第二章电气控制电路的基本环节

PLC原理及应用习题集（适用的教材如下）教材：《电气控制与PLC应用》习题(电子工业出版社第2版,2012年2月) 参考《可编程序控制器原理及应用》习题(机械工业出版社第2版，吴中俊) 适用电气2010级第一章常用低压控制电器习题1、电气图中SB、SA、SQ、FU、KM、KA、KT分别是什么电气元件的文字符号？第二章电气控制线路的基本原则和基本环节习题1、现场调试现手头只有两个按钮、并且每一个按钮只有一个常开触点，设想可以增加别的电气元件，设计一台电动机的启动停止的控制电路。

2、思考题：某工厂控制室有一组照明灯，需要两地可以控制等亮与灭，试绘制其电路原理图。

第三章可编程控制器基础习题1、PLC的定义是什么？2、PLC有哪些主要特点？3、PLC有哪些主要功能？4、简述PLC用户程序的工作过程，有何特点？第四章S7-200PLC的系统配置习题1、特殊存储器标志位SM0.0、SM0.3、SM0.4、SM0.5的代表什么？2、S7-200 CPU221和CPU222的本机I/O是如何分配的？3、S7-200 CPU224和CPU226的本机I/O是如何分配的？4、S7-200 CPU224XP的本机I/O是如何分配的？5、S7-200的模拟量输入模块EM231的地址是如何分配的？6、S7-200的模拟量输出模块EM232的地址是如何分配的？7、S7-200 CPU224+16DI/16DO+4AI的地址是如何分配的？第五章S7-200可PLC的指令系统习题习题（可选做1～2题）1、设计一个开机自检灯闪亮的S7-200 PLC程序，开机后隔一秒，一个灯闪亮一秒停一秒；下一个灯灯闪亮一秒停一秒；共8个灯依次这样闪亮，用以检查灯的好坏。

要求写出I/O分配表，编制梯形图原理程序并写出助记符程序。

2、试写出西门子公司S7-200系列PLC的CPU224XP采集模拟输入值的控制程序（说明：CPU224XP和CPU224 DI/DO一样，只是多了模拟量的2AI/1AO）。

第2章电气控制线路的基本原则和基本环节一、填空题1．由第1章中介绍的按钮_______、_______、_______等有触头的低压控制电器所组成的控制线路，称为电气控制线路。

2．电气控制线路的表示方法有：_________、_________和电气安装接线图3种。

3．电气控制工程图中，文字符号分为_________和_________。

4．电气原理图是根据________而绘制的，具有结构简单、层次分明、便于_________电路的工作原理等优点。

5．电路各节点标记中，三相电源引入线采用_________、_________、_________标记，电源开关之后的三相交流电源主电路分别标记为_________、_________、_________。

6．控制电路的标记由_________组成，交流控制电路的标号以重要压降元件为分界，用奇数标号，_________用偶数标号。

直流控制电路中，_________按奇数标号，_________按偶数标号。

7．电气原理图中，所有电气元件的_________、_________必须采用国家规定的统一标准。

8．绘制原理图时，主电路用_________绘制在图面的_________，控制电路_________绘制在图面的_________。

9．绘制原理图时所有电路元件均按_________和_________的原始状态绘制。

10．电气元件布置图主要用来表明电气设备上所用电机、电器的_________。

11．电气安装接线图是按照电气元件的_________和_________绘制的。

12．绘制电气安装接线图时，各电气元件用规定的图形、文字符号绘制，同一电气元件各部件必须_________。

各电气元件的位置，应与_________一致。

13．在供电变压器容量足够大时，小容量笼型电动机可_________启动。

14．在电动机具有过载保护的电路中，FR的热元件应_________接在_________中，FR的常闭触点应串接在_________中。

第一节电气控制线路的规则第二节电气控制电路基本控制环节第三节三相交流电动机的启动控制第四节三相异步电动机的制动控制第五节电动机的可逆运行第六节三相异步电动机调速控制2第一节电气控制系统图常用的电气控制系统图有电气原理图与电气安装接线图。

一、电气原理图电气原理图是用来表示电路各电气元件中导电部件的联接关系和工作原理的图。

3例：CW6132型普通车床电气原理图45电气原理图一般分为主电路和辅助电路两个部分。

}主电路是电气控制线路中强电流通过的部分，是由电机以及与它相连接的电气元件如组合开关、接触器的主触点、热继电器的热元件、熔断器等组成的线路。

}辅助电路中通过的电流较小，包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路。

6（一）绘制电气原理图的原则：1．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．主电路用粗实线绘制在图的左侧或上方，辅助电路用细实线绘制在图的右侧或下方。

3．应按功能布置，各元件尽可能按动作顺序从上到下、从左到右排列。

4．同一电路的不同部分（如线圈、触点）为了表示是同一元件，要在电器的不同部分使用同一文字符号来标明。

5．所有电器的可动部分均以自然状态画出。

6．原理图上应尽可能减少线条和避免线条交叉。

各导线之间有电的联系时，在导线的交点处画一个实心圆点。

7图2-1 CM6132普通车床电气原理图（二）关于电气原理图图面区域的划分为了便于检索电气线路，方便阅读电气原理图，应将图面划分为若干区域，图区的编号一般写在图的下部。

图的上方设有用途栏，用文字注明该栏对应电路或元件的功能8（三）电气安装图电气安装图是用来表示电气控制系统中各电气元件的实际安装位置和接线情况，它有电器位置图和互连图两部分。

电气安装图的绘制原则是：1）电器位置图详细绘制出电气设备零件的安装位置。

图中各电气元件的代号应与有关电路图对应的元器件代号相同，在图中往往留有10％以上的备用面积及导线管（槽）的位置，以供改进设计时用。

【电气控制与PLC】课后习题及答案第一章课后习题参考答案2、何谓电磁机构的吸力特性与反力特性？吸力特性与反力特性之间应满足怎样的配合关系？答：电磁机构使衔铁吸合的力与气隙长度的关系曲线称作吸力特性；电磁机构使衔铁释放（复位）的力与气隙长度的关系曲线称作反力特性。

电磁机构欲使衔铁吸合，在整个吸合过程中，吸力都必须大于反力。

反映在特性图上就是要保持吸力特性在反力特性的上方且彼此靠近。

3、单相交流电磁铁的短路环断裂或脱落后，在工作中会出现什么现象？为什么？答：在工作中会出现衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁芯松散得到现象。

原因是：电磁机构在工作中，衔铁始终受到反力Fr的作用。

由于交流磁通过零时吸力也为零，吸合后的衔铁在反力Fr作用下被拉开。

磁通过零后吸力增大，当吸力大于反力时衔铁又被吸合。

这样，在交流电每周期内衔铁吸力要两次过零，如此周而复始，使衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至使铁芯松散。

5、接触器的作用是什么？根据结构特征如何区分交、直流接触器？答：接触器的作用是控制电动机的启停、正反转、制动和调速等。

交流接触器的铁芯用硅钢片叠铆而成，而且它的激磁线圈设有骨架，使铁芯与线圈隔离并将线圈制成短而厚的矮胖型，这样有利于铁芯和线圈的散热。

直流接触器的铁芯通常使用整块钢材或工程纯铁制成，而且它的激磁线圈制成高而薄的瘦高型，且不设线圈骨架，使线圈与铁芯直接接触，易于散热。

8、热继电器在电路中的作用是什么？带断相保护和不带断相保护的三相式热继电器各用在什么场合？答：热继电器利用电流的热效应原理以及发热元件热膨胀原理设计，可以实现三相电动机的过载保护。

三角形接法的电动机必须用带断相保护的三相式热继电器；Y形接法的电动机可用不带断相保护的三相式热继电器。

9、说明热继电器和熔断器保护功能的不同之处。

答：热继电器在电路中起过载保护的作用，它利用的是双金属片的热膨胀原理，并且它的动作有一定的延迟性；熔断器在电路中起短路保护的作用，它利用的是熔丝的热熔断原理，它的动作具有瞬时性。

电气控制与P1C课程教学大纲（E1ectricContro1andP1C）总学时数：40其中实验学时：0课外学时：0学分：2.5适用专业：电气工程与自动化、机电一体化等专业一、课程的性质、目的和任务：《电器控制和P1C》是电气工程与自动化、机电一体化、数控技术及应用、机械设计制造及其自动化等专业的一门专业必修课，是集计算机技术、自动控制技术和网络通信技术于一体的综合性学科。

它的内容与工厂控制设备密切相联，是一门实践性、应用性很强的实用课程。

通过本课程的学习，使学生获得常用低压电器元件、电气控制系统以及可编程序控制器（P1C）系统的基础知识、基本理论和基本设计方法，从而使学生在今后面临电器控制实际问题时具备分析和解决问题的技能，并具备独立设计一般电气控制系统的能力。

二、课程教学的基本要求：在本课程的学习中，要求学生深刻理解，牢固掌握电器控制设备的基本理论和基本设计方法，熟练掌握常用低电器元件的结构、常用控制系统的基本工作原理、P1C的编程和控制技术，对典型的机床控制电路和典型的P1C控制系统做出较深的理解和分析。

本课程总学时40学时，其中课堂教学为37学时，习题课与其它环节为3学时，实验教学为8学时包含在专业课实验模块中。

三、课程的基本要求、教学内容、重点和难点：第一章常用低压电器（4学时）（一）一般常用低压电器1、常用低压电器的工作原理，图形和文字符号；2、常用低压电器的组成、结构特点和用途。

3、常用低压电器的一般技术指标和选择方法。

（二）动力线路常用电器和智能电器1、动力线路常用电器的种类、工作原理，图形和文字符号；2、动力线路常用电器的结构、用途和选择方法3、智能电器的组成和基本原理及特点4、智能电器采用的新技术和新器件和实际应用重点：常用电器的机理、技术参数及选择条件。

难点：电磁式电器吸力与反力特性，断相保护热继电器、时间继电器和低压断路器。

第二章电气控制电路的基本控制环节（5学时）（一）电气控制线路基本知识、绘图方法和控制原则1、绘制电气控制线路应遵循的规则2、阅读和分析电气控制线路图的方法3、电气控制电路的时间原则控制、电流原则控制、转速原则控制和位置原则控制（二）常见的三相异步电动机基本控制电路1、鼠笼式异步电动机的全压和各种降压启动2、绕线式异步电动机的启动3、三相异步电动机的制动4、三相异步电动机的可逆运行5、三相异步电动机的调速（H）电气控制电路的保护1、电流型保护2、电压型保护3、位置、压力、温度、流量等方面的保护第三章电气控制系统分析（3学时）（一）CA6140车床的电气控制线路分析1、CA6140车床的基本结构和主要工作情况2、CA6140车床的电力拖动特点和控制要求3、CA6140车床的电气控制电路分析4、常见故隙分析及解决方法（二）X62型万能铳床的电气控制线路分析1、铳床的主要结构和运动形式2、铳床的电力拖动特点和控制要求3、铳床的电气控制电路分析4、铳床常见故隙分析及解决方法第四章电气控制系统的设计（2学时）（一）电气控制系统设计的内容和原则1、电气控制系统设计的基本内容2、电气控制线路设计的一般原则（二）电力拖动方案的确定原则和电机的选择1、拖动方式选择，调试方案选择2、电动机选择，启动、制动和反向要求（三）电气控制线路设计方法1、经验设计法2、逻辑设计法（四）电气控制系统的工艺设计1、电气设备总体配置设计2、元件布置图设计，电器部件接线图绘制第五章可编程控制器概述（3学时）（一）可编程控制器的基本概念、特点、发展历史和应用（二）可编程控制器的组成及各部分功能（三）可编程控制器的结构及软件（四）可编程控制器的工作原理第六章可编程控制器及其基本指令的应用（8学时）（一）可编程控制器的型号、模块及技术指标1、可编程控制器基本单元、扩展单元特殊模块的种类、型号2、可编程控制器的各种技术指标（二）可编程控制器软组件及功能1、软组件的分类编号和基本特征2、各种继电器的地址编号、特点及作用3、定时器、计数器的种类、特点、时间值的设定方法及控制机理4、数据寄存器的种类、特点及基本用途5、字元件基本形式、双字元件结构形式和位组合元件的构成（三）基本指令的编程方法及应用1、各种基本逻辑指令的功能、名称、符号、操作元件范围2、基本逻辑指令的编程应用3、梯形图和语句表的编程规则和注意事项（四）常用基本环节的编程1、电动机基本控制环节的编程2、定时器延时扩展的编程3、震荡和分频电路的编程（五）基本指令的编程实例重点：各类软元件的特点、构成形式、功能，基本指令的编程方法。

《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。

1-6 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。

第二章电器控制线路的基本控制环节2．1分析图2.43中各控制电路按正常操作时会出现什么现象？若不能正常工作加以改进。

2.2路。

2.3 试画出某机床主电动机控制线路图。

要求：⑴可正反转；⑵可正向点动；⑶两处起停。

答：要求电路图如下所示2.4 如图2.44所示，要求按下起动按钮后能依次完成下列动作： (1) 运动部件A 从1到2； (2) 接着B 从3到4； (3) 接着A 从2回到1； (4) 接着B 从4回到3；12344321DCBATNS AD 1F FA BM 1M S Q S Q S Q S Q12342.5 要求三台电动机M1、M2、M3按下列顺序起动：M1起动后，M2才能起动；M2起动KM2后，M3才能起动。

停止时按逆序停止，试画出控制线路。

2.6什么叫降压起动？常用的降压起动方法有哪几种？答：（1）降压起动即：在起动时减小加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流；而起动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。

（2）三相笼型异步电动机降压启动的方法有：定子绕组串电阻（电抗）启动、Y—△降压启动、延边三角形降压启动、自耦变压器降压启动。

2.7 电动机在什么情况下应采用降压起动？定子绕组为Y形接法的三相异步电动机能否用Y—△降压起动？为什么？答：当电源容量小于180KV，电动机容量在小于7KV的情况下通常采用降压启动。

Y—△降压启动不适合定子为Y形接法的三相异步电动机，在启动后电机会仍然处于低压运行。

2.8 找出图2.45所示的Y—△降压起动控制线路中的错误，并画出正确的电路。

2.9 试分析图2.20所示的电路中,当KT延时时间太短及延时闭合与延时打开的触点接反后,电路将出现什么现象?答：（1）当KT延时时间太短电动机未完全启动之前就工作（2）延时闭合与延时打开的触点如果接反，则电路一旦通电，KM2线圈即可得电，电动机不经过星形启动就工作三角形正常运行状态。

2.10 找出图2.46 —△降压起动控制线路中的错误，并画出正确的电路。