習題答案第一章題目1-1.何謂電磁式電器的吸力特性與反力特性？為什么兩者配合應盡量靠近？1-2.單向交流電磁鐵短路環(huán)斷裂或脫落后，工作中會出現(xiàn)什么故障？為什么？1-3.觸頭設計成雙斷口橋式結構原因是什么？1-4.交流接觸器在銜鐵吸合吸合瞬間線圈中為什么會產生很大的沖擊電流？1-5.從結構、性能及故障形式等方面說明交流接觸器與直流接觸器的主要區(qū)別是什么？1-6.額定電壓相同，交流電磁線圈誤接入直流電源或直流線圈誤接入交流電源會發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？1-7.中間繼電器與接觸器有什么區(qū)別？1-8.某機床上一臺型號為Y132－S－4交流電動機，額定功率5.5KW，電壓380V，電流為11.6A，起動電流為額定電流的7倍。試為其起、?？刂凭€路選擇電源開關、熔斷器、熱繼電器、按鈕、接觸器等電器元件的型號與規(guī)格。1-9.電動機起動電流遠大于熱繼電器整定電流，起動時熱繼電器會不會動作？為什么？如何防止可能發(fā)生的誤動作？1-10．既然在電動機控制主電路中裝有熔斷器，為什么還要裝熱繼電器？1-11．能否用過電流繼電器取代熱繼電器進行過載保護？為什么？1-12．何謂失壓保護？在控制線路中通常采用哪些方式實現(xiàn)這種保護？1-13．為什么固態(tài)繼電器使用中要設置瞬間過電壓保護？控制線路中通常采用什么方法實現(xiàn)？1-14．電氣原理圖區(qū)劃分和區(qū)號檢索有什么規(guī)定？對線路分析有什么幫助？1-15．畫出星形－三角形換接起動控制線路，并說明該線路的優(yōu)缺點及適合的場合？1-16．何謂反接制動、能耗制動？各有什么特點？控制線路各有什么要求？交直流電動機的能耗制動控制線路有什么區(qū)別？1-17．有一臺4級帶式運輸機，分別由M1～M44臺小功率交流電動機拖動，起動時要求按M1→M2→M3→M4順序依次間隔起動，停車時按相反順序依次間隔停車。試設計電氣控制線路，并設置必要的電氣保護。1-18．某碼頭有一臺裝卸小車由一臺小功率三相籠型異步電動機拖動，其動作順序與控制的要求是：1）小車由原位起動前進到1位自動停留t1時間，裝第一種料。2）1位裝料完畢，自動返回原位，并停留t2時間，卸第一種料。3）卸料完畢，自動前進經1位不停留直到2位停t3時間裝第二種料。4）2位裝料完畢，自動返回至原位，停留t4時間卸第二種料。5）至此一個循環(huán)結束。此后按上述過程自動循環(huán)，直至完成裝卸任務，按停止按鈕。試設計電氣控制原理線路，并設置必要的電氣保護。1-19．某機床由兩臺三相籠型異步電動機M1、M2拖動，其控制要求是：（1）M1功率較大，要求采用星形－三角形換接起動，停車帶有能耗制動。（2）M1與M2的起/?？刂祈樞蚴牵合乳_M1，經1min后方允許M2起動，停車順序相反，只有在M2停車后才允許M1停車。（3）M1、M2的起?？刂凭梢詢商幉僮?。試設計電氣控制原理線路，并設置必要的電氣保護。1-20．某機床電力拖動要求工作臺往復一次，其主軸電動機轉向改變一次。試以行程控制原則設計該部分控制的電氣原理圖。1-21．電氣控制系統(tǒng)分析的任務是什么？分析哪些內容？應達到什么要求？1-22．在電氣控制線路分析中，主要涉及哪些資料的技術文件？說明電氣原理圖閱讀分析的基本方法與步驟。1-23．說明X62W機床工作臺各方向運動，包括慢速自動進給和快速移動的控制過程，主軸變速及制動控制過程以及相互間聯(lián)鎖保護的工作原理。第一章解答1-1.何謂電磁式電器的吸力特性與反力特性？為什么兩者配合應盡量靠近？所謂吸力特性：是指吸動過程中電磁吸力Fat隨銜鐵與鐵心間氣隙δ變化的關系曲線。所謂反力特性:是指吸動過程中反作用力Fr與氣隙δ的關系曲線。???1-2.單向交流電磁鐵短路環(huán)斷裂或脫落后，工作中會出現(xiàn)什么故障？為什么？產生振動和噪聲及發(fā)熱。因為正弦交流電在V為0時吸力<反力，如果單向電磁鐵短路環(huán)斷裂或脫落后，單向電磁鐵就會出現(xiàn)以50Hz的頻率不斷的吸合和斷開的過程，由此產生振動和噪聲。同時單向電磁鐵的啟動電流>>正常工作電流，線圈不斷在大電流狀態(tài)下工作回產生熱量。1-3.觸頭設計成雙斷口橋式結構原因是什么？橋式結構雙斷口觸頭。當觸頭打開時，在斷口中產生電弧，在電動力F的作用下，使電弧向外運動并拉長，加快冷卻并熄滅。1-4.交流接觸器在銜鐵吸合吸合瞬間線圈中為什么會產生很大的沖擊電流？交流電磁鐵的勵磁電流與氣隙成正比。吸合瞬間其銜鐵與鐵心間氣隙最大，因此在吸合瞬間線圈中的電流很大。1-5.從結構、性能及故障形式等方面說明交流接觸器與直流接觸器的主要區(qū)別是什么？區(qū)別是鐵心結構、線圈形狀、滅弧方式以及吸力特性、故障形式：1、交流有短路環(huán)。2、交流線圈短粗，直流線圈長細。3、交流有電動力滅弧，直流有磁吹滅弧4、交流接觸器吸力特性比較平坦，直流接觸器吸力特性曲線比較陡峭5、交流接觸器會產生振動和噪聲。1-6.額定電壓相同，交流電磁線圈誤接入直流電源或直流線圈誤接入交流電源會發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？交流電磁線圈誤接入直流電源會出現(xiàn)電流過大而發(fā)熱燒毀線圈。直流線圈誤接入交流電源會出現(xiàn)不能吸合的現(xiàn)象。1-7.中間繼電器與接觸器有什么區(qū)別？中間繼電器與接觸器相比，其觸頭對數(shù)多，觸頭容量?。~定電流<10A），動作靈敏度高。1-8.某機床上一臺型號為Y132-S-4交流電動機，額定功率5.5KW，電壓380V，電流為11.6A，起動電流為額定電流的7倍。試為其起、停控制線路選擇電源開關、熔斷器、熱繼電器、按鈕、接觸器等電器元件的型號與規(guī)格。選擇原則是：起、?？刂凭€路電源開關的額定電壓≥380V、額定電流＝（1.5～2.5）11.6A；熔斷器的額定電流＝（1.5～2.5）11.6A；熱繼電器的整定電流＝1.05×11.6A；按鈕的電流≥接觸器線圈的正常工作電流；接觸器的主觸頭額定電壓≥380V、額定電流＝，其中k＝（1～1.4），選CJ10-20。1-9.電動機起動電流遠大于熱繼電器整定電流，起動時熱繼電器會不會動作？為什么？如何防止可能發(fā)生的誤動作？答：雖然電動機起動電流遠大于熱繼電器整定電流，但起動時熱繼電器是不會動作的。因為電動機起動時其電流是逐步減小的，而流過熱繼電器元件的電流要經過一定時間后其觸頭才能動作而切斷電動機的控制線路。為了防止可能發(fā)生的誤動作，應保證電動機起動時間<熱繼電器元件的動作時間。1-10．既然在電動機控制主電路中裝有熔斷器，為什么還要裝熱繼電器？答：因為熔斷器是對線路的嚴重過載和短路保護，而熱繼電器主要是對電動機斷相及小電流過載保護作用。因此2個保護都要裝。1-11．能否用過電流繼電器取代熱繼電器進行過載保護？為什么？答：不能，因為電流繼電器是對電路瞬時過流保護，而熱繼電器是對電路過流的延時保護。1-12．何謂失壓保護？在控制線路中通常采用哪些方式實現(xiàn)這種保護？答：為了防止電壓恢復時電動機的自行起動或電器元件的自行投入工作而設置的保護，稱為失電壓保護。在線路中采用接觸器及按鈕控制電動機的起停，具有失電壓保護作用。1-13．為什么固態(tài)繼電器使用中要設置瞬間過電壓保護？控制線路中通常采用什么方法實現(xiàn)？答：因為固態(tài)繼電器采用晶閘管輸出，晶閘管抗過電壓能力減弱。輸出端要采用RC浪涌吸收回路或加非線性壓敏電阻吸收瞬變電壓。1-14．電氣原理圖區(qū)劃分和區(qū)號檢索有什么規(guī)定？對線路分析有什么幫助？答：圖面區(qū)域的劃分與電路功能標注可以在圖樣上方，也可以設置在圖的下方。它是為了便于檢索電氣線路方便閱讀分析，避免遺漏而設置的。1-15．畫出星形－三角形換接起動控制線路，并說明該線路的優(yōu)缺點及適合的場合？答：圖形如P36圖1-50。這種線路僅適用于正常運行時定子繞組接成三角形，并且定子繞組有六個頭尾端的電動機。由于起動時定子繞組為星形接法，繞組相電壓由額定380V降為220V，起動轉矩只有全壓起動時的1/3，所以這種起動控制線路只適用于像金屬切削機床一類輕載或空載起動場合。1-16．何謂反接制動、能耗制動？各有什么特點？控制線路各有什么要求？交直流電動機的能耗制動控制線路有什么區(qū)別？答：反接制動的原理是利用改變電源相序，使定子繞組產生一個反方向的旋轉磁場，從而產生一個反向制動轉矩，使電動機迅速停轉。反接制動的特點是制動快但沖擊大。對控制線路的要求為在制動階段主電路串電阻限流限制過大沖擊，當電動機在停止轉動前要及時切除反相序電源以防反向再起動。能耗制動是指電動機脫離三相交流電源后，定子繞組通入直流電形成固定磁場，高速轉動的籠型繞組與磁場相互作用而產生感應電流并以熱能形式消耗在轉子回路中。能耗制動的特點是制動緩和而平穩(wěn)，沖擊小。制動結束后要求及時切除直流電源，以免因過熱損壞定子繞組。1-17．有一臺4級帶式運輸機，分別由M1～M44臺小功率交流電動機拖動，起動時要求按M1→M2→M3→M4順序依次間隔起動，停車時按相反順序依次間隔停車。試設計電氣控制線路，并設置必要的電氣保護。答：見紙質圖。1-18．某碼頭有一臺裝卸小車由一臺小功率三相籠型異步電動機拖動，其動作順序與控制的要求是：1）小車由原位起動前進到1位自動停留t1時間，裝第一種料。2）1位裝料完畢，自動返回原位，并停留t2時間，卸第一種料。3）卸料完畢，自動前進經1位不停留直到2位停t3時間裝第二種料。4）2位裝料完畢，自動返回至原位，停留t4時間卸第二種料。5）至此一個循環(huán)結束。此后按上述過程自動循環(huán)，直至完成裝卸任務，按停止按鈕。試設計電氣控制原理線路，并設置必要的電氣保護。答：見紙質圖。1-19．某機床由兩臺三相籠型異步電動機M1、M2拖動，其控制要求是：（1）M1功率較大，要求采用星形－三角形換接起動，停車帶有能耗制動。（2）M1與M2的起/停控制順序是：先開M1，經1min后方允許M2起動，停車順序相反，只有在M2停車后才允許M1停車。（3）M1、M2的起停控制均可以兩處操作。試設計電氣控制原理線路，并設置必要的電氣保護。答：見紙質圖。1-20．某機床電力拖動要求工作臺往復一次，其主軸電動機轉向改變一次。試以行程控制原則設計該部分控制的電氣原理圖。答：見紙質圖。1-21．電氣控制系統(tǒng)分析的任務是什么？分析哪些內容？應達到什么要求？答：任務：掌握電氣控制線路的工作原理、技術指標、使用方法、調試維護要求等。內容：1．設備說明書。2．電氣控制原理圖。3．電氣設備的總裝接線圖。4．電器元件布置圖與接線圖。要求：1．設備說明書中：1）設備的構造，主要技術指標，機械、液壓、氣動部分的傳動方式與工作原理。2）電氣傳動方式，電機及執(zhí)行電器的數(shù)目、規(guī)格型號、安裝位置、用途與控制要求。3）了解設備的使用方法，各操作手柄、開關、旋鈕、指示裝置的布置以及在控制線路中的作用。4）必須清楚的了解與機械、液壓部分直接關聯(lián)的電器（行程開關、電磁閥、電磁離合器、傳感器等）的位置、工作狀態(tài)及與機械、液壓部分的關系，在控制中的作用等。2．電氣控制原理圖分析電氣控制原理圖的主電路、控制電路、輔助電路、保護、聯(lián)鎖環(huán)節(jié)以及特殊控制電路等部分組成。還必須與閱讀其他技術資料結合起來。例如，各種電動機及執(zhí)行元件的控制方式、位置及作用，各種與機械有關的位置開關，主令電器的狀態(tài)等。分析出控制線路的主要參數(shù)和技術指標，估計出各部分的電流、電壓值，以便在調試或檢修中合理地使用儀表。3．電氣設備的總裝接線圖了解系統(tǒng)的組成分布狀況，各部分的連接方式，主要電氣部件的布置、安裝要求，導線和穿線管的規(guī)格型號等。4．電器元件布置圖與接線圖是制造、安裝、調試和維護電氣設備必需的技術資料，在調試、檢修中可通過布置圖和接線圖方便地找到各種電器元件和測試點，進行必要的檢測、調試和維修保養(yǎng)。1-22．在電氣控制線路分析中，主要涉及哪些資料的技術文件？說明電氣原理圖閱讀分析的基本方法與步驟。答：技術文件：1．設備說明書；2．電氣控制原理圖；3．電氣設備的總裝接線圖；4．電器元件布置圖與接線圖?；痉椒ㄅc步驟：1、分析主電路；2、分析控制電路；3、分析輔助電路；4、分析聯(lián)鎖與保護環(huán)節(jié)；5、分析特殊控制環(huán)節(jié)；6、總體檢查。1-23．說明X62W機床工作臺各方向運動，包括慢速自動進給和快速移動的控制過程，主軸變速及制動控制過程以及相互間聯(lián)鎖保護的工作原理。答：見書P50。

習題答案第二章題目2-1.什么是可編程控制器PLC？與繼電器控制和微機控制相比它的主要優(yōu)點是什么？2-2.各發(fā)展階段的PLC產品在其內部構成（CPU存儲器）、功能以及應用領域等方面有什么區(qū)別？2-3.PLC具有可靠性、抗干擾能力強的主要原因何在？PLC基本單元（主機）有哪幾部分組成？各部分的作用是什么？PLC內部存儲空間可分為哪幾部分？各部分的存儲內容是什么？2-6.FX2系列PLC內部供編程使用的軟器件有哪幾種？各有什么用途？2-7.特殊用途的輔助繼電器、數(shù)據(jù)寄存器有幾種類型？各有什么特點？2-8.FX2系列PLC提供幾種中斷源？其中斷指針標號（I□□□）是如何表示的？2-9.PLC采用什么工作方式？其特點是什么？開關量輸入信號的脈沖寬度有什么限制？通常PLC開關量的輸入響應延遲為多少？2-11.PLC掃描周期應包含哪幾部分時間？PLC最少響應時間是多少？I/0響應遲后的主要因素有哪些？提高I/O響應速度的主要措施有哪些？2-12.何謂I/O尋址方式？PLC的I/O尋址方式有幾種？2-13.PLC的開關量輸入與輸出方式有哪幾種？輸入、輸出電路包含哪些基本部分？構成模擬量I/O映象區(qū)的方式有哪幾種？2-14.PLC的定時器是如何組成的？采用何種計時方式？當前值和線圈邏輯狀態(tài)是如何刷新的？產生計時誤差的原因是什么？2-15.FX2系列PLC內部提供哪些類型的定時器？各類定時器的計時分辨率和計時范圍是多少？設定值K是如何計算？2-16.PLC的計數(shù)器是如何組成的？FX2系列PLC內部提供哪些類型的計數(shù)器？采用何種計數(shù)工作方式？各類計數(shù)器的最高頻率如何確定？第二章解答2-1.什么是可編程控制器PLC？與繼電器控制和微機控制相比它的主要優(yōu)點是什么？答：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計，它采用了可編程的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械或生產過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外圍設備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計?？删幊炭刂破魇且慌_專為工業(yè)控制而設計制造的專用計算機，它具有豐富的輸入輸出接口和較強的輸出驅動能力?？删幊炭刂破髦苯討糜诠I(yè)環(huán)境，有很強的抗干擾能力，廣泛的適應能力和應用范圍，這是區(qū)別于一般微機控制的一個重要特征?？删幊炭刂破髋c以往所講的鼓式、機械式的順序控制器以及繼電器式的程序控制器在“可編程”方面有著質的區(qū)別，后者是通過硬件或硬接線的變更來改變程序，而PLC引入了微處理半導體存儲器等新一代的微電子器件，并用規(guī)定的指令進行編程，能靈活的修改，即用軟件方式來實現(xiàn)“可編程”的目的。2-2.各發(fā)展階段的PLC產品在其內部構成（CPU存儲器）、功能以及應用領域等方面有什么區(qū)別？1.早期PLC（1969年～1972年）分立元件或中小規(guī)模集成電路組成運算器、控制器與I/O通道等電子電路，構成一臺準計算機。并采用磁芯存儲器。用戶存儲容量2K步以上。作為繼電器控制裝置的替代產品，控制規(guī)模小，價格昂貴，應用不廣泛。應用于邏輯順序控制、定時、計時控制。2.中期PLC（1973年～1989年）采用大規(guī)模集成電路并有8位或16位微處理器構成CPU。采用高密度、低功耗CMOSROMRAM存儲器，用戶存儲容量達8K步以上。特殊功能I/O模塊基本形成系列產品。適用于大、中規(guī)模的開關量與模擬量控制系統(tǒng)和一般聯(lián)網、通信監(jiān)控系統(tǒng)。價格大幅下降，應用廣泛。增加算術運算及數(shù)據(jù)處理與數(shù)字通信、聯(lián)網功能，并采用自診斷，容錯技術以提高可靠性。3.現(xiàn)代PLC（1990年～至今）采用超大規(guī)模集成電路和先進安裝技術并采用16位或32位高速大容量微處理器芯片構成CPU，并采用專用CPU系統(tǒng)。用戶存儲容量可達16K以上，各種智能I/O功能模塊不斷涌現(xiàn)?？蓸嫵纱笮头旨壜?lián)網控制系統(tǒng)實現(xiàn)圖像動態(tài)監(jiān)控和模擬網絡資源共享，實現(xiàn)工廠生產管理自動化。性價比大幅提高，應用遍及工業(yè)控制各種領域并能滿足各種特殊控制要求的需要。實現(xiàn)高速、大容量信息處理并增加復雜的數(shù)據(jù)運算與數(shù)據(jù)處理功能。具備更強的自診斷和故障處理能力，可靠性更高，通信、聯(lián)網能力更強。PLC具有可靠性、抗干擾能力強的主要原因何在？答：1、工作原理方面采用循環(huán)掃描、集中輸入與集中輸出的特殊工作方式。2、硬件設計方面采用模塊式結構并在I/O通道增加隔離、濾波、屏蔽與聯(lián)鎖等一系列先進的抗干擾措施；增加輸出聯(lián)鎖、環(huán)境控制和故障診斷與處理等電路；采用雙CPU構成冗余系統(tǒng)或由三CPU構成表決式系統(tǒng)；采用性能優(yōu)良的開關電源等。3、在軟件設計方面系統(tǒng)程序中設置實時監(jiān)控、自診斷、信息保護與恢復等程序與硬件電路相配合，實現(xiàn)各種各種故障的診斷、處理、報警顯示等功能。4、在制造工藝方面采用超大規(guī)模集成電路芯片、扁平封裝電路和表面安裝技術，對電子器件進行嚴格的篩選和老化處理。2-4PLC基本單元（主機）有哪幾部分組成？各部分的作用是什么？答：PLC主機主要由4個部分組成，各部分的作用如下：1.中央處理單元(CPU)1）接受并存儲從編程設備上位機或其他外圍設備輸入的用戶程序、數(shù)據(jù)等信息；2）自診斷，即自行檢查電源、存儲器、I/O和警戒定時器的狀態(tài)以及用戶程序中存在的語法錯誤；3）PLC投入運行后，以掃描方式接受現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)等信息，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術運算等任務，并將結果送入I/O映像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器中。待所有用戶程序執(zhí)行完畢最后將輸出寄存器的位狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置。如此循環(huán)運行，實現(xiàn)輸出控制、制表打印、顯示或數(shù)據(jù)通信等外部功能。2．存儲器用于存放系統(tǒng)程序,編程軟器件存儲區(qū)以及用戶程序與數(shù)據(jù)存儲區(qū)。3．輸入、輸出單元。PLC在程序執(zhí)行過程中要調用I/O映像區(qū)中各種輸入的開關量或數(shù)字量信號，當程序全部執(zhí)行完畢又要將I/O映像寄存器中各輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置。4．電源單元供內部電路工作外還可提供一定容量給外部傳感器等輸入裝置使用。2-5PLC內部存儲空間可分為哪幾部分？各部分的存儲內容是什么？答：1、系統(tǒng)程序存儲器用于存放系統(tǒng)程序。包括系統(tǒng)監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷程序等等。2、應用軟件存儲器又稱為系統(tǒng)RAM存儲區(qū)。由3部分組成，包括I/O映象區(qū)（開關量、模擬量I/O）、各類編程軟器件存儲區(qū)以及用戶程序與數(shù)據(jù)存儲區(qū)（PLC技術指標中存儲容量通常就是指該區(qū)域容量）。用于PLC運行中各類信息的存、取操作。2-6.FX2系列PLC內部供編程使用的軟器件有哪幾種？各有什么用途？答：輸入繼電器、輸出繼電器、定時器、計數(shù)器、狀態(tài)器、常數(shù)、數(shù)據(jù)寄存器、變址寄存器、地址指針寄存器。1、輸入繼電器用于PLC投入運行后讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)。2、輸出繼電器作用一是能提供無數(shù)常開、常閉接點用于內部編程，二是能提供一對常開接點驅動外部負載。3、輔助繼電器用于信號中繼、中間量寄存、建立標志等，并能提供無數(shù)對常開、常閉接點用于編程。4、狀態(tài)器用于步進指令和順序控制。5、常數(shù)用于定時器及計數(shù)器的計數(shù)常數(shù)。6、定時器作用相當于繼電器控制系統(tǒng)中的時間繼電器，用于定時控制。7、計數(shù)器計數(shù)器主要用于計數(shù)控制。8、數(shù)據(jù)寄存器用以存儲各種數(shù)據(jù)。9、變址寄存器用于用戶程序采用變址尋址方式時存放地址修正量。10、地址指針寄存器作為一種標號用于跳轉指令CJ或子程序調用指令CALL的跳轉或調用的地址指針。用于中斷服務子程序的地址指針。2-7.特殊用途的輔助繼電器、數(shù)據(jù)寄存器有幾種類型？各有什么特點？ 答：特殊用途型輔助繼電器可分為兩類：PLC運行中一類特殊型M的通斷狀態(tài)由系統(tǒng)程序驅動，在編制用戶程序時，只能調用其接點狀態(tài)，而不得使用其邏輯線圈。2、另一類特殊M的通斷狀態(tài)是由用戶程序驅動，當其線圈被接通時，由其接點動作來實現(xiàn)某一特殊功能。特殊用途數(shù)據(jù)寄存器分為以下兩型：1、一類特殊用途數(shù)據(jù)寄存器的內容是由系統(tǒng)程序寫入，用戶只能視作源操作數(shù)使用，只能讀取而不能改寫。2、另一類特殊用途數(shù)據(jù)寄存器的內容是由用戶程序寫入。在編制用戶程序時，用戶不得將它視作源操作數(shù)使用，只能視作目的操作數(shù)使用。2-8.FX2系列PLC提供幾種中斷源？其中斷指針標號（I□□□）是如何表示的？答：提供兩類中斷源：一類是外部請求信號的中斷源，I0□□～I5□□共6點，是這6個外部中斷源的中斷指針標號。中斷請求信號由高速輸入端X0～X5輸入并由CPU將輸入濾波時間自動設置在50μs。另一類是以一定時間間隔產生的內部中斷信號的中斷源。I6□□～I8□□共3點，是這3個中斷源的中斷指針標號。PLC采用什么工作方式？其特點是什么？答：PLC的工作方式是采用周期循環(huán)掃描、集中輸入與集中輸出的工作方式。各階段的工作內容與特點如下：（1）輸入采樣階段在輸入采樣階段輸入映像寄存器的內容才被刷新，在此后的兩個階段中，即使輸入狀態(tài)或數(shù)據(jù)發(fā)生變化，輸入映像寄存器相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變，直至下一個掃描周期的采樣階段才會改變。（2）用戶程序執(zhí)行階段排在梯形圖上面器件的狀態(tài)和數(shù)據(jù)在本周期會對排在其下面器件的狀態(tài)或數(shù)據(jù)產生影響，而下面被刷新器件的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只有在下一個掃描周期才會對排在上面的器件產生影響。（3）輸出刷新階段優(yōu)點主要是：在用戶程序執(zhí)行過程中PLC關閉I/O通道與外界無信息交換，使系統(tǒng)可靠性和抗干擾性明顯提高；串行工作方式可避免邏輯競爭與時序失配；簡化程序設計；通過定時掃描監(jiān)視診斷CPU內部故障，避免程序異常運行的不良后果。主要缺點：是響應滯后、速度慢。2-10.開關量輸入信號的脈沖寬度有什么限制？通常PLC開關量的輸入響應延遲為多少？答：脈沖有效電平寬度必須大于一個掃描周期才能保證在任何情況下讀入該脈沖信號。PLC通常均有10～20ms的輸入響應延遲時間2-11.PLC掃描周期應包含哪幾部分時間？PLC最少響應時間是多少？I/0響應遲后的主要因素有哪些？提高I/O響應速度的主要措施有哪些？答：在正常工作情況下一個掃描周期應包括以下的幾部分時間：自診斷、外部通信、采樣輸入、程序執(zhí)行、輸出刷新等。PLC的I/O響應最小時間時是：一個掃描周期T再加輸入、輸出濾波時間常數(shù)。延遲主要因素：掃描速度、輸入、輸出濾波時間、程序執(zhí)行時間。提高I/O響應速度的主要措施：有硬件和軟件兩方面措施。硬件方面的主要措施有：（1）提高掃描速度。（2）提供高速輸入端口以減小輸入濾波時間。（3）提供高速處理的特殊功能模塊供用戶選擇使用。軟件方面的措施主要有：（1）采用I/O立即刷新指令。（2）采用修改濾波時間常數(shù)指令。（3）采用中斷技術。（4）采用I/O直接刷新工作方式。2-12.何謂I/O尋址方式？PLC的I/O尋址方式有幾種？答：工業(yè)現(xiàn)場各I/O端口與PLC內部I/O映像區(qū)之間的對應地址關系所采用的方式謂之I/O尋址方式。PLCI/O尋址方式通常有以下幾種：1．固定的I/O尋址方式。2．開關設定的I/O尋址方式。3．用編程器設定的I/O尋址方式。2-13.PLC的開關量輸入與輸出方式有哪幾種？輸入、輸出電路包含哪些基本部分？構成模擬量I/O映象區(qū)的方式有哪幾種？答：有3種輸入方式：（1）直流輸入方式。（2）交流輸入方式。（3）交直流輸入方式。有3種輸出方式。（1）繼電器輸出方式。（2）晶體管輸出方式。（3）晶閘管輸出方式輸入、輸出電路包含的基本部分：輸入為整流、光電隔離、濾波、發(fā)光二極管指示（LED）等幾部分組成。輸出為指示、光電隔離、放大、二極管吸收保護、檢測、故障指示和繼電器等幾部分組成。模擬量I/O映象區(qū)的方式有3種：1、將連續(xù)變化的物理量轉換成標準的電壓或電流信號，然后通過模數(shù)轉換模塊將標準電信號轉換成數(shù)字量輸入到PLC中。2、在輸出刷新階段將I/O映象區(qū)中的數(shù)字量通過數(shù)模轉換模塊（D/A轉換輸出模塊）轉換成電流或電壓信號輸出驅動外部負載。。3、設置有專門的模擬量I/O映像區(qū)。2-14.PLC的定時器是如何組成的？采用何種計時方式？當前值和線圈邏輯狀態(tài)是如何刷新的？產生計時誤差的原因是什么？答：PLC的定時器是由軟件構成。計時方式：每個定時器在系統(tǒng)軟件RAM區(qū)中，占用兩個16位數(shù)據(jù)寄存器，用于存放計時設定值。，同時每個定時器還要占用3個位元件。一個為復位位，當該位狀態(tài)為1，則當前值寄存器清零。第二位為計時位，若該位為1同時復位位為0，表示計時條件滿足，該定時器開始計時，若該位狀態(tài)為0，則表示計時條件不滿足，定時器不工作。第三位是定時器線圈的邏輯狀態(tài)位，該位為0表示定時時間未到，該位為1則表示定時時間到。在用戶程序中可調用該位狀態(tài)去實現(xiàn)計時控制功能。當前值和線圈邏輯狀態(tài)的刷新：當PLC投入運行后，不同計時單位的硬件計數(shù)器便開始對本掃描周期進行計數(shù)，并將計數(shù)值存入相應的數(shù)據(jù)寄存器，當CPU掃描到END或FEND指令時，各硬件計數(shù)器當前值清零，同時將相應的各數(shù)據(jù)寄存器內的數(shù)依次累加到對應計時單位并滿足計時條件的各定時器的當前值寄存器中，完成一次定時器當前值刷新工作。2-15.FX2系列PLC內部提供哪些類型的定時器？各類定時器的計時分辨率和計時范圍是多少？設定值K是如何計算？答：有普通定時器和保持型定時器。計時分辨率1、為100ms(T0～T199)和10ms(T200～T245)，2、為T246～T255共10點為保持型定時器，計時分辨率分別為1ms（T246～249）和100ms(T250～T255)。計時范圍=16位保持型數(shù)據(jù)寄存器（1～32767）×計時分辨率（S）K=定時值（S）/計時分辨率（S）2-16.PLC的計數(shù)器是如何組成的？FX2系列PLC內部提供哪些類型的計數(shù)器？采用何種計數(shù)工作方式？各類計數(shù)器的最高頻率如何確定？答：PLC的計數(shù)器也是由軟機組成，每個計數(shù)器在系統(tǒng)軟器件RAM區(qū)中占用2個或4個16位數(shù)據(jù)寄存器，一個（或兩個）字元件為保持型用以存放計數(shù)設定值，另一個（或兩個）用以存放計數(shù)當前值。兩種類型計數(shù)器，一類是內部信號計數(shù)器，其中C0～C199加計數(shù)器共200點，C200～C234為32位雙向（加/減）計數(shù)共35點。這兩種計數(shù)器的頻率不高且均有普通型和保持型之分。另一類是外部信號高速計數(shù)器C235～C255共21點均為32位保持型，外部計數(shù)信號由高速輸入端子X0～X5輸入。計數(shù)器占用4個位元件。復位位和計數(shù)器線圈的邏輯狀態(tài)位，還用2個計數(shù)位，即計數(shù)位1和計數(shù)位2。其中計數(shù)位1用于存放上一個掃描周期中計數(shù)器計數(shù)條件滿足與否，計數(shù)位2用于存放本掃描周期計數(shù)器的計數(shù)條件滿足與否。在一般情況下，被測計數(shù)信號是以脈沖形式輸入，并在脈沖上升沿時刻計數(shù)。所以計數(shù)位1和計數(shù)位2均為0或1，以及計數(shù)位1為1、計數(shù)位2為0情況下該計數(shù)器均不計數(shù)。只有在計數(shù)位1為0、計數(shù)位2為1情況下該計數(shù)器才進入計數(shù)狀態(tài)，加計數(shù)器當前值加1，減計數(shù)器當前值減1，完成一次計數(shù)工作，在掃描到END或FEND指令時,CPU分別將正在計數(shù)的各計數(shù)器計數(shù)位2的狀態(tài)賦予計數(shù)位1。當計數(shù)器當前值達到其設定值時，該計數(shù)器的邏輯線圈位置1，在用戶程序中可調用該位狀態(tài)去實現(xiàn)計數(shù)控制功能。1、內部信號計數(shù)器C0～C234的計數(shù)頻率，某個計數(shù)器的最高計數(shù)頻率為fmax＝1/（2T）Hz。考慮PLC的輸入濾波時間常數(shù)和掃描程序的延遲影響，實際允許計數(shù)頻率智能取1/2fmax.例如：設掃描周期T=10ms，則fmax=1/（2T）=50Hz，實際計數(shù)頻率只能取25Hz。2、外部信號高速計數(shù)器的計數(shù)頻率計數(shù)信號從高速輸入端X0～X5輸入并與軟件相配合（采用REF和REFF指令）使輸入響應更快，計數(shù)工作一律采用中斷處理方式等等，使這些高速計時器的最高頻率可達10KHz。

習題答案第三章題目１.何謂編程語言？PLC常用的編程語言主要有哪幾種？２.梯形圖與繼電器控制線路圖有哪些異同點？３.為什么在梯形圖中軟器件觸點的使用次數(shù)不受限制？４.在梯形圖中為什么地址相同的輸出繼電器不能重復使用？５.FX2系列PLC的基本指令有幾條？各條指令的功能是什么？寫出圖3-111所示梯形圖的語句表。６.FX2系列PLC的步進指令有幾條？各有什么用途？寫出圖3-112所示狀態(tài)轉移圖的等效梯形圖和語句表。７.FX2系列PLC的功能指令有多少條？其用途是什么？如何計算功能指令塊的程序步？寫出圖3-113所是示梯形圖的語句表。８.設計一個用戶程序，當輸入常數(shù)滿足時，依次將C0~C9當前值轉換成碼送到輸出元件K4Y0，畫出梯形圖。（提示：用一個變址寄存器Z，首先0-（Z）每次（C0I）→（Z）+1→（Z），當（Z）=９時，Z復位從頭開始）９.設計一個控制變流電動機正轉，反轉和停止的用戶程序，要求從正轉運行到反轉運行之間的切換必須有２秒延時。10.FX2系列PLC提供有多少個中斷源？中斷源標號Ｉ８６６表示什么意思？11.掃描圖３-１１4所示梯形圖，在什么情況下Ｍ６０狀態(tài)由０變?yōu)椋保?2.圖３-１１5是一條轉速測量指令，試問脈沖發(fā)生器產生的脈沖由何處輸入？其測周期Ｔ等于多少？在掃描該梯形圖時Ｄ１０～Ｄ１２中存放什么內容？13.圖３-１１6是一條撥碼盤數(shù)據(jù)輸入指令，Ｘ１０是源數(shù)首址，占用多少個開關量輸入？其用途是什么？Ｙ２０，Ｄ０是目的操作首數(shù)首址，各占用幾個位元件和字元件？其用途是什么？常數(shù)Ｋ２表示什么？14.圖３-１１7是一條ＢＣＤ碼數(shù)據(jù)輸出顯示指令，Ｄ０是源數(shù)首址，占用幾個字元件？其作用是什么？Ｙ０是目的操作書首址。占用多少個開關量輸出？它們的作用是什么？常數(shù)Ｋ６表示什么？其取值范圍是什么？15.圖３－１１8所示梯形圖中，ＷＤＴ指令的作用是什么？在什么情況下必須使用該指令？在掃描該梯形圖時，為什么會造成死循環(huán)？16.試設計一個控制揀球機械手動作的用戶程序。其控制要求是：當吸盤在初始原位時（左上方左限ＳＱ１上限ＳＱ３受壓），按下啟動按鈕ＳＢ１機械手按如下順序將大球或小球分別自動放入各自箱件內：原位原位如此循環(huán)，若按下停止按鈕ＳＢ２，待一個循環(huán)結束，機械手在原位停止運行。17.有一條ＰＬＣ控制的產品檢驗傳輸線，當產品傳送到Ａ點，光電開關ＳＴ１發(fā)出信號并由ＳＴ２檢查產品合格與否。若ＳＴ１＝１，ＳＴ２＝１為合格產品，傳送帶繼續(xù)將產品送到前面成品箱內若ＳＴ＝１，ＳＴ２＝０則為次品，傳送帶運行３秒鐘到Ｂ點就停止運行，由機械手將次品送到次品箱內。機械手的動作順序是：伸出夾緊旋轉放松縮回旋轉→返回原位等待。機械手一旦復位經1秒延時，使送帶自動起動運行。機械手的動作由液壓電磁閥（均為單向閥）控制（線圈得電動作，失電復位）。起動停止運行由面板上的按鈕控制。試設計其用戶程序。18.試設計一個用戶程序，要求按下起動按鈕后，（Y0~Y47）40個輸出中每次有２個為１，每隔６秒鐘變化１次，即先是Ｙ0，Ｙ1為１，６秒到換成Ｙ２，Ｙ３為１（Ｙ０，Ｙ１即變?yōu)椋埃?，依次類推，直至Ｙ４６，Ｙ４７為１，６秒后從頭開始，循環(huán)１００次后自動停止運行。要求分別采用基本指令，步進指令和功能指令等不同方法設計該用戶程序。19.FX2系列PLC的X6端輸入一個脈沖寬度為400μs的引導脈沖，X2，X3與被測主脈沖相接。試設計一個測量主脈沖寬度的用戶程序，同時要求將測得主脈沖寬度存入D0中（測量精度為±０.１ms）。第三章解答１.何謂編程語言？PLC常用的編程語言主要有哪幾種？答：所謂編程語言是指用戶程序的表達方式。PLC常用的編程語言主要有：1、梯形圖；2、指令語句表；3、順序功能圖；4、級式編程語言；5、邏輯圖編程語言；6、高級編程語言。２.梯形圖與繼電器控制線路圖有哪些異同點？答：一個區(qū)別是繼電器線路圖為并行工作方式而梯形圖為串行工作方式；另一個區(qū)別是在繼電器線路圖中受硬件條件限制，各類器件如圖中按鈕與接觸器的常開、常閉接點的數(shù)量是有限的，而梯形圖中各類軟器件用于內部編程的常開、常閉接點使用次數(shù)不受限制。３.為什么在梯形圖中軟器件觸點的使用次數(shù)不受限制？答：因為PLC內部調用的常開、常閉觸點實質是位元件的電平信號，而內部電子電路采用的COMSRAM電子電路功耗極小，從而在有限的用戶程序容量內其使用次數(shù)不受限制。４.在梯形圖中為什么地址相同的輸出繼電器不能重復使用？答：因為PLC是以集中采樣、集中處理、集中輸出方式工作的，因此在梯形圖中總是相同地址的最后一個輸出繼電器的邏輯輸出有效。５.FX2N系列PLC的基本指令有幾條？各條指令的功能是什么？寫出圖3-92所示梯形圖的語句表。答：PLC的基本指令有20條。各條指令的功能見表3-2、3、4、5所示。６.FX2N系列PLC的步進指令有幾條？各有什么用途？寫出圖3-93所示狀態(tài)轉移圖的等效梯形圖和語句表。答：步進指令有2條。STL步進開始指令。在梯形圖中STL指令使用時狀態(tài)器接點符號是╢╟，它的一端與左母線相連，另一端與該狀態(tài)的控制線路相連。當使用STL指令后，左母線自動移至該狀態(tài)器接點右側，其后用LD、LDI或OUT、SET等指令，直至發(fā)生狀態(tài)轉移母線恢復原位。RET步進結束返回指令。在一系列STL指令后必須使用RET指令，以表示步進動作結束，母線恢復至原位。SETS0SETS0SETS20SETS20LDM8002SETS0STLS0LDX00SETS20STLS20OUTY0LDX01SETS21LDX01SETS22STLS21OUTY1LDX03STLS22OUTY2LDX02OUTY10LDX04SETS23STLS23OUTY3LDX05SETS24SETS26STLS24OUTY4LDX06SETS25STLS25OUTY5STLS26OUTY6LDX07SETS27STLS27OUTY7LDX10OUTS0RETEND７.FX2N系列PLC的功能指令有多少條？其用途是什么？如何計算功能指令塊的程序步？寫出圖3-113所是示梯形圖的語句表。答：功能指令有97條。用途是完成浮點運算的變換、比較、四則運算、開平方、三角函數(shù)、有時鐘運算、葛雷碼轉換、接點比較等。通常是采用操作碼占1步，每種16位操作數(shù)占2步，每種32位操作數(shù)占4步的原則來計算功能指令塊的程序占用步數(shù)。LDX20MOV(P)K4X000D256SFWRD256D257K100LDX21SFRD(P)D257D357K100LDM8000MOVD357K4Y000END８.設計一個用戶程序，當輸入常數(shù)滿