V、型号CJ20-160；热继电器选型号JR36-160，保护值含盖95A；电压表、电流表和电流互感器分别选42L6-450V、42L6-150A和LMZJ1-150/5；主电路采用25mm2软铜线。10、比较电动机采用软启动器和采用变频器进行启动的优缺点。答：电动机采用软启动器启动，启动方式有多种，包括电压斜坡启动、限流升速启动、电压斜坡与限流启动相结合、电流斜坡启动、脉冲突跳与电压斜坡相结合等方式。其中电压斜坡启动方式应用最多，该种方式启动电流一般为额定电流的3～4倍，相对于变频启动，启动电流大，启动转矩小；采用变频器启动，可使启动电流不超出额定电流，启动转矩大，启动平稳。软启动器参数设置简单、价格低廉，相对而言，变频器参数设置多、价格高。11、分析电动机正反转可逆运行、反接制动控制线路。答：电动机正反转可逆运行线路，以正—停—反控制线路为例：电动机正转时，合上开关QA4，按下启动按钮SF2，L1和N之间的电压经QA4、SF1、SF2、QA3常闭点和BB常闭点加到接触器QA2线圈两端，QA2动作，其主触点闭合使电动机MA接入正向交流电，电动机正转；同时其常开辅助触点闭合实现自锁，常闭辅助触点断开，确保接触器QA3线圈不得电、不吸合。按下停止按钮SF1，接触器QA2线圈断电，其主触点和常开辅助触点断开，自锁解除，电动机MA断电停止。按下反转启停按钮SF3和SF1则可控制接触器QA3的吸合与断开，使电动机反转运行和停止。反接制动控制线路：按下启动按钮SF2，接触器QA2吸合并自锁，主电路中QA2主触点闭合，电动机MA得电旋转；同时，QA2常闭触点断开，确保QA3线圈不得电，实现互锁。随着电动机转速的升高，速度继电器BS的常开点闭合，为反接制动做好了准备。需要停车时，按下停止按钮SF1，常闭触点断开，接触器QA2线圈断电，一方面使主电路中电动机的正向电源断电，另一方面控制电路中减除自锁的同时使互锁触点QA2闭合；而SF1常开触点闭合，使接触器QA3线圈得电并自锁，QA3主触点闭合，电动机接入反相序三相电源进行反接制动，转速迅速下降。当转速下降到100r/min时，BS常开触点断开，使QA3线圈断电，相应触点动作，反接制动过程结束，电动机断电自由停车。12、设计采用速度继电器按照速度原则进行能耗制动的电气控制线路。答：13、设计按照时间原则进行可逆运行的能耗制动电气控制线路。答：14、结合图3.14，分析电动机正转和反转时停车过程中电器的动作顺序。答：电动机正转停车：电动机正转时，接触器QA2吸合，速度继电器BS(1)闭合。按下停止按钮SF1，动作电器依次为接触器QA2、QA4、BS(1)、QA4。电动机反转停车：电动机反转时，接触器QA3吸合，速度继电器BS(2)闭合。按下停止按钮SF1，动作电器依次为接触器QA3、QA4、BS(2)、QA4。15、自耦变压器降压起动控制线路如图3.43所示，回答下列问题：（1）分析电路，写出电动机启动过程中电器的动作顺序。（2）与图3.9比较，该电路有何优缺点？图3.43自耦变压器降压启动控制线路答：（1）合上空气开关QA1和QA5，按下启动按钮SF2，时间继电器KF1和接触器QA3、QA4线圈得电→时间继电器KF1开始延时、接触器QA3、QA4动作→电动机串自耦变压器启动；当KF1延时时间到达后，继电器KF2线圈得电，触点动作→接触器QA3、QA4线圈断电→接触器QA2线圈随之得电，其常闭点断开→时间继电器KF1线圈失电→电动机全压运行。（2）主电路中，当电动机全压运行时，自耦变压器一直通电，接触器QA4可以选用较小电流规格的产品。16、比较变频器工频电源进线端采用接触器和断路器时各自的优缺点。答：变频器电源端采用接触器控制，在变频器停止运行时，变频器断电，不再消耗能量，更节能，特别是电网电压不稳定时，变频器断电，故障率降低。当变频器运行与停止较频繁时，变频器频繁通断电，故障率反而增加；增加了接触器，提高了成本。变频器电源端采用断路器时，变频器的运行与停止靠控制信号实现，变频器一直通电，成本较低；但电网电压不稳时，易使变频器进入保护状态，需要操作人员进行断电复位；当变频器处于停止状态时，仍然消耗能量。17、按电流原则控制的绕线式异步电动机转子串电阻启动控制主电路如图3.36所示，设计出相应的控制线路。答：18、修改图3.37，消除其中的寄生电路。答：19、忽略变频器自身的损耗，说出变频器输出电流大于输入电流的原因。答：变频器忽略自身损耗，其输入输出功率相等，当变频器输出频率低于工频时，输出电压也降低，而输入电压不变，所以输入电流下降较多，致使输入电流小于输出电流。20、比较变频器为电动机供电时能耗制动和能量回馈制动各自的优缺点。答：变频器为电动机供电时，能耗制动把回馈能量消耗在制动电阻上，需要有制动单元及制动电阻。其优点是电路简单、可靠，价格低廉；缺点是能量浪费较多，发热严重。能量回馈制动则把能量回馈到交流电网，或者变频器采用共用直流母线的方式使回馈能量用于其它机械。优点是制动能力强、制动转矩大、电能损耗小、功率因数高、电网运行质量好，可有效提高电动机的动态性能；缺点是设备成本高，故障处理费用高。21、某通用型生产机械，电动机额定功率为132KW，为使启动过程平稳且可手动改变电动机速度，采用变频器供电。请画出相应的线路，并选择相关电器、导体、变频器规格型号。答：手动调频可以通过电位器或操作面板的增减频率按键实现。电器选型：断路器：DZ20Y-400/3300或CDM3-400F/315A；接触器：CJ20-400A/线圈电压220V；变频器：深川S200-G132/P160T4-D或ABBACS550-01-246A-4或西门子MM440-132KW/250A或富士FRN132G11S-4CX；电压表：42L6-450V；电流表：42L6-300A；电流互感器：LMK-0.66300/5或LMZJ1-0.5300/5；导体：BVR120mm2铜线或25*3铜母线22、以开关量输入模拟电位器，采用电接点压力表进行显示和控制，设计一个由一台水泵供水的变频调速控制线路，使水泵出水压力控制在设定的范围之内。结合相关品牌的变频器，画出主电路和控制电路。答：变频器选用ABBACS510系列产品。第4章习题1、参照图4.1和图4.2，若电动机MA1和MA2的电气控制线路中的互锁不是由接触器的常闭触点实现，而是通过按钮完成，请画出电气控制线路图。答：2、采用一台自耦变压器启动两台电动机的主电路如图4.1所示，若两台电动机的启动过程不同时进行，但可同时全压运行，请画出电气控制线路。答：3、参照图4.1，若每台电动机的功率为55KW，两台电动机不同时运行，请查阅相关手册，选择出主电路电器的规格型号和主线的线径。答：采用国产电器，断路器QA0：CDM3-160A；接触器QA1～QA5：CJ20-160，线圈电压AC220V；热继电器BB1、BB2：JR36-160120A；自耦变压器：QZB-J-55KW；导线：35mm2或50mm2软铜线。4、参照图4.3和图4.4，若把图4.4中的转换开关SF去掉，采用按钮和接触器辅助触点进行互锁控制，请画出电气控制线路图。答：5、采用一台软启动器启动两台电动机的主电路如图4.3所示，请画出两台电动机分时启动、可同时运行的电气控制线路。答：6、在图4.3中，若每台电动机的功率为90KW，两台电动机可同时运行，请查阅相关手册，选择出主电路电器的规格型号和主线的线径。答：采用施耐德产品，断路器QA0：NSC400K400A3P；接触器QA1～QA5：LC1-D205*5C，线圈电压AC220V；热继电器BB1、BB2：LR-D08C2.5-4与电流互感器副边相接；软启动器：ATS48C21Q210A；导线采用40*4铜母线和95mm2软铜线。7、请画出一台软启动器启动三台电动机的主电路。答：8、设计一个采用一台变频器控制两台电动机的电气线路，要求每台电动机既可工频运行又可变频运行，当其中一台变频运行时，另一台可工频运行，工频运行电动机采用直接启动方式。请画出主电路及其相应的控制电路。假设两台电动机的功率均为7.5KW，请选择相应电器的型号和主线的线径。答：电器选型：采用西门子产品。断路器QA0：型号3RV5031-4GA10；接触器：型号3RT6025-1AN20，线圈AC220V；热继电器：型号3RU6126-4BB114-20A；变频器型号：6SL3210-1KE21-7UB1G120C7.5KW；导线：6mm2和2.5mm2软铜线。9、设计一个采用一台变频器和一台自耦变压器控制两台一用一备的电动机电气控制线路，要求变频器可以单独为两台电动机供电，自耦变压器可以分时实现两台电动机的降压启动。请画出主电路及其相应的控制线路。答：主电路及控制电路10、变频器进线电抗器起什么作用？什么情况下变频器需要配置进线电抗器？变频器出线电抗器起什么作用？答：参见4.3和4.4节内容。11、某企业生产线上搅拌机电动机功率为132KW，为了降低启动过程的电流冲击和调节搅拌机的运行速度，采用变频器供电。要求通过手动操作转换开关方便地使搅拌机进行正反转运行，通过变频器操作面板手动调节变频器输出频率从而调节搅拌机速度。选择合适的变频器，设计出满足要求的电气线路。答：可以选用西门子MICROMASTER通用型变频器（132KW）、富士FRN132G11S-4CX、施耐德ATV71系列132KW、ABBACS550-01-290A-4、三菱FR-F740-S132K-CHT等产品。下面以ABBACS550系列产品为例。图中左侧为主电路，右侧为控制电路，DI1为运行信号，DI2和DI3为正反转控制信号，通过转换开关SF进行切换，需要对变频器进行相关参数的设置。第7章习题1、电动机正反转主电路如图3.3（a）所示，采用S7-200实现电动机的正—停—反控制和正—反—停控制，安排输入输出，画出线路图，编写出相应的梯形图程序。答：电动机正反转电气主电路及PLC输入输出含义说明I0.0电机正转SF1常开点I0.1电机停止SF2常闭点I0.2电机反转SF3常开点I0.3过载保护BB常开点正—停—反控制及正—反—停控制梯形图：2、机械加工中的许多机床部件自动往复循环运动行程示意图如图3.7（a）所示，主电路如图3.3（a）所示，循环控制的要求见3.2.5节。采用S7-200实现控制功能，画出相应的输入输出线路图，编写满足要求的梯形图程序。答：3、自耦变压器降压启动控制主电路如图3.9所示，如果采用PLCS7-200控制，请画出PLC输入输出接线图，编写出满足要求的梯形图程序。答：4、绕线式异步电动机转子串电阻启动控制线路如图3.27所示，采用S7-200，按照时间原则进行控制，画出PLC输入输出线路图，编写梯形图程序。答：5、采用一台软启动器启动两台电动机的主电路如图4.3所示，采用S7-200实现其分时启动控制，选择合适的主机，画出输入输出线路图，编写梯形图程序。答：输入有两台电动机的启动、停止按钮、热继电器触点、软启动器旁路接触器信号触点共7路，输出包括控制接触器QA1、QA2、QA3、QA4、QA5线圈的5路触点，故选用CPU222主机。6、当PLC的某个输入端有信号时，某个输出端有输出信号，而输入端信号消失后，输出端信号经10秒延时后才消失，编写出满足要求的梯形图程序。答：7、编写一个通断控制程序，当PLC的输入端有输入信号时，输出端以接通2秒后再断开2秒的频率振荡。答：8、编写一个12小时40分钟的长延时梯形图程序。答：9、输入端I0.1的波形及梯形图如图7.66所示，画出梯形图程序中M0.0、M0.1、M0.2和Q0.0的波形。图7.66输入信号波形及梯形图程序答：10、某生产设备由三台电动机驱动，要求三台电动机的启动过程按照MA1、MA2、MA3的顺序自动进行，间隔时间为60秒，而停止顺序正好相反，间隔时间为50秒。请用PLC实现其控制。答：由PLC的Q0.0、Q0.1、Q0.2控制三台电机MA1、MA2、MA3的接触器线圈。梯形图程序：11、图7.67所示为两种液体的混合装置结构图。BG1、BG2和BG3为液位开关，液面淹没开关时内部触点状态发生变化，常开点由断态变为通态、常闭点由通态变为断态，通过两个电磁阀MB1和MB2控制液体A和液体B的流入，电磁阀MB3则控制混合液体的流出。通过搅拌电机MA使两种液体均匀混合。控制要求如下：=1\*GB3①当装置投入运行时，应使容器内的液体排空。=2\*GB3②运行过程：按下启动按钮，电磁阀MB1打开，液体A流入容器。当液位达到BG2的位置时，BG2常开点闭合，关闭电磁阀MB1，打开电磁阀MB2。当液位达到BG3位置时，BG3常开点闭合，关闭电磁阀MB2，搅拌机MA开始转动。搅拌机工作5分钟后，停止搅动，混合液体阀MB3打开，排放混合液体。BG1的状态正好与BG2和BG3相反，液位上升到使BG1漂浮起来时，其常闭点断开，当液位下降到BG1位置时，BG1由断态变为通态，经60秒的延时后，容器内液体排空，混合液体阀门MB3关闭。开始下一个循环周期的运行。=3\*GB3③停止操作。按下停止按钮，系统并不立即停止，而是在处理完当前的循环周期后才停止运行。请用PLC完成控制要求。图7.67液体混合装置结构图解：=1\*GB3①统计输入输出点数：输入点：启动按钮、停止按钮、BG2常开点、BG3常开点、BG1常闭点；输出点：电磁阀MB1、电磁阀MB2、电磁阀MB3、搅拌机MA控制信号。共5路开关量输入、4路开关量输出。=2\*GB3②PLC选型：选择8路DI、6路DO的S7-200的CPU222.=3\*GB3③输入输出安排见下表输入含义说明输出含义说明I0.0启动按钮SF1常开点Q0.0电磁阀MB1液体AI0.1停止按钮SF2常闭点Q0.1电磁阀MB2液体BI0.2液位开关BG1常闭点Q0.2MA控制信号接触器线圈I0.3液位开关BG2常开点Q0.3电磁阀MB3混合液体阀I0.4液位开关BG3常开点=4\*GB3④输入输出线路=5\*GB3⑤满足控制要求的梯形图程序12、某热电厂的输煤系统采用4个传输带输送煤，通过控制每条皮带电动机的启停控制输煤系统，如图7.68所示。输煤方向为1、2、3、4。图7.68皮带输煤系统控制要求如下：=1\*GB3①启动时，按照4、3、2、1的方向顺序进行；=2\*GB3②停止时，按照1、2、3、4的方向顺序进行；=3\*GB3③正常启动时，各条传输带的启动间隔时间为30秒；=4\*GB3④正常停止时，各条传输带的停止间隔时间为2分钟；=5\*GB3⑤当任一输送带发生故障，来料方向的输送带立即停止，去料方向的输送带按正常停车顺序和时间间隔进行；=6\*GB3⑥每条输送带可以通过手动操作单独运行。选用合适的PLC，编写满足要求的梯形图程序。解：=1\*GB3①统计输入输出点数：输入点：每条皮带的启动按钮、停止按钮，共8路输入；每条皮带电机接触器的常开触点，共4路输入；每条皮带的故障输入信号，共4路；自动运行与手动操作转换开关信号，有2路输入。共18路输入。输出点：4条皮带的控制信号，共4路。=2\*GB3②PLC选型：选择8路DI、6路DO的S7-200的CPU222，加一个EM22116点24VDC输入扩展模块。=3\*GB3③输入输出安排见下表输入含义输入输出含义I0.01号皮带手动启动按钮SF11I1.32号皮带运行信号KF2I0.11号皮带手动停止按钮SF12I1.43号皮带运行信号KF3I0.22号皮带手动启动按钮SF21I1.54号皮带运行信号KF4I0.32号皮带手动停止按钮SF22I1.61号皮带故障信号BB1I0.43号皮带手动启动按钮SF31I1.72号皮带故障信号BB2I0.53号皮带手动停止按钮SF32I2.03号皮带故障信号BB3I0.64号皮带手动启动按钮SF41I2.14号皮带故障信号BB4I0.74号皮带手动停止按钮SF42Q0.01号皮带QA1I1.0皮带手动启停Q0.12号皮带QA2I1.1皮带自动启停Q0.23号皮带QA3I1.21号皮带运行信号KF1Q0.34号皮带QA4=4\*GB3④输入输出线路=5\*GB3⑤满足控制要求的梯形图程序第8章习题答案1、写出与图8.23相对应的梯形图程序。图8.23第1题图答：2、写出图8.24所对应的梯形图。图8.24第2题图答：3、写出图8.25所对应的梯形图。图8.25第3题图答：4、写出与图8.7相对应的梯形图程序。答：5、用S7-200实现图3.3中的正—停—反控制和正—反—停控制，程序采用顺序功能图编制。答：正—停—反控制:=1\*GB3①统计输入输出点数：输入点：正转启动按钮、反转启动按钮、停止按钮、热继电器保护触点，共4路输入。输出点：电动机正反转运行接触器信号，共2路。=2\*GB3②PLC选型：选择6路DI、4路DO的S7-200主机CPU221。=3\*GB3③输入输出安排见下表输入含义说明输入输出含义说明I0.0启动按钮SF1常开点I0.3热继电器触点BB常开点I0.1启动按钮SF2常开点Q0.0电动机正转QA2线圈I0.2停止按钮SF3常闭点Q0.1电动机反转QA3线圈=4\*GB3④输入输出线路=5\*GB3⑤满足控制要求的顺序功能图正—反—停控制:输入输出安排同正—停—反控制。满足控制要求的顺序功能图：6、分别采用顺序功能图和梯形图编程，实现图3.5中的联锁控制。答：=1\*GB3①统计输入输出点数：输入点：MA1启动按钮、MA1停止按钮、MA2启动按钮、MA2停止按钮、热继电器BB1触点、热继电器BB2触点，共6路输入。输出点：电动机MA1和MA2运行接触器线圈控制信号，共2路。=2\*GB3②PLC选型：选择8路DI、6路DO的S7-200主机CPU222。=3\*GB3③输入输出安排见下表输入含义说明输入输出含义说明I0.0MA1启动按钮SF1常开点I0.4热继电器触点BB1常开点I0.1MA1停止按钮SF2常闭点I0.5热继电器触点BB2常开点I0.2MA2启动按钮SF3常开点Q0.0电动机正转QA2线圈I0.3MA2停止按钮SF2常闭点Q0.1电动机反转QA4线圈=4\*GB3④输入输出线路=5\*GB3⑤满足控制要求的顺序功能图满足控制要求的梯形图：7、结合图3.9，采用顺序功能图编程,实现自耦变压器降压启动。答：=1\*GB3①统计输入输出点数：输入点：启动按钮、停止按钮、热继电器保护触点、降压启动接触器QA3的常开触点、降压启动接触器QA4的常开触点，共5路输入。输出点：电动机降压和全压运行接触器信号，共2路。=2\*GB3②PLC选型：选择6路DI、4路DO的S7-200主机CPU221。=3\*GB3③输入输出安排见下表输入含义说明输入输出含义说明I0.0启动按钮SF1常开点I0.4QA4辅助触点常开点I0.1停止按钮SF2常开点Q0.0电动机降压启动QA3线圈I0.2热继电器触点BB常开点Q0.1电动机全压运行QA2线圈I0.3QA3辅助触点常开点=4\*GB3④输入输出线路=5\*GB3⑤满足控制要求的顺序功能图8、参照图4.1，采用顺序功能图编程，实现一台自耦变压器启动两台电动机。答：=1\*GB3①统计输入输出点数：输入点：MA1启动按钮、MA1停止按钮、MA2启动按钮、MA2停止按钮、热继电器BB1触点、热继电器BB2触点，共6路输入。输出点：MA1和MA2降压启动和全压运行接触器线圈控制信号，共4路。=2\*GB3②PLC选型：选择8路DI、6路DO的S7-200主机CPU222。=3\*GB3③输入输出安排见下表输入含义说明输入输出含义说明I0.0MA1启动按钮SF1常开点I0.5热继电器BB2触点常开点I0.1MA1停止按钮SF2常闭点Q0.0MA1降压启动QA4线圈I0.2MA2启动按钮SF3常开点Q0.1MA1全压运行QA1线圈I0.3MA2停止按钮SF2常闭点Q0.2MA2降压启动QA5线圈I0.4热继电器BB1触点常开点Q0.3MA2全压运行QA2线圈=4\*GB3④输入输出线路=5\*GB3⑤满足控制要求的顺序功能图9、参照图4.3，采用顺序功能图编制相应的程序，实现一台软启动器启动两台电动机。答：=1\*GB3①统计输入输出点数：输入点：MA1启动按钮、MA1停止按钮、MA2启动按钮、MA2停止按钮、热继电器BB1触点、热继电器BB2触点、软启动器TA启动过程结束信号，共7路输入。输出点：电机MA1和MA2降压软启动和全压运行接触器线圈控制信号，共4路。=2\*GB3②PLC选型：选择8路DI、6路DO的S7-200主机CPU222。=3\*GB3③输入输出安排见下表输入含义说明输入输出含义说明I0.0MA1启动按钮SF1常开点I0.6软启动器全压信号TA内部常开点I0.1MA1停止按钮SF2常闭点Q0.0MA1降压软启动QA4线圈I0.2MA2启动按钮SF3常开点Q0.1MA1全压运行QA1线圈I0.3MA2停止按钮SF2常闭点Q0.2MA2降压软启动QA5线圈I0.4热继电器BB1触点常开点Q0.3MA2全压运行QA2线圈I0.5热继电器BB2触点常开点=4\*GB3④输入输出线路=5\*GB3⑤满足控制要求的顺序功能图10、两条运输皮带顺序相连，如图8.26所示。按下启动按钮，2号皮带先启动，30秒后1号皮带自动启动。按下停止按钮，1号皮带立即停止，2号皮带在20秒后自动停止。用S7-200实现控制过程，编写顺序功能图和梯形图程序。图8.26第10题图答：=1\*GB3①统计输入输出点数：输入点：启动按钮、停止按钮，共2路输入。输出点：1号、2号皮带电机运行信号，共2路。=2\*GB3②PLC选型：选择6路DI、4路DO的S7-200主机CPU221。=3\*GB3③输入输出安排见下表输入含义说明输出含义说明I0.0启动按钮SF1常开点Q0.01号皮带启动运行QA2线圈I0.1停止按钮SF2常开点Q0.12号皮带启动运行QA3线圈=4\*GB3④输入输出线路=5\*GB3⑤满足控制要求的顺序功能图满足控制要求的梯形图：11、图8.27所示为大小球分拣设备示意图。图中，BG1、BG2、BG3、BG4、BG5分别为各个方向的限位开关，SP为大小球检测开关，用于判断大球和小球，当吸住大球时，开关SP断开，吸住小球时，开关SP闭合。工作过程如下：=1\*GB3①机械臂处于原始位置时，上限位开关BG1和左限位开关BG3压下，分拣电磁铁处于失磁状态。=2\*GB3②按下启动按钮，机械臂下行。=3\*GB3③碰到下限位开关BG2后停止下行，且电磁铁得电吸球。=4\*GB3④若吸住小球，则SP闭合，若吸住大球，则SP断开。=5\*GB3⑤3秒后，机械臂上行。=6\*GB3⑥碰到上限位开关BG1后，开始右行。=7\*GB3⑦根据球的大小以及右限位开关BG4、BG5的开关状态，分别停在不同位置。=8\*GB3⑧机械臂下行。=9\*GB3⑨碰到下限位开关BG2后停止下行，电磁铁失电，把球放入相应的箱内，并延时2秒。=10\*GB3⑩在未按下停止按钮的情况下，重复上述的分拣过程。在按下停止按钮时信，完成当前一个循环周期的动作后，回到原始位置。设计出满足要求的硬件电路，编写相应的顺序功能图程序。图8.27分拣装置示意图答：=1\*GB3①统计输入输出点数：输入：启停按钮SF1和SF2、上限位开关BG1、下限位开关BG2、左限位开关BG3、大球右限位BG4、小球右限位BG5、大小球检测开关，共8路。输出点：原始位置指示灯PG、抓球电磁铁、下行信号、上行信号、右行信号、左行信号，共6路。=2\*GB3②PLC选型：选择8路DI、6路DO的S7-200主机CPU222。=3\*GB3③输入输出安排见下表输入含义说明入/出含义说明I0.0启动按钮SF1常开点I0.7大小球检测开关吸引小球闭合I0.1停止按钮SF2常闭点Q0.0原始位置指示灯PGI0.2上限位开关BG1常开点Q0.1抓球电磁铁MB需保持状态I0.3下限位开关BG2常开点Q0.2下行信号接触器线圈I0.4左限位开关BG3常开点Q0.3上行信号接触器线圈I0.5大球右限位开关BG4常开点Q0.4右行信号接触器线圈I0.6小球右限位开关BG5常开点Q0.5左行信号接触器线圈=4\*GB3④输入输出线路=5\*GB3⑤满足控制要求的顺序功能图12、某化学反应过程装置由四个容器、搅拌器及相应的泵组成，如图8.28所示。每个容器都安装有用于检测容器排空和装满的传感器，其中2#容器还装有加热器和温度继电器（图中未画出），3#容器装有搅拌器。GP1和GP2分别为碱泵和聚合物泵，GP3和GP4用于将1#和2#容器的液体打入3#反应池中，GP5把反应后的混合液打入成品池4#容器中，用GP6把成品抽走，直到4#池抽空。图8.28化学反应过程装置示意图=1\*GB3①按下启动按钮，由GP1和GP2两台泵从碱库和聚合物库中把1#和2#容器抽满。抽满后，两个池内的传感器分别发出信号，GP1和GP2随之停止。=2\*GB3②2#容器开始加热，当液体温度达到60℃时，温度继电器的常开触点闭合，加热器停止加热。=3\*GB3③GP3和GP4两台泵分别将处理后的1#和2#容器中的溶液送到3#容器中，同时起动搅拌机，搅拌时间为2分钟。一旦3#池满或1#和2#容器空，则GP3和GP4停止，搅拌机继续工作，直到搅拌时间到。=4\*GB3④搅拌时间到达后，GP5将混合液抽入4#成品池，直到4#池满或3#反应池空。=5\*GB3⑤成品油由GP6抽走，直到4#成品池空。整个过程结束。设计满足控制要求的硬件电路，编写相应的顺序功能图程序。答：=1\*GB3①统计输入输出点数：输入：启动按钮SF、1#容器满、1#容器空、2#容器满、2#容器空、3#容器满、3#容器空、4#容器满、4#容器空、温度继电器触点，共10路。输出：GP1、GP2、GP3、GP4、GP5、GP6运行信号；2#容器加热信号；搅拌机工作信号，共8路。=2\*GB3②PLC选型：选择14路DI、10路DO的S7-200主机CPU224。=3\*GB3③输入输出安排见下表输入含义说明输入/输出含义说明I0.0启动按钮SF常开点Q0.0控制泵GP1接触器线圈I0.11#容器满BG1常开点Q0.1控制泵GP2接触器线圈I0.21#容器空BG2常开点Q0.2控制泵GP3接触器线圈I0.32#容器满BG3常开点Q0.3控制泵GP4接触器线圈I0.42#容器空BG4常开点Q0.4控制泵GP5接触器线圈I0.53#容器满BG5常开点Q0.5控制泵GP6接触器线圈I0.63#容器空BG6常开点Q0.62#容器加热信号接触器线圈I0.74#容器满BG7常开点Q0.7搅拌机工作信号接触器线圈I1.04#容器空BG8常开点I1.1温度继电器触点常开点=4\*GB3④输入输出线路=5\*GB3⑤满足控制要求的顺序功能图第9章习题答案1、若VW10=2000，VW12=150，编写一段程序，执行完该段程序后，使得计算结果为VW16=2150，VW18=1850，VD20=300000，VW24=13，VW30=50，VW32=13.答案：2、求以10为底的50的常用对数，50存放于VD0中，把计算结果存放到AC0。答案：3、编写程序，计算3500-1300的值，把计算结果存入VW4。答案：4、编写程序，计算sin500+cos700×tan400∕5的值。答案：5、写出下面梯形图所对应的语句表。答案：对应的语句表如下：LDI0.1EU MOVWAC0,VW50INCWVW50MOVDVD100,VD110INCDVD1106、程序起动运行后，增计数器C3开始计数，计数脉冲由特殊标志位SM0.5输出1s脉冲提供。当计数器当前值大于等于10时，Q0.0接通；当I0.1闭合，同时计数器当前值大于等于20时，Q0.1接通；I0.2闭合或计数器当前值等于30时，Q0.2接通；当I0.0闭合时，计数器复位。写出梯形图和对应的语句表。答案：7、根据下面的逻辑运算指令填写表格中指令执行后的运算结果。答案见表格中运算结果：指令操作数地址单元单元长度/B运算前值运算结果ANDBIN1VB010101001101010011IN2(OUT)AC111111000101010001ORBIN1VB010101001101010011IN2(OUT)AC010011011001110111XORBIN1VB010101001101010011IN2(OUT)AC211101101010001001INVBIN(OUT)VB10101010011101011008、某压力检测报警系统，通过传感器检测压力向模拟量模块输入0～10V的电压信号，通过A/D转换器转换为相应数字量存放在AIW0中。试编程实现转换值超过26000时，红灯亮报警；超过30000时，红灯按0.5s亮、0.5s灭的频率闪烁报警；转换值低于1000时，黄灯亮报警。安排输入输出，编写满足要求的梯形图，并写出对应的语句表。答案：=1\*GB3①输入输出安排：I0.0：启动开关Q0.0：红灯输出；Q0.1：黄灯输出。=2\*GB3②程序：9、当PLC的输入端I0.0有输入信号时，调用子程序WYH，当PLC的输入端I0.1有输入信号时，调用子程序SBR_1，编写满足要求的程序。答案：10、彩灯的控制要求如下：=1\*GB3①前64秒，Q0.0～Q1.7共16个输出，初始状态为Q0.0闭合，其它打开，依次从最低位到最高位移位闭合，循环4次；=2\*GB3②后64秒，Q0.0～Q1.7共16个输出，初始状态为Q1.6和Q1.7闭合，其它打开，依次从最高位到最低位两两移位闭合，循环8次。编写满足控制要求的梯形图程序，并写出对应的语句表。答案：=1\*GB3①输入输出安排：I0.0：启动开关Q0.0～Q1.7：彩灯控制输出，每个彩灯占用一路输出。=2\*GB3②程序：主程序：前64秒循环4次，一次循环16秒，采用内部SM0.5控制Q0.0～Q1.7移位，1秒循环左移1次，一次循环共移位16次。后64秒循环8次，1秒循环右移2位，一次循环共移位8次。子程序SBR_0：子程序SBR_1：子程序SBR_2：第12章习题答案1、某台设备通过电动机驱动，其启停操作可以在三处进行。要求采用S7-300进行控制，安排输入输出，编写相应的梯形图程序。答案：=1\*GB3①安排输入输出。输入输出说明输入输出说明I0.0A处启动常开点I0.4C处启动常开点I0.1A处停止常开点I0.5C处停止常开点I0.2B处启动常开点Q0.0控制接触器线圈I0.3B处停止常开点=2\*GB3②编写梯形图程序。2、电动机正反转运行主电路如图3.3(a)所示，采用S7-300实现电动机的正—停—反运行，安排输入输出，编写出相应的程序。答案：=1\*GB3①安排输入输出。输入说明输入输出说明I1.0正转启动按钮常开点I1.3热继电器常开点I1.1停止按钮常开点Q1.0正转接触器线圈I1.2反转启动按钮常开点Q1.1反转接触器线圈=2\*GB3②编写梯形图程序。3、采用置位和复位指令完成工业控制中运行模式的选择。许多生产设备为了提高运行的可靠性，既可手动控制，又可自动运行，通过旋钮进行运行模式的选择。当旋钮触点闭合时，选择手动模式，手动模式指示灯亮；当旋钮触点断开时，为自动运行模式，自动模式指示灯亮。采用S7-300实现控制。答案：=1\*GB3①安排输入输出。输入输出说明变量说明I0.4手动/自动模式选择输入M0.5手动模式标志位Q4.2手动模式指示灯M0.6自动模式标志位Q4.3自动模式指示灯=2\*GB3②编写梯形图程序。4、应用置位、复位指令和边沿检测指令实现单按钮对负载的启停控制,即通过操作一个按钮控制设备的启停。按下按钮，设备启动运行；再按下按钮，设备停止。答案：=1\*GB3①安排输入输出。变量说明变量说明I0.2负载起/停控制按钮M52.0标志位1Q2.0负载控制输出端M52.1标志位2=2\*GB3②编写梯形图程序。5、编写一个延时时间为100小时的长定时程序。按下I1.0端的启动按钮，Q1.0有输出信号，100小时后，输出Q1.0变为0。答案：梯形图程序如下：6、两台电动机的顺序启停控制。某机械设备的主轴电机和润滑油泵电机的启停过程要求在启动润滑油泵后2分钟启动主轴电机，在主轴电机停止30秒后停止润滑油泵。用S7-300实现其控制过程。答案：=1\*GB3①安排输入输出。启动按钮：I1.0，停止按钮：I1.1；润滑油泵电机：Q3.0，主轴电机：Q3.1。=2\*GB3②编写梯形图程序。7、试求和。答案：8、设计一个时钟脉冲发生器。要求输出位从Q12.0～Q13.7（16位）分别输出频率范围2Hz～0.000061Hz的脉冲。答案：9、运用循环移位指令实现8个彩灯的循环左移和右移。当S7-300的I0.1有输入