15438《电气控制与PLC应用(第四版)》习题解答.doc 51页

'《电气控制与PLC应用》习题解答第一章常用低压电器1-1从外部结构特征上如何区分直流电磁机构与交流电磁机构？怎么区分电压线圈与电流线圈？答：从外部结构特征上，直流电磁机构铁心与衔铁由整块钢或钢片叠制而成，铁心端面无短路环，直流电磁线圈为无骨架、高而薄的瘦高型。交流电磁机构铁心与衔铁用硅钢片叠制而成，铁心端面上必有短路环，交流电磁线圈设有骨架，做成短而厚的矮胖型。电压线圈匝数多，线径较细，电流线圈导线粗，匝数少。1-2三相交流电磁铁有无短路环，为什么？答：三相交流电磁铁无短路环。三相交流电磁铁电磁线圈加的是三相对称电压，流过三相对称电流，磁路中通过的是三相对称磁通，由于其相位互差120º，所产生的电磁吸力零值错开，其合成电磁吸力大于反力，故衔铁被吸牢而不会产生抖动和撞击，故无需再设短路环。1-3交流电磁线圈误接入对应直流电源，直流电磁线圈误接入对应交流电源，将发生什么问题，为什么？答：交流电磁线圈误接入对应直流电源，此时线圈不存在感抗，只存在电阻，相当于短路状态，产生大的短路电流，立即将线圈烧毁。直流电磁线圈误接入对应交流电源，由于阻抗存在，使线圈电流过小，电磁吸力过小；衔铁吸合不上，时间一长，铁心因磁滞、涡流损耗而发热，致使线圈烧毁。1-4交流、直流接触器是以什么定义的？交流接触器的额定参数中为何要规定操作频率？答：接触器是按主触头控制的电流性质来定义为是交流还是直流接触器。对于交流接触器，其衔铁尚未动作时的电流为吸合后的额定电流的5~6倍，甚至高达10~15倍，如果交流接触器频繁工作，将因线圈电流过大而烧坏线圈，故要规定操作频率，并作为其额定参数之一。1-5接触器的主要技术参数有哪些？其含义是什么？答：接触器的主要技术参数有极数和电流种类，额定工作电压、额定工作电流（或额定控制功率），约定发热电流，额定通断能力，线圈额定电压，允许操作频率，机械寿命和电寿命，接触器线圈的起动功率和吸持功率，使用类别等。1）接触器的极数和电流种类51 按接触器主触头接通与断开主电路电流种类，分为直流接触器和交流接触器，按接触器主触头个数又有两极、三极与四极接触器。2）额定工作电压接触器额定工作电压是指主触头之间的正常工作电压值，也就是指主触头所在电路的电源电压。3）额定工作电流接触器额定工作电流是指主触头正常工作电流值。4）约定发热电流指在规定条件下试验时，电流在8h工作制下，各部分温升不超过极限时接触器所承载的最大电流。5）额定通断能力指接触器主触头在规定条件下能可靠地接通和分断的电流值。6）线圈额定工作电压指接触器电磁吸引线圈正常工作电压值。7）允许操作频率指接触器在每小时内可实现的最高操作次数。8）机械寿命和电气寿命机械寿命是指接触器在需要修理或更换机构零件前所能承受的无载操作次数。电气寿命是在规定的正常工作条件下，接触器不需修理或更换的有载操作次数。9）接触器线圈的起动功率和吸持功率直流接触器起动功率和吸持功率相等。交流接触器起动视在功率一般为吸持视在功率的5～8倍。而线圈的工作功率是指吸持有功功率。10）使用类别接触器用于不同负载时，其对主触头的接通和分断能力要求不同，按不同使用条件来选用相应使用类别的接触器便能满足其要求。1-6交流接触器与直流接触器有哪些不同？答：1）直流接触器额定电压有：110、220、440、660V，交流接触器额定电压有：127、220、380、500、660V。2）直流接触器额定电流有40、80、100、150、250、400及600A；交流接触器额定电流有10、20、40、60、100、150、250、400及600A。3）常用接触器线圈额定电压等级为：交流线圈有127、220、380V；直流线圈有110、220、440V。4）直流接触器起动功率和吸持功率相等。交流接触器起动视在功率一般为吸持视在功率的5～8倍。1-7如何选用接触器？答：1）接触器极数和电流种类的确定根据主触头接通或分断电路的性质来选择直流接触器还是交流接触器。三相交流系统中一般选用三极接触器，当需要同时控制中性线时，则选用四极交流接触器。单相交流和直流系统中则常用两极或三极并联。一般场合选用电磁式接触器；易爆易燃场合应选用防爆型及真空接触器。51 2）根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器。如负载是一般任务则选用AC3使用类别；负载为重任务则应选用AC4类别；如果负载为一般任务与重任务混合时，则可根据实际情况选用AC3或AC4类接触器，如选用AC3类时，应降级使用。3）根据负载功率和操作情况来确定接触器主触头的电流等级。当接触器使用类别与所控制负载的工作任务相对应时，一般按控制负载电流值来决定接触器主触头的额定电流值；若不对应时，应降低接触器主触头电流等级使用。4）根据接触器主触头接通与分断主电路电压等级来决定接触器的额定电压。5）接触器吸引线圈的额定电压应由所接控制电路电压确定。6）接触器触头数和种类应满足主电路和控制电路的要求。1-8交流、直流电磁式继电器是以什么来定义的？答：按继电器线圈电流种类不同区分为交流电磁式继电器与直流电磁式继电器。1-9电磁式继电器与电磁式接触器在结构上有何不同？答：电磁式继电器在结构上无灭弧装置，有调节装置。电磁式接触器有灭弧装置，但无调节装置。1-10何为电磁式继电器的吸力特性与反力特性？它们之间应如何配合？答：电磁式继电器的吸力特性是指电磁机构的电磁吸力与衔铁和铁心之间气隙的关系曲线。电磁式继电器的反力特性是指电磁机构使衔铁复位的力与气隙的关系曲线。吸力特性与反力特性的配合：电磁机构衔铁吸合时，吸力必须始终大于反力，但也不宜过大，衔铁释放时反力大于剩磁吸力。因此电磁机构的反力特性必须介于电磁吸力特性和剩磁吸力特性之间。1-11电磁式继电器的主要参数有哪些？其含义如何？答：1）额定参数继电器的线圈和触头在正常工作时允许的电压值或电流值称为继电器额定电压或额定电流。2）动作参数即继电器的吸合值与释放值。对于电压继电器有吸合电压与释放电压；对于电流继电器有吸合电流与释放电流。3）整定植根据控制要求，对继电器的动作参数进行人为调整的数值。4）返回参数是指继电器的释放值与吸合值的比值，用表示。51 值可通过调节释放弹簧或调节铁心与衔铁之间非磁性垫片的厚度来达到所要求的值。返回系数反映了继电器吸力特性与反力特性配合的紧密程度，是电压和电流继电器的主要参数。5）动作时间有吸合时间和释放时间两种。吸合时间是指从线圈接受电信号起，到衔铁完全吸合止所需的时间；释放时间是从线圈断电到衔铁完全释放所需的时间。6）灵敏度灵敏度是指继电器在整定值下动作时所需的最小功率或按匝数。1-12过电压继电器、过电流继电器的作用是什么？答：过电压继电器在电路中用于过电压保护，过电流继电器在电路中起过电流保护。1-13中间继电器与接触器有何不同？答：首先作用不同：接触器是一种容量较大的自动开关电器，中间继电器是在电路中起增加触头数量和中间放大作用的控制电器，容量小。第二结构不同：接触器有主触头、辅助触头之分，中间继电器触头容量相同且触头对数多。另外，接触器有灭弧装置，中间继电器无灭弧装置。1-14何为通用电磁式继电器？答：有的电磁式直流继电器，更换不同电磁线圈可成为直流电压继电器，直流电流继电器及直流中间继电器，若在铁心柱套上阻尼套筒又可成为电磁式时间继电器，对于这类电磁式直流继电器称为通用继电器。1-15如何选用电磁式继电器？答：电磁式继电器选用时应考虑下面四点：1）使用类别的选用继电器的典型用途是控制接触器的线圈，即控制交、直流电磁铁。继电器使用类别：AC-11用来控制交流电磁铁负载，DC-11控制直流电磁铁负载。2）额定工作电流与额定工作电压的选用继电器在对应使用类别下，继电器的最高工作电压为继电器的额定绝缘电压，继电器的最高工作电流应小于继电器的额定发热电流。选用继电器电压线圈的电压种类与额定电压值时，应与系统电压种类与电压值一致。3）工作制的选用继电器工作制应与其使用场合工作制一致，且实际操作频率应低于继电器额定操作频率。4）继电器返回系数的调节应根据控制要求来调节电压和电流继电器的返回系数。一般采用增加衔铁吸合后的气隙、减小衔铁打开后的气隙或适当放松释放弹簧等措施来达到增大返回系数的目的。1-16空气阻尼式时间继电器由哪几部分组成？简述其工作原理。答：空气阻尼式时间继电器由电磁机构、延时机构和触头系统三部分组成。51 以通电延时型时间继电器为例：当线圈通电后，衔铁吸合，活塞杆在塔形弹簧作用下带动活塞及橡皮膜向上移动，橡皮膜下方空气室的空气变得稀薄，形成负压，活塞杆只能缓慢移动，其向上移动速度由进气孔气隙大小决定。经一段延时后，活塞杆通过杠杆压动微动开关，使其触点动作，起到通电延时作用。1-17星形接法的三相异步电动机能否采用两相热继电器来作断相与过载保护，为什么？答：星形接法的三相异步电动机采用两相热继电器就能实现电动机断相与过载保护，因为星形接线时，线电流等于相电流，流过电动机绕组的电流就是流过热继电器热元件的电流。1-18三角形接法的三相异步电动机为何必须采用三相带断相保护的热继电器来作断相与过载保护？答：对于三角形联接的三相异步电动机在正常运转时，线电流是相电流的倍，串接在电动机电源进线中的热元件是按电动机的额定电流即线电流来整定的。当发生一相电源断路时，流过跨接全电压下的一相绕组电流等于1.15倍额定相电流，而流过另两相绕组串联的电流仅为0.58倍的额定相电流。这时流过未断相的那两相电源线中的线电流正好为倍额定相电流即为额定线电流，接在电动机进线中的热元件流过的是额定线电流，热继电器不动作，但流过全压下的一相绕组已流过1.15倍额定相电流，时间一长有过热烧毁危险。所以，三角形接法的三相异步电动机必须采用带断相保护的三相热继电器来作为断相和过载保护。1-19什么是热继电器的整定电流？答：热继电器的整定电流是指调节热继电器上的凸轮，进而调节补偿双金属片与导板的距离，达到调节热继电器整定动作电流的目的。所以整定电流是预先设定的动作电流。1-20熔断器的额定电流、熔体的额定电流、熔体的极限分断电流三者有何区别？答：熔断器的额定电流也就是熔管额定电流，指长期工作熔管温升不超过允许温升的最大工作电流。熔体的额定电流是熔体长期工作，熔体不会熔断的最大电流。熔体的极限分断电流是指熔断器可靠分断的是最大短路电流。熔管额定电流等级较少，熔体额定电流等级较多，且一种电流规格的熔管内可安装等于或小于熔管额定电流的多种规格的熔体。1-21热继电器、熔断器的保护功能有何不同？答：热继电器主要用作电动机的断相保护与长期过载保护。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中作短路和过电流保护。51 1-22能否用过电流继电器来作电动机的过载保护，为什么？答：不能用过电流继电器来作电动机的过载保护。这是因为三相异步电动机在设计时是允许短时过载的，若用过电流继电器作为过载保护时，只要电动机一出现过载，过电流继电器立即动作，电动机停转，这不符合电动机的使用要求，也使电动机因起动电流过大致使过电流继电器动作而无法正常工作。1-23如何选用电动机过载保护用的热继电器？答：一般来说按电动机的额定电流来选择热继电器的额定电流，但对于过载能力较差的电动机，则按电动机额定电流的0.6~0.8倍来选择热继电器的额定电流。1-24低压断路器具有哪些脱扣装置？各有何保护功能？答：低压断路器有分励脱扣器，欠电压、失电压脱扣器，过电流脱扣器，热脱扣器。分励脱扣器用来远距离断开电路；欠电压、失电压脱扣器用来实现欠电压与失电压保护；过电流脱扣器用来实现过电流与短路电流保护；热脱扣器用来实现长期过载保护。1-25如何选用塑壳式断路器？答：塑壳式低压断路器常用来作电动机的过载与短路保护，其选择原则是；1）断路器额定电压等于或大于线路额定电压。2）断路器额定电流等于或大于线路或设备额定电流。3）断路器通断能力等于或大于线路中可能出现的最大短路电流。4）欠压脱扣器额定电压等于线路额定电压。5）分励脱扣器额定电压等于控制电源电压。6）长延时电流整定值等于电动机额定电流。7）瞬时整定电流：对保护笼型感应电动机的断路器，瞬时整定电流为8~15倍电动机额定电流；对于保护绕线型感应电动机的断路器，瞬时整定电流为3~6倍电动机额定电流。8）6倍长延时电流整定值的可返回时间等于或大于电动机实际起动时间。1-26电动机主电路中接有断路器，是否可以不接熔断器，为什么？答：电动机主电路中接有断路器，可以不接熔断器。一方面低压断路器具有短路保护作用，更何况低压断路器短路保护要比熔断器性能更为优越，不会出现单相运行状况。1-27行程开关与接近开关工作原理有何不同？答：行程开关分为机械结构的接触式有触点行程开关与电气结构下的非接触式接近开关。前者工作原理是依靠移动机械上的51 撞块碰撞行程开关的可动部件使触头动作发出信号的。后者是一种开关型传感器，既有开关作用又具有传感性能，它是当机械运动部件运动到接近开关一定距离时就能发出动作信号的开关元件。常用的高频振荡型接近开关其工作原理是当装在移动机械上的金属检测体接近感辨头时，由于感应作用，使高频振荡器线圈磁场中的物体内部产生涡流与磁滞损耗，使振荡回路振荡减弱，甚至停振，将此信号发出起到控制作用。1-28速度继电器的释放转速应如何调整？答：速度继电器的释放转速是通过调节反力弹簧的松紧程度来改变的。若将反力弹簧压紧，反力作用加大，则释放转速较高，否则反之。51 第二章电气控制电路基本环节2-1常用的电气控制系统有哪三种？答：常用的电气控制系统图有电气原理图、电器布置图与安装接线图。2-2何为电气原理图？绘制电气原理图的原则是什么？答：电气原理图是用来表示电路各电气元器件中导电部件的连接关系和工作原理的图。绘制电气原理图的原则1）电气原理图的绘制标准图中所有的元器件都应采用国家统一规定的图形符号和文字符号。2）电气原理图的组成电气原理图由主电路和辅助电路组成。主电路是从电源到电动机的电路，其中有刀开关、熔断器、接触器主触头、热继电器发热元件与电动机等。主电路用粗线绘制在图面的左侧或上方。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等。它们由继电器、接触器的电磁线圈，继电器、接触器辅助触头，控制按钮，其他控制元件触头、控制变压器、熔断器、照明灯、信号灯及控制开关等组成，用细实线绘制在图面的右侧或下方。3）电源线的画法原理图中直流电源用水平线画出，一般直流电源的正极画在图面上方，负极画在图面的下方。三相交流电源线集中水平画在图面上方，相序自上而下依L1、L2、L3排列，中性线（N线）和保护接地线（PE线）排在相线之下。主电路垂直于电源线画出，控制电路与信号电路垂直在两条水平电源线之间。耗电元器件（如接触器、继电器的线圈、电磁铁线圈、照明灯、信号灯等）直接与下方水平电源线相接，控制触头接在上方电源水平线与耗电元器件之间。4）原理图中电气元器件的画法原理图中的各电气元器件均不画实际的外形图，原理图中只画出其带电部件，同一电气元器件上的不同带电部件是按电路中的连接关系画出，但必须按国家标准规定的图形符号画出，并且用同一文字符号注明。对于几个同类电器，在表示名称的文字符号之后加上数字序号，以示区别。5）电气原理图中电气触头的画法原理图中各元器件触头状态均按没有外力作用时或未通电时触头的自然状态画出。对于接触器、电磁式继电器是按电磁线圈未通电时触头状态画出；对于控制按钮、行程开关的触头是按不受外力作用时的状态画出；对于断路器和开关电器触头按断开状态画出。当电气触头的图形符号垂直放置时，以“左开右闭”原则绘制，即垂线左侧的触头为常开触头，垂线右侧的触头为常闭触头；当符号为水平放置时，以“51 上闭下开”原则绘制，即在水平线上方的触头为常闭触头，水平线下方的触头为常开触头。6）原理图的布局原理图按功能布置，即同一功能的电气元器件集中在一起，尽可能按动作顺序从上到下或从左到右的原则绘制。7）线路连接点、交叉点的绘制在电路图中，对于需要测试和拆接的外部引线的端子，采用“空心圆”表示；有直接电联系的导线连接点，用“实心圆”表示；无直接电联系的导线交叉点不画黑圆点，但在电气图中尽量避免线条的交叉。8）原理图绘制要求原理图的绘制要层次分明，各电器元件及触头的安排要合理，既要做到所用元件、触头最少，耗能最少，又要保证电路运行可靠，节省连接导线以及安装、维修方便。2-3何为电器布置图？电器元件的布置应注意哪几方面？答：电器元件布置图是用来表明电气原理图中各元器件的实际安装位置，可视电气控制系统复杂程度采取集中绘制或单独绘制。电器元件的布置应注意以下几方面：1）体积大和较重的电器元件应安装在电器安装板的下方，而发热元件应安装在电器安装板的上面。2）强电、弱电应分开，弱电应屏蔽，防止外界干扰。3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低。4）电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安装在一起，以利安装和配线。5）电器元件布置不宜过密，应留有一定间距。如用走线槽，应加大各排电器间距，以利布线和维修。2-4何为安装接线图？安装接线图的绘制原则是什么？答：安装接线图主要用于电器的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，通常接线图与电气原理图和元件布置图一起使用。接线图表示出项目的相对位置、项目代号、端子号、导线号、导线型号、导线截面等内容。安装接线图的绘制原则是：1）各电气元器件均按实际安装位置绘出，元器件所占图面按实际尺寸以统一比例绘制。2）一个元器件中所有的带电部件均画在一起，并用点划线框起来，即采用集中表示法。3）各电气元器件的图形符号和文字符号必须与电气原理图一致，并符合国家标准。4）各电气元器51 件上凡是需接线的部件端子都应绘出，并予以编号，各接线端子的编号必须与电气原理图上的导线编号相一致。5）绘制安装接线图时，走向相同的相邻导线可以绘成一股线。2-5电气控制电路的基本控制规律主要有哪些控制？答：电气控制电路的基本控制规律有自锁与互锁的控制、点动与连续运转的控制、多地联锁控制、顺序控制与自动循环的控制等。2-6电动机点动控制与连续运转控制的关键控制环节是什么？其主电路又有何区别（从电动机保护环节设置上分析）？答：电动机点动控制与连续运转控制的关键控制环节在于有无自锁电路，该电路是用电动机起动接触器的常开辅助触头并接在起动按钮常开触头两端构成。有自锁电路为连续运转，无自锁电路为点动控制。对于点动控制的电动机主电路中不用接热继电器，即无需长期过载保护。2-7何为电动机的欠电压与失电压保护？接触器与按钮控制电路是如何实现欠电压与失电压保护的？答：电动机的欠电压保护是指当电动机电源电压降到0.6~0.8倍额定电压时，将电动机电源切除而停止工作的保护。电动机的失电压保护是指当电动机电源电压消失而停转，但一旦电源电压恢复时电动机不会自行起动的保护。对于采用接触器和按钮控制的起动、停止电路，当电动机电源电压消失或下降过多时，接触器自行释放，主触头断开电动机主电路而停止转动，接触器自锁常开触头断开自锁电路，电源恢复时，电动机不会自行起动，而需再次按下按钮后电动机方可起动旋转，实现欠电压、失电压保护。2-8何为互锁控制？实现电动机正反转互锁控制的方法有哪两种？它们有何不同？答：在控制电路中相互制约的控制关系称为互锁，其中电动机正反转控制中正转控制与反转控制的互锁最为典型。实现电动机正反转互锁控制的方法其一是将正反转接触器的常闭辅助触头串接在对方接触器线圈的前面，此法常称为电气互锁；其二是将正、反转起动按钮的常闭触头串接在对方接触器线圈的前面，此法常称为机械互锁。常用电气互锁时，电路是正转起动-停止-反转起动的控制，而采用机械互锁时，电路是可以实现由正转直接变反转的正转起动-反转-正转-…-停止的控制。题2-9图2-9试画出用按钮选择控制电动机既可点动又可连续运转的控制电路。51 题2-10图2-10试画出用按钮来两地控制电动机单向旋转既可点动又可连续运转的控制电路。2-11指出电动机正反转控制电路中关键控制在哪两处？答：电动机正反转电路控制电路关键控制在：一是在主电路中正转接触器与反转接触器主触点应保证电动机定子绕组所接三相交流电源相序要接反，这样才能保证电动机能实现正、反转。为此正反转接触器主触头之间上方采用对应接，下方则采用包围接；二是在控制电路中要有正、反转控制的互锁环节，否则发生按下正转起动按钮，电动机正转运行后发生又按下反转起动按钮的误操作时出现正、反转接触线圈都通电吸合，造成三相交流电源相间短路，电源三相熔断器熔断，电动机停止。2-12电动机正反转电路中何为电气互锁?何为机械互锁？答：电动机正反转电路中，由正、反转接触器辅助常闭触点接于对方接触器线圈电路中为电气互锁；由正、反转起动按钮常闭触头串接与对方接触器线圈电路中为机械互锁。2-13实现电动机可直接由正转变反转或由反转变正转，其控制要点在何处？答：实现电动机可直接由正转变反转或由反转变正转，其控制要点为采用机械互锁。2-14分析图2-13电路工作原理。答：电路工作原理：合上主电路与控制电路电源开关，按下正转起动按钮SB2，KM1线圈通电并自锁，电动机正转起动旋转，拖动工作台前进向右移动，当移动到位时，撞块A压下ST2，其常闭触头断开，常开触头闭合，前者使KM1线圈断电，后者使KM2线圈通电并自锁，电动机由正转变为反转，拖动工作台由前进变为后退，工作台向左移动。当后退到位时，撞块B压下ST1，使KM2断电，KM1通电，电动机由反转变为正转，拖动工作台变后退为前进，如此周而复始实现自动往返工作。当按下停止按钮SB1时，电动机停止，工作台停下。当行程开关ST1、ST2失灵时，电动机换向无法实现，工作台继续沿原方向移动，撞块将压下SQ1或SQ251 限位开关，使相应接触器线圈断电释放，电动机停止，工作台停止移动，从而避免运动部件因超出极限位置而发生事故，实现限位保护。2-15试分析图2-31中各电路中的错误，工作时会出现什么现象？应如何改进？答：图2-31中a）按下SB点动按钮，KM线圈无法通电吸合，即无法工作。见题2-15改进图a）。b）按下起动按钮SB2，KM线圈通电后，按下停止按钮SB1，KM线圈无法断电释放。见题2-15改进图b）。c）按下SB2，KM线圈通电吸合后，按下SB1，KM线圈不能断电释放。见题2-15改进图c）。d）按下SB2，KM线圈通电吸合，松开SB2，KM线圈断电释放成为点动控制。见题2-15改进图d）。e）KM1线圈吸合时与KM2线圈通电吸合时，相序不变，电动机无法实现正、反转。见题2-15改进图e）。f）按下正转起动按钮SB2、KM1线圈无法通电吸合。见题2-15改进图f）。g）控制电源一合闸，不用按下SB2，KM2线圈立即通电吸合。见题2-15改进图g）。题2-15改进图2-16两台三相笼型异步电动机M1、M2，要求M1先起动，在M1起动后才可进行M2的起动，停止时M1、M2同时停止。试画出其电气电路图。答：见图2-10题2-17图2-17两台三相笼型异步电动机M1、M2，要求既可实现M1、M2的分别起动和停止，又可实现两台电动机同时停止。试画出其电气电路图。2-18分析图2-14QX4系列自动星形-三角形起动器电路，并阐明每对触头作用。51 答：电路工作原理：合上电源开关Q，按下起动按钮SB2，KM1、KT、KM3线圈同时通电并自锁，电动机三相定子绕组接成星形接入三相交流电源进行减压起动，当电动机转速接近额定转速时，通电延时型时间继电器动作，KT常闭触头断开，KM3线圈断电释放；同时KT常开触头闭合，KM2线圈通电吸合并自锁，电动机绕组接成三角形全压运行。当KM2通电吸合后，KM2常闭触头断开，使KT线圈断电，避免时间继电器长期工作。KM2、KM3常闭触头为互锁触头，以防同时接成星形和三角形造成电源短路。2-19分析图2-15XJ01系列自耦变压器减压起动电路工作原理。答：电路工作原理：合上主电路与控制电路电源开关，HL1灯亮，表明电源电压正常。按下起动按钮SB2，KM1、KT线圈同时通电并自锁，将自耦变压器接入，电动机由自耦变压器二次电压供电作减压起动，同时指示灯HL1灭，HL2亮，显示电动机正进行减压起动。当电动机转速接近额定转速时，时间继电器KT通电延时闭合触头闭合，使KA线圈通电并自锁，其常闭触头断开KM1线圈电路，KM1线圈断电释放，将自耦变压器从电路切除；KA的另一对常闭触头断开，HL2指示灯灭；KA的常开触头闭合，使KM2线圈通电吸合，电源电压全部加在电动机定子上，电动机在额定电压下进入正常运转，同时HL3指示灯亮，表明电动机减压起动结束。由于自耦变压器星接部分的电流为自耦变压器一、二次电流之差，故用KM2辅助触头来联接。2-20分析图2-16电路工作原理。答：图2-16时间原则控制转子电阻起动电路工作原理：合上三相电源开关Q，接通控制电路电源，在转子电阻短接接触器KM2、KM3、KM4线圈断电释放，其常闭触头闭合前提下，按下起动按钮SB2，线路接触器KM1线圈通电并自锁，电动机在转子电阻R1、R2、R3全部接入情况下全压起动，同时时间继电器KT1线圈通电吸合，KT1为通电延时型时间继电器，当KT1延时时间一到，其常开延时闭合触头闭合，由于KT1常开触头的闭合，短接转子电阻R1接触器KM2线圈通电并自锁，KM2常开主触头闭合将转子电阻R1短接，转子电流上升，电磁转矩加大，电动机转速上升，同时KM2常开辅助触头闭合，接通时间继电器KT2线圈，KT2通电吸合，其常开通电延时闭合触头经延时后闭合，使短接转子电阻接触器KM3线圈通电吸合并自锁，KM3常开主触头闭合短接转子电阻R2，转速再上升，而KM3的常闭辅助触头断开，使KT1、KM2、KT2线圈断电释放。KM3另一对常开辅助触头闭合，使KM4线圈通电吸合并自锁，KM4主触头闭合，短接R3转子电阻，电动机转速上升，运行在稳定转速下，电动机按时间原则起动结束。而KM4的一对常闭辅助触头断开，使KM3、KT3线圈断电释放，使电动机起动后只有KM1、KM4线圈通电吸合。2-2151 在图2-17电动机单向反接制动电路中，若速度继电器触头接错，将发生什么结果？为什么？答：在图2-17电动机单向反接制动电路中，若速度继电器触头接错，在按下电动机停止按钮SB1后，因KS常开触头一直是断开的，反接制动接触器KM2线圈无法通电吸合，故没有反接制动，电动机只是自然停车。2-22分析图2-18电动机可逆运行反接制动控制电路中各电器触头的作用，并分析电路工作原理。答：图中KM1、KM2为电动机正、反转接触器，KM3为短接制动电阻接触器，KA1、KA2、KA3、KA4为中间继电器，KS为速度继电器，其中KS-1为正转闭合触头，KS-2为反转闭合触头。R电阻起动时起定子串电阻降压起动用，停车时，R电阻又作为反接制动电阻。电路工作原理：合上电源开关，按下正转起动按钮SB2，正转中间继电器KA3线圈通电并自锁，其常闭触头断开，互锁了反转中间继电器KA4线圈电路，KA3常开触头闭合，使接触器KM1线圈通电，KM1主触头闭合使电动机定子绕组经电阻R接通正相序三相交流电源，电动机M开始正转降压起动。当电动机转速上升到一定值时，速度继电器正转常开触头KS-1闭合，中间继电器KA1通电并自锁。这时由于KA1、KA3的常开触头闭合，接触器KM3线圈通电，于是电阻R被短接，定子绕组直接加以额定电压，电动机转速上升到稳定工作转速。所以，电动机转速从零上升到速度继电器KV常开触头闭合这一区间是定子串电阻降压起动过程。正转停车时，按下停止按钮SB1，使KA3、KM1、KM3线圈相继断电释放，但此时电动机转子仍以惯性高速旋转，使KS-1触头仍维持闭合状态，KA1仍处于吸合状态，所以在KM1常闭触头复位后，KM2线圈便通电吸合，其常开主触头闭合，使电动机定子绕组经电阻R获得反相序三相交流电源，对电动机进行反接制动，电动机转速迅速下降，当电动机转速低于KS释放值时，KS-1复位，KA1线圈断电，KM2线圈断电释放，反接制动结束，电动机转速依惯性降至零。2-23对于按速度原则即用速度继电器控制的电动机反接制动，若发生反接制动效果差，是何原因？应如何调整？答：对于按速度原则即用速度继电器控制的电动机反接制动，若发生反接制动效果差，通常来说是由于速度继电器触头释放过早，即其常开触头过早断开，这是由于反力弹簧压得过紧，为此可调节压紧反力弹簧的螺钉，将反力弹簧松开点即可。2-24分析图2-19电路各电器触头的作用，并分析电路工作原理。51 答：电路工作原理：电动机现已处于单向运行状态，所以KM1通电并自锁。若要使电动机停转，只要按下停止按钮SB1，KM1线圈断电释放，其主触头断开，电动机断开三相交流电源。同时，KM2、KT线圈同时通电并自锁，KM2主触头将电动机定子绕组接入直流电源进行能耗制动，电动机转速迅速降低，当转速接近零时，通电延时型时间继电器KT延时时间到，KT常闭延时断开触头动作，使KM2、KT线圈相继断电释放，能耗制动结束。图中KT的瞬动常开触头与KM2自锁触头串接，其作用是：当发生KT线圈断线或机械卡住故障，致使KT常闭通电延时断开触头断不开，常开瞬动触头也合不上时，只有按下停止按钮SB1，成为点动能耗制动。若无KT的常开瞬动触头串接KM2常开触头，在发生上述故障时，按下停止按钮SB1后，将使KM2线圈长期通电吸合，使电动机两相定子绕组长期接入直流电源。2-25分析图2-20电路各电器触头的作用，并分析电路工作原理。答：KM1、KM2为电动机正、反转接触器，KM3为能耗制动接触器，KS为速度继电器。电路工作原理：合上电源开关Q，根据需要按下正转或反转起动按钮SB2或SB3，相应接触器KM1或KM2线圈通电吸合并自锁，电动机起动旋转。此时速度继电器相应的正向或反向触头KS-1或KS-2闭合，为停车接通KM3实现能耗制动作准备。停车时，按下停止按钮SB1，电动机定子三相电源切除。当SB1按到底时，KM3线圈通电并自锁，电动机定子接入直流电源进行能耗制动，电动机转速迅速降低，当转速下降到100时速度继电器释放，其触头在反力弹簧作用下复位断开，使KM3线圈断电释放，切除直流电源，能耗制动结束，电动机依惯性自然停车至零。2-26分析图2-23电路各电器触头的作用，并分析电路工作原理。答：图2-23电路工作原理：接通电路与控制电路电源，若选择“低速”则将SA扳至“左”位，三角形联接接触器KM1通电吸合，电动机接触三角形接法，成为4极电动机获得低速起动旋转运行。若选择“高速”时，则将SA扳至“右”位，KT线圈通电并吸合，KT常开瞬动触头闭合，使KM1线圈相继通电吸合，电动机接成三角形，低速起动旋转，当KT时间继电器通电延时时间一到，KT常闭延时断开触头断开，切断KM1线圈电路，KM1断电释放，同时，KT延时闭合触头闭合使KM2、KM3线圈相继通电吸合，电动机改接成双星形（二极）高速旋转运行。所以此电路在时间继电器KT延时的时段为三角形低速起动运转，延时时间到后再转为高速起动。51 2-27分析图2-24电路工作原理。答：图2-24电路工作原理：合上三相交流电源开关Q，接通控制电路电源，凸轮控制器QCC手柄置于“0”位，按下起动按钮SB，线路接触器KM线圈通电吸合并自锁，但QCC手柄在“0”位时，电动机定子未接入三相交流电源。由于电路在“前”与“后”是对称的，下面以“前”为例说明。当QCC手柄置于“前1”位时，电动机定子绕组经凸轮控制器触头接入正相序电源，转子串入全部电阻起动旋转，获得最低转速旋转。当QCC手柄置于“前2”位时，电动机定子绕组接线不变，仍为正相序三相电源接入，而凸轮控制器另一对触头闭合短接一段转子电阻，电动机在较高转速下旋转。当QCC手柄置于“前3”位时，电动机定子接线不变，转子另一相电阻被QCC触头短接一段，使电动机转子再上升。当QCC手柄置于“前4”位时，电动机定子接线不变，转子第三相电阻被QCC触头短接，电动机转速再上升。当QCC手柄置于“前5”位时，电动机定子接线不变，转子电阻全部短接，电动机转速上升。电路的保护环节：1）前进或后退限位保护：自锁电路是由限位开关SQ1（SQ2）与KM常开触头串联构成，当SQ1（SQ2）压下时，断开自锁电路，KM线圈断电释放，电动机停转。2）过电流保护：当电动机过载时，过电流继电器KOC动作，KM线圈电路中KOC常闭触头断开，KM线圈断电释放，电动机停转。3）零位保护：电路只有在凸轮控制器QCC手柄置于“0”位，按下SB才可使KM线圈通电吸合并自锁，以后再操作手柄方可使电动机起动旋转。2-28分析图2-25电路工作原理。答：电路工作原理：合上电枢电源开关Q1和励磁与控制电路电源开关Q2，励磁回路通电，KA2线圈通电吸合，其常开触头闭合，为起动作好准备；同时，KT1线圈通电，其常闭触头断开，切断KM2、KM3线圈电路。保证串入R1、R2起动。按下起动按钮SB2，KM1线圈通电并自锁，主触头闭合，接通电动机电枢回路，电枢串入两级起动电阻起动；同时KM1常闭辅助触头断开，KT1线圈断电，为延时使KM2、KM3线圈通电，短接R1、R2做准备。在串入R1、R2起动同时，并接在R1电阻两端的KT2线圈通电，其常开触头断开，使KM3不能通电，确保R2电阻串入起动。51 经一段时间延时后，KT1延时闭合触头闭合，KM2线圈通电吸合，主触头短接电阻R1，电动机转速升高，电枢电流减小。就在R1被短接的同时，KT2线圈断电释放，再经一定时间的延时，KT2延时闭合触头闭合，KM3线圈通电吸合，KM3主触头闭合短接电阻R2，电动机在额定电枢电压下运转，起动过程结束。2-29分析图2-26电路工作原理。答：电路工作原理：KM1、KM2为正、反转接触器，KM3、KM4为短接电枢电阻接触器，KT1、KT2为时间继电器，R1、R2为起动电阻，R3为放电电阻，ST1为反向转正向行程开关，ST2为正向转反向行程开关。起动时电路工作情况与上题图2-25电路工作原理相同，但起动后，电动机将按行程原则实现电动机的正、反转，拖动运动部件实现自动往返运动。2-30分析图2-27电路工作原理。答：电路工作原理：电动机起动电路工作情况与图2-25电路工作情况相同。停车时，按下停止按钮SB1，KM1线圈断电释放，其主触头断开电动机电枢电源，电动机以惯性旋转。由于此时电动机转速较高，电枢两端仍建立足够大的感应电动势，使并联在电枢两端的电压继电器KV经自锁触头仍保持通电吸合状态，KV常开触头仍闭合，使KM4线圈通电吸合，其常开主触头将电阻R4并联在电枢两端，电动机实现能耗制动，使转速迅速下降，电枢感应电势也随之下降，当降至一定值时电压继电器KV释放，KM4线圈断电，电动机能耗制动结束，电动机自然停车至零。2-31分析图2-28电路工作原理。答：图2-28电路工作原理：该电路为按时间原则两级起动，能实现正反转并通过ST1、ST2行程开关实现自动换向，在换向过程中能实现反接制动，以加快换向过程。下面以电动机正转运行变反转运行为例来说明电路工作情况。电动机正在作正向运转并拖动运动部件作正向移动，当运动部件上的撞块压下行程开关ST1时，KM1、KM3、KM4、KM5、KV1线圈断电释放，KM2线圈通电吸合。电动机电枢接通反向电源，同时KV2线圈通电吸合，反接时的电枢电路见图2-29。由于机械惯性，电动机转速及电动势EM的大小和方向来不及变化，且电动势EM方向与电枢串电阻电压降IRX方向相反，此时加在电压继电器KV2线圈上的电压很小，不足以使KV2吸合，KM3、KM4、KM5线圈处于断电释放状态，电动机电枢串入全部电阻进行反接制动，电动机转速迅速下降，随着电动机转速的下降，电动机电势EM迅速减小，电压继电器KV2线圈上的电压逐渐增加，当n≈0时，EM≈51 0，加至KV2线圈电压加大并使其吸合动作，常开触头闭合，KM5线圈通电吸合。KM5主触头短接反接制动电阻R4，同时KT1线圈断电释放，电动机串入R1、R2电阻反向起动，经KT1断电延时触头闭合，KM3线圈通电，KM3主触头短接起动电阻R1，同时KT2线圈断电释放，经KT2断电延时触头闭合，KM4线圈通电吸合，KM4主触头短接起动电阻R2，进入反向正常运转，拖动运动部件反向移动。当运动部件反向移动撞块压下行程开关ST2时，则由电压继电器KV1来控制电动机实现反转时的反接制动和正向起动过程，不再复述。2-32分析图2-30电路工作原理。答：图2-30电路工作原理：1）起动按下起动按钮SB2，KM2和KT线圈同时通电并自锁，电动机M电枢串入电阻R起动。经一段延时后，KT通电延时闭合触头闭合，使KM3线圈通电并自锁，KM3主触头闭合，短接起动电阻R，电动机在全压下起动运行。2）调速在正常运行状态下，调节电阻RP，改变电动机励磁电流大小，从而改变电动机励磁磁通，实现电动机转速的改变。3）停车及制动在正常运行状态下，按下停止按钮SB1，接触器KM2和KM3线圈同时断电释放，其主触头断开，切断电动机电枢电路；同时KM1线圈通电吸合，其主触头闭合，通过电阻R接通能耗制动电路，而KM1另一对常开触头闭合，短接电容器C，使电源电压全部加在励磁线圈两端，实现能耗制动过程中的强励磁作用，加强制动效果。松开停止按钮SB1，制动结束。2-33电动机常用的保护环节有哪些？通常它们各由哪些电器来实现其保护？答：电动机常用的保护环节有过电流、过载、短路、过电压、失电压、欠电压、断相、弱磁与超速保护等。短路保护的常用方法有熔断器保护和低压断路器保护；过电流保护常用过电流继电器来实现；过载保护常用热继电器来实现；采用接触器和按钮控制的起动、停止，就具有失压保护作用，或采用零电压继电器来做失电压保护；除采用接触器及按钮控制方式，还可采用欠电压继电器来进行欠电压保护；通常过电压保护是在线圈两端并联一个电阻，电阻串电容或二极管串电阻，以形成一个放电回路，实现过电压的保护；通过在电动机励磁线圈回路中串入欠电流继电器来实现直流电动机的弱磁保护。51 第三章典型设备电气控制电路分析3-1试述C650车床主轴电动机的控制特点及时间继电器KT的作用。答：1）采用三台电动机拖动即主电动机、冷却泵电动机、溜板箱快速移动电动机。2）由正、反转起动按钮SB3、SB4，正、反转接触器KM1、KM2和短接反接制动电阻R的接触器KM3构成主轴电动机正、反转长期运转电路，实现主轴电动机正、反转长期运行控制。主轴电动机正、反转运转停车时，电路没有定子串入三相对称电阻的反接制动停车环节，但反接制动是在按下停止按钮SB1，再松开停止按钮SB1，当SB1常闭触头复位后再实现的。3）为满足工件调整运动（对刀操作），主轴电动机没有单向低速点动控制，由点动控制按钮SB2、接触器KM1、电动机M1定子绕组限流电阻R与速度继电器KS-1触头构成。4）主轴电动机正常运转时为显示电动机工作电流设有电流监视环节。时间继电器KT的作用：为防止主轴电动机起动、点动和制动电流对电流表的冲击，电路中接入时间继电器KT，且KT线圈与KM3线圈并联，这样，起动时，KT线圈通电吸合，而KT的延时断开的常闭触头不动作，将电流表短接。当起动后，KT延时断开的常闭触头才断开，电流表接入电动机定子电路。3-2C650车床电气控制具有哪些保护环节？答：C650车床电气控制保护环节有：熔断器FU1-FU6作相应电路的短路保护；热继电器FR1、FR2对电动机M1、M2作长期过载保护；接触器KM1、KM2、KM4采用按钮与自锁控制具有欠电压与失电压保护。3-3Z3040摇臂钻床在摇臂升降过程中，液压泵电动机M3和摇臂升降电动机M2应如何配合工作？并以摇臂下降为例分析电路工作情况。答：Z3040摇臂钻床在摇臂升降过程中，液压泵电动机M3和摇臂升降电动机M2应严格按如下要求控制：发出摇臂升降指令后，首先液压泵电动机M3正转起动，送出压力油，经液压传动系统将摇臂松开，当摇臂确实松开后发出松开信号，一方面使液压泵电动机M3停止旋转，同时使摇臂升降电动机M2起动旋转，拖动摇臂移动，当摇臂移动到位，撤除摇臂升降指令，摇臂升降电动机M2立即停止，摇臂便停止移动，经延时使液压泵电动机M3反向起动，送出液压油，将摇臂夹紧。当摇臂确定夹紧后，发出夹紧信号，使液压泵电动机M3断电停止旋转。至此，摇臂升降过程结束。51 摇臂下降时电路工作情况：按下摇臂下降点动按钮SB4，时间继电器KT通电吸合，瞬动常开触头KT（13-14）、KT（1-17）闭合，前者使KM4线圈通电吸合，后者使电磁阀YV线圈通电。于是液压泵电动机M3正转起动，拖动液压泵送出压力油，经二位六通阀进入摇臂松开油腔，推动活塞和菱形块，使摇臂松开。同时活塞杆通过弹簧片压动行程开关ST1，其常闭触头ST1（6-13）断开，接触器KM4断电释放，液压泵电动机停止旋转，摇臂维持在松开状态；同时，ST1常开触头ST1（6-7）闭合，使KM3线圈通电吸合，摇臂升降电动机M2起动旋转，拖动摇臂下降。当摇臂下降到预定位置，松开下降按钮SB4，KM3、KT线圈断电，M2依惯性旋转至停止，摇臂停止下降。经延时，KT（17-18）闭合，KM5线圈通电，使液压泵电动机M3反转，触头KT（1-17）断开，电磁阀YV断电。送出的压力油经另一条油路流入二位六通阀，再进入摇臂夹紧油腔，反向推动活塞与菱形块，使摇臂夹紧。当摇臂夹紧后，活塞杆通过弹簧片压动行程开关ST2，使ST2（1-17）断开，KM5线圈断电，M3停止旋转，摇臂夹紧完成。3-4在Z3040摇臂钻床电气电路中，行程开关ST1~ST3各有何作用？答：在Z3040摇臂钻床电气电路中，行程开关ST1为摇臂松开行程开关，当摇臂松开时压下ST1，开始实现摇臂的升与降。ST2为摇臂夹紧行程开关，当摇臂夹紧时压下ST2，发出摇臂夹紧信号，液压电动机M3停止转动。ST3为立柱与主轴箱松开与夹紧行程开关，当立柱与主轴箱松开时，ST3不受压，HL1灯亮；当立柱与主轴箱夹紧后，ST3压下，HL2灯亮。3-5在Z3040摇臂钻床电气电路中，设置了那些联锁与保护环节？答：在Z3040摇臂钻床电气电路中，设置了以下联锁与保护环节：SCB组合开关实现摇臂上升与下降的限位保护。ST1行程开关实现摇臂松开到位，开始升降的联锁。ST2行程开关实现摇臂完全夹紧，液压泵电动机M3停止运转的联锁。KT时间继电器实现升降电动机M2断开电源、待M2完全停止后再进行夹紧的联锁。M2电动机正反转具有双重互锁，M3电动机正反转具有电气互锁。SB5、SB6立柱与主轴箱松开、夹紧按钮的常闭触头串接在电磁阀YV线圈电路中，实现立柱与主轴箱松开、夹紧操作时，压力油只进入立柱与主轴箱夹紧油腔而不进入摇臂夹紧油腔的联锁。熔断器FU1~FU5实现电路的短路保护。51 热继电器FR1、FR2为电动机M1、M3的过载保护。3-6T68卧式镗床电气控制中，主轴与进给电动机电气控制有何特点？答：1）主轴与进给电动机为一台双速笼型异步电动机。、2）主轴与进给电动机既有正、反转点动控制，又有正、反转连续运转控制，点动时，电动机定子绕组低速接线且串入电阻获得低速点动。主轴与进给电动机连续运转由高低速选择手柄选择，选择“低速”时是全电压起动，选“高速”时，电动机先按低速起动再自动进入高速起动。3）主轴与进给电动机停车时均接成“低速”进行反接制动。4）主轴与进给变速时，主轴与进给电动机均进行低速脉动运转，直至变速齿轮啮合。3-7试述T68卧式镗床主轴电动机M1高速起动控制的操作过程和电路工作情况。答：T68卧式镗床主轴电动机M1高速起动控制的操作过程和电路工作情况为：将主轴速度选择手柄置于“高速”档，ST被压动，触头ST（12-13）闭合。按下SB1按钮，KA1线圈通电并自锁，相继使KM3、KM1和KM6通电吸合，控制M1电动机低速正向起动运行；在KM3线圈通电的同时KT线圈通电吸合，待KT延时时间到，触头KT（14-21）断开使KM6线圈断电释放，触头KT（14-23）闭合使KM7、KM8线圈通电吸合，这样，使M1定子绕组由三角形接法自动换接成双星形接线，M1自动由低速变高速运行。由此可知，主电动机在高速档为两级起动控制，以减少电动机高速档起动时的冲击电流。3-8在T68卧式镗床电气控制电路中，行程开关ST、ST1~ST8各有何作用？安装在何处？它们分别由什么操作手柄来控制？答：在T68卧式镗床电气控制电路中，行程开关ST为高低速行程开关，安装在速度选择手柄联动机构处，ST1、ST2为主轴变速行程开关，主轴变速手柄推回时压下ST1、ST2，当主轴变速手柄拉出时，ST1、ST2不再受压而复位；ST3、ST4为进给变速行程开关，由进给变速手柄压合情况类似ST1、ST2；ST5为与工作台、主轴箱进给操作手柄有机械联动的行程开关；在主轴箱上安装的ST6为与主轴进给手柄、平旋盘刀具溜板进给手柄机械联动的行程开关；ST7、ST8为主轴箱、工作台或主轴快速移动手柄联动控制正、反向快速移动行程开关。3-9试述T68卧式镗床主轴低速脉动变速时的操作过程和电路工作情况。答：51 T68卧式镗床主轴低速脉动变速时的操作过程：因为进给运动未进行变速，进给变速手柄推回，进给变速开关ST3、ST4均为受压状态，触头ST3（4-14）断开，ST4（17-15）断开。主轴变速时，拉出主轴变速手柄，主轴变速行程开关ST1、ST2不受压，此时触头ST1（4-14），ST2（17-15）由断开状态变为接通状态，使KM1通电并自锁，同时也使KM6通电吸合，则M1串入电阻R低速正向起动。当电动机转速达到140r/min左右时，KS-1（14-17）常闭触头断开，KS-1（14-19）常开触头闭合，使KM1线圈断电释放，而KM2通电吸合，且KM6仍通电吸合。于是，M1进行反接制动，当转速降到100r/min时，速度继电器KS释放，触头复原KS-1（14-17）常闭触头由断开变为接通，KS-1（14-19）常开触头由接通变为断开，使KM2断电释放，KM1通电吸合，KM6仍通电吸合，M1又正向低速起动。由上述分析可知：当主轴变速手柄拉出时，M1正向低速起动，而后又制动为缓慢脉动转动，以利齿轮啮合。当主轴变速完成将主轴变速手柄推回原位时，主轴变速开关ST1、ST2压下，使ST1、ST2常闭触头断开，ST1常开触头闭合，则低速脉动转动停止。3-10试述T68卧式镗床电气控制特点。答：1）主轴与进给电动机M1为双速笼型异步电动机。低速时由接触器KM6控制，将定子绕组接成三角形；高速时由接触器KM7、KM8控制，将定子绕组接成双星形。高、低速转换由主轴孔盘变速机构内的行程开关ST控制。低速时，可直接起动。高速时，先低速起动，而后自动转换为高速运行的二级起动控制，以减小起动电流。2）电动机M1能正反转运行、正反向点动及反接制动。在点动、制动以及变速中的脉动慢转时，在定子电路中均串入限流电阻R，以减少起动和制动电流。3）主轴变速和进给变速均可在停车情况或在运行中进行。只要进行变速，M1电动机就脉动缓慢转动，以利于齿轮啮合，使变速过程顺利进行。4）主轴箱、工作台与主轴由快速移动电动机M2拖动实现其快速移动。它们之间的机动进给有机械和电气联锁保护。3-11在X62W卧式铣床电气控制电路中，行程开关ST1~ST6各有何作用？答：在X62W卧式铣床电气控制电路中，ST1：工作台右行开关；ST2：工作台左行开关；ST3：工作台向前、向下开关；ST4：工作台向后、向上开关；ST6：进给变速冲动开关；ST7：主轴变速冲动开关。3-12在X62W卧式铣床电气控制电路中，设置了哪些联锁与保护环节？答：1）主运动与进给运动的顺序联锁进给电气控制电路接在主轴电动机线路接触器KM1（10-13）常开触头之后，这就保证了只有在起动主轴电动机之后才可起动进给电动机，而当主轴电动机停止时，进给电动机也立即停止。2）工作台6个运动方向的联锁51 3）长工作台与圆工作的联锁由选择开关SC1来实现其相互间的联锁，当使用圆工作台时，将SC1置于“接通”位置，若此时又将纵向或垂直与横向进给操作手柄时，进给电动机M2立即停止。若长工作台正在运动，扳动SC1置于“接通”位置，进给电动机也立即停止。从而实现长工作台与圆工作台只可取一的联锁。4）工作台进给运动与快速运动的联锁工作台的快速移动是在工作台进给运动基础上进行的，只有先使工作台工作进给然后按下快速移动按钮SB5或SB6便可实现工作台快速移动。5）具有完善的保护①由熔断器FU1、FU2、实现主电路的短路保护，FU3实现控制电路的短路保护，FU4作为照明电路的短路保护。②热继电器FR1、FR2、FR3实现相应电动机的长期过载保护。③工作台6个运动方向的限位保护，由工作台前方的挡铁撞动纵向操作手柄返回中间位置来实现工作台左、右终端保护；由安装在铣床床身导轨上、下两块挡铁撞动垂直与横向操作手柄返回中间位置来实现工作台上、下端保护；由安装在工作台左侧底部挡铁来撞动垂直与横向操作手柄返回中间位置来实现工作台前、后终端保护。3-13X62W卧式铣床主轴变速能否在主轴停止或主轴旋转时进行，为什么？答：主轴电动机M1在旋转时，可以不按停止按钮直接进行变速操作，这是因为将变速手柄从原位拉向前面时，压合行程开关ST7，ST72断开，切断接触器KM1线圈电路，电动机M1断电；同时ST71闭合，使接触器KM2线圈通电吸合，对电动机M1进行反接制动；当变速手柄拉到前面后，行程开关ST7不再受压而复原，主轴电动机M1断电停转。此时再转动主轴变速盘选择所需转速，然后再将变速手柄推回，进行变速冲动，完成齿轮的啮合。但是主轴在新转速下旋转还需重新起动主轴电动机。所以，主轴电动机M1转动时的变速是先对主轴电动机反接制动停转，再选择主轴所需转速，进行冲动便于齿轮啮合直至电动机停转。要使主轴在新转速下旋转还需再次起动主轴电动机。3-14X62W卧式铣床进给变速能否在运行时进行？试述进给变速时的操作顺序及电路工作情况。答：X62W卧式铣床进给变速不能在进给运行中进行，因为只有当ST1~ST4开关处于“0”位时，在其不受压的情况下，才能接通进给变速冲动电路。进给变速时的操作顺序及电路工作情况51 ：在改变工作台进给速度时，为了使齿轮易于啮合，也需要进给电动机M2瞬时冲动一下。变速时，先起动主轴电动机M1，再将进给变速的蘑菇形手柄向外拉出并转动手柄，转盘也跟着转动，把所需进给速度的标尺数字对准箭头，然后再把蘑菇形手柄用力向外拉到极限位置瞬间，其连杆机构瞬时压合行程开关ST6，使常闭触头ST62（13-14）断开，常开触头ST61（14-18）闭合，接触器KM4线圈通电吸合，进给电动机M2反转，因为只是瞬时接通，故进给电动机M2只是瞬时冲动一下，从而保证变速齿轮易于啮合。当手柄推回原位后，行程开关ST6复位，接触器KM4线圈断电释放，进给电动机M2瞬时冲动结束。如果一次瞬间点动齿轮未进入啮合状态，变速冲动手柄不能复位，此时可再次拉出手柄并再次推回，实现再次变速冲动，直到齿轮啮合为止。3-15X62W卧式铣床电气控制具有哪些控制特点？答：1）电气控制电路与机械配合相当密切，因此要详细了解机械机构与电气控制的关系。2）主轴变速与进给变速均设有变速冲动环节，从而使变速顺利进行。3）进给电动机采用机械挂挡与电气开关联动的手柄操作，而且操作手柄扳动方向与工作台运动方向一致，具有运动方向的直观性。4）采用两地控制，操作方便。5）具有完善的联锁与短路、零压、过载及行程限位保护环节，工作安全可靠。3-16图2-24凸轮控制器控制电动机调速电路有何特点？操作时应注意什么？答：凸轮控制器控制电动机调速电路特点：1）可逆对称电路。通过凸轮控制器触头来换接电动机定子电源相序实现电动机正反转以及改变电动机转子外接电阻。在控制器提升、下放对应档位时，电动机工作情况完全相同。2）由于凸轮控制器触头数量有限，为获得尽可能多的调速等级，电动机转子串接不对称电阻。3）在提升与下放重物时，可根据载荷情况（轻载、中载还是重载）和电动机机械特性，选择相应的操作方案和合适的工作速度档位，以期获得经济、合理、安全的操作。操作时应注意以下几点：1）严禁采用快速推档操作，只允许逐步加速。2）一般不允许控制器手柄长时间置于提升第1档位提升物件。3）当物件已提至所需高度时应制动停车，此时应将控制器手柄逐级扳转回至“0”位，此时每档也应有1s左右的停留时间，使电动机逐级减速，最后制动停车。3-17图3-15提升机构PQR10B主令控制器电路有何特点？操作时应注意什么？答：图3-15提升机构PQR10B主令控制器电路特点：51 1）可逆不对称电路：控制器手柄在“提升”、“下放”对于档位时，电动机工作情况不同。“提升1”为准备起动级；“提升2”~“提升6”为电动机正转电动状态；“下放1”~“下放3”为倒拉反接制动下放；“下放4”~“下放6”为强力下放；2）电动机转子接入三相对称电阻。3）具有更为完善的联锁与保护：①由强力下放过渡到反接制动下放，避免重载时高速下放的保护；②确保反接制动电阻串入情况下进行制动下放的环节；③制动下放档位与强力下放档位相互转换时切断机械制动的保护环节；④顺序联锁保护环节：由过电流继电器KOC实现过电流保护；电压继电器KV与主令控制器QM实现零压保护与零位保护；行程开关ST1实现上升的限位保护等。操作时应注意以下事项：1）提升重物时“提升1”只作张紧钢丝绳与消除齿轮间隙的起动预备级。2）“提升2”~“提升6”可根据负载大小选择适当档位进行提升操作。3）“下放1”档为预备级，制动器未打开，电动机定子接通三相电源处于堵转，此档不可停留，应迅速通过该档扳向下放其它档位，以防电机堵转过长而烧毁电动机。4）“下放2”档是为重载低速下放而设，“下放3”档为中载低速下放而设，应适当判断载荷情况选择。对于轻载在这两档会出现不但不下放反而提升。5）“下放4”~“下放6”为轻载或空钩强力下放档位。根据要求下放速度选择。3-18图3-15电路设置了哪些联锁环节？它们是如何实现的？答：电路的联锁保护有：1）由强力下放过渡到反接制动下放，避免重载时高速下放的保护。对于轻型载荷，控制器可置于下放“4”、“5”、“6”挡位进行强力下放。若此时重物并非轻载，而判断错误，将控制器手柄板在下放“6”位，此时电动机在重物重力转矩和电动机下放电磁转矩共同作用下，将运行在再生发电制动状态，如图3-16所示，当=0.6时，电动机工作在a点。这时应将控制器手柄从下放“6”位扳回下放“3”位。在这过程中势必要经过下放“5”档位与下放“4”档位，在这过程中，工作点将由a→b→c→d→e→f，最终在B点以低速稳定下放。为避免这中间的高速，控制器手柄在由下放“6”档位扳回至下放“3”位时，应避开下放“5”与下放“4”档位对应的下放5、下放4两条机械特性。为此，在控制电路中的触头KM2（16—24）、KM9（24—23）串联后接在控制器QM51 8与接触器KM9线圈之间。这样，当控制器手柄由下放“6”位扳回至下放“3”或“2”挡位时，在途经下放“5”或“4”档位时，接触器KM9仍保持通电吸合状态，转子始终串入R7常串电阻，使电动机仍运行在下放6机械特性上，由a点经b′点平稳过渡到B点，不致发生高速下放。在该环节中串入触头KM2（16—24）是为了当提升电动机正转接线时，该触头断开，使KM9不能构成自锁电路，从而使该保护环节在提升重物时不起作用。2）确保反接制动电阻串入情况下进行制动下放的环节。当控制器手柄由下放“4”扳到下放“3‘时，控制器触头QM5断开，QM6闭合。接触器KM2断电释放，而KM1通电吸合，电动机处于反接制动状态。为避免反接时产生过大的冲击电流，应使接触器KM9断电释放，接入反接电阻，且只有在KM9断电释放后才允许KM1通电吸合。为此，一方面在控制器触头闭合顺序上保证在QM8断开后，QM6才闭合；另一方面增设了KM1（11—12）与KM9（11—12）常闭触头相并联的联锁触头。这就保证了在KM9断电释放后，KM1才能通电并自锁。此环节还可防止由于KM9主触头因电流过大而发生熔焊使触头分不开，将转子电阻R1~R6短接，只剩下常串电阻R7，此时若将控制器手柄扳于提升档位将造成转子只串入R7发生直接起动事故。3）制动下放档位与强力下放档位相互转换时切断机械制动的保护环节。在控制器手柄下放“3”位与下放“4”位转换时，接触器KM1、KM2之间设有电气互锁，这样，在换接过程中必有一瞬间这两个接触器均处于断电状态，这将使制动接触器KM3断电释放，造成电动机在高速下进行机械制动引起强烈振动而损坏设备和发生人身事故。为此，在KM3线圈电路中设有KM1、KM2、KM3三对常开触头并联电路。这样，由KM3实现自锁，确保KM1、KM2换接过程中KM3线圈始终通电吸合，避免上述情况发生。4）顺序联锁保护环节在加速接触器KM6、KM7、KM8、KM9线圈电路中串接了前一级加速接触器的常开辅助触头，确保转子电阻R3~R6接顺序依次短接，实现机械特性平滑过渡，电动机转速逐级提高。3-19桥式起重机具有哪些保护环节？答：桥式起重机常用的保护环节有：电动机过电流保护；短路保护；零压保护；控制器的零位保护；各运动方向的行程限位保护；舱盖、栏杆安全开关及紧急断电保护。此外还有缓冲器、提升高度限位器、负荷限制器、超速开关等。51 第四章电气控制系统设计4-1电气控制设计中应遵循的原则是什么？设计内容包括哪些主要方面？答：在电气控制系统的设计中，应遵循以下几个原则：1）最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求，这些生产工艺要求是电气控制设计的依据。因此在设计前，应深入现场进行调查，搜集资料，并与生产过程有关人员、机械部分设计人员、实际操作者密切配合，明确控制要求，共同拟定电气控制方案，协同解决设计中的各种问题，使设计成果满足生产工艺要求。2）在满足控制要求前提下，设计方案力求简单、经济、合理，不要盲目追求自动化和高指标。力求控制系统操作简单、使用与维修方便。3）正确、合理地选用电器元件，确保控制系统安全可靠地工作。同时考虑技术进步、造型美观。4）为适应生产的发展和工艺的改进，在选择控制设备时，设备能力留有适当裕量。电气控制系统设计内容主要包括电气原理图设计和电气工艺设计两部分。以电力拖动控制设备为例，分别叙述如下：（一）、电气原理图设计内容1）拟定电气设计任务书。2）选择电气拖动方案和控制方式。3）确定电动机类型、型号、容量、转速。4）设计电气控制原理框图，确定各部分之间的关系，拟定各部分技术指标与要求。5）设计并绘制电气控制原理图，计算主要技术参数。6）选择电器元件，制定元器件目录清单。7）编写设计说明书。电气原理图是整个设计的中心环节，是工艺设计和制定其它技术资料的依据。（二）、电气工艺设计内容电气工艺设计是为了便于组织电气控制装置的制造与施工，实现电气原理图设计功能和各项技术指标，为设备的制造、调试、维护、使用提供必要的技术资料。电气工艺设计的主要内容有：51 1）根据设计出的电气原理图及选定的电器元件，设计电气设备的总体配置，绘制电气控制系统的总装配图及总接线图。总图应反映出电动机、执行电器、电器箱各组件、操作台布置、电源以及检测元件的分布情况和各部分之间的接线关系及连接方式，以供总装、调试及日常维护使用。2）按照原理框图或划分的组件，对总原理图进行编号，绘制各组件原理电路图，列出各部件的元件目录表，并根据总图编号列出各组件的进出线号。3）根据组件原理电路图及选定的元件目录表，设计组件电器装配图（电器元件布置与安装图）、接线图、图中应反映出各电器元件的安装方式和接线方式。这些资料是组件装配和生产管理的依据。4）根据组件装配要求，绘制电器安装板和非标准的电器安装零件图纸。这些图纸是机械加工的技术资料。5）设计电气箱，根据组件尺寸及安装要求确定电气柜结构与外形尺寸，设置安装支架，标明安装方式，各组件的连接方式，通风散热方式及开门方式等。6）汇总总原理图、总装配图及各组件原理图等资料，列出外构件清单，标准件清单，主要材料消耗定额等。这些是生产管理和成本核算必备的技术资料。7）编写使用维护说明书。4-2如何确定生产机械电气拖动方案？答：首先根据生产机械结构和工艺要求来选用电动机的种类、数量，然后根据各运动部件的调速范围来选择调速方案。在选择电动机调速方案时，应使电动机的调速特性与负载特性相适应，以获得电动机的充分合理利用。（一）、拖动方式的选择电力拖动方式有单独拖动与集中拖动两种。电力拖动发展的趋向是电动机逐步接近工作机构，形成多电动机的拖动方式，这样，不仅能缩短机械传动链，提高传动效率，便于自动化，而且也能使总体结构得到简化。在具体选择时，应根据工艺要求及结构具体情况决定电动机的数量。（二）、调速方案的选择对于生产机械设备从生产工艺出发往往要求能够调速，不同的设备有不同的调速范围、调速精度等，为了满足一定的调速性能，应选用不同的调速方案，如采用机械变速，多速电动机变速，变频调速等方法来实现。随着交流调速技术的发展，其经济技术指标不断提高，采用各种形式的变频调速技术，将是机械设备调速的主流。（三）、电动机调速性质应与负载特性相适应51 机械设备的各个工作机构，具有各自不同的负载特性，如机床的主运动为恒功率负载，而进给运动为恒转矩负载。在选择电动机调速方案时，要使电动机的调速性质与生产机械的负载特性相适应，以使电动机获得充分合理的使用。如双速笼型异步电动机，当定子绕组由三角形联接改成双星形联接时，转速增加一倍，功率却增加很少，适用于恒功率传动；对于低速为星形联接的双速电动机改成双星形联接后，转速和功率都增加一倍，而电动机输出的转矩保持不变，适用于恒转矩传动。4-3电气控制原理图设计方法有几种？常用什么方法？电气控制原理图的要求有哪些？答：电气控制原理图的设计方法有分析设计法和逻辑设计法两种。分别介绍如下：（一）分析设计法分析设计法是根据生产工艺的要求选择适当的基本控制环节或将比较成熟的电路按各部分的联锁条件组合起来，并经补充和修改，将其综合成满足控制要求的完整电路，当没有现成典型环节可运用时，可根据控制要求边分析边设计。由于这种设计方法是以熟练掌握各种电气控制电路的基本环节和具备一定的阅读分析电气控制电路的经验为基础，故又称经验设计法。（二）、逻辑设计法逻辑设计法是利用逻辑代数这一数学工具来进行电路设计。它是从工艺资料（工作循环图、液压系统图等）出发，将控制电路中的接触器、继电器线圈的通电与断电，触头的闭合与断开，以及主令元件的接通与断开等看成逻辑变量，并根据控制要求，将这些逻辑变量关系表示为逻辑函数关系式，再运用逻辑函数基本公式和运算规律对逻辑函数式进行化简，然后按化简后的逻辑函数式画出相应的电路结构图，最后再作进一步的检查和完善，以期获得最佳设计方案，使设计出的控制电路既符合工艺要求，又达到线路简单、工作可靠、经济合理的要求。常用方法为分析设计方法。电气控制原理图设计应满足以下要求：1）电气控制电路满足生产工艺要求。2）尽量减少控制电路中电流、电压的种类，控制电压选择标准电压等级。3）确保电气控制电路工作的可靠性和安全性。4）应具有必要的保护。5）应简洁方便电路设计要考虑操作、使用、调试与维修的方便，力求简单经济。4-4采用分析设计法，设计一个以行程原则控制的机床控制电路。要求工作台51 前进时主轴电动机正转，工作台后退时主轴电动机反转，依次循环。题4-4图答：该电路应有二台电动机，一台是主轴电动机M1，另一台是工作台拖动电动机，其电气控制电路见题4-4图。4-5某机床由两台三相笼型异步电动机M1与M2拖动，其拖动要求是：1）M1容量较大，采用减压起动，停车带有能耗制动；2）M1起动后经20s后方允许M2起动（M2容量较小可直接起动）；3）M2停车后方允许M1停车；题4-5图4）M1与M2起动、停止均要求两地控制，试设计电气原理图并设置必要的电气保护。4-6如何绘制电气设备的总装配图、总接线图及电器部件的布置图与接线图？答：总体配置设计是以电气系统的总装配图与总接线图形式来表达的，图中应以示意方式反映出各部分主要组件的位置及各部分接线关系、走线方式及使用管线要求。总装配图、总接线图是进行分部设计和协调各部分组成一个完整系统的依据。总体设计要使整个系统集中、紧凑，同时要考虑对发热厉害、噪声振动大的电气部件应离操作者较远位置，电源紧急停止控制应安放在方便而明显的位置，对于多工位加工的大型设备，应考虑多处操作等。电气元件布置图是指某些电器元件按一定的原则组合。如电气控制箱中的电器板、控制面板、放大器等。电器元件布置图的设计依据是部件原理图。同一组件中的电器元件的布置应注意：1）体积大和较重的电器元件安装在电器板的下方，发热元件安放在电器板的上方。2）强电弱电分开并加以屏蔽，以防干扰。3）需要经常维护、检修、调整的电器元件安装高度要适宜。51 4）电器元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安放在一起，以利加工、安装和配线。5）电器元件之间应留有一定间距，若采用板前走线槽配线方式，应适当加大各排电器间距，以利布线和维护。各电器元件位置确定以后，便可绘制电器布置图。布置图是根据电器元件的外形尺寸按比例绘制，并标明各元件间距尺寸。同时，还要根据本部件进出线的数量和导线规格，来选择适当接线端子板和接插件，按一定顺序标上进出线的接线号。电气部件接线图是根据部件电气原理图及电器元件布置图来绘制的。它表示了成套装置的连接关系，是电气安装和查线的依据。接线图应按以下要求绘制：1）接线图和接线表的绘制应符合GB6988中5-86《电气制图接线图和接线表》的规定。2）电气元件按外形绘制，并与布置图一致，偏差不要太大。3）所有电气元件及其引线应标注与电气原理图相一致的文字符号及接线号。4）在接线图中同一电器元件的各个部分（触头、线圈等）必须画在一起。5）电气接线图一律采用细实线，走线方式有板前走线与板后走线两种，一般采用板前走线。对于简单电气控制部件，电器元件数量较少，接线关系不复杂，可直接画出元件内的连线。但对于复杂部件，电器元件数量多，接线较复杂时，一般是采用走线槽，只要在各电器元件上标出接线号，不必画出各元件之间连线。6）接线图中应标出配线用的各种导线的型号、规格、截面积及颜色要求。7）部件的进出线除大截面导线外，都应经过接线端子板，不得直接进出。4-7设计说明书及使用说明书应包含哪些主要内容？答：设计及使用说明书应包含以下主要内容：1）拖动方案选择依据及本设计的主要特点。2）主要参数的计算过程。3）设计任务书中要求的各项技术指标的核算与评价。4）设备调试要求与调试方法。使用、维护要求及注意事项。51 第五章可编程序控制器及其工作原理5-1可编程序控制器具有哪些特点？答：可编程序控制器特点：1）抗干扰能力强，可靠性高；2）控制系统结构简单、通用性强、应用灵活；3）编程方便，易于使用；4）功能完善，扩展能力强；5）PLC控制系统设计、安装、调试方便；6)维修方便，维修工作量小；7)体积小、重量轻，易于实现机电一体化。5-2整体式PLC、组合式PLC由哪几部分组成？各有何特点？答：整体式结构的PLC是将中央处理单元（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信端口、I∕O扩展端口等组装在一个箱体内构成主机。另外还有独立的I/O扩展单元等通过扩展电缆与主机上的扩展端口相连，以构成PLC不同配置与主机配合使用。整体式结构的PLC结构紧凑、体积小、成本低、安装方便。小型机常采用这种结构。组合式结构的PLC是将CPU、输入单元、输出单元、电源单元、智能I∕O单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模块，各模块可以插在带有总线的底板上。装有CPU的模块称为CPU模块，其他称为扩展模块。组合式的特点是配置灵活，输入接点、输出接点的数量可以自由选择，各种功能模块可以依需要灵活配置。5-3PLC控制与继电器控制比较，有何相同之处？有何不同之处？答：PLC控制与继电器控制的比较见下表：比较项目继电接触器控制PLC控制控制功能的实现由继电器和接触器采用接线方式来完成控制功能各种控制功能是通过编制的程序来实现的对生产工艺过程变更的适应性适应性差，需重新设计，改变电器元件及接线适应性强，只需对程序进行修改控制速度低，靠机械动作实现极快，靠微处理器进行处理计数及其他特殊功能一般没有有51 安装、施工连线多，施工繁琐安装容易，施工方便可靠性差，触点多，故障多高，元件经过筛选和老化等可靠性措施寿命短长可扩展性困难容易维护工作量大，故障点不易查找具有自诊断能力，维护工作量小5-4PLC的硬件指的是哪些部件？它们的作用是什么？答：PLC的基本结构由中央处理器（CPU），存储器，输入、输出接口，电源，扩展接口，通信接口，编程工具，智能I/O接口，智能单元等组成。1）中央处理器（CPU）中央处理器（CPU）其主要作用有①接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。②诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误。③用扫描的方式通过I∕O部件接收现场的状态或数据，并存入输入映像存储器或数据存储器中。④PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，解释并按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映像存储器的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。2）存储器PLC存储器是用来存放系统程序、用户程序和运行数据的单元。按其作用有系统存储器与用户存储器。51 系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在只读存储器ROM内，用户不能直接更改。他使PLC具有基本的功能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序内容主要包括三部分。第一部分为系统管理程序，他主要控制PLC的运行，使整个PLC按部就班地工作。第二部分为用户指令解释程序，通过用户解释程序，将PLC的编程语言变为机器语言指令，再由CPU执行这些指令。第三部分为标准程序模块与系统调用程序，他包括许多不同功能的子程序及其调用管理程序，如完成输入、输出及特殊运算等的子程序。PLC的具体工作都是由系统程序来完成的，这部分程序的多少也决定了PLC性能的高低。用户存储器包括用户程序存储器（程序区）和功能存储器（数据区）两部分。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务用规定的PLC编程语言编写的各种用户程序。用户程序存储器根据所选用的存储器单元类型的不同，可以是随机存储器RAM（有掉电保护）、可擦可编程只读存储器EPROM或电擦除可编程只读存储器EEPROM，其内容可以由用户任意修改或增删。用户功能存储器是用来存放（记忆）用户程序中使用的ON/OF状态、数值数据等，由于这些数据是不断变化的，因此用随机存取存储器RAM来组成功能存储器，他构成PLC的各种内部器件，也称“软元件”。用户存储器容量的大小，关系到用户程序容量的大小和内部器件的多少，是反映PLC性能的重要指标之一。3）输入、输出接口输入、输出接口是PLC与外界连接的接口。输入接口用来接收和采集两种类型的输入信号，一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、接近开关、光电开关、数字拨码开关等的开关量输入信号；另一类是由电位器、测速发电机和各种变换器等传来的模拟量输入信号。输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀（模拟量）、调速装置（模拟量）等。输入、输出接口有数字量（包括开关量）输入、输出和模拟量输入、输出两种形式。数字量输入、输出接口的作用是将外部控制现场的数字信号与PLC内部信号的电平相互转换；而模拟量输入、输出接口作用是将外部控制现场的模拟信号与PLC内部的数字信号相互转换。输入、输出接口一般都具有光电隔离和滤波，其作用是把PLC与外部电路隔离开，以提高PLC的抗干扰能力。4）电源PLC一般使用220V单相交流电源，电源部件将交流电转换成中央处理器、存储器等电路工作所需的直流电，保证PLC的正常工作。对于小型整体式可编程控制器内部有一个开关稳压电源，此电源一方面可为CPU、I/O单元及扩展单元提供直流5V工作电源，另一方面可为外部输入元件提供直流24V电源。5）扩展接口扩展接口用于将扩展单元与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活，以满足不同控制系统的需求。6）通信接口为了实现“人—机”或“机—机”51 之间的对话，PLC配有多种通信接口。PLC通过这些通信接口可以与监视器、打印机及其他的PLC或计算机相连。7）智能I／O接口为了满足工业上更加复杂的控制需要，PLC配有多种智能I∕O接口，如满足位置调节需要的位置闭环控制模块，对高速脉冲进行计数和处理的高速计数模块等。这类智能模块都有其自身的处理器系统。通过智能I∕O接口，用户可方便的构成各种工业控制系统，实现各种控制功能。8）编程工具编程工具是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视用的设备。最常用的是编程器。编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器只能联机编程，且往往是先将梯形图转化为机器语言助记符（指令表）后才能输入。他一般是由简易键盘和发光二极管或其他显示器件组成。智能型编程器又称图形编程器，他可以联机、也可以脱机编程，具有LCD或CRT图形显示功能，可以直接输入梯形图和通过屏幕对话。9）智能单元各型PLC都有一些智能单元，他们一般都有自己的CPU，具有自己的系统软件，能独立完成一项专门的工作。智能单元通过总线与主机相联，通过通信方式接受主机的管理。10）其他部件PLC还可配有盒式磁带机、EPROM写入器、存储器卡等其他外部设备。5-5为什么称PLC的继电器是软继电器？与物理继电器相比，其在使用上有何特点？答：参与PLC应用程序编制的是其内部代表编程器件的存储器，俗称“软继电器”，或称编程“软元件”。这些“软元件”依编程功能分为输入继电器、输出继电器、定时器、计数器等。取用这些“软继电器”的常开、常闭触点，实质上为读取存储单元的状态，所以可以认为一个“软继电器”有无数个常开、常闭触点。5-6PLC的软件是指什么？其编程语言常用的有哪几种？各有何特点？答：PLC的软件是指系统程序和用户程序。系统程序由PLC生产厂家固化在控制器内用以控制PLC本身的运作；用户程序则由使用者来编制并输入控制器，用以控制外部对象的运作。所以，使用者要编制的是用户程序。编程语言通常有梯形图（LAD）、指令表（STL）和顺序功能流程图（SFC）三种。梯形图（LAD）编程语言是从继电器控制系统原理图的基础上演变而来的。梯形图语言简单明了，易于理解，是编程语言的首选。51 指令表也叫语句表，和汇编语言有点类似，由助记符和操作数两部分构成，其与梯形图程序有严格的对应关系，是用一系列的指令表达程序的控制要求，它是PLC最基础的编程语言。顺序功能流程图是一种用来编制顺序控制类程序，它是将一个复杂的顺序控制过程分解为一些小的工作状态，对这些小的工作状态的功能分别处理后，再依一定的顺序控制要求连接组合成整体的控制程序。5-7PLC的工作方式是什么？何为PLC的扫描周期？答：PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式，每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。5-8简述PLC的工作过程。答：PLC的工作过程为“输入采样”、“程序执行”、“输出刷新”三个阶段。1）输入采样阶段：PLC在输入采样阶段，首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入内存中各对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，在程序执行阶段和输出刷新阶段，输入映像寄存器与外界隔离，无论输入信号如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入输入端的新内容。2）程序执行阶段：根据PLC梯形图程序扫描原则，PLC按先左后右、先上后下的步序逐点扫描。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。当指令中涉及输入、输出状态时，PLC就从输入映像寄存器中“读入”上一阶段采入的对应输入端子的状态，从输入映像寄存器“读入”对应元件（“软继电器”）的当前状态。然后进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来说，每一个元件（“软继电器”）的状态会随着程序执行过程而变化。3）输出刷新阶段：在所有指令执行完毕后，输出映像寄存器中所有输出继电器的状态（接通/断开）在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过一定方式输出，驱动外部负载。从上述可知，PLC在一个扫描周期中，对输入状态的扫描只是在输入采样阶段进行。当PLC进入程序执行阶段后，输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才对输入状态进行新的扫描，这就是所谓集中采样输入，也就是PLC在一个扫描周期内，集中对输入状态扫描。在一个扫描周期内，只是在输出刷新阶段将输出状态从输出映像寄存器中送出去，而在其他阶段，输出值一直保存在输出映像寄存器中，这就是集中输出方式。5-9PLC的主要性能指标有哪些？各指标的意义是什么？答：PLC的主要性能指标有：51 （一）存储容量系统程序存放在系统程序存储器中。这里说的存储容量指的是用户程序存储器的容量，用户程序存储器容量决定了PLC可以容纳的用户程序的长短，一般以字为单位来计算。每1024个字为1K字。中、小型PLC的存储容量一般在8K以下，大型PLC的存储容量可达到256K～2M。也有的PLC用存放用户程序的指令条数来表示容量。（二）输入∕输出点数I∕O点数即PLC面板上连接输入、输出信号用的端子的个数，常称为“点数”，用输入点数与输出点数的和来表示。I∕O点数越多，外部可接入的器件和输出的器件就越多，控制规模就越大。因此，I∕O点数是衡量PLC性能的重要指标之一。国际上流行将PLC的点数作为PLC规模分类的标准，I∕O总点数在256点以下为小型PLC，64点及64点以下的为微型PLC，总点数在2048点以上的为大型机等。（三）扫描速度扫描速度是指PLC执行程序的速度，是衡量PLC性能的重要指标，一般以执行1K字所用的时间来衡量扫描速度。PLC用户手册一般给出执行各条程序所用的时间，可以通过比较各种PLC执行相同操作所用的时间，来衡量扫描速度的快慢。（四）编程指令的种类和数量这也是衡量PLC能力强弱的主要指标。编程指令种类及条数越多，其功能就越强，即处理能力和控制能力也就越强。（五）扩展能力PLC的扩展能力反映在以下两个方面。大部分PLC用I∕O扩展单元进行I∕O点数的扩展，有的PLC可以使用各种功能模块进行功能的扩展。（六）智能单元的数量PLC不仅能够完成开关量的逻辑控制，而且利用智能单元可以完成模拟量控制、位置和速度控制以及通信联网等功能。智能单元种类的多少和功能的强弱是衡量PLC产品水平的一个重要指标。各个生产厂家都非常重视智能单元的开发，近年来智能单元的种类日益增多，功能也越来越强。51 第六章系列可编程序控制器及指令系统由于设计思路和设计方法有所不同，同一个设计题目可能有几个不同的答案，本书给出的部分答案只是其中的一种，所以仅供参考。题6－3的答案题6－5的答案题6－6的答案题6－8的答案题6－9的答案51 第七章系列可编程序控制器题7－1的答案LDI0.0=Q0.0ANI0.3LDQ0.0LDI0.1LPSLDI0.4AI0.5ONI0.6=Q0.1ALDLPPOLDAM0.1AI0.2=Q0.2题7－4的答案题7－5的答案更正：将=M0.1放在OLD后边。题7－6的答案51 题7－7的答案题7－8的答案51 第八章可编程序控制器的程序控制题8－2的答案题8－3的答案将顺序控制功能图中的位存储器M改为顺序控制继电器S，然后再用SCR指令编程。题8－4的答案51 题8－5的答案顺序功能图如下图所示，梯形图略。51 题8－6的答案更正：在本题的正数第三行，液体B流入容器。后面加入“当液面升至SLH时，关闭YV2，电动机M开始搅拌液体，60s后停止搅拌，打开YV3，放出混合液，”当液面降至SLL之后再过2s,容器放空，……。51 题8－7的答案51 题8－8的答案51 第九章可编程序控制器应用系统设计51 题9－8的答案图1用一个按钮控制三台电机梯形图程序题9－9的答案可以使用，绘制出的外部接线图如图所示。51 图2外部输入硬件接线图题9-10的答案十字路口交通灯控制系统接线图与梯形图程序如下图所示。51 图3交通灯接线图题9-11的答案100英寸长度转换成厘米后结果存于VW20中。梯形图程序如下图所示。51 题9-12的答案利用定时中断实现Q0.0闪烁控制。I0.0接通Q0.0以2HZ频率闪烁，I0.1接通Q0.0以4HZ频率闪烁，主程序网络1LDI0.0EUMOVB250,SMB34ATCHINT0,10ENI网络2LDI0.1EUMOVB125,SMB34ATCHINT0,10中断子程序网络1LDNQ0.0=Q0.051 题9-13的答案利用I0.0编写的中断程序如下：[PLC开机时清零计数器存储器vb0，连接中断事件0和1，并允许中断。I0.0上升沿调用中断子程序0，将M0.0复位，实现每1秒加1的计数。当计数达到255时停止计数(16#FE=254)断开I0.0时调用中断子程序1，将M0.0置位，vb0中的值实现每一秒减1。使用QB0输出当前的计数器值。]题9-13梯形图程序51'