1、現代電氣控制及PLC應用技術習題（第2 版）編著：王永華第1章、電器控制系統常用器件思考題與練習題1.01、電磁式電器主要由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？ 答：電磁式的低壓電器。就其結構而言，大都由三個主要部分組成，即觸頭、滅弧裝置和電 磁機構。觸頭：觸頭是一切有觸點電器的執行部件。電器通過觸頭的動作來接通或斷開被控制電 路。觸頭通常由動、靜觸點組合而成。滅弧裝置：保護觸頭系統，降低損傷，提高分斷能力，保證電器工作安全可靠。電磁機構：電磁機構是電磁式低壓電器的感測部件，它的作用是將電磁能量轉換成機械 能量，帶動觸頭動作使之閉合或斷開，從而實現電路的接通或分斷。1.02、何謂電磁機構的吸力特

2、性與反力特性 ？吸力特性與反力特性之間應滿足怎樣的配合關系？ 答：電磁機構的工作原理常用吸力特性和反力特性來表征。吸力特性：電磁機構使銜鐵吸合的力與氣隙長度的關系曲線稱做吸力特性；反力特性：電磁機構使銜鐵釋放（復位）的力與氣隙長度的關系曲線稱做反力特性。電磁機構欲使銜鐵吸合，在整個吸合過程中，吸力都必須大于反力。但也不能過大，否 則銜鐵吸合時運動速度過大，會產生很大的沖擊力，使銜鐵與鐵芯柱端面造成嚴重的機械磨 損。此外，過大的沖擊力有可能使觸點產生彈跳現象，導致觸點的熔焊或磨損，降低觸點的 使用壽命。反映在特性圖上就是要保持吸力特性在反力特性的上方且彼此靠近，如圖1-8所示。1、直流電磁機構吸

3、力特性；2、交流電磁機構吸力特性；3、反力特性；4、剩磁吸力特性1-8吸力特性和反力特性對于直流電磁機構，當切斷激磁電流以釋放銜鐵時，其反力特性必須大于剩磁吸力， 才ii能保證銜鐵可靠釋放。 1.03、單相交流電磁鐵的短路環斷裂或脫落后，在工作中會出現什么現象?為什么 ?答：短路環的作用是把鐵芯中的磁通分為兩部分， 即不穿過短路環的 1和穿過短路環的 2, 蟲為原磁通與短路環中感生電流產生的磁通的疊加，且相位上也滯后1,電磁機構的吸力F 為它們產生的吸力 F1、F2 的合力。此合力始終大于反力，所以銜鐵的振動和噪聲就消除 了。單相交流電磁鐵的短路環斷裂或脫落后，銜鐵始終受到反力 Fr 的作用。

4、由于交流磁通 過零時吸力也為零，吸合后的銜鐵在反力 Fr 作用下被拉開。磁通過零后吸力增大，當吸力 大于反力時銜鐵又被吸合。這樣，在交流電每周期內銜鐵吸力要兩次過零，如此周而復始， 使銜鐵產生強烈的振動并發出噪聲，甚至使鐵芯松散 。1.04、常用的滅弧方法有哪些 ?答： 多斷點滅弧、磁吹式滅弧、滅弧柵、滅弧罩 1.05、接觸器的作用是什么 ?根據結構特征如何區分交、直流接觸器 ? 答：接觸器是用來接通或分斷電動機主電路或其他負載電路的控制電器， 用它可以實現頻繁 的遠距離自動控制。直流電磁機構： 因其鐵芯不發熱，只有線圈發熱，所以，直流電磁機構的鐵芯通常是用整塊 鋼材或工程純鐵制成， 而且它的

5、激磁線圈制成高而薄的瘦高型， 且不設線圈骨架， 使線圈與 鐵芯直接接觸，易于散熱。交流電磁機構 ：由于其鐵芯存在磁滯和渦流損耗， 這樣鐵芯和線圈都發熱。 通常交流電磁機 構的鐵芯用硅鋼片疊哪而成， 而且它的激磁線圈設有骨架， 使鐵芯與線圈隔離并將線圈制成 短而厚的矮胖型，這樣有利于鐵芯和線圈的散熱。1.06、交流接觸器在銜鐵吸合前的瞬間，為什么會在線圈中產生很大的電流沖擊?直流接觸器會不會出現這種現象 ?為什么 ?答： 交流接觸器的線圈是一個電感，吸合前線圈內部沒有鐵心，電感很小，阻抗也就很小， 所以電流大；吸合后鐵心進入線圈內部，電感量增大，阻抗增大，所以電流就降下來了。 直流接觸器工作電流

6、主要取決于其內部電阻，所以不會產生沖擊電流。1.07、交流電磁線圈誤接入直流電源，直流電磁線圈誤接入交流電源，會發生什么問題?為什么?答：交流電磁線圈接入直流電源時會通過很大的電流， 很快會燒毀。 因為交流線圈對交流電 有感抗，而直流電沒有感抗，交流線圈只有很小的直流電阻，所以會通過很大的電流。若將直流接觸器誤接入交流電源上，直流接觸器將不能正常工作 :因阻抗增大，電流減 小，吸力不足，啟動電流降不下去，此外還有渦流存在。1.08、熱繼電器在電路中的作用是什么 ?帶斷相保護和不帶斷相保護的三相式熱繼電器各用 在什么場合 ?答：熱繼電器利用電流的熱效應原理以及發熱元件熱膨脹原理設計， 實現三相交

7、流電動機的 過載保護。電動機為丫形接法可用不帶斷相保護的三相式熱繼電器；電動機是形接法必須采用帶 斷相保護的熱繼電器。原理：如果熱繼電器所保護的電動機為 丫 形接法，當線路發生一相斷電時，另外兩相電流 便增大很多。 由于線電流等于相電流， 流過電動機繞組的電流和流過熱繼電器的電流增加的 比例相同，因此普通的兩相或三相熱繼電器可以對此做出保護。如果電動機是形接法，發生斷相時，由于電動機的相電流與線電流不等， 流過電動機 繞組的電流和流過熱繼電器的電流增加比例不相同，而熱元件又串聯在電動機的電源進線 中，按電動機的額定電流即線電流來整定，整定值較大。當故障線電流達到額定電流時， 在電動機繞組內部，

8、 電流較大的那一相繞組的故障電流 將超過額定相電流， 便有過熱燒毀的危險。 所以，三角形接法必須采用帶斷相保護的熱繼電1.09、說明熱繼電器和熔斷器保護功能的不同之處。答：熱繼電器只做長期的過載保護， 而熔斷器是做嚴重過載和短路保護， 因此一個較完整的 保護電路，特別是電動機控制電路，應該兩種保護都具有。1.10、當出現通風不良或環境溫度過高而使電動機過熱時，能否采用熱繼電器進行保護?為什么?答：不行！熱繼電器是電流超過設定值后斷電，跟電動機過熱沒關系。要對電動機進行過熱 控制，需要用精度較高的溫控設備。1.11、中間繼電器與接觸器有何異同 ? 答：接觸器是一種適用于遠距離頻繁地接通和斷開交直

9、流主電路及大容量控制電路的電器。 具有低電壓釋放保護功能、 控制容量大、 能遠距離控制等優點， 在自動控制系統中應用非常 廣泛，但也存在噪聲大、壽命短等缺點。中間繼電器是一種電壓繼電器，是根據線圈兩端電壓大小來控制電路通斷的控制電器， 它的觸點數量較多，容量較大，起到中間放大(觸點數量和容量)作用。1.12、溫度繼電器為什么能實現全熱保護 ? 答：當電動機發生過電流時，會使其繞組溫升過高，當電網電壓升高不正常時，即使電動機 不過載，也會導致鐵損增加而使鐵芯發熱， 這樣也會使繞組溫升過高； 或者電動機環境溫度 過高以及通風不良等， 也同樣會使繞組溫升過高。 在這些情況下， 只有溫度繼電器能反映繞

10、 組溫度并根據繞組溫度進行動作。1.13、感應式速度繼電器怎樣實現動作的 ?用于什么場合 ? 答：感應式速度繼電器，其轉子的軸與被控電動機的軸相連接，當電動機轉動時，速度繼電 器的轉子隨之轉動， 到達一定轉速時， 定子在感應電流和力矩的作用下跟隨轉動； 到達一定 角度時，裝在定子軸上的擺錘推動簧片 (動觸點 )動作，使常閉觸點打開，常開觸點閉合；當 電動機轉速低于某一數值時， 定子產生的轉矩減小， 觸點在簧片作用下返回到原來位置， 使 對應的觸點恢復到原來狀態。速度繼電器主要應用于三相籠型異步電動機的反接制動中，因此又稱做反接制動控制 器。1.14、簡述固態繼電器優缺點及使用時的注意事項。 答

11、：固態繼電器的主要優點是：(1) 、高壽命，高可靠 SSR 沒有機械零部件，有固體器件完成觸點功能。由于沒有運動的零 部件，因此能在高沖擊與振動的環境下工作。 由于組成固態繼電器的元器件的固有特性， 決定了固態繼電器的壽命長，可靠性高。(2) 、靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好固態繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅動功率低， 可與大多數邏輯集成電路兼容，而不需加緩沖器或驅動器。(3) 、轉換速度快固態繼電器因為采用固體器件，所以切換速度可從幾毫秒至幾微妙。(4) 、電磁干擾小固態繼電器沒有輸入 “線圈”，沒有觸點燃弧和回跳， 因而減少了電磁干擾。大多數交流輸出固態繼電器是一個零電壓開關， 在零電壓

12、處導通， 零電流處關斷， 減少 了電流波形的突然中斷，從而減少了開關瞬態效應。固態繼電器的主要缺點是： 漏電流大，接觸電壓莊大，觸點單一，使用溫度范圍窄，過載能力差及價格偏高等。使用固態繼電器主要事項(1) 、固態繼電器的選擇應根據負載的類型 (阻性、感性 )來確定，并要采用有效的過壓保護。(2) 、輸出端要采用阻容浪涌吸收回路或非線性壓敏電阻吸收瞬變電壓。(3) 、過流保護應采用專門保護半導體器件的熔斷器或用動作時間小于10 ms的自動開關。(4) 、安裝時采用散熱器，要求接觸良好，且對地絕緣。(5) 、切忌負載側兩端短路，以免固態繼電器損壞。1.15、熔斷器的額定電流、熔體的額定電流和熔體

13、的極限分斷電流三者有何區別?答： 熔斷器的額定電流是指所裝熔體額定電流的最大值；熔體的額定電流是指熔斷器在正常工作時所允許的最大值稱為額定值； 熔體的極限分斷電流是指在額定電壓及一定的功率因數 （或時間常數 ）下切斷短路電流 的極限能力，必須大于線路中可能出現的最大短路電流，否則就不能獲得可靠的短路保護。1.16、控制按鈕、轉換開關、行程開關、接近開關、光電開關在電路中各起什么作用?答：控制按鈕 簡稱按鈕，在控制電路中用于手動發出控制信號以控制接觸器、繼電器等。轉換開關是一種多擋式、 控制多回路的主令電器。 轉換開關廣泛應用于各種配電裝置的 電源隔離、電路轉換、電動機遠距離控制等；也常作為電壓

14、表、電流表的換相開關，還可用 于控制小容量的電動機。行程開關 又稱做限位開關，是一種利用生產機械某些運動部件的碰撞來發出控制命令的 主令電器。行程開關 用于控制生產機械的運動方向、速度、行程大小或位置的一種自動控制器件。 行程開關廣泛應用于各類機床、 起重機械以及輕工機械的行程控制。 當生產機械運動到某一 預定位置時， 行程開關通過機械可動部分的動作， 將機械信號轉換為電信號， 以實現對生產 機械的制，限制它們的動作和位置，借此對生產機械給以必要的保護。接近開關 又稱做無觸點行程開關。當某種物體與之接近到一定距離時就發出動作信號， 它不像機械行程開關那樣需要施加機械力， 而是通過其感辨頭與被測

15、物體間介質能量的變化 來獲取信號。用于高速計數、測速、液面控制、檢測金屬體的存在、零件尺寸以及無觸點按 鈕等。光電開關已被用做物位檢測、液位控制、產品計數、寬度判別、速度檢測、定長剪切、 孔洞識別、信號延時、自動門傳感、色標檢出以及安全防護等諸多領域。1.17、電磁閥分幾大類 ?各自的工作原理是什么 ? 答：電磁閥有多種形式，但從結構和工作原理上來分，主要有三大類，即：直動式、分步直 動式和先導式。、直動式電磁閥：通電時，電磁線圈產生電磁力把關閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電 時，電磁力消失，彈簧力把關閉件壓在閥座上，閥門關閉。（2）、先導式電磁闊：通電時，電磁力把先導孔打開，上腔室壓力迅速下

16、降，在關閉件周圍 形成上低下高的壓差，推動關閉件向上移動，閥門打開 ;斷電時，彈簧力把先導孔關閉，入 口壓力通過旁通孔迅速進入上腔室在關閥件周圍形成下低上高的壓差，推動關閉件向下移 動，關閉閥門。（3）、分步直動式電磁閥：它是一種直動式和先導式相結合的原理， 當入口與出口壓差w 0. 05 MPa,通電時，電磁力直接把先導小閥和主閥關閉件依次向上提起，闊門打開。當入口與出口壓差0.05 MPa,通電時，電磁力先打開先導小閥，主閱下腔壓力上升，上腔壓力下降， 從而利用壓差把主閥向上推開；斷電時，先導閱和主閥利用彈簧力或介質壓力推動關閉件， 向下移動，使閥門關閉。1.18、一般來說，檢測儀表提供的

17、是什么性質的信號 ?最后的標準信號是如何產生的 ? 答： 工藝變量 （如溫度、流量、壓力、物位等 ）（模擬信號）；變送器則把這些形形色色的工藝變量 （如溫度、流量、壓力、物位等 ）信號變換成控制器 或控制系統能夠使用的統一標準的電壓或電流信號。1.19、常用的安裝附件有哪些 ?它們的主要作用是什么 ?答： 1、走線槽； 2、扎線帶； 3、固定盤； 4、纏繞管； 5、波紋管； 6、接線插；7、配線標志管； 8、接線端子； 9、安裝導軌； 10、熱縮管第 2 章電氣控制線路基礎思考題與練習題2.01、三相籠型異步電動機在什么條件下可直接啟動 ？試設計帶有短路、過載、失壓保護的 三相籠型異步電動機直

18、接啟動的主電路和控制電路，對所設計的電路進行簡要說明，并指 出哪些元器件在電路中完成了哪些保護功能 ？答：三相籠型異步電動機在小于10KW的條件下可直接啟動。LI L2 L36#題201、單向全壓啟動控制線路2.02、某三相籠型異步電動機單向運轉，要求采用自耦變壓器降壓啟動。試設計主電路和控 制電路，并要求有必要的保護措施。2.02、自耦變壓器降壓啟動控制線路2.03、某三相籠型異步電動機單向運轉，要求啟動電流不能過大，制動時要快速停車。試設 計主電路和控制電路，并要求有必要的保護。L1 L2 L3譏$主電路QA0控制電路QA3n BSQA1SF2QA3QA2RBB1FA2L2QA1QA2 Q

19、A3FA1L1 QA3 QA1M13MAFA0Cd <BSQA1FA2L1:_FA1L1 L2 L3QA0QA2SF3控制電路QA2 BS2QA1nlnBS1QA3<BB3M1BSMA13主電路SF1SF2FA2L20旨QA1QA2QA2QA32.04、某三相籠型異步電動機可正反向運轉，要求降壓啟動。試設計主電路和控制電路，并 要求有必要的保護。 QA0'FA12.05、星形-三角形降壓啟動方法有什么特點并說明其適用場合 ？答：正常運行時定子繞組接成三角形的籠型異步電動機，可采用星形-三角形降壓啟動方式來限制啟動電流。星形-三角形降壓啟動的特點：1、啟動時將電動機定子繞組接

20、成星形，當轉速接近額定轉速時，定子繞組改接成三角形， 使電動機在額定電壓下正常運轉。2、 啟動時將電動機定子繞組接成星形，加到電動機的每相繞組上的電壓為額定值的1 . 3。3、 星形啟動電流降為原來三角形接法直接啟動時的1/3,啟動電流約為電動機額定電流的2 倍左右，從而減小了啟動電流對電網的影響。4、 啟動轉矩也相應下降為原來三角形直接啟動時的1/3,轉矩特性差。星形 -三角形降壓啟動線路適用于電動機空載或輕載啟動的場合。 2.06、軟啟動器的啟動和停車控制方式一般有哪些 ?與其他的啟動方式相比有什么優點 ? 答： (1)、斜坡升壓啟動方式 (2)、轉矩控制及啟動電流限制啟動方式 軟啟動裝置

21、采用電子啟動方法，其主要特點是：具有軟啟動和軟停車功能，啟動電流、 啟動轉矩可調節，另外還具有電動機過載保護等功能。 2.07、三相籠型異步電動機有哪幾種電氣制動方式 ?各有什么特點和適用場合 ? 答：三相籠型異步電動機的電氣制動控制線路，常用的有反接制動和能耗制動。 1、反接制動反接制動是利用改變電動機電源的相序， 使定子繞組產生相反方向的旋轉磁場， 因而產 生制動轉矩的一種制動方法。反接制動時， 轉子與旋轉磁場的相對速度接近于兩倍的同步轉速， 所以定子繞組中流過 的反接制動電流相當于全電壓直接啟動時電流的兩倍。反接制動特點之一是制動迅速，效果好，但沖擊大，通常僅適用于 10 kW 以下的小

22、容 量電動機。為了減小沖擊電流， 通常要求串接一定的電阻以限制反接制動電流， 這個電阻稱做反接 制動電阻。反接制動的另一要求是在電動機轉速接近于零時， 要及時切斷反相序的電源， 以防止電 動機反向再啟動。2、能耗制動所謂能耗制動， 就是在電動機脫離三相交流電源之后， 定子繞組上加一個直流電壓， 即 通入直流電流，利用轉子感應電流與靜止磁場的作用以達到制動的目的。能耗制動比反接制動消耗的能量少，其制動電流也比反接制動電流小得多； 但能耗制動的制動效果不及反接制動明顯。 同時還需要一個直流電源， 控制線路相對比 較復雜，一般適用于電動機容量較大和啟動、制動頻繁的場合。 2.08、三相籠型異步電動機

23、的調速方法有哪幾種 ? 答：三相籠型異步電動機調速的方法有三種：改變極對數 p 的變極調速；變轉差率 s 的降壓 調速；改變電動機供電電源頻率 f1 的變頻調速。2.09、變頻調速有哪兩種控制方式 ?請簡要說明答： (1)、交 -直-交變頻器； (2)、交-交變頻器 交-直-交變頻器：先把恒壓恒率的交流電“整流”成直流電，再把直流電“逆變”成電壓和 頻率均可調的三相交流電。由于把直流電逆變成交流電的環節比較容易控制， 所以該方法在頻率的調節范圍和改善 變頻后電動機的特性方面都具有明顯的優勢。大多數變頻器都屬于交-直-交型。交-交變頻器：把恒壓恒頻的交流電直接變換成電壓和頻率均可調的交流電，通常

24、由三相反 并聯晶閘管可逆橋式變流器組成。具有過載能量強、效率高、輸出波形好等優點； 但同時存在著輸出頻率低 ( 最高頻率小于電網頻率的 1/2)、使用功率器件多、功率因數 低等缺點。該類變頻器只在低轉速、大容量的系統，如軋鋼機、水泥回轉窯等場合使用。2.10、變頻器主要有哪幾部分組成 ?給用戶提供的主要的外部接口是什么 ? 答：變頻器的電路一般由主電路、控制電路和保護電路等部分組成。主電路用來完成電能的轉換(整流和逆變 )； 控制電路用以實現信息的采集、變換、傳送和系統控制； 保護電路除用于防止因變頻器主電路的過壓、 過流引起的損壞外， 還應保護異步電動機 及傳動系統等。變頻器的端子包括：電源

25、接線端子和控制端子兩大類。電源接線端子包括三相電源輸入端子，三相電源輸出端子，直流側外接制動電阻用端子以及接地端子。控制端子包括頻率指令模擬設定端子、運行控制操作輸入端子、報警端子和監視端子等。2.11、通過圖2-27理解變頻器的控制原理，掌握其使用方法。OV AFN1- AJNi- +10 VU V W FF DINI DIM： D1K3 PrNJ 2410#2.12、某機床主軸由一臺三相籠型異步電動機拖動，潤滑油泵由另一臺三相籠型異步電動機拖動，均采用直接啟動，工藝要求是：(1卜主軸必須在潤滑油泵啟動后，才能啟動；(2卜主軸為正向運轉，為調試方便，要求能正、反向點動；(3卜主軸停止后，才允

26、許潤滑油泵停止；(4卜具有必要的電氣保護。 試設計主電路和控制電路，并對設計的電路進行簡單說明。L1 L2 L3QA0主電路1FA1FA2QA21 BB1J|h BB2M13 MA12.13、MAI和MA2均為三相籠型異步電動機，可直接啟動，按下列要求設計主電路和控制 電路：(1) 、MAI先啟動，經一段時間后 MA2自行啟動；(2) 、MA2啟動后，MAI立即停車；(3) 、MA2能單獨停車；(4) 、MAI和MA2均能點動。SF1QA0QA1L1 L2 L3O O O-1fai 1q JQA2J /SF2BB1 JMA132 BB2MA2M3BB1QA2QA1KFBB2SF3QA2KFSF

27、4SF5EQA1QA22.14、設計一控制線路，要求第一臺電動機啟動10s后，第二臺電動機自行啟動；運行 5s后，第一臺電動機停止并同時使第三臺電動機自行啟動；再運行10s,電動機全部停止。2.15、設計一小車運行控制線路，小車由異步電動機拖動，其動作程序如下: (1卜小車由原位開始前進，到終端后自動停止；(2卜在終端停留2 min后自動返回原位停止；(3卜要求能在前進或后退途中任意位置都能停止或啟動。始點反轉 電動機 一A正轉小陣運行示意圖定時2分鐘終點SB2 'SB1 :爲SB3BG2BBQA2SF2KFBG2BG1QA2QA1SF3ESF1 W A 1Q A 1 KF答:2.17

28、、對圖2-37所示的C650型臥式車床的電氣原理圖，試分析和回答以下問題：(1卜分析C650型臥式車床的工作過程；(2卜寫出QAI和QA2自鎖回路的構成；(3卜電流表PG電路中的KFI延時斷開的常閉觸點有何作用 ？(4)、KF2和QA3的邏輯相同，但它們能相互代替嗎 ？答：第3章、可編程序控制器概述思考題與練習題3.01、從PLC的定義中你能解讀出哪三個方面的重要信息 ？答：在可編程控制器的定義中重點說明了三個概念：即PLC是什么，它具備什么功能(能干什么)，以及PLC及其控制系統的設計原則。PLC是“數字運算操作的電子系統”，也是一種計算機；它是“專為在工業環境下應用而設計的”工業計算機。P

29、LC 應直接應用于工業環境，它必須具有很強的抗干擾能力，廣泛的適應能力和應用范 圍。這也是區別于一般微機控制系統的一個重要特征。PLC 采用“面向用戶的指令”，因此編程方便。它能完成邏輯運算、順序控制、定時、計 數和算術運算等操作， 它還具有“數字量和模擬量輸入和輸出” 的功能，并且非常容易與 “工 業控制系統連成一體” ，易于“擴充”。應該強調的是， PLC 與以往所講的機械式的順序控制器在“可編程”方面有質的區別。 由于 PLC 引入了微處理機及半導體存儲器等新一代電子器件，并用規定的指令進何編程， 所以能靈活地修改程序，即它是用軟件方式來實現“可編程”的目的。3.02、一般來說， PLC

30、 經歷了哪幾個發展階段 ?在每個階段各有什么樣的標志性的進展 ? 答：PLC的發展經歷了五個階段。1、初級階段：從第一臺 PLC 問世到 20 世紀 70 年代中期。這個時期的 PLC 功能簡單，主 要完成一般的繼電器控制系統的功能，即順序邏輯、定時和計數等，編程語言為梯形圖。2、崛起階段：從20世紀70年代中期到800年代初期。由于PLC在取代繼電器控制系統方 面的卓越表現， 所以自從它在電氣自動控制領域開始普及應用后便得到了飛速的發展。 這個 階段的 PLC 在其控制功能方面增強了很多，例如數據處理、模擬量的控制等。3、成熟階段：從 20 世紀 80 年代初期到 90 年代初期。這之前的

31、PLC 主要是單機應用和小 規模、小系統的應用；但隨著對工業自動化技術水平、控制性能和控制范圍要求的提高，在大型的控制系統（如冶煉、飲料、造紙、煙草、紡織、污水處理等 ）中，PLC也展示出了其強 大的生命力。對這些大規模、多控制器的應用場合，就要求 PLC控制系統必須具備通信和聯網功能。 這個時期的PLC順應時代要求，在大型的PLC中一般都擴展上了遵守一定協議的通信接口。4、飛速發展階段： 從20世紀 90年代初期到 90年代末期。 由于對模擬量處理功能和網絡通 信功能的提高，PLC控制系統在過程控制領域也開始大面積使用。隨著芯片技術、計算機技術、通信技術和控制技術的發展， PLC的功能得到了

32、進一步的 提高。現在 PLC 不論從體積上、人機界面功能、端子接線技術，還是從內在的性能 （速度、 存儲容量等 ）、實現的功能 （運動控制、 通信網絡、 多機處理等 ）方面都遠非過去的 PLC 可比。從 20 世紀 80 年代以后，是 PLC 發展最快的時期，年增長率保持在 30%40%之間。5、開放'性、標準化階段：從20世紀90年代中期以后。其實關于PLC開放性的工作在上世 紀 80年代就已經展開；但由于受到各大公司的利益的阻撓和技術標準化難度的影響，這項工作進展得并不順利。 所以，PLC誕生后的近30年時間里，各個PLC在通信標準、編程 語言等方面都存在著不兼容 的地方，這為在工

33、業自動化中實現互換性、互操作性和標準化 都帶來了極大的不便。現在隨著可編程序控制器國際標準IEC61131 的逐步完善和實施，特別是 IEC61131-3 標準編程語言 的推廣， 使得 PLC 真正走入了一個開放性和標準化的時代。目前，世界上有200多個廠家生產300多種PLC產品，比較著名的廠家有美國的 AB（被ROCKWELL 收購）、GE、MODICON（被 SCHNEIDER 收購），日本的 MITSUBISHI > OMRON、 FUJI、松下電工，德國的 SIEMENS和法國的SCHNEIDER公司等。隨著新一代開放式 PLC 走向市場，國內的生產廠家，如和利時、浙大中控等生

34、產的基于 IEC61131 - 3編程語言的PLC可能會在未來的市場中占有一席之地。3.03、 PLC 的最新發展主體現在哪些方面 ?答：3.04、 PLC 可以在什么場合應用 ?什么場合最適合其應用 ?答： 1、中小型單機電氣控制系統 2、制造業自動化 3、運動控制 4、流程工業自動化3.05、 PLC 有什么特點 ?答： 1、抗干擾能力強，可靠性高2、控制系統結構簡單，通用性強3、編程方便，易于使用4、功能強大，成本低5、設計、施工、調試的周期短6、維護方便3.06、 PlC 與繼電卻控制系統相比有哪些異同 ?答：相同點： PLC 的梯形圖與傳統的電氣原理圖非常相似，主要原因是PLC 梯形

35、圖大致上沿用了繼電器控制的電路元件符號和術語，僅個別之處有些不同。同時，信號的輸入/輸出形式及控制功能基本上也是相同的；不同點：1、控制邏輯 繼電器控制邏輯采用硬接線邏輯，利用繼電器機械觸點的串聯或并聯，及時間繼電器等 組合成控制邏輯，其接線多而復雜、體積大、功耗大、故障率高，一旦系統構成后，想再改 變或增加功能都很困難。另外，繼電器觸點數目有限，每個只有 48 對觸點，因此靈活性和擴展性很差。而 PLC 采用存儲器邏輯， 其控制邏輯以程序方式存儲在內存中， 要改變控制邏輯， 只需改變程序即 可，故稱做“軟接線” ，因此靈活性和擴展性都很好。2、工作方式 電源接通時，繼電器控制線路中各繼電器同

36、時都處于受控狀態，即該吸合的都應吸合， 不該吸合的都因受某種條件限制不能吸合，它屬于并行工作方式。PLC 的控制邏輯中，各內部器件都處于周期性循環掃描過程中，各種邏輯、數值輸出的 結果都是按照在程序中的前后順序計算得出的，所以它屬于串行工作方式。3、可靠性和可維護性繼電器控制邏輯使用了大量的機械觸點，連線也多。觸點開閉時會受到電弧的損壞，并 有機械磨損，壽命短，因此可靠性和可維護性差。PLC采用微電子技術，大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成， 體積小、壽命長、 可靠性高。 PLC 還配有自檢和監督功能，能檢查出自身的故障，并隨時顯示給操作人員 ;還 能動態地監視控制程序的執行情況，為現場

37、調試和維護提供了方便。4、控制速度 繼電器控制邏輯依靠觸點的機械動作實現控制，工作頻率低，觸點的開閉動作一般在幾 十毫秒數量級。另外，機械觸點還會出現抖動問題；PLC 是由程序指令控制半導體電路來實現控制，屬于元觸點控制，速度極快，一般一條 用戶指令的執行時間在微秒數量級，且不會出現抖動。5、定時控制 繼電器控制邏輯利用時間繼電器進行時間控制。一般來說，時間繼電器存在定時精度不 高，定時范圍窄，且易受環境濕度和溫度在化的影響，調整時間困難等問題。PLC 使用半導體集成電路做定時器，時基脈沖由晶體振蕩器產生，精度相當高，且定時 時間不受環境的影響，定時范圍最小可為 0.001s,最長幾乎沒有限制

38、，用戶可根據需要在程 序中設置定時值，然后由軟件來控制定時時間。6、設計與施工 使用繼電器控制邏輯完成一項控制工程，其設計、施工、調試必須依次進行，周期長， 而且修改困難。工程越大，這一點就越突出。PLC 完成一項控制工程， 在系統設計完成以后， 現場施工和控制邏輯的設計 （包括梯形圖 設計 ）可以同時進行，周期短，且調試和修改都很方便。從以上幾個方面的比較可知，PLC在性能上比繼電器控制邏輯優異，特別是可靠性高、 通用性強、設計施工周期短、調試修改方便，而且體積小、功耗低、使用維護方便。但在很 小的系統中使用時，價格要高于繼電器系統。3.07、 PLC 與單片機控制系統相比有哪些異同 ?答：

39、 1、本質區別單片機控制系統是基于芯片級的系統，而 PLC 控制系統是基于板級或模塊級的系統。其實 PLC 本身就是一個單片機系統，它是已經開發好的單片機產品。 開發單片機控制系統屬于底層開發， 而設計 PLC 控制系統是在成品的單片機控制系統上 進行的二次開發。2、使用場合單片機控制系統適合于在家電產品 （如冰箱、空調、洗衣機、吸塵器等 ）、智能化的儀器 儀表、玩具和批量生產的控制器產品等場合使用。PLC 適合在單機電氣控制系統、工業控制領域的制造業自動化和過程控制中使用。3、使用過程設計開發一個單片機控制系統， 需要先設計硬件系統， 畫硬件電路圖， 制作印刷電路板， 購置各種所需的電子元器

40、件， 焊接電路板， 進行硬件調試， 進行抗干擾設計和測試等大量的 工作；需要使用專門的開發裝置和低級編程語言編制控制程序，進行系統聯調。設計開發一個 PLC 控制系統，需要設計硬件系統，購置 PLC 和相關模塊，進行外圍電 氣電路設計和連接，不必操心PLC內部的計算機系統（單片機系統）是否可靠和它們的抗干擾 能力，這些工作廠家已為用戶做好，所以硬件工作量不大。軟件設計使用工業編程語言，相 對來說比較簡單。進行系統調試時，因為有很好的工程工具 （軟件和計算機 ）幫助，所以也非 常容易。4、使用成本因為使用的場合和對象完全不同，所以這兩者之間的成本沒有可比性。但如果硬要對同 樣的工且控制項目 （僅

41、限于小型系統或裝置 ）使用這兩種系統進行一個比較時，可以得出如下 結論：1 ）、從使用的元器件總成本看，PLC控制系統要比完成同樣任務的單片機控制系統成本要高 很多；2） 、如果這樣的項目就有一個或不多的幾個，則使用PLC 控制系統其成本不一定比使用單片機系統高，因為設計單片機控制系統要進行反復的硬件設計、制板、調試，其硬件成 本也不低， 因而其工作量成本非常高。做好的系統其可靠性 （和大公司的 PLC 產品相 比）也不一定能保 證，所以日后的維護成本也會相應提高。3） 、如果這樣的控制系統是一個有批量的任務，即做一大批， 這時使用單片機進行控制系統開發是比較合適的。4） 、在工業控制項目中，

42、絕大部分場合還是使用PLC 控制系統為好。5、學習的難易程度學習單片機要學習的知識很多。 首先是必須具備較好的電子技術基礎和計算機控制基礎 及接口技術知識， 要學習印刷電路板設計及制作， 要學習匯編語言編程和調試， 還需要對底 層的硬件和軟件的配合有足夠的了解。學習 PLC 要具備傳統的電氣控制技術知識，需要學習 PLC 的工作原理，對其硬件系統 組成及使用有一定了解，要學習以梯形圖為主的工業編程語言。如果從同一個起跑線出發，不論從硬件還是從軟件方面的學習看，單片機遠比PLC需要的知識多，學習的內容也多，難度也大。6、就業方向在一些智能儀器儀表廠、開發智能控制器和智能裝置的公司、進行控制產品底

43、層開發的 公司等單位，對單片機（或嵌入式系統、DSP等）方面的技術人才有較大的需求；在一般的廠礦企業、制造業生產流水線、流程工業、自動化系統集成公司等單位，對 PLC（或 DCS、FCS等）方面的人才有較大需求。3.08、 PLC、 DES 和 FCS 三大控制系統各有什么特點 ?答：3.09、 PLC 是怎么進行分類的 ?每一類的特點是什么 ?答：按I/O點數容量分類：按PLC的I/O點數的多少可將PLC分為三類，即小型機、中型 機和大型機。按結構形式分類：根據 PLC 結構形式的不同， PLC 主要可分為整體式和模塊式兩類。3.10、構成 PLC 的主要部件有哪些 ?各部分主要作用是什么

44、?答：PLC專為工業現場應用而設計，采用了典型的計算機結構，它主要是由CPU、電源、存儲器和專門設計的輸入 /輸出接口電路等組成。3.11、PLC 是按什么樣的工作方式進行工作的 ?它的中心工作過程分哪幾個階段 ?在每個階段 主要完成哪些控制任務 ?答： PLC 是按集中輸入、集中輸出，周期性循環掃描的方式進行工作的。PLC中心工作過程的中心內容包括：“輸入采樣”、“程序執行”和“輸出刷新”三個階 段了。PLC 在輸入采樣階段， 首先掃描所有輸入端子， 并將各輸入狀態存入相對應的輸入映像 寄存器中，此時輸入映像寄存器被刷新。進入到程序執行階段后，一般來說 (因為還有子程序和中斷程序的情況 )，

45、 PLC 按從左 到 右、從上到下的步驟順序執行程序。當指令中涉及輸入、輸出狀態時，PLC就從輸入映像寄存器中 “讀入”對應輸入端子狀態， 從元件映像寄存器 “讀人”對應元件 (“軟繼電器” ) 的當前狀態。然后進行相應的運算， 最新的運算結果馬上再存入到相應的元件映像寄存器中。 對元件映像寄存器來說，每一個元件 (“軟繼電器” )的狀態會隨著程序執行過程而刷新。輸出刷新：在用戶程序執行完畢后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(接通/斷開)在輸出刷新階段一起轉存到輸出鎖存器中，通過一定方式集中輸出，最后經過輸出端子 驅動外部負載。 在下一個輸出刷新階段開始之前， 輸出鎖存器的狀態不會改變，

46、 從而相應輸 出端子的狀態也不會改變。3.12、一般來說， PLC 對輸入信號有什么要求 ? 答：一般來說，輸入信號的寬度要大于一個掃描周期，或者說輸入信號的頻率不能太高，否 則很可能造成信號的丟失。3.13、在 IEC61131 - 3國際標準編程語言中，提供了哪些 PLC 的編程語言 ?各有什么特點 ? 答：第 4 章、 S7-200PLC 基礎知識思考是與練習題4.01、S7-200系列PLC的硬件系統主要有哪些部分組成？答：4.02、 S7 - 200系列 PLC 的存儲系統提供了哪幾種方式來保存數據 ？答：4.03、一個控制系統需要 12點數字量輸入、 30點數字量輸出、 7點模擬量

47、輸入和 2點模擬 量輸出。試問：(1) 、選用哪種主機最合適 ？(2) 、如何選擇擴展模塊 ？(3) 、請畫出連接圖。(4) 、按 (3)小題所畫出的圖形，其主機和各模塊的地址如何分配 ？答：4.04、 PLC 中的內部編程資源、 (即軟元件)為什么被稱做軟繼電器 ？其主要特點是什么 ？答：4.05、S7 - 200系列PLC中有哪些軟元件？答:4.06、間接尋址包括幾個步驟？試舉例說明。答:4.07、S7 - 200 PLC的編程語言有幾種？各有什么特點？答:4.0 8S7 - 200 PhC的程序包括哪幾部分？其中的用戶程序中又包含哪些部分 ？答：第5章、PLC基本指令及程序設計思考題與練

48、習題5.01、理解S7- 200 PLC的程序設計和繼電器控制系統電氣原理圖的區別。答：5.02、S7-200 PLC中共有幾種分辨率的定時器？它們的刷新方式有何不同？ S7 - 200 PLC中 共有幾種類型的定時器？對它們執行復位指令后，它們的當前值和位的狀態是什么？答：5.03、S7-200PLC中共有幾種形式的計數器？對它們執行復位指令后，它們的當前值和位的 狀態是什么？答：5.04、寫出圖5- 52所示梯形圖的語句表。T37QQ.0 pC )Q0.2 TS)M0.7HT37300-IN TONPT 100 msMQ6M21T )圖5 -52習題4梯形圖程序指令表（STL）Networ

49、kl07OT4014=Q0.001LD10.008ALD15SQ0.2, 202ANI0.109LDNM1.016ANM0.703LDM0.010AM1.117TONT37,+30004AM0.111OLD18ANM0.605OLD12ONM1.219=M2.006LDN10.313ANT375.05、寫出圖5- 53所示梯形圖的語句表。網絡1習題5梯形10.010 JQtkO1 /卜T38MO1 /1 /M03105卄QOS(R)3圖5 - 53習題5梯形圖程序指令表（STL）Networkl07=Q0.014ANM0.401LD 10.008LPP15=M0.302ON Q0.009ANM

50、0.116LPP03LPS10=M0,2:17LDNI0.504AI0.111LRD18EU05LPS12LDN T3819RQ0.5,306AM0.013OM0.35.06、已知輸入信號I0.0的波形，畫出圖5-54梯形圖程序中 M0.0、M0.1、M0.2和Q0.0的 波形。22網絡I 習題石梯形圖10.0M0.0>23網絡2M0.000.0M0.1網絡3M0.0Q0.0 r IM0.211 1網絡4M0.11Q0.0(S )1網絡5M0.21Q0.0 (R )I#10.0#圖5 -54習題6的梯形圖程序和輸入信號波形解: M0.0在10.0的上升沿導通一個掃描周期。MO.1=MO.

51、oQ0O ； M0.1=1 置 Q0.0=1M0.2 -M0.0Q0.0 ； M0.2=1 復位 Q0.0=0I0.0M0.0I1M0.11M0.21Q0.05.07、指出圖5-55中的錯誤10.0QO 0MO.OI(>1M0,0MO.5I |(i )Q0.2)MO.9QO.2>T371INTONPT100 ms圖5 -55習題7梯形圖網絡1I0.01 11 1網絡2I0.0Ti 1(網絡3SM0.01 1網絡4Mi.iMO.OQ0.2 ()Q0.5I )QO.O()Q0.3()T37INTON10 PT100ms5.08設計圖5 - 56所示二分頻電路的梯形圖程序。I0+0QO.

52、O圖5 - 56二分頻電路波形圖解：2526LD 10.0EU“ cI0.0=M0.0nF*LD M0.0M0.0A Q0.0F=M0Y M0YLD M0.0Q0.0O Q0.0AN M0.0二分頻電各5.09、試設計一個30 h 40 min的長延時電路程序解：（30 X 60+40） /40=45+0=46 （46 個 40 分鐘）延時30小時40分鐘 程序Netw ork 0I0.0T38T IM+600Netw ork 2T38T38INTONPT（60S=0 分鐘）Netw ork 0LD I0.0AN T38TON T38， +600SM0. 0C3|i+40Netw ork 3C3SM0. 0+46Netw ork 4C4C3CUCTU-R-PV（40分鐘）C4-CUCTU-R-PV（30小時+40分鐘）Q0.0Netw ork 2LD T38LD SM0.0O C3CTU C3,+40Netw ork 3LD C3LD SM0.0CTU C4,+24Ne