电气控制与PLC应用第2版吴倩习题答案

电气控制与PLC应用第2版吴倩习题答案项目一思考与练习1.答：①用于照明或电热负载时，负荷开关的额定电流等于或大于被控制电路中各负载额定电流之和。②用于电动机负载时，开启式负荷开关的额定电流一般为电动机额定电流的3倍；封闭式负荷开关的额定电流一般为电动机额定电流的1.5倍。2.答：熔断器主要由熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，从而起到保护的作用。熔管用于安放熔体。3.答：①根据使用场合，选择按钮的型号和型式。②按工作状态指示和工作情况的要求，选择按钮和指示灯的颜色。③按控制回路的需要，确定按钮的触点形式和触点的组数。④按钮用于高温场合时，易使塑料变形老化而导致松动，引起接线螺钉间相碰短路，可在接线螺钉处加套绝缘塑料管来防止短路。⑤带指示灯的按钮因灯泡发热，长期使用易使塑料灯罩变形，应降低灯泡电压，延长使用寿命。4.答：交流接触器有电磁机构、触点机构和灭弧系统等组成。5.答：热继电器是利用电流热效应原理进行工作的保护电器，可用作电动机长期过载、断相及电流不均衡的运行保护，但它由于热惯性，当电路短路时不能立即使电路断开，因此不能作短路保护。6.答：其图形符号如下：熔断器FU，复合按钮通电延时型时间继电器：接触器：中间继电器：7.答：组合开关：额定电压380V；控制电动机则额定电流IN≥(1.5～2.5)IDN，故可取25A或40A。接触器：额定电压380V；接触器的额定电流应大于或等于所控制电路的额定电流。对于电动机负载可按经验公式计算：故额定电流可选20A，吸引线圈工作电压220V或380V。熔断器：额定电压380V；额定电流25A或32A，保护一台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电流可按下式计算IfN≥(1.5～2.5)IN，故熔体额定电流为25A热继电器：额定电压380V；额定电流20A，热元件额定电流一般可按下式，故热元件额定电流为16A项目二思考与练习1.答：一般可用起动按钮和接触器的常开触点并联,然后再和接触器的线圈串联可得。当按下起动按钮后，可实现长动，它又具有失压保护功能。2.答：将两个接触器的常闭触点分别串联到对方的线圈回路中，即可得到互锁。它用来防止两个接触器同时得电。3.答：热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器，主要用于电动机或其他负载的过载保护。电机过载导致热继电器动作后，热继电器由于热惯性，其双金属片弯曲变形还没复位，仍处于断开状态，这时马上按下启动按钮，不能让控制电机启动的接触器线圈通电，不能实现开车。4.答：5.答：6.答：7.答：8：答9.答：从熔断器的保护特性曲线可看出，流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短，当电路过载不是很严重时，熔断器要很长时间熔断甚至不熔断；而在电路发生短路或严重过载时，它的熔体能自动迅速熔断，因此熔断器是一种短路保护元件，不能作过载保护。热继电器是利用电流热效应原理进行工作的保护电器，可用作电动机长期过载、断相及电流不均衡的运行保护，但它由于热惯性，当电路短路时不能立即使电路断开，因此不能作短路保护。从上面的分析可知熔断器和热继电器的保护功能不同，两者不能互相替代，当电动机主回路没有其他短路保护元件时必须要同时装设熔断器和热继电器。10.答：欠压是指电路电压没有达到设备额定电压，零压保护是指当电源断电或电压严重降低时，接触器的线圈失电，欠压可用欠电压继电器来保护，而失压可用接触器来保护。当设备正常工作时，欠电压继电器衔铁与铁芯吸合，常开触点闭合，当电压低于某个设定值时，衔铁与铁芯分开，常开触点复位，切断电路，保护设备。当电路失压时，接触器衔铁与铁芯分开，自锁触点复位，实现失压保护，必须重新按下启动按钮才能启动设备。项目三思考与练习3.答：继电接触器是用导线有规则的连接来反映元器件间逻辑关系的，而可编程控制器是通过程序来表达元器件间逻辑关系的。对于继电接触器来说，忽略电磁滞后及机械滞后，同一个继电器的所有触点的动作是和它的线圈通电或断电同事发生的。但在PLC中，由于指令的分时扫描执行，同一个器件的线圈工作和它的各个触点的动作并不同事发生。这就是继电接触器系统的并行工作方式和PLC的串行工作方式的差别。4.答：主要有CPU、存储器、输入输出单元、电源和编程器几部分组成。各部分的作用如下：CPU：在系统程序的控制下，完成逻辑运算、数学运算，协调系统内部各部分工作等任务。存储器：用于存放系统程序、用户程序及运算数据。I/O单元：用于接受生产过程的各种参数和送出PLC控制器运算后得出的控制信息。电源：为各工作单元提供电源编程器：用于编程、调试、监控5.答：略6.答：略7.答：PLC的工作过程由公共处理阶段、输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段组成。程序执行时，从用户程序存储区的第一条用户指令开始，在无中断或跳转控制的情况下，按存储地址号递增的方式顺序逐条扫描用户程序，并顺序执行，直至程序结束，完成一个扫描周期。然后再从头开始执行程序，并周而复始的重复。8.答：PLC的工作过程内部处理阶段、通讯处理阶段、输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段组成。这五个阶段在一个运行周期中按顺序执行，在输入采样阶段，PLC顺序采集所有输入端子的信息，并把采集到的输入信息存入输入映像寄存器，然后进入程序执行阶段。下一次的输入采样要到下一周期才执行，因此，进入程序执行阶段后，本周期内输入映像寄存器的状态不会发生变化。9.答：输入输出滞后时间又称为系统响应时间，是指PLC外部输入信号发生变化的时刻起至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻止之间的时间间隔。它由输入电路的滤波时间、输出模块的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分所组成。影响输入/输出滞后的主要原因有：输入滤波器的惯性；输出继电器的惯性；程序执行的时间；程序设计不当的附加影响等。对于用户来说，选择一个合理的PLC，合理的编制程序是缩短响应的关键。项目四思考与练习1.答：2.答：3.答：4.答：5．答：6.答：7.答：8.答：X0、X1为ON，Y1有输出 X0、X1、X3为ON，延时2s后Y2有输出 X0、X5为ON，Y3有输出 X6为ON，Y4有输出9.答：10.答：11.答：X0接通并保持一定时间，则Y0的工作状态是亮2s，暗2s。X0断开后，Y0的状态为OFF。12.答：13.答：1）按下启动按钮SB2时，接触器KM1和时间继电器KT线圈均得电吸合，并自锁，KM1主触点闭合，此时电动机U1、V1、W1分别与三相电源L1、L2、L3接通，此时电动机低俗运行，当时间继电器KT线圈得电达到设定时间后，KT的辅助延时闭合的常开触点闭合，而KT的辅助延时断开的常闭触点断开，接触器KM1线圈断电，KM1主触点断开，而KM1的常闭互锁触点闭合，因此接触器KM2和KM3线圈同时得电，KM2和KM3的主触点闭合，电动机U1、V1、W1通过KM3的主触点短接，电动机U2、V2、W2与三相电源L1、L2、L3接通，此时电动机告诉运行。当按下停止安钮SB1或过载FR动作时，所有元件的线圈断电，KM1、KM2和KM3主触点断开，电动机自由停车。2）PLC的I/O端口连接图项目五思考与练习1.答：略2.答：3.答：4.答：5.答：6.答：7.答：8.答：略项目六思考与练习1.答：PLC功能指令也叫应用指令，主要用于数据的传送、运算、变换及程序控制等功能。功能指令主要分为程序流控制功能指令、传递和比较功能指令、运算功能指令和其他功能指令。2.答：位元件用于存放1个二进制数，字元件用于存放1个16位的二进制数。占用的存储单元位数不一样，存储的数值大小不一样。3.答：需要的时候，字元件也可以用位元件进行组合使用，以KnX、KnY、KnM、KnS等形式表示，称为“位组合元件”。K1X0表示X0~X3，4个输入继电器的组合。4.答：X001为位元件、D20为字元件、S20为位元件、K4X0由X0~X3组成、V2为字元件、X010为位元件、K2Y0由Y0~Y7组成、M019为位元件。5.答：功能指令在梯形图中用功能框图表达。6.答：①为功能代号(FNC)。每条功能指令都有一固定的编号，FX2N功能指令代号从FNC00~FNC246。②为助记符。功能指令的助记符是该条指令的英文缩写词。③为数据长度(D)指示。功能指令中大多数涉及到数据运算和操作，而数据的表示以字长表示有16位和32位之分。因此有(D)表示为32位数据操作指令，无(D)则表示为16位数据操作指令。④为脉冲／连续执行指令标志(P)。功能指令中若带有(P)，则为脉冲执行指令，即当条件满足时仅执行一个扫描周期。若指令中没有(P)则为连续执行指令。⑤为某些特殊指令连续执行的符号。如图7-6所示加1指令，该指令为连续执行的加1指令，每一扫描周期数据源(D10)的内容都发生变化。⑥为操作数。操作数即为功能指令所涉及的参数(或称数据)，操作数按功能分为源操作数、目标操作数和其他操作数；按组成形式分为位元件、字元件和常数。7.答：X0表示执行条件、“D”表示32位数据运算、“P”表示指令采用脉冲执行方式、“D10”为源操作数S1、“D14”为目标操作数。指令的功能是在“X0”执行条件满足的情况下，将源操作数“D10”“D11”组成的32位数据和“D12”“D13”组成的32位数据相加后送入目标操作数“D14”“D15”中，且在条件满足的情况下只执行一个扫描周期。8.答：9.答：方法一：I：X0—启动按钮X1—停止按钮Y：Y0—M1电机 Y1—M2电机Y2—M3电机方法二：10.答：略11.答：略12.答：13.用变址寄存器Z0，首先0→(Z0)，每次(C0Z)→K4Y0，(Z0)+1→(Z0)；当(Z0)=9时，Z0复位，再重复开始。输入输出点分配表输入信号输出信号输入条件X0输出原件Y0-Y17梯形图：14.用拨动开关构成二进制数输入与BCD数字开关输入BCD数字，主要区别体现在编码方式、输入范围、硬件接口和应用场景等方面。编码方式：二进制拨动开关每位开关直接对应二进制位（ON=1，OFF=0），整体表示一个纯二进制数；BCD数字开关每位十进制数字（0–9）由4位二进制编码（通常为8421码）表示，每4位独立对应一个十进制位，整体由多个4位组构成。输入范围：n位二进制开关可表示0∼2n−1的十进制数；BCD开关（m位十进制数）需4m位二进制线，可表示0∼10m−1的十进制数。硬件接口要求：二进制输入只需对应位数的信号线；BCD输入需4倍于十进制位数的信号线，且电路必须能识别并解码BCD码。应用场景：二进制适用于内部计算、地址设置、模式选择等无需直接显示十进制的场景；BCD常用于需直接显示或输入十进制数值的场合。使用时需注意位数匹配、编码标准一致等。位数匹配：二进制开关的位数决定最大可表示范围（如8位最大255）；BCD开关每输入一位十进制数，需占用4位二进制接口，务必确保接口数量足够（如BCD、BCDP(16位指令)的源操作数值若在0～9999以外范围时出现运算错误）。编码标准一致：BCD输入必须使用标准8421码，避免使用非标准编码（如5421、余3码）导致解码错误。输入输出处理15.按照运行、调整、显示三大模块编写程序。输入输出点分配表输入信号输出信号启动/停止X0秒数值显示Y0-Y7清除按钮X1分数值显示Y10-Y17调整模式按钮X2时数值显示Y20-Y27时分秒循环选择X3加1按钮X4减1按钮X5梯形图：16.用SFTL位左移指令构成移位寄存器实现步序流转，再集中输出。输入输出点分配表输入信号输出信号启动开关X0HL1Y1HL2Y2HL3Y3HL4Y4梯形图：17.在只有双按钮的情况下，要控制5台电动机的启停，需要采用状态区别的逻辑。输入输出点分配表输入信号输出信号启动按钮X0电机1Y1停止按钮X1电机2Y2电机3Y3电机4Y4电机5Y5梯形图：18.当跳转发生后，CPU是否还对被跳转指令跨越的程序段逐行扫描，逐行执行？被跨越的程序中的输出继电器、定时器及计数器的工作状态怎样？当跳转指令发生后，CPU不再对被跨越的程序段逐行扫描执行，而是直接从跳转目标地址继续扫描；被跨越程序中的输出继电器保持跳转前的状态不变，通用型定时器停止计时但保持当前值，积算型定时器则继续计时，计数器停止计数并保持当前值，直至跳转条件解除程序返回该段时才会恢复扫描执行。19.试比较中断子程序和普通子程序的异同点。中断子程序和普通子程序的相同点在于两者均为实现特定功能的独立程序段，执行完毕后都需要通过特定指令（IRET/SRET）返回主程序，且都可以使用子程序局部变量。不同点在于普通子程序由主程序中的CALL指令主动调用，执行时机可控且与扫描周期同步，而中断子程序由外部信号（X0~X5）或内部信号（定时器、计数器、高速计数器等）触发，具有随机性和突发性，可在任意时刻打断主程序执行，响应优先级更高且不受扫描周期限制。20.FX3U系列PLC有哪些中断源？各中断源如何使用？这些中断源所引出的中断在程序中如何表示？FX3U系列PLC的中断源有6个输入中断，3个定时器中断，6个计数器中断，各中断指针格式如下：输入中断：例如I001为输入端子X0从OFF变为ON时，执行由该指针作为标号后面的中断程序，并由IRET指令返回。定时器中断：例如I610即为每隔10ms就执行标号I610后面的中断程序一次，并由IRET指令返回。计数器中断：计数器中断用于PLC内置的高速计数器，根据高速计数器的计数当前值与计数设定值的关系来确定是否执行相应的中断服务子程序。这些中断源所引出的中断在子程序开头标注对应中断指针，结尾用IRET指令返回。21.该问题是典型的PLC定时中断采样与平均值计算设计。输入输出点分配表输入信号输出信号数值输入X0-X7梯形图：项目七思考与练习1.序号名称元件地址序号名称元件地址1进料口开关SB0X01报警灯HL0Y02启动按钮SB1X12报警铃HA1Y13停止按钮SB2X23运行指示灯HL2Y24报警解除按钮SB3X3

2.序号名称元件地址序号名称元件地址1起动按钮SB0X01M1接触器KM0Y02停止按钮SB1X12M2接触器KM1Y13M3接触器KM2Y23.序号名称元件地址序号名称元件地址1起动按钮SB1X01装料电磁阀YA0Y02停止按钮SB2X12卸料电磁阀YA1Y13装料位开关SQ1X23前进继电器KA1Y24卸料位开关SQ2X34后退继电器KA2Y35过载继电器触电FR1X45运行指示灯HL1Y46停止指示灯HL2Y5

4.序号名称元件地址序号名称元件地址1停止按钮SB0X01灯1HL1Y02起动按钮SB1X12灯2HL2Y13灯3HL3Y25.a)PLC输入输出地址分配表序号名称元件地址序号名称元件地址1开始按钮SB0X01总音响BL0Y02儿童组1按钮SB1X12总台灯HL0Y13儿童组2按钮SB2X23儿童组台灯HL1Y24成人组1按钮SB3X34成人组台灯HL2Y35成人组2按钮SB4X45中学组台灯HL3Y46中学组按钮SB5X57复位按钮SB6X6b)PLC中间软元件地址分配表序号名称功能地址序号功能功能地址1停止继电器停止状态M06违例抢答继电器违例抢答M52抢答继电器抢答状态M17儿童选中继电器儿童选中M103答题继电器答