《机床电气及PLC控制》习题答案(与书对应)

PAGEPAGE15习题参考答案“十二五”职业教育国家规划教材《机床电气及PLC控制》主编李乃夫刘鹏飞韩俊青副主编王洪华宋阳王燕燕参编周伟贤周文煜张军枚（高等教育出版社2016年5月第1版书号：ISBN978-7-04-038015-6）P48项目1练习题1-1填空题1.金属切削机床的机械运动可分为主运动、进给运动和辅助运动，主运动是指对金属工件进行切削的运动，进给运动是指持续地把金属工件的被切削层投入切削的运动，而辅助运动是指除主运动和进给运动之外的其他（如机床部件的位置调整运动）的运动。2.车床的主运动是主轴的旋转运动，进给运动是溜板箱带动刀架的直线运动，而辅助运动是包括刀架的快速移动和工件的夹紧和放松的运动。3.在C620-1型车床控制电路（图1-3）中，熔断器FU1用作冷却泵电动机M2的短路保护，FU2用作控制电路的短路保护，FU3用作照明电路的短路保护。4.在切削加工过程中需要用电磁吸盘吸持住工件的机床是平面磨床。5.Z3040型摇臂钻床控制电路（图1-12）中最大功率的电动机是主轴电动机M1。6.X62W型万能铣床的三台电动机M1、M2、和M3有过载保护的是M1、M2、和M3。7.为缩短X62W型万能铣床的停车时间，主轴电动机设有制动电磁离合器YC1制动制动环节。1-2选择题1.C620-1型车床的主轴采用B方法调速，采用B方法反转；Z3040型摇臂钻床的主轴采用B方法调速，采用B方法反转；而X62W型万能铣床的的主轴采用A方法调速，采用B方法反转。A.电气B.机械2.C620-1型车床控制电路（图1-3）中两台电动机的控制关系是C。A.M1与M2能够分别起动和停机B.M1与M2必须同时起动和停机C.M2必须在M1起动后才能起动；若M1停机，M2也同时停机3.M7130型平面磨床控制电路（图1-9）中电阻器R1、R2、R3的作用分别是C、A、B。A.限制退磁电流B.电磁吸盘线圈的过电压保护C.整流器的过电流保护4.Z3040型摇臂钻床控制电路（图1-12）中电动机M2、M4都不需要用热继电器进行过载保护，分别是由于M2C，M4A.容量太小B.不会过载C.是短时工作制5.X62W型万能铣床的主轴采用C制动。A.反接B：能耗C：电磁离合器6.若X62W万能铣床的主轴未起动，则工作台C。A.不能有任何进给B.可以进给C.可以快速进给7.X62W型万能铣床在上刀或换刀时，主轴电动机M1应处于C状态。A.起动B.转动C.制动8.X62W型万能铣床的电磁离合器YC1、YC2和YC3的电源由B供电。A.控制变压器B.整流变压器C.不经过变压器降压而直接9.冷却泵电动机的运行不受主轴电动机制约的机床是B。A.C620-1型车床B.Z3040型摇臂钻床C.X62W型万能铣床1-3判断题1.C620-1型车床的主轴电动机M1不需要短路保护，所以在控制电路（图1-3）中M1的主电路没有装熔断器。（×）2.M7130型平面磨床的电磁吸盘可以使用直流电，也可以使用交流电。（×）3.Z3040型摇臂钻床控制电路（图1-12）中的时间继电器KT是用来控制摇臂升降所需的时间。（×）4.Z3040型摇臂钻床上的主轴电动机M1由于钻头有进刀和退刀运动，因此M1需要有正反转。（×）5.Z3040型摇臂钻床上的液压泵电动机M3由于有松开和夹紧两种功能，因此M3需要有正反转。（√）6.为保证安全，Z3040型摇臂钻床在摇臂升降到位时，必须用行程开关进行位置保护。（√）7.铣床在铣削加工过程中不需要主轴反转。（√）8.X62W型万能铣床工作台垂直进给和横向进给的区分是由电气控制实现的。（√）1-4综合题1.C620-1型车床控制电路（图1-3）对M1、M2、EL分别有什么保护措施？由什么电器实现？答：C620-1型车床控制电路（图1-3）的主轴电动机M1由具有脱扣装置的电源开关QS1作短路保护，由FR1作过载保护；冷却泵电动机M2由FU1作短路保护，由FR2作过载保护；由于受接触器KM控制，所以还具有欠压和零压保护作用。EL由FU3作短路保护。2.在本任务所介绍的五种机床电气控制电路中，要求主电动机能够反转的是什么电路？对主电动机有电气调速要求的是什么电路？要求能进行电气制动的是什么电路？能实行点动控制的又是什么电路？答：在本项目所介绍的四种机床电气控制电路中，要求主电动机能够反转的、要求能进行电气制动的和能够实行点动控制的都是X62W型万能铣床控制电路？对主电动机均没有电气调速要求。8.X62W型万能铣床控制电路有哪四种联锁保护作用？答：一、主电动机M1起动后才能进行常速进给——KM1辅助动合触点(7-13)；二、常速成进给和快速进给的互锁保护——KM2动断触点(105-109)、动合触点(105-111)；三、相反方向（指向前与向后、向左与向右、向上与向下，下同）进给运动的互锁保护——KM3的辅助动断触点(31-33)、KM4的辅助动断触点(23-25)；四、相反方向进给运动的互锁保护，以及工作台进给运动与圆工作台旋转运动的互锁保护——工作台操纵手柄选种与行程开关SQ3-SQ6的动断触点。P82项目2练习题2-1填空题1.数控机床的基本结构由程序载体、输入输出装置、CNC单元、伺服系统、可编程控制器、位置反馈系统和机床本体等部分所组成。2.数控机床按伺服系统的控制方式可分为开环控制、闭环控制和半闭环控制等三类。3.热继电器的额定电流应≥所配热元件的额定电流。2-2选择题1.额定电流为2A的三相异步电动机，轻载直接起动，应选用熔断器熔体的额定电流为B；而负载为2A的照明电路，则应选用熔体的额定电流为A。A.2AB.4A2.Y2-132S1-2型三相异步电动机的额定电流为11.1A，采用JR16-20/3D型热继电器作过载保护，应选取B。A.10号热元件，额定电流为11.0A，调节范围为6.8～9.0～11.0AB.11号热元件，额定电流为16.0A，调节范围为10.0～13.0～16.0AC.12号热元件，额定电流为22.0A，调节范围为14.0～18.0～22.0A3.数控机床由B进行控制。A.CNC系统B.伺服系统C.位置反馈系统2-3综合题6.图2-20所示为一台电动机制动控制电路(主电路未画出)，由KM1控制电动机运行，在电动机停机时由KM2接通直流电源进行能耗制动，由KT控制制动的时间。该电路在功能上没有问题，但从电路设计的合理性考虑是否有问题？你能否重新设计控制电路？图2-20综合题6图提示：可考虑采用能电延时型时间继电器，以减少KT通电的时间。8.在图2-1控制电路中，为什么按钮开关SB3与SB4要串联，而SB5与SB6要并联？答：SB3、SB4和SB5、SB6分别为YC80型皮革冲裁机（专用机床）的下冲和上升控制按钮开关。根据冲压机械操作规程的规定，为保证安全，将SB3和SB4安装在两处，操作人员要用两只手同时按下SB3和SB4，才能控制机床的下冲动作，这是为了防止贪图快捷一只手还在取皮件，而另一只手却已去起动机床，从而容易造成事故。而要控制上升，则只需要按下SB5或SB6的任何一个即可。所以按钮开关SB3与SB4要串联，而SB5与SB6要并联。P111项目3练习题3-1填空题1.图3-3电路具有欠压、零压、零位、过流、行程终端限位保护和安全保护等共六种保护功能。2.通电持续率JC表示电气设备的工作（通电）时间与工作周期时间之比（一般用百分数表示）。3.桥式起重机上使用的制动装置是电磁抱闸。3-2选择题1.为满足桥式起重机能重载起动和调速的要求，一般采用B电动机拖动。A.三相笼型B.三相绕线转子C.三相同步2.图3-6电路中的起重电动机，当提升重物时电动机工作在B状态，当轻载下放重物时电动机工作在C状态，当重载下放重物时电动机工作在A状态。A.再生发电制动B.正转电动机C.反转电动机3.桥式起重机的电动机采用A的方法调速。A.调节转子串联电阻B.调节定子串联电阻C.变极4.桥式起重机的电动机采用C的方法起动。A.星形－三角形变换B.定子串入阻抗降压C.转子串入电阻5.起重机电路采用B作过流保护。A.熔断器B.过流继电器C.热继电器6.图3-3电路中凸轮控制器的触点12是A触点。A.动断B.动合C.转换3-3判断题1.起重机除吊钩下降外，其余向上、向左、向右、向前、向后五个运行方向都需要有行程终端限位保护。（√）2.当吊钩重载下降时，起重电动机产生的电磁转矩的方向与负载转矩的方向相反（√）3.起重电动机为重复短时工作制。（√）4.凸轮控制器是一种大型的自动控制电器。（×）5.图3-3电路中凸轮控制器的触点12用作零压保护。（×）3-4综合题4.试分析起重机下放重物时电动机的工作状态。提示：当轻载下放重物时电动机工作在反转电动机状态，当重载下放重物时电动机工作再生发电制动状态5.起重电动机为什么要采用电气和机械双重制动？提示：是为了确保安全，采用电气和机械双重制动，既可减轻机械抱闸的负担，又可防止因突然断电而使重物自由下落造成事故。9.试述零位保护与零压保护有什么不同。答：采用按钮开关起动、与接触器的自锁动合触点相并联的电路，都具有零压（失压）保护功能，在操作中一旦断电，必须再次按下按钮开关才能重新接通电源。在此基础上，采用凸轮控制器控制的电路在每次重新起动时，还必须将凸轮控制器旋回中间的零位，使零位触点接通，才能够按下按钮开关接通电源，这就防止在控制器还置于左、右旋的某一挡位、电动机转子电路串入的电阻较小的情况下起动电动机，造成较大的起动转矩和电流冲击，甚至造成事故。这一保护作用称之为“零位保护”。这就是零压保护与零位保护的区别。10.起重机电动机为何不采用热继电器作过载保护？答：因为起重电动机是重复短时工作制，所以不采用热继电器作过载保护。12.在图3-3电路中，如果小车右行至行程终端位置，使SQ1动作而停车，此时应如何操作使小车退出右行的终端位置？如果在匆忙中操作出错，又将QM2右旋，小车还会向右运动吗？为什么？答：此时只能将QM2旋回零位→重新按下SB→KM通电（并通过QM2的触点11及SQ2的动断触点自锁）→重新接通电源→将QM2左旋→M2反转→小车左行，退出右行的行程终端位置。如果在匆忙中操作出错，又将QM2右旋，则由于SQ1已动作断开，将QM2右旋则QM2的触点10接通而触点11断开，所以即使重新按下SB也不能接通电源，小车不会向右运动。13.如果在下放重物时，因重物较重而出现超速下降，此时应如何操作？答：应操作凸轮控制器的手轮从零位迅速扳至第五挡，中间不允许停留（在往回操作时也一样，应从第五挡快速扳回零位），使电动机工作在再生发电状态并控制重物下降的速度。14.为什么过流继电器KA0的线圈单独串联在三相电源其中一相的电路中？答：KA0为单线圈式过流继电器。P140项目4练习题4-1填空题1.PLC的基本结构由CPU、存储器、输入输出（I/O）单元、编程器和电源等部分所组成。2.PLC的存储器可分为系统程序存储器和用户程序存储器两大部分。3.PLC的输出接口电路一般有继电器、晶体管、晶闸管输出三种输出方式。4.PLC两种主要的编程语言是梯形图语言和指令语句表编程语言（也称为助记符语言）。5.PLC有在线（联机）和离线（脱机）两种编程方式。6.FX2N系列扩展模块的工作电源由基本单元和扩展单元提供。7.FX2N系列的计数器有16位加计数器C000～C199、32位加/减计数器C200～C234和高速计数器C235～C255三种类型。8.状态寄存器与步进指令配合使用。9.文件寄存器以500点为一个单位。4-2选择题1.对低速、大功率的负载，一般应选用A输出的输出接口电路；而对于高速、大功率的交流负载，一般应选用B输出的输出接口电路。A.继电器B.晶闸管C.晶体管2.FX2N-32MT为C输出类型。A.继电器B.晶闸管C.晶体管3.FX2N-32ET为B。A.基本单元B.扩展单元C.扩展模块4.使用扩展单元和扩展模块可使FX2N系列PLC的最大I/O点数扩展至B。A.输入、输出共256点B.输入、输出各有256点，共512点C.输入、输出各自为256点，但总点数不能超过256点5.FX2N系列最多只能同时使用A个高速计数器。A.6个B.21个C.256个4-3判断题1.PLC的最大I／O点数并没有扩展的限制。（×）2.PLC梯形图与继电器梯形图其物理性质是相同的。（×）3.PLC内部的“软继电器”并不是物理实体，其“触点”也没有使用数量和使用次数的限制。（√）4.输入继电器只能由外部信号驱动，而不能由内部指令来驱动。（√）5.输出继电器可以由外部信号或PLC的内部控制指令来驱动。（×）6.辅助继电器既可供编程使用，又可供外部输出。（×）7.特殊辅助继电器用户不能占用，但其触点可供编程使用。（√）8.PLC的I/O口的地址编号可以随意设定。（×）9.未定义的特殊数据寄存器用户不能选用。（√）10.PLC内部的“软继电器”（包括定时器和计数器）均可提供无数对动合和动断触点以供编程使用。（√）11.高速计数器的计数输入端可以任意选用。（×）12.输出指令的操作数可以是输入继电器X。（×）13.同一程序中相同编号的定时器或计数器只能使用一次。（√）14.通用辅助继电器可以用参数设置的方法改为断电保持辅助继电器用。（√）15.断电保持专用辅助继电器也可以用参数设置的方法改为非断电保持用。（√）4-4综合题2.什么是PLC？其基本定义是什么？答：1987年，国际电工委员会(IEC)对PLC作出了如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计。”简言之，可编程序控制器就是工业自动控制的专用计算机。3.与传统的继电器－接触器控制系统相比较，PLC控制系统有什么主要的优点？答：用PLC取代传统的继电器-接触器系统实现工业自动控制，其主要优点体现在软件和硬件两方面：⑴由于PLC用软件编程取代了硬接线，而且控制程序可在线修改，当生产设备更新或生产工艺流程改变时，可在不改变硬设备的情况下改变控制程序，灵活方便，具有很强的“柔性”。⑵由于用PLC内部的“软继电器”取代了许多电器，从而大大减少了电器的数量、简化了电气控制系统的接线、减小了电气控制柜的安装尺寸，充分体现出设计、施工周期短，通用性强，可靠性高，成本低的优点。4.PLC的存储器可分为哪几类？一般由什么器件组成？答：PLC的存储器可分为三类：第一类是系统程序存储器，由ROM或EPROM组成；第二类是用户程序存储器，通常采用低功耗的CMOS-RAM，由后备电池供电，在断开电源后仍能够保存。目前比较先进的PLC（如OMRON公司的CPMIA型）采用可随时读写的快闪存储器，可不需要后备电池，掉电时存储的内容也不会丢失；第三类是数据存储器，按输入、输出和内部寄存器、定时器、计数器、数据寄存器等单元的定义序号存储数据或状态。5.PLC梯形图与继电器梯形图有什么区别？使用PLC梯形图编程应注意哪些基本规则？答：一、PLC梯形图与继电器梯形图的主要区别是：⑴在继电器梯形图中，每个电气符号（见表4-3）代表一个实际的电器或电器部件，之间的连线表示电器部件间的联接线（即“硬接线”），因此继电器梯形图表示一个实际的电路；而PLC梯形图表示的不是一个实际的电路而是一个程序，图中的继电器并不是物理实体，它实质上是PLC的内部寄存器，其间的连线表示的是它们之间的逻辑关系（即所谓“软接线”）。⑵继电器梯形图中的每一个电器的触点都是有限的，其使用寿命也是有限的；而PLC梯形图中的每个符号对应的是一个内部存储单元，其状态可在整个程序中多次反复地读取，因此可认为PLC内部的“软继电器”有无数个动合和动断触点供用户编程使用（而且无使用寿命的限制），这就给设计控制程序提供了极大方便。⑶在继电器梯形图中，若要改变控制功能或增减电器及其触点，就必须改变电路，即重新安装电器和接线；而对于PLC梯形图而言，改变控制功能只需要改变控制程序。二、使用PLC梯形图编程应注意的基本规则有：⑴在梯形图中表示PLC“软继电器”触点的基本符号有两种：一种是动合触点，另一种是动断触点（见表4-3）。每一个触点都有一个标号（如X001、X002），以示区别。同一标号的触点可以反复多次地使用。⑵梯形图中的输出“线圈”也用符号表示（见表4-3），其标号如Y001、Y002表示输出继电器，同一标号的输出继电器作为输出变量只能够使用一次。⑶梯形图按由左至右、由上至下的顺序画出，因为CPU是按此顺序执行程序的。最左边的是起始母线，每一逻辑行必须从起始母线开始画起，左侧先画开关并注意要把并联接点多的画在最左端（图4-10(a)）；最右侧是输出变量，输出变量可以并联但不能串联（图4-10(b)），在输出变量的右侧也不能有输入开关（图1-10(c)）；最右边为结束母线（有时也可以省略不画）。梯形图构成的一个原则是：“左重右轻，上重下轻”。6.PLC输入、输出口的地址编号能否由用户根据需要而设定？答：不能。7.非积算型和积算型定时器有什么不同？答：非积算型和积算型定时器两者的区别是：积算型定时器以输入信号的累加作为定时时间，而非积算型定时器则需输入信号一次达到定时时间才动作。9.32位加/减计数器（地址号C200～C234）计数的加/减方向如何设定？答：32位加/减计数器（地址号C200～C234）计数的加/减方向由特殊辅助继电器M8200～M8234设定：当与计数器后三位编号相同的特殊辅助继电器ON(置1)时作减计数，OFF(置0)时作加计数。例如，当M8200为ON时，C200作减计数；当M8201为OFF时，C201作加计数。余类推。11.试根据所需要的I/O点数选择FX2N基本单元的型号，并列出I/O端的地址编号：①输入16点，输出14点，共30点；答：可选FX2N-32M型，输入16点（X000～X017），输出16点（Y000～Y017，选其中14点），共32点；②输入26点，输出21点，共47点；答：可选FX2N-64M型，输入32点（X000～X037，选其中26点），输出32点（Y000～Y037，选其中21点），共64点；③输入60点，输出36点，共96点。答：可选FX2N-128M型，输入64点（X000～X077，选其中60点），输出64点（Y000～Y077，选其中36点），共128点。13.指出图4-19所示梯形图的错误，并画出正确的梯形图。图4-19综合题13图提示：左图：将X000和X002并联触点移至最左边，将输出“线圈”移到最右边；中图：将输出线圈移到最右边；右图：Y000和Y001“线圈”并联。14.试将图4-20所示的继电器电路转换成PLC梯形图。图4-20综合题14图建议：I/O分配表输入输出X000按钮SB1Y000接触器KM1X001按钮SB2Y001接触器KM2P184项目5练习题5-1填空题1.PLS和PLF分别为上升沿微分输出指令和下降沿微分输出指令，其功能是分别在输入信号的上升沿和下降沿产生脉冲输出。2.主控指令嵌套的级数最多为8级。3.MPS、MPP指令连续使用应少于11次。？4.PLC的一个工作周期包括四个阶段，分别为公共操作阶段、I/O刷新阶段、程序执行阶段和外设端口服务阶段。5.PLC的“扫描时间”一般是指一个执行周期所需的时间。5-2选择题1.PLC采用B工作方式。A.键盘扫描B.循环扫描C.I/O扫描2.影响PLC扫描周期长短的主要因素是A和B。A.控制程序的长短B.CPU执行指令的速度C.I/O刷新的时间3.PLC的结构形式B机和C机一般为机架模块式，A机一般为整体式。A.小型B.中型C.大型5-3判断题1.MPS、MPP指令可以不必成对使用。（×）2.运算结果在出栈前可根据需要用MRD指令多次读取。（√）3.PLC在一个循环扫描周期内只有I／O刷新阶段与外设有联系，在其余大部分时间内都是与外设隔离的。（√）4.PLC采用与微机不同的循环扫描工作方式。（√）5-4综合题1.置位/复位指令与线圈驱动指令有何异同？答：简单地说：置位/复位指令与线圈驱动指令的操作对象都包括Y、M、S（线圈驱动指令还能操作M、T、C）；线圈驱动指令是将逻辑去处的结果输出，而置位/复位指令则是使操作对象保持ON或OFF。2.脉冲指令能否用于输出继电器Y？答：可以。3.试对图5-17进行等效变换，要求不使用栈指令但能达到相同的功能。提示：可使用主控指令。5.PLC有哪些主要的技术性能指标？衡量PLC软件和硬件功能强弱的主要指标分别是什么？答：PLC的主要技术性能指标有：I/O点数、内存容量、指令功能、扫描速度（扫描时间）及内部寄存器和功能模块的配置等。衡量PLC软件功能强弱的主要指标是指令功能（指令条数的多少和在指令中有多少综合性指令）；衡量PLC硬件功能强弱的主要指标是内部寄存器的配置情况。6.PLC采取了哪些主要措施来提高其工作的可靠性？答：PLC主要采取以下措施来提高其工作的可靠性：⑴PLC所有I/O接口电路均采用光电隔离，在I/O接口电路和电源电路中设置了多种滤波电路，这些都有效地抑制了外部干扰源对PLC的影响。⑵采用优良的开关电源，保证了供电质量。而且主机的输入电源和输出电源相互独立，避免了电源之间的干扰。⑶在内部设置了连锁、环境检测与诊断、“看门狗”等电路，一旦发现故障或程序循环执行时间超过了警戒时钟规定的时间就立即报警，以保证CPU可靠地工作。⑷利用系统软件定期进行系统状态、用户程序、工作环境和故障检测，并采取信息保护和恢复措施。对用户程序和动态工作数据进行电池备份，保证有关状态和信息不致于因停电而丢失。⑸在硬件结构上，由于PLC是以集成电路为基本元件的电子设备，其内部处理过程不依赖于机械触点，并对使用的元器件进行了严格的筛选，采用密封、耐热、防尘、防震的外壳封装及内部结构，可适应恶劣的现场环境。⑹采用循环扫描的工作方式，也有助于提高抗干扰能力。由于采取了以上措施，保证了PLC能够在恶劣的环境中可靠地工作。实验证明，目前PLC可以承受幅值为1000V，上升时间为1ns，脉冲宽度为1μs的干扰脉冲，可以连续工作几十万小时无故障，因此现在PLC的性能指标一般已不再列出“平均无故障时间（MTBF）”了。7.影响PLC扫描周期长短的主要因素是什么？答：影响PLC扫描周期长短的主要因素一是控制程序的长短，二是CPU执行指令的速度。8.试比较以下各组指令，指出它们之间的区别以及在使用中应注意之处。(1)LD、LDI、LDP、LDF；(2)AND、ANI、ANDP、ANDF；(3)OR、ORI、ORP、ORF。简述：LD为触点初始装载指令，AND与OR为触点的并联与串联指令，这三条指令都是动合触点；如果在这三条指令的后面加“I”（AND变为ANI），则是动断触点；如果在这三条指令的后面加“P”，则构成了相应的触点上升沿检测指令；如果如果在这三条指令的后面加“F”,构成了相应的触点下降沿检测指令。10.将图5-65程序的梯形图转换成助记符。图5-65综合题10图(a)LDX000(b)LDX000(c)LDX000(d)LDX000ORX001ORX001ANIM0ANDX001ORX002ANIX002LDM1ORX002LDX003MPSANDX001ANIX003ORX004OUTY000ORIX002MPSANBMPPANIX004OUTY000LDIX005ANDX003ORBMPPORIX006MPSLDX005LDY000ANBOUT