PLC应用技术第二版 弭洪涛 课后习题答案

第一章PLC应用基础

1-1 简述接触器、继电器各有什么特点？其主要区别是什么？

接触器是利用电磁力的作用使主触点接通或断开电动机或其他负载主电路的控制电器。接触器具有比工作电流大数倍的接通能力和分断能力，可以实现频繁的远距离操作。接触器最主要的用途是控制电动机的启动、正反转、制动和调速等。

继电器是一种根据特定形式的输入信号的变化而动作的自动控制器。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。 1-2 交流电磁线圈中通入直流电会发生什么现象？

交流电磁线圈的特点是匝数少、电阻小，靠感抗限制线圈电流，通入直流电后因感抗为零，将会造成线圈电流过大而烧毁。

1-3 直流电磁线圈中通入交流电会发生什么现象？

直流电磁线圈的特点是匝数多、电阻大，靠电阻限流，而铁心由整块工程纯铁制成，这样通入交流电后，将在铁心中产生较大的磁滞和涡流损耗，间接造成线圈过热而烧毁。 1-4带有交流电磁机构的接触器，线圈通电后衔铁被卡住，会发生什么现象？为什么？ 根据交流电磁机构的特性可知，交流电磁铁的线圈电流I与工作气隙δ成反比，如果线圈通电后衔铁被卡住，工作气隙δ一直很大，因此电磁线圈的电流I也一直很大，电磁线圈将被烧毁。

1-5 带有直流电磁机构的接触器是否允许频繁操作？为什么？

带有直流电磁机构的接触器适于频繁操作，根据直流电磁机构吸力特性可知，直流电磁机构线圈的电流I与工作气隙δ无关，因此线圈电流I的大小不受衔铁状态的影响，所以带有直流电磁机构的接触器频繁操作时，不会造成线圈过热。 1-6 交流电磁铁的铁心端面上为什么要安装短路环？

根据交流电磁机构的吸力特性可知，电磁吸力F随时间周期变化，且每周期有两次过零点，也就是说F有两次小于机械负载反力Fr ，衔铁有两次“拍合”铁心的现象，引起电磁噪声，因此在铁心端面的2/3处安装短路环，从而产生相差一个相位的两个磁通Φ1和Φ2，Φ1和Φ2分别产生两个分力F1和F2，其合力F= F1+F2总大于反力，这样就消除了电磁噪声。

1-7 交流接触器能否串联使用？为什么？

交流接触器不能串联使用， 既使外加电压是两个线圈额定电压之和，也是不允许的。因为每个线圈上所分配到的电压与线圈阻抗成正比，而两个电器的动作总是有先有后，不可能同时吸合。假如一个接触器先吸合，则其磁路闭合，线圈电感显著增加，因而在该线圈上的电压降也相应增大，使另一个接触器的线圈电压达不到动作电压，从而使工作气隙δ一直

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很大，由于交流电磁铁的线圈电流I与工作气隙δ成反比，将造成线圈过热而烧毁。 1-8 直流电磁式时间继电器的延时原理是怎样?如何整定延时范围？ 直流电磁式时间继电器断电延时原理是利用楞次定律，方法有两种：

1、阻尼铜套法：当线圈通电时，衔铁处于释放位置，气隙大，磁阻大，磁通小，所以阻尼铜套的作用很小，可不计延时作用，而线圈断电时，由于电流瞬间减小，根据楞次定律阻尼铜套中将产生一个感应电流，阻碍磁通的变化，维持衔铁不立即释放，直至磁通通过阻尼铜套电阻消耗逐渐使电磁吸力不足以克服反力时，衔铁释放，从而产生了断电延时。

2、短接线圈法：当电磁线圈断电时，立即把线圈短接，根据楞次定律线圈中将产生一个阻碍磁通变化的感应电流，维持衔铁不立即释放，从而产生断电延时。

延时范围的调整：

（1）改变释放弹簧的松紧度：释放弹簧越紧，释放磁通越大，延时越短。 （2）改变非磁性垫片厚度：垫片厚度增加，延时增加。

（3）为增大断电延时，对带阻尼套的时间继电器可兼用短接线圈法。 1-9 交流电压继电器与直流电压继电器在结构上有什么不同？

二者均为电压线圈，但有交流和直流之分。交流电压线圈的特点是匝数少、电阻小，靠感抗限制线圈电流，铁心由硅钢片叠铆而成；直流电压线圈的特点是匝数多、电阻大，靠电阻限流，铁心由整块工程纯铁制成。

1-10 直流电压继电器与直流电流继电器在结构上有什么不同？

直流电压继电器的线圈是电流线圈，它与负载串联以反映负载电流的变化，故它的线圈匝数少而导线粗；直流电压继电器的线圈是电压线圈，导线细、电阻大、与负载并联以反映电路电压的变化。

1-11 Y形接法的三相异步电动机能否采用两相结构的热继电器作为断相和过载保护？△

接法的三相异步电动机为什么要采用带有断相保护的热继电器？

电动机为Y接时，若任一相发生断相，另外两相电流增大，由于线电流等于相电流，流过绕组的电流与流过热元件的电流增加比例相同，因此采用普通两相式热继电器既可实现断相保护；若供电线路严重不平衡或电动机绕组内部发生短路或绝缘不良等故障时，就可能使绕组某一相电流比其它两相高，若恰好在这一相中没有热元件，则不能起到保护作用。此时须采用三相结构的热继电器。

电动机为△接时，若发生断相故障，流过绕组的电流与流过热元件的电流不相同，而热继电器按线电流整定，整定值比绕组相电流大，因此故障线电流达到动作值以前，绕组电流就已超过额定电流，使绕组过热烧毁。因此必须采用带断相保护的热继电器。

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1-12试设计可以从两地控制一台电动机，能实现点动工作和连续运转工作的控制线路。

L1 L2 L3 QU1V1W1 U1 FU 2 FR SB1FU1 KM1 SB'1 SB'3 FR SB2 SB'2 SB3 KM NKM M1 3~

1-13在没有时间继电器的情况下，设计一个用按钮和接触器控制电动机串电阻降压启动的

控制线路。

L1 L2 L3 QU1V1W1 FU1U1 FU 2 FR KM1 KM2SB1 KM1 KM2RSB2 SB3 KM2 FR NKM1 KM2

1-14试设计一控制线路，要求：按下按钮后，KM1通电，经10s后，KM2通电，经5s后，

KM2释放，同时KM3通电，再经15s，KM1、KM3同时释放，在任何时刻，按停止按钮线路停止工作。

M1 3~ 3

U FUSB1 KM1SB2 KM1KT 2KT1KT2 KM2 KT2KM3KT3 KT 3N KT1

原则串电阻三级启动。

L1 L2 L3 QU1V1W1 1-15试设计一绕线式异步电动机的控制线路，要求：①用按钮实现单方向运转；②按时间

FU1U1 FU2KM1 FRSB2SB1 KM1 M1 3~ KM1 KT1KT3KT3KM4 KMKM44KT1 KM2KM3 KM3N KT2 KM4KT2KM2

1-16图1－65所示TPH31系列滑环式异步电动机通用屏能实现几级调速？线路有哪些保护？

分别是哪些元件实现的？当主令控制器的手柄在第二位时，有哪些线圈通电？

答：TPH31系列滑环式异步电动机通用屏能实现三级调速；有4种保护：短路保护（QF、QF1）、过载保护（KA1、KA2、KA3）、失压保护（KV、KM1、KM2、KM3）、零位保护（KV、SA）；当主令控制器的手柄在第二位时，线圈KV、KM1、KM2、KB、YB、KA1、KA2、KA3通电。 1-17试设计一小车运行的控制线路，小车由异步电动机拖动，其动作过程如下：

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（1）小车由原位开始前进，到终点自动停止。 （2）小车在终点停留2min后自动返回原位停止。

（3）要求能在前进或后退途中任意位置启动和停止。

SQ1 起点 终点SQ2 L1L2L3Q U2 FU2 FR FU1 SB1 KT SB3 KM1SB2 KM2KM1 KM2 SQ2 FR SQ2 KM2 SQ1 KM1 KT KM1 KM2

1-18设计预警启动线路，要求：按下启动按钮后，电铃响，10s后KM启动再过10s后电铃

停。

SB1SB2HAM 3~ N KAKAKM1KT1KT1KT2KT1KM1KM1 1-19两台电机连锁启停控制线路，要求:M1启动后，M2才启动；M2停止后，M1才停止。

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L1 L2 L3 QU1V1W1 U1 FU 3 SB1FR1 SB3 FR2 FU1FU2KM2 KM KM1 KM2SB2 KM1 SB4 KM1 FR1 FR2 N KM1 KM2

1-20设计闪光电源控制线路，要求：线路发生故障（KA闭）时，信号灯HL亮2s，灭1s，

周而复始，直到按下解除按钮。

SBKAHLKT1M1 3~ M2 3~ KKKT2KT1KT1KT2

第二章PLC的结构和特点

2.1 PLC工作过程分为几个阶段?

PLC一般采用循环扫描工作方式，其工作过程一般分为四个阶段：系统监测阶段、执行外围设备命令阶段、程序执行阶段、输入/输出刷新阶段。 2.2 什么是PLC的扫描周期？扫描周期如何计算？

PLC完成一个扫描周期所需要的时间，称为扫描周期；将一次工作循环中系统监测阶段、执行外围设备命令阶段、程序执行阶段、输入/输出刷新阶段所需的时间加在一起计算扫描周期。

2.3 什么是PLC的响应时间?在输出采用循环刷新和直接刷新方式时,响应时间有何区别? 从PLC收到一个输入信号到PLC向输出端输出一个控制信号所需的时间，就是PLC的响应时间，使用循环刷新时，在一个扫描周期的刷新阶段开始前瞬间收到一个信号，则在本周期内该信号就起作用了，这时响应时间最短，等于输入延时时间、一个扫描周期时间、输

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出延迟时间三者之和；如果在一个扫描周期的I/O更新阶段刚过就收到一个信号，则该信号在本周期内不能起作用，必须等到下一个扫描周期才能起作用，这时响应时间最长，它等于输入延迟时间、两个扫描周期时间与输出延迟时间三者之和；在使用直接输出刷新时，最长响应时间等于输入延迟时间、一个扫描周期时间、输出延迟时间三者之和。 2.4 PLC的基本配置包括那些部分？

CQM1的基本配置包括CPU、内存单元、I/O模块、电源、简易编程器等。 2.5 接终端扩展和接模块扩展配置各有什么特点？

接终端扩展特点：在CQM1主机部分接B7A接口单元，而在远程接相应终端，终端与接口间由双绞线连接。最大传距离可达500m。

接模块扩展的特点：在CQM1主机部分安装G730主控单元，其上装有RS-485接口，而在远程，各模块依次连接，然后再通过双绞线与主控单元相连。最大传送距离可达200m。 2.6 如何进行传感器模块的示教调整？其步骤如何？

示教的目的是调整传感器灵敏度，起调整步骤如下： （1）将目标放在探头之间。 （2）设远程控制器为SET模式。

（3）按示教按钮，示教指示灯（橙色）亮。

（4） 目标移出探头工作区，若示教成功，示教指示灯将转为绿色；若不成功，则仍为橙色，并闪烁。这时应改变目标与探头的距离，返回步骤（2）

（5）把远程控制器的模式设为RUN，以完成这次示教。 2.7 CX-P编程软件有那些功能？

1. 为适用的PLC建立和编辑梯形图或助记符程序 2. 建立和检索I/O表 3. 改变CPU单元的操作模式

4. 在个人计算机和PLC之间传送程序、内存数据、I/O表、PLC设置值和I/O注释 5. 在梯形图显示上监控I/O状态和当前值，在助记符显示上监控I/O状态和当前值，以及

在I/O内存显示上监控当前值。

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第三章PLC的基本指令及编程

3-1 写出图3-1对应的指令语句表。

10000 01600 图3-1 习题3-1图 00000 01600 10000 00001 00002 01601 10000 T00 00003 00004 TIM000 #0100 10000 解答：梯形图和指令语句的转换，首先要划分好各电路块。电路块由简单串并联的接点组成，当电路块处理完后，再用电路块的串并联指令将其连接起来。有分支时，应使用暂存继电器记忆分支点。图3-1对应的语句表如下：

LD 00000 AND-NOT 00001 LD OR AND AND OR-LD

01600 10000 00002 01601

LD 10000 AND-NOT 01600 OR-LD LD OR AND-LD OUT AND OUT LD AND TIM

TR0 00003 10000 TR0 00004 000

10000 T00

#0100

3-2 画出下列指令语句表对应的梯形图。 ① LD 00000 OR 00001 AND-NOT 00002 OR 00003 LD 00004 AND 00005 OR 00006 AND-LD

OR 00007

8

OUT 10000 ② LD 00000 AND 00001

OUT TR0 AND-NOT 01601

OUT 01600 LD TR0 OUT 01601 LD 01600 LD C000 OR 25315 CNT 000 #0002 LD 01600 OR 01601 OR 10000

AND-NOT C000 OUT 10000

解答：将指令语句转换成梯形图时，首先应将以LD指令为起点的电路块找出来，然后根据两个电路块后面的指令确定其相互关系。 ①如图3-2所示。

00000 00002000010000300007 00004 00005 10000 00006 图3-2 习题3-2①梯形图

②如图3-3所示。

00000 00001 01601 01600 01601 01600C00025315 CNT000 #0002 01600 0160110000 C000 10000 图3-3 习题3-2②梯形图

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3-3 对图3-2所示各梯形图进行化简，然后写出指令语句表。

00000 00001 01600 00002 10000 00001 00002 00003 00004 1000000004 00005 10000 （b）00006 （a）00000 00001 10000 10000 00002 00003 00004 10001 （c） 图3-4习题3-3图

00004 00005 0000300001 解答：首先将图3-4各梯形图简化成图3-5形式。

01600 00002 0000010000 10000 10000 00006 00004 （b）00001 00002 （a）10000 00003 00004 0000010000 0000110000 0000300001 00004 00002 （c） 图3-5 习题3-3简化后的梯形图

对应的指令语句表如下：

a） LD 01600

AND 00002 LD-NOT 00001 OR-LD

AND 00000 OUT 10000 b）LD-NOT 00004 AND 00005 LD 10000 AND 00006

OR-LD

AND 00003 LD 00002

10

00002C002 25314 01601 25315H0000 KEEP01600 SFTH00H0001601 H0001 T000 H0002T001H0003T000 H0004T001H0001T000H0003H0002#60T000H0004H0001#9010000 00000 H000310001 00001 10001 C002C002C00200003 #120KEEP10002图4-10 习题4-8梯形图

4.9要求：按下启动按钮后，能根据图4-11所示依次完成下列动作： (1)A部件从位置1到位置2。 (2)B部件从位置3到位置4。 (3)A部件从位置2回到位置1。 (4)B部件从位置4回到位置3。 用PLC实现上述要求，画出梯形图。

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0000000001SNXTLR0000 STEPLR0000 25313100000000200003SNXTLR0001STEPLR000125313100020000400002SNXTLR0002STEPLR000225313100010000100004SNXTLR0003STEPLR0003253131000300000SNXTLR0004STEPEND图4-12 习题4-9梯形图

4.10试设计一个4层电梯PLC控制系统，要求：某层楼有呼叫信号时，电梯自动运行到该楼层后停止；如果同时有2或3个楼层呼叫时，依先后顺序排列，同方向就近楼层优先； 电梯运行到先呼叫的楼层时，待门关严后，电梯自行启动，运行至下一个楼层。 解：首先进行通道分配：

输入信号：

一层内选指令按钮00000 二层内选指令按钮00001 三层内选指令按钮00002 四层内选指令按钮00003 一楼向上呼梯按钮00004 二楼向上呼梯指令00005

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三楼向上呼梯指令00006 二楼向下呼梯指令00007 三楼向下呼梯指令00008 四楼向下呼梯指令00009

1~4层行程开关（并联）00010 手动开门按钮00011 输出信号：

电梯上行及指示10000 电梯下行及指示10001 一层到站指示10002 二层到站指示10003 三层到站指示10004 四层到站指示10005 呼梯信号指示10006 开门状态指示10007

一楼内选信号指示10100 二楼内选信号指示10101 三楼内选信号指示10102 四楼内选信号指示10103 一楼向上呼叫指示10104 二楼向上呼叫指示10105 三楼向上呼叫指令10106 二楼向下呼叫指示10107 三楼向下呼叫指令10108 四楼向下呼叫指令10109

电梯控制的PLC梯形图如图4-13所示。

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00000101000170010100DIFD0180000001101010170110101DIFD0180100002101020170210102DIFD0180200003101030170310103DIFD018030000410104017001010401605DIFD018040000510105017011010501605DIFD018050000610106017021010601605DIFD018060000710107017011010701604DIFD018070000810108017021010801604DIFD018080000910109017031010901604DIFD018090001010000100010160001600DIFU01600CNTR000#000325313MLPXC000#0000017图4-13-1 习题4-10梯形图1

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1010001601101011010210103101040160210105110106101071010810109018000160201801018020180301804018050180601807018080180901604100071000101603100000160510007100000160310001017001000201701100030170210004017031000501704100061010101701017021010210103017030160501604图4-13-2 习题4-10梯形图2

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