习题课-电气11级-重修

习题课-电气11级-重修第一页，共91页。电气控制及PLC技术电气工程学院自动化系杨霞2014年4月第二页，共91页。3电气控制及PLC技术习题课

讲解内容：常用低压电器和典型控制线路PLC基础、组成、原理PLC的指令系统PLC的编程语言和方法习题练习第三页，共91页。4常用低压电器1.基本的起、保、停继电--接触器控制及组成器件:接触器和按钮。2.自动控制开关：行程开关、各种继电器(热继电器、时间继电器、速度继电器等）。3.开关和保护器件：刀开关、隔离开关、熔断器、低压断路器。接触器：自动接通或断开大电流电路的电器。它可以频繁地接通或分断交直流电路，并可实现远距离控制。继电器：继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于，接触器的主触点可以通过大电流，而继电器的触点只能通过小电流。所以，继电器只能用于控制电路中。热继电器：主要用于电力拖动系统中电动机负载的过载保护。熔断器：是一种简单而有效的保护电器，在电路中主要起短路保护作用。低压断路器：也称为自动空气开关，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。

第四页，共91页。5起保停控制线路、多地点控制线路；掌握三相异步电动机基本控制环节：起动、正反转、制动电气控制电路。三相异步电动机按顺序工作的连锁控制线路；起动控制电路：如星形—三角形降压起起动线路；制动控制线路：如三相笼型异步电动机反接制动控制电路；工作台往复运动控制线路。

典型控制线路第五页，共91页。6典例1：电动机起保停控制电路

习题课第六页，共91页。7典例2：电动机可逆运行控制电路

习题课第七页，共91页。8典例3：电动机多地点控制线路习题课第八页，共91页。9典例4-1：两台电动机顺序起逆序停控制电路

习题课第九页，共91页。10典例4-2：三台电动机顺序起逆序停控制电路

习题课第十页，共91页。11典例5：星形—三角形降压起动控制电路

习题课第十一页，共91页。12典例6：电动机可逆运行自动往返控制电路

习题课第十二页，共91页。13典例7：电动机反接制动控制电路

习题课第十三页，共91页。典例8：动力头滑台钻孔加工电器自动控制线路

习题课第十四页，共91页。分析：（一）工作：1.合刀开关QS；2.按下启动按钮SB1；接触器线圈KM1上电，进给，到SQ1切换状态，KM2得电，KM1失电复位；返回，到SQ2切换，循环往复。（二）保护：1.短路保护FU；2.过载保护FR；3.自锁、互锁保护；4.PE接地保护；5.欠压保护（接触器）。典例9：行程控制实现工作台自动往复运动控制线路习题课第十五页，共91页。夹紧放松典例10：横粱自动夹紧控制线路习题课第十六页，共91页。典例11：单按钮控制一台电机的起动、运行和停止习题课第十七页，共91页。18PLC的产生、定义、发展过程、特点、功能、使用方法及PLC的应用状况和发展趋势。PLC硬件组成、软件组成、工作原理及主要性能技术指标、使用设计步骤。基本指令和应用指令，程序执行控制类指令及指令构成。S7-200系列PLC数据存储区及元件（内部资源）11个。

PLC的梯形图：要素4个，连接原则。PLC基础、组成、原理第十八页，共91页。19PLC的基本位逻辑关系语句指令（9个：符号、梯形图程序绘法、工作原理，时序图）PLC特殊输出类语句指令：定时器指令、计数器指令、比较指令、程序控制类指令。

程序控制类指令主要包括：系统控制（END、STOP、WDR指令）、跳转（JMP/LBL指令）、循环（FOR/NEXT指令）、子程序调用（CALL指令）和顺序控制（SCR/SCRT/SCRE指令）等指令。另：空操作指令（NOP），逻辑取反指令（NOT）。PLC的功能类指令（自学）PLC的指令系统第十九页，共91页。20PLC编程语言是多种多样的，对于不同生产厂家、不同系列的PLC产品采用的编程语言的表达方式也不相同，但基本上可归纳两种类型：

一是采用字符表达方式的编程语言，如语句表等；

二是采用图形符号表达方式编程语言，如梯形图等。

1.梯形图语言(LAD)2.语句表语言（STL）

3.功能块图(FBD)4.顺序功能表图（SFC）

5.高级语言

PLC程序设计常用的方法：主要有经验设计法、继电器控制电路转换为梯形图法、顺序控制设计法、逻辑设计法等。PLC的编程语言和方法第二十页，共91页。21习题1．梯形图逻辑关系分析：当下图中各输入继电器都为1时，Q0.1和Q0.2各为何值？答：Q0.1=1Q0.2=0习题课第二十一页，共91页。22习题2．梯形图逻辑关系分析：当下图中各输入继电器都为1时，Q0.1和Q0.2各为何值？

答：I0.0=1时Q0.1=1Q0.2=1；I0.1=1时Q0.1=0Q0.2=0

习题课第二十二页，共91页。23习题3．梯形图逻辑关系分析：下面梯形图程序，当输入继电器I0.0~I0.3分别接通，程序输出结果如何？

答：当I0.0接通时，Q0.0有输出，若I0.1接通，执行END指令，终止用户程序，并返回主程序的起点。接通I0.2，则Q0.1有输出，若将I0.3接通，则执行STOP指令，立即终止程序执行，CPU转为STOP方式。

习题课第二十三页，共91页。24习题4-1．梯形图逻辑关系分析：下面梯形图程序完成的是定时器扩展，问I0.0=1后，经多少时间Q0.0=1？

答：3000s+600s=3600s

习题课第二十四页，共91页。25习题4-2．梯形图逻辑关系分析：下面梯形图程序完成的是定时器扩展，问I0.0=1后，经多少时间Q0.0=1？

答：60s×60=3600s

习题课第二十五页，共91页。26习题5．梯形图逻辑关系分析：下面梯形图程序完成的是计数器扩展，问I0.1接通多少次，Q0.0=1？

答：100×2000次=200000次习题课第二十六页，共91页。27答案:首先：network2Q0.0其次：network3Q0.1最后：network1Q0.2习题6．PLC工作原理分析：当I0.0为高电平后，其余元件：Q0.0、Q0.1、Q0.2得电的顺序。

习题课第二十七页，共91页。28习题7．梯形图程序执行步数分析：为了减少编程步数，缩短程序扫描时间，须遵循“头重脚轻”。

（a）没有遵循“头重脚轻”，5步（b）遵循“头重脚轻”，4步习题课

第二十八页，共91页。29LDI0.1LDI0.2LDI0.3AI0.4OLDALD=Q0.1LDI0.3AI0.4OI0.2AI0.1=Q0.1习题8．梯形图程序执行步数分析：为了减少编程步数，缩短程序扫描时间，须遵循“左重右轻”。

（a）没有遵循“左重右轻”，7步（b）遵循“左重右轻”，5步习题课第二十九页，共91页。30习题9．梯形图程序与语句表指令形式相互转换

习题课注意：第三十页，共91页。31网络1LDI0.0OI0.1ONM0.0=Q0.0网络2LDNQ0.0AI0.2OM0.1ANI0.3OM0.2=M0.1习题10．梯形图程序与语句表指令形式相互转换

习题课第三十一页，共91页。32LDI0.0OI0.1LDI0.2AI0.3LDI0.4ANI0.5OLDOI0.6ALDONI0.7=Q0.0梯形图语句表习题11．梯形图程序与语句表指令形式相互转换

习题课第三十二页，共91页。33LDI0.0//装载常开触点LPS//压入堆栈LDI0.1//装载常开触点OI0.2//或常开触点ALD//块与操作=Q0.0//输出线圈LRD//读栈LDI0.3//装载常开触点OI0.4//或常开触点ALD//块与操作=Q0.1//输出线圈LPP//出栈AI0.5//与常开触点=Q0.2//输出线圈习题12．梯形图程序与语句表指令形式相互转换

习题课第三十三页，共91页。34LD

I0.0O

Q0.0AN

I0.1LDNI0.2O

Q0.2A

I0.3LDNI0.4A

I0.5OLDALDOI0.6=Q0.3习题13．梯形图程序与语句表指令形式相互转换

习题课第三十四页，共91页。35LDI0.7ANI0.6LDI0.3ONI0.1AM0.1OLDLDI0.5AI0.3OI0.4ALDONM0.2=Q0.4习题14．梯形图程序与语句表指令形式相互转换

习题课第三十五页，共91页。36习题15．梯形图程序与语句表

形式相互转换

习题课LD I0.1AN T37LDN M0.1AN T37OI0.2NOTOLDLD M0.0O M0.1ALDO M0.0=

M0.0TON T37,100AN T37S M0.1,1R M0.0,1LD M0.0EULD M0.1EDLD I0.0O SM0.1CTUD C1,+1000LDW<= C1,+100= Q0.0LDW>= C1,+900= Q0.1LD C1= Q0.2第三十六页，共91页。37习题课习题16．时序图分析：已知I0.0波形，分析Q0.0的时序图。

第三十七页，共91页。38习题课习题17．时序图分析：已知I0.0波形，分析Q0.0的时序图。

第三十八页，共91页。39习题课习题18．时序图分析：已知I0.0波形，分析Q0.0的时序图。

第三十九页，共91页。40习题18．时序图分析：已知I0.0波形，分析Q0.0的时序图。

习题课二分频电路程序第四十页，共91页。41延时接通延时断开习题课习题19-1．时序图分析：Q0.1延时接通/断开拨动开关第四十一页，共91页。42延时接通延时断开习题课习题19-2．时序图分析：Q0.1延时接通/断开第四十二页，共91页。43亮3S灭2S习题课习题20-1．时序图分析：闪烁电路拨动开关第四十三页，共91页。44亮3S灭2S习题课习题20-2．时序图分析：闪烁电路第四十四页，共91页。45亮3S灭2S习题课习题20-3．时序图分析：闪烁电路第四十五页，共91页。习题课习题20-4．时序图分析：闪烁电路(某设备要实现一个报警控制功能,当报警信号成立(BJ=ON)时,一方面蜂鸣器鸣叫,另一方面,警灯闪烁,闪烁方式为:亮2s,灭1s,警灯闪烁3次后,自动停止报警。)第四十六页，共91页。习题课习题20-5．时序图分析：闪烁电路(某设备要实现一个报警控制功能,当报警信号成立(BJ=ON)时,一方面蜂鸣器鸣叫,另一方面,警灯闪烁,闪烁方式为:亮2s,灭1s,警灯闪烁3次后,自动停止报警。)第四十七页，共91页。1、采用正跳变指令实现的方法（一）习题课习题21-1．单按钮控制启动/停止方法第四十八页，共91页。1、采用正跳变指令实现的方法（二）习题课习题21-2．单按钮控制启动/停止方法第四十九页，共91页。2、采用正跳变指令和置位/复位指令（一）习题课习题21-3．单按钮控制启动/停止方法第五十页，共91页。2、采用正跳变指令和置位/复位指令（二）习题课习题21-4．单按钮控制启动/停止方法第五十一页，共91页。3、采用计数器实现的方法（一）习题课习题21-5．单按钮控制启动/停止方法第五十二页，共91页。3、采用计数器实现的方法（二）习题课习题21-6．单按钮控制启动/停止方法第五十三页，共91页。54时序图KM△

Q0.2KM1

Q0.0SB2

I0.1SB1

I0.02s梯形图输入信号信号元件及作用I0.0I0.1SB1：正转SB2：停止输出信号控制对象及作用Q0.0Q0.2Q0.3KM1KM△KMYKMY

Q0.3习题课习题22-1．时序图梯形图设计：Y/△降压起动运行星角第五十四页，共91页。55时序图KM△

Q0.2KM1

Q0.0SB2

I0.1SB1

I0.02s输入信号信号元件及作用I0.0I0.1SB1：正转SB2：停止输出信号控制对象及作用Q0.0Q0.2Q0.3KM1KM△KMYKMY

Q0.3习题课习题22-2．时序图梯形图设计：Y/△降压起动0.4s第五十五页，共91页。波形图Q0.1Q0.0主轴电机油泵电机I0.1I0.05s5s梯形图油泵电机主轴电机两电机顺序接通/断开电路分析习题23．时序图梯形图设计第五十六页，共91页。57习题课习题24-1．时序图梯形图设计：单向顺序起动控制电路

第五十七页，共91页。58习题课习题24-2．时序图梯形图设计：单向顺序停止控制电路

第五十八页，共91页。59习题课习题25．时序图梯形图设计：顺序起/逆序停控制第五十九页，共91页。60习题课习题26．时序图梯形图设计：延时起动控制

第六十页，共91页。61习题课习题27．时序图梯形图设计：延时停止控制

第六十一页，共91页。62习题课习题28．时序图梯形图设计：输出的起保停控制

第六十二页，共91页。63习题29：某大厦欲统计进出大厦的人数，在唯一的门廊里设置了两个光电检测器，当有人进出时就会遮住光信号，检测器就会输出on状态，反之位off状态。

当检测器A（I0.0）的光信号被遮住时，若检测器B（I0.1）发出上升沿信号时，可以认为有人进入大厦，若B发出下降沿信号，可以认为有人走出大厦。63第六十三页，共91页。64习题30：库存钢卷管理（可放1000个）。进库出库信号：光电开关检测；进库出库统计：加减计数器。当库存低于下限100时，灯HL1亮；库存大于900时，灯HL2亮；库存达到上限1000时，报警器HA响，停止进库。第六十四页，共91页。65习题31：在按钮I0.0按下后Q0.0变为“1”，并自保持；I0.1输入4个脉冲后（用加计数器C1计数），T37开始计时，T37定时3s后Q0.0变为“0”，同时C1复位，在PLC刚开始执行用户程序时，C1也被复位。试编写梯形图程序。

第六十五页，共91页。66习题32：用接在I.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I0.0为ON，如果在10s内没有产品通过，由Q0.0发出报警声信号，Q0.1发出灯光信号，用I0.1输入端外接的开关解除报警信号，试编写梯形图程序。

第六十六页，共91页。67习题33-1：每隔4秒钟顺序起动三台电动机第六十七页，共91页。68习题33-2：每隔4秒钟顺序起动三台电动机第六十八页，共91页。69习题34-1：按下启动按钮SB1按钮时，第一台电机启动，5s后第二台电机启动，再过5s，第三台启动，20分钟后三台电机全部自动停止工作，另按急停按钮SB2全部电机也停止工作。第六十九页，共91页。70习题34-2：按下启动按钮SB1按钮时，第一台电机启动，5s后第二台电机启动，再过5s，第三台启动，20分钟后三台电机全部自动停止工作，再过5s开始将以上过程循环进行。第七十页，共91页。习题34-3：有三台电机M1、M2、M3，要求启动顺序为：先启动M1，经T37：60s延时后启动M2，再经T38：60s延时后启动M3。停车时要求：先停M3，经T39：30s延时后再停M2，再经T40：30s延时后停M1。

电路中有2个输入点，即启动按钮I0.0、停止按钮I0.l；3个输出点，即分别对应M1的Q0.1、M2的Q0.2和M3的Q0.3第七十一页，共91页。72习题34-4：有2台电机M1与M2，要求M1启动5秒后M2启动，运行20分钟后自动停止，如此循环3次；运行过程中可同时将M1和M2停机。

设I0.0为启动开关；I0.1为停止开关。电机M1线圈Q0.1；电机M2线圈Q0.2第七十二页，共91页。73习题34-5：有2台电机M1与M2，要求M1启动5分钟后M2启动，每台电机运行20分钟后自动停止，如此循环3次；运行过程中可同时将M1和M2停机。

设I0.0为启动开关；I0.1为停止开关。电机M1线圈Q0.0；电机M2线圈Q0.15分钟20分钟20分钟第七十三页，共91页。74习题35：根据所给时序图绘制基本逻辑指令实现的功能流程图习题课第七十四页，共91页。75习题36：根据所给时序图绘制基本逻辑指令实现的功能流程图

习题课第七十五页，共91页。76习题37：根据所给时序图绘制基本逻辑指令实现的功能流程图

习题课第七十六页，共91页。T38Q0.0T37I0.0T37M0.1M0.2SM0.1M0.0T38用功能图法—基本逻辑指令设计的梯形图程序拨动开关习题课习题38-1：用顺序功能图法实现：闪烁电路分析7777M0.0M0.2T38M0.1M0.0SM0.1M0.1M0.0I0.0M0.2M0.1M0.2M0.1T37M0.0M0.2+20T37INTONPT+30T38INTONPTQ0.0第七十七页，共91页。7878用功能图法—步进指令设计的梯形图程序T38Q0.0T37I0.0T37S0.1S0.2SM0.1S0.0T38拨动开关习题课习题38-2：用顺序功能图法实现：闪烁电路分析第七十八页，共91页。79顺序控机床的主轴电机和油泵电机的要求：按下起动按钮SB1后，应先开油泵电机，延时5s后再开主轴电机。按下停止按钮SB2后，应先停主轴电机，5s后再停油泵电机。KM1为油泵电机交流接触器，KM2为主轴电机交流接触器。主轴电机油泵电机KM2KM1SB2SB15s5s时序图习题课习题39：用顺序功能图法实现：两电机顺序接通/断开电路分析第七十九页，共91页。80(c)梯形图SM0.1M0.3T38M0.1M0.0M0.0M0.1M0.0I0.0M0.2M0.150T37M0.2M0.1T37M0.3M0.2Q0.1INTONPTM0.3M0.3M0.3T38M0.1M0.2Q0.0M0.2I0.1M0.0INTONPT50Q0.0T37Q0.0Q0.1Q0.0T38T38I0.0I0.1T37M0.1M0.2M0.3SM0.1M0.0(b)顺序功能图第八十页，共91页。81Q0.0T37Q0.0Q0.1Q0.0T38T38I0.0I0.1T37S0.1S0.2S0.3SM0.1S0.0(b)顺序功能图用功能图法步进指令设计梯形图程序（）SCRT（）SCRTT37S0.0SM0.1（）S1SCRS0.0S0.1I0.0（）SCRET37（）SCRESCRS0.1S0.2SM0.0INTONPT+50Q0.0（）SCR（）SCRES0.2SCRS0.3S0.3（）SCRT（）SCREI0.1SM0.0Q0.0Q0.1（）（）SM0.0INTONPTT38+50Q0.0（）T38S0.0SCRT（）第八十一页，共91页。82要求：按下按钮SB1，电机KM1、KMY启动并正转；2秒后，KMY断开，电机KM△接通，并一直运行；按SB2，电机停止运作。

I/O分配：输入信号信号元件及作用I0.0I0.1SB1：正转SB2：停止输出信号控制对象及作用Q0.0Q0.2Q0.3KM1KM△KMY习题40：用顺序功能图法实现：电机Y-△降压起动电路分析习题课第八十二页，共91页。83I0.1Q0.0T37I0.0T37M0.1M0.2SM0.1M0.0Q0.2Q0.0Q0.3用功能图法—基本逻辑指令设计的梯形图程序M0.2M0.1T37M0.0M0.1Q0.0M0.2M0.2（）（）Q0.2S1（）Q0.3R1（）M0.0M0.2I0.1M0.1M0.0SM0.1M0.1M0.0I0.0M0.2M0.1+20T37INTONPT（）（）Q0.2R1（）Q0.3S1（）第八十三页，共91页。84I0.1Q0.0T37I0.0T37S0.1S0.2SM0.1S0.0Q0.2Q0.0Q0