《单片机中级教程》

课程设计

（2012届本科）

题目： 基于单片机电子比赛记分牌的设计 系（）院： 物理与机电工程学院 专业： 电气工程及其自动化 作者姓名： 徐满意 指导教

完成日期： 2015 年 6 月 24 日

二〇一五年六月

目录

摘 要 .............................................................................................................................................. 1 1 设计任务....................................................................................................................................... 2

1.1 设计

2.1 体方案设计 .................................................................................................................... 2 2.2 芯片选型与具体电路设

2.2.1 单片机的选 ......................................................................................................... 3 2.2.2 复位和振荡电路的设计 ......................................................................................... 3 2.2.3 信息提示模块的设

3.1 软件系统总体设计方案 .................................................................................................... 5 3.2 软件系统加1，减1流程图 ............................................................................................. 5 4 系统调试....................................................................................................................................... 5 5 总结 .............................................................................................................................................. 6 参考文献........................................................................................................................................... 7 附件 .................................................................................................................................................. 8 单片机课程设计成绩评定表 ......................................................................................................... 11

摘 要

记分牌主要用途是展示选手

上或减去相应的分，能实现向观众和选手展示选手得分的情。本计原理简单，主要采用AT89C51单片机作为微控制器、数码管和指示灯，通过按钮控制记分牌的工作状态，通过数码管和指示来反馈信息。本设计在充分考虑了选手比赛的实际情况基础上设计，电路简单，成本较

关键字：单片机；AT89C51；数码管；比赛记分牌；选手得分

1 设计任务

1.1 设计的目的和意义

目前记分牌在传统操作模式下，采用记分员手动翻动记分牌记分，工作方式单。由于种种弊端，电子记分板已经开始一些大的体育场流行起来，不仅发展速度迅猛并

电子记分板根据比赛的特点，采用单片机为核心控制LED数码管，具有亮度高、可视性好、耗小、使用寿命长等优点；具有性能稳定，尺寸适，运输装方式灵活，物美价廉等特点，特别适用于中、小型

(1) 启动时显示为0分；

(2) 当得分的时候加上相应的分数，失分时候减去相应分数； (3) 刷新分数的按键按下，伴随指示灯闪亮； (4)

2 硬件系统设计

2.1 总体方案设计

基于AT89C51单片机比

块，电源模块，系统框图如图1。

图1基于AT89C51单片机比赛记分牌系统框图

2.2 芯片选型与具

主控模块AT89C51单片机作为微控制器。AT89C51单片机是一种低压，高性CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密、非易失性存储技生产，兼容标准MCS-51指令统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。由于它的些优良特性，AT89C51单片在电子行业

2.2.2 复位和振荡电路的设计

图2给出了AT89C51单片机的引脚分布和最小系统接法。

图2 AT89C52单片机最小系统原理图

复位电模块为单片机提供复位功能，可以实现上电复位和按键复位两种复位方：上电复电路由电容串联电阻构成，由图并结合“电容电压不能突变”的性质，可以知道，当统一上电，RST脚将会出现高电平，并且这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上将复位，所以适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。按键复电路则是通过按下RESET按拉高RST引

晶体振荡电路由一个12MHZ石英晶振和两个30pF电容组成，用于产生稳定的时钟脉冲

信息提示模块包含2个7段数码管和6个发光二极管。2个数码管分别用一位字显示选手比赛的分数，发光二极管用作键提示，当有键按下时发光二极管点亮，按键释放时

图3给出了系统硬件原理总图。

图3 系统硬件原理总图

2.4 系统所用元器件

本系统所用的元器件清单如表1所示。

表1 本系统所用的元器件

元器件名称 电解电容

数量 1 1 4

元器件名称 12M晶振 按键开关 5V电源

数量 2 5 3

发光二极管

电容 导线

6 2 若干

上拉电阻 电阻

1 1

3 软件系统设计

3.1 软件系统总体设计方案

单片机开始运行时显示选手0

得分，当检测到相应位为低电平时，相应数码管

图4基于AT89C51单片机比赛记分牌程序流程图

4 系统调试

利用仿真工具proteus进行仿真调试，除发现和解决程序错误外，也可以发现硬件故。程序调试一般是一个模块一个模块的进行，一子程序个子程序地调试，最后连起来统调。在系统完成之际，调试过程中发现

是数码管显示部分，在刚开始的时候数码管只显示十六进制，数字无法完全显示，我尝试了很多决办法，但最后通过修改程序之

经过反复调试，系统能

图5最终仿真结果

5 总结

单片机课程设计，是对单片机知识的验证，可以帮助我们解巩固所学知识，激发我们对单片机程的兴趣，更锻炼了我们独立

通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番力才得解决。这也激发了我今后努力学习的兴趣，我想这对我以后的学习

另外在课程设计的过程中，当我们碰到不明白的问题，积极问老师，老师总是耐心讲解，给我的设计以极大的

通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实相结合的重要意义，学会了坚持、耐和努力，这将为自己今后的学习和

参考文献

[1] 张俊谟主编.单片机中级教程．北京：北京航空航天大出版社，2006.06 [2] 郭文川主编.单片机原理与接口技术． 北京：中国农业出版社，2007 [3] 李广弟.单片机基础[M]. 北：北京航空天大学出版社，1994:213-216 [4] 房小翠.单片机实用系统设计术[M]. 国防工业出版

[5] 郭明磊.用单片机实现流水灯的

附件

运行程序

ORG 0000H

SJMP MAIN ORG 30H MAIN: MOV R0,#00H MOV P0,R0 MOV R1,#00H MOV P2,R1 START: JNB P1.0,RJIAYI JNB P1.1,RJIANYI JNB P1.2,GJIAYI JNB P1.3,GJIANYI LJMP START RJIAYI:INC R0 MOV A,R0 ANL A,#0FH CJNE A,#0AH,NEXT1 MOV A,R0 SWAP A ANL A,#0FH INC A SWAP A MOV R0,A NEXT1: MOV P0,R0 ACALL DELAY LJMP START RJIANYI:DEC R0 MOV A,R0 ANL A,#0FH CJNE A,#0FH,NEXT2

SWAP A

ANL A,#0FH

SWAP A

ADD A,#09H

MOV R0,A

NEXT2: MOV P0,R0

ACALL DELAY

LJMP START

GJIAYI:INC R1

MOV A,R1

ANL A,#0FH

CJNE A,#0AH,NEXT3

MOV A,R1

SWAP A

ANL A,#0FH

INC A

SWAP A

MOV R1,A

NEXT3: MOV P2,R1

ACALL DELAY

LJMP START

GJIANYI:DEC R1

MOV A,R1

ANL A,#0FH

CJNE A,#0FH,NEXT4

MOV A,R1

SWAP A

ANL A,#0FH

SWAP A

ADD A,#09H

NEXT4: MOV P2,R1

ACALL DELAY

LJMP START

DELAY: MOV R4,#3

LOOP3: MOV R3,#100

LOOP2: MOV R2,#250

LOOP1: NOP

NOP

DJNZ R2,LOOP1

DJNZ R3,LOOP2

DJNZ R4,LOOP3

RET

END

单片机课程设成绩评定表

《电气控制与plc应用技术》总结

1第一章

1.低压压器,指使用在交流压定压压1200V、直流压定压压1500V及下的的压路中～根据外施加的信

式～压或压压地改压压路～以压压压压路或非压压象

压压、保压、压压和压压的压器。

2. 低压压器的分压,?按用途和控制压象不同～可分配压压器、控制压器。?按操作方式不同～分压自压压器、手压压器。?工作原理～

3. 短路压的作用,压了消除交流压磁压压

4.压器的基本压构,压压部分、压行部分。

5.熔器压断构,主要由熔;俗保压压,和安

;或熔座,压成。工作原理,熔器的熔被保压

当体压路正常工作压～熔允压通压一

熔～压路压生短路或压重压压压～熔中流压大的故

压流压生的压量到熔的熔点压～熔熔切压路～

保压压路的目的。

7. 低压路器断,由点系压、操作机、保压元件

压流、压压压、失压压、分器。其功能压,?励脱扣压压流,主压路串与压～生短路压～压压流器的压被吸引

?压压,压路压压压～~元件压生的压量增加～使金

自压器压作?脱扣构失压压,压路失压压～~的压压放～使~?分

第二章

1. 三相步压压机制压控制压路异,能耗制压控制、反接制压控制、机械压控制。区压,能耗压作用的

和压压机压速有压～在同压的压速下～压流越大～其制压压压越短～而反接制压是压压机压速接近零压～及压

1. 可压程序控制器基本压成,微压理器;CPU,、存压

2.可压程序控制器的工作原理,PLC压程序是以循压压描方式压行的。压描压程三压段,压入采压压段、程序压行压段、压出刷新压段。3. PLC控制压压器控制的压与区,?元器件不同?工作方式不同?元

4.PLC压片机压与区,?PLC是建立在压片机之上的压品～压片机是压集成压路～者不具有可性?压

PLC是压片机压用系压的特例?PLC具有互压性～而压

5. 压制压气是通压压使压压压的压方式相反的压压

压压到加速停止的效果～机械制压压是通压物理

的压有压。 运

第六章 1.CPU224型PLC压特点构,有 个DC压入点～两

第七章 1.基本压压指令,是指成基本压压

合～包括基本位操作、置位/压位、压沿压、定压、压、比压等压触数

压指令。

2. PLC常用的基本指令,位操作指令～梯形压指令有点和压触圈大压 ～点又分压常压和常压形式～

以及压出等压压压系～位操作指令能压压压基本的位压压和控制。运基本

I～Q～M～SM～T～C～V～S～L

3.基本压压指令的压句表,由指令助压符和操作部分压成～两操作由可以压行位

4.常用位操作指令助压符的定压如下所述,?LD;Load,,压装指令～压压梯形压左压母压压始～压接常压点。?从触LDN;Load Not,,压指令～压压梯

?A;And,,操作指令～用于常压

?AN;And Not,,操作指令～用于

?O;Or,,或操作指令～用于常压点的压。?触并ON;Or Not,,或操

5. 置位/压位指令,?S;置位,,操作

;Bit,压始的N压压位置个1。?R;压位,,操作的直

6. 定压器指,可分压通压延压型;TON,、有压压的压延型;保持型,;TONR,、压延压型;断TOF,三压压

双速压压机定于压压接压压

主压压压机控制压路

电气控制与plc应用技术课后答案(全)

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？吸力特与反力特性之

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；电磁机构衔铁释放（复位）的力气隙长度

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。反映在性图上就是要保持吸特性在反

3、单相交流电磁铁的短路环断裂或脱落后，在工作中会出

答：在工作中会出现衔铁产生强烈的振动并发出噪声，甚至

原因：电磁机构在工作中，衔铁始终受到反力Fr 的用。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，当吸力大反力时衔铁又被吸合。这样，在交流电每周期内衔铁吸力两次过零，如此周而

5、接触器的作用是什么？根据结构特征如何区

答：接触器的作用是控制电动机的启、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，而且它的磁线圈设有骨架，使铁芯与线圈隔离并线圈制成短而厚

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的瘦高型，且不设线圈骨，使线圈

8、热继电器在电路中的作用是什么？带断相保护和不断相保护的三相

答：热继电器利用电流的热效应原理以及发热元件热膨原理设计，可以

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 接法的电动机可用

9、说明热继电器和熔断器保护功

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；断器在电路中起短路保护的作用，利用的是熔丝

11、中间继电器与接触器有何异同？

答：相同点：输入信号都是电压；都是利用电磁机构的工作原理。 不同点：中间继电器用于小电流控制电中，起信号传递、放大、翻转和分等作用，主

接触器用于频繁远距离接通或分断电动机主电路或其他负载电，是执行电器，分

第二章作业参考答案

1、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路和控制电路，对所设计的电路进行要说明，并指出

答：小容量的三相笼型异步电动机（<>

）可以采用直接启动。

在该电路中，闭合自动开关QA0，按下启动

按钮SF2，接触器接触器KM 线圈

触点闭合，电动机接通电源开始全

接触器KM 的辅助常开触点闭合，使接触器KM

线圈有两条通电路径。这样当松开启动

接触器KM 线圈仍能通过其辅助

吸合状态。按停止按钮SB1，接触器KM 线圈失电，

则其主触点断开。切断电动机三相

自动停车，同时接触器KM 自锁触

回路解除自锁。松开停止按钮SB1，控制电路又

回到启动前的状态。

其中，起短路保护作用的是熔断器FA ；起过载

保护作用的是热继电器BB ；起失压

的是接触器 KM。

3、某三相笼型异步电动机单向运转，要求启动电流不能过大，制动时要速停车。试设计主电路

答：

5、形-三角形降压启动方法有什么特点并明其合场合？ 答：特点：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流的2倍左右，启动电流特性好、结构简单、价格，但是启动转矩也相

适合场合：电动机空载或轻载启动的场合。

7、三相笼型异步电动机有哪几种电气制动方式？各有

答：1）反接制动，特点是制动迅速、效果好，但冲击大，通常仅适用于10kW 以下的小容量电动机。

2）能耗制动，特点是能耗制动比反制动消耗的能量少，其制动电流也比反接制动电流小得多，但能耗制动不及反接制动明，且需要一个直流电源，控制线路相对较复杂。适用于

8、三相笼型异步电动机的调速方

答：改变极对数p 的变极调速、改变转差率s 的降压调和改变电动机供

12、某机床主轴由一台三相笼型异步电动机拖动，润滑油泵由另一台相笼型异步电动机拖

（1）主轴必须在润滑油泵启动后，才能启动；

（2）主轴为正向运转，为调试方便，要求

（3）主轴停止后，才允许润滑

（4）具有必要的电气保护。

按动SF1使QA2得电自锁，则润滑油泵MA2启，再动SF2，可使QA1得电自锁，主轴电动机MA1正向启动。按SF3可使QA1得电，即主轴电动机MA1正向点动；按SF4可使QA3得电，即主轴电动机MA1反向点动。润滑油泵要停转时，必

14、设计一个控制线路，要求第一台电动机启动10S 后，第二台电动机自行启动；运行5S 后，一台电动机停止并同时使第三台电

15、设计一小车运行控制线路，小车由异步电动机拖

（1）小车由原位开始前进，到终

（2）在终端停留2 min后自动

（3）要求能在前进或后退途中任意位置

第三章作业参考答案

5、PLC 有什么特点？

答：PLC 的主要特点有：

（1）抗干扰能力强，可靠性高；

（2）控制系统结构简单，通用性强；

（3）编程方便，易于使用；

（4）功能强大，成本低；

（5）设计、施工、调试的周期短；

（6）维护方便。

6、PLC 与继电器控制系统相

答：PLC 的梯形图与传统的电气原理图非常相似，信号输入/输出形式

它们的不同之处主要表现在：

（1）控制逻辑——继电器控制逻辑采用硬接逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联，及时间继电器等组合成控制逻辑，其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，灵活性和扩展性很差。而PLC 采用储器逻辑，其控制逻

（2）工作方式——继电器控制线路中各电器同时都处于受控状态，属于并行工作方式。而PLC 的控制逻辑中，各内部器件都处于周期循环扫描过程中，各种逻辑、数值输出的结都是按照在程序中

（3）可靠性和可维护性——继电器控逻辑使用了大量的机械触点，连线也多，可靠性和可维护性差。而PLC 采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来成，PLC 还

（4）控制速度——继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，且机械触点还会出现抖动问题。而PLC 是由程序指令控制半导体电路来现控制，属于无

（5）定时控制——继电器控制逻辑利用时间继电进时间控制。时间继电器存在定时精度不高，定时范围窄，且易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难等问。PLC 使用半导体集成电路做定时器时基脉冲由晶产生，精度相当高，

（6）设计和施工——使用继电器控制逻完成一项工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长、而且修改困难。而用PLC 完成项控制工程，在系统设计完成后，现场施工控制逻辑的设计可

11、PLC 是按什么样的工作方式进行工作

程分哪几个阶段？在每个阶段主要完成

答：PLC 是按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。它中心工作过程分输入采阶段、程

在入采样阶段，首先扫描所以输入端子，并将各输入状态存入相对应的输入映像寄存器中，此时输入映像存器被刷新，它与外界隔离，其内保持不变，

在程序执行阶段，PLC 按从左到右、从上到下的

在出刷新阶段中，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态一起转存到输出锁存器中，通过一定方式集中输出，最经过输出端子驱动外部负责，在下一输出刷新阶段

12、一般来说，PLC 对输入信

答：要求：输入信号的宽度奥大于一个扫描周期，或者说输入

第四章作业参考答案

4、PLC 中的内部编程资源（即软元件）为什被称作软继电

答：软元件是PLC 内部的具有一定能的器件，实际上是由电子电路和寄存器及存储器单元等组成。它们都具有继电器特性，没有机械性的触点。为了把这种元器件与统电气控制电路

其主要特点是：

（1）软元件是看不见、摸不着的，也存

（2）每个软元件可提供无限多个常开触点和常闭触点，即它们

（3）体积小、功耗低、寿命长。

5、S7-200系列PLC 中

答：输入继电器I 、输出继电器Q 、通用辅助继电器M 、特殊继电器SM 、变量存储器V 、部变量存

S 、定时器T 、计数器C 、模拟输入映像寄存器AI 、模拟输映像寄存器AQ 、

第五章作业

10、试设计一个照明灯的控制程序。当接I0.0上的声控开关感应到声音信号后，接在Q0.0上的照明灯可发光30S 。如果在这段时间内控开关又感应到声音信号，则时间间隔从头开始。这样可确保最后一

11、试设计有一个抢答器电路程序。出题人提出问题，3个答题人按动按钮，仅仅是最按的人面前的信号的亮。然出题人按动

12、用简单设计法设计一个对锅炉鼓风机和引风机控制的

（1）开机前首先启动引风机，10S 后

（2）停止时，立即关断鼓风机，经20S

第六章作业参考答案

5、用功能图方法完成第5章5.5.2节应用举例中【例5-2】的编程。要求画出功能图、梯图。设计完成后，试分析两种程方法在设

（2）梯形图

两种编程方法在设计顺序控

制逻辑程序时不同之处：

运用简单设计法时，主要凭设计者的经验来完成，通过理清

逻辑函数，然后用梯形图的形式直接画出控制程序。其控制

可读性不高，不适合初学者使用。

而运用功能图的方法来设计顺序控制逻辑程序时，只要分

一个步骤一个状态，很容易就可以画出功能图，然后再转换成

其功能图比较容易设计，且可读性强，不过转换成梯

6、图6-19（a ）为人行道和马路信号灯系统。当人过马路时，可按下分别安装在马路两侧的按钮I0.0或I0.1，则交通灯（红灯、黄灯、绿灯三种类型）系统按图6-19（b ）中形式

试设计该控制系统的功能图，并画出梯形

I/O分配表 I0.0、I0.1 按钮 Q0.0 马路绿灯 Q0.1 马路黄灯 Q0.2 马路红灯 Q0.3 人

（2）梯形图

第七章作业参考答案

7、试设计一个计数器，要求如下：

（1）计数范围是0~255； （2）计数

（3）输入I0.0的状态改变时，则立即激活输入/输出中断

（4）M0.0为1时，计数器加计数；M0.0为0时，计数器减计数；

（5）计数器的计数值通过连接在QB0上的7段数码管显示。

11、某一过程控制系统，其中一个极性模拟量输入参数为AIW0采集到PLC 中，通过PID 指令计算出的控制结从AQW0输出到控制对象。PID 参

（1）每200ms 中断一次，

（2）在中断程序中完成对AIW0的采集转换及归一化理，完成回路控制

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减压启动制电路中的错

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的触点接反，电路将出现什么现？ 1、定时

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接反；电动机三

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 后可以起动M2；停止时，M1、M2同

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

2-15、三台电动机MAl 、MA2，MA3，求按起动按钮SB1时，按下列顺序起动：MA l →MA2→MA3。当停止时，按起动停止SB2时，按照相反的顺序停止，即MA3→MA2→MA1。动和停止的时间间隔

该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，另外要用四个时继电器 KF1、KF2、KF3和KF4。

图2–34、三台电动机工作顺序

3、题分析 1）、从图2-34中可以看出： MA l 启动号为SF 1，停止信号为KF 4计时到； MA 2的启动号为KF 1计时到，停止信号为KF 3计时到； MA 3的启动信号为KF 2计时到，停止信号为SF 2。 在设计时，考虑到启/停信号要短信号，所以要注意对定时器

图2 -35（a ）三台电动机顺序启/

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

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，K F2和K F1的线圈新得电而采取的措施。因为若T2<><>

设计中的难点是找出KF3，KF4开始工作的条件，以及KF1、KF2的逻辑。

本例中没有考虑时间继电器触点的数量是否够用的问题，实际

BB1~BB3分别为三台电动机的热继电器常闭触，它是为了防止

载没有太多要求，则可把它们去掉。

2-16、某台水泵由一台电动机拖动，按下列要求设计电气控制电路； 1）、采用Y -△减压动。2）、三处控制电动机的

2-17、某机床有主轴电动机M1，液压泵电动机M2，均用直接起动。生产工艺要求：主轴电动机M1必须在液泵电动机M2起动后方可起动；主轴电动机M1要求正、反转，但为测方便，要求能实现正、反点动；主轴电动机M1停止后，才允液压泵电动机M2停止；

梯形图的编程顺序

X0：总台复位按钮 Y0：总台音响 M0：公控制点继电器 M4：音响启动信号继电器 X1~X5：分台按钮 Y1~Y5：各台灯 M1：应答时间辅

M3：答题时间辅助继电器 T3：音响时限1s

输入器件

X0：总台复位按钮

X1~X5：分台按钮

X10：总台开始按钮

输出器件

Y0：总台音响

Y1~Y5：各台灯

其它机内器件

4-18

4.19、3台电动机每隔10S 起动，各运行15S 停止，循环往复。

4-20、试用比较指令设计一个密码锁控制程序。密

据与密码设定值H65相等，则4S 后开照明灯；若所拨数

4-21、试用比较传送指令设计一个自动控制小车运动方向的系统，如图4-96所示。请根据求设计程

K2X000：小车所停位置；K2X010：呼叫位置； K2X000＞K2X010：Y000=1小车左行

K2X010＞K2X000：Y000=1小车右行

A ：A 相输入端；B ：B 相输入端。

FX2N 型PLC 存储器分配图

电气控制与plc应用技术课后答案.

1---5、 接触器的作用是什么?根据结构特征如何区

答:接触器的作用是控制电动机的启、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, 而且它的激磁线设有骨 架, 使铁芯与线圈隔离并将线制成短而厚的

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瘦高型, 且不设线圈骨架, 使线圈

1---9、说明热继电器和熔断器保护

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,它利用的是熔

1---11、中间继电器与接触

答:同点:输入信号都是电压;都是利用电磁机构工原理。 不同点:中间继电器用于小电流控制电路,起信号传递、放大、翻 转和分路等作用, 主要用于扩展触点量, 实现逻辑控制; 接触器用 于频繁远距离接通或断电动机主电路或其他

1-----16控制按钮、转换开关、行程开关、近开关、光电开

控制按钮作用:在控制电路中用于手动发出控制信号以控制

转换开作用:转换开关一种多档式、 控制多回路的主令电器。 广 泛应用于各种配电置的电源隔、 电路转换、 电动机远距离控制等, 也常作为电压表、电流表的换相开关,还可用于控小容量的电动 机。 行程开关作用:用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大 小或位置的一自动控制器件。 接开关作用:不仅用于行程控 制和位保护,还用于高速计数、测速、液面控制、检测金属体的存 在、 件尺寸以及无触点按钮等。 既使用于一般程控制, 其定位精 度、 操作频率、 使用寿命和对恶劣环境的适应

光电关作用:可非接触、无损伤地检测和控制种体、液体、透 明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。目前,光电开关已 被用作物位检测、液控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长 剪、孔洞识别、信号延

2---1、 三相笼型异步电动机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直接启动的主电路和控制 电路, 对设计的电路进行

成了哪些保护功能?

答 :小 容 量 的 三 相 笼 型 异 步 电

)

可以采用直接启动。

在该电路中,闭合自动开关 QA0,按下启动

按钮 SF2,接触器接触器 KM 线

触点闭合,电动机接通电源开始全

接触器 KM 的辅助常开触点闭合,

线圈有两条通电路径。这样当松开启动

接触器 KM 线圈仍能通过其辅助

吸合状态。按停止按钮 SB1,接触器 KM 线圈失电,

则其主触点断开。切断电动机三相电

自动停车,同时接触器 KM 自锁触

回路解除自锁。松开停止按钮 SB1,控制电路又

回到启动前的状态。

其中,起短路保护作用的是熔断器 FA ;起过载

保护作用的是热继电器 BB ;起失

的是接触器 KM 。

2---3、 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 动要快速停车。试设计主电路

2----11、某机床主轴由一台三相笼型异步电动机拖动,润滑油泵由另 台三相笼型异步电动机动,均采

(1)主轴必须在润滑油泵启动后,才能启动;

(2)主轴为正向运转,为调试方便,要求

(3)主轴停止后,才允许润滑油

(4)具有必要的电气保护 .

按动 SF1使 QA2得电自锁,则润滑油泵 MA2启,再动 SF2, 可使 QA1得电自锁,主轴电动机 MA1正向启动。按 SF3可使 QA1得电,即主轴电动机 MA1正向点动;按 SF4可使 QA3得电,即主 轴电动机 MA1反向点。当润滑油泵要停转时,必

2---13、设计一个控制线路,要求第一台电动机启动 10S 后,第二台 电动机自行启动;运行 5S ,第一台电动机停止并同时使第三台

3---6、 PLC 与继电器控制系统

答:PLC 的梯形图与传统的电气原理图非常相似,信号的入 /输出 形式

它们的不同之处主要表现在:

(1)控制逻辑——继电器控制逻辑采用硬接线逻,用继电器机 械触点的串联或并联, 及时间继电器等组合成控制逻辑, 其接线多而 复杂、体积大、功耗大、故障率高,灵活性和扩展性很差。而 PLC 采用存器逻辑, 其控制逻

(2) 工作方式——继电器控制线路中各电同时都处于受控状态, 属于并行工作方式。而 PLC 的控制逻辑中,各内部器件都处于周期 循环扫描过程中, 各种逻辑、 数值输出的结都是按照在程序中

(3) 可靠性和可维护性——继电器控制逻辑使用

连线也多,可靠性和可维护性差。而 PLC 采用微电子技术,大量的 开关动作由无触点的半体电路来完成, PLC 还有自检和监

(4)控制速度——继电器控制逻辑靠触点的机械动作实现控制, 工作频率低,且机械触点还会出现抖动问题。而 PLC 是由程序指令 控制半导体电路来实现制, 属于无触

(5)定时控制——继电器控制逻辑利用时间继电器行时控制。 时间继电器存在定时精度不高, 定时范窄, 且易受环境湿度和温度 变化的影响,调整时间困难等问题。 PLC 使用半导体集成电路做定 时器时基脉冲由晶产生, 精度相当高,

(6)设计和施工——使用继电器控制逻辑成一项工程,其设计、 施工、调试必须依次进行,周期长、而且修改困难。而用 PLC 完成 项控制工程, 在系统设计完成后, 现场施和控制逻辑的设计可

3---10构成 PLC 的主要部件有哪些?各部

存器:PLC 的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。 系统存储器用来存放由 PLC 厂家编写的统程序,并固化在 ROM 内,户不能更改。

户指解释程序以及标准程序模块与系统调用。 用存储包括用户 程序存储器(程序区)和数据存储器(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定的 PLC 编程语言编写的 各种用户程序。 用户数存储器可以用来存放用

I/O单元:PLC 的输入 /输出信号类型可以是开关量、模拟量和数字 量。输入 /输出单元包两部分:一是与被控设备相连接的口电路,

电源:PLC 一般使用 220V 的交流电源,部开关电源为 PLC 的 中央处理器、存储器等路提供 5V 、±12V 、 24V 等直流电源,使 PLC 能正常工作。 通信接口 扩展接口 编程设备:编程的作 用是供用户进行

3----11、 PLC 是按什么样的工作方式进行工作的?它的中心作过程 分哪几个阶段?在每个阶

答:PLC 是按集中输入、集中输出,周期性循环扫描的方式进行工 作的。 它的心工作过程分输入采样阶、 程序

在入采样阶段, 首先扫描所以输入端子, 并将各输入状态存入相对 应的输入映像寄存器中, 此时输入映寄存器被刷新, 它与外界隔离,

在程序执行阶段, PLC 按从左到右、从上到下

在出刷新阶段中, 元件映像寄存中所有输出继电器的状态一起转 存到输出锁存器中, 通过一定方式集中输出, 最经过输出端子驱动 外部负责, 在下一输出刷新阶段

4---3 一个控制系统如果需要 12点数字量输入, 30点字量输出, 8点模

(1) 可以选用哪种主机型号?

(2) 如何选择扩展模块?

(3) 各模块按什么顺序连接到主机?画出连接图。

(4) 按上问所画出的图形,其主机和各模块的

可以选择 CPU224或 CPU226。 CPU224更加经济

(2) 选择扩展模块

解:① 选择开关量扩展模块

系统需要的开关量 I/O点数为:

数字量输入 12点, 数字量输

CPU224 模块自带的 I/O点数为:

开关量输入 14点,已能满足

开关量输出 10点 ; 需扩展 20点

开关量扩展模块选择方案可以是

● 方案 :EM222 (8出)×3

② 选择模拟量扩展模块

CPU224模块不带模拟量 I/O点,系统需要模拟量 I/O数量: 模拟量输

● 方案 1:EM231(4AI)×2+ EM232(2AO)

● 方案 2:EM235(4AI/1AO)×2

系统控制方案是 :

CPU224 + EM222(8出)×3 + EM235×

2

③ 检验最大 I/O配置预算:

● CPU 连接了 5个扩展模块<>

● 扩展后 I/O点总数 :

开关量 (12/30)< i/o映像寄存器数量="">

模拟量 (7/2)< 模拟量="">

● 所有扩展模块所消耗的 5V 电源电流之和 180mA < cpu224="" 所="" 能提供的="" dc5v="" 电源电流="" 660ma="">

各模块分配的地址:

5-2. S7-200 PLC 中共有几种分辨率的定时器?它们的刷新方式有 何不同? S7200 PLC 中共有几种类型的定时器?对它执行复位指

S7-200 PLC中共有 3种分辨率的定时器:1 ms、 10 ms 和 100 ms 。

1 ms 定时器:由系统每隔 1 ms 刷新一当前和状态位,与扫 描周期及程序处理无关。 采用是中断刷新方式, 在一个周期中其可 能被多次刷新。 10 ms定时器 10 ms定时器由系统在每个扫描周 期开始时

S7-200 PLC有三种类

接通延时定时器(TON ) 有记忆接通延时定时器(TONR ) 断

对它们执行复位指令后,它们的当前值

5---6

5---13、用简单设计法设计一个对锅炉鼓风机引风机控制的

(1)开机前首先启动引风机, 10S 后自动启动鼓风机; (2)止时,立即关断鼓风

6— 11 某一过程控制系统, 其中一个单性拟量输入参数从 AIW0采集到 PLC 中,通过 PID 指令计算出的控制结果输出到控制对象。 PID 参数表起始地址为 VB100。试设计

(2)在中断程序中完成对 AIW0的采集、转化及归一化处理;完 回路控制输出值的

中断程序

电气控制与plc技术习题参考答案

第一章 试题与答案

1.什么是低压电器?低压电器是

答:(1)低压电器通常是指工作在交流 50Hz (60Hz )、额定电压小于 1200V 和流 额定电压小于 1500V 电路中,起

(2)低压电器的分类方法很多,按照不同的分类方式有不同的类型,主要有按照用途 分、按照工作条件分类、按照操方法分类

2.什么是额定电流?什么是约定发热电流?

答:

(1) 额定工作电流:在规定的条件下,保证电

(2) 约定发热电流:在规定的条件下实验,电器在 8小时工作制,各部件的温升不

额定电流通常是持续工作的条件下,而约定发热电流在 8小时工

3.我国的低压电器经历了哪几代?

答:

我的低压电器产品大致可分为如下代。第一代产品:20世纪 60年代至 70年代 初;第二代产品:20世纪 70代末至 80年代;第三代产品:20纪 90年代;

4.低压电器的发展趋势是什么?

答:

(1)智能化

(2)电子化

(3)产品的模块化和组合化

(4)产品的质量和可靠性明显提高

5.防止触电有哪些措施?

答:

(1) 防止接触带电部件

常见的安全措施有绝缘、屏护和安全间距。

(2) 防止电气设备漏电伤人

(3) 采用安全电压

(4) 使用漏电保护装置

(5) 合理使用防护用具

(6) 加强安全用电管理

6.接地有哪些种类?保护接地

答:

按照接地的目的可将接地分为如下几类:

①工作接地。

② 保护接地,也称安全接地。

③过电压保护接地。

④防静电接地。

7.保护接地要注意哪些问题?工作接地

答:

保护接地要注意的问题:

① 电气设备都应有专门的保护导线接线端子(保护接线端子),并用‘ ’符号标 记,也可用黄绿色标记。不允用螺丝在外

② 保护接地线用粗而短的黄绿线连接到保护接地端子排上,接地排要接入大

③ 保护接地不允许形成环路。

④ 设备的金属外壳良好接地,是抑制放电干

⑤ 设备外壳接地,起到屏蔽作用,减少与其他设

工作接地要注意的问题:

① 设备的接地不能布置成环形,一定要有开口,保护

② 采用光电隔离、隔离变压器、继电器等隔离方法,切断设备或电间的地线环路, 抑

③ 设备内的数字地和模拟地都应该设置独立的地线,最后汇总到一起。

④ 工作地浮地方式只适用于小规模设备和工作速度较低的电路,而于规模较大的复 杂

⑤ 电柜中的工作地线、保护地线和屏蔽地线一般都接至电柜中的中心接地点,然后连 接大地,这种接法可使柜体、设备、屏蔽地和工作地保持在同一电上,保护地和屏

8.怎样制作接地装置?

答:

正规的接地装置有两种简易的做法,借助埋入地下的金属棒和金属板实现对大地的 接触。其中,钢接地体的格和接地

选地势较低、较为潮湿的地方将金属棒打入或者埋入地下。往往要使用多个金属棒 并联构成接地电小于 4Ω的接地极,金属棒的

9.电磁辐射的危害是什么?如何

答:

主要危害如下:

(1)对人体的危害

(2)对电气、电子设备和系统的危害

(3)对电器元件的危害

防止电磁辐射的方法:

电磁屏蔽是防止电磁辐射的主要措施。

10.何谓接地电阻?

答:

接地体或自然接地体的对地电阻的总和称

11.常见的触电事故的主要原因有哪些?怎样防止触电?

答:

(1)常见触电事故的主要原因

常见的触电事故的主要原因有以下几个。

① 电气线路、设备检修中措施不落实。

② 电气线路、设备安装不符合安全要求。

③ 非电工任意处理电气事务,接线错误。

④ 现场临时用电管理不善。

⑤ 操作漏电的机器设备或使用漏电的电动工具(包括设备、工具无接地和接零保护

措施)。

⑥ 设备、工具已有的保护线中断。

⑦ 移动长、高金属物体触碰高压线,在高位作业 (天车、

⑧ 电焊作业者穿背心、短裤,不穿绝缘鞋,汗水浸透套,焊钳误碰自

⑨ 水泥搅拌机等机械的电机受潮,打夯机等

⑩ 暴风雨、雷击等自然灾害。

第二章 参考答案

2.交流接触器在运行中有时在线圈断电后,衔铁仍掉不下来,电动机不停止,这时 应如何处

答:首先用电源开关将整个回路的电源切断,再用手动按钮下压,查看主触头是否复 位,已经复位,可再通电,若因触头熔焊在

3.接触器的线圈额定电流和额定电压与接触器的定电流和接触

答:线圈的额定电压标注在线包上,与是控制回路的电压一致;

4.接触器的使用类别的含义是什么?

答:接触器用于不同的负载时,其对主触头的接通和分断能力要求不同,按不的使 用条件来选用相应使用类

5.线圈电压为 220V 的交流接触器误接入 380V 交流电源会生什么问题?为什么? 答:通

6.中间继电器的作用是什么?中间继电器和接触器有何区别?在么情况下中间继

答:中间继电器的作用是:

中间电器主要起中间转换(传递、放大、翻转分和记)作用,其输入为线圈的 通电和断电,输出信号触头的断开和闭合,它可将输出信号同时传给几个控制元件或回 路。中间继电器的触头额定电流要比线圈额定电流大得多,因此具有放大信号的作

区别如下:

用途的区别:触器是指仅有一个起始位置,能接通、承或分正常条件(包括 过载运行条件)下电流的非手动机械开电器。接触器不能切断短路电流,它可以频繁地 接通或分断交、直流电路,并可实现远距离控制。其主要控制对象是交、直流电动机,也 用于电热设备、电焊机、

使用回路区别:中间继电器的触点和线圈一般都用控制回路,而

结构上的区别:中间继电器一般没有灭弧装置,而接触器通常有。

小功率、轻负载的电动机。

7.动机的启电流很大,当电动机启动时,热继电器会会动?为什么? 答:正常情况下不会动作;因为电动机启动的间比较短,因此热继电器不会动作。 8.某电动机的额定功率为 5.5kW ,电压为 380V ,电流为 12.5A ,启动电流为定电 流的 7倍,现用按

器、按钮、熔断器、热继电器和开关?

解:额定电流 I=12.5A,接触器、按钮、熔断器、

CJX1-12、 LAY3-22、 RT23-63/16和 JRS2-25/Z。

9.什么是电流继电器和电压继电器?

答:

电继电器(Current Relay )是反映输入量为电流的继电器。电流继电器的线圈串联 在被量电路中,用来检测电路的电流。流继电器的线

电继电器(Voltage Relay )是指反映输入量为电压的继电器。它的结构与电流继电 器相似,不同的是,电压继电器的圈是并联在被测量的电路两端,以监控电路电的变 化。电压

10.按钮和行程开关的工作原理、

答:按钮和行程开关的工作原理基本相同,当按下按钮时,先断开常闭触头,后接通 常开触头;当钮释放后,在复位弹簧的作用,按钮触头

一般用于发出启动或停止指令,它可以与接触器或继电器配合,对电动机等实现距 离的自动控制,用于现控制线

行开关用于控制机械设备的运动部件行程及限位保护。在实际生产中,将行程开关 安装在预先安排的位置,当装在生产机械运动部件上的挡块撞击程开关时,行

11.温度继电器和热继电器都用于保护电动机,

答:

温度继电器和热继电器一样,主要是用来对电

温度电器主要是对大、中容量异步电动机实行过载保。使用中一般将它埋设 在电动机的发热部位(如定子中或绕组端部),无论是电机本身出现的温度升高,还 是其他原因起的温度升高,温度继电器都可以起到保护作用,所以温度电器直接反 映该处的发

热继器是按电流原则工作的,这种继电器所反的电动机的电流,虽然电动机过 载是其绕组温升过高的主要原因,而且可通过反映电流的热元件间接反映出升的高低。 12.第 8小题中若选用了低压断器,还一定需要选用

答:不一定要选用熔断器和热继电器;型号是:DZ47-63/16。

13.熔断器的额定电流和熔体的额定

答:熔断器的额定电流大于等于熔

14.在什么情况下,电动机可以不

答:短时间运行的电动机。

15.说明熔断器和热继电器的保护

答:熔断器:短路保护和严重过载保护;

热继电器:过载保护。

16.现使用 CJX1-9接触器控制一台电动机,若改用固态继电

答:适合的型号很多,但额定电流一定要比 9A

17.空气式时间继电器如何调节延时时间? JS7-A 型时间

它们的图形符号。

答:用螺丝刀调节。

其触头有如下类型:

18.空气式时间继电器与晶体管时间电器、数显式时间继电器相比有何缺点? 答:空气式时间继电器体积大,定时范围小,度低,价格低,基本已经淘汰; 晶体管

数显式时间继电器体积小,定时范围大,精度高,

19.什么是主令电器?常用的主

答:在控制系统中,主令电器用做闭或断开控制电路,以发出指令或作为程序控制 的开关电器。它一般用于控制接触器、电器或其他电气线路,从而使电路接通或分 断,来实

主电器应用广泛,种类繁多,按照其作用分类,常用的主令电器有控制按钮、行程 开关、接近开关、万能转开关、主令控制器及其他主令电器(脚踏开关、

21.智能电器有什么特点?其

答:智能电器有保护、监测、自诊断、显示等功能;

22.三线式 NPN 型接近开

答:

23.电容式和电感式开关传感器

答:工作原理不同;能够探测的物体种类多少有区别,前者多,后者少。

24.两线 /三线式 NPN 和 PNP 型

二线式 NPN 型接近开关接线图 二线式 PNP 型接近开关接线图

三线式 NPN 型接近开关接线图 三线式 PNP 型接近开关接线图

25.根据国家标准,三线式接近开关的信号线、电

答:棕色-电源正极;黑色-信号线;

26.常用的接近开关有哪些类型?

答:按照工作原理区分,接近开关分为电感式、电容式、光电式和磁感式等式。另 外,根据应用路电流的

27.怎样选用合适的接近开关?在选择接近开关的测距离时要注

① 接近开关类型的选择。检测金属时优先选用感应式接近开关,检测非金属选用电 容式接近开关,检测磁信

② 外观的选择。根据实际情况选用,但圆柱螺

③ 检测距离的选择。

④ 信号的输出选择。

⑤ 触头数量的选择。

⑥ 开关频率的确定。

⑦ 额定电压的选择。

28.固态继电器与接触器相比有何优势?

答:体积小;动作快;允许动作频率大;

29.某学生用万用表判定按钮的接线端子的定义,

(1)用万用表的“欧姆挡”测定 1号和 3号端子间的电阻约

(2)用万用表的“欧姆挡”测定 1号和 2号端子电阻为无大,所以判定 1

请问该学生的结论是否正确?为什么?

答:第一个判断正确;但第二个判断不准确,若压下按钮,用万用表的“欧姆挡”测 定 1号和 2号端子电阻为零,能判定 1

30.常见的启动器的种类和用途是什么?

答:按照启动方法分类,启动器有直接启动和减压启动两大类。其中,减压启动器 又分为星形-三角形动器、自耦减压启动器、电抗减启动器、电阻

31.只用两个单相固态继电器,而把电源的第三相与电机直接相连,这种

答:优点:成本低;

缺点:当定子短路和接地断开时,

32.交流接触器的线圈能否串联

答:不能,电压过低时,接触器不能动作。

33.怎样区分常开和常闭触头?时间继电器的常开与常闭头与中间继电器

答:本章的实训中有具体的方法。

34.电压继电器和电流继电器在电路

欠流继电器常用于直流电动机和电磁吸盘的失磁保护。而瞬动型过流继电器常用于 电动机的短路保护,延时型继电器常用于过载兼短路护。过流继电

过电压继电器在电压为额定电压的 110%~115%以上时动

额电压的 40%~70%时动作,零压继电器在电压为额定电压的 5%~25%时动作。过电 压继电器在电路正常工作条件下(未出过压),动铁芯不产生吸合动作,而欠电压电 器在电路正常

35.是否可以用过电流继电器取代热继电器作为

答:可以。

36.简要说明漏电保护器的工作原理。

答:被保护电路中出现漏电事故时,由于漏电存在,三相交流电的电流矢量和 不为零,零序电流互感器的二次侧有感应电流产生,当剩余电流脱器上的电流达到额定 漏电动作电流时,剩余电脱扣器动作,使漏电

37.电子式电器的特点是什么?

答:体积小;精度高;动作频率大;使用

38.继电器有什么功能?

答:继电器的作用如下:

① 输入与输出电路之间的隔离。

② 信号切换(从接通到断开)。

③ 增加输出电路(切换几个负载或者切换不

④ 切换不同的电压或者电流负载。

⑤ 闭锁电路。

⑥ 提供遥控功能。

⑦ 重复信号。

⑧ 保留输出信号。

39.同一电器的约定发热电流和额定

答:约定发热电流大。

第三章 参考答案

1.三相异步交流电动机换向的

答:改变通电相序。

2.直流电动机换向的原理是什么?

答:改变定子或者转子的极性。

3.三相异步交流电动机有哪几

答:变频调速;变极调速;变转差率。

4.直流电动机有哪几种调速方法?

答:弱磁调速;调压调速;串电阻调速。

5.电气控制系统的常用保护环节有哪些?

答:电压保护;电流保护;还有速度保护、漏电保护、超速保护、行程

6.常用的电气系统图有哪些?

答:原理图、接线图和布置图。

7.多地启动和停止控制用在什么场合?

答:多用于大型设备的控制。

8.根据图 3-4所示的电动机单向点动线路图,画出对

9.根据图 3-8所示的电动机正 /反转原理图,画出

10.图 3-6所示为自动往复循环控制线路,

答:当 SQ1或 SQ2损坏时, SQ3和 SQ4可替

11.大功率的三相异步交流电动机为

答:电动机空载启动电流通常是额定电流的 4~8倍,若不降压启动,大的电压降将 严重影

12.直流电动机启动时为何要在电

答:直流电动机的空载启动电流通常是额定电流的 10~20倍,在电枢中串入电阻是

13.三相异步交流电动机减压启动的

答:星形 -三角形减压启动、自耦变

14.三相异步交流电动机制动的常

答:机械制动、反接制动、自励发电 -短接制动、电容 -

15.直流电动机制动的常用方法有哪些?

答:反接制动和能耗制动。

16.三相异步交流电动机调速的常

答:变频调速;变极调速;变转差率。

17.有一台电动机功率为 7.5kW ,现要求其反接制动 I Z ≤ 1/2I st ,估算在三相路中应

解:先估算电动机的额定电流和启动电流

额定电流约为 A U P I 7. 193807500===

一般 I I st ) 7~4(=,可取 A I I st

6. 1087. 195. 55. 5=?== Ω??=8. 26

. 1082005. 12005. 1==st I Rz W W R I P Z Z 752. 28. 2) 6. 1085. 0(3/1) () 4/1~3/1(22≈???==) (

18.有一台笼型电动机,功率为 20kW ,额定压为 380V ,额定电流 N I =38.4A, 0I =14.9A ,定子绕组的电阻为 0.83Ω,定子绕组为 Y 接线,估算这台电动机采用波能耗制 动时所需

解: A I I Z 7. 599. 144) 4~5. 3(0==?=

V R I U Z Z 3. 6683. 07. 59≈?==

变压器二次侧的电流为:

A I I Z 3. 669. 0/7. 599. 0/2≈==

变压器二次侧的电压为:

V U U Z 559. 0/5. 499. 0/2≈==

变压器的容量为:

kW I U P 7. 33646553. 6622≈=?==

19.单相异步电动机只有一个绕组吗?

答:实用单相异步电动机通常有 2个绕组。

20.简述家用电风扇的电抗器

答:相异步电机有一个主绕组和副绕组,属于电容启动行式动机。当选择开 关选择“低”挡位时,由于电抗器的分压多,导致主绕组的电压最低,因此转速也最 低;当选择开关选择“高”挡时,由于电抗器不分压,主绕组的电压最高,因此转速也 最高;

21.单相异步电动机有几种启动方法?

答:单相异步电动机的启动方法分为单相分相启动、单电容启动、单相

22.单相异步电动机有几种常用

答:电抗器调速和晶闸管调速。

24.图 3-16中的反接制动采用了速度继电器,若不使用速度电器,而采用时间继

L3

L2

L1

第四章 参考答案

1.为什么图 4-1中的 M1电机没有进行短路保护,而 M2、 M3电动机有短路保护? 答:QF 对 M1行短路保护; M2和 M3的功率相

2.为什么图 4-1中的 M3电动机没有进行过载保护,而 M1、 M2电机有过载保护? 若图中不用热继电

答:M2电动机的运行时间很短;一般不会过载。 QF 对 M1进行过载

3.图 4-1中的电动机不进行接

答:可能发生触电事故。

4.分析图 4-4和图 4-5,若变速手柄推

答:压下行程开关 SQ5,使接触器 KM1和 KM2瞬时接

5.分析图 4-4和图 4-5,主

答:按停止按钮 SB1或者 SB2,切断 KM1或者 KM2

YC1主轴制动电磁离合器,主轴即可停止转动。铣床主

6.分析图 4-4和图 4-5,简述圆工

答:工作台的回转运动是进给电动机经过传动机构动,使用圆工作台时,先将 SA3转到接通位置,后操纵启动按钮,则接触器 KM1和 KM3相继接通,圆工作

7.分析图 4-4和图 4-5,设计 XA5032铣

8.若图 4-7中不用限位开关 SQ ,会出现什问题?是否影响

答:到达极限位置后,液压系统仍然在工

9.若图 4-7中不用断路器 QF2、 QF3,可用什么电器取代?

答:熔断器和热继电器取代。

11.在图 4-10中,若将 PNP 接近开关换成 NPN 接近开关,应怎样接线?若将接近 开关成行程开

13.在图 4-11中, RC1、 RC2、 RC3的作用是什么?

答:消灭电弧。

14.在图 4-12中,控制系统电动机 M1是怎样进

答:调速:采用的是模拟量无级调速;制动采

15.在图 4-13中,换刀是

答:当 HNC-21的 Y06输出低电平发出刀具松紧信号时,使 KA4的线圈上,刀具 紧电磁阀通电,刀具松开,将刀具拔下,延时一段时间后, HNC-21的 Y12出低电平 发出吹气信号,使 KA7的线圈上电,继电器 KA7的常开触头闭合,主轴吹电磁阀通 电,吹掉轴锥孔内的脏物,延时一段时后, HNC-21的 Y12输出高电平,吹气电磁阀 断电,止吹气。 HNC-21数控系统实际上是一台特殊的工业控制计算机,它具有定时 功能,因此虽然吹气时

第五章 参考答案

1. PLC 的主要性能指标有哪些?

答:(1)输入 /输出(I/O)点数

(2)存储容量

(3)扫描速度

(4)指令系统

(5)内部寄存器(继电器)

(6)扩展能力

2. PLC 主要用在哪些场合?

答:

(1)顺序控制

(2)计数和定时控制

(3)位置控制

(4)模拟量处理

(5)数据处理

(6)通信连网

3. PLC 怎样分类?

答:(1)从组成结构形式分类

可将 PLC 分为两类:一类是整体式 PLC (也称单元式),其特点是电源、中央处理 单元、 I/O接口都集成在一个机壳内;另一类标准模板式

(2)按输入 /输出(I/O)点数分类

① 小型 PLC 。小型 PLC 的 I/O点数一

② 中型 PLC 。中型 PLC 采用模块化结构,其 I/O点数一般在 256~1 024点之间。 ③ 大型 PLC 。一般 I/O点数在 1 024点以上的称为大型 PLC 。

4. PLC 的发展趋势是什么?

答:PLC 的发展趋势如下。

① 向高性能、高速度、大容量

② 网络化。

③ 小型化、低成本、简单易用。

④ 不断提高编程软件的功能。

⑤ 适合 PLC 应用的新模块。

⑥ PLC 的软件化与 PC 化。

5. PLC 的结构主要由哪几

答:可编程控制器的功能结构区由 CPU (中央处理

6. PLC 的输入和输出模块主要由哪几个部分组成?

答:输入接口电路由接线端子、信号调理和电平转换电路、模块

输出接口电路由多路选择开关模块、信号锁存器、电隔离电路、

7. PLC 的存储器可以细分

答:一种是只读类型的存储器,如 EPROM 和 EEPROM ,另一种是可读 /写的随机存储 器 RAM 。

8. PLC 是怎样进行工作的?

答:PLC 用扫描工作方式进行工作,主要分为 3

9.举例说明常见的哪些设备可以作为 PLC 的

答:输入端的设备类型可以是限位开关、按钮、压力继电器、

输出端的设备类型可以是电磁阀的线圈、电动机的启动器、控制柜的指示器、接触器 线圈、 LED 灯、指灯、继电

10.什么是立即输入和立即输出?它们分别

答:立即输入适用于要求对反映速度很格的场合,例如,几毫秒的时间对于控制 来说十分关键的情况下。立即输入时, PLC 立挂起正在执行的程序,扫描输入模块, 然更新特定的输入

所立即输出功能就是输出模块在用户程序时,能立即被刷新。 PLC 临时挂起(中 断)正常运行的程序,输出映像表中的信息输送到输出模,立即进行输

11. S7系列的 PLC 有哪几类?

答:SIMATIC S7系列产品分为通用逻辑模块(LOGO! )、微型 PLC (S7-200系 列)、中型 PLC (S7-300系列)和

12. S7-200系列 PLC 有什么特色?

答:(1)有功能强大的指令集

(2)丰富的通信功能

(3)编程软件容易使用且功能强大

(4)提供多种扩展模块

(5)有较好的性能价格比

13. S7-200系列 CPU 有几种工作方式?下载文件时,能否使其置于“运行”状态? 答:STOP 、 RUN ;

14.使用模拟量输入模块时,要

答:① 模拟量模块有专用的扁电缆(与模块打包出售)与 CPU 通信,并通过此电 缆由 CPU 向模拟量模提供 5V DC的电源。此外,模拟量模块必须外接 24V DC电源。 ② 每个模块能同输入 /输出电流或者电压信号,于模拟量输入的电压或者电流信 号选择通过 DIP 开关设定,量程的选择也是通过 DIP 开关来设定的。一个模块可同时作 为电流信号或者电输入模块使用,但必须分别按照电流和电压信号的要求接线。但是 DIP 开关设置对整个模块的所有通道有效,在这种情况下,电、电压信号的规格必须能 设置为相同的 DIP 开关态。如表 5-6中, 0~5V 和 0~20mA 信号具有相同的 DIP 设置状

③ 对于模拟量输入模块,传感器电缆线应尽可能短,而且应使用屏蔽双绞线,线应 避免弯成锐角。近信号源

④ 未使用的通道应短接,如图 5-21中的 B+和 B ?

⑤ 般电压信号电流信号容易受干扰,应优先选用电流信号。电压的模拟量信号 由于输入端的内阻很高(S7-200的模拟模块为 10M ),极易引入干扰。一般电压信号 是用在控制设备柜内电位设置,或者距离非常近、电磁环境好的场合。电流型信号不容 易受到输线沿途的电磁干扰,因而在

⑥ 对于模拟量输出模块,电压型和电流型信号的输出信的接线不同,各自

⑦ 前述的 CPU 和扩展模块的数字量的输入点和输出点都有隔离保护,但模拟量的输 和输出则没有隔离。如果用户系统中需要

⑧ 模拟量输入模块的电源地和传感器的信号地必须连接(工作接地),否则将会产生 一个很高的上下动的共模电压,影响模拟量输入,测量结果可

⑨ 拟量输出模块总是要占据两个通道的输出地。即有些模块(EM 235)只 有一个实际输出通道,它也要占用两个通道的地址。在计算机和 CPU 实际联时,使用 Micro/WIN 的菜单命令“ PLC ” |“信息”,可

15.在例 5-2中,如果不经过转换能否直接用 晶体管输出 CPU 代替?应该如何

16.以下哪些表达有错误?请改正。

AQW3、 8#11、 10#22、 16#FF 、 16#FFH 、 2#110、 2#21

答:改正如下:

AQW2、 9、 22、 16#FF 、 16#FF 、 2#110、 2#11

17.如何进行 S7-200的电

答:谓电源计,就是用 CPU 所能提供的电源容减去各块所需要的电源消耗 量。 S7-200 CPU模提供 5V DC和 24V DC电源。当有扩展模块时, CPU 通

18.通信口参数如何设置?

答:

19.是否可以通过 EM 277模

答:不能

20.为什么重新设置 EM 277

答:必须将 EM 277断电,设置

21. S7-200系列 PLC 的输入

答:参考图 5-6 输入 /输出接口。

22. PLC 控制与继电器控

答:

第六章 参考答案

1.计算机安装 STEP 7-Micro/WIN软件

答:① Windows 2000 SP3以上作统,或者 Windows XP Home 和 Windows XP Professional 操作系,但建议不要使用 Windows XP Home 操作系统,因为在此

② 至少 350MB 硬盘空间。

2.没有 RS-232C 接口的笔记本电脑要使用具备 RS-232C 接口的

答:果有的笔记本电脑没有 RS-232C 接口,不意着不能使用笔记本电脑,只需 要将 USB-RS232(USB/Serials)转换器安装在笔记本电脑的 USB 接口通信电缆的 RS-232C 接口之间,即可实现可靠的通信。但对于有的计算机,可能会

3.在 STEP 7-Micro/WIN软件中,“局部编译”和“完全编译”的区别是什么? 答:全部译指令按

(1)程序块(OB1、全部子程序、全

(2)数据块(DB1)

(3)系统块(SDB0)

而编译指令编译当前块,当前块为

4.连接计算机的 RS-232C 接口和 PLC 的编程口间的编程电缆时,

答:不关闭 PLC 的电源,可能造

5.当 S7-200 PLC处于监控状态时,能

答:不能。

6.如何设置 CPU 的密码?怎样清除密码?怎

答:(1)

① CPU 的内置超级电容,在断电时间不太长时,可以为数据和时

② CPU 上可以附加电池卡,与内置电容配合,长期为时钟和数据保持提供电源。 ③ 置系统块,在 CPU 断

④ 在数据块中定义不需要更改的数据,下载到 CPU 内可以永久保存。

⑤ 用户编程使用相应的特殊寄存器功能,将数据写入 EEPROM 永久保存。

(2)通过设置密码可以限制对 S-200 CPU 的内容的访问。在“系统块”对话框中,单 击“系统块”节点下的“密码”,可打开“

7.断电数据保持有几种形式实现?怎样判断数据块已经写

答:数据保持功能依靠如下几种方式实现:

① CPU 的内置超级电容,在断电时间不太长时,可以为数据和时

② CPU 上可以附加电池卡,与内置电容配合,长期为时钟和数据保持提供电源。 ③ 置系统块,在 CPU 断

④ 在数据块中定义不需要更改的数据,下载到 CPU 内可以永久保存。

⑤ 用户编程使用相应的特殊寄存器功能,将数据写入 EEPROM 永久保存。

8.状态表和趋势图有什么作用?怎样使用?二者有何联系?

答:(1)状态表可以监控数据,趋势图同

(2)使用状态表监控数据时的结果是以表格的形式表的,而使用趋势

9.工具浏览条中有哪些重要的功能?

答:工具浏览条中有指令向导、文本显示向导、位置控制向导、 PID 制面板、以太 网向

10.交叉引用有什么作用?

答:交叉引用表对查找程序中数据地址

11.仿真软件的优缺点有哪些?

答:与 PLC 相比,仿真软件有省钱、方便等优势,但仿真软件毕竟不是真正的 PLC , 它只具备 PLC 的

第七章 参考答案

1.写出图 7-78所示梯形图所对

答:

网络 1

LD I0.0

LDN I0.2

O I0.3

A I0.4

OLD

AN I0.5

LD I0.6

O I0.4

ALD

= Q0.1

网络 2

LD I1.1

LPS

AN I1.2

= Q0.1

LPP

A I1.3

A I1.4

= Q0.1

2.根据下列语句表程序,画出梯形图。

解:

3. 3台电动机相隔 5s 启动,各运行 20s ,循往复。使用移位指

答:

4.用 PLC 设计一个闹钟,每天早上 6:00闹铃。

解:

5. PLC 的置位、复位指令实现彩的自控制。控制过程为:按下启动按钮,第 一组花样绿灯亮; 10s 后第二组花样蓝灯亮; 20s 后第三组花样红灯亮, 30s 后返回第一 花样绿灯亮,如此

解:

6.如图 7-79所示为一台电动机启动的工作时

图 7-79 习题 6附图

解:

7.用 3个开关(I0.1、 I0.2、 I0.3)控制一盏灯 Q1.0,当 3开关全通或者全断时灯 亮,其他情况灯

解:

8.用移位指令构成移位寄存器,实现广告牌字的闪耀控制。用 HL1~HL4四只灯分别 照亮“欢迎光临”四个字,其

表 7-28广告牌字闪耀流程

9.运用算术运算指令完成算式 [(100+200)×10]/3的运算,并画出梯形图。

10.编写一段程序,将 VB100开始的 50个

11.编写将 SM100的高、低字节内容互换并将结果送定时器 T37

12.某系统上有 1个 S7-226 CPU 、 2个 EM 221模块和 3 EM 223模块,计

解:足够。

13.例 7-7中使用的是什么样输出形式的 PLC ?若为 继电器 输出

解:继电器输出;

14.现有 3台电动机 M 1、 M 2、 M 3,要求按下启动按钮 I0.0后,电动机按顺序启动 (M 1启动,接着 M 2启动,最后 M 3启动),下停止按钮 I0.1后,电动机按顺序停止(M 3停止,接着 M 2停

解:

15.如图 7-80所示,若传送带上 20s 内无产品通过则

图 7-80 习题 15附图

解:

16.如图 7-81所示为两组带机组成的料运自动化系统,该自动化系统的启动顺序 为:盛料斗 D 中无料,先启动带机 C , 5s 后再动带机 B ,经过 7s 后再打开电磁阀 YV , 该自动化系统

17.试用 DECO 指令实现某喷水池花式喷水控制。控制流程要求为第一组喷嘴喷水 4s ,第二组嘴喷水 2s ,两组喷嘴同时水 2s ,

18.编写一段检测上升沿变化的程序。每当 I0.1接通一次, VB0的数值增加 1,果 计数达到 18时, Q0.1接通,

图 7-81 习题 16附图

第八章 参考答案

1.触摸屏的工作原理是什么?

答:摸屏工作,用手或其他物体触摸触摸屏,系统将根手指摸的图标或文字 的位置来定位以选择信息输入。触摸屏由摸检测部件和触摸屏控制器组成。触摸检测部 件安装在显示器的屏幕上,于检测用户触摸的位置并送至触摸屏控制器,触摸屏控制器 将接到的信息转换成触点坐标,

2.在进行 PLC 的硬件系统设计时

答:

① 门子 S7-200系列 PLC 输入需接 24V DC 电源,可以选用西门子生产的电 源,但西门子的电源价格较高,使用市面上的品牌开

② 入端开关(按钮)一般都用常开触点,但注意急停开关必须常闭触,尽管 从逻辑上讲,急停开关接常开触点是可行的,但如果急停开接常开触点,由于某些情况 下,急停开关的连线断开,系统仍然能正常工作,但紧急情,特别是重大事故发生时, 急停开关将不能起到作用,很容易发生事故。如急停开关接常闭触点,只要急停关的 连线断开,系统就不能正常工作,因此,“急

③ 输出端若用直流电源,则最好与接触器或继电器线圈并联一个续流二极管,续流 极管起续流作用。用户注意二极

④ 输出端若用交流电源,则最好与接触器或继电器线圈

⑤ 若接触器的电源是 220V 交流电,电磁阀的电源是 24V 直流电,因

⑥ 画 I/O接线图前务必认真阅读选定型号 PLC 的用说明书,否则极易出错。 ⑦ 由于 PLC 的继器比较小,允许通过的电流只有 2A ,损坏后不易更换,因此建议 每个输出点转接一个中间继电器,再由中间继电器控制电磁阀和

3.网络中主站和从站的含义分别是什么?

答:主站(Master Station ):PLC 网络系统中进行数据连接系统控制的站,主站上设 置了控制整个网络的数,每个网络系统只有一个主站,主站号固定为“ 0”,

从站(Slaver Station):PLC 网系统中,除主站

4.网关、交换机和中继器在网络中

答:网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同的通信协议、数据格式 或语言,甚至体系结构完全同的两种

用于网络信号放大、调整的网络互联设备,能有效延

5.如果将例 8-3中的 PLC 改成三菱 FX2N 系列 PLC ,则怎样接线? +24VDIR 步进驱动器 M

CP+DIR+FX2N-48MT SB L

G

N 1K

1K X0

6.为什么 PLC 的高速输出点与步进驱动器相连要串联

答:

这是为步进驱动的控制信号是 +5V,而西门子 PLC 输出信是 +24V,显然是不 匹配的。解决问题的办法就是在 PLC 与步进驱动器之间串联一只 2k Ω的电阻,起分压作 用,因此输入信号近等于 +5V。有的资料指出串联一只 2k Ω的电阻是为了将输入电控 制在 10mA 左右,也是起限流作用,在这里电阻的限流或分压作用的含

7.某步进电相连的红色引出线应该与步进驱动器的 A 接线端子相连,绿色引出线应 该与进驱动器的 A 接线端子相,若刚好接

答:可行,会反转。

8.怎样通过 PLC 控制步进电动

答:步进电动机的驱动器上上通常有方向控制端子,在这个端上的通断电,可

9.有一台步进电动机,其脉冲当量是 3度 /脉冲,当此步进电动机转速为 250r/min时 10圈,若用 S7-226 PLC控制,

解:接线图参考教材。

因为脉冲当量是 3度 /脉冲,所以 10圈需要发

而 250r/min的转速需要的频率是 500脉冲 /秒。只要将 1200赋值给 SMD72 , 500赋 值给 SMW68,其余的程序参考教材。

10.有一台步进电动机与一只螺距为 2mm 丝杠直接相连,工作台在丝杠上,步进 电动机的脉冲当量是 3度 /脉冲,当此步进电动机转速为 250r/min时工作台移动 10mm ,

解:螺距为 2mm 的丝杠移动 10mm ,就是电机转 5圈,即

余同上一题类似。

11.继电器输出的 PLC 是否能够用于

答:不可以。

12.使用 PID 指令要注意什么问题? PID 的含义是什么?

答:① 程序中最多可以使用 8条 PID

② PID 指令不对参数表的输入值进行范围检查。必须保证过程变量、定值积分项前 值和过变量前值

③ 使 ENO =0的错误条件:0006(简介地址), SM1.1(溢出,参表起始地址或指 令中指定 PID

13. S7-200系列 PLC 支

答:西门子的 S7-200系列 PLC 可以支持 PPI 通信、 MPI 通信(从站)、 MODIBUS 通信(从站)、 USS 通信、自由口协议通信、 PROFIBUS-DP 现场总线

14. RS-485和 RS-422有什么区别?

答:RS-485接口是在 RS-422基础上发展起来的一种 EIA 标准串行接口,采用“平衡 差分驱动”方式。 RS-485接口满足 RS-422的全部技术规范,

15. PPI 通信电缆和网络连接器应该怎样连接? 3台 S7-226进行 PPI 通信时,各 PLC 的偏流电阻应该拨

答:门子的专用 PROFIBUS 电缆有根线,一根为红色,一根为绿色,上面标有 “ A ”和“ B ”,这两根线只要与网络接头上相对的“ A ”和“ B ”接线端子相连即可(

16. SM30中赋值为 2和 9时的

答:PPI 通信的主站模式;自由口通信,波特率为:9600bit/s。

17.常用的变频器有几种调速方法?

答:一般的变频器的调速方法有键盘调速、多段调速、通信调速

18.将例 8-6中的晶体管输出的 PLC 换成继电器输出的 PLC ,则接线图有怎样的 化?若改为三菱 FX2N

解: L FU +24VDIN1L1L2

AIN+AIN-

1L Q0.0I0

M0N PLC EM232MM440变频器 3

1M I0.0M L++24V

GND

GND 24V PE SB U V W

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