电气控制与PLC应用第三版张伟林习题答案

电气控制与PLC应用(第3版)习题答案

课题一练习题参考答案

任务一认识三相交流异步电动机

i.答：三相鼠笼式异步电动机主要由定子和转子两大部分构成。定子由机座、定子铁

心、定子绕组构成。转子由转轴、转子铁心和转子绕组构成。

2.答：因三相异步电动机的额定转速接近旋转磁场的转速，由旋转磁场转速计算公式

n,=竿可得，p=60/i/n,=60x50/1000=3,所以转速950r/min的电动机为6极电动机。

3.答：电动机转子的转速与旋转磁场转速之差叫做转速差，转速差与同步转速的比值

叫转差率，用S表示，即：5=色二1。在电动机启动过程中转速n逐渐增大，转差率相应

减小。

4.答：(1)|L5KW|为额定功率;|380/220VI为额定电源线电压,且因为绕组连接方式。

(2)当电源线电压为380V时做星形连接：当电源线电压为220V时做三角形连接。

(3)此时电动机处于欠压启动和运行状态，其实际功率为额定功率的1/3。

任务二实现电动机点动控制

1.答：主电路是电动机电流流经的电路，主电路的特点是高电压(380V)、大电流。控

制电路是起控制作用的电路，控制电路的特点是电压不确定(有24V,36V,48V、110V、

220V.380V6个等级)、小电流。

2.答：交流接触器通常有3对主触头、4对辅助触头(其中2对常开触头，2对常闭触

头).其线圈额定电压有四种等级，即：380V、220V、110V、36V,供使用不同电压等级的

控制电路使用。接触器的选用方法如下：

(1)选择接触器的类型。通常交流负载选用交流接触器，直流负载选用直流接触器。

(2)选择接触器主触头的额定电流。接触器主触头的额定电流应大于或等于所控制负

载的工作电流。

(3)选择电磁线圈的额定电压。线圈的额定电压应与设备控制电路的电压等级相同。

3.答：接触器灭弧罩的作用是减小和消除触头电弧，灭弧罩对接触器的安全使用起着

重要的作用。

4.答：熔断器的选择方法是，先根据被保护电路的工作电流选择熔体的额定电流，然后

根据熔体额定电流选择熔断器的额定电压和额定电流以及熔断器的类型。熔断器的额定电流

要大于或等于所装熔体的额定电流。

5.答：电动机主电路中的熔断器为了避开电动机启动时较大电流的影响，熔体额定电

流值选的较大，因此不能起到过载保护作用。

6.答：接触器的触头有主、辅之分，其辅助触头额定电流为5安，主触头额定电流很

大，需要有专用的灭弧装置。而中间继电器的触头无主、辅之分，电流均为5安。

7.答：中间继电器在电路中起着信号传递、分配等作用。

8.答：点动控制主要用于机床加工前的准备工作。如加工前的对刀、调整工件位置等，

还常用电动葫芦等起重设备的控制。

任务三实现电动机自锁控制

1.答：松开启动按钮后，接触器线圈通过自身辅助常开触头的闭合使其仍保持通电状态

叫做自锁控制。教材中图1.22所示的控制电路正、误情况如下：

(a)图不能实现自锁控制。错误原因：自锁触头不应与停止按钮SB2并联。

(b)图不能实现自锁控制。错误原因：停止按钮和自锁触头接线错误，若按下启动按钮

SB1,将造成电源短路事故。

(c)图可以实现自锁控制，但不能停车。错误原因：自锁触头联锁了停止按钮。

(d)图电路不能正常工作。错误原因：停止按钮与启动按钮并接，造成电动机自行启动。

(e)图不能实现自锁控制。错误原因：自锁触头并联接触器线圈，若按下启动按钮SB1,

将造成电源短路事故。

(f)图电路正确，可以实现自锁控制。

2.答：热继电器的选用方法如下：

(1)选类型。一般情况，可选择两相或普通三相结构的热继电器，但对于三角形接法的

电动机，应选择三相结构并带断相保护功能的热继电器。

(2)选择额定电流。热继电器的额定电流要大于或等于电动机的工作电流。

(3)合理整定热元件的动作电流。一般情况，将整定电流调整在与电动机的额定电流相

等即可。

3.答：热继电器的整定电流是指热继电器长期工作而不动作的最大工作电流。整定电流

的调整方法如下：一般情况，将整定电流调整在与电动机的额定电流相等即可。但对于启动

时负载较重或启动比较频繁的电动机，整定电流可略大于电动机的额定电流。

4.答：电动机的主电路中的熔断器为了避开电动机启动时较大电流的影响，熔体额定

电流值选的较大，因此不能起到过载保护作用。而热继电器的热元件具有热惯性，在电动机

启动时，热元件的延时保护特性可保证热继电器不会误动作，而在正常工作时，又可根据整

定电流起可靠的过载保护。所以，在电动机的控制电路中，熔断器起短路保护，热继电器起

过载保护，两者具有不同的保护作用。

5.答：接触器自锁控制线路的欠压保护是：当线路电压下降到一定值时，接触器电磁系

统产生的电磁吸力减少。当电磁吸力减少到小于复位弹簧的弹力时，衔铁就会释放，主触头

和自锁触头同时分断，自动切断主电路和控制电路，使电动机断电停机。

接触器自锁控制线路的失压保护是：电动机在正常工作时，由于某种原因突然断电时，

能自动切断电动机的电源。而当重新供电时，保证电动机不可能自行启动的一种保护。

6.答：在多地控制一台电动机时，要将启动按钮相互并联，停止按钮相互串联。

任务四实现电动机点动与自锁混合控制

1.答：一般来讲，低压断路器有短路保护、过载保护和欠压保护三种保护功能。

2.答：两台电动机顺序启动、同时停车的控制线路如下图所示。

3.答：两台电动机顺序启动、逆序停车的控制线路如下图所示。

任务五实现电动机正反转控制

1.答：将三相异步电动机的三根电源线任意对调其中两根，便改变电动机的转向。

2.答：为了防止误操作或接触器触点熔焊产生的电源短路事故，在正反转控制线路中

必须要有接触器联锁控制。

3.答：适用于从正转直接启动反转，或者是从反转直接启动正传。

4.答：图（a）不能，错误原因：联锁触头位置接错。图（b）不能，错误原因：自锁

触头位置错，联锁触头错用常开触头并且位置错。图（c）不能，错误原因：KM2受到KM1

的顺序限制，KM2不能工作。图（d）不能，错误原因：自锁触头使用常闭触头。

任务六实现工作机械行程与位置控制

1.答：行程开关与按钮都是主令电器，但两者的操作方式不同，按纽是用手指按动操

作，而行程开关则是利用机械运动部件的碰撞来实行动作的。

2.答：行程开关通过接受运动部件的碰撞，从而将机械信号转变为电信号，用以控制机

械动作或用作行程控制。通常，行程开关常被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械

按一定的位置或行程实现自动停止、改变方向或自动往返运动。

任务七实现电动机丫一△降压启动控制

1.答：目前常用的时间继电器有晶体管式和空气阻尼式两种，延时方式有通电延时型和

断电延时型两种。选择和使用时间继电器应注意以下几点：

（1）根据系统的延时范围和精度选择时间继电器的类型和系列。在延时精度要求不高

的场合，可选用空气阻尼式时间继电器；要求延时精度高、延时范围较大的场合，可选用晶

体管式时间继电器。

(2)根据控制线路的要求选择时间继电器的延时方式。

(3)时间继电器电磁线圈的电压应与控制线路电压等级相同。

2.答：Y-△降压启动的优点是：启动设备简单，启动电流较小。

缺点是：启动转矩较小，一般用于电动机的轻载或空载启动。

3.答：在常用的低压电器中，交流接触器、中间继电器、时间继电器属于控制器件；热

继电器、熔断器属于保护器件；低压断路器既有控制功能，也有保护功能。

任务八实现电动机调速控制

1.答：由电动机的转速公式〃=平(1-5)可知，电动机的调速有以下三种方式：变极调

速、改变转差率调速和变频调速。

2.答：机床电气控制电路包括主电路、控制电路、照明电路以及指示电路等辅助电路。

课题二练习题参考答案

任务一PLC基本知识与操作

1.答：PLC输入端口用来接收外部开关量输入信号。PLC输入端内部电路采用光电耦

合器可以提高PLC的抗干扰能力和安全性能，进行高低电平(24V/5V)转换。

2.答：PLC输出端口的作用是控制外部负载，负载串接在外部电源、输出端Y和输出

公共端(C0M1,COM2……)之间。输出端口电路有继电器、晶体管和晶闸管三种形式。

继电器输出端口适用于AC250V以下、DC30V以下性质的负载；晶体管输出端口适用于

DC5〜30V性质的负载；晶闸管输出端口适用于AC85〜242V性质的负载。

3.答：输入、输出端口中不存在X8、X9、Y8、Y9地址编号，因为输入、输出端口采

用的是八进制编码。

4.答：POWER为电源指示灯；RUN为程序运行指示灯；BATT.V为内部电池电压下降

指示灯；PROG.E为程序运行错误指示灯；CPU.E为CPU运行错误指示灯；INLED为输入

指示灯；OUTLED为输出指示灯。

5.解:

PLC端口分配表。

输入输出

输入端口输入元件作用输出端口输出元件控制对象

X10SB点动按钮Y10HL指示灯

X010

0一||-------------------(Y0100LDX010

1OUTY010

2END

2----------------------------------------------------------[END

任务二应用PLC实现电动机自锁控制

1.答：AND和ANI都是单个触点串联指令，不同的是AND串联一个常开触点，AN1串

联一个常闭触点。

2.答：OR和ORI都是单个触点并联指令，不同的是OR并联一个常开触点，ORI并联一

个常闭触点。

3.答：在PLC控制系统中，停止按钮和热继电器要使用其常闭触头的原因是：如果连

接停止按钮或热继电器的外部线路因故障原因断开时，程序会自动停止运行，安全性能高。

4.答：在电动机多地控制中，各地启动按钮要并联使用同一个输入端口，各地停止按

钮串联后使用另一个输入端口。

5.答：指令表如下:

0LDX010

1ORY010

2ANDX011

3OUTY010

4LDX012

5ORY011

6ANDX013

7ANDY010

8OUTYOU

9END

启动触点是X010、X012,停止触点是X011、X013,自锁触点是Y010、Y01L联

锁触点是Y010。

任务三应用PLC实现点动与自锁混合控制

1.答：相同点：辅助继电器M与输出继电器Y都有线圈和触点。不同点：辅助继电触

点不能直接驱动外部负载，只能使用于程序内部，而输出继电器Y的触点不但能在程序内

部使用，而且也能驱动外部负载。

2.解：两个或两个以上触点并联连接的电路称为并联电路块。当并联电路块与前面的

电路串联连接时，使用ANB指令。

3.答：两个或两个以上触点串联连接的电路称为串联电路块。当串联电路块与前面的

电路并联连接时,使用ORB指令。

4.解:

X001X000

<Y000)

Y000

{END

5.解:

X000M8013

0^4——IJ<Y000)

xooo

4------------------{END

6.解:

)

)

]

任务四应用PLC实现顺序启停控制

1.答：（1）

(2)

PLC端口分配表

输入输出

输入端口输入元件作用输出端口输出元件控制对象

XISB1启动按钮Y1KM1电机Ml

X2SB2停止按钮Y2KM2电机M2

X3KH1、KH2过热保护

(3)

2.答：（1）

(2)

PLC端口分配表

输入输出

输入端口输入元件作用输出端口输出元件控制对象

XISB1启动按钮Y1KM1主电机Ml

X2SB2停止按钮Y2KM2风冷电机M2

X3KH1Ml过热保护

X4KH2M2过热保护

(3)

任务五应用PLC实现正反转控制

1.答：因为PLC在输出刷新阶段，正转接触器的断开（闭合）与反转接触器的闭合（断

开）是同时进行的，如果没有接触器硬件联锁，易发生电源短路事故。另外如果发生接触器

触头熔焊时，如果没有接触器硬件联锁，则发生电源短路事故。

2.答：（1）控制电路图:

（2）输入/输出端口分配表:

输入输出

输入端口输入元件作用输出端口输出元件作用

X0KH（常闭触头）过载保护Y0接触器KM1正转

XISB1（常闭按钮）停止Y1接触器KM2反转

X2SB2（常开按钮）启动

（3）控制程序:

任务六应用PLC实现电动机丫一△降压启动控制

1.答：

MPS进栈指令运算器结果送入堆栈第一级单元，堆栈各级数据依次下移到下一级单

元；

MRD读栈指令将堆栈第一级单元的数据送入运算器，堆栈各级数据不发生上移或下

移；

MPP出栈指令将堆栈第一级单元的数据送入运算器，堆栈各级数据依次上移到上一

级单元。

2.答：指令表如下，该程序使用了两级堆栈。

0LDX00211MPP

10RY00012OUTTOK60

2ANDX00115MRD

3ANDxooo16ANDTO

4OUTY00017OUTT1K10

5LDY00020MPP

6MPS21LDT1

7ANIY00222ORY002

8MPS23ANB

9ANITO24OUTY002

10OUTY00125END

3.答：（1）输入/输出端口分配表

输入输出

输入端口输入元件作用输出端口输出元件控制对象

XISB1停止按钮Y1HL1指示灯1

X2SB2启动按钮Y2HL2指示灯2

X3KH热继电器Y3KM电动机M

(2)控制程序:

)

>

}

)

任务七应用PLC实现单按钮启动/停止控制

1.答：在PLC程序中，可以应用计数器来实现计数控制。计数器的分类如表所示.

计数器名称编号范围计数范围

普通用C0〜C990〜32767

16位增计数器

掉电保持用C100-C1990〜32767

普通用C200〜C219-2147483648—2147483647

32位增减计数器

掉电保持用C220〜C234-2147483648-2147483647

高速计数器掉电保持用C235〜C255-2147483648-2147483647

2.答：ALT指令的功能是交替输出，作用是在执行中每个扫描周期其输出状态便翻转

一次。所以，常采用脉冲执行方式，即加上指令后缀P。这样，只在指令执行条件满足后的

第一个扫描周期执行一次指令。

3.答：M8011以10毫秒的频率周期振荡，所以从开始计数到Y0通电的时间为:

10msx3600000=36000000ms=36000s=1Oh。

4.答：(1)控制电路图:

（2）输入/输出端口分配表:

输入输出

输入端口输入元件作用输出端口输出元件作用

xoKH（常闭触头）过载保护Y0接触器KMI正转

XISB1（常闭按钮）停止Y1接触器KM2反转

X2SB2（常开按钮）启动

（3）控制程序:

TOY001

07^{Y000

Y001K300

---III---{TO)

Y000

Y000Kll

10T卜{CO

15{RSTC0

X001

{ZRSTY000Y001

X000

Y000T1Y000

25—HF{Y001

Y001K200

<T1)

34{END

任务八高速计数器的一般应用程序

1.答：因为普通计数器只能接收频率为几十Hz以下的低频脉冲信号，但在实际生产中，

PLC可能要处理几KHz以上的高速信号，所以在高速信号情况下要使用高速计数器。

2.答：普通计数器计数时为了消除按钮抖动信号的影响，在PLC的系统程序中为输入

端设置了10ms的延迟时间。

3.答：高速计数器分为单相单计数输入、单相双计数输入和双相双计数输入三类。高速

计数器都是32位断电保持型双向计数器，计数范围为一2147483648〜+2147483647。

4.答：单计数输入的高速计数器C235〜C245的功能是增计数还是减计数由特殊辅助

继电器M8235〜M8245的状态决定，M8235〜M8245状态ON是减计数，状态OFF或者程

序中不出现M8235-M8245是增计数。

5.答：特殊辅助继电器M8246〜M8250的状态只表明其相应双计数输入的高速计数器

是增计数状态或减计数状态，M8246〜M8250状态ON表明是减计数状态，状态OFF是增

计数状态。

课题三练习题参考答案

任务一应用单流程模式实现三台电动机顺序启动控制

1.答：状态流程图是利用状态继电器S来描述顺序控制功能的图形。状态流程图主要

由状态继电器、控制对象、有向连线和转移条件组成。

2.答：步进指令有STL、RET两条。STL指令是步进开始指令，用以建立临时左母线,

并将步进接点接到临时左母线上。RET指令是步进结束指令，其功能是返回到主母线的位

置，仅在最后一个状态继电器的末行使用一次。

3.答:

M8002

0{SET

3(STL

4{ZRSTY000

TO

{SET

15{STL

16{SET

T1

20{SET

23{STL

24{SET

任务二应用选择流程模式实现运料小车的控制

1.答：在选择流程模式中，每一时刻只能选择一条分支程序运行，不会出现几条分支程

序同时被运行的现象，因此，每一时刻只能有一个活动继电器，不会同时出现几个活动继电

器。在图3.8所示的运料小车控制程序中，Y0出现两次并不是双线圈输出现象，而是S500

和S510两个状态中，不管哪个状态继电器为活动状态继电器，运料小车Y0都要运送物料

右行。

2.答：选择结构的状态流程图在分支时出现多个转移条件，当满足某个转移条件时，便

转移到某个分支。汇合特点是每个分支单独汇合于同一个状态。

3.答:

M8002

0------1|-------------------------------[SETSO}

3----------------------------------------[STLSO}

XOOOXOO1

4—II—1^1--------------PETS20]

XOO1

j-------------[SETS21}

13----------------------------------------[STLS20]

14--------------------------------------------------------(YOO1)

X002

15―||-------------------------------[SETS22}

4.答:

XI、XO=11>即XI、xo均闭合,选择卸在A处;

XI、XO=10＞即XI闭合、XO断开，选择卸在B处;

XI、XO=O1＞即XI断开、XO闭合，选择卸在C处;

XI、X0=00＞即XI、XO均断开，选择卸在D处。

-1JM8002

X2

任务三应用并行流程模式实现交通信号灯控制

1.答：并行结构的状态流程图在分支时只出现一个转移条件，当满足转移条件时，转

移到所有的分支。汇合特点是多个分支都完成工作后，同时满足转移条件时，程序汇合于同

一个状态。

2.

任务四应用混合流程模式实现电动机3速控制

1.答：在图3.16所示的电动机3速控制状态流程图中，SO和S1为并行流程模式，程

序运行时初始脉冲M8002使初始状态继电器SO和S1同时为活动状态；SO为单流程模式,

转移条件X0满足时，转移到S20状态；S20、S21、S22均为选择流程模式，例如在S20状

态中，当按下启动/调速按钮X0时，转移到S21状态，当按下停止按钮XI时，转移到SO

状态。

2.答：各状态继电器的作用如下：SO为初始状态继电器，用于初始化程序；S1为设置

状态继电器，当其为活动状态时，控制变频器正转输出，并且在S20、S21、S22常开触点闭

合时实现低速、中速、高速输出；S20为电动机低速运行状态，实现电动机的低速控制；S21

为电动机中速运行状态，实现电动机中速控制；S22为电动机高速运行状态，实现电动机高

速控制。

3.答：在电动机3速控制程序中，若去掉定时器TO、Tl、T2,程序将不能满足控制要

求。因为在程序中无论是从低速向中速、从中速向高速还是从高速向中速转移时，都要同时

满足两个条件，即相应的定时器定时时间到并且按下调速按钮X0,才能实现状态转移。如

果去掉3个定时器，状态之间的转移条件只剩调速按钮X0,而X0又在多个状态中充当转

移条件，这样程序就会出现连续转移的现象。

4.答:

M8002T1

0{SETSO26―||------------------------------[SETS22]

29----------------------------------------[STLS22]

3{STLSO]

4{ZRSTY001Y00230{RSTY001]

X000

9Tl-{SETS20{SETY002]

K100

------------------(T2)

12{STLS20]

13{SETY001{SETS23]

{SETY00238----------------------------------------[STLS23

K100

<T039----------------------------------------[SETY001]

TOK50

----------------------------------------CT3)

18{SETS21]

T3

43―||------------------------------------------------(SO)

21{STLS21

46---------------------------------------------------------[RET]

22{RSTY002]

K50

a47---------------------------------------------------------[END]

课题四练习题参考答案

任务一应用数据传送指令实现电动机的丫一△降压启动控制

1.答：只具有接通（ON或1）或断开（OFF或0）两种状态的元件称为位元件。字元

件是位元件的有序集合。FX系列的字元件最少4位，最多32位。字元件有位组件和T、C、

D、V、Z等寄存器。

2.解：

K1X0：X3〜X0、4位

K2M10：M17〜M10、8位

K8M0：M31-M0、32位

K4S0：S15〜S0、16位

K2Y0：Y7〜Y0、8位

K3X10：X23〜X10、12位

3.答：16位数据寄存器所能表示的有符号数的范围为K―32768〜32767。所能表示的

十六进制数的范围为H0〜HOFFFF。32位数据寄存器所能表示的有符号数的范围为K-2

147483648—2147483647,所能表示的十六进制数的范围为H0〜HOFFFFFFFF。

4.答：Y3~Y0的位状态为0101。

5.解:程序如下:

任务二应用触点比较指令实现彩灯循环控制

1.解:

2.答：图4.8所示程序中彩灯变化速度是1次/s,如果要求彩灯变化速度2次/s,程序

如下:

X000M8012K100

_____1I_______I1_____

01111__________________________rco\

5[=COK50}-----------------------------[RSTCO]

xooo

13[=COKO}------------[MOVPHOK2Y000]

23[=COK5}------------[MOVPHOFFK2Y000]

33[=COKio}------------[MOVPHOK2Y000]

43[=COK15}------------[MOVPH81K2Y000]

53[=COK20]------------[MOVPH42K2Y000]

63[=COK25)------------[MOVPH24K2Y000]

73[=coK30]------------[MOVPH18K2Y000]

83[=COK35)------------[MOVPH24K2Y000]

93[=COK40)------------[MOVPH42K2Y000]

103[=COK45)------------[MOVPH81K2Y000]

113__________________________rFNin1

任务三应用算术运算指令实现功率调节控制

1.解：程序运行结果如下图所示。

2.

M8002

0—-------------[MOVK85DO

85

____________TMOVK23DIO

23

M8000

11■___PADDDODioD90

8523108

——[SUBDODIOD30

852362

—M[ULDODIOD40

85231955

—D[IVDODIOD50

85233

_PMOVD51D51

1616

45-----------------------------------------[END

2.解：设数据由K1X0构成。

3.答：解：设两个数据分别由K1X0、K1X4构成。

M8000

OTI--[MOVK1X000DO

-[MOVK1X004DI

------------[SUBDODID2

M8020

18―||------------------------------------------(Y000)

M8020

20—弘---------------------------(Y001)

22------------------------------------------------[END

任务四应用组件比较指令实现不同规格的工件分别计数

1.答：标志位M2接通，标志位MO、Ml断开。

2.答：当X3〜X0全部接通，执行“CMPK1X0HOFY0”指令语句后，标志位Y1接

通，标志位YO、Y2断开。

当X3〜X0全部断开，执行“CMPK1X0HOFY0”指令语句后，标志位Y2接通，标

志位YO、Y1断开。

任务五应用时钟控制功能实现马路照明灯控制

1.填空：3

2.填空：MIO、MIO、Mil、Mil、Mil、M12

任务六应用循环指令编写求和程序

1.填空：FOR、NEXT,循环体

2.答：200ms,当程序的扫描周期值超过监视定时器的设定值时，就要应用WDT指

令，在程序中插入数个监视定时器刷新指令WDT,将程序分成若干段，让每段程序运行的

扫描周期时间小于监视定时器的设定值。

任务七应用跳转指令实现手动/自动工作方式选择控制

1.答：因为程序中手动/自动程序段不可能同时被执行，所以程序中的线圈Y0不能视

为双线圈。

2.答：标号P放置在程序梯形图左母线的左边。程序中不能出现相同的标号。多个跳

转指令可以使用同一个标号。

任务八应用子程序调用指令编写应用程序

1.答：标号P放置在程序梯形图左母线的左边。程序中不能出现相同的标号。多个

CALL指令可以调用同一个标号。

2.填空：标号P、SRET、FEND、END、主程序

3.填空：标号、SRET、T192-T199

4.答：跳转指令用于跳过顺序程序中的某一部分，以控制程序流程。子程序调用指令用

于多次执行某一子程序段，执行子程序时，程序流程中断主程序，转去执行以标号P为入口

地址的子程序，子程序结束后，程序流程自动返回主程序中断处顺序执行主程序的下一条指

令语句。子程序调用指令可以嵌套，嵌套总数可达5级.

任务九组装5人竞赛抢答器

1.解:

XOOOM8013

°TI------1I------------------------[INCPDO

5[=DOK10J----------------------[RSTDO]

X000

—14-------------------

M8000

II||------------------------------------------------[SEGDDOK2Y000}

20