电气控制与PLC应用 习题答案

习题答案项目一习题及思考题1.答：①用于照明或电热负载时，负荷开关的额定电流等于或大于被控制电路中各负载额定电流之和。

②用于电动机负载时，开启式负荷开关的额定电流一般为电动机额定电流的3倍；封闭式负荷开关的额定电流一般为电动机额定电流的1.5倍。

2.答：熔断器主要由熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。

当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，从而起到保护的作用。

熔管用于安放熔体。

3.答：①根据使用场合，选择按钮的型号和型式。

②按工作状态指示和工作情况的要求，选择按钮和指示灯的颜色。

③按控制回路的需要，确定按钮的触点形式和触点的组数。

④按钮用于高温场合时，易使塑料变形老化而导致松动，引起接线螺钉间相碰短路，可在接线螺钉处加套绝缘塑料管来防止短路。

⑤带指示灯的按钮因灯泡发热，长期使用易使塑料灯罩变形，应降低灯泡电压，延长使用寿命。

4.答：交流接触器有电磁机构、触点机构和灭弧系统等组成。

5.答：中间继电器：用于继电保护与自动控制系统中，以增加触点的数量及容量。

它用于在控制电路中传递中间信号。

中间继电器的结构和原理与交流接触器基本相同，与接触器的主要区别在于：接触器的主触头可以通过大电流，而中间继电器的触头只能通过小电流。

所以，它只能用于控制电路中。

它一般是没有主触点的，因为过载能力比较小。

所以它用的全部都是辅助触头，数量比较多。

6.答：热继电器是利用电流热效应原理进行工作的保护电器，可用作电动机长期过载、断相及电流不均衡的运行保护，但它由于热惯性，当电路短路时不能立即使电路断开，因此不能作短路保护。

7.答：其图形符号如下：熔断器FU，复合按钮通电延时型时间继电器：接触器：中间继电器：8. 答：组合开关：额定电压380V ；控制电动机则额定电流 IN ≥(1.5～2.5)IDN ，故可取25A 或40A 。

接触器：额定电压380V ；接触器的额定电流应大于或等于所控制电路的额定电流。

对于电动机负载可按经验公式N Nc KU P I =计算：故额定电流可选20A ，吸引线圈工作电压220V 或380V 。

熔断器：额定电压380V ；额定电流25A 或32A ，保护一台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电流可按下式计算IfN ≥(1.5～2.5)IN ，故熔体额定电流为25A热继电器：额定电压380V ；额定电流20A ，热元件额定电流一般可按下式MN N )05.1~95.0(I I =，故热元件额定电流为16A 项目二 习题及思考题1. 答：一般可用起动按钮和接触器的常开触点并联,然后再和接触器的线圈串联可得。

当按下起动按钮后，可实现长动，它又具有失压保护功能。

2.答：将两个接触器的常闭触点分别串联到对方的线圈回路中，即可得到互锁。

它用来防止两个接触器同时得电。

3.答：热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器，主要用于电动机或其他负载的过载保护。

电机过载导致热继电器动作后，热继电器由于热惯性，其双金属片弯曲变形还没复位，仍处于断开状态，这时马上按下启动按钮，不能让控制电机启动的接触器线圈通电，不能实现开车。

4.答：5.答：6.答：7.答：8：答9. 答：从熔断器的保护特性曲线可看出，流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短，当电路过载不是很严重时，熔断器要很长时间熔断甚至不熔断；而在电路发生短路或严重过载时，它的熔体能自动迅速熔断，因此熔断器是一种短路保护元件，不能作过载保护。

热继电器是利用电流热效应原理进行工作的保护电器，可用作电动机长期过载、断相及电流不均衡的运行保护，但它由于热惯性，当电路短路时不能立即使电路断开，因此不能作短路保护。

从上面的分析可知熔断器和热继电器的保护功能不同，两者不能互相替代，当电动机主回路没有其他短路保护元件时必须要同时装设熔断器和热继电器。

10. 答：欠压是指电路电压没有达到设备额定电压，零压保护是指当电源断电或电压严重降低时，接触器的线圈失电，欠压可用欠电压继电器来保护，而失压可用接触器来保护。

当设备正常工作时，欠电压继电器衔铁与铁芯吸合，常开触点闭合，当电压低于某个设定值时，衔铁与铁芯分开，常开触点复位，切断电路，保护设备。

当电路失压时，接触器衔铁与铁芯分开，自锁触点复位，实现失压保护，必须重新按下启动按钮才能启动设备。

项目三习题及思考题3.答：继电接触器是用导线有规则的连接来反映元器件间逻辑关系的，而可编程控制器是通过程序来表达元器件间逻辑关系的。

对于继电接触器来说，忽略电磁滞后及机械滞后，同一个继电器的所有触点的动作是和它的线圈通电或断电同事发生的。

但在PLC中，由于指令的分时扫描执行，同一个器件的线圈工作和它的各个触点的动作并不同事发生。

这就是继电接触器系统的并行工作方式和PLC的串行工作方式的差别。

4.答：主要有CPU、存储器、输入输出单元、电源和编程器几部分组成。

各部分的作用如下：CPU：在系统程序的控制下，完成逻辑运算、数学运算，协调系统内部各部分工作等任务。

存储器：用于存放系统程序、用户程序及运算数据。

I/O单元：用于接受生产过程的各种参数和送出PLC控制器运算后得出的控制信息。

电源：为各工作单元提供电源编程器：用于编程、调试、监控7.答：PLC的工作过程由公共处理阶段、输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段组成。

程序执行时，从用户程序存储区的第一条用户指令开始，在无中断或跳转控制的情况下，按存储地址号递增的方式顺序逐条扫描用户程序，并顺序执行，直至程序结束，完成一个扫描周期。

然后再从头开始执行程序，并周而复始的重复。

8.答：PLC的工作过程内部处理阶段、通讯处理阶段、输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段组成。

这五个阶段在一个运行周期中按顺序执行，在输入采样阶段，PLC顺序采集所有输入端子的信息，并把采集到的输入信息存入输入映像寄存器，然后进入程序执行阶段。

下一次的输入采样要到下一周期才执行，因此，进入程序执行阶段后，本周期内输入映像寄存器的状态不会发生变化。

9.答：输入输出滞后时间又称为系统响应时间，是指PLC外部输入信号发生变化的时刻起至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻止之间的时间间隔。

它由输入电路的滤波时间、输出模块的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分所组成。

影响输入/输出滞后的主要原因有：输入滤波器的惯性；输出继电器的惯性；程序执行的时间；程序设计不当的附加影响等。

对于用户来说，选择一个合理的PLC，合理的编制程序是缩短响应的关键。

习题及思考题1. 答：2.答：3.答：5.答：6．答：7.答：8.答：9.答：1）按下启动按钮SB2时，接触器KM1和时间继电器KT线圈均得电吸合，并自锁，KM1主触点闭合，此时电动机U1、V1、W1分别与三相电源L1、L2、L3接通，此时电动机低俗运行，当时间继电器KT线圈得电达到设定时间后，KT的辅助延时闭合的常开触点闭合，而KT的辅助延时断开的常闭触点断开，接触器KM1线圈断电，KM1主触点断开，而KM1的常闭互锁触点闭合，因此接触器KM2和KM3线圈同时得电，KM2和KM3的主触点闭合，电动机U1、V1、W1通过KM3的主触点短接，电动机U2、V2、W2与三相电源L1、L2、L3接通，此时电动机告诉运行。

当按下停止安钮SB1或过载FR动作时，所有元件的线圈断电，KM1 、KM2和KM3主触点断开，电动机自由停车。

2）PLC的I/O端口连接图项目五习题及思考题1.答：2.答：3.答：4.答：（答案不唯一，仅供参考）输入输出分配I：X0 —启动按钮X1 —停止按钮Y：Y0 —M1电机Y1 —M2电机Y2 —M3电机5.答：（答案不唯一，仅供参考）输入输出分配I：X0 —启动按钮X1 —SQ1 X2 —SQ2 X3 —停止按钮Y：Y0 —装料电磁阀Y1 —电机前进接触器Y2 —卸料电磁阀Y3 —电机后退接触器6.答：（答案不唯一，仅供参考）输入输出分配SB1——X0 SB2——X1HL1——Y1 HL2——Y2 HL3——Y3LD X1SET M0SET Y1LD M0OUT T0 K100OUT T1 K250LD T0SET Y2LD T1SET Y3LD X0SET M1RST Y3LD M1OUT T2 K50OUT T3 K130LD T2RST Y2LD T3RST Y1RST M0RST M1END习题及思考题2.答：项目七习题及思考题1.答：PLC功能指令也叫应用指令，主要用于数据的传送、运算、变换及程序控制等功能。

功能指令主要分为程序流控制功能指令、传递和比较功能指令、运算功能指令和其他功能指令。

2.答：位元件用于存放1个二进制数，字元件用于存放1个16位的二进制数。

占用的存储单元位数不一样，存储的数值大小不一样。

3.答：需要的时候，字元件也可以用位元件进行组合使用，以KnX、KnY、KnM、KnS等形式表示，称为“位组合元件”。

K1X0表示X0~X3 ，4个输入继电器的组合。

4.答：X001为位元件、D20为字元件、S20为位元件、K4X0由X0~X3组成、V2为字元件、X010为位元件、K2Y0由Y0~Y7组成、M019为位元件。

5.答：功能指令在梯形图中用功能框图表达。

6.答：①为功能代号(FNC)。

每条功能指令都有一固定的编号，FX2N功能指令代号从FNC00~FNC246。

②为助记符。

功能指令的助记符是该条指令的英文缩写词。

③为数据长度(D)指示。

功能指令中大多数涉及到数据运算和操作，而数据的表示以字长表示有16位和32位之分。

因此有(D)表示为32位数据操作指令，无(D) 则表示为16位数据操作指令。

④为脉冲／连续执行指令标志(P)。

功能指令中若带有(P)，则为脉冲执行指令，即当条件满足时仅执行一个扫描周期。

若指令中没有(P)则为连续执行指令。

⑤为某些特殊指令连续执行的符号。

如图7-6所示加1指令，该指令为连续执行的加1指令，每一扫描周期数据源(D10)的内容都发生变化。

⑥为操作数。

操作数即为功能指令所涉及的参数(或称数据)，操作数按功能分为源操作数、目标操作数和其他操作数；按组成形式分为位元件、字元件和常数。

7.答：8.答：9.答：I：X0 —启动按钮X1 —停止按钮Y：Y0 —M1电机Y1 —M1电机Y2 —M1电机项目八习题及思考题1.答：“D”表示32位数据运算、“P”表示指令采用脉冲执行方式、“D10”为源操作数S1、“D14”为目标操作数。

指令的功能是在“X0”执行条件满足的情况下，将源操作数“D10”“D11”组成的32位数据和“D12”“D13”组成的32位数据相加后送入目标操作数“D14”“D15”中，且在条件满足的情况下只执行一个扫描周期。