机电控制与可编程控制器

综合作业4

一、简答题（每题0.5分，共4.5分）

1．PLC的主要特点有哪些？PLC的主要发展趋势如何？

答：PLC的主要特点：(1)可靠性高，抗干扰能力强 (2)通用性强，控制程序可变，使用方便 (3)功能强，适应面广 (4)编程简单，容易掌握 (5)体积小、重量轻、功耗低、维护方便

PLC的主要发展趋势：（1）功能更完善 （2）控制分散化 （3）功能开放化 （4）便利化

2．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？

答：（1）它们的结构原理相似，接触器由电磁系统、触头系统和灭弧装置三步分组成；继电器由电磁系统、触头系统和释放弹簧组成。（2）接触器虽已将电动机、电热设备等的控制由手动变为自动，但还不能满足复杂生产工艺过程自动化的要求，继电器实质上是一种传递信号的电器，它根据特定形式的输入信号而动作，从而达到控制目的。它与接触器不同，主要用于反映控制信号，其触点通常接在控制电路中。

3．在电动机的控制线路中，热继电器的作用是什么？可否用熔断器和过电流继电器代替？为什么？

答：（1）热继电器主要是用于电动机的过载保护、断相保护，电流不平衡运行的保护，以及其他电气设备发热状态的控制；（2）两者不能互相替换。熔断器和过电流保护器主要起短路保护作用和限流保护作用。因为当线路发生短路时，热继电器需要内部的保护机构一定时间来发热令原本是常闭的触点断开，响应时间自然要比熔断器要长。

4．机电设备电器控制线路的表示方法有几种？各有何用途？

答：（1）电气控制线路的表示方法有：电气原理图、电气设备安装图和 电气设备接线图。

（2）电气原理图用来表示电器控制线路的工作原理图、以及各电气元件的作用和相互关系；电气设备安装图用来表示各种电器在生产设备和电器控制柜中的实际安装位置；电气设备接线图用来表示各电气元件之间实际接线情况，它为电气元件的配线、检修和施工提供了方便，实际工作时与电气原理图配合使用。

5．传统继电器接触器控制系统和可编程控制系统有何区别？

答：传统继电器接触器控制系统为“硬接线”程序控制系统，通过修改控制器件和接线来改变控制功能；可编程控制系统为“软接线”程序控制系统，通过修改PLC程序并改动少量接线端子来改变控制功能。

6．为什么称PLC的内部继电器为软继电器？和硬件继电器相比，软继电器的触点在使用上有何特点？

答：PLC内部的继电器并不是实际的硬继电器，而是PLC内部的存储单元，因而称为软继电器；使用时的特点（1）梯形图是由这些软继电器组成的控制线路，它们并不是真正的物理连接，而是逻辑关系的连接，称为软连接；（2）软继电器的常开触点、常闭触点可以在程序中使用多次。

7．PLC的等效电路可以分为三个部分，即输入部分、控制部分和输出部分，各部分是如何工作的？

答：（1）输入部分：接受操作指令（由启动按钮、停止按钮等提供），接受被控对象的各种状态信息（由行程开关、接近开关等提供）；

（2）控制部分：是用户编制的控制程序，通常用梯形图表示。

（3）输出部分：该部分根据程序执行的结果直接驱动负载。

8．PLC控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的，PLC控制系统设计的基本内容包括什么？

答：（1）选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等）。

（2）PLC的选择。选择PLC，应包括机型的选择、容量的选择、I／O模块的选择、电源模块的选择等。

（3）分配I／O点，绘制I／O连接图。

（4）设计控制程序。包括设计梯形图、语句表或控制系统流程图。 （5）必要时还需设计控制台（柜）。

（6）编制控制系统的技术文件。包括说明书、电器元件明细表等。

9．对于可编程控制器机型的选择主要考虑哪几方面？

答：（1）PLC的类型；（2）输入输出模块；（3）电源；（4）存储器；（5）经济性考虑

二、改错（每题1.5分，共4.5分）

1．找出下列梯形图中的错误，并改正。设M10.0为一个没有使用的中间继电器。

改正

（注：（1）计数器C8的设定值PT前可加上0～32767的任意自然数；（2）在同一个PLC程序中，一个计数器号只能使用一次，将其中一个C8改为C0～C255之间的任意其他计数器号。）

2．找出下列梯形图中的错误，并改正。

改正

3．找出下列梯形图中的错误，并改正。

改正

（注：（1）在同一个PLC程序中，一个定时器号只能使用一次，建议将其中一个T37改为分辨率相同的T37～T63、T101～T255之间的任意其他计数器号。（2）定时器的设定值PT前加上的数据可为0～32767的任意自然数。）

三、设计题（每题2.75分，共11分）

1．一台三相交流电动机按以下顺序启动和停车：按启动按钮SF1后，电动机先运转10s，然后停止5s，重复此动作3次后停止运转；按下紧急停机按钮SF2，无论电动机处于何种运动状态，电动动机急停；过载时热继电器BB动作，电动机停止。按上述工作要求

按照上述工作要求，完成以下题目：（1）试分配I/O通道；（2）画出PLC的硬件接线图；（3）设计一个满足要求的梯形图程序。

解：（1）电机控制I/O分配表

说明	地址	功能
BB	I0.0	热保护
SF1	I0.1	启动按钮
SF2	I0.2	停止按钮
	T37、T38	时间继电器
	CTU0	计数器
QA1	Q0.0	电动机运行

（2）PLC电气控制的外部硬件接线图

QA1

BB

Q0.0

I0.0

SF1

I0.1

PLC

SF2

AC 220V

DC 24V

FA

COM

COM

I0.2

（3）选西门子S7-200的PLC (也可以选其它型号PLC)

图 电机控制的PLC程序

2．两台三相交流电动机M1、M2按以下顺序启动和停车：按启动按钮SF1，M1电动机起动，过5秒后M2电动机起动；按停止按钮SF2，电动机M1、M2停止；若M1电动机过载，则电动机M1、M2停止；若电动机M2过载则仅电动机M2停机。

按照上述工作要求，完成以下题目：（1）试分配I/O通道；（2）画出PLC的硬件接线图；（3）设计一个满足要求的梯形图程序。

解：（1）电机顺序控制I/O分配表

说明	地址	功能
BB1	I0.0	电动机M1热保护
BB2	I0.1	电动机M2热保护
SF1	I0.2	启动按钮
SF2	I0.3	停止按钮
	T37	时间继电器
QA1	Q0.0	电动机M1运行
QA2	Q0.1	电动机M2运行

（2）PLC电气控制的外部硬件接线图

I0.0

I0.2

I0.3

COM

COM

Q0.0

Q0.1

QA1

QA2

SF1

SF2

DC 24V

AC 220V

PLC

BB1

FA

BB2

I0.1

（3）选西门子S7-200的PLC (也可以选其它型号PLC)

图 电机顺序控制的PLC程序

3．在某机械装置上装有两台三相交流电动机M1、M2，进行关联控制：当按下正向启动按钮SF2，M1正转；当按下反向启动按钮SF3，M1反转；只有当M1运行时，并按下启动按钮SF4，M2才能运行，M2为单向运行；两台电动机有同一个按钮SF1控制停止；BB1和BB2是热继电器，分别控制M1、M2过载停转。

按照上述工作要求，完成以下题目：（1）试分配I/O通道；（2）画出PLC的硬件接线图；（3）设计一个满足要求的梯形图程序。

解：（1）关联控制功能的I/O分配表

说明	地址	功能
SF1	I0.0	总停按钮
SF2	I0.1	电动机M1正转启动按钮
SF3	I0.2	电动机M1反转启动按钮
SF4	I0.3	电动机M2启动按钮，常开触点
BB1	I0.4	电动机M1热保护
BB2	I0.5	电动机M2热保护
QA1	Q0.0	电动机M1正转运行
QA2	Q0.1	电动机M1反转运行
QA3	Q0.2	电动机M1反转运行

（2）PLC电气控制的外部硬件接线图

I0.4

I0.1

I0.0

COM

COM

Q0.0

Q0.1

QA1

QA2

SF2

SF1

DC 24V

AC 220V

PLC

BB1

FA

BB2

I0.5

Q0.2

QA3

I0.2

SF3

I0.3

SF4

（3）选西门子S7-200的PLC (也可以选其它型号PLC)

图 电动机关联控制的PLC控制程序

4．在某机械装置上装有两台三相交流电动机M1、M2进行顺序控制：要求按下启动按钮SF1时，两台电动机同时启动；按下停止按钮SF2，M1停止，M2延迟10 s后自动停止；并且要求按钮SF3能够点动控制M2；BB1和BB2是热继电器，分别控制M1、M2过载停转。

按照上述工作要求，完成以下题目：（1）试分配I/O通道；（2）画出PLC的硬件接线图；（3）设计一个满足要求的梯形图程序。

解：（1）顺序控制功能的I/O分配表

说明	地址	功能
BB1	I0.0	电动机M1热保护
BB2	I0.1	电动机M2热保护
SF1	I0.2	启动按钮
SF2	I0.3	停止按钮
SF3	I0.4	点动控制按钮
	T37	时间继电器
QA1	Q0.0	电动机M1运行
QA2	Q0.1	电动机M2运行

（2）PLC电气控制的外部硬件接线图

I0.0

I0.2

I0.3

COM

COM

Q0.0

Q0.1

QA1

QA2

SF1

SF2

DC 24V

AC 220V

PLC

BB1

FA

BB2

I0.1

I0.4

SF3

（3）选西门子S7-200的PLC (也可以选其它型号PLC)

图 电机顺序控制的PLC程序

 

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