《电气控制与plc应用技术》课后习题答案

1.1、何谓电磁机构的吸力特性与反力特性？吸力特性与反力特性之间应满足怎样的配合关系？

答，巳磁机构使衔铁吸合的力与气隙长度的关系曲线称作吸力特性；电磁机构使衔铁释放（复位）的力与

气隙长度的关系曲线称作反力特性。

电磁机构欲使衔铁吸合，在整个吸合过程中，吸力都必须大于反力。反映在特性图上就是要保持吸力特

性在反力特性的上方且彼此挨近。

1.3、单相交流电磁铁的短路环断裂或者脱落后，在工作中会浮现什么现象？为什么？

答：在工作中会浮现衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁芯松散得到现象。

原因是：电磁机构在工作中，衔铁始终受到反力Fr的作用。由于交流磁通过零时吸力也为零，吸合后

的衔铁在反力Fr作用下被拉开。磁通过零后吸力增大，当吸力大于反力时衔铁又被吸合。这样，在交流电

每周期内衔铁吸力要两次过零，如此周而复始，使衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁芯松散。

1.5、接触器的作用是什么？根据结构特征如何区分交、直流接触器？

答：接触器的作用是控制电动机的启停、正反转、制动和调速等。

交流接触器的铁芯用硅钢片叠物而成，而且它的激磁线圈设有骨架，使铁芯与线圈隔离并将线圈制成

短而厚的矮胖型，这样有利于铁芯和线圈的散热。

直流接触器的铁芯通常使用整块钢材或者工程纯铁制成，而且它的激磁线圈制成高而薄的瘦高型，且不

设线圈骨架，使线圈与铁芯直接接触，易于散热。

1.8、热继电器在电路中的作用是什么？带断相保护和不带断相保护的三相式热继电器各用在什么场合？

答：热继电器利用电流的热效应原理以及发热元件热膨胀原理设计，可以实现三相电动机的过载保护。

三角形接法的电动机必须用带断相保护的三相式热继电器；Y形接法的电动机可用不带断相保护的三相

式热继电器。

1.9、说明热继电器和熔断器保护功能的不同之处。

答：热继电器在电路中起过载保护的作用，它利用的是双金属片的热膨胀原理，并且它的动作有一定的延

迟性；熔断器在电路中起短路保护的作用，它利用的是熔丝的热熔断原理，它的动作具有瞬时性。

1.11.中间继电器与接触器有何异同？

答：相同点：输入信号都是电压；都是利用电磁机构的工作原理。

不同点：中间继电器用于小电流控制电路中，起信号传递、放大、翻转和分路等作用，主要用于扩展

触点数量，实现逻辑控制；

接触器用于频繁远距离接通或者分断电动机主电路或者其他负载电路，是执行电器，分主、

辅助触点，大多有灭弧装置

第二章作业参考答案

2.1、三相笼型异步电动机在什么条件下可直接启动？试设计带有短路、过载、失压保护的三相笼型异步电

动机直接启动的主电路和控制电路，对所设计的电路进行简要说明，并指出哪些元器件在电路中完成为了

哪些保护功能？

答：小容量的三相笼型异步电动机（10kV）可以采用直接启动。在该电路中，闭合自动开关QAO,按下启动

按钮5工2,接触器接触器KM线圈通电，其常开主

触点闭合，电动机接通电源开始全压启动，同时接触器KM的辅助常开触点闭合，使接触器KM线圈有两条

通电路径。这样当松开启动按钮SB2后，接触器KM线圈仍能通过其辅助触点通电并保持吸合状态。按住手

按钮SB1,接触器KM线圈失电，则其主触点断开。切断电动机三相电源，电动机M自动停车，同时接触器

KM自锁触点也断开，控制回路解除自锁。松开住手按钮SB1,控制电路又

回到启动前的状态。其中，起短路保护作用的是熔断器FA；起过载

保护作用的是热继电器BB；起失压和欠压保护作用的是接触器KMo

2.2、某三相笼型异步电动机单向运转，要求启动电流不能过大，制动时要快速停车。试设计主电路和控制

电路，并要求有必要的保护。

f：

2.3

2.04.1r.Mm笈计加电动机可正反由运转.要求PHIR动.试设计主电路食衣川

电落.并饕求有必要的保护.

LIL2U

2.4、星形-三角形降压启动方法有什么特点并说明其适合场合？

答：特点：星形启动电流降为原来三角形接法直接启动时的1/3,启动电流约为电动机额定电流的2倍摆布,

启动电流特性好、结构简单、价格低，但是启动转矩也相应降为原来三角形直接启动时的1/3,转矩特性差。

适合场合：电动机空载或者轻载启动的场合。

加询蝙1加麻树麻小布巡丽蛹。正式用比丽施

&（I）,朝升方由2）、黔幡及曲电辞制的版

牧月初物娱朋f蒯方法.K"触匕斯就帆邪设配制电

超面转网,二另胧附电秘滤仔需力。

2.6、三相笼型异步电动机有哪几种电气制动方式？各有什么特点和适合场合？

答：1）反接制动，特点是制动迅速、效果好，但冲击大，通常仅合用于10kW以下的小容量电动机。

2）能耗制动，特点是能耗制动比反接制动消耗的能量少，其制动电流也比反接制动电流小得多，但能

耗制却不及反接制动明显，且需要一个直流电源，控制路线相对照较复杂。合用于电动机容量较大和启动、

制动频繁的场合。

2.7、三相笼型异步电动机的调速方法有哪几种？

答；改变极对数P的变极调速、改变转差率s的降压调速和改变电动机供电电源频率打的变频调速。

2明、支速力圈曲杵把MZiK?请E《说引

冬：(IX交・曰•文受鲫8h交•交支,后

交•口•交殳猊福：先把烟用回率的交流电・空流”成口液电，再出口液电•逆支”废电

瓜和薪率均可闾的相交很电.

由十里口波电逆殳成交就电的耳笥比我布马拧制,所以诙方注花口率的黄节用同W

改霄交脩后电动机锦4方面祁II力引目的优势.大多秋支货都棺国干文•文史.

交•交受我耦：杷/庆怕相的交流电H林至袅成电千和我申均力得算交流电.4常由一

相区并取注网管。连轿式乂澈海底.

具「过〃所修、K*扁、输出激杉好等仇处

(HMH6亦若翰M履率低(员。发中小于电网月二的1山、住用功中希件二、K

因鬣任号恢A・

逅淡攵猊/只2HM速、人补星的条笺,tOHU灰泥“转窗等场介使11・

2io.交货Bt¥力・几常分担《出用户机供的1■更的外解依【I星什么？

各：受恒堪的电居©由主电18、控制电珞和保护电路号部分生成.

主电路网泉亢或电能的矮帙(％液仙逆交上

控口电力用以丈月信义的采笑.受物,传送机系统用明

保护电路除用「防止网交场寄才电用的汉印、过渡引力的根从外，还应修护计步书

动顺椁功东恢*

殳W富的瑞f包拈：槐按我41,网拧制塔”两大类,

曳谶接线MffdE用电需输入我f.41屯也输出播f.力液胞外挂肌团电通用

看f以及扶也端f，

拄例蛤了包括M累推&幢为设疝线了、£行抻机推作输入修子、报？Mi了和心迎扃

子等.

2.11、某机床主轴由一台三相笼型异步电动机拖动，润滑油泵由另一台三相笼型异步电动机拖动，均采用

直接启动，工艺要求有；

(1)主轴必须在润滑油泵启动后，才干启动；

(2)主轴为正向运转，为调试方便，要求能正、反向点动；

(3)主轴住手后，才允许润滑油泵住手；；

(4)具有必要的电气保护。

按动SF1使QA2得电自锁，则润滑油泵MA2启动，再按动SF2,可使QA1得电自锁，主轴电动机MA1正

向启动。按SF3可使QA1得电，即主轴电动机MA1正向点动；按SF4可使QA3得电，即主轴电动机MA1反

向点动。当润滑油泵要停转时，必须先使主轴电动机先住手，即QA1常开断开，再按动SF6。

2I*MZNVA2均为相）t*异小用励可口续启动,技卜列要求tiit土电

络和棒制电路：

⑴'MAI丸门电,经段时北石ZA2。行甘动.

⑵、MA2*0后.MAI才如停1：

1MQ肥早独停小；

⑷、MAI例MA2均能。力.

2.13、设计一个控制路线，要求第一台电动机启动10S后，第二台电动机自行启动；运行5s后，第一台电

动机住手并同时使第三台电动机自行启动；再运行10S,电动机全部住手。

2.14、设计一小车运行控制路线，小车由异步电动机拖动，其动作程序如下:

(1)小车由原位开始前进，到终端后自动住手；

(2)在终端停留2min后自动返回原位住手；

(3)要求能在前进或者后退途中任意位置都能住手或者启动。

第三章作业参考答案

5、PLC有什么特点？

答：PLC的主要特点有：

(1)抗干扰能力强，可靠性高；

(2)控制系统结构简单，通用性强;

(3)编程方便，易于使用；

(4)功能强大，成本低：

(5)设计、施工、调试的周期短；

(6)维护方便。

6、PLC与继电器控制系统相比有哪些异同？

答：＞LC的梯形图与传统的电气原理图非常相似，信号的输入/输出形式及控制功能基本上也是相同的；

它们的不同之处主要表现在：

(1)控制逻辑一一继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或者并联，及时间继电器

等组合成控制逻辑，其接线多而亚杂、体积大、功耗大、故障率高，灵便性和扩展性很差。而PLC采用

存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，灵便性和扩展性都很好。

(2)工作方式一一继电器控制路线中各维电器同时都处于受控状态，属于并行工作方式。而PLC的控制逻

辑中，各内部器件都处于周期性循环扫描过程中，各种逻辑、数值输出的结果都是按照在程序中的先后顺

序计算得出的，所以属于串行工作方式。

(3)可靠性和可维护性一一继电器控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多，可靠性和可维护性差。而

PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，PLC还配有自检和监督功能，可靠性

和可维护性好。

(4)控制速度一一继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，且机械触点还会浮现颤动

问题。而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，属于无触点控制，速度极快，且不会浮现颤动。

(5)定时控制一一继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制。时间继电器存在定时精度不高，定时范

围窄，且易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间艰难等问题。PLC使用半导体集成电路做定时器时基脉

冲由晶振产生，精度相当高，且定时时间不受环境的影响，定时范围广，调整时间方便。

(6)设计和施工一一使用继电器控制逻辑完成一项工程，其设计、施工、调试必须挨次进行，周期长、而

且修改艰难。而用PLC完成一项控制工程，在系统设计完成后，现场施工和控制逻辑的设计可以同时进行，

周期短，且调试和修改都很方便。

11、PLC是按什么样的工作方式进行工作的？它的中心工作过程分哪几个阶段？在每一个阶段主要完成哪

些控制任务？

答：PLC是按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。它的中心工作过程分输入采样阶段、

程序执行阶段、输出刷新阶段。

在输入采样阶段，首先扫描所以输入端子，并将各输入状态存入相对应的输入映像寄存器中，此时输

入映像寄存器被刷新，它与外界隔离，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段。

在程序执行阶段，PLC按从左到右、从上到下的步骤顺序执行程序。

在输出刷新阶段中，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态一起转存到输出锁存器中，通过一定方

式集口输出，最后经过输出端子驱动外部负责，在下一个输出刷新阶段开始之前，输出锁存器的状态不会

改变。

12、普通来说，PLC对输入信号有什么要求？

答：要求：输入信号的宽度奥大于一个扫描周期，或者说输入信号的频率不能太高，否则很可能造成信号

的丢失。

第四章作业参考答案

4、PLC中的内部编程资源(即软元件)为什么被称作软继电器？某主要特点是什么？

答：软元件是PLC内部的具有一定功能的器件，实际上是由电子电路和寄存器及存储器单元等组成。它们

都具有继电器特性，但没有机械性的触点。为了把这种元器件与传统电气控制电路中的继电器区别开来，

把它们称做软继电器。

其主要特点是：

(1)软元件是看不见、摸不着的，也存在物理性的触点；

(2)每一个软元件可提供无限多个常开触点和常闭触点，即它们的触点可以无限次使用；

(3)体积小、功耗低、寿命长。

5、S7-200系列PLC中有哪些软元件？

答：输入继电器I、输出继电器Q、通用辅助继电器M、特殊继电器SM、变量存储器V、局部变量存储器L、

顺序控制继电器S、定时器T、计数器C、摹拟输入映像寄存器AK摹拟输出映像寄存器AQ、高速计数器

HC、累加器AC。

第五章作业

」、写曜3嘀示相脆腌句葩

LD10.0

ANX0.1

LDNKO.O

1KO.1

OLD

LPNXO.3

OT40

AXD

LDNWl.O

1KI.1

OCTKI.2

OLD

ANT37

-QO.O

3Q0・2,2

XKO.7

TOWT37.4-300

ANKO.6

5、写出图553所示幡形图的语句表.

LD10.0

ONQO.O

IPS

A10.1

LPS

ABO.O

•QO.O

LPP

AN10.1

•BO.2

LRD

LDNT38

0BO.3

JLLP

ANBO.4

•BO.3

LPP

ANX0.5

IU

35-538

11、试设计一个照明灯的控制程序。当接在10.0上的声控开关感应到声音信号后，接在Q0.0上的照明灯

可发光30S«如果在这段时间内声控开关又感应到声音信号，则时间间隔从头开始。这样可确保最后一次

感应到声音信号后，灯光可维持30S的照明。

12、试设计有一个抢答器电路程序。出题人提出问题，3个答题人按动按钮，仅仅是最早按的人面前的信

号的亮。然后出题人按动复位按钮后，引出下一个问题。

13、用简单设计法设计一个对锅炉鼓风机和引风机控制的梯形图程序。控制要求:

(1)开机前首先启动引风机，10S后自动启动鼓风机；

(2)住手时，即将关断鼓风机，经20s后自动关断引风机。

network1100为起动按钮，00。为弓I风机，Q01为JR风机,KM为停止按钮.

♦200•PT

第七章作业参考答案

5、用功能图方法完成第5章5.5.2节应用举例中【例5-2］的编程。要求画出功能图、梯形图。设计完成

后，试分析两种编程方法在设计顺序控制逻辑程序时不同之处。

I/O分配费

0

1

21

3传BG2

4传BG3

BG

Q0.0液侑A阀门IB1

00.I/馋B阀门MB2

Q0.2传裨电动机IA

Q0.3泣台猫体状门HB3

10.010.I

HI~~r-jrf----＜皿。)

HI—1

■).0

(2)梯形图

(3)语句袤

1毋s13

SKosNo

ID。

soo.SaO3

soo—lO2

%IOos14

sl

sl霍

得OS14

SKo3SMo

Woo

0肝T3

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魏SN3T3B

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胪S

IOo疆0o

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.知S143IoO

5N2OMoO

QOIO1

TJ2FMOO

匿T3O

S12

疆

3

两种编程方法在设计顺序控制逻辑程序时不同之处：

运用简单设计法时，主要凭设计者的经验来完成，通过理清控制的逻辑关系，写出

逻辑函数，然后用梯形图的形式直接画出控制程序。其控制程序看起来比较简单，但

可读性不高，不适合初学者使用。而运用功能图的方法来设计顺序控制逻辑程序时，只要分析清晰控制要

求，按照

一个步骤一个状态，很容易就可以画出功能图，然后再转换成相应的顺序控制梯形图。

其功能图比较容易设计，且可读性强，无非转换成梯形图的过程比较繁琐。

6、图6-19(a)为人行道和马路的信号灯系统。当人过马路时，可按下分别安装在马路两侧的按钮10.0

或者10.L则交通灯(红灯、黄灯、绿灯三种类型)系统按图6-19(b)中形式工作。在工作期间，任何

按钮按下都不起作用。

试设计该控制系统的功能图，并画出梯形图，写出语句表。

I/O分配表

10.0、10.1按钮

Q0.0马路绿灯

Q0.1马路黄灯

Q0.2马路红灯

Q0.3人行道红灯

Q0.4人行道绿灯

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3.IFFI图

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第六章作业参考答案

7、试设计一个计数器，要求如下：

(1)计数范围是。〜255；

(2)计数脉冲为SMO.5；

(3)输入10.0的状态改变时，则即将激活输入/输出中断程序。中断程序0和1分别将M0.0置成1或者0；

(4)M0.0为1时，计数器加计数；M0.0为0时，计数器减计数；

(5)计数器的计数值通过连接在QB0上的7段数码管显示。

<1)主程序⑴卬断程

SM01

—II

INT.OINTO-

INTJINT1-

—EM)

42C

VWUVB17<

C2>中甑程序

MOO4T_0，中断事件号0,

S)100上升沿中断-

INT_1»中断事ft号0,

10。下降沿中断.

11、其一过程控制系统，其中一个单极性摹拟量输入参数为AIWO采集到PLC中，通过PID指令计算出的控

制结果从AQWO输出到控制对象。PID参数表起始地址为VB100。试设计一段程序完成下列任务：

(1)每200ms中断一次，执行中断程序；

(2)在中断程序中完成对AIWO的采集转换及归一化处理，完成回路控制输出值的工程量标定及输出。

2-12：试分析图2-13b所示的电路中，当时间继电器KT延时时间太短或者延时闭合与延时断开的触点接反,

电路将浮现什么现象？

1、定时时间太短，不能实现彻底降压启动。

2、如果通电延迟定时器的通电延时闭合与通电延时断开触点接反：电动机三角形启动，工作时按星形连接。

2-13两台三相笼型异步电动机Ml、M2,要求Ml先起动，在Ml起动15s后才可以起动M2；住手时，Ml、

M2