电气控制与PLC应用技术FX3U第4版何瑞课后参考答案

第1章1．开关设备通断时，触头间的电弧是如何产生的？常用哪些灭弧措施？答案：当开关电器的触头分离时，触头间的距离很小，触头间电压即使很低，但电场强度很大（E=U/d），在触头表面由于强电场发射和热电子发射产生的自由电子，逐渐加速运动，并在间隙中不断与介质的中性质点产生碰撞游离，使自由电子的数量不断增加，导致介质被击穿，引起弧光放电，弧隙温度剧增，产生热游离，不断有大量自由电子产生，间隙由绝缘变成导电通道，电弧持续燃烧。灭弧方法：吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头表面材料。2．写出下列电器的作用、图形符号和文字符号：（１）熔断器（２）组合开关（３）按钮开关（４）自动空气开关（５）交流接触器（６）热继电器（７）时间继电器（８）速度继电器答案：（１）熔断器：用于电器的严重过载和短路保护，文字符号为FU，图形符号见图1。（２）组合开关：用于电源和用电设备相接，文字符号为SA，图形符号见图2。（３）按钮开关：不直接控制主电路，而在控制电路发出手动控制信号。文字符号为SB，图形符号见图3。（４）自动空气开关：自动空气开关又称低压断路器，在正常工作条件下作为线路的不频繁接通和分断用，在电路发生过载、短路及失压时能自动分断电路，保护线路和电气设备。文字符号为QS，图形符号见图4。（５）交流接触器：用来远距离频繁接通或断开交流主电路和大容量控制电路。文字符号为KM，图形符号见图5。（６）热继电器：用于电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行保护和其它电气设备发热状态的控制。文字符号为FR，图形符号见图6。（７）时间继电器：是按整定时间长短进行动作的控制电器，用于需要按时间顺序进行控制的电气控制线路中。文字符号为KT，图形符号见图7。（８）速度继电器：用于把转速的快慢转换成电路通断信号，文字符号为KV，图形符号见图8。图4断路器图3按钮开关图2组合开关图1熔断器图4断路器图3按钮开关图2组合开关图1熔断器线圈主触点常开常闭辅助触点辅助触点线圈主触点常开常闭辅助触点辅助触点图5接触器的符号图6热继电器图6热继电器a)b)c)d)e)f)g)h)图7时间继电器的图形符号(a)线圈一般符号(b)通电延时线圈(c)断电延时线圈(d)通电延时闭合动合（常开）触点(e)通电延时断开动断（常闭）触点（f）断点延时断开动合（常开）触点（g）断点延时闭合动断（常闭）触点（h）瞬动触点图8速度继电器图8速度继电器SBSB3．在电动机的控制线路中，熔断器和热继电器能否相互代替？为什么？答案：在电动机的控制线路中，熔断器和热继电器不能相互代替。热继电器和熔断器在电动机电路中保护作用是不同的。熔断器用于电动机的严重过载和短路保护，熔断器的熔断时间随着电流的增大而减小，即通过熔体的电流越大，熔断时间越短。当电气设备发生轻度过载时，熔断器将持续很长时间才熔断有时甚至不熔断。而热继电器用于电动机的长期过载保护、断相保护、电流不平衡运行保护。因此一个较完整的保护电路，应该两种保护都具有。4．简述交流接触器在电路中的作用，结构和工作原理。答案：接触器常用来远距离频繁接通或断开交直流主电路和大容量控制电路。主要由电磁系统、触头系统和灭弧装置三部分组成。电磁系统由动、静铁芯，线圈和反作用弹簧组成。触头系统采用双断点桥式触头，按通断能力分为主触头和辅助触头。灭弧装置大容量的接触器（20A以上）采用缝隙灭弧罩及灭弧栅片灭弧，小容量接触器采用双断口触头灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧。工作原理：当接触器线圈通电后产生磁场，使铁芯产生大于反作用弹簧弹力的电磁吸力，将衔铁吸合，通过传动机构带动主触头和辅助触头动作，即常闭触头断开，常开触头闭合。当接触器线圈断电或电压显著下降时，电磁吸力消失或过小，触头在反作用弹簧力作用下恢复常态。5．断路器有哪些脱扣装置？各起什么作用？答案：自动空气开关的脱扣机构有：过流脱扣器（电磁脱扣器）：过流脱扣器上的线圈串联在主电路，线圈通过正常电流产生的电磁吸力不足以使衔铁吸合，脱扣器2的上下搭钩钩住，使三对主触头闭合。当线路发生短路或严重过载时，电磁脱扣器的电磁吸力增大，将衔铁吸合，向上撞击杠杆，使上下搭钩脱离，弹簧力把三对主触头1的动触头拉开，实现自动跳闸，达到切断电路之目的。失压脱扣器：当线路电压正常时，失压脱扣器的衔铁被吸合，衔铁与杠杆脱离，断路器主触头能够脱离；当线路电压下降或失去时，失压脱扣器的吸力减小或消失，衔铁在弹簧的作用下撞击杠杆，使搭钩脱离，断开主触头，实现自动跳闸。常用于电动机的失压保护。热脱扣器：热脱扣器的热元件5串联在主电路，当线路过载时，过载电流流过热元件产生一定热量，使双金属片受热向上弯曲，通过杠杆推动搭钩分离，主触头断开，从而切断电路，使用电设备不致因过载而烧毁。跳闸后须等1～3分钟待双金属片冷却复位后才能再合闸。分励脱扣器：由分励电磁铁和一套机械机构组成，当需要断开电路时，按下跳闸按钮，分励电磁铁线圈通入电流，产生电磁吸力吸合衔铁，使开关跳闸。分励脱扣器只用于远距离跳闸，对电路不起保护作用。6．为保证供电线路的安全如何选择熔断器？答案：根据被保护电路的要求首先选择熔体的额定电流，然后根据使用条件与特点选定熔断器的种类和型号。(1)在无冲击电流（启动电流）的电路中，熔体的额定电流等于或稍大于线路正常工作电流，即Ｉｕｅ≥Ｉｆｚ。(2)对于有冲击电流的电路，如电动机电路，为了保证电动机即能启动又能发挥熔体的保护作用，熔体的额定电流可按下式计算：Iue≥（1.5～2.5）ＩedIue≥（1.5～2.5）Ied·zd＋ΣIｇ（1-3）用于单台电动机启动回路，Ied为电动机的额定电流；（1-4）用于多台电动机回路，Ied·zd为线路中容量最大的一台电动机的额定电流,ΣIｇ为其余电动机工作电流之和。7．时间继电器JS7的延时原理是什么？如何调整延时范围？画出图形符号并解释各触头的动作特点。答案：JS7系列为空气阻尼式时间继电器，是利用空气阻尼的原理制成的，根据触头延时的特点，分为通电延时型和断电延时型两种。由电磁系统、工作触头、气室和传动机构四部分组成。当线圈通电时，动铁芯和固定在动铁芯上的托板被铁芯电磁引力吸引而下移。这时固定在活塞杆上的撞块因失去托板的支托在弹簧作用下也要下移，但由于与活塞杆相连的橡皮膜也跟着向下移动时，受进气孔进气速度的限制，橡皮膜上方形成空气稀薄的空间，与下方的空气形成压力差，对活塞杆下移产生阻尼作用。所以活塞杆和撞块只能缓慢地下移。经过一段时间后，撞块才触及微动开关的推杆，使常闭触头断开、常开触头闭合，起通电延时作用。从线圈通电开始到触头完成动作为止的时间间隔就是继电器的延时时间。延时时间的长短可通过延时调节螺钉，调节空气室进气孔的大小来改变，延时范围有0.4～60S和0.4～180S两种。a)b)c)d)e)f)g)h)时间继电器的图形符号(a)线圈一般符号(b)通电延时线圈(c)断电延时线圈(d)通电延时闭合动合（常开）触点(e)通电延时断开动断（常闭）触点（f）断点延时断开动合（常开）触点（g）断点延时闭合动断（常闭）触点（h）瞬动触点8．从接触器的结构上，如何区分是交流还是直流接触器？答案：交流接触器的铁芯由硅钢片叠成，以减小交变磁场在铁芯中产生的涡流及磁滞损耗；铁芯上有短路环，以减小衔铁吸合时产生的振动和噪音；线圈短粗便于散热。直流接触器的铁芯由整块铸铁或铸钢做成，铁芯上没有短路环；线圈细长。9．线圈电压为220V的交流接触器，误接入220V直流电源上；或线圈电压为220V直流接触器，误接入220V交流电源上，会产生什么后果？为什么？答案：根据公式线圈电压为220V的交流接触器，阻抗Z=R+jXL，其中XL较大，如果误接入220V直流电源上，XL=0，阻抗Z下降很多，使得电流增加很多，可能烧坏线圈；线圈电压为220V直流接触器，阻抗Z=R，如果误接入220V交流电源上，Z=R+jXL，阻抗中增加了电抗部分而大大增加，使得电流减少。10．交流接触器铁芯上的短路环起什么作用？若此短路环断裂或脱落后，在工作中会出现什么现象？为什么？答案：交流接触器铁芯上的短路环，是为了减小衔铁吸合时产生的振动和噪音。如果短路环断裂或脱落，交流接触器在工作中会产生很大的噪音。因为50Hz的工频电产生的电磁吸力每秒2次过零，会产生很大的振动和噪音，在铁芯上安装短路环可以产生一个滞后于交变磁场的感应电动势，使得合成电磁吸力过零点发生偏移，从而减小衔铁吸合时产生的振动和噪音。，如果短路环断裂或脱落，减小衔铁吸合时产生的振动和噪音的作用就消失了。11．带有交流电磁铁的电器如果衔铁吸合不好（或出现卡阻）会产生什么问题？为什么？答案：带有交流电磁铁的电器线圈通电时衔铁吸合瞬间电流很大，是正常吸合电流的几倍或几十倍，当衔铁正常吸合后线圈电流减小到正常工作电流。如果衔铁吸合不好或出现卡阻，线圈一直处于衔铁吸合瞬间大电流状态，可能烧坏线圈和电器。12．某机床的电动机为JO2－42－4型，额定功率5.5KW，额定电压380，额定电流为12.5A，启动电流为额定电流的7倍，现用按钮进行起停控制，需有短路保护和过载保护，试选用接触器、按钮、熔断器、热继电器和电源开关的型号。答案：（1）接触器，选择交流接触器，额定电压为500V，额定电流为20A（大于电动机的额定电流）。型号如CJ20（2）热继电器。热继电器的电流应大于或等于的电动机的额定电流。型号如JR16-20（3）熔断器。对于单台电动机，熔断器的额定电流≥（1.5～2.5）电动机的额定电流。所以可选择额定电流为（18.75～31.25）A之间的熔断器，再根据熔断器的型号对应的额定电流标称值选择。熔断器的额定电压≥电动机的额定电压，一般为500V。如选择螺旋式熔断器，型号为RL1-30A（4）电源开关。电动机为三相异步电动机，需要由三项电源供电，选择三相低压断路器作为电源开关，断路器的额定电流应大于电动机的额定电流，如DZ15系列塑料外壳式断路器，DZ15-100A。13．电动机的起动电流很大，启动时热继电器应不应该动作？为什么？答案：电动机的起动电流很大，启动时热继电器不应该动作。因为热继电器是利用电流所产生的热效应而反时限动作，其热量是长期积累的过程，而电动机的起动电流虽然很大，但是在很短的时间就下降到正常工作电流，所以热继电器不会动作。第2章a)b)c)d)e)f)g)h)图2-37习题2.1图1．分析图2-38a)b)c)d)e)f)g)h)图2-37习题2.1图答案：都不能正常工作a)起动按钮和自锁触点串联，不能起动。b)按下起动按钮，接触器线圈通电，其常闭触点断开，不能起动；若一直按下起动按钮，接触器反复吸合、断开。c)自锁触点把起动按钮和停止按钮一起短路，可以自锁，不能正常停机。d)自锁触点把停止按钮短路，只能点动。e)自锁触点错接成接触器的常闭触点，一合电源就通电运行，起动按钮不起作用。f)自锁触点把起动按钮和接触器的线圈一起短路，按下起动按钮电源短路。g)按下起动按钮，接触器线圈通电，其常开触点闭合，与停止按钮一起把电源短路。h)接触器的常开触点和常闭触点串联，自锁支路不起作用，只能点动。全部改正电路为：2．试设计可从两地对一台电动机实现连续运行和点动控制的电路。答案：从两地对一台电动机实现连续运行和点动控制，需要6个按钮，分别为甲地停止按钮SB1、起动按钮SB2和点动按钮SB3，乙地停止按钮SB4、起动按钮SB5和点动按钮SB6，控制电路如下图。3．试画出某机床主电动机控制线路图。要求：⑴可正反转；⑵可正向点动；⑶两处起停。答案：控制电路如图所示，热继电器FR，熔断器FU2，正转接触器KM1反转接触器KM2甲地正转起动按钮SB1反转起动按钮SB2停止按钮SB3乙地正转起动按钮SB4反转起动按钮SB5停止按钮SB6控制电路如下图所示图2-38习题2.4图图2-38习题2.4图(1)运动部件A从1到2；(2)接着B从3到4；(3)接着A从2回到1；(4)接着B从4回到3；试画出电气控制线路图。答案：电气控制原理图如图所示，图中原始位置是：A停在1位置SQ1被压下，B停在3位置SQ4被压下，工作原理如下。当按下起动按钮SB2时，KM1通电使电动机M1正传，A从1到2，SQ1复位；A到达2位置时SQ2被压下，KM1断电使M1停止，KM4通电使M2反转，B从3到4，SQ4复位；B到达4位置时SQ3被压下，KM4断电使M2停止，KM2通电使M1反转，A从2到1，SQ2复位；A到达1位置时SQ1被压下，KM2断电使M1停止，KM3通电使M2正转，B从4到3，SQ3复位；B到达3位置时SQ4被压下，KM3断电使M2停止，回到原始状态。由于电动机为短时工作，不需要过载保护，故图中没有接热继电器。5．要求三台电动机M1、M2、M3按下列顺序起动：M1起动后，M2才能起动；M2起动后，M3才能起动。停止时按逆序停止，试画出控制线路。答案：三台电动机顺序控制电路图如下图。如果接触器的常开触点不足三个，可以用KM2接通一个中间继电器，然后由中间继电器接通KM3即可。6．什么叫降压起动？常用的降压起动方法有哪几种？答案：降压起动是：起动时减小加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流；而起动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。三相笼型异步电动机降压起动的方法有：定子绕组串电阻（电抗）起动；自耦变压器降压起动；Y—△降压起动；延边三角形降压起动等。7．电动机在什么情况下应采用降压起动？定子绕组为Y形接法的三相异步电动机能否用Y—△降压起动？为什么？答案：电动机铭牌上写明是△接法的电动机，可以采用Y-△降压起动。如果定子绕组为Y形接法的三相异步电动机不能用Y—△降压起动。假设电动机额定线电压为380V，如果定子绕组Y接，加在定子绕组上的相电压为220V，如果采用Y-△降压起动，起动结束正常运行为△接，加在绕组上的相电压为380V，是定子绕组额定电压的倍，可能烧坏电机。8．试分析图2-17（b）所示的电路中，当KT延时时间太短及延时闭合与延时打开的触点接反后，电路将出现什么现象?答案：此电路为电动机Y—△降压起动控制电路，当KT延时时间太短时，就会造成Y降压起动时间太短，近似直接全压起动，达不到Y—△降压起动的目的。如果电路中延时闭合与延时打开的触点接反，则起动时KM3先通电，电动机△连接直接全压起动并运行，由于KM3的常闭触点切断了时间继电器的支路，KT和KM2不会通电动作了。9．叙述图2-21所示电路的工作原理。答案：此图为绕线式电动机串电阻起动控制线路，图中三个欠电流继电器的吸合电流相同，但释放电流不同，KA1的释放电流最大，KA2其次，KA3最小。当电动机刚起动时转子电流最大，三个电流继电器KA1、KA2、KA3都吸合，控制回路中的常闭触头都打开，接触器KM1、KM2、KM3的线圈都不能得电吸合，主触头处于断开状态，全部起动电阻均串接在转子绕组中。刚开始起动时KA的常开触头切断了KM1、KM2、KM3线圈回路，从而保证了起动时串入全部外接电阻。随着电动机转速的升高，转子电流在逐渐减小，当电流减小至KA1的释放电流时，KA1首先释放，其常闭触头复位，使接触器KM1得电主触头闭合，切除第一级电阻R1。当R1被切除后，转子电流重新增大，电动机转速继续升高，随着转速的升高，转子电流又会减小，当减小至KA2的释放电流时，KA2释放，KA2的常闭触头复位，KM2线圈得电主触头闭合，第二级电阻R2被切除，如此继续下去，直到全部电阻被切除，电动机起动完毕，进入正常运行状态。10.一台△—YY接法的双速电动机，按下列要求设计控制线路，（1）能低速或高速运行；（2）高速运行时，先低速起动；（3）能低速点动；（4）具有必要的保护环节。答案：KM1为△联结接触器，电动机低速运行；KM2、KM3为YY联结，电动机高速运行。按钮SB1，低速起动按钮，转换开关SA，闭合低速连续运行，断开为低速点的运行。KT时间继电器，低速起动延时切换为高速运行。熔断器FU2，起短路保护。KM1、KM2、KM3连锁保护。控制电路如下11.根据下列要求画出三相笼型异步电动机的控制线路。（1）能正反转；（2）采用能耗制动（3）有短路、过载、失压和欠压等保护。答案：KM1正转接触器KM2反转接触器。SB2正转起动按钮，SB3反转起动按钮，SB1停止按钮及能耗起动。KT时间继电器，能耗制动延时时间。FR热继电器12．直流电动机起动时，为什么要限制起动电流？限制起动电流的方法有哪几种？这些方法分别适用于什么场合？答案：直流电动机起动特点之一是起动冲击电流大，可达额定电流的10～20倍。这样大的电流将可能导致电动机换向器和电枢绕组的损坏，同时对电源也是沉重的负担，大电流产生的转矩和加速度对机械部件也将产生强烈的冲击。因此，直流电动机一般不允许全压直接起动，必须采用加大电枢电路电阻或减低电枢电压的方法来限制起动电流。常用限制起动电流的方法有电枢回路串电阻起动和降低电枢电压起动。13．直流电动机的调速方法有哪几种？答案：直流电动机的调速方法有变压调速、弱磁调速和电枢串电阻调速。14．直流电动机的制动方法有哪几种？各有什么特点？答案：直流电动机的制动方法有能耗制动、反接制动和回馈制动。能耗制动操作简单，但转速低时，制动弱。可在转速较小时，切除一部分制动电阻，使制动转矩增大，从而加强制动作用。反接制动有电源反接制动和倒拉反接制动两种，电源反接制动从电源输入的电功率和从轴上输入的机械功率转变成的电功率一起全部消失在电枢回路的电阻（Ra+RB）上，其能量损耗很大。倒拉反转反接制动时的机械特性曲线就是电动状态时电枢串电阻时的人为特性在第四象限的部分，能量关系和电压反接制动时相同。回馈制动时由于有功率回馈到电网，因此与能耗和反接制动相比，回馈制动是比较经济的。第3章1．．在Z3040摇臂钻床电路中，时间继电器KT与电磁阀YV在什么时候动作，YV动作时间比KT长还是短？YV什么时候不动作？答：摇臂升降时，时间继电器KT先动作，然后电磁阀YV动作，摇臂松开油腔；摇臂升降到位时，KT先断开，延时断电后摇臂夹紧油腔，YV才断电。YV动作时间比KT长。当主轴箱和立柱松开与夹紧控制时，YV不动作。2．Z3040摇臂钻床在摇臂升降过程中，液压泵电动机和摇臂升降电动机应如何配合工作？以摇臂上升为例叙述电路工作情况。答：控制电路要保证在摇臂升降时，先使液压泵电动机起动运转，供出压力油，经液压系统将摇臂松开，然后才使摇臂升降电动机M2起动，拖动摇臂上升或下降。当移动到位后，又要保证M2先停下，再通过液压系统将摇臂夹紧，最后液压泵电动机M3停。按上升按钮SB3，时间继电器KT线圈通电，其瞬动常开触点（13-14）闭合，接触器KM4线圈通电，使M3正转，液压泵供出正向压力油。同时，KT断电延时断开常开触点闭合（1-17），接通电磁阀YV线圈，使压力油进入摇臂松开油腔，推动松开机构，使摇臂松开并压下行程开关SQ2，其常闭触点断开，使接触器KM4线圈断电，M3停止转动。同时，SQ2常开触点（6-7）闭合，使接触器KM2线圈通电，摇臂升降电动机M2正转，拖动摇臂上升。当摇臂上升到所需位置时，松开按钮SB3，接触器KM2和时间继电器KT均断电，摇臂升降电动机M2脱离电源，但还在惯性运转，经1~3S延时后，摇臂完全停止上升，KT的断电延时闭合常闭触点（17-18）闭合，KM5线圈通电，M3反转，供给反向压力油。因SQ3的常闭触点（1-17）是闭合的，YV线圈仍通电，使压力油进入摇臂夹紧油腔，推动夹紧机构使摇臂夹紧。夹紧后，压下SQ3，其触点（1-17）断开，KM5和电磁阀YV因线圈断电而使液压泵电动机M3停转，摇臂上升完毕。3．Z3040摇臂钻床电路中具有哪些联锁与保护？为什么要有这些联锁与保护？它们是如何实现的？答：摇臂升降电动机互锁、升降限位保护SQ1-2；液压泵电动机互锁和过载保护FR2；主轴电动机过载保护FR1；主回路和控制回路的短路保护FU1/FU2/FU3。4．Z3040摇臂钻床，若发生下列故障，请分别分析其故障原因。（1）摇臂上升时能够夹紧，但在摇臂下降时没有夹紧的动作。（2）摇臂能够下降和夹紧，但不能作放松和上升。答：（1）摇臂升降后，摇臂应自动夹紧，而夹紧动作的结束由开关SQ3控制。若摇臂下降时没有夹紧的动作，这往往是由于SQ3接触不良或松动移位，使得接触器KM5线圈不通电，导致液压泵电动机M3没有动作，所以摇臂没有夹紧动作。（2）摇臂升降前应先松开，由行程开关SQ2控制摇臂松开。若摇臂不能作放松和上升，常见故障为SQ2安装位置不当或发生移动。这样摇臂虽已松开，但活塞杆仍压不上SQ2，致使摇臂不能移动；也许因液压系统发生故障，使摇臂没有完全松开，活塞杆压不上SQ2。为此应配合机械、液压调整好SQ2位置并安装牢固。第4章1．目前PLC有那些主要品牌，上网查询相关资料。答：目前，世界上PLC产品按地域可分成三大类：美国、欧洲和日本产品。美国和欧洲的PLC技术是在相互隔离情况下独立研究开发的，产品有明显的差异性；日本的PLC技术是从美国引进的，对美国的PLC产品有一定的继承性。另外，日本的主推产品定位在小型PLC上，而欧美以大中型PLC为主。我国有许多自主研发的PLC设备，如厦门海为科技有限公司的S系列可编程控制器,南大傲拓科技有限公司的NA系列可编程控制器，上海正航电子科技有限公司A系列PLC，和利时公司HOLLiAS-LEC®G3，黄石科威自控有限公司的PLC产品等，北京凯迪恩自控有限公司的PLC产品。2．FX3U系列PLC中有哪些逻辑元件，它们的编号和作用是什么？答：FX3U系列PLC的逻辑元件有：输入继电器（X0～X177），从外部开关接收信号的窗口；输出继电器（Y0～Y177），用来将PLC内部信号输出传送给外部负载（用户输出设备）；辅助继电器（M），用作状态暂存、移动运算等；状态元件（S），与步进顺控指令STL组合使用；指针（P／I），P0～P63（64点），是为了指定跳转目标，中断用指针(I0～I8）；定时器（T0~T255），相当于时间继电器；计数器（C0~C255）；高速计数器（C235～C255）数据寄存器;（D）变址寄存器（V／Z）。3．为什么可编程控制器中的触点可以使用无穷多次？答：硬继电器的触点数量是有限的，而梯形图中的“软继电器”触点的通断是由对应的触发器的状态决定的，所以每只“软继电器”供编程使用的触点数是无限制的。4．警戒时钟的功能是如何实现的？答：警戒时钟是一个专用定时器，其设定值存放在特殊的数据寄存器D8000中，并以ms为计时单位。当PLC一上电，则对警戒定时器进行初始化，将K100（设定值为100ms）装入D8000中，每个扫描周期结束时，也就是说扫描到FEND或END时，马上刷新警戒定时器的当前值，使PLC能正常运行。当扫描周期大于100ms时，即超过了警戒定时器的设定值，警戒定时器的逻辑线圈被接通，CPU立即停止执行用户程序，同时切断全部输出，并且报警显示。5．FX3U系列PLC的高速计数器有哪几种类型？计数器C200~C234的计数方向如何设定？答：FX2系列PLC的高速计数器有单相单计数输入(C235~C246)、相双计数输入(C236~C250)和双相双计数输入(C251~C255)三种类型。C200~C234为32位普通计数器，其计数方向由对应计数器编号的特殊辅助继电器M8200~M8234的状态决定，如果状态为ON则是减计数器，如果状态为OFF则是加计数器。6．如果要提高可编程控制器输出电流容量应采取什么措施？答：由于PLC的驱动能力有限，一般不能直接驱动大电流负载，而是通过中间继电器（线圈电压为直流24V、触点电压为交流380V）驱动接触器，然后由接触器再驱动大电流负载，这样还可以实现PLC系统与电气操作回路的电气隔离。7．PLC的特点及工作方式是什么？答：PLC为了适应在工业环境中使用，有以下的特点：（1）可靠性高，抗干扰能力强（2）控制程序可变，具有很好的柔性（3）编程简单，使用方便（4）功能完善（5）扩充方便，组合灵活（6）减少了控制系统设计及施工的工作量（7）体积小、重量轻，是“机电一体化”特有的产品PLC的特点及工作方式是周期循环扫描的工作方式。8．三菱PLC逻辑元件的地址编号是几进制？答：输入和输出元件X、Y以八进制为编号，其它元件为十进制为编号。第5章1．写出图5-49所示梯形图对应的指令程序。图5-49习题5.1图答案：程序如下：步序指令器件号步序指令器件号0LDX011LDX101ORY012ANDX112ANIX113ORB3OUTY014ANB4LDX215OUTY15ANDX316LDX126LDX617OUTT07ANIX7SPK1008ORB20ANDT09LDIX421OUTY210ANDX52．写出图5-50所示梯形图对应的指令程序。a)b)图5-50习题2图答案：梯形图(a)程序如下：步序指令器件号步序指令器件号0LDX13OUTY21OUTY14ANDX32ANDX25OUTY3梯形图(b)程序如下：步序指令器件号步序指令器件号0LDX17MPP1OUTY18LDX42MPS9ORY33LDX210ANB4ORX311ANDX55ANB12OUTY36OUTY23．根据下列指令程序画出对应的梯形图。答案：对应上述指令的梯形图为：4．写出图5-51所示梯形图对应的指令程序。图5-51习题6.4图答案：5-51所示梯形图对应的指令为：步序指令器件号步序指令器件号0LDX15LDX31MC6OUTY2SPM1007MCRN03LDX28LDX44OUTY19OUTY35．图5-52所示的梯形图是否可以直接编程？绘出改进后的等效梯形图，并写出指令程序。图5-52习题5图答案：给出的梯形图不能直接编程，应该整理变换成如下梯形图后再转换成指令。变换后的梯形图为：对应指令：步序指令器件号步序指令器件号0LDX35LDX11ANDX56ANDX52ORX17ORX33ANDX28ANDX44OUTY19OUTY26．简化图5-53所示的梯形图。图5-53习题6图答案：简化后的梯形图为：7．如图5-54所示，要求按下起动按钮后能依次完成下列动作：（1）运动部件A从1到2；（2）接着B从3到4；（3）接着A从2回到1；（4）接着B从4回到3。试画出I／O分配图和梯形图，并写出程序。答案：图5-54习题7图I/O分配：起动按钮SB1—X0，SQ1—X1,SQ2—X2，SQ3—X3，SQ4图5-54习题7图预停SB2—X5，急停SB3—X6电动机M1正转接触器KM1—Y0，反转接触器KM2—Y1电动机M2正转接触器KM3—Y2，反转接触器KM4—Y3梯形图设计：说明：1．起动前，A在1处，SQ1被压下，X1=ON；B在3处，SQ4被压下，X4=ON。2．在移动过程中，运动部件所停的位置对应的行程开关被压下，离开后行程开关复位。3．为了保证预停信号X5起有效作用，用辅助继电器M0完成次功能。对应指令：步序指令器件号步序指令器件号0LDIX614ANIX11MPS15OUTY12LDX016MRD3ORY017ANDX14ANB18ANIX45ANIM019OUTY36ANIX220MPP7OUTY021LDX58MRD22ORM09ANDX223ANIX010ANIX324ANB11OUTY225OUTM012MRD26END13ANDX38．如图5-55所示，有三条传送带按顺序启动（A→B→C），逆序停止（C→B→A），试画出梯形图，写出程序。图5-55习题8图答案：I/O分配：起动/停止按钮SB1—X0，图5-55习题8图电动机M1控制接触器KM1—Y1，电动机M2控制接触器KM2—Y2梯形图设计：对应指令：步序指令器件号步序指令器件号0LDX015OUTT31ORY0SPK2002ANIT318LDT03OUTY019ANIT24OUTT020OUTY1SPK10021LDT17OUTT122ANDX0SPK20023OUTY210LDY024END11ANIX012OUTT2SPK1009．设计一个抢答案案器，如图5-56所示，有4个答案案题人。出题人提出问题，答案案题人按动抢答案案按钮，只有最先抢答案案的人输出。出题人按复位按钮，引出下一个问题。试画出梯形图。图5-56习题9图答案：I/O分配：4个答案案题人抢答案案按钮分别为SB1、SB2、SB3、SB4,对应PLC的器件号分别为X0、X1、X2、X3，对应的抢答案案信号灯分别为HL1、HL2、HL3、HL4，对应PLC的器件号分别为Y0、Y1、Y2、Y3，主持人复位按钮SB5，对应PLC的器件号为X4。梯形图设计：对应指令：步序指令器件号步序指令器件号0LDIX417MRD1MPS18LDX22LDX019ORY23ORY020ANIY04ANIY121ANIY15ANIY222ANIY36ANIY323ANB7ANB24OUTY28OUTY025MPP9MRD26LDX310LDX127ORY311ORY128ANIY012ANIY029ANIY113ANIY230ANIY214ANIY331ANB15ANB32OUTY316OUTY133END10.新风系统有1台新风机和4台排风机。当新风机起动后延时30s,1号排风机才能起动，，然后依次延时5s起动2号、3号和4号排风机。新风机起动条件是送风机无故障，防火阀信号正常，1~4号排风机无故障，且新风机处于自动状态。当所有排风机停机，延时后，才能停止新风机工作。用PLC编写控制程序。答案:新风系统启停为典型的顺序起动逆序停止，起停过程由时间延时控制。I/O地址分配输入信号输出信号辅助继电器地址功能地址功能地址功能X0起动按钮Y0新风机M0无故障标志X1停止按钮Y11#排风机M1启动标志X2手动/自动开关Y22#排风机M2停止标志X3送风机反馈信号Y33#排风机X4防火阀反馈信号Y44#排风机X51#风机反馈信号X62#风机反馈信号X73#风机反馈信号X104#风机反馈信号参考程序如下：第6章1．STL指令与LD指令有什么区别？请举例说明。答：STL是步进开始指令。步进开始指令只能和状态元件配合使用，表示状态元件的常开触点与主母线相连。然后，在副母线上直接连接线圈或通过触点驱动线圈。与STL相连的起始触点要使用LD、LDI指令。LD常开触点逻辑运算起始指令，操作元件X、Y、M、S、T、C程序号为1。2.请写出图6-8的程序。答案：程序如下：指令器件号指令器件号LDX1ANDX3ANIY1OUTY7LDM8002SETS0STLS0OUT手动程序LDX10ANDY7SETS20STLS20OUTY0OUTT0指令器件号OUTY2LDX3SETS23STLS23ANIX4OUTY3SETS30STLS25SETY1OUTT1SPK10LDT1SETS26STLS26指令器件号OUTY2LDX3SETS27STLS27ANIX5OUTY3SETS30STLS30OUTY0LDX2SETS31STLS31RSTY1OUTT2指令器件号SPK20LDT0ANDX2SETS21LDT0ANIX2SETS25STLS21SETY1OUTT1SPK20LDT1SETS22STLS22指令器件号SPK10LDT2SETS32STLS32OUTY3LDX3SETS33STLS33ANIX1OUTY4LDX1OUTS0RETEND3．请写出图6-10的程序。答案：程序如下：指令器件号指令器件号LDM8002SETS0STLS0OUTY0OUTT0LDX0ORX1SETS21SETS30STLS21OUTY2OUTY0SPK30LDT0指令器件号SETS22STLS22OUTY1OUTT1SPK100LDT1SETS23STLS23OUTY0OUTT2SPK50STLS30OUTY3LDT2指令器件号SETS31STLS31OUTY4OUTT3SPK150LDT3SETS32STLS32OUTT4SPK5LDT4SETS33STLS33OUTY4指令器件号OUTC0SPK5OUTT5SPK5LDC0ANDT5SETS34LDIC0ANDT5SETS32STLS34OUTY3OUTT6SPK50指令器件号RSTC0STLS23STLS34LDT6OUTS0RETEND4．设计一个顺序控制系统，要求如下：三台电动机，按下起动按纽时，M1先起动，运行2S后M2起动，再运行3S后M3起动；按下停止按钮时，M3先停止，3S后M2停止，2S后M1停止。在起动过程中也应能完成逆序停止，例如在M2起动后和M3起动前按下停止按钮，M2停止，2S后M1停止。画出端子接线图和状态转移图，写出指令表。答案：程序如下：QSFUQSFUM1M2M3KM1KM2KM3FUFUFUY1Y2Y3KM1KM2KM3电源X0COMS00S00S20S21S22S23S24S25X0T1T2X1X1X1X1T3K30X1Y1T4M8002K30K20SETY1T1SETY2T2SETY3RSTY1RSTY3T3RSTY2T4K20LD8002SETS0STLS0LDX0SETS20STLS20SETY0OUTT0K20LDT0LDIX1SETS21LDX1OUTS26STLS21SETY1OUTT1K30LDT1LDIX1SETS23LDX1OUTS25STLS23SETY2LDX1SETS24STLS24RSTY2OUTT2K30LDT2SETS25STLS25RSTY1OUTT3K20LDT3SETS26STLS26RSTY0LDY0OUTS0RETLDX2RSTS20RSTS26END5．设计十字路口交通信号灯的程序，要求如下：南北方向红灯亮55S，同时东西方向绿灯先亮50S，然后绿灯闪烁3次（亮0.5S，灭0.5S），最后黄灯再亮2S，此时东西南北两个方向同时翻转，东西方向变为红灯，南北方向变为绿灯，如此循环。写出状态转移图和指令表。答案：程序如下：T0T0S25C1南北方向东西方向S31Y4S32T1S33S34C0C0C0Y4T2Y5T0T1S35Y6K20K5K500K3T2S00M0M8002S21S22S23S24T2T3T4C1K50K20Y1T3Y3T4K5C1Y3T5Y2T56.设计小车自动往返装卸货系统的程序，要求如下：按下起动按钮，小车从原位向前，行至料斗处（前限位开关处）自动停止，料斗底门打开7S，小车装货，7S后小车向后运行，行至原位时小车停止，小车侧门打开5S进行卸货，如此往返，直至按下停止按钮。以上每个动作都有手动操纵。答案：程序如下：第7章1．当输入驱动条件ON时，完成下列要求：（1）A：根据图7-64写出指令表；B：当X0=ON时，（D2）=？C：执行程序的结果谁被置位？图7-64图7-64X0MOVK0D0SUMD0D2K0K0→(D0)求(D0)中置求(D0)中置“1”的位数→(D2)A:图7-64对应指令为:步序指令器件号0LDX01MOVK0D0SUMD0D211……B：当X0=ON时，（D2）=0C:M8020被置位。（2）A：根据图7-65写出指令表；B：P的意义是什么？C：当X1=ON时，（D10）=？把K25送到（D0）~（D5）中去X1FMOV(P)把K25送到（D0）~（D5）中去X1FMOV(P)K5K25D0图7-65MEAN(P)K5D10D00求（D0）~（D5）中数据的代数平均值求（D0）~（D5）中数据的代数平均值→(D10)A:图7-65对应指令为:步序指令器件号0LDX11FMOVPK25D0K5MEANPD0D10K515……B：P代表脉冲执行方式，即只在信号接通的第一个周期执行一次。C:当X1=ON时，（D10）=25。（3）A：根据图7-66解释每条指令的功能；B：当X2=ON时，（D0）=？图7-66图7-66X2MOV(P)K60D0ROR(P)D0K2把K60送到（D0）中去把（D0）中的数据右移2位把K60送到（D0）中去把（D0）中的数据右移2位→(D0)步序指令器件号0LDX21MOVPK60D0RORPD0K211……B：当X2=ON时，（D0）=15。（4）A：写出图7-67的指令；B：解释每条指令的功能；C：当X3=ON时，（D4）=？Y0～Y13中哪个被置位？答案：A:图7-67对应指令为:步序指令器件号0LDX31MOVPK120D3MOVPK400D4SMOVPD3K3K2D4K2BCDD4K3Y027……B：指令的功能为：图7-67图7-67X3MOV(P)K120D3MOV(P)K400D4SMOV(P)D3K2K3D4K2BCDK3Y0D4K120K120→(D3)K400K400→(D4)（D3）中第3、2位BCD码数（D3）中第3、2位BCD码数→（D4）中第2、1位(D4)中的数据变换成BCD码(D4)中的数据变换成BCD码→Y0~Y13C：当X3=ON时，（D4）=K412，Y1、Y4、Y12被置位。（5）A：写出图7-68的指令表；B：解释每条指令的功能；C：当X4=ON时，（D14）=？哪个Y被置位？答案：A:图7-68对应指令为:步序指令器件号0LDX41MOVPK30D10MOVPK320D1211WORPD10D12D1418BCDD14K2Y023……B：指令的功能为：图7-68图7-68X4MOV(P)K30D10MOV(P)K32D12WOR(P)D10D12D14BCDK2Y0D14K30K30→(D10)K32K32→(D12)(D10)逻辑字或(D12)(D10)逻辑字或(D12)→(D14)(D14)变换为BCD码(D14)变换为BCD码→Y0~Y7C：当X4=ON时，（D14）=K62，Y1、Y4、Y5被置位。2.设计两个数据相减之后得到绝对值的程序。答案：设计两个数据相减之后得到绝对值的梯形图程序为：X0为起动信号。如果(D10)＜(D20)(D20)－(D10)→（D30）如果(D10)＜(D20)(D20)－(D10)→（D30）如果(D10)≥(D20)(D10)－(D20)→（D30）比较(D10)和(D20)中数据的大小3．设计用一个按钮控制启动和停止交替输出的程序。答案：设计用一个按钮控制启动和停止交替输出的梯形图程序如下：X0为脉冲信号。4．设计一段程序，当输入条件满足时，依次将计数器C0～C9的当前值转换成BCD码后送到输出元件K4Y0中去，画出梯形图，写出指令表。答案：设计梯形图程序如下：X0为复位信号，X1为起动信号。Z+1→Z(C0+Z)BCD变换→Z+1→Z(C0+Z)BCD变换→Y0~Y17K0→Z当Z=10时送出复位信号M1=15．用功能指令设计一个自动控制小车运行方向的系统，如图7-69所示，请根据要求设计梯形图和指令表。工作要求如下：（1）当小车所停位置SQ的编号大于呼叫位置编号SB时，小车向左运行至等于呼叫位置时停止。（2）当小车所停位置SQ的编号小于呼叫位置编号SB时，小车向右运行至等于呼叫位置时停止。图7-69（3）当小车位置SQ的编号与呼叫位置编号相同时，小车不动作。图7-69答案:I/O分配：起动按钮SB1~SB5分别对应PLC的器件号为X10~X15,位置开关SQ1~SQ5分别对应X1~X5；小车右行接触器KM1对应Y1，小车左行接触器KM2对应Y2。设计梯形图程序如下。开机复位位置数据＜呼叫数据，小车右行位置数据=呼叫数据，小车停止位置数据＞呼叫数据，小车左行比较位置数据和呼叫数据的大小开机复位位置数据＜呼叫数据，小车右行位置数据=呼叫数据，小车停止位置数据＞呼叫数据，小车左行比较位置数据和呼叫数据的大小6．用功能指令设计一个节日彩灯的控制程序，共有24个（可以根据彩灯数量灵活设置）彩灯，设置有启动开关、左/右移开关、移动灯位开关，用以上开关完成下列控制要求：（1）每次间隔1S左移一个灯位；（2）每次间隔1S右移一个灯位；（3）每次间隔1S左移三个灯位；（4）每次间隔1S右移三