完整版电气控制与PLC应用习题及答案

1电气控制与PLC习题集目录第一章 第一章 参考答案第二章.12第二章参考答案 .15第三章.20第三章参考答案 .21第四章.24第四章参考答案 .24第五章.28第五章 参考答案斥民、:第六章第六章参考答案 .35第七章.36第七章参考答案 .42第八章.44第八章参考答案 .46第九章 第九章 参考答案283347482第一章1.从外部结构特征上如何区分直流电磁机构与交流电磁机构?怎样区分电压线圈与电流线圈?2.三相交流电磁铁有无短路环，为什么?3.交流电磁线圈误接入对应直流电源，直流电磁线圈误接入对应交流电 源，将发生什么问题，为什么？4.交流、直流接触器是以什么来定义的?交流接触器的额定参数中为何要 规定操作频率?5.接触器的主要技术参数有哪些?其含义是什么?6.如何选用接触器?7.交流、直流电磁式继电器是以什么来定义的?8.电磁式继电器与电磁式接触器在结构上有何不同?9.何为电磁式继电器的吸力特性与反力特性?它们之间应如何配合?10.电磁式继电器的主要参数有哪些?其含义如何?11.过电压继电器、过电流继电器的作用是什么?12.中间继电器与接触器有何不同?13.何为通用电磁式继电器?14.如何选用电磁式继电器?15.星形联结的三相异步电动机能否采用两相热继电器来做断相与过载 保护，为什么?16.三角形联结的三相异步电动机为何必须采用三相带断相保护的热继 电器来做断相与过载保护？17.熔断器的额定电流、 熔体的额定电流、 熔体的极限分断电流三者有何3区别?热继电器、熔断器的保护功能有何不同?能否用过电流继电器来做电动机的过载保护，为什么?如何选用电动机过载保护用的热继电器?低压断路器具有哪些脱扣装置?各有何保护功能?如何选用塑壳式断路器?电动机主电路中接有断路器，是否可以不接熔断器，为什么?行程开关与接近开关工作原理有何不同?速度继电器的释放转速应如何调整?交流电磁铁的短路环断裂或脱落后，在工作中会出现什么现象?为什么?电弧是如何产生的?对电路有何影响?常用的灭弧方法有哪些?为什么刀开关在安装时手柄方向必须向上?使用时如何接线?从结构特征上如何区分直流接触器与交流接触器?线圈电压为220V的交流接触器，误接人380V交流电源上会发生什么 问题?为什么?两只线圈电压为220V的交流接触器能否串联后接入440V交流电源上？为什么?若将损坏的接触器灭弧罩取下，接触器是否还可继续使用， 为什么？交流接触器线圈断电后， 衔铁不能立即释放， 从而使电动机不能及时 停止。试分析出现这种故障的原因，应如何处理？用来控制某一电动机的接触器经常因触点烧蚀而更换，其寿命特短。 试分析其原因，应如何处理？电磁式继电器与电磁式接触器同是用来通断电路的，它们有何不同？电动机起动电流很大，起动时热继电器会不会动作？为什么？18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.436.能否用过电流继电器作为电动机的过载保护?37.交流过电流继电器的电磁机构（铁心）有没有必要装短路环，为什么?38.熔断器的额定电流、 熔体的额定电流和熔体的极限分断电流三者有何 区别?39.既然在电动机的主电路中装有熔断器，为什么还要装热继电器?装有热继电器是否就可以不装熔断器?为什么?40.自动开关的作用是什么?它可在线路发生什么故障时快速自动切断电 源?41.说明自动开关工作原理、使用场合，与采用刀开关和熔断器的控制、 保护方式相比，自动开关有何特点？42.某机床的一台三相异步电动机， 额定功率为5.5kW,电压为380V,电 流为11.25A，起动电流为额定电流的7倍，试选用对它进行控制和 保护用的按钮、接触器、熔断器、热继电器和组合开关。43.电气原理图中Q FU KM KA KT SB分别代表什么电器元件？第一章 参考答案1答：从外部结构特征上看，直流电磁机构与交流电磁机构的主要区别 有：（1）吸引线圈：交流线圈：短而粗，有骨架；直流线圈：细而长， 无骨架。（2） 铁心：交流：硅钢片叠加；直流：整块铸铁或铸钢 区分电压线圈与电流线圈的方法： 电压线圈：并联在电路中，匝数多 导线细。 电流线圈：串联在电路中，匝数少 导线粗。2、答：三相交流电磁铁无短路环。因为：3.（1）交流电磁线圈误接入对应直流电源，将会烧毁线圈，因为交流电 磁线圈接入对应交流电源时，线圈中的电流li=U/3L;而接入对应直5流电源时，丨2二U/R,因3LR即：丨2|1,所以，线圈很快就会因发 热而烧毁。（2）直流电磁线圈误接入对应交流电源，铁心将会发出强烈的震动，电磁机构也不会正常工作，因为直流电磁机构没有短路环，而交流电 源会在其上产生交变磁场，即电磁力会不断变化。4.答：根据其主触点通过电流的性质来定义的。5.答：接触器的主要技术参数有：?极数和电流种类：（1）、极数：2P 3P 4P（2）、电流种类：交流直流?额定电压：指主触点的额定工作电压直流有：24V、110V、220V、440V、660V交流有：127V、220V、380V、500V、660V?额定电流：主触点的额定电流?额定通断能力：主触头在规定条件下可靠地接通和分断的电流值。?线圈额定工作电压：吸引线圈正常工作的电压值?允许操作频率：每小时可以实现的最高操作次数，一般为600次/时、1200次/时?机械寿命（1000万次以上）与电气寿命（100万次以上）?线圈的起动功率和吸持功率：直流接触器起动和吸持功率相等，交 流接触器起动功率为吸持功率的5-8倍。6.答：接触器的选用：?类型的选择：根据电路情况选用相应的直流或交流接触器；6?主触点额定电压的选择：大于等于负载额定电压；?主触点额定电流的选择：大于等于负载额定电流（可参照生产厂家 样本选择）；?线圈电压：根据控制电路电压种类和性质选择，一般选用标准电压 等级。交流：127V、220V、380V直流：110V、220V、400V7.答：交流、直流电磁式继电器是以线圈中流过电流的性质来定义的。8.答：电磁式继电器与电磁式接触器在结构上的区别是：?继电器：用于控制电路、电流小，没有灭弧装置，可在电量或非电 量的作用下动作，有调节装置。?接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装置，一般只能在电压作用 下动作。9.参见教材相关章节。10.答：电磁式继电器的主要参数有：?额定参数：额定电压、额定电流?动作参数：吸合电压 5 释放电压Ur、吸合电流Io、释放电流Ir?整定值：动作参数的调整值?返回参数：释放值与吸合值的比值，用K表示?动作时间：一般为o.o5-o.2S11.过电压继电器、过电流继电器的作用是：过电压继电器：用于过压保护，当线圈电压高于其额定电压时衔铁吸 合；当线圈电压降到其释放电压时衔铁释放。过电流继电器：用于过流保护，当线圈电流高于其额定电流一定值时衔铁吸合。12.答：中间继电器与接触器的区别： （1）作用不同：中间继电器主要用于增大触点数量，额定电流小； 接触器主要用于接通或分断动力电路或大容量控制电路， 额定电7流一般较 大。（2）结构不同：中间继电器无主、辅触点之分，接触器既有主触点、 又有辅助触点。13.何为通用电磁式继电器?14.答：选用电磁式继电器的方法：?使用类别的选用：AC-11、DC-11；?额定工作电流与电压：与系统电压种类和电压值一致；?工作制的选用：与使用场合工作制一致，且实际操作频率应低于额 定操作频率；?返回系数调节：参见P21。15.答：不能。16.答：参见教材相应部分。17.答：熔断器的额定电流是指熔断器长期工作， 各部件温升不超过允许 温升的最大工作电流， 分为熔管额定电流和熔体的额定电流， 在一种 电流规格的熔管内可以安装几种电流规格的熔体， 但熔体的额定电流 最大不能超过熔管的额定电流；熔体的极限分断电流是指在规定的额 定电压和功率因素 （或时间常数） 条件下，能可靠分断的最大短路电 流。18.答：热继电器主要用于电动机的长时间过载保护， 熔断器主要用于短 路保护。19.答：不能。20.答：（1）安装方式的选择：分离式、组合式；（2）额定电流的选择：原则上按被保护的电动机的额定电流选择；（3）对于三角形连接的电机，应选用带断相保护装置的热继电器；（4）注意热继电器的允许操作频率。21.答：（1）分励脱扣器：用于远距离使断路器分断；（2）欠（失）电压脱扣器：当电压低于断路器的额定电压时（或电压为0时）断开断路器；8（3） 过电流脱扣器、热脱扣器：当电流超过断路器整定电流一定倍数 时分断断路器。22.答：塑壳式断路器的选用方法：?断路器额定电压等于或大于线路额定电压?断路器额定电流等于或大于线路额定电流?断路器通断能力等于或大于线路中可能出现的最大短路电流?欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压?分励脱扣器额定电压等于控制电源电压?长延时电流整定值等于电动机额定电流?瞬时整定电流（见P36）23.答：电动机主电路中接有断路器， 可以不接熔断器， 因为断路器既可 以作为过载保护元件，又可以作为短路保护元件。24.答：（1）行程开关：根据生产机械的行程发出命令，以控制其运动方 向和行程长短的主令电器；（2）接近开关：又称无触点开关，它是当机械运动部件运动到接近开关 一定距离时就发出动作信号的电子电器。25.略。26.答：交流电磁铁的短路环断裂或脱落后， 在工作中会出现强烈的震动，甚至损坏铁心27.答：（1）电弧的产生：在自然环境下断开电路时，如果被断开电路的 电流（或电压）超过某一数值时 （根据触头材料的不同其值约在0.25-1A，12-20V之间），在触头间隙中就会产生电弧。共四个阶段：强电场放射、 撞击电离、热电子发射、高温游离。（2）电弧对电路的影响：延缓电路断开甚至使电路无法断开、烧蚀触 点。（3）常用的灭弧方法有：机械力灭弧、电动力吹弧、磁吹灭弧、气吹 灭弧、栅片灭弧、窄缝灭弧。928.答：防止误合闸。接线方法：进线在上触头一端 （静触头一端），出线在下触头一端 （动 触头一端）。29.答：（1）交流接触器：?结构：线圈、动铁心、静铁心。?线圈：由绝缘铜导线绕制而成，一般制成粗而短的圆筒形，并与铁 心之间有一定的间隙，以免与铁心直接接触而受热烧坏。?铁心：由硅钢片叠压而成，以减少铁心中的涡流损耗，避免铁心过 热。?在铁心上装有短路环， 以减少交流接触器吸合时产生的振动和噪声， 故又称减振环。?（2）直流接触器： 直流接触器与交流接触器在结构与工作原理 上基本相同。?在结构上也是由电磁机构、触点系统和灭弧装置等部分组成。?直流接触器的线圈中通入直流电，不会产生涡流和磁滞损耗，不会发热?铁心：由整块软钢制成。?线圈：绕制成长而薄的圆筒形，与铁心直接接触，便于散热。30.答：烧毁线圈。由 匸U/R可知：R恒定时，U增大，I也会增大，故 线圈流过的电流增大，发热增大(Q=fRt=(U/R)t),故会烧毁线 圈。31.答： (1)不能将两只线圈电压为220V的交流接触器串联后接入440V交流电源上，因为当两只接触器线圈不同时， 其阻抗也不同， 当串联 后接入电路中， 它们两端的电压也不同， 线圈两端电压大的接触器线 圈将会被烧毁，线圈两端电压小的接触器线圈将会因为电压低于其额 定电压而不能正常工作，即使两只接触器完全相同也不允许串联使用。10(2)若将损坏的接触器灭弧罩取下，接触器不可继续使用，因为此 时无法灭弧。32.答：交流接触器线圈断电后， 衔铁不能立即释放， 从而使电动机不能 及时停止。可能的原因是：(1)复位弹簧出现疲劳，须更换；(2)铁心和衔铁粘连，须拆卸处理；(3)触点粘连，须拆卸处理或更换触点；(4)灭弧罩损坏，须更换。33.答：用来控制某一电动机的接触器经常因触点烧蚀而更换， 其寿命特 短。可能的原因是：(1)接触器主触点的额定电流太小，须更换一只主触点额定容量大 的接触器；(2)灭弧罩损坏，须更换。34.答：（1）作用不同： 电磁式继电器主要用于增大触点数量， 额定电流小； 电磁式接触器主要用于接通或分断动力电路或大容量控制电路， 额定电流 一般较大。（2）结构不同：电磁式继电器无主、辅触点之分，电磁式接触器既 有主触点、又有辅助触点。35.答：不会。因为热继电器主要是双金属片式， 根据不同金属发热不同 的原理制成，用于电动机的长时间过载保护， 电动机正常启动时间一般只 有5S左右，不足以使双金属片动作。36.答：不能。37.答：没有必要。因其动作时间很短。38.略。39.答：（1）熔断器和热继电器的保护功能不同， 熔断器主要作为短路保 护，而热继电器主要作为电动机的长期过载保护， 所以在电动机的主 电路中装有熔断器，11还要装热继电器。（2）装有热继电器后还必须安装熔断器。原因同上。40.答：自动开关的作用是又称自动空气开关， 是一种既有手动开关作用 又能自动进行欠电压、失电压、过载、和短路保护的开关电器。它可 在线路发生欠电压、 失电压、过载、和短路故障时快速自动切断电源。41.答：略。42.答：略。43.答：Q:电源开关；FU:熔断器；KM接触器；KA继电器；KT:时 间继电器；SB按钮。第二章1.常用的电气控制系统图有哪三种?2.何为电气原理图?绘制电气原理图的原则是什么?3.何为电器布置图?电器元件的布置应注意哪几方面?4.何为电气接线图?电气接线图的绘制原则是什么?5.电气控制电路的基本控制规律主要有哪些?6.电动机点动控制与连续运转控制的关键控制环节是什么?其主电路又有何区别（从电动机保护环节设置上分析）？7.何为电动机的欠电压与失电压保护?接触器与按钮控制电路是如何实 现欠电压与失电压保护的?8.何为互锁控制?实现电动机正反转互锁控制的方法有哪两种?它们有何 不同?9.试画出用按钮选择控制电动机既可点动又可连续运转的控制电路。10.试画出用按钮来两地控制电动机单向旋转既可点动又可连续运转的 控制电路。11.指出电动机正反转控制电路中关键控制在哪两处?1212.电动机正反转电路中何为电气互锁?何为机械互锁?13.实现电动机可直接由正转变反转或由反转变正转，其控制要点在何 处?14.分析图2-12（自动往复循环控制电路）的工作原理。15.试分析图2-44中各电路中的错误， 工作时会出现什么现象?应如何改 进?16.两台三相笼型异步电动机Ml、M2要求M1先起动，在Ml起动后才可进行M2的起动，停止时Ml、M2同时停止。试画出其电气电路图。17.两台三相笼型异步电动机Ml、M2要求既可实现M1 M2的分别起动 和停止，又可实现两台电机同时停止。试画出其电气电路图。18.分析图2-13 QX4系列自动星形一三角形起动器电路，并阐明每对触 头作用。19.分析图2-14 XJ01系列自耦变压器减压起动电路工作原理。20.分析图2-15电路的工作原理。21.在图2-16电动机单向反接制动电路中，若速度继电器触头接错，将 发生什么结果?为什么?22.分析图2-17电动机可逆运行反接制动控制电路中各电器触头的作 用，并分析电路工作原理。23.对于按速度原则即用速度继电器控制的电动机反接制动， 若发生反接 制动效果差，是何原因?应如何调整？24.分析图2-18电路各电器触头的作用，并分析电路工作原理。25.分析图2-19电路各电器触头的作用，并分析电路工作原理。26.分析图2-22电路各电器触头的作用，并分析电路工作原理。27.分析图2-23电路工作原理。28.为何三相异步电动机变频调速时要求U1/f1=常数？29.交一直一交变频器由哪三部分组成?简述三相逆变电路工作原理。30.简述脉宽调制器基本工作原理。31.分析图2-38电路工作原理。1332.分析图2-39电路工作原理。33.分析图2-40电路工作原理。34.分析图2-41电路工作原理。35.电动机常用的保护环节有哪些？通常它们各由哪些电器来实现其保护？36.笼型异步电动机在什么条件下可采用直接起动方式？37.画出带有热继电器过载保护的笼型异步电动机正常运转的控制电路。38.画出具有双重互锁的异步电动机正反转控制电路。39.习题图1中的电路各有什么错误？应如何改正？40.设计一小车运行控制电路，小车由异步电动机拖动。其动作程序如下:(1)小车原位开始前进，到终端后自动停止。(2)在终端停2min后自动返回原位，如此往复运动。(3)要求能在前进或后退途中任意位置都能停止或起动。41.在图2-7c电路中，已采用了按钮的机械互锁，为什么还要采用接触 器动断触点的14电气互锁？如果互锁触点接错了，会出现什么现象？42.什么叫反接制动？有何特点？适用于什么场合？43.什么叫能耗制动？有何特点？适用于什么场合？44.为什么在笼型异步电动机脱离电源后，在定子绕组中通入直流电，电动机能迅速停止?45.试设计一带有三个接触器的控制电路， 控制要求如下： 按下起动按钮 后接触器KMI线圈通电，5s后接触器KM2线圈通电，经10s后接触 器KM2线圈释放，同时接触器KM3线圈通电，再经15s后，接触器KMI, KM3线圈均释放。第二章 参考答案1.答：常用的电气控制系统图有：电气原理图、电器布置图、安装接线 图。2.答：用来表示电路中各电气元件中导电部件的连接关系和工作原理的 图叫电气原理图。绘制电气原理图的原则是： （1）图中所有元器件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号；（2）电气原理图主要由主电路和辅助电路组成；主电路用粗线绘制 在图面的左侧或上方,控制电路用细实线绘制在图面的右侧或下方；（3）原理图中直流电源用水平线画出,一般直流电源的正极画在图 面上方, 负极画在图面的下方； 三相交流电源线集中画在图面上方, 相序 自上而下依L1、L2、L3排列，中性线（N线）和保护接地线（PE线）排 在相线之下； 主电路垂直于电源线画出, 控制电路与信号电路垂直在两条 水平电源线之间； 耗电元件直接与下方水平电源线相接, 控制触头接在上 方电源水平线与耗电元器件之间；（4）原理图中各电气元件均不画出实际外形,只画出其带电部件, 同一电气元件上的不同带电部件是按电路图中的连接关系画出在表示名 称的文字符号之后加上数字序15号,以示区别；（5）原理图中各元器件触头状态均按没有外力作用或未通电时触头 的自然状态画出，当触头的图形符号垂直放置时，以“左开右闭”原则绘 制，当当触头的图形符号水平放置时，以“上闭下开”原则绘制；（6）原理图按功能布置，即同一功能的电气元件集中在一起，尽可 能按动作顺序从上到下或从左到右的原则绘制；（7）电路图中， 对于需要测试和拆接的外部引线端子采用 “空心圆” 表示，有直接电联系的导线连接点用“实心圆”表示，无直接电联系的导 线交叉点不画黑圆点，但在电气图中线条的交叉；（8）原理图的绘制要层次分明，各电气元件及触头的安排要合理， 既要做到所用元件、触头最少，耗能最少，又要保证电路运行可靠，节省 连接导线及安装、维护方便。3.答：（1）定义：略（2）电器元件的布置原则：?体积大和较重的电器元件应装在元件安装板的下方， 发热元件应装在上方；?强弱电分开，弱电应屏蔽；?需经常维护、检修、调整的元件的安装位置不宜过高；?布置应整齐、美观、对称；?元件之间应留有一定间距。4.答：表示项目相对位置、项目代号、端子号、导线号、导线型号、导 线截面等内容的图形称为电气接线图。电气接线图的绘制原则是：（1）各电气元件均按实际安装位置绘出， 元器件所占图面按实际尺 寸以统一比例绘制；16（2）一个元器件中所用的带电部件均画在一起， 并用点画线框起来；（3）各电气元件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致， 并 符号国家标准；（4）各电气元件上凡是需要接线的部件端子都应绘出， 并予以编号， 各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号一致；（5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。5.答：电气控制电路的基本控制规律主要有：自锁与互锁控制、点动与 连续运转控制、多地联锁控制、顺序控制、自动循环控制。6.答：点动控制不需自锁和热继电器保护；连续运转控制必须自锁和热 继电器保护。7.答：（1）当电动机的工作电压小于电动机的额定电压时，为避免损坏 电动机（因此时电动机的工作电流将急剧增大而过度发热） 而采取的 保护措施称为欠电压保护；当电动机的工作电压为零时（如停电） ， 为避免突然来电而使电动机突然启动而采取的保护措施称为失电压 保护。（2）在接触器与按钮组成的控制电路中， 当松开按钮后， 接触器 靠自身常开辅助触点自锁， 而当接触器的工作电压远低于其额定电压 （或为零）时，接触器线圈所产生的电磁力不足以吸持衔铁而使接触 器主触点和辅助触点同时断开，接触器的辅助触点断开使接触器线圈 断电，其主触点所控制的电气设备 （这里指电动机） 因断电而停止工 作，而达到欠压保护的目的； 而当电压恢复正常状态后， 因为按钮和 接触器的常开触点均已断开， 接触器的线圈不能工作， 所以电动机不 会工作而达到失电压保护的目的。8.答：（1）互锁控制：利用正反转接触器常闭辅助触头作为相互制约的 控制关系。（2）实现电动机正反转互锁控制的方法有电气互锁和机械互锁两种，电气互锁是靠接触器的常闭辅助触点的断开来实现的，需要接触器线 圈通电后才能实现；而机械互锁是靠按钮的常闭触点来实现的，不需 要电源。11.答：互锁和换向。1712.答：电气互锁：依靠接触器的常闭辅助触头来实现的互锁； 机械互锁： 靠按钮的常闭触头来实现的互锁。13.答：使两个接触器不能同时工作。15.答：a）接触器线圈不能得电工作；b）不能自锁；c）不能自锁d）SB2不起控制作用；e）不能换向；f）不能实现互锁、SB2不起作用；g）SB2不起作用、 不按下SB3时KM一直工作。21.答：若将速度继电器触头接成常闭触头， 则电动机高速运转时无制动作用，在电动机低速运转时有制动作用，并且若按住SB1不放，当电 动机到达速度继电器的设定转速时，制动开始；当电动机转速为0时，电动机反转。23.答：速度继电器的整定转速过高， 造成电动机转速还较高时就断开其 制动电路。此时应将速度继电器的整定转速调低（如200转/分）。28.答：参加教材P65-66。29.答：整流调压、滤波、逆变。35.答：短路保护：用熔断器实现； 过电流保护：用过电流继电器实现； 过载保护：用热继电器实现； 失电压保护：用接触器和按钮实现； 欠电压保护：用热继电器、空气开关等实现； 过电压保护：用过电压继电器实现； 直流电动机的弱磁保护：用欠电流继电器实现。36.答：当电动机的功率较小时，一般小于10KW。39.答：a）接触器线圈不能得电工作；b）不能自锁；c）不能自锁d）SB2不起控制作用；e）不能换向；f）不能实现互锁、SB2不起作用；g） SB2不起作用、不按下SB3时KM一直工作。41.答：双重互锁可以避免因接触器触点粘连而造成短路； 如果将互锁动断触点错接成动合触点，两个接触器都不能工作；如果将KM1、KM218的互锁动断触点接反， 则在按下启动按钮时， 相应的接触器将会出现 剧烈震动（即：吸合-断开-吸合-断开）。42.答：反接制动： 利用改变电动机电源的相序， 使定子绕组产生相反方 向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法。?反接制动的特点：制动转矩大、制动迅速、冲击大；?使用场合：常用于10KW以下的电机，当电动机转速接近零时，必须 及时切断反相序电源，以防止电机反向再起动，常用速度继电器来 检测电动机转速并控制电动机反相序电源的断开。43.答：能耗制动： 在电动机脱离三相交流电源后， 向定子绕组内通入直 流电源， 建立静止磁场， 转子以惯性旋转， 转子导体切割定子恒定磁场产 生转子感应电动势， 从而产生感应电流， 利用该感应电流与静止磁场的作 用产生制动的电磁制矩，达到制动目的。能耗制动的特点： 控制电路简单、 制动平稳， 能耗大，需要直流电源； 较适用于负载较稳定的场合。44.答：参见能耗制动。第三章1. C650车床主轴电动机的控制特点及时间继电器KT的作用。2. C650车床电气控制具有哪些保护环节?3.摇臂钻床在摇臂升降过程中，液压泵电动机M3和摇臂升降电动机M2应如何配合工作?并以摇臂下降为例分析电路工作情况。4.在Z3040摇臂钻床电气电路中，行程开关SQ1SQ4各有何作用？电路中设置了哪些联锁与保护环节?5. T68卧式镗床电气控制中，主轴与进给电动机电气控制有何特点？6.试述T68卧式镗床主轴电动机Ml高速起动控制的操作过程和电路工作19情况。 其电气控制电路中， 行程开关SQ sQISQ8各有何作用？安装 在何处？它们分别什么操作手柄来控制？7.试述T68卧式镗床主轴低速脉动变速时的操作过程和电路工作情况。8.试述T68卧式镗床电气控制特点。9.在XA6132卧式铣床电气控制电路中， 电磁离合器YCI、YC2 YC3的作用是什么？10.在XA6132卧式铣床电气控制电路中，行程开关SQI-SQ6各有何作用？11.在XA6132卧式铣床电气控制电路中，设置了哪些联锁与保护环节？12. XA6132卧式铣床主轴变速能否在主轴停止或主轴旋转时进行，为什么？13. XA6132卧式铣床进给变速能否在运行中进行？试述进给变速时的操作顺序及电路工作情况。14. XA6132卧式铣床电气控制具有哪些控制特点？15.图3-13提升机构PQR10B主令控制器电路有何特点？操作时应注意什 么?16.图3-13电路设置了哪些联锁环节?它们是如何实现的?17.桥式起重机具有哪些保护环节?18.电梯设置了哪些机械安全保护装置?19.电梯设置了哪些电气安全保护?20.交流双速电梯设置了几台电动机?它们的作用是什么?21.电梯是如何实现制动减速和平层停车的?22.简述交流双速信号控制电梯的运行控制过程。第三章 参考答案1.答：C650车床主轴电动机的控制特点：主轴电动机M1采用全压空载 直接启动，20能实现正、反向连续运转，为便于对刀操作，要求M1能实现 单向点动控制， 同时定子串入电阻获得低速点动。 停止时， 由于工件转动 惯量大，采用反接制动。时间继电器KT的主要作用是防止电动机启动、点动和制动电流对电 流表的冲击。2.答：C650车床电气控制的保护环节有：短路保护、过载保护、欠压和 失压保护。4.答：SQ1:实现摇臂上升与下降的限位保护；SQ2:实现摇臂松开到位， 开始升降的联锁；SQ3 SQ4:实现摇臂完全夹紧，液压泵电动机M3停止运转的联锁。电路中设置联锁环节有：SQ1实现摇臂上升与下降的限位保护；SQ2实现摇臂松开到位，开始升降的联锁；SQ3 SQ4实现摇臂完全夹紧， 液压泵电动机M3停止运转的联锁，M3正反转互锁。电路中设置保护环节有：短路保护、过载保护、欠压失压保护。5.答： 主运动与进给运动由一台电动机拖动， 主电动机能正、 反转连续 及点动控制，同时主电动机有制动停车环节， 主轴变速与进给变速可在主 电动机停车或运转时进行。为便于变速时齿轮啮合，应有变速冲动过程； 主电动机为双速电机， 有高、低两种速度供选择， 高速运转时应先经低速 起动。8.答：(1)主轴与进给电动机M1为双速笼型异步电动机；(2)电动机M1能正反转运行、正反向点动及反接制动；(3)主轴变速和进给变速均可在停车情况或在运行中进行；(4)主轴箱、工作台与主轴由快速移动电动机M2拖动实现其快 速移动。9.答：YCI:主轴运转；YC2工作台进给；YC3工作台快速移动。11.答：工作台的垂直、 横向和纵向运动由一台进给电动机拖动， 要求能 实现正、反转，同时要求同一时间只能有一个方向的运动， 故有联锁保护； 圆工作台的旋转运动21与工作台上下、 左右、前后六个方向的运动之间有联 锁控制；工作台的上下、左右、前后运动有限位保护。15.答：特点：线路简单，操作维护方便，经济性好。 在下述情况时应采用主令控制器发出指令，在控制相应的接触器动 作，以换接电路，进而控制提升电动机的控制方式：(1)电动机容量大，凸轮控制器触头容量不够；(2)操作频繁(约600次/分)；(3)要求电气设备有较高的寿命；(4)要求有较好的调速性能。16.答：参加教材P109-110。17.答：电动机的过流保护、 短路保护、零电压保护、 控制器的零位保护、 各运动方向的行程限位保护、 舱盖、栏杆安全开关及紧急断电保护， 必要 的报警及指示信号等。18.答：（1）电磁制动器；（2）轿门上的安全触板装置；（3）自动门锁机构；（4）轿顶安全窗；（5）轿顶安全栅；（6）限速器与安全钳；（7）缓冲器；（8）底坑防护栏。19.答：（1）门开关保护；（2）电梯终端超越保护；（3）超载保护。20.答：两台，M1为主拖动电机，M2为开关门电动机。2221.答：参见教材P126-127。22.答：参见教材P121-130。23第四章1.电气控制设计中应遵循的原则是什么?设计内容包括哪些主要方面?2.如何确定生产机械电气拖动方案?3.电气控制原理图设计方法有几种?常用什么方法?电气控制原理图的要 求有哪些?4.采用分析设计法，设计一个以行程原则控制的机床控制电路。要求工 作台每往复一次(自动循环) ，即发出一个控制信号，以改变主轴电 动机的转向一次。5.某机床由两台三相笼型异步电动机M1与M2拖动，其拖动要求是：1) M1容量较大，采用丫一减压起动，停车带有能耗制动；2) M1起动后经20s后方允许M2起动(M2容量较小可直接起动)；3) M2停车后方允许M1停车；4) M1与M2起动、停止均要求两地控制，试设计电气原理图并设置必要的电气保护。6.如何绘制电气设备的总装配图、总接线图及电气部件的布置图与接线图?7.设计说明书及使用说明书应包含哪些主要内容?第四章 参考答案1.答：电气控制设计中应遵循的原则是：?最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求；?在满足控制要求的前提下，设计方案力求简单、经济、合理，不盲目追求自动化和高指标；24?正确、合理地选用电器元件，确保控制系统安全可靠地工作；同时 考虑技术进步、造型美观；?为适应生产的发展和工艺的改进，在选择控制设备时，设备能力应 留有适当裕量。设计内容包括：根据控制要求，设计和编制出电气设备制造和使用 维修中必备的图样和资料等。 即电气原理图、 电气系统组件划分图、 元器 件布置图、安装接线图、电气简图、控制面板图、元器件安装底板图和非 标准件加工图、外购件清单、材料消耗清单、设备说明书等。2.答：主要根据生产机械的负载特性、工艺要求、环境条件及工程技术 条件进行选择，详情参见教材P133-135。3.答：电气控制原理图设计方法有： （1）分析设计法；（2）逻辑设计法。 常用分析设计法。电气控制原理图的要求有：（1）.应满足生产工艺要求，并设置相应的联锁与保护；（2）.应尽量减少控制电路中电流、 电压种类： 电压一般为380V、220V、110V、24V；（3）.确保电气控制电路工作的可靠性和安全性，包括：1）尽量减少电器元件的品种、规格和数量；2）正常工作中，尽量减少通电电器的数量；3）合理使用电器触头；4）正确接线，主要注意以下几点：A、正确连接电器线圈，电压线圈不能串联使用，对于电感量较大的电磁阀、电磁铁等的线圈不能与相同电压等级的接触器或中间继电 器线圈直接并联工作；B、合理安排电器元件触头位置；C避免出现寄生电路。255）尽量减少连接导线的数量，缩短连接导线的长度；6）尽可能提高电路工作的可靠性、安全性；（4）.应具有必要的保护；（5）.应简捷方便，即考虑操作、使用、调试与维修的方便，力求简 单经济。6.答：绘制电气设备的总装配图：（1）.整个系统集中、紧凑；（2）.发热大、震动大、噪声大的电气部件应远离操作者；（3）.急停按钮应放在方便操作、明显的位置，对于大型设备，应设 置多个急停按钮。绘制元件布置图：（1）.体积大、 重量大的元件放在配电板的下方， 发热元件应放在上 方；（2）.强弱电分开并屏蔽；（3）.元件的安装高度应适宜；（4）.元件布置整齐、美观、对称；（5）.元件之间留有适当间距。 绘制电气部件的接线图：（1）.符合相应国家标准；（2）.元件编号与导线线号应和原理图一致；（3）.同一元件的各部分必须画在一起；（4）.导线应标出型号、规格、截面积、颜色等；（5）.除大截面积导线外， 其余导线必须经过接线端子板， 不得直接进出；端子板间导线不得有接头。7.答：设计说明书及使用说明书应包含的主要内容有：（1）拖动方案选择依据及本设计的主要特点；（2）主要参数的计算过程；（3）设计任务书中要求的各项技术指标的核算与评价；（4）设备调试要求与方法；26（5）使用、维护要求及注意事项。27第五章1.整体式PLG组合式PLC由哪几部分组成？各有何特点？2. PLC控制与继电器控制比较，有何相同之处，有何不同之处?3. PLC的硬件指的是哪些部件？它们的作用是什么？4.为什么称PLC的继电器是软继电器？与物理继电器相比，其在使用上有何特点？5. PLC的软件是指什么？其编程语言常用的有哪几种？各有何特点？6. PLC的工作方式是什么？何为PLC的扫描周期？7.简述PLC的工作过程。8. PLC的主要性能指标有哪些？各指标的意义是什么？9.什么是可编程序控制器？它有哪些主要特点？其发展方向如何？10. PLC具有可靠性高、抗干扰能力强的主要原因是什么？11. PLC控制系统与传统继电器控制系统的主要区别是什么？12. PLC扫描过程中输入映像寄存器和元件映像寄存器（即输出映像寄存 器）各起什么作用？13. PLC如何分类？整体式结构与模块式结构各有什么特点？14.为什么PLC中软继电器的触点用于内部编程时可无限次使用？第五章 参考答案1.答：（1）整体式PLC的组成部分：CPU存储器、输入单元、输出单元、 电源、通信端口、I/O扩展端口等。其特点是：结构紧凑、体积小、成本 低、安装方便等。(2)组合式PLC的组成部分：CPU模块、输入单元模块、输出单元 模块、电源28模块、通信模块、带有总线的底板等。其特点是：配置灵活、 输入输出点数的数量可以自由选择、各功能模块可根据需要灵活配置等。2.答： (1)相同点：都包含输入部分、输出部分、控制部分；(2)不同点：继电器控制为接线程序控制，它是由分离元件(继电 器、接触器等)用导线连接起来加以实现的，它的程序就在接线之中，对 控制程序的修改必须通过改变接线来实现；PLC为存储程序控制，其工作 程序放在存储器中，系统要完成的控制任务是通过执行存储器中的程序来 实现的，控制程序的修改不需要改变PLC的接线，只需改变存储器中的某 些程序语句即可。3.答：PLC的硬件及各自的作用是：(1).中央处理器CPU其作用是：1) .接收并存储用户程序和数据；2) .诊断PLC内部电路的故障和软件错误；3) .通过扫描方式通过I/O部件接收现场数据和状态，并存入输入 映像存储器或数据存储器中；4) .(当PLC进入运行状态后)读取并解释、处理用户指令，输出结 果。(2).存储器RAM ROM PROM EPROMEEPRO等，用于存放系统程 序、用户程序、数据。(3).输入输出接口，用于PLC与外界连接。(4).电源，其作用是将交流电转换成直流电源，供CPU存储器等电 路工作，同时为外部输入电路提供24V直流电源。(5).其他部件：A、扩展口，用于将基本单元和扩展单元相连。B、通信接口：用于实现人-机、机-机对话。C智能I/O口 ：如高速计数模块。D编程工具：手持式编程器、图形编辑器、编程软件。29E、 智能单元：如A/D、D/A单元、高速计数单元等。F、 磁带机、EPRO写入器、存储卡、打印机等。4.答：PLC的继电器是软继电器，因为在PLC中的继电器并不是实际的继电器，它实质上是存储器中的每一位触发器，该位触发器为“1”时，相当于继电器接通；该位触发器为“0”时，相当于继电器断开。 在编程时可以无限次使用它们。PLC的继电器是软继电器与物理继电器相比，编程时可以无限次使 用，并且不需要做硬件连接，安装工作量小、使用方便、调试简单。5.答：（1）PLC的软件由系统程序和用户程序两大部分组成，系统程序由PLC制造商固化在PLC内部，用于控制PLC本身的运作，用户不能直接 修改。而用户程序由使用者编写并写入PLQ用来控制外部对象的运行， 是使用者根据具体控制对象编制的应用程序。（2）PLC的编程语言常用有：梯形图、指令表、功能图、逻辑图、高级语言等。6.答：（1）PLC的工作方式是：一个不断循环的顺序扫描工作方式。（2）PLC的扫描周期：PLC完成一次扫描所需的时间。7.答：简述PLC的工作过程：（1）.输入采样阶段：PLC首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存 入内存中各对应的输入映像寄存器中；（2）.程序执行阶段：根据PLC梯形图程序扫描原则，PLC按先左后右、 先上后下的步序逐点扫描；（3）.输出刷新阶段：在所有指令执行完毕后，输出映像寄存器中所有输出继电器的状态在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过一定 方式输出，驱动外部负载。8.答：PLC的主要性能指标有：(1) 存储容量：用户程序存储器的容量，中小型PLC的存储容量一般 为8K以下，30大型PLC的存储容量可达256K-2M(2) 输入输出点数：PLC面板上连接输入输出信号用的端子的个数；(3) 扫描速度：PLC执行程序的速度；(4) 编辑指令的种类和数量；(5)扩展能力：I/O点数的扩展和功能的扩展；(6)智能单元的数量。9.答： (1)可编程序控制器的定义：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。 它采用了可编程序的存储器， 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指令，并 通过数字式或模拟式的输入和输出， 控制各种类型的机械或生产过程。 可 编程控制器及其有关外围设备， 都按易于与工业系统联成一个整体， 易于 扩充其功能的原则设计。(2)PLC的主要特点：1).抗干扰能力强，可靠性高、寿命长2).控制系统结构简单、通用性强、应用灵活3).编程方便、易于使用4).功能完善、扩展能力强5).控制系统设计、安装、调试方便6).维修方便、维修工作量小7).结构紧凑、体积小、重量轻PLC的发展方向：高速化、大容量化、智能化、网络化、标准化、系列化、小型化、廉价化。10.答：PLC具有可靠性高、抗干扰能力强的主要原因是它采用微电子技 术，大量的开关动作由无触点的电子存储器件来完成， 大部分继电器和繁 杂的连线被软件程序所取代。3111.答：PLC控制系统与传统继电器控制系统的主要区别是：PLC控制系统 的继电器是软继电器， 编程时可以无限次使用， 更改控制方式时只需更改 程序即可，不需要做硬件连接，安装工作量小、使用方便、调试简单；而 传统继电器控制系统中， 采用了大量的物理电子器件， 其继电器是物理继 电器，其触头数量确定，控制线路连接繁琐，一旦确定就不易更改。12答：输入映像寄存器用于存放输入端的输入状态； 元件映像寄存器（即 输出映像寄存器）用于存放程序执行的结果。13.答：APLC的分类方法：（1）按I/O点数分：1）.小型机：I/O点数在256点以下；2）.中型机：I/O点数在256-2048点之间；3）.大型机：I/O点数在2048点以上。（2）按结构形式分：1）.整体式结构；2）.组合式结构。B整体式结构与模块式结构PLC的特点：整体式结构PLC结构紧凑、 体积小、成本低、安装方便等；组合式PLC配置灵活、输入输出点数的数 量可以自由选择、各功能模块可根据需要灵活配置等。14.答：PLC的继电器并不是实际的继电器，它实质上是存储器中的每一 位触发器，该位触发器为“1”时，相当于继电器接通； 该位触发器为“0” 时，相当于继电器断开，所以在编程时可以无限次使用它们。32第六章1.将下图的梯形图写出语句表程序2.将下图的梯形图写出语句表程序3.画出下列语句表程序所对应的梯形图LDX001ANIX005OR X002ORIM101ANDX003ANBOR M100ORIM1021LDX004OUTY 000334.画出下列语句表程序所对应的梯形图LDX000LDM3PLSM3SM5LDX002LDM4PLSM4RM55.设计一个下图所要求的延时断开程序， 画出梯形图，写出语句表程序6.用两个计数器设计一个定时电路，在X000接通10h后将Y000接通。7.用两个定时器设计一个定时电路，在X000接通1800s后将Y001接通8.小车在初始位置时限位开关X000接通，按下起动按钮X003,小车按下图所示顺序运动，最后返回并停止在初始位置。试绘出功能图9.试设计满足下图所示波形图的梯形图34第六章 参考答案1.答：（左右两列；从上到下，从左到右）LD X003OR M001ANBLD T0ANI C0ORBOUT Y000从上到下，从左到右）LD X003MC N1SP M0LD X003OUT Y002MCR N1MCR N0LD X000ANI X001AND X002LD X004 ANIX005 ORM002 ANIM000 ORB2.答：（左右两列；LD X000MCN0SPM0LDX001OUTY000LDX002OUTY00135第七章LD 10.0A I0.1LPSAN I0.3=Q0.2LRDA I0.5=M3.7LPPAN I0.4=Q0.41.QG.O1写出下图所示梯形图的语句表程序。2.写出下图所示梯形图的语句表程序3.根据下列指令表程序，写出梯形图程序364根据下列指令表程序，写出梯形图程序LDI0.1A10.5AI0.0=M3.7LPSLPPANI0.1ANI0.4=Q2.1=Q0.3LRD5.用接在10.0输入端的光电开关检测传送带上通过的产品，有产品通过时10.0接通，如果在10S内没有产品通过，由Q0.0发出报警信号， 用10.1输入端外接的开关解除报警信号。画出梯形图，并写出对应 的指令表程序。6.使用置位、复位指令，编写两台电动机的控制程序，控制要求如下：(1)起动时，电动机M1先起动，M2电动机方可起动，停止时，电动 机Ml、M2同时停止。(2)起动时，电动机M1 M2同时起动，停止时，只有在电动机M2停 止后，电动机M1才能停止。7.在按钮10.0按下后Q0. 0接通并自保持，如下图所示。当10.1输入3个脉冲后(用Cl计数)，T37开始定时，5s后Q0.0断开，同时Cl复位，在可编程序控制器刚开始执行用户程序时，C1也被复位，试设计梯形图程序10Jn37_rLTUlr8.画出下图中Q0.1的波形图9.设计符合下述控制要求的控制电路，并画出运用PLC实现其控制要求的输入输出接线图，编制梯形图程序。(1)起动时，电动机M1起动后，M2才能起动；停止时，M2停止后M1才能停止。(2)电动机M1先起动后，M2才能起动，M2能单独停车；(3)电动机M1起动后，M2才能起动，M2并能点动；(4)电动机M1先起动后，经过lmin延时后电动机M2能自行起动。(5)电动机M1先起动后，经过30s延时后M2能自行起动，当M2起动 后M1立即停止。10.有一个由四条皮带运输机组成的运输系统，分别用四台电动机(M1M4滞动，控制要求如下：38(1)起动时先起动最后一条皮带机(M4),经过5s延时，再依次起动其 它皮带机。5s 5s 5sM4-M3M2-M1(2)停止时应先停止最前一条皮带机(M1)，待运料完毕后再依次停止其它皮带机5s 5s 5sM1M2-M3-M4(3)当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运料完毕后才停止。例如M2故障，M1 M2立即停，经过5s延时后，M3停，再过5s,M4停。设计符合上述控制要求的控制电路， 并画出运用PLC实现控制要求的 输入输出接线图，编制梯形图程序。11.在传送线上有4节传送带，由M1M4四台电动机驱动，如下图所示。为了节省能源，要求只有当某一节传送带上有产品时开动， 而没有产 品时那些传送带则停止不动。当产品在传送带时，光电开关PH检测到即发出信号，使该传送带工作。当产品快到下一节传送带时，超出 光电开关的检测范围，延时3s后，这一个传送带就停止工作。用PLC对传送带进行控制，39编写满足要求的梯形图程序。12.电动葫芦起升机构的动负荷试验控制要求如下：(1)可手动上升、下降。(2)自动运行时，上升6ST停9ST下降6sT停9s,反复运行1h后发出声光信号，并停止运行40试编制用PLC实现上述控制要求的梯形图程序。13.设计一个十字路口交通指挥灯控制系统， 其示意图如下图a所示。具 体控制要求是：设置一个控制开关，当它闭合时，信号灯系统按下图b所示时序循环运行；当它断开时，信号灯全部熄灭。试画出输入输 出设备与PLC的接线图，并用多种方式设计梯形图程序。线式异步电动机的起动转子电路中串入电阻， 示。起动时接触器KMl整个电阻R1;起动2s通，短接转子回路的一下R2;又经过1s后，KM3改为R3;再过0.5s KM2子外接电阻全部短接，毕。试编制用PLC实现上述控制要求的梯形图程序。15.液压动力滑台是完成进给运动的部件， 下图a）是工艺流程图，图b） 为其二次14.为了限制绕 电流， 在其 如下图所 合上，串上后，KM4接段电阻，剩接通，电阻也合上，转起动过程完北1）示意图南北红灯I东 两 埔灯 来曲和 T 东曲 红 灯南北觀 J南 北 窗灯b） 时序图41工进元件示意图，工作循环如图c）。请用多种方法设计既42能单周工作，又能自动循环的PLC控制梯形图程序VVLYV2,YV5 得电门功佛湃16.送料车运行如下图所示，该车由电动机拖动，电动机正转，车子前进, 电动机反转，车子后退。对送料车的控制要求是：(1)单周工作方式：每按动送料按钮，预先装满料的车子便自动前进， 到达卸料处(SQ2)自动停下来卸料，经延时t1，时间后，卸料完毕， 车子自动返回装料处(SQl)，装满料待命。再按动送料按钮，重复上述过程。(2)自动循环方式：要求车子在装料处装满料后就自动前进送料，即 延时t2秒装满料后，车子不需等按动送料按钮，车子再次前进，重 复上述过程，实现送料车自动送料。试用PLC对车子进行控制，编制满足要求的程序。按&洋 SQiSQ26QS冥申SQ4F YV3 先也电 YVI 先电 VV2. YVJW 仁 YV2得电 W2 簿电 矢电 IYV3 得电iSQI h匸逬豊m4317.已知纵横油缸液压进给加工控制电路设计时的工作循环如下图a所示，其状态表如图b所示，试用多种方法设计PLC控制梯形图工样熔执看单元检乜計无 件YYYV2YV3 YV4 YV5 VCSQI SQ2 SQ3 SQ453 SQO su0If血-10 |010001SBIX0flt00丄2SQ3+-01fl10003SQ3十十QJ1K00G4横工进SQ54-4Q110005M退SQS+*+0t1：0 *1006sya-VH-0丄&101t0000SOI-1“IQ-1clb)第七章参考答案1答：（左右两列；从上到下，从左到右）LD 10.0A 10.2快44AN I0.3Q0.045LDI0.1LDQ0.0LDI0.4LDI0.5ONI0.6=Q0.1ALDAM0.1OLD=Q0.22.答：（左右两列；从上到下，从左到右）LD I0.0 =M0.0LD M0.0A Q0.1= M0.1LD M0.0O Q0.1AN M0.1= Q0.146第八章1. PLC程序中，在哪些情况下允许双线圈输出？2.设计出下图所示的顺序功能图的梯形图程序，TO的设定值为6S。3.用SCR指令设计下图所示的顺序功能图的梯形图程序4.下图中的三条运输带顺序相连，按下起动按钮，3号运输带开始运行,5s后2号运输带自动起动。再过5s后I号自动起动。停机的顺序与47起动的顺序刚好相反，间隔时间仍然为5s。画出顺序功能图，并设482号H 号厂 （）5.初始状态时，下图中的压钳和剪刀在上限位置，X000和X001接通。按下起动按钮X000,工作过程如下，首先板料右行（Y000接通）至X003接通，然后压钳下行（Y001接通并保持）。压紧板料后，压力继电器X004接通，压钳保持压紧，剪刀开始下行（Y002接通）。剪断板料后，X005接通，压钳和剪刀同时上行（Y00