电气控制与plc应用第二章

电气控制与PLC应用-电气控制实训教案第一章：电气控制基础1.1 电气控制概述了解电气控制的基本概念、分类和应用领域。

掌握电气控制系统的组成和功能。

1.2 常用低压电器熟悉常用的开关、接触器、继电器、保护器等低压电器的结构和原理。

学习电器符号和功能，并能够识别和应用。

第二章：电气控制线路设计2.1 控制电路的基本设计原则掌握控制电路设计的基本原则和方法。

学习如何选择合适的控制电器和保护元件。

2.2 常用控制电路学习常用的控制电路图和原理，如启动、停止、正反转、调速等。

分析实际电路图，并进行解读和应用。

第三章：PLC基础3.1 PLC概述了解PLC的定义、功能和工作原理。

掌握PLC的组成部分和各部分的作用。

3.2 PLC编程软件的使用学习PLC编程软件的安装和界面操作。

熟悉编程软件的功能和编程的基本操作。

第四章：PLC编程技术4.1 PLC编程语言学习PLC编程的基本语言，如指令表、逻辑功能图、功能块图等。

掌握不同编程语言的特点和应用场景。

4.2 常用PLC指令学习常用的PLC指令及其功能和使用方法。

掌握指令的编程和应用技巧。

第五章：电气控制与PLC应用实例5.1 电动机控制实例分析电动机控制系统的需求，设计电气控制电路。

利用PLC实现电动机的控制，并进行编程和调试。

5.2 自动化生产线实例了解自动化生产线的组成和工作原理。

学习如何利用PLC实现生产线的控制和自动化。

第六章：常用PLC品牌及选型6.1 常用PLC品牌介绍熟悉国内外常见的PLC品牌，如西门子、三菱、欧姆龙等。

了解各品牌PLC的特点、性能和应用领域。

6.2 PLC选型原则掌握PLC选型的原则和步骤。

学习如何根据实际应用需求选择合适的PLC型号。

第七章：PLC系统设计与调试7.1 PLC系统设计学习PLC系统设计的一般流程和方法。

掌握PLC系统硬件选型、软件编程、参数设置等环节。

7.2 PLC系统调试与维护学习PLC系统的调试方法和技巧。

第2章 电气控制线路的基本原则和基本环节习题与思考题1. 自锁环节怎样组成？它起什么作用？并具有什么功能？答：在连续控制中，将接触器的常开辅助触头QA 与自复位启动按钮SF 并联，即可形成自锁环节。

当启动按钮SF 松开后，接触器QA 的线圈通过其辅助常开触头的闭合仍继续保持通电，从而保证电动机的连续运行。

这种依靠接触器自身辅助常开触头而使线圈保持通电的控制方式，称自锁或自保。

起到自锁作用的辅助常开触头称自锁触头。

所以自锁环节的功能就是在启动按钮松开后，能够保持接触器线圈一直通电，使电动机连续运行。

2. 什么是互锁环节？它起到什么作用？答：控制线路要求QA1与QA2不能同时通电时，为此要求线路设置必要的联锁环节。

将其中一个接触器的常闭触头串入另一个接触器线圈电路中，则任何一个接触器先通电后，即使按下相反方向的启动按钮，另一个接触器也无法通电，这种利用两个接触器的辅助常闭触头互相控制的方式，叫电气互锁，或叫电气联锁。

起互锁作用的常闭触头叫互锁触头。

复合按钮的常闭触头同样也可起到互锁的作用，这样的互锁叫机械互锁。

利用成对使用的机械联锁接触器，加上电气互锁，可形成机械、电气双重互锁。

互锁环节的作用就是防止QA1与QA2同时通电造成电源短路等危险。

3. 分析如图2-50所示线路中，哪种线路能实现电动机正常连续运行和停止？哪种不能？为什么？答：（c ）和（f ）能实现电动机正常连续运行和停止，因为按下SB1，接触器KM 线圈通电并自锁，电动机连续运行；按下SB ，KM 线圈断电，电动机停止。

图2-50 习题3图（a ）（b ）（c ） （d ）（e ）（f ）其他则不能，因为图（a）接触器KM线圈不能得电，故不能启动；图（b）能启动连续运行，但不能切断接触器线圈供电，即不能停止；图（d）会引起电源短路；图（e）线圈不能保持连续通电。

（图中，SB1为启动按钮开关，SB为停止按钮开关。

）4.试采用按钮、刀开关、接触器和中间继电器，画出异步电动机点动、连续运行的混合控制电路。

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。

第二章习题与思考题参考答案1.电气图中，SB、SQ、FU、KM、KA、KT分别是什么电气元件的文字符号?答：SB-控制按钮；SQ-行程开关；FU-熔断器；KM-接触器；KA-中间继电器；KT-时间继电器。

2.说明“自锁”控制电路与“点动”控制电路的区别，“自锁”控制电路与“互锁”控制电路的区别。

答：依靠接触器自身辅助触点而使其线圈保持通电的现象称为自锁，起自锁作用的辅助触点称为自锁触点。

“一按（点）就动，一松（放）就停”的电路称为点动控制电路。

点动电路为“一按（点）就动，一松（放）就停”，不需要自锁触点，因短时工作，电路中可不设热继电器作过载保护；而自锁电路需要在起动按钮的两端并联自锁触点，在按下起动按钮并松开后，依靠自锁触点（接触器自身的辅助常开触点）接通电路，因电路工作时间较长，需要设热继电器作过载保护。

自锁是接触器（或其他电磁式电器）把自身常开辅助触点并接在起动按钮的两端，其作用是松开起动按钮后通过该常开辅助触点保持线圈通电。

互锁是把两个接触器的常闭辅助触点分别串接在对方接触器线圈的电路中以达到相互制约的作用。

即其中任一接触器线圈先通电吸合，另一接触器线圈就无法得电吸合。

3.什么叫减压起动?常用的减压起动方法有哪几种?答：减压起动：利用起动设备将电源电压适当降低后加到电机定子绕组上起动，以减小起动电流，待电机转速升高后再将电压恢复至额定值的起动方法称为降压起动。

笼型异步电动机常用的减压起动方法有：定子绕组串电阻减压起动、星-三角减压起动、自耦变压器减压起动、延边三角形减压起动和使用软起动器起动等方法。

绕线转子异步电动机减压起动方法主要有转子绕组串电阻减压起动方法。

4. 电动机在什么情况下应采用减压起动?定子绕组为星形联结的三相异步电动机能否用星-三角减压起动?为什么?答：当电动机容量大于10kW以上通常采用降压起动。

正常运行时定子绕组为三角形联结的笼型异步电动机，可采用星-三角减压起动方法来限制起动电流。

第1章习题答案1.1 图形符号通常是指用于图样或其他文件表示一个设备或概念的图形、标记或字符。

文字符号是用于标明电气设备、装置和元器件的名称、功能、状态和特征的，可在电器设备、装置和元器件上或其近旁使用，是用以表明电器设备、装置和元器件种类的字母代码和功能字母代码。

图形符号由符号要素、限定符号、一般符号以及常用的非电气操作控制的动作（如机械控制符号等），根据不同的具体器件情况构成。

文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。

1.2 电气原理图是说明电气设备工作原理的线路图。

表示各种电气设备在机械设备和电气控制柜中的实际安装位置。

电气互连图是用来表明电气设备各单元之间的接线关系的。

电气原理图中不考虑电气元件的实际安装位置和实际连线情况，只是把各元件按接线顺序用符号展开在平面图上，用直线将各元件连接起来。

电气设备安装图提供电气设备各个单元的布局和安装工作所需数据的图样。

电气互连图一般不包括单元内部的连接，着重表明电气设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接。

1.3 接触器主触点被卡住、触点熔焊在一起可能引起动铁心不能释放。

应立即切断电源。

1.4 中间继电器触点因为通过控制电路的电流容量较小，所以不需加装灭弧装置。

当被控电动机启动电流小于中间继电器触点的额定电流时。

1.5 电动机启动时的启动电流很大，启动时热继电器不会动作。

因为电动机启动时间短，热继电器来不及动作。

1.6 JS7－A型时间继电器电磁机构翻转180°安装后，通电延时型可以改换成断电延时型，那么这种时间继电器就具有四种类型的触点：延时闭合动合触点；延时断开动断触点；延时断开动合触点；延时闭合动断触点。

1.7 按钮互锁正、反转控制线路存在的主要问题是容易产生短路事故。

电动机正转接触器主触点因弹簧老化或剩磁的原因而延迟释放时，或者被卡住而不能释放时，如按下反转按钮，则反转接触器又得电使其主触点闭合，电源会在主电路短路。

1.10 正转和反转。

第2章《电气控制线路基础》思考题与练习题、三相笼型异步电动机在什么条件下可直接启动?试设计带有短路、过载、失压保护的三相笼型异步电动机直接启动的主电路和控制电路，对所设计的电路进行简要说明，并指出哪些元器件在电路中完成了哪些保护功能?答：三相笼型异步电动机在小于10KW的条件下可直接启动。

题、单向全压启动控制线路、某三相笼型异步电动机单向运转，要求采用自耦变压器降压启动。

试设计主电路和控制电路，并要求有必要的保护措施。

、自耦变压器降压启动控制线路、某三相笼型异步电动机单向运转，要求启动电流不能过大，制动时要快速停车。

试设计主电路和控制电路，并要求有必要的保护。

L1L2FA2QA1SF2BBQA2QA3BSSF1QA1QA1QA3nQA3FA1控制电路L13M1L2L3FA0QA0QA3BB1QA1QA2RBS主电路MA、某三相笼型异步电动机可正反向运转，要求降压启动。

试设计主电路和控制电路，并要求有必要的保护。

、星形-三角形降压启动方法有什么特点并说明其适用场合?答：正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机，可采用星形-三角形降压启动方式来限制启动电流。

星形-三角形降压启动的特点：1、启动时将电动机定子绕组接成星形，当转速接近额定转速时，定子绕组改接成三角形，使电动机在额定电压下正常运转。

2、启动时将电动机定子绕组接成星形，加到电动机的每相绕组上的电压为额定值的31。

3、星形启动电流降为原来三角形接法直接启动时的1/3，启动电流约为电动机额定电流的2倍左右，从而减小了启动电流对电网的影响。

4、启动转矩也相应下降为原来三角形直接启动时的1/3，转矩特性差。

星形-三角形降压启动线路适用于电动机空载或轻载启动的场合。

、软启动器的启动和停车控制方式一般有哪些?与其他的启动方式相比有什么优点?答：(1)、斜坡升压启动方式(2)、转矩控制及启动电流限制启动方式软启动装置采用电子启动方法，其主要特点是：具有软启动和软停车功能，启动电流、启动转矩可调节，另外还具有电动机过载保护等功能。

第2章电气控制线路的基本原则和基本环节习题与思考题1.自锁环节怎样组成？它起什么作用？并具有什么功能？答：在连续控制中，将接触器的常开辅助触头QA与自复位启动按钮SF并联，即可形成自锁环节。

当启动按钮SF松开后，接触器QA的线圈通过其辅助常开触头的闭合仍继续保持通电，从而保证电动机的连续运行。

这种依靠接触器自身辅助常开触头而使线圈保持通电的控制方式，称自锁或自保。

起到自锁作用的辅助常开触头称自锁触头。

所以自锁环节的功能就是在启动按钮松开后，能够保持接触器线圈一直通电，使电动机连续运行。

2•什么是互锁环节？它起到什么作用？答：控制线路要求QA1与QA2不能同时通电时，为此要求线路设置必要的联锁环节。

将其中一个接触器的常闭触头串入另一个接触器线圈电路中，则任何一个接触器先通电后，即使按下相反方向的启动按钮，另一个接触器也无法通电，这种利用两个接触器的辅助常闭触头互相控制的方式，叫电气互锁，或叫电气联锁。

起互锁作用的常闭触头叫互锁触头。

复合按钮的常闭触头同样也可起到互锁的作用，这样的互锁叫机械互锁。

利用成对使用的机械联锁接触器，加上电气互锁，可形成机械、电气双重互锁。

互锁环节的作用就是防止QA1与QA2同时通电造成电源短路等危险。

3. 分析如图2-50所示线路中，哪种线路能实现电动机正常连续运行和停止？哪种不能？为什么?(b )kMrpSBKMKM(d )(e )KMSB1，接触器KM 线圈通电〒SR_____ a ____________KM(a )图2-50习题3图答：（C ）和（门能实现电动机正常连续运行和停止，因为按下 并自锁，电动机连续运行；按下SB ，KM 线圈断电，电动机停止。

其他则不能，因为图（a ）接触器KM 线圈不能得电，故不能启动；图（b ）能启动连续运行，但不能切断接触器线圈供电，即不能停止；图（d ）会引起电源短路；图（e ）线圈不能保持连续通电。

（图中，SB1为启动按钮开关，SB 为停止按钮开关。

2023年电气控制与PLC应用技术(黄永红著)课后答案电气控制与PLC应用技术(黄永红著)内容简介前言第1章常用低压电器1.1低压电器的定义、分类1.2电磁式电器的组成与工作原理1.2.1电磁机构1.2.2触点系统1.2.3灭弧系统1.3接触器1.3.1接触器的组成及工作原理1.3.2接触器的分类1.3.3接触器的主要技术参数1.3.4接触器的选择与使用1.3.5接触器的图形符号与文字符号1.4继电器1.4.1继电器的分类和特性1.4.3时间继电器1.4.4热继电器1.4.5速度继电器1.4.6固态继电器1.5主令电器1.5.1控制按钮1.5.2行程开关1.5.3接近开关1.5.4万能转换开关1.6信号电器1.7开关电器1.7.1刀开关1.7.2低压断路器1.8熔断器1.8.1熔断器的结构和工作原理 1.8.2熔断器的类型1.8.3熔断器的主要技术参数 1.8.4熔断器的选择与使用1.9.1电磁铁1.9.2电磁阀1.9.3电磁制动器习题与思考题第2章基本电气控制电路2.1电气控制电路的绘制原则及标准2.1.1电气图中的图形符号及文字符号2.1.2电气原理图的绘制原则2.1.3电气安装接线图2.1.4电气元件布置图2.2交流电动机的基本控制电路2.2.1三相笼型异步电动机直接起动控制电路 2.2.2三相笼型异步电动机减压起动控制电路 2.2.3三相绕线转子异步电动机起动控制电路 2.2.4三相笼型异步电动机制动控制电路2.2.5三相笼型异步电动机调速控制电路2.2.6组成电气控制电路的基本规律2.2.7电气控制电路中的保护环节2.3典型生产机械电气控制电路的分析2.3.1电气控制电路分析的基础2.3.2电气原理图阅读分析的方法与步骤 2.3.3c650型卧式车床电气控制电路的分析 2.4电气控制电路的一般设计法2.4.1一般设计法的主要原则2.4.2一般设计法中应注意的问题2.4.3一般设计法控制电路举例习题与思考题第3章可编程序控制器概述3.1plc的产生及定义3.1.1plc的产生3.1.2plc的定义3.2plc的发展与应用3.2.1plc的发展历程3.2.2plc的发展趋势3.2.3plc的应用领域3.3plc的特点3.4plc的分类3.4.1按结构形式分类3.4.2按功能分类3.4.3按i/o点数分类3.5plc的硬件结构和各部分的作用3.6plc的工作原理3.6.1plc控制系统的组成3.6.2plc循环扫描的工作过程3.6.3plc用户程序的工作过程3.6.4plc工作过程举例说明3.6.5输入、输出延迟响应3.6.6plc对输入、输出的处理规则习题与思考题第4章 s7-200 plc的系统配置与接口模块 4.1s7-200 plc控制系统的基本构成4.2s7-200 plc的输入/输出接口模块4.2.1数字量模块4.2.2模拟量模块4.2.3s7-200 plc的智能模块4.3s7-200 plc的系统配置4.3.1主机加扩展模块的最大i/o配置4.3.2i/o点数的扩展与编址4.3.3内部电源的负载能力4.3.4plc外部接线与电源要求习题与思考题第5章 s7-200 plc的基本指令及程序设计 5.1s7-200 plc的编程语言5.2s7-200 plc的数据类型与存储区域5.2.1位、字节、字、双字和常数5.2.2数据类型及范围5.2.3数据的存储区5.3s7-200 plc的编程元件5.3.1编程元件5.3.2编程元件及操作数的寻址范围5.4寻址方式5.5程序结构和编程规约5.5.1程序结构5.5.2编程的一般规约5.6s7-200 plc的基本指令5.6.1位逻辑指令5.6.2立即i/o指令5.6.3逻辑堆栈指令5.6.4取反指令和空操作指令5.6.5正/负跳变触点指令5.6.6定时器指令5.6.7计数器指令5.6.8比较指令5.6.9移位寄存器指令5.6.10顺序控制继电器指令5.7典型控制环节的plc程序设计5.7.1单向运转电动机起动、停止控制程序5.7.2单按钮起动、停止控制程序5.7.3具有点动调整功能的电动机起动、停止控制程序 5.7.4电动机的正、反转控制程序5.7.5大功率电动机的星-三角减压起动控制程序5.7.6闪烁控制程序5.7.7瞬时接通/延时断开程序5.7.8定时器、计数器的扩展5.7.9高精度时钟程序5.7.10多台电动机顺序起动、停止控制程序 5.7.11故障报警程序5.8梯形图编写规则习题与思考题第6章 s7-200 plc的功能指令及使用6.1s7-200 plc的基本功能指令6.1.1数据传送指令6.1.2数学运算指令6.1.3数据处理指令6.2程序控制指令6.2.1有条件结束指令6.2.2暂停指令6.2.3监视定时器复位指令6.2.4跳转与标号指令6.2.5循环指令6.2.6诊断led指令6.3局部变量表与子程序6.3.1局部变量表6.3.2子程序6.4中断程序与中断指令6.4.1中断程序6.4.2中断指令6.5pid算法与pid回路指令6.5.1pid算法6.5.2pid回路指令6.6高速处理类指令6.6.1高速计数器指令6.6.2高速脉冲输出指令习题与思考题第7章 plc控制系统设计与应用实例 7.1plc控制系统设计的内容和步骤 7.1.1plc控制系统设计的内容7.1.2plc控制系统设计的步骤7.2plc控制系统的硬件配置7.2.1plc机型的选择7.2.2开关量i/o模块的'选择7.2.3模拟量i/o模块的选择7.2.4智能模块的选择7.3plc控制系统梯形图程序的设计7.3.1经验设计法7.3.2顺序控制设计法与顺序功能图7.4顺序控制梯形图的设计方法7.4.1置位、复位指令编程7.4.2顺序控制继电器指令编程7.4.3具有多种工作方式的顺序控制梯形图设计方法7.5plc在工业控制系统中的典型应用实例7.5.1节日彩灯的plc控制7.5.2恒温控制7.5.3基于增量式旋转编码器和plc高速计数器的转速测量习题与思考题第8章 plc的通信及网络8.1siemens工业自动化控制网络8.1.1siemens plc网络的层次结构8.1.2网络通信设备8.1.3通信协议8.2s7-200串行通信网络及应用8.2.1s7系列plc产品组建的几种典型网络8.2.2在编程软件中设置通信参数8.3通信指令及应用8.3.1网络读、写指令及应用8.3.2自由口通信指令及应用习题与思考题第9章 step7-micro/win编程软件功能与使用 9.1软件安装及硬件连接9.1.1软件安装9.1.2硬件连接9.1.3通信参数的设置和修改9.2编程软件的主要功能9.2.1基本功能9.2.2主界面各部分功能9.2.3系统组态9.3编程软件的使用9.3.1项目生成9.3.2程序的编辑和传送9.3.3程序的预览与打印输出9.4程序的监控和调试9.4.1用状态表监控程序9.4.2在run方式下编辑程序9.4.3梯形图程序的状态监视9.4.4选择扫描次数9.4.5s7-200的出错处理附录附录a常用电器的图形符号及文字符号附录b特殊继电器(sm)含义附录c错误代码附录ds7-200可编程序控制器指令集附录e实验指导书附录f课程设计指导书附录g课程设计任务书附录h台达pws1711触摸屏画面编辑简介参考文献电气控制与PLC应用技术(黄永红著)目录《电气控制与plc应用技术》从实际工程应用和教学需要出发，介绍了常用低压电器和电气控制电路的基本知识;介绍了plc的基本组成和工作原理;以西门子s7-200 plc为教学机型，详细介绍了plc的系统配置、指令系统、程序设计方法与编程软件应用等内容;书中安排了大量工程应用实例，包括开关量控制、模拟量信号检测与控制、网络与通信等具体应用程序。

电气控制与PLC应用第一章：电气控制基础1.1 概述介绍电气控制的基本概念、分类和应用领域解释电气控制系统的组成和作用1.2 常用低压电器介绍开关、接触器、继电器、保护器等低压电器的结构和原理分析各种低压电器在电气控制系统中的应用和选择方法1.3 电气控制电路图的识读解释电气控制电路图的符号和表示方法指导学生识读简单的电气控制电路图，理解其工作原理第二章：可编程逻辑控制器（PLC）概述2.1 PLC的基本概念介绍PLC的定义、发展和应用领域解释PLC与传统继电器控制系统的区别和优势2.2 PLC的组成与工作原理介绍PLC的硬件组成，包括中央处理单元、输入/输出模块、电源模块等解释PLC的工作原理，包括扫描周期、输入输出处理、程序执行等2.3 PLC编程软件的使用介绍PLC编程软件的功能和界面指导学生使用编程软件进行简单的程序编写和仿真调试第三章：基本指令及其应用3.1 基本指令介绍解释PLC基本指令的分类和作用介绍常用的逻辑运算指令、定时器指令、计数器指令等3.2 基本指令的应用实例通过实际案例分析，展示基本指令在电气控制系统中的应用和实现方法指导学生编写简单的PLC程序，实现特定的控制功能3.3 编程规则与技巧介绍PLC编程的基本规则和技巧分析常见的编程错误和问题，并提供解决方法第四章：功能指令及其应用4.1 功能指令概述介绍PLC功能指令的分类和作用解释功能指令的使用条件和限制4.2 常用功能指令的应用实例通过实际案例分析，展示功能指令在电气控制系统中的应用和实现方法指导学生编写复杂的PLC程序，实现高级控制功能4.3 功能指令编程实例提供具体的编程实例，指导学生运用功能指令解决实际问题分析编程实例中的关键步骤和注意事项第五章：电气控制与PLC应用案例分析5.1 案例一：电动机的控制分析电动机控制系统的需求和功能设计PLC程序，实现电动机的启动、停止、正反转等控制功能5.2 案例二：工业控制介绍工业的基本原理和结构分析工业控制系统的需求，设计PLC程序，实现的运动控制和任务执行5.3 案例三：自动化生产线控制分析自动化生产线的工艺流程和控制需求设计PLC程序，实现生产线的自动化控制，包括物料传送、装配、检测等功能5.4 案例四：楼宇自动化系统控制介绍楼宇自动化系统的组成部分和功能分析楼宇自动化系统的控制需求，设计PLC程序，实现照明控制、空调控制、安防等功能5.5 案例五：环保设备控制分析环保设备的工作原理和控制要求设计PLC程序，实现环保设备的精密控制，包括排放监测、故障诊断等功能第六章：PLC编程技术进阶6.1 顺序功能图（SFC）编程介绍顺序功能图的概念和基本组成指导学生如何使用SFC描述复杂控制过程分析SFC到PLC程序的转换方法6.2 功能块图（FB）和顺序控制图（SO）编程解释功能块图和顺序控制图的概念和用途展示如何使用功能块图和顺序控制图编写PLC程序讨论在实际应用中选择这些编程方法的优缺点第七章：PLC通信技术7.1 PLC通信基础介绍工业通信的标准和协议，如Modbus、Profibus、Ethernet/IP 等解释PLC通信网络的拓扑结构和通信介质讨论通信故障的诊断和解决方法7.2 PLC网络配置与调试指导学生如何配置PLC网络，包括选择合适的通信协议和设置参数展示如何进行PLC网络的调试和测试分析网络通信在实际应用中的问题和解决方案第八章：人机界面（HMI）与PLC应用8.1 HMI基础介绍人机界面的功能、类型和基本组成解释HMI与PLC的连接方式和数据交换机制讨论HMI在工业自动化中的应用和优势8.2 HMI编程与组态指导学生如何使用HMI编程软件进行界面设计和程序编写展示如何配置HMI与PLC的数据连接和通讯参数分析在实际项目中，如何根据需求设计HMI界面第九章：电气控制与PLC系统的维护与故障诊断9.1 电气控制系统的维护介绍电气控制系统维护的基本内容和注意事项讨论维护过程中常用的工具和技术分析维护过程中常见的问题和解决方法9.2 PLC系统的维护与故障诊断解释PLC系统维护的重要性，包括硬件和软件的维护指导学生如何进行PLC系统的故障诊断，包括故障排查和修复分析不同故障类型及其原因，提供相应的解决策略第十章：电气控制与PLC应用案例实操10.1 PLC控制系统的设计与实施分析实际项目需求，指导学生进行PLC控制系统的设计讨论控制系统实施过程中的注意事项和技术要点分析项目实施过程中可能遇到的问题和解决方案10.2 PLC控制系统的调试与优化介绍PLC控制系统调试的基本方法和流程指导学生如何对控制系统进行优化，提高性能和稳定性分析调试和优化过程中，如何根据实际情况调整参数和程序第十一章：高级PLC应用技术11.1 运动控制与PLC介绍PLC在运动控制中的应用，包括步进电机、伺服电机控制解释运动控制相关的PLC指令和功能模块分析运动控制程序的设计方法和实例11.2 数据处理与PLC讲解PLC在数据处理方面的应用，如数据采集、处理、存储等介绍PLC的数据处理指令和功能模块探讨数据处理在工业自动化中的应用实例第十二章：PLC在特殊应用领域的应用12.1 PLC在过程控制中的应用介绍PLC在工业过程控制中的应用，如温度、压力、流量控制解释过程控制相关的PLC指令和功能模块分析过程控制程序的设计方法和实例12.2 PLC在分布式控制系统中的应用讲解PLC在分布式控制系统（DCS）中的应用介绍PLC在DCS中的角色和功能分析DCS系统中PLC程序的设计和实施方法第十三章：PLC与工业网络13.1 PLC在工业网络中的作用介绍PLC在工业网络中的地位和作用解释工业网络的基本结构和通信协议分析工业网络中PLC的通信和数据交换方法13.2 PLC网络的安全性与可靠性讲解PLC网络的安全性和可靠性重要性介绍提高PLC网络安全性和可靠性的方法和技术分析PLC网络在工业自动化中的挑战和解决方案第十四章：PLC编程软件的高级应用14.1 编程软件的高级功能介绍PLC编程软件的高级功能，如仿真、调试、维护等讲解如何利用编程软件进行高级编程和项目管理的技巧分析高级功能在实际项目中的应用实例14.2 编程软件的二次开发讲解如何进行PLC编程软件的二次开发，以扩展软件功能介绍常用的编程语言和开发工具分析二次开发在特定应用场景中的优势和挑战第十五章：电气控制与PLC应用综合案例实操15.1 PLC控制系统的设计与实施实例分析一个综合性的PLC控制系统项目需求指导学生进行控制系统的设计和实施，包括硬件选择、编程、调试等分析项目实施过程中的关键步骤和经验教训15.2 PLC控制系统的性能优化讲解如何对PLC控制系统进行性能优化指导学生对控制系统进行调试和优化，提高性能和稳定性分析优化过程中遇到的问题和解决方案重点和难点解析本文主要介绍了电气控制与PLC应用的教学教案，涵盖了基础概念、硬件组成、编程技术、通信技术、人机界面、系统维护与故障诊断等多个方面，并通过案例实操进行了深入的讲解。

电气控制与PLC应用技术习题答案第二章、继电-接触控制电路的基本环节2-11、指出图2-29所示的Y-Δ减压启动控制电路中的错误，并画出正确的电路。

2-12：试分析图2-13b所示的电路中，当时间继电器KT延时时间太短或延时闭合与延时断开的触点接反，电路将出现什么现象？1、定时时间太短，不能实现完全降压启动。

2、如果通电延迟定时器的通电延时闭合与通电延时断开触点接反；电动机三角形启动，工作时按星形连接。

2-13两台三相笼型异步电动机M1、M2，要求M1先起动，在M1起动15S后才可以起动M2；停止时，M1、M2同时停止，试画出其电气原理图。

2-14、两台三相笼型异步电动机M1、M2，要求即可实现M1、M2分别启动和停止，又可实现两台电动机的同时停止。

试画出其电气原理图。

2-15、三台电动机MAl、MA2，MA3，要求按起动按钮SB1时，按以下顺序起动：MA l→MA2→MA3。

当停止时，按起动停止SB2时，则按照相反的顺序停止，即MA3→MA2→MA1。

起动和停止的时间间隔均为10S。

试画出其电气原理图。

2、题目分解：该系统要使用三个交流接触器QA1、QA2、QA3来控制三台电动机启停。

有一个启动按钮SF1和一个停止按钮SF2，另外要用四个时间继电器KF1、KF2、KF3和KF4。

其定时值依次为T1、T2、T3和T4。

工作顺序如图2-34所示。

图2–34、三台电动机工作顺序3、解题分析1〕、从图2-34中可以看出：MA l的启动信号为SF1，停止信号为KF4计时到；MA2的启动信号为KF1计时到，停止信号为KF3计时到；MA3的启动信号为KF2计时到，停止信号为SF2。

在设计时，考虑到启/停信号要用短信号，所以要注意对定时器及时复位。

2〕、该电气控制系统的主电路如图2-35(a)所示。

图2 -35〔a〕三台电动机顺序启/停控制电路主电路3〕、该系统的电气控制线路原理图如图2-35(b)所示。

三台电动机顺序启/停控制电路图2-35(b)中的KF1，KF2线圈上方串联了接触器QA2和QA3的常闭触点，这是为了得到启动短信号而采取的措施；KF2、KF1线圈上的常闭触点KF3和KF4的作用是为了防止QA3和QA2断电后，KF2和KF1的线圈重新得电而采取的措施。

第2章1．分析图2-38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。

答案：都不能正常工作 a) 起动按钮和自锁触点串联，不能起动。

b) 按下起动按钮，接触器线圈通电，其常闭触点断开，不能起动；若一直按下起动按钮，接触器反复吸合、断开。

c) 自锁触点把起动按钮和停止按钮一起短路，可以自锁，不能正常停机。

d) 自锁触点把停止按钮短路，只能点动。

e) 自锁触点错接成接触器的常闭触点，一合电源就通电运行，起动按钮不起作用。

f) 自锁触点把起动按钮和接触器的线圈一起短路，按下起动按钮电源短路。

g) 按下起动按钮，接触器线圈通电，其常开触点闭合，与停止按钮一起把电源短路。

h) 接触器的常开触点和常闭触点串联，自锁支路不起作用，只能点动。

全部改正电路为：2．试设计可从两地对一台电动机实现连续运行和点动控制的电路。

答案：从两地对一台电动机实现连续运行和点动控制，需要6个按钮，分别为甲地停止按钮SB1、起动按钮SB2和点动按钮SB3，乙地停止按钮SB4、起动按钮SB5和点动按钮SB6，控制电路如下图。

123321DCB A TNS AD 1F FS B 1S B S B S B S B S B S B S B 2S B S B S B S B S B S B K M K M K M K K K S S K M K M K K M K M K M K M K M K M K K a) b) c) d) e) f) g) h) 图2-37 习题2.1图1221DCBA AB M1M2S Q1S Q2S Q3S Q41234图2-38 习题2.4图4．如图2-38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；试画出电气控制线路图。

答案：电气控制原理图如图所示，图中原始位置是：A 停在1位置SQ1被压下，B 停在3位置SQ4被压下，工作原理如下。

第2章《电气控制线路基础》思考题与练习题、三相笼型异步电动机在什么条件下可直接启动试设计带有短路、过载、失压保护的三相笼型异步电动机直接启动的主电路和控制电路，对所设计的电路进行简要说明，并指出哪些元器件在电路中完成了哪些保护功能答：三相笼型异步电动机在小于10KW的条件下可直接启动。

题、单向全压启动控制线路、某三相笼型异步电动机单向运转，要求采用自耦变压器降压启动。

试设计主电路和控制电路，并要求有必要的保护措施。

、自耦变压器降压启动控制线路、某三相笼型异步电动机单向运转，要求启动电流不能过大，制动时要快速停车。

试设计主电路和控制电路，并要求有必要的保护。

L1L2FA2QA1SF2BBQA2QA3BSSF1QA1QA1QA3nQA3FA1控制电路L13M1L2L3FA0QA0QA3BB1QA1QA2RBS主电路MA、某三相笼型异步电动机可正反向运转，要求降压启动。

试设计主电路和控制电路，并要求有必要的保护。

、星形-三角形降压启动方法有什么特点并说明其适用场合答：正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机，可采用星形-三角形降压启动方式来限制启动电流。

星形-三角形降压启动的特点：1、启动时将电动机定子绕组接成星形，当转速接近额定转速时，定子绕组改接成三角形，使电动机在额定电压下正常运转。

2、启动时将电动机定子绕组接成星形，加到电动机的每相绕组上的电压为额定值的31。

3、星形启动电流降为原来三角形接法直接启动时的1/3，启动电流约为电动机额定电流的2倍左右，从而减小了启动电流对电网的影响。

4、启动转矩也相应下降为原来三角形直接启动时的1/3，转矩特性差。

星形-三角形降压启动线路适用于电动机空载或轻载启动的场合。

、软启动器的启动和停车控制方式一般有哪些与其他的启动方式相比有什么优点答：(1)、斜坡升压启动方式(2)、转矩控制及启动电流限制启动方式软启动装置采用电子启动方法，其主要特点是：具有软启动和软停车功能，启动电流、启动转矩可调节，另外还具有电动机过载保护等功能。

习题与思考题1.电气图中，SB、SQ、FU、KM、KA、KT分别是什么电气元件的文字符号?答：SB-控制按钮；SQ-行程开关；FU-熔断器；KM-接触器；KA-中间继电器；KT-时间继电器。

2.说明“自锁”控制电路与“点动”控制电路的区别，“自锁”控制电路与“互锁”控制电路的区别。

答：依靠接触器自身辅助触点而使其线圈保持通电的现象称为自锁，起自锁作用的辅助触点称为自锁触点。

“一按（点）就动，一松（放）就停”的电路称为点动控制电路。

点动电路为“一按（点）就动，一松（放）就停”，不需要自锁触点，因短时工作，电路中可不设热继电器作过载保护；而自锁电路需要在起动按钮的两端并联自锁触点，在按下起动按钮并松开后，依靠自锁触点（接触器自身的辅助常开触点）接通电路，因电路工作时间较长，需要设热继电器作过载保护。

自锁是接触器（或其他电磁式电器）把自身常开辅助触点并接在起动按钮的两端，其作用是松开起动按钮后通过该常开辅助触点保持线圈通电。

互锁是把两个接触器的常闭辅助触点分别串接在对方接触器线圈的电路中以达到相互制约的作用。

即其中任一接触器线圈先通电吸合，另一接触器线圈就无法得电吸合。

1.什么叫减压起动?常用的减压起动方法有哪几种?答：减压起动：利用起动设备将电源电压适当降低后加到电机定子绕组上起动，以减小起动电流，待电机转速升高后再将电压恢复至额定值的起动方法称为降压起动。

笼型异步电动机常用的减压起动方法有：定子绕组串电阻减压起动、星-三角减压起动、自耦变压器减压起动、延边三角形减压起动和使用软起动器起动等方法。

绕线转子异步电动机减压起动方法主要有转子绕组串电阻减压起动方法。

4.电动机在什么情况下应采用减压起动?定子绕组为星形联结的三相异步电动机能否用星-三角减压起动?为什么?答：当电动机容量大于10kW以上通常采用降压起动。

正常运行时定子绕组为三角形联结的笼型异步电动机，可采用星-三角减压起动方法来限制起动电流。

第2章《电气控制线路基础》思考题与练习题2.01、三相笼型异步电动机在什么条件下可直接启动?试设计带有短路、过载、失压保护的三相笼型异步电动机直接启动的主电路和控制电路，对所设计的电路进行简要说明，并指出哪些元器件在电路中完成了哪些保护功能?答：三相笼型异步电动机在小于10KW的条件下可直接启动。

题2.01、单向全压启动控制线路2.02、某三相笼型异步电动机单向运转，要求采用自耦变压器降压启动。

试设计主电路和控制电路，并要求有必要的保护措施。

2.02、自耦变压器降压启动控制线路2.03、某三相笼型异步电动机单向运转，要求启动电流不能过大，制动时要快速停车。

试设计主电路和控制电路，并要求有必要的保护。

2.04、某三相笼型异步电动机可正反向运转，要求降压启动。

试设计主电路和控制电路，并要求有必要的保护。

2.05、星形-三角形降压启动方法有什么特点并说明其适用场合?答：正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机，可采用星形-三角形降压启动方式来限制启动电流。

星形-三角形降压启动的特点：1、启动时将电动机定子绕组接成星形，当转速接近额定转速时，定子绕组改接成三角形，使电动机在额定电压下正常运转。

2、启动时将电动机定子绕组接成星形，加到电动机的每相绕组上的电压为额定值的31。

3、星形启动电流降为原来三角形接法直接启动时的1/3，启动电流约为电动机额定电流的2倍左右，从而减小了启动电流对电网的影响。

4、启动转矩也相应下降为原来三角形直接启动时的1/3，转矩特性差。

星形-三角形降压启动线路适用于电动机空载或轻载启动的场合。

2.06、软启动器的启动和停车控制方式一般有哪些?与其他的启动方式相比有什么优点?答：(1)、斜坡升压启动方式(2)、转矩控制及启动电流限制启动方式软启动装置采用电子启动方法，其主要特点是：具有软启动和软停车功能，启动电流、启动转矩可调节，另外还具有电动机过载保护等功能。

2.07、三相笼型异步电动机有哪几种电气制动方式?各有什么特点和适用场合? 答：三相笼型异步电动机的电气制动控制线路，常用的有反接制动和能耗制动。