电气控制与PLC应用习题答案

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习题答案

1习题答案
1.什么是低压电器?常用的低压电器有哪些?
工作在交流50Hz,额定电压为1000V或直流额定电压1500V及以下电路中的电器都属于低压电器。
常用的低压电器有刀开关、组合开关、负荷开关、接触器、继电器、、断路器、热继电器、熔断器、电压继电器、电流继电器、按钮、行程开关、主令开关、万能转换开关等。
2在使用和安装HK系列刀开关时,应注意些什么?铁壳开关有哪些特点?
在使用和安装HK系列刀开关时,应注意:
1额定电流选择:根据控制对象的类型和大小,计算出相应负载电流大小,选择相应额定电流的刀开关。一般应等于或大于所分断电路中各个负载电流的总和。对于电动机负载,应考虑其启动电流,所以应选额定电流大一级的刀开关。若考虑电路出现的短路电流,还应选择额定电流更大一级的刀开关。
2)用途和安装位置选择:选用刀开关时还要根据刀开关的用途和安装位置选择合适的型号和操作方式。同时根据刀开关的作用和装置的安装形式来选择是否带灭弧装置,及选择是正面、背面,还是侧面操作形式。
3安装时应将开启式负荷开关垂直安装在控制柜的开关板上,且合闸状态时手柄向上,不允许倒装或平装,以防止发生误合闸事故。
4)开启式负荷开关的注意事项:电源进线应接在静插座一边的进线端,用电设备应接在动触头一边的出线端。当开启式负荷开关控制照明和电热负载时,须安装熔断器作短路和过载保护。在刀开关断开时,闸刀和熔丝均不得通电,以确保更换熔丝时的安全。
当开启式负荷开关用作电动机的控制开关时,应将开关的熔体部分用铜导线直连,并在出线端加装熔断器作短路保护。在更换熔体时务必把闸刀断开;在分闸和合闸操作时,为避免出现电弧,动作应果断迅速。
铁壳开关有哪些特点:
壳开关特点:一是采用了弹簧储能分合闸,有利于迅速熄灭电弧,从而提高开关的通断能力;二是设有联锁装置,以保证开关在合闸状态下开关盖不能开启,而当开关盖开启时又不能合闸、确保操作安全。
3.组合开关有哪些特点?它的用途是什么?
组合开关的特点和用途:它体积小、灭弧性能比刀开关好,接线方式多,操作方便。常用于交流380V、直流220V以下的电气控制电路中,供手动不频繁地接通或分断电路,可控制3kW以下小容量异步电动机的起动、停止和正反转。
4.接触器有哪几部分组成?如何区分交流接触器和直流接触器?
交流接触器主要由电磁机构、触点系统、灭弧装置及辅助部件构成。接触器按其主触点控制电路中电流的种类,分为交流接触器和直流接触器两大类。交流接触器型常用于远距离、频繁地接通和分断额定电压至1140V、额定电流至630A的交流电路。直流接触器主要用于接通和分断额定电压至440V额定电流至630A的直流电路,可直接控制直流电动机的起动、停止、反转与反接制动。
5.继电器中电压线圈与电流线圈在结构上有什么区别?能否互换?

1

电流继电器线圈导线粗、匝数少、阻抗小,串接于主电路中。电压继电器线圈的导线细粗、匝数多,并联在主电路中。
不能互换,否则就要被烧坏。
6.中间继电器的作用是什么?他和交流接触器有何异同?
主要用在500V及以下的小电流控制回路中,用来扩大辅助触点数量,进行信号传递、放大、转换等。它具有触点数量多,触点容量不大于5A,动作灵敏等特点,得到广泛的应用。
中间继电器的工作原理及结构与接触器基本相似,不同的是中间继电器触点对数多,没有主辅触点之分,触点允许通过的电流大小相同,且不大于5A,无灭弧装置。因此,对于工作电流小于5A的电气控制线路,可用中间继电器代替接触器进行控制。7.常用的继电器有哪些?分别画出他们的图形和文字符号。1)电流继电器有过电流继电器和欠电流继电器


2)电压继电器有过电压继电器和欠电压继电器

3)中间继电器

4)热继电器

5)时间继电器
2



6速度继电器


8.空气阻尼式时间继电器的组成,延时时间如何调整?空气阻尼式时间继电器由电磁系统,延时机构和工作触点三部分组成。延时时间的长短取决于节流孔的节流程度,进气越快,延时越短。延时时间的调节是通过旋动节流孔螺钉,改变进气孔的大小。
9JS7-A空气阻尼式时间继电器触点有哪几类?画出它们的图形符号。
JS7-A空气阻尼式时间继电器触点有两类,一类是延时型触点,一类是瞬动型触点。

10.常用的熔断器有哪些?如何选择熔体的额定电流?
熔断器按结构形式有瓷插式、螺旋式、有填料封闭管式、无填料封闭管式。熔体额定电流的选择应根据实际负载使用情况进行计算。
11在电动机控制回路中,热继电器和熔断器各起什么作用?两者能否互相替换?为什么?
在电动机控制回路中,热继电器起过载保护的作用,熔断器起短路保护作用。两者不能互相替换。因为热继电器具有热的累积特性,而熔断器对短路电流有瞬动性,动作特性完全不同。
12.按钮和行程开关的作用分别是什么?它们结构形式如何?按钮是一种手动且一般可以自动复位的电器,通常用来接通或断开小电流控制电路;程开关又叫限位开关,在机电设备的行程控制中其动作不需要人为操作,而是利用生产机械某些运动部件的碰撞或感应使其触点动作后,发出控制命令以实现近、远距离行程控制和限

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位保护。
控制按钮的结构形式有多种,适用于不同的场合:紧急式控制按钮用来进行紧急操作,按钮上装有蘑菇形钮帽;指示灯式控制按钮用作信号显示,在透明的按钮盒内装有信号灯;钥匙式控制按钮为了安全,需用钥匙插入方可旋转操作等。
行程开关结构可分为直动式、滚轮式及微动式;按其复位方式可分为自动及非自动复位;按其触头性质可分为触点式和无触点式。
2习题答案
1.电气控制系统图有哪几种?各有什么用途?常用于机械设备的电气工程图有三种:电气控制原理图、电器元件布置图和电气安装接线图。
电气控制原理图是依据简单、清晰的原则,采用图形符号和文字符号表示电路中电器元件连接关系和电气工作原理的图。它包括所有电器元件的导电部件和接线端点,但并不按照电器元件的实际布置的位置来绘制,也不反映电器元件的大小。其作用是便于阅读与分析控制线路,详细了解工作原理,指导系统或设备的安装、调试与维修。
电器元件布置图主要表明电气设备上所有电器元件的实际位置,为电气设备的安装及维修提供必要的资料。电器元件布置图可根据电气设备的复杂程度集中绘制,也可分开绘制。图中各电器代号应与有关图纸和电器清单上的元器件代号一致,但不需标注尺寸。通常电器元件布置图与电气安装接线图组合在一起,既可起到电气安装接线图的作用,又能清晰表示出各电器元件的布置情况。
电气安装接线图主要是为电气设备的安装配线、线路检查以及检修电器故障服务的。用规定的图形符号及连线,表示出各电气设备、电器元件之间的实际接线情况。它不但要画出控制柜内部的电器连接,还要画出柜外电器的连接。电气安装接线图中的回路标号是电器设备之间、电器元件之间、导线与导线之间的连接标记,它不仅要把同一电器的各个部件画在一起,而且各个部件的布置要尽可能符合该电器的实际情况,但对比例和尺寸没有严格要求。它的图形符号、文字符号和数字符号应与原理图中的标号一致。
2.电气原理图中,QSFUKMKAFRKTKSSB分别为何种电器元件的文字符号?
电气原理图中,QS组合开关和负荷开关、FU为熔断器、KM为接触器、KA为中间继电器、FR热继电器、KT时间继电器、KS速度继电器、SB为按钮。
3.什么是直接起动?直接起动有何优缺点?
所谓直接起动就是将三相笼型异步电动机的定子绕组加上额定电压的起动方式,也称为全压起动。直接起动电路结构比较简单,易于安装与维修;但直接起动时的起动电流为电动机额定电流的4-7倍,过大的起动电流将会造成电网电压明显下降,直接影响在同一电网工作的其它负载的正常工作,所以直接起动电动机的容量受到一定的限制,一般是空载或轻载启动。
4.点动与连续运转的区别是什么?
点动控制是指按下按钮,电动机得电运转;松开按钮,电动机失电停转的控制方式。连续运转是指按下启动按钮,电动机得电运转;松开按钮,电动机仍连续运转,在电路中依据自锁触点,实现了连续运转。
5.继电器接触器控制线路中一般应设哪些保护?各有什么作用?
继电器接触器控制线路中一般应设有短路保护、过载保护、欠压与失压保护。短路保护在回路出现短路故障时,能迅速有效的断开电源,实现对电器和电动机的保护。过载保护当电动机出现过载且超过规定时间时,热继电器双金属片发热变形,推动导板,经过传动机构,
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能使串在控制电路中的FR常闭触点断开,从而使接触器线圈失电,电动机停转,实现过载保护。欠压与失压保护当电源电压由于某种原因而下降或停电时,电动机的转矩显著下降,将使电动机无法正常运转,甚至引起电动机堵转而烧毁。当电源电压低于接触器线圈额定电85%左右时,接触器因电磁吸力不足而释放,自锁触点断开,接触器线圈断电,同时主触点也断开,使电动机断电,起到保护作用。
6.笼型异步电机是如何改变转动方向?
改变电动机三相电源的相序即可以改变电动机的旋转方向。而改变三相电源的相序只需任意调换电源的两根进线即可。
7.什么是互锁(联锁)什么是自锁?试举例说明各自的作用?
互锁(联锁)就是在同一时间里两个接触器只允许一个工作的控制方式。互锁控制就是将本身控制支路元件的常闭触点串联到对方控制电路之中。实现互锁控制的常用方法有接触器联锁、按钮联锁和复合联锁控制等。自锁利用接触器KM本身常开辅助触点而使线圈保持得电的控制方式叫做自锁。
8.在行程开关控制的正反转电路中,若在调试试车时,将电动机的接线相序接错,将会造成什么样后果?为什么?
行程开关控制的正反转电路中,若在调试试车时,将电动机的接线相序接错,将会造成无法使电动机换向,从而使工作台受到损坏后果;因为行程开关不能正常进行触点切换,改变电路的正反方向,从而改变电动机的转向,这样行程开关不起作用,运动的工作台就会冲坏挡块继续运行,造成设备损坏。
9.什么是降压启动?有哪几种方式?各有什么特点?分别适合用于何种场?
降压启动是指在启动时,通过某种方法,降低加在电动机定子绕组上的电压,待电动机启动后,再将电压恢复到额定值。有定子串电阻降压启动、星-三角降压启动、自耦变压器降压启动等。定子串电阻降压启动特点不受接线方式的限制,设备简单,常用于中小型设备和用于限制机床点动调整时的起动电流。星-三角降压启动特点当三相笼型异步电动机定子绕组为三角形接法且不允许直接起动时,可以采用星形-三角形减压起动方式。这种降压启动方法多用于空载或轻载启动中。Y系列的三相笼型异步电动机4.0kW以上者均为三角形连接,都可以采用星-三角降压启动的方法。自耦变压器降压启动适用于正常工作时电动机定子绕组接成星形或三角形、电动机容量较大、启动转矩可以通过改变变压器抽头的连接位置得到改变的情况。它的缺点是不允许频繁启动,价格较贵,而且只用于10kW以上的三相异步电动机。
10什么是反接起动?什么是能耗制动?各有什么特点?分别适用于何种场合?
反接制动是将运动中的电动机电源两相反接,以改变电动机定子绕组中的电源相序,而使旋转磁场的方向变为和转子的旋转方向相反,转子绕组中的感应电动势、感应电流和电磁转矩的方向都发生了改变,电磁转矩变成了制动转矩。所谓能耗制动,就是在电动机脱离三相电源之后,在定子绕组上加一个直流电压,通入直流电流,产生一个恒定的磁场,转子因惯性继续旋转而切割该恒定的磁场,在转子导条中便产生感应电动势和感应电流,同时将运动过程中存储在转子中的机械能转变为电能,又消耗在转子电阻上的一种制动方法。
反接制动虽有制动快、制动转矩大等优点,但是由于有制动电流冲击过大、能量消耗大、适用范围小等缺点,故此种制动方法仅适用于10kW以下的小容量电动机。通常在笼型异步电动机的定子回路中串接电阻以限制反接制动电流。能耗制动时制动转矩随电动机的惯性转速下降而减小,因而制动平稳。
11.什么是调速?三相异步电动机的调速有哪几种控制方法?

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改变电动机转动速度的过程称为调速。三相异步电动机的调速具体可以归纳为变极调速、变转差率调速和变频调速三大类。
12.变极调速的优点和缺点有哪些?应用于哪些场合?
变极调速的优点是设备简单,运行可靠,既可适用于恒转矩调速(Y/YY,也可适用于近似恒功率调速(△/YY。其缺点是转速只能成倍变化,为有级调速。Y/YY变极调速应用于起重电葫芦、运输传送带等;/YY变极调速应用于各种机床的粗加工和精加工。
3习题答案
1.简述PLC的定义。
国际电工委员会(IEC)在1987年颁布的PLC标准草案第3稿中,对PLC作了以下定义:“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关外围设备,都应按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计”
2PLC有哪些主要特点?
主要有以下特点:
1)可靠性高、抗干扰能力强
传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于接触不良,容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器,仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件,硬件接线比继电器控制系统少的多,因而触点接触不良造成的故障大为减少。
PLC为保证在恶劣的工业环境下可靠性地工作,采用了一系列硬件和软件的抗干扰措施,具有很强的抗干扰能力,平均无故障时间可达几十万个小时,PLC已被公认为最可靠的工业控制设备之一。
2)编程简单、使用方便
目前,大多数PLC采用的编程语言是梯形图语言,它是一种面向生产、面向用户的编程语言。梯形图与电气控制线路图相似,形象、直观,不需要掌握计算机知识,很容易掌握。当生产流程需要改变时,可以现场改变程序,使用方便、灵活。同时,PLC编程器的操作和使用也很简单。这也是PLC获得普及和推广的主要原因之一。
许多PLC上还针对具体问题,设计了各种专用编程指令及编程方法,进一步简化了编程。
3)采用模块化结构,组合灵活、使用方便
PLC的各个部件均采用模块化设汁,各模块之间可由机架和电缆连接。规模可根据用户的实际需求自行组合,使系统的性能价格更容易趋于合理。
4)功能完善、通用性强
现代PLC不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能,而见还具有模/数(AD和数/模(DA转换、数值运算、数据处理、PID控制、通信联网等许多功能。同时,由PLC产品的系列化、模块化,有品种齐全的各种硬件装置供用户选用,可以组成满足各种要求的控制系统。
5)设计安装简单、维护方便
由于PLC用软件代替了传统电气控制系统的硬件,控制柜的设计、安装接线工作量大为减少。PLC的用户程序大部分可在实验室进行模拟调试,缩短了应用设计和调试周期。
在维修方面,由于PLC的故障率极低,维修工作量很小;而且PLC具有很强的自诊断功能.如果出现故障,可根据PLC上的指示或编程器上提供的故障信息,迅速查明原因,
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维修极为方便。
6)体积小、重量轻、能耗低
由于PLC采用了半导体集成电路,其结构紧凑、体积小、能耗低,因而是实现机电一体化的理想控制设备。
3.简述PLC的分类。
1)按结构形式分类
根据PLC的结构形式,可将PLC分为整体式和模块式两类。1)整体式PLC
整体式PLC是将电源、CPU、存储器、I/O安装在一个标准机壳内,组成一个PLC基本单元(主机。基本单元上设有I/O扩展单元接口、通信接口等,可以和扩展单元模块相连接。小型机系统还提供许多特殊功能模块,如I/O模块、热电偶模块、定位模块、通信模块等。通过不同的配置,可完成不同的控制任务。
整体式特点:结构紧凑、体积小、价格低、容易装配在工业控制设备的内部,适于生产机械的单机控制。
2)模块式PLC
模块式PLC是将PLC各组成部分,分别做成若干个单独的模块,如CPU模块、IO模块、电源模块(有的含在CPU模块中)以及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。大、中型PLC一般采用模块式结构。
模块式PLC的特点:配置灵活,可根据需要选配不同规模的系统,而且装配方便,便于扩展和维修。
还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来,形成叠装式PLC。叠装式PLCCPU、电源、IO接口等也是各自独立的模块,但它们之间是靠电缆进行连接,并且各模块可以一层层地叠装。这样,不但系统可以灵活配置,还可做得体积小巧。
2)按功能分类
根据PLC所具有的功能不同,可将PLC分为低档、中档、高档PLC三类。1)低档PLC
具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能,还可有少量模拟量IO、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。
2)中档PLC
除具有低档PLC的功能外,还具有较强的模拟量I/O、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程IO、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能,适用于复杂控制系统。
3)高档PLC
除具有中档PLC的功能外,还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC具有更强的通信联网功能,可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统,实现工厂自动化。
3)按I/O点数分类
根据PLCIO点数的多少,可将PLC分为微型机、小型机、中型机、大型机和超大型机等。
1)微型机
I/O点数为64点以内,单CPU,内存容量为256~1000B。如台湾广成公司产的SPLC2)小型机
I/O点数为64~256之间,单CPU,内存容量为1~3.6KB。如西门子公司的S7-200

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3)中型机
IO点数为256~2048之间,CPU内存容量为3.6~13KB如西门子公司的S7-3003)大型机
IO点数为2048以上。CPU内存容量为13KB以上。如西门子公司的S7-400。若IO点数超过8192点的为超大型PLC
在实际中,—般PLC的功能的强弱与其IO点数是相互关联的,即PLC的功能越强,其可配置的IO点数越多。因此,通常我们所说的小型、中型、大型PLC,除指其IO点数不同外,同时也表示其对应功能为低档、中档、高档。
4PLC的主要技术指标有哪些?
1)存储容量
存储容量一般是指用户程序存储器的容量。用户程序存储器的容量大,可以编制出复杂的程序。—般来说,小型PLC的用户存储器容量为几千字节,而大型PLC的用户存储器容量为几万字节。有些PLC的用户程序存储器需要外插的存储卡,或者可以用存储卡扩充。
2IO点数
IO点数是PLC可以接受的输入信号和输出信号的总和,是衡量PLC性能的重要指标。I/O点数越多,外部可接的输入设备和输出设备就越多,控制规模就越大。
3)扫描速度
扫描速度是指PLC执行用户程序的速度,是衡量PLC性能的重要指标。—般以扫描1K步用户程序所需的时间来衡量扫描速度,通常以msK步为单位。PLC用户手册一般给出执行各条指令所用的时间,可以通过比较各种PLC执行相同的操作所用的时间,来衡量扫描速度的快慢。
4)指令的功能与数量
指令功能的强弱、数量的多少也是衡量PLC性能的重要指标。编程指令的功能越强、数量越多,PLC的处理能力和控制能力也越强,用户编程也越简单和方便,越容易完成复杂的控制任务。
5)内部元件的种类与数量
在编制PLC程序时,需要用到大量的内部元件来存放变量、中间结果、保持数据、定时计数、模块设置和各种标志位等信息。这些元件的种类与数量越多,表示PLC的存储和处理各种信息的能力越强。
6)特殊功能单元
特殊功能单元种类的多少与功能的强弱是衡量PLC产品的一个重要指标。近年来PLC厂家非常重视特殊功能单元的开发,特殊功能单元种类日益增多,功能越来越强,使PLC的控制功能日益扩大。例如:高速计数模块,位置控制模块,闭环控制模块等。
7)可扩展能力
PLC的可扩展能力包括1O点数的扩展、存储容量的扩展、联网功能的扩展、各种功能模块的扩展等。在选择PLC时,经常需要考虑PLC的可扩展能力。
5PLC的硬件结构主要有哪几部分?
PLC的硬件主要由中央处理器CPU、存储器(EPROMRAM、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等部分组成。其中,CPUPLC的核心,输入单元与输出单元是连接现场IO设备与CPU之间的接口电路,通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。
6.简述PLC的扫描工作过程。
PLC完成初始化过程后,开始扫描工作程序。PLC执行程序的过程分为三个阶段,即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。
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1)输入采样阶段
在输入采样阶段,PLC首先按顺序扫描所有输入端子,并将输入状态采样,存入相应的输入映像寄存器中,此时输入映像寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段,在程序执行阶段或其他阶段,即使输入状态发生变化,输入映像寄存器的内容也不会改变。输入状态的变化只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能被读取。
2)程序执行阶段
在程序执行阶段,PLC对程序按顺序进行扫描执行。若程序用梯形图来表示,则总是按先上后下,先左后右的顺序进行。当遇到程序跳转指令时,则根据跳转条件是否满足来决定程序是否跳转。当指令中涉及到输入、输出状态时。PLC从输入映像寄存器和元件映像寄存器中读出,根据用户程序进行运算,运算的结果再存入元件映像寄存器中。对于元件映像寄存器来说,其内容会随程序执行的过程而变化。
3)输出刷新阶段
当所有程序执行完毕后,进入输出处理阶段。在这一阶段里,PLC将输出映像寄存器与输出有关的状态(输出继电器状态转存到输出锁存器中。并通过一定方式输出,驱动外部负载。
到此,PLC完成了从输入采样到输出刷新的一个扫描周期,CPU自动进入下一个扫描周期。
7S7-200PLC的硬件结构主要有哪些部分组成?
1)主机模块
主机模块将一个微处理器、电源和一定数量的数字量I/O端子集成封装在一个独立、凑的设备中。从而形成一个功能强大的微型PLC
2)扩展模块
S7-200系列的PLC主机提供一定数量的数字量I/O和模拟量I/O但在主机I/O点数不够或需要进行特殊功能的控制时,就必须增加I/O扩展模块,对I/O点数进行扩充;或增加特殊功能模块完成特殊控制任务。
8.简述PLC寻址方式。
S7-200数据寻址方式有立即寻址、直接寻址和间接寻址3大类。立即寻址的数据在指令中以常数形式出现。直接寻址又包括位、字节、字和双字4种寻址格式。
1.直接寻址
直接寻址方式是指:在指令中明确指出了存取数据的存储器地址,允许用户程序直接存取信息。
(1按位寻址。
按位寻址时必须指明元件名称、字节地址和位号。(2按字节、字和双字寻址。2.间接寻址方式
间接寻址是指使用地址指针来存取存储器中的数据。使用前,首先将数据所在单元的内存地址放入地址指针寄存器中,然后根据此地址指针存取数据。
(1建立地址指针。建立内存地址的指针为双字长度(32,故可以使用VLAC
为地址指针。
(2用指针来存取数据。VB200是直接地址编号,&为地址符号,将本指令中&VB200改为&VW200VD200,指令功能不变。
9STEP7-Micro/WIN主要有哪些窗口组件?
STEP7-Micro/WIN的窗口一般可分为以下几部分:菜单栏(含有8个主菜单选项、工具(快捷按钮、浏览条(快捷键操作窗口、指令树、程序区、工作区和状态条等。
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10.如何编辑符号表?
编辑符号表的方法是用鼠标单击浏览条中的符号表按钮,或者使用菜单命令“查看”“符号表”进入符号表窗口,可进行下列操作:
①在符号表中进行赋值。
②在符号表中插入行。在进行符号表的编辑过程中,如果所给的行数不够用,可按照下述方法进行插入行的操作。
单击菜单命令“编辑”→“插入”→“行”,则会在符号表光标的当前位置的上方插入新行。也可将光标放在最后一行的任意一个单元格中,按“下箭头”键,将在符号表底部插入新行。
③使用符号编址。
方法是:使用“查看”菜单命令,选择“符号寻址”和“符号信息表”命令即可。
4习题答案
1.编写一个自锁控制程序。启动按钮使用常开触点,接输入继电器I0.0口,停止按钮使用常闭触点,接输入继电器I0.1端口,控制电动机的接触器接输出继电器Q0.5端口。

2.用置位指令与复位指令编写具有自锁功能的程序。启动按钮使用常开触点,接输入继电器I0.0端口,停止按钮使用常闭触点,接输入继电器I0.1端口,控制电动机的接触器接输出继电器Q0.5端口。


3分析如图4-51所示梯形图,指出哪些有点动控制功能?

.cd有点动功能。
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I0.0Q0.1I0.1Q0.1
I0.2I0.0I0.1Q0.1
(
I0.0
Q0.1
(
I0.2
I0.0
a
I0.0M0.0
I0.2
Q0.0
b
(
I0.1I0.0
M0.0
M0.0
I0.2
I0.0
(
Q0.0
M0.0
(
(
I0.1M0.0
d
c


4.比较互锁电路特点
a输入互锁电路,I0.0I0.1先动作的线圈得电,后动作的线圈不得电。
b)输出互锁,I0.0I0.1先动作的线圈得电,同时动作,输出线圈都不得电。

5.某台设备有两台电动机M1M2,其交流接触器分别连接PLC的输出继电器Q0.1Q0.2,总启动按钮使用常开触点,接输入继电器I0.0端口,总停止按钮使用常闭触点,接输入继电器I0.1端口。为了减小两台电动机同时启动对供电电路的影响,让M2稍微延迟片刻启动。控制要求是:按下启动按钮,M1立即启动,松开启动按钮时,M2才启动;按下停止按钮,M1M2同时停止。


6写出梯形图对应的指令表。
11




7.分析如图所示的程序



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8.试设计一个楼道照明灯的控制程序。声控开关接在PLC的I0.0点上。有人进入楼道后,声控开关I0.0接通,Q0.0上的照明灯发光30s,如果在这段时间内又有人进入,则重新开始计时。这样可确保灯光维持30s为最后进入者提供照明。



9.编写一个长时间延时控制程序,设I0.0闭合5h后,输出端Q0.1接通。



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10.试设计一个会议大厅入口人数统计报警控制程序。
11.100ms定时器构成一个脉冲发生器,如图所示。


12.用定时器来实现电动机顺序启动控制,

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5程序控制指令及应用
1.简述划分步的原则。
(状态)是顺序功能图中最基本的组成部分,是将一个工作周期分解为若干个顺序相连而清晰的阶段,对应一个相对稳定的状态。步用编程元件(如标志位存储器M或顺序控制继电器S)代表,其划分的依据是PLC输出量的变化。在任何一步内,输出量的状态应保持不变,但两步之间的转换条件满足时,系统就由原来的步进入新的步。
步可分为初始步和工作步两种。1)初始步(初始状态)。初始步表示控制系统的初始状态,是顺序控制的起点,也是功能图运行的起点,一个控制系统至少要有一个初始步。初始步用双线的矩形框表示。
2工作步(工作状态)工作步是控制系统正常运行时的状态(也即除初始状态以外的各个稳定阶段)。工作步用单线矩形框表示。
2.简述转换实现的条件和转换实现时应完成的操作。
1)转换实现的条件
在顺序功能图中,步的活动状态的变化是根据转换的实现来完成的,转换实现必须同时满足两个条件。
1)该转换所有的前级步都是活动步。2)相应的转换条件得到满足。2)转换实现应完成的操作
步与步的转换实现后将完成以下两个操作:1)使后续步变为活动步。2)使前级步变为非活动步。
3.设计满足图所示波形的梯形图。

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4.画出波形对应的顺序功能图。


5.指出图的顺序功能图中的错误。1)初始步应为双框。
2)上面的转换没有转换条件。3)输入I0.5不能作为动作。4M0.3缺转换。
5Q0.3一般不作转换条件。
6.试画出信号灯控制系统的顺序功能图,I0.0为起动信号。

7.设计出图所示的顺序功能图的梯形图程序,T37的设定值为5s16




8.SCR指令设计图所示的顺序功能图的梯形图程序。
9.设计出顺序功能图的梯形图程序。

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10.设计出顺序功能图的梯形图程序。

6数据处理、运算指令及应用
1.数据传送指令如何分类?它的功能是什么?
数据传送指令可用来在各存储单元之间进行一个或多个数据的传送,传送过程中数据值保持不变。根据每次数据传输的多少,可以分为单一传送指令和数据块传送指令。按其传送的数据类型又有字节、字和双字之分,对于单一数据传送其传送的数据类型还可以是实数。为了实现在同一个字内高、低位字节的交换,还有字节交换指令。
使能输入有效时,即EN=1时,把从输入IN开始的数据(字、双字)传送到以输出OUT指定的储存单元。在传送过程中不改变数据的大小,传送后数据IN的内容不变。
2.数据移位指令如何分类?它的功能是什么?
移位指令分为左、右移位和循环左、右移位及寄存器移位指令三大类。前两类移位指令按移位数据的长度又分字节型、字型、双字型3种。
使能输入EN有效(EN=1)时,将字节型(字型、双字型)输入数据IN左移(右端补0)后,送到OUT指定的字节型(字型、双字型)存储单元中。
3数据转换指令如何分类?它的功能是什么?转换指令是对操作数的类型进行转换,并输出到指定目标地址中去。转换指令包括数据的类型转换、数据的编码和译码指令以及字符串类型转换指令。
不同功能的指令对操作数要求不同。类型转换指令可将固定的一个数据用到不同类型要求的指令中,包括字节与字整数之间的转换,整数与双整数的转换,双字整数与实数之间的转换,BCD码与整数之间的转换等。
4.移位指令与循环移位指令有什么不同?
使能输入EN有效EN=1时,将字节型(字型、双字型)输入数据IN(右)(右(左)端补0)后,送到OUT指定的字节型(字型、双字型)存储单元中
使能输入EN有效(EN=1)时,将字节型(字型、双字型)输入数据IN循环左(右)
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N位后,送到OUT指定的字节型(字型、双字型)存储单元中。
5.用传送指令实现M0M1M2同时启/停控制电路。
6.有16个彩灯分别接在PLCQ0.0~Q0.7的端子上,要求按下启动按钮后,彩灯能按照从左到右的顺序依次点亮,间隔时间0.5秒,按下停止按钮,循环结束。
7.编程求取sin60°的值。

8.求以10为底的50常用对数,结果存放在AC1中。
因为:log1030=ln30/ln10。设数据30存放在VD10中,编写参考程序如图所示。

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9.用整数除法指令将VW100中的数据(240)除以8以后存放到VW200中。


10.设计一个程序,将85传送到VW023传送到VW10,并完成以下操作。
①求VW0VW10的和,将结果送到VW20中存储。②求VW0VW10的差,将结果送到VW30中存储。③求VW0VW10的积,将结果送到VW40中存储。
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7特殊功能指令
1.什么是中断?中断事件分哪几类?各有什么特点?中断,是指当控制系统执行正常程序时,系统中出现了某些急需处理的异常情况或特殊请求,这时系统暂时停止执行当前程序,转去对随机发生的紧迫事件进行处理(执行中断服务程序),当该事件处理完毕后,系统自动回到原来被中断的程序继续执行。
S7-200系列PLC最多有34个中断源,分为3大类:通信中断、输入/输出中断(I/O断)和时基中断。
在自由口通信模式下,用户可通过编程来设置波特率、奇偶校验和通信协议等参数。户通过编程控制通信端口的事件为通信中断。
I/O中断包括外部输入上升/下降沿中断、高速计数器中断和高速脉冲输出中断。时基中断包括定时中断和定时器T32/T96中断。2.CPU响应中断的原则是什么?
当不同优先级别的中断事件同时向CPU发出中断请求时,CPU总是按照优先级别由高到低的顺序响应中断。当同一优先级别的多个中断源同时向CPU发出中断请求时,CPU按照先来先服务的原则处理。在同一时刻,只能有一个中断服务程序被执行。一个中断服务程序一旦处于执行过程中,中途不能被另一个中断服务程序所中断,即便是优先级别更高的中断也不行。在中断服务程序执行期间发生的其他中断需排队等候处理。


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3.简述中断程序的构成及建立中断程序的方法。
中断程序由3部分构成:中断程序标号、中断服务程序和中断返回指令。1)中断程序标号:即中断程序的名称,它在建立中断程序的时候生成。2)中断服务程序:用于处理中断事件的程序。
3)中断返回指令:用于退出中断服务程序返回到主程序处。建立中断程序的方法
STEP7-Micro/WIN编程软件中,建立中断程序的可以用以下方法1)从“编辑”菜单→选择“插入”Insert)→“中断”Interrupt
2)从指令树,用鼠标右键单击“程序块”图标并从弹出菜单→选择“插入”Insert→“中断”Interrupt
3)从“程序编辑器”窗口,从弹出菜单用鼠标右键单击“插入”Insert)→“中断”Interrupt
程序编辑器从先前的POU显示更改为新中断程序,在程序编辑器的底部会出现一个新标记,代表新的中断程序。
4.编写由I0.1的上升沿产生的中断事件的初始化程序。
分析:查表9-7可知,I0.1上升沿产生的中断事件号为2。所以在主程序中用ATCH指令将事件号2和中断程序0连接起来,并全局开中断,梯形图如图9-5所示



5.I0.0的上升沿(中断事件0)通过中断使Q0.0立即置位,在I0.1的下降沿(中断事件3)通过中断使Q0.0立即复位。
1)在输入端I0.0的上升沿(中断事件0)通过中断使Q0.0立即置位。2)在输入I0.1的下降沿(中断事件3)通过中断使Q0.0立即复位。
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6.用定时中断0实现周期为1s的高精度定时,并在QB0端口以增1形式输出。


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7.利用定时中断,编程完成数据采样工作,要求每20ms采样一次。


中断程序:

8.用定时中断的方式实现Q0.0~Q0.7输出依次移位,间隔时间为1s,按启动按钮I0.0移位从Q0.0开始,按停止I0.1,停止移位并清0
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中断程序:


9.简述高速计数器的工作模式。
S7-200的高速计数器工作模式分为4种基本类型。
1)单路脉冲输入、内部方向控制的加/减计数器(模式02
只有一个脉冲输入端,通过高速计数器的控制字节的第3位来控制加计数或者减计数。该位为0,减计数;该位为1,加计数。
2)单路脉冲输入、外部方向控制的加/减计数器(模式35
只有一个脉冲输入端,有一个方向控制端。方向输入信号为1时加计数,方向输入信号0时减计数。
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(3两路脉冲输入双相加/减计数器(模式68
有两个脉冲输入端,一个是加计数脉冲,另一个是减计数脉冲。如果加计数脉冲的上升沿和减计数脉冲的上升沿出现的时间间隔在0.3ms之内,CPU会认为这两个计数脉冲是同时到来的,此时计数器的当前值保持不变,也不会发出计数方向改变的信号。
(4A/B相正交计数器(模式911
有两个脉冲输入端,输入的两路脉冲A相和B相,相位互差90°(正交A相超前于B90°时,加计数;B相超前于A90°时,减计数。A/B相正交计数器有1倍频(1×模式和4倍频(4×模式。需要增加测量精度时,可以采用4倍频模式,即分别在AB波形的上升沿和下降沿计数,在时钟脉冲的每个周期可以计4次数。
根据有无外部硬件复位和启动输入,上述4类模式又可分为3种,即无复位无启动输入、有复位无启动输入和既有启动又有复位输入。
10.使用单相高速计数器HSC0(工作模式1)和中断指令对输入端I0.0脉冲信号计数,当计数值等于大于50时输出端Q0.0通电,当外部复位时Q0.0断电。

1.接线图如图6-3所示,系统自动分配I0.0HSC0的计数脉冲信号输入端,I0.2HSC0的外部复位端。


2PLC程序


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3外部中断复位子程序。外部中断复位子程序如图6-12所示,当按下复位按钮I0.2时,高速计数器HSC0复位,产生中断事件28执行中断子程序EXTERN_RESET输出端Q0.0复位断电。

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当前值等于预置值中断子程序。当前值等于预置值中断子程序如图6-13所示,当前值等于预置值时产生中断事件12执行中断程序COUNT_EQHSC0重新写入控制字节,启动HSC0Q0.0置位通电。


8通信
1.并行传输和串行传输各有什么特点?
并行传输的数据是以一个字或字节为单位在多条并行的通道上同时传输方式。如传输8个数据位(一个字节或传输16个数据位(一个字除了8根或16根数据线、一根公共线外,还需要通信双方联络用的控制线。并行通信的特点是数据传输速度快,但由于一个并行数据有多少位二进制数,就需要多少根传输线,成本高,抗干扰能力较差。一般用于近距离数据传输。如计算机和打印机之间的数据传输。
2)串行传输
串行传输的数据是以二进制的位为单位的传输方式。每次只传送一位,最少的只需两根线(双绞线)就可以连接多台设备,组成控制网络。串行通信需要的信号线少,通信线路简单、成本低。但是与并行通信相比较,数据传输速度慢,故通常用于速度要求不高的远距离传输。在工业通信系统中,一般都采用串行传输。
2.什么是异步传输?什么是同步传输?异步传输是利用起止法来达到收发同步的。该方法是以字符为单位发送数据,一次传送一个字符,每个传输的字符都有一个附加的起始位,用来指明字符的开始;每个传输的字符后面还要附加一个或多个终止位,用来指明字符的结束。
异步传输方式下,每一个字符的发送都是独立和随机的,它以不均匀的传输速率发送,字符间距是任意的,所以这种方式被称为异步传输。异步串行传输的缺点是传输效率低,个字符都要加上冗余的起始位和终止位,主要用于中、低速通信(小于2000b/s
2)同步传输
同步传输过程中,数据的传输是以字节(一个字节由8位二进制数组成)为单位进行传输的,每次传送12个同步字符、若干个数据字节和校验字符。同步字符起联络作用,用它来通知接收方开始接收数据。发送方和接收方应使用同一个时钟脉冲。可以通过调制解调
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方式在数据流中提取同步信号,使接收方得到与发送方完全相同的接收时钟信号,使发送端和接收端保持完全同步,由于同步通信方式中,数据块的每个字节之间不需要附加起始位和停止位,因而传输效率高,但对硬件的要求较高,一般用于高速通信。
3.什么是半双工通信和全双工通信方式?
半双工通信是指在一条传输线上相互进行通信的两台设备,既可以作为发送设备,也可以作为接收设备。数据流可以在两个方向上传送,但任一时刻只限于一个方向传送,又称双向交替通信,如图8-1b所示。
3)全双工通信方式。
全双工通信方式有两条传输线,相互通信的两台设备双方能够同时进行数据的发送和接收,如图8-1c所示。
4.RS-232RS-485RS-422标准的串行通信接口各有什么特点?
RS-232串行通信接口标准是1969年由美国电子工业协会EIA(ElectronicIndustiesAssociation公布的串行接口标准,RS(RecommendStandard是推荐标准,232是标志号。C是修改的次数。它既是一种协议标准,也是一种电气标准,它规定了终端和通信设备之间信息交换的方式和功能。
计算机上配有RS-232C接口,它使用一个25针的连接器。在这25个引脚中,20个引脚作为RS-232C信号,其中有4个数据线,11个控制线,3个定时信号线,2个地信号线。另外,还保留了2个引脚,有3个引脚未定义。PLC一般使用9脚连接器,距离较近时,只需3根线,如图8-2所示。
RS-232采用负逻辑,用-5~15V表示逻辑状态“1,用5~15V表示逻辑状态“0RS-232接口采用按位串行的方式单端发送、单端接收,传送距离近(最大传输距离为15m数据传输速率低(最高传输速率为20kb/s,抗干扰能力差。
2RS-422A串行通信接口
RS422A一般采用的是平衡驱动、差分接收电路,从而取消了地线信号。收发数据的硬件接线各有两根,所以RS422A进行数据传输时共用四根接线。
RS422A接收的数据是通过两个数据传输线之间的电压差值来判断是“0”还是“l。收发数据的两根线要区分极性,分别标记为A(B(
实际使用过程中,为提高抗干扰的能力,在首尾端并联一个120Ω左右的电阻。RS422A的最大通信速率为l0Mbps,此时通信的距离为12m。当速度为100kbps时,通信的距离可以达到1200m,适合远距离传输数据。
RS-485接口是RS-422的变形,与RS-422相比,只有一对平衡差分信号线,以半双工方式传输数据,在远距离高速通信中,以最少的信号线完成通信任务,因此在PLC的控制网络中广泛应用。
使用RS485通信接口和连接线路可以组成串行通信网络,实现分布式控制系统。网络中最多可以有32个子站(PLC组成。为提高网络的抗干扰能力,在网络的两端要并联两个阻值为120Ω的电阻。
5.什么是主—从通信方式?
在通信网络中,各种设备都有不同的角色。通信网络一般有主站和从站。主站可以主动发起数据通信,读/写其他站点的数据。从站只能响应主站的访问,提供或接收数据。从站不能主动发起通信,进行数据交换;从站不能访问其他从站。
6.S7-200系列的PLC支持哪些通信协议?S7-200PLC用于工业现场控制时,在主站和从站之间的通信常采用公司专用协议,可以采用3个标准化协议和1个自由口协议。
(1PPI(PointtoPointInterface协议。

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PPI协议(点对点接口协议SIEMENS公司专门为S7-200系列PLC开发的通信协议,(2MPI(MultiPointInterface协议。
MPI协议(多点接口协议可以是主/主协议或主/从协议。通过在计算机或编程设备中插1块多点接口卡(MPI卡,如CP5611,组成多主站网络。
(3Profibus(ProcessFieldBus协议。
Profibus协议用于分布式I/O(远程I/O的高速通信。在S7-200中,CPU222CPU224CPU226都可以通过增加EM277ProfibusDP扩展模板,支持ProfibusDP网络协议。最高传输速率可达12Mb/s
(4自由口模式通信协议(FreeportMode
自由口模式通信是S7-200PLC独特的一种通信方式。自由口协议是指通过编写用户程序来控制CPU通信端口的操作模式,可以用自定义的通信协议连接多种智能设备。自由口通信可以使S7-200与任何通信协议公开的设备、控制器进行通信,S7-200可以由用户自己定义通信协议(ASCII协议。波特率为1.2115.2Kb/s
7.如何实现S7-200系列PLC的通信?
在实际进行S7-200系列PLC通信时,主要工作有建立通信方案、选择通信器件、进行参数组态。
通信前要根据实际需要建立通信方案,主要考虑的是:(1主站与从站之间的连接形式
单主站还是多主站,可通过软件组态进行设置。进行参数组态
在编程软件STEP7-Micro/WIN32中,对通信硬件参数进行设置,即通信参数组态,涉及通信设置、通信器件的安装/删除、PC/PPI(MPIMODEM参数设置。
8.简述网络读/写指令格式及功能。

.

通过端口(PROT)接收远程设备的数据并保存在表(TBL)中。可从远方站点最多读取16字节的信通过端口(PROT)向远程设备写入表(TBL)中的数据。可向远方站点最多写入16字节的信息
9.简述S7-200PLC的自由端口通信数据发送、接收的工作过程。
CPU串行通信口可由用户程序控制,这种操作方式叫自由端口模式。当选择自由端口模式时,用户程序即通过发送和接收中断、发送和接收指令来控制串行通信口的动作。在自由端口模式下,通信协议完全由用户程序控制。通信所使用的波特率、校验方式及字符的有效数据位等由特殊存储器位SMB30SMB130来设定。存储器位SMB30SMB130的具

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本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/07025b275beef8c75fbfc77da26925c52cc591cc.html

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