基于PLC电气控制的水处理系统

1 绪论

1.1课题的提出

水和电是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已成为时代特征。我们这个水资源和电能源短缺的国家，面临城市污水肆意排放，生活用水水质日益下降，如何使水质达到日常生活、工业生产可靠性、稳定性的要求，直接影响着居民正常工作和经济的发展。

随着工业制造的迅速发展，仪器设备对水质的要求也越来越高。传统方式普遍不同程度的存在浪费水力、电力资源；效率低；可靠性差；自动化程度不高等缺点，严重影响了工业系统中的用水。目前的供水方式应朝着高效节能、自动可靠的方向发展，基于PLC电气控制技术、电气自动化技术于一体。采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，同时该系统具有良好的节能性，这在能源日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。

1.2水处理自动控制的发展前景

水处理自控系统的发展始终追随水处理行业的发展趋势，其目的是使净水、污水和中水回用的处理更加完善、控制更加准确、系统运行更加稳定、操作更加方便、系统运行效率更高、更加环保和节能。

1.2.1水处理行业的发展趋势

在净水行业，现有的城镇净水厂已经趋于完善，但在农村的饮水状况却让人担忧，大部分的农村人口直接饮用地下水或地表水，农村集中供水是一种发展趋势。农村净水厂的建设将是净水厂的主要组成之一。

我国是一个严重缺水的国家，中水处理回用使城市污水成为一种清洁安全的城市水资源，能够在很大程度上缓解城市水资源匮乏的状态，并进一步减少对下游城市水资源的污染，降低下游城市水资源的净化难度。

根据《城市污水处理及污水防治技术政策》，2010年全国省市城市和建制镇的污水平均处理率不低于50％，省市城市的污水处理率不低于60％，重点城市的污水处理率不低于70％。新建污水厂仍是我国治理水资源的一个重要组成。

水处理行业，由于各厂的水源不同，所包含的污染物不同，相应的处理工艺也不同。水处理工艺的多样性、复杂性也是水处理行业发展的一个必然趋势。

净水处理、污水处理和中水处理的设备众多，设备也更加专业化。怎样实现对其便捷稳定的控制变得至关重要。

1.2.2水处理行业自动控制需求

针对水处理行业发展的趋势，水处理行业对自动控制的需求主要有以下几个方面：

PLC及仪表开放的标准的通讯协议。由于现场设备众多，大部分需要通讯，而不是由一个PLC通过硬接线的方式采集所有设备的信号，实现控制。在短期内，需要PLC能够支持现场各种仪表和第三方厂家的通讯协议；从长期考虑，各种PLC 以及仪表能够支持通用的开放通讯协议标准。

上位组态软件丰富的驱动程序。在改造和扩建项目中，有很多情况是现场有几家PLC要与上位组态软件通讯，上位组态软件需要包含多家PLC的驱动。即使在新建项目中，也要考虑之后的项目改造和扩建，需要上位组态软件能够具有丰富的驱动程序，能够同时支持与多家PLC同时通讯和画面组态。

水厂运行节能环保。节能和环保是现代社会发展对各种工厂、产品的需求，在水处理行业同样需要考虑到节能和环保的问题。这就需要PLC的程序编写能够与现场工艺和设备结合，使控制更加准确，使现场设备在低能耗运行以及加氯、加药适量的情况下满足出水水质的要求。

PLC设备稳定运行。PLC设备能够稳定运行，是对自动系统的基本要求，也是最高的要求。PLC设备有较强的抗干扰能力，平均无故障时间长，即使在系统故障的情况下，也能够最低限度的减少故障损失。

提高现场调试效率。由于污水及中水处理项目大部分是BOT项目，承包商需要最快的资金周转周期，而自动系统的调试是水厂正常运行调试的最后一个环节，这就需要现场调试的效率高。效率主要体现在两个方面，一个是调节周期短，二是调试效果好，系统运行稳定合理。

1.2.3水处理行业自控系统发展趋势

为适应水处理行业的发展趋势，满足水处理行业对自控系统的需求，水处理行业的自控系统在未来发展主要方向包含以下几个方面。

1.2.3.1冗余的控制系统结构由于水处理项目自动化控制对安全性的要求比较高，而现在通常应用的冗余系统中，多数为双机架冗余，成本相对单机系统会提高一倍，而低成本、高可靠性的单机架冗余方案将是PLC在水处理行业发展的趋势。采用单机架冗余方案中，每套PLC选用一个冗余的机架，两个支持冗余系统的CPU。冗余系统配置主要目的是提高PLC设备运行的可靠性和稳定性，保证水厂不间断的正常运行，保证出水水质。

1.2.3.2PL C合理的通讯端口设置在水处理厂智能仪表与现场设备集成的PLC分布比较分散，通讯扩展接口应该可以，通过在主站以及从站任意槽位上增加通讯接口模块实现。即通讯接口模块的使用不能受到本地背板或远程背板的限制。

1.2.3.3组态软件丰富的驱动程序组态软件应开发各种厂家的PLC、仪表、移动通讯设备以及其他具有通讯功能的自控设备的驱动程序，以便在项目改造、扩建过程中上位组态软件与下位自控设备兼容，使水处理项目可以通过一个组态软件实现对现场所有工艺进行监控，提高系统的集成度和现场工作人员的工作效率，同时降低项目成本

1.2.3.4专业程序模块由于水处理工艺多样性，针对不同规模、不同工艺的水处理厂应该开发专业的程序模板。在PLC以及组态软件功能日趋完善，产品质量也逐步提高的情况下，谁能够为客户提供更加完善的服务将成为成败的主导竞争方式。

1.2.3.5数据分析、技术支持在水厂的管理上，除了要能够支持远程监控，还要将现场IO服务器采集的现场数据长时间的存储，使用专业的数据分析软件对现场数据进行分析，从而得出最佳的运行参数，根据这些参数修改现场控制站的程序。

1.2.3.6远程监控在水厂控制中心通过联网发布软件实现监控界面。将来PLC编程软件实现远程登录也是一个发展趋势，编程人员可以在任何能够登录Internet的地方修改PLC程序，进行远程调试。

1.3PLC概述

1.3.1可编程控制器的定义

可编程控制器，简称PLC(Programmable logic Controller)，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(International Electrical Committee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”

1.3.2PLC的发展和应用

世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司(DEC)研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立组件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言[5]，并将参加运算及处理的计算机存储组件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、轻纺、交通运输、及文化娱乐等各个行业，被称为现代技术的三大支柱之一。

1.3.3西门子S7-200PLC简介

西门子公司具有品种非常丰富的PLC产品。S7系列是传统意义的PLC，S7-200

属于小型PLC，在1998年升级为第二代产品，2004年升级为第三代产品，其特点如下：

功能强大。S7-200有5种CPU模块，最多可扩展7个扩展模块，扩展到248点数字量I/O或38路模拟量I/O，最多有30多KB的程序存储空间和数据存储空间；

先进的程序结构，功能强大、使用方便的编程软件；

灵活方便的寻址方法。

1.4本课题的主要研究内容

本设计是以工业用水处理系统为控制对象，采用PLC控制技术，设计了一套满足工业水质要求的自动化水处理系统，并利用触摸屏对水处理系统运行状态进行实时监控和管理，保证整个系统运行可靠，安全，获得最佳的运行状态。

PLC控制的水处理系统主要有可编程控制器、液位计、电磁阀、高低压力开关和现场的水泵机组一起组成一个完整的水处理系统，本设计中有3个贮水池，3台水泵，采用部分流量调节方法，即3台水泵中只有1台水泵在变频器控制下作变速运行，其余水泵做恒速运行。PLC根据管网压力自动控制各个水泵之间切换，并根据压力检测值和给定值之间偏差进行PID运算，输出给变频器控制其输出频率，调节流量，使供水管网压力恒定。各水泵切换遵循先起先停、先停先起原则。

根据以上控制要求，进行系统总体控制方案设计。硬件设备选型、PLC选型，估算所需I/O点数，进行I/O模块选型，绘制系统硬件连接图：包括系统硬件配置图、I/O连接图，分配I/O点数，列出I/O分配表，熟练使用相关软件，设计梯形图控制程序，对程序进行调试和修改并设计监控系统。

2系统的理论分析及控制方案确定2.1 水处理自动控制系统的控制要求

2.1.1系统控制

采用PLC控制方式实现自动控制，设有手动／自动转换功能。

可以随时根据系统各设备的运行状况对系统的控制方式及工艺参数进行调整。

在手动方式下，对各单元（如自动阀，水泵）进行独立操作。

生产过程中系统出现故障时，及时发出警报。

主要的工艺参数（如压力，电导率等），均可直接在盘面或现场仪表上读出，实时了解系统各设备的运行参数。

2.1.2报警及保护

高液位报警：原水箱、中间水箱、纯水箱水位高过高设定值，发出高液位信号，受控单元停止工作。

中液位报警：原水箱、中间水箱、纯水箱水位，水位低过中设定值，发出中液位信号，受控单元启动工作。

低液位报警：原水箱、中间水箱、纯水箱水位，水位低过低设定值，发出低液位信号并停止出水泵。

高压泵低压保护：进水压力低于低压开关设定值，发出水压低信号并停止高压泵及RO系统。

高压泵高压保护：进水压力高于高压开关设定值，发出水压高信号并停止高压泵及RO系统。

水泵故障报警：水泵热继电器动作，发出故障信号，并停止故障泵

2.1.3手动／自动转换功能手动操作方式

主要用于应急或检修，以保证生产供水需求自动操作方式：平时正常工作普

遍采用的方式，其整个工作过程不需要人员干预，全自动运行。

2.1.4系统单元控制

预处理单元石英砂过滤器、活性炭过滤器为全自动操作运行和反洗。

RO单元RO系统的启动、运行、冲洗、停机备用等过程均可由PLC实现自动控制。同时，RO系统还设置一块就地仪表盘和一块就地操作盘，在就地盘上可读出RO的有关工艺参数，以及能在就地操作盘上启停RO进水高压泵及相关的自动阀门。对RO系统的重要参数如电导率等均设有检测仪表当高压泵管路前各进水阀门打开时，进水压力达到要求后，可启停高压泵，检测高压泵没有故障，同时打开产水不合格排放阀，进水压力达到反渗透工作压力，然后自动调整浓水排放阀来调节产水流量（调整后，以后基本不用调整），当产水电导达到预定值时，关闭产水不合格排放阀。

反渗透正常运行过程保护说明：

检测进水压力是否达到要求的设备为进水低压压力开关；为确保反渗透的正常运行，考虑到运行过程中以及高压泵启动时，对管路会造成瞬时或不间断的压力失常、损失等情况，会造成压力开关的误动作，从而造成系统报警、停止，故在检测进水压力动作时，考虑了一定的延时。

检测高压泵是否故障的设备为高压泵保护器。

浓水管道设置高压保护开关，检测到浓水侧压力过高时，系统报警并打开浓水排放电动阀门，进行泻流。

RO启停保护在RO停止使用时，首先停止高压泵，同时打开浓水端排放阀和产水阀，预处理延迟运行一段时间，用经预处理的原水对RO膜组件自动低压冲洗5min，以避免浓水中的高浓度盐类在RO膜表面沉积结垢而影响膜的性能，然后自动关闭浓水电动阀，并停止冲洗。长时间停运，在冲洗后应注入保护液。

清洗系统由于清洗装置是反渗透系统的维护设备，运行时间和频率比较低，一般几个月运行一次，建议采用手动控制方式进行；清洗进行时，首先确保清洗水箱有足够的清洗液，并且清洗泵、及清洗过滤器进出口各阀门都处于开启状态，

检查清洗设备和反渗透装置之间的管道连接，开启清洗水泵，清洗装置进入开启状态。

2.2 水处理系统工艺流程概述

2.2.1双级RO系统

原水到达原水电磁阀，电磁阀开，原水流入原水箱内。原水箱内的水通过原水泵流经两个石英砂过滤器罐体，将水质中泥沙过滤在其中。过滤后的水流入活性炭过滤器罐体，活性炭吸附微笑颗粒。

预处理后的水通过预处理阀的开启流入到一级保安过滤器内，将大于5um的颗粒过滤。一级保安过滤器过滤后的水经过一级高压泵的扬程使其流入一级反渗透装置，反渗透相当于半透膜，将浓度高的水排除。为了防止反渗透内结垢，在预处理阀管道后插接阻垢剂加药装置的管道，阻垢剂通过计量泵与预处理后的水一同流入一级保安过滤器。一级反渗透后的水流入中间水箱内，中间水箱内水经过中间水泵的扬程到达二级保安过滤器。在中间水泵后插接PH调节装置，PH剂通过计量泵与中间水一同流入二级保安过滤器。二级保安过滤器将大于3um的颗粒过滤。二级保安过滤器过滤后的水经过二级高压泵的扬程使其流入二级反渗透装置。二级保安过滤器处理后的水流入纯水箱。纯水箱内的水经过纯水泵的扬程使其经过紫外灯杀菌到达用水点。

2.2.2清洗系统

当双级RO系统长时间不运行的情况下，反渗透装置内会由于细菌的滋生不紧影响水质还会缩短其使用寿命。那么就有必要在双级RO系统停止运行时对其进行清洗。

经过二级反渗透的水经过手动蝶阀的开通使其流入清洗水箱内。清洗水箱内的水经过清洗水泵的扬程到达清洗过滤器。清洗过滤器将大于3um的颗粒过滤过后分支到达一级反渗透的进水口和二级反渗透进水口。将冲洗后的水排除，完成清洗过程。

2.2.3循环水系统

用水池内的如果水体长时间静止，水表面尘埃会逐渐积累，同时水体内细菌也会迅速滋生繁衍。那么就应该考虑过滤表面的灰尘同时杀除水体内细菌。

用水池上部有一吸水池，将管道伸入吸水池中用于吸水，开启循环水泵使水进入多介质罐体。多介质罐体内填充不同颗粒大小的石英砂和活性炭。杀菌剂用计量泵与过滤后的水重新流入用水池。

经过长时间循环后，多介质罐体内会积淀大量尘埃。为了方便除去罐体内尘埃，停止循环水泵运行，开启反洗水泵使水流入罐体，开启手动排水蝶阀使水排除从而达到清洗罐体的目的。

3电气系统原理图

3.1 电气系统主回路原理图

3.1.1双级RO系统主回路原理图

在双级RO主回路中总负载约为34KW，选用100A总空开作为整个系统的总开关。在主电源C相与N相间加入电源指示灯用以起到提醒作用，确保人身安全。主回路各个泵的保护空开都用GV2系列，GV2系列的优点是可以增加一组常开常闭点，方便控制回路的接线。

GV2空开在电路中作接通、分断和承载额定工作电流，并能在线路和电动机发生过载、短路、欠压的情况下进行可靠的保护。

各泵空开连接交流接触器，接触器广泛的用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开和常闭接点。

3.1.2清洗系统主回路原理图

主电源的C相电连接6A1P空开，经过空开的火线与零线接入PLC模块电源线和变压器，作为两者的电源。

变压器将220V电压降到24V电压，24V电压用作控制回路电源。变压器输出电压为24V+和24V—。变压器的主要作用是电压变换，电压升高或者降低。主要分类为：生涯变压器、降压变压器。

为了在紧急情况下可以立即停止整个系统运行，从主电源C相接入6A1P空开连接急停按钮，急停按钮出来的火线与零线作为控制回路220V电使用。

3.1.2循环水系统主回路原理图

10KW及以下的容量的三相异步电动机，通常采用全压启动，即启动时电动机的定子绕组直接接在额定电压的交流电源上。但当电动机容量超过10KW时，因启动电流较大，线路压降大，负载端电压降低，影响起动电机附近电气设备的正常运行。一般采用减压起动。所谓减压起动，是指起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，待电动机启动后再将电压恢复到额定值，使之运行在额定电压下。减压启动可以减少起动电流，减小线路电压降，也就减小了起动时对线路的影响。

在循环水系统中反洗泵22KW的功率如果直接起动会严重影响设备的正常运行。为了能起到保护的作用起动时运用星型—三角型减压起动控制。起动时，定子绕组先接成星型，待电动机转速上升到接近额定转速时，将定子绕组换接成三角形，电机便进入全压下的正常运转。

3.2电气系统控制回路原理图

3.2.1双级RO系统控制回路原理图

整个电气控制系统利用三位转换开关实现手动、自动的转化。标号100的线路经过系统选择选择开关标号成200的线路，用于手动操作的电源。24V+的线路经过系统选择开关出来后的线路接到PLC信号输入端口。

当满足Q0.0开启的条件后，原水进水阀开，同时也可手动控制原水进水阀的通断。当KA1继电器通电，KA1常开点闭合，原水进水开，原水进水阀指示灯亮。当KA2继电器通电，KA2常开点闭合，原水泵运行。原水泵过载，空开QF1断开，QF1常开点闭合，常闭点断开，原水泵停止运行，原水泵过载指示灯亮。过载I1.4信号输入到PLC控制模块。

主回路中原水泵启动，接触器KM1通电，KM1常开点闭合，原水泵运行指示灯亮。当继电器KA3通电，KA3常开点闭合，预处理阀开，预处理指示灯亮。

阻垢剂泵的三位开关在手动、自动满足条件的情况下，继电器KA4通电，KA4常开点闭合，阻垢剂泵运行，阻垢剂泵运行指示灯亮。

当一级高压泵运行，接触器KM2通电，KM2常开点闭合，一级高压泵运行指示灯亮。一级高压泵过载，空开QF2断开，QF2常开点闭合，常闭点断开，一级高压泵停止运行，一级高压泵过载指示灯亮。过载I1.5信号输入到PLC控制模块。

继电器KA6通电，KA6常开点闭合，常闭点断开，一级浓水电磁阀开，一级浓水阀运行指示灯亮。

当中间水泵运行，接触器KM4通电，KM4常开点闭合，中间水泵运行指示灯亮。中间水泵过载，空开QF4断开，QF4常开点闭合，常闭点断开，中间水泵停止运行，中间水泵过载指示灯亮。过载I2.1信号输入到PLC控制模块。

继电器KA8通电，KA8常开点闭合，常闭点断开，PH泵运行，PH泵运行指示灯亮。

当二级高压泵运行，接触器KM3通电，KM3常开点闭合，二级高压泵运行指示灯亮。二级高压泵过载，空开QF3断开，QF3常开点闭合，常闭点断开，二级高压泵停止运行，二级高压泵过载指示灯亮。过载I2.0信号输入到PLC控制模块。

继电器KA10通电，KA10常开点闭合，常闭点断开，二级浓水电磁阀开，二级浓水阀运行指示灯亮。

当纯水运行，接触器KM5通电，KM5常开点闭合，纯水水泵运行指示灯亮。纯水过载，空开QF5断开，QF5常开点闭合，常闭点断开，纯水泵停止运行，纯水泵过载指示灯亮。

继电器KA12通电，KA12常开点闭合，紫外灯杀菌器开。

当清洗水泵运行，接触器KM6通电，KM6常开点闭合，清洗水泵运行指示灯亮。清洗水泵过载，空开QF6断开，QF6常开点闭合，常闭点断开，清洗水泵停止运行，清洗水泵过载指示灯亮。

电气控制与plc应用技术课后答案(全)讲解

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。

电气控制及PLC应用技术试题

电气控制及PLC应用技术A卷 一、判断题（对的打√，错的打X，并改正）（30分） 1.控制按钮和行程开关按照用途划分属于主令电器。（） 2.电弧的产生使电路的切断时间延长，但不会引起火灾或造成其他事故。（） 3.交流电磁机构上短路环的作用是消除振动和噪声。（） 4.安装刀开关时，刀开关在合闸状态下手柄应该向上，不能倒装或平装，以防止闸刀松动落下时误合闸。（） 5.绘制电气原理图时，同一元器件的所有部件都必须绘制在一起，并且必须使用同一文字符号。（） 6.在电气控制回路中，多地控制的接线原则是：启动按钮（常开按钮）互相串联，停止按钮（常闭按钮）互相并联。（） 7．电流继电器触点的动作与线圈电流的大小有关，使用时电流继电器与被测量电路并联。（） 8.STEP7的标准版配置了三种基本语言：指令表、梯形图、功能块图。（） 9.S7-300PLC生成项目时，自动生成的块是OB100。（） 10.梯形图中的输出线圈可以放在梯形图逻辑行的任意位置。（） 11. S7-300中央机架的4号槽的16点数字量输入模块占用的字节地址为IB0和IB1。（） 12.功能和功能块的区别在于FC有自己的存储区，通过背景数据块传递参数。（） 13.接口模块IM360可以放在S7-300的中央机架的2号槽位。（） 14.S7-300 PLC的CPU为背板总线提供的电压是DC 24V。（） 15.MD100中最低8位对应的字节是MB100。( ) 二、简答题（20分） 1.热继电器主要由哪几部分组成？用途与熔断器是否相同？为什么？（6分） 2.简述交流接触器的构成及工作原理。（7分） 3.构成PLC的主要部件有哪些？简述PLC的工作原理及工作过程。（7分） 三、分析程序段，并完成相应的内容（20分，每空1分） 1.PLC执行下面的梯形图指令，当I0.0的状态值由0变为1时，Q0.0的状态值

电气控制与PLC应用习题答案

习题答案 第1章习题答案 1．什么是低压电器？常用的低压电器有哪些？ 工作在交流50Hz，额定电压为1000V或直流额定电压1500V及以下电路中的电器都属于低压电器。 常用的低压电器有刀开关、组合开关、负荷开关、接触器、继电器、、断路器、热继电器、熔断器、电压继电器、电流继电器、按钮、行程开关、主令开关、万能转换开关等。 2．在使用和安装HK系列刀开关时，应注意些什么？铁壳开关有哪些特点？ 在使用和安装HK系列刀开关时，应注意： 1）额定电流选择：根据控制对象的类型和大小，计算出相应负载电流大小，选择相应额定电流的刀开关。一般应等于或大于所分断电路中各个负载电流的总和。对于电动机负载，应考虑其启动电流，所以应选额定电流大一级的刀开关。若考虑电路出现的短路电流，还应选择额定电流更大一级的刀开关。 2）用途和安装位置选择：选用刀开关时还要根据刀开关的用途和安装位置选择合适的型号和操作方式。同时根据刀开关的作用和装置的安装形式来选择是否带灭弧装置，及选择是正面、背面，还是侧面操作形式。 3）安装时应将开启式负荷开关垂直安装在控制柜的开关板上，且合闸状态时手柄向上，不允许倒装或平装，以防止发生误合闸事故。 4）开启式负荷开关的注意事项：电源进线应接在静插座一边的进线端，用电设备应接在动触头一边的出线端。当开启式负荷开关控制照明和电热负载时，须安装熔断器作短路和过载保护。在刀开关断开时，闸刀和熔丝均不得通电，以确保更换熔丝时的安全。 当开启式负荷开关用作电动机的控制开关时，应将开关的熔体部分用铜导线直连，并在出线端加装熔断器作短路保护。在更换熔体时务必把闸刀断开；在分闸和合闸操作时，为避免出现电弧，动作应果断迅速。 铁壳开关有哪些特点： 铁壳开关特点：一是采用了弹簧储能分合闸，有利于迅速熄灭电弧，从而提高开关的通断能力；二是设有联锁装置，以保证开关在合闸状态下开关盖不能开启，而当开关盖开启时又不能合闸、确保操作安全。 3．组合开关有哪些特点？它的用途是什么？ 组合开关的特点和用途：它体积小、灭弧性能比刀开关好，接线方式多，操作方便。常用于交流380V、直流220V以下的电气控制电路中，供手动不频繁地接通或分断电路，可控制3kW以下小容量异步电动机的起动、停止和正反转。 4．接触器有哪几部分组成？如何区分交流接触器和直流接触器？ 交流接触器主要由电磁机构、触点系统、灭弧装置及辅助部件构成。接触器按其主触点控制电路中电流的种类，分为交流接触器和直流接触器两大类。交流接触器型常用于远距离、频繁地接通和分断额定电压至1140V、额定电流至630A的交流电路。直流接触器主要用于接通和分断额定电压至440V、额定电流至630A的直流电路，可直接控制直流电动机的起动、停止、反转与反接制动。 5．继电器中电压线圈与电流线圈在结构上有什么区别？能否互换？

《电气控制与plc应用技术》 总结

1第一章 1.低压电器：指使用在交流额定电压1200V、直流额定电压1500V及以下的的电路中，根据外界施加的信号和要求，通过手动或自动方式，断续或连续地改变电路参数，以实现对电路或非电对象的切换、控制、检测、保护、变换和调节的电器。 2. 低压电器的分类：①按用途和控制对象不同，可分配电电器、控制电器。②按操作方式不同，可分为自动电器、手动电器。③按工作原理，可分非电量控制电器、电磁式电器。 3. 短路环的作用：为了消除交流电磁铁产生的振动和噪音。 4.电器的基本结构：检测部分、执行部分。 5.熔断器结构：主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管（或熔座）组成。工作原理：熔断器的熔体与被保护的电路串联，当电路正常工作时，熔体允许通过一定大小的电流而不熔断；当电路发生短路或严重过载时，熔体中流过很大的故障电流，当电流产生的热量达到熔体的熔点时，熔体熔断切断电路，从而达到保护电路的目的。 7. 低压断路器：由触点系统、操作机构、保护元件三部分组成。过电流、过负载、失电压、分励脱扣器。其功能为：①过电流：与主电路串联，当发生短路时，过电流脱扣器的衔铁被吸引使自动脱扣机构动作。②过载：电路过载时，~元件产生的热量增加，使双金属向上弯曲，推动自动脱扣器构动作③失电压：电路失压时，~的衔铁释放，使~④分励：用于远距离分断电路。 第二章 1. 三相异步电动机制动控制电路：能耗制动控制、反接制动控制、机械制动控制。区别：能耗制动作用的效果与通入直流电流的大小和电动机转速有关，在同样的转速下，电流越大，其制动时间越短；而反接制动是在电动机转速接近零时，及时切断交流电源，防止反向又起动。 第五章 1. 可编程序控制器基本组成：微处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口（I/O）、外围设备、电源。 2.可编程序控制器的工作原理：PLC执行程序是以循环扫描方式进行的。扫描过程三阶段：输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。 3. PLC控制与继电器控制的区别：①元器件不同②工作方式不同③元件触点数量不同④控制电路实施方式不同。 4.PLC与单片机区别：①PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性②单片机可以构成各种应有系统，PLC是单片机应用系统的特例③PLC具有互换性，而单片机应有系统千差万别。

电气控制与PLC知识点

第一节低压电器概述 一、电器：高压电器： 低压电器： 二、低压电器的分类 1．按用途方式 1）低压配电电器 低压配电电器主要用于低压供电系统。分断能力强、限流效果好，动稳定和热稳定性能好。 刀开关、自动开关、隔离开关、转换开关等。 2）低压控制电器 低压控制电器主要用于电力拖动控制系统。有一定的通断能力、操作频率高，电气和机械寿命长。 接触器、继电器、控制器等。 3）低压主令器 用于发送控制指令的电器。操作频率高，抗冲击，电气和机械寿命长。 按钮、主令开关、行程开关、万能开关等。 4）低压保护电器 用于对电路和电气设备进行安全保护的电器。有一定的通断能力、反应灵敏、可靠性高。 熔断器、热继电器、电压继电器、电流继电器等。 2．按操作方式 1）手动电器：刀开关、按钮、转换开关 2）自动电器：低压断路器、接触器、继电器 三、电磁式电器组成 1.电磁机构 组成：铁芯，衔铁，线圈 原理：线圈通入电流，产生磁场，经铁芯、衔铁和气隙形成回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。 总结： a.衔铁动作与否取决于线圈两端的电压。 b.直流电磁机构的衔铁动作不改变线圈电流。 c.交流电磁机构的衔铁动作改变线圈电流。 U型电磁铁：6～7倍 E型电磁铁：10～15倍 衔铁卡住不能吸合，或者频繁动作，交流电压线圈可能烧毁。 对于可靠性要求高，或频繁动作的控制系统采用直流电磁机构，而不采用交流电磁机构。 2.触点系统 1)触点（执行元件）作用：分断和接通电路的作用。 2)触点接触形式：点接触、线接触、面接触 3．灭弧装置灭弧措施：降低电弧温度和电场强度 磁吹式灭弧装置（广泛应用于直流接触器中）：磁吹灭弧装置：利用电弧电流本身灭弧，电弧电流愈大，吹弧能力也越强。 灭弧栅（常用作交流灭弧装置） 灭弧罩（用于交流和直流灭弧）：采用一个用陶土和石棉水泥做的耐高温的灭弧罩，用以降温和隔弧。

电气控制与plc教案

授课计划 授课时数:2 授课教师: 授课时间: 课题：第一章常用低压电器 教学目的：了解低压电器的分类，熟悉各个低压电器的图形符号，掌握常用低压开关的电气符号和文字符号 教学重点：掌握常用低压开关的电气符号和文字符号 教学难点：正确地画出各低压开关的符号 教学类型：一体化 教学方法： 情景模拟法 教学过程： 引入新课：小时候总听父母交代出去玩耍时切记不可到高压线附近，那么什么是高压电呢？相对的有没有低压电呢？我们生活中的用电是高压还是低压？通常我们是怎么区分高低压的呢？ 讲授新课： [一] 引入新课 小时候总听父母交代出去玩耍时切记不可到高压线附近，那么什么是高压电呢？相对

的有没有低压电呢？我们生活中的用电是高压还是低压？通常我们是怎么区分高低压的呢？今天我们要学习的就是低压电。 [二]讲授新课 一、概述 电器对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用，是所有电工器械的简称。我国现行标准将工作在交流50Hz、额定电压在1200V以下和直流额定电压1500V及以下电路中的电器称为低压电器。 二、低压电器的分类 1、按用途分：在电路中所处的地位和作用可分为控制电器和配电电器两大类。 2、按动作方式分：自动切换电器和非自动切换电器两大类。 3、按有无触点分：有触点和无触点电器两大类。 4、按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器 三、低压电器的型号表示法： 四、低压电器的主要技术数据 在使用电器元件时，必须按照产品说明书中规定的技术条件选用。主要技术指标有： 1、额定电流：在规定条件下，保证开关器正常工作时的电流值 2、额定电压：在规定条件下，保证电器正常工作的电压值

电气控制与PLC应用技术习题答案

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，按下列顺序起动：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。

电气控制及PLC应用

《电气控制及PLC应用》复习资料 一、填空题 1．按用途分类，低压电器分为（控制电器）、（主令电器）、（保护电器）、（配电电器）和（执行电器）。 2．按执行机能分类，低压电器分为（有触点）电器和（无触点）电器。 3．按工作原理分类，低压电器分为（电磁式电器）和（非电量控制电器）。 4．电磁机构由（吸引线圈）、（铁心）、（衔铁）等几部分组成。 5．电磁式电器分为（直流）和（交流）两大类，都是利用（电磁铁）的原理制成的。 6．刀开关接线时，电源进线应接在（静插座）一边的进线端，用电设备应接在（动触刀）一边的出线断。 7．使用铁壳开关时，外壳应可靠（接地），防止以外漏电造成触电事故 8．接触器主要由（电磁系统）、（触点系统）、和（灭弧装置）组成。 9．（直流）接触器不会产生涡流和磁滞损耗，所以不发热。 10．继电器是一种根据（外界输入）信号来控制电路通断的自动切换电器。 11．继电器和接触器相比用于切换（小电流）的控制电路和保护电路，故继电器没有（灭弧）装置，也无（主辅）触点之分。 12．速度继电器主要用于笼型异步电动机的（反接）制动控制。 13．接近开关又称做（无触点）行程开关。 14．熔断器主要由（熔体）和（安装熔体的熔管）组成。 15．断路器主要由（触点）、（灭弧系统）和（脱扣器）组成。 16．常用的短路保护电器是（熔断器）和（自动空气断路器）。 17．常用的过载保护电器是（热继电器）。 18．PLC的硬件是由（主机）、（I/O扩展模块）和各种外部设备组成。 19．PLC的软件系统由（系统程序）和（用户程序）组成。 20．PLC执行程序的过程分为（输入采样或输入处理）、（程序执行）和（输出刷新或输出处理）三个阶段。 21．通常一条PLC指令由（步序号）、（助记符）和（元件号）三部分组成。 22．PLC等效电路中的继电器并不是实际的继电器，为了将其与实际继电器区别，通常把它们称为（“软继电器”）。 23．状态转移图中，每一状态提供：（驱动负载）、（指定转换条件）、（置位新状态）三个功能。 二、选择题 1．接触器属于（A ）电器。 A．有触点B．无触点 2．吸引线圈的作用是将（A ）。 A．电能转换为磁场能B．磁场能转换为电能 3．（A ）不会产生涡流和磁滞损耗。 A．直流接触器B．交流接触器 4．根据外界输入信号来控制电路通断的自动切换电器是（ B ）。 A．接触器B．继电器 5．常用的过载保护电器是（ C ）。 A．接触器B．继电器C．热继电器D．自动空气断路器 6．常用的短路保护电器是（ D ）。 A．接触器B．继电器C．热继电器D．自动空气断路器

《电气控制与plc应用技术》课后习题答案(全)

1.1、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。 1.3、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。 1.5、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。 1.8、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。 1.9、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。 1.11、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路中，起信号传递、放大、翻转和分路等作用，主要用于扩展触点数量，实现逻辑控制； 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路，是执行电器，分主、辅助触点，大多有灭弧装置 第二章作业参考答案 2.1、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？

电气控制及PLC应用学习知识重点汇总

电气控制与PLC应用_知识点汇总 1、低压电器一般由两个基本部分组成，即感受机构和执行机构。感受机构感受外界信号的变化，做出有规律的反应；而执行机构则根据指令信号，实现电路的通断控制。P8 2、直流电磁机构，由于其铁心不发热、只有线圈发热，所以其铁心通常由整块铸铁铸成，线圈匝数多、导线细，制成细长型，且不设线圈骨架，使线圈与铁心直接接触，便于线圈的散热。P8 3、交流电磁机构，由于其铁心存在磁滞损耗和涡流损耗，其铁心和线圈均发热，所以其铁心通常用硅钢片叠成以减小铁损，而其线圈匝数少、导线粗，制成短粗型，且设有骨架，使铁心与线圈隔离，有利于铁心和线圈的散热。P8 4、在可靠性要求高或操作频繁的场合，一般不采用交流电磁机构。P9 5、直流电磁机构适合于动作频繁的场合，且吸合后电磁吸力大，工作可靠性高。P10 6、当直流电磁机构的励磁线圈断电时，会在励磁线圈中感应生成很大的反电动势，易使线圈电压过高而损坏。为此必须增加线圈放电回路，一般采用反串联二极管并加限流电阻来实现。P10 7、根据电流性质的不同，电弧可分为直流电弧和交流电弧。由于交流电弧有自然过零点，所以容易被熄灭。而直流电弧没有过零点，故电弧不易熄灭。P12 8、电器的主要技术参数指电器的额定值，额定值即电器长期正常工作的使用值。P14 9、通断能力是指在规定的条件下，能在给定的电压下，接通和分断的预期电流值。接通能力是指开关闭合电路不会造成触点熔焊的能力，断开能力是指开关断开时电路能可靠灭弧的能力。P15 10、主令电器是用来接通或断开控制电路，以发布信号或命令来改变控制系统工作状态的电器。主令电器应用十分广泛，种类很多，常用的有按钮、行程开关、万能转换开关和主令控制器等。P16 11、按钮在控制电路中通过手动发出控制信号去控制继电器、接触器或电气联锁电路等，而不是直接控制主电路的通断。控制按钮触点允许通过的电流很小，一般不超过5A。p16 12、复位功能按钮的颜色为蓝。P17 13、在机床行程通过路径上不宜安装直动式行程开关而应选用滚轮式行程开关。P19 14、要对导电材料和非导电材料均能实现可靠检测应选用电容式接近开关。P20 15、容量在10 A以上的接触器都有灭弧装置。P23

电气控制与PLC应用技术 答案

一：填空题1.1 刀开关在安装时，手柄要(向上)不得(倒装或平装),避免由于重力 自动下降，引起误动合闸。接线时，应将(电源线)接在刀开关上端,(负载线)接在开关下端。 1.2 转换开关由(触头座),(凸轮), (转轴),定位机构(螺杆)、(手柄)及外壳等部分组成。 1.3 螺旋式熔断器在装接使用时，(电源线)应当接在下接线端，_负载线_接到上接线端。 1.4 自动空气开关又称(自动空气断路器)，其热脱扣器做(过载)保护用，电磁脱口机构做（短路）保护用，欠电压脱扣器做（断路）保护用。 1.5 接触器按其主触点通过电流的种类不同可分为(直流接触器)和(交流接触器)接触器两种。 1.6 交流接触器由(电磁机构)、(触头闭合),(灭弧装置)及其他部件等四部分组成。 1.7 热继电器是利用电流的(热)效应而动作的，它的发热元件应(串联)于电动机电源回路中。 1.8 电压继电器按动作电压值的不同，有(过电压),(欠电压)和(零电压)之分。 1.9 中间继电器的结构和原理与(交流接触器)相同，故也称为(辅助)继电器，其各对触头允许通过额定电流一般为(10)安。

1.10电流继电器的吸引线圈应(串联)在主电路中。欠电流继电器在主电路通过正常工作电流时，动铁芯已经被(吸合),当主电路的电流(下降至)其整定电流时，动铁芯才被(释放)。电流继电器的文字符号是(KA)。 二：判断题（正确的打√，错误的打×） 1.11 刀开关铁壳开关组合开关的额定电流要大于实际电路电流。（R ） 1.12 刀开关若带负载操作时，其动作越慢越好。（F） 1.13 选择刀开关时，刀开关的额定电压应大于或等于线路的额定电压，额定电流应大于或等于线路的额定电流。（R） 1.14 熔断器应用于低压配电系统及用电设备中，作为短路和过电流保护，使用时并接在被保护电路中。（F） 1.15 中间继电器有时可控制大容量电动机的启停。（F） 1.16 交流接触器除通断电路外，还具备短路和过载保护作用。（R）三;选择题 1.17 下列电器哪一种不是自动电器（D） A.组合开关 B.直流接触器 C.继电器 D.热继电器 1.18 接触器的常态是指（A） A.线圈未通电情况 B.线圈带电情况 C.触头断开时 D.触头动作 1.19 复合按钮在按下时其触头动作情况是（C）

《电气控制与PLC应用技术》课后习题复习大全

一、填空题 1、低压电器通常指工作在额定交流电压1200V以下或直流电压1500V 以下电路中的电器,一般按基本用途分为低压配电电器和低压控制电器两类。 2、三相异步电动机常用制动方法有反接制动、能耗制动以及电磁机械制动。 3、改变三相异步电动机的旋转方向原理是改变三相电源相序。 4、指出如下符号代表哪种电气元器件： FU SQ KM KA KT 熔断器、行程开关、接触器、继电器、时间继电器。 KV KI FR KS SB QS 电压继电器、电流继电器、热继电器、速度继电器、按钮、刀开关 5、电气控制系统中常用的保护环节有：连锁控制、短路保护、过载保护、零电压和欠电压及弱磁保护。 6、直流电机的调速方法有改变电枢回路电阻、改变电枢端电压、

通电延时线圈断开延时线圈延时闭合常开触头常闭触头闭合的常开触头 8、选择接触器时应从其工作条件出发，控制交流负载应选用_交流接触器__控制直流负载则选用______直流接触器____。 9、接触器具有低压释放的保护性能，适用于频繁操作，远距离控制强电电路。 10、接触器选用时，其主触点的额定工作电压应____大于__或_等于____负载电路的电压，主触点的额定工作电流应_等于____或__稍大于___负载电路的电流，吸引线圈的额定电压应与控制回路__电压相等___。 11、试举出两种不频繁地手动接通和分断电路的开关电器：热继电器______、__熔断器_________。 12、试举出两种主令电器：___控制按钮_____、____行程开关__。 13、当电路正常工作时，熔断器熔体允许长期通过1.2倍的额定电流而不熔断。当电路发生__严重过载______或____短路____时，熔体熔断切断电路。 14、当接触器线圈得电时，使接触器__动合触点___闭合、___动断触点____断开。 15、热继电器是利用电流的_____热效应_____及热元件热膨胀原理工作的保护电器。它在电路中主要用作电动机的长期过载保护、断相

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电气控制与PLC应用技术知识要点

《电气控制与PLC 应用技术》 一、基本常识与概念 在计算机技术中，常用的进制主要有二进制、八进制、十进制和十六进制等几种，任意进制（N 进制）数展开式的通式为： ∑?=i i N k D )0(n n i -≤≥=之间任意整数 式中，N 为计数的基数，i k 为第i 位的系数，i N 为第i 位的权（简称位权），这就是按权位展开再求和即可。 1、任意N 进制数转换为十进制 将任意N 进制数按上述通式展开，再求和，就可得到该N 进制数对应的十进制数。 例1：将二进制数（1010）2转换成十进制数。 解：321021010(1010)12021202(82)(10)=?+?+?+?=+= 例2：将八进制数531.6转换成十进制数。 解：10 1 0128)75.345(75 .012432086818385)6.531(=+++=?+?+?+?=- 2、十进制数转换成任意N 进制数 十进制数的整数部分与小数部分转换方法不同，可将其分别转换，然后再将两部分合来即可。 （1）整数部分转换方法：除基取余法。第一个余数为N 进制数最低位即第0位的数码D0 。 （2）小数部分转换方法：乘基取整法。第一个整数即为N 进制小数部分中小数点后第一位的数码D-1。

例3：将十进制数12.24转换成二进制数（小数部分取4位小数的近似值）。 解:(1)整数部分 12÷2=6 除基取余数0(LSD) 6÷2=3 除基取余数0 3÷2=1 除基取余数1 1÷2=0 除基取余数1(MSD) 整数部分为:1100 (2)小数部分 0.24×2=0.48 乘基取整0(N-1) 0.48×2=0.96 乘基取整0 0.96×2=1.92 乘基取整1 0.92×2=1.84 乘基取整1 （3）以上两部分全起来得：（12.24）10=(1100.0011)2 3、二进制数与八进制、十六进制数之间的转换 （1）二进制数转换成八进制、十六进制数 转换方法：从小数点开始，分别向左、向右每3位（八进制）数或每4位（十六进制）数为一组，位数不足者在最左或最右侧用0补足位数，每组分别用对应的一个八进制或十六进制数来表示。 例4 ：将二进制数10111011.01011转换成八进制数。 解：将二进制数分组： 010 111 011 . 010 110 对应转换成八进制数：2 7 3 . 2 6

【电气控制与PLC】课后习题及答案

【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。 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路中，起信号传递、放大、翻转和分路等作用，主要用于扩展触点数量，实现逻辑控制； 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路，是执行电器，分主、辅助触点，大多有灭弧装置 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：小容量的三相笼型异步电动机（<10kW）

电气控制及PLC应用试题及答案(2)

电气控制与PLC应用考试试卷（2） 一、填空题： 1、三相异步电动机机主要由定子和转子组成。 2、执行指令“SUB K50 K10 D1”后，D1数据寄存器的操作数是40 。 3、在PLC的面板上，POWER指示灯亮表示电源正常状态、RUN指示灯亮表示运行状态。 BATTY指示灯亮表示：内部电源耗尽 PROGE亮表示：程序运行错误。 4、K2M0组成8 位字元件，最低位是M0，最高位是M7。 5、在变址寄存器中，当V0=14，Z0=10时，D6V0是D20 ，D10Z0是 D20。 6、FX2N - 16MR表示为FX2N 系列的基本单元，I/O总接口数为16 。 7、PLC硬件结构主要由CPU 、存储器、I/O接口、通信接口和电源组成。 8、梯形图的编程规则：上重下轻、左重右轻。 10、子程序以P开头，以返回指令FEND 指令后面。 11、执行指令“ADD K50 K20 D1”后，D1数据寄存器的操作数是70 。 13、利用PLC基本指令对梯形图编程时，通常按从左到右、自上

而下的原则进行。 14、比较类指令包括三种，即接点比较指令、组件比较指令和区间比较指令。 15、M8000作用是运行监控、M8002作用是初始脉冲、INC作用是加1。 16、PLC输出继电器的触点与输出端子相连，输出端除了提供一对继电器常开触头用于接通负载以外，还可以提供内部常开和常闭触点供编程使用。 17、PLC中的两条步进指令是STL 和 RET 18、FX系列PLC，脉冲执行方式传送指令是 MOVP 。 19、PLC程序中手动程序和自动程序需要互锁。 20、FX系列PLC，32位的数值传送指令是 DMOV。 21、主控、主控复位指令分别是（MC MCR） 22、PLC中每一个扫描周期分为输入采样、程序执行、输出刷新、。 二、问答题： 1、简述PLC的周期扫描工作方式？ 答：PLC采用逐行循环扫描的串行工作方式，每一个扫描周期包括输入采样、程序执行和输出刷新3个阶段。 2、什么叫同步转速？什么叫作转差率？电动机的转速n增大时，转差率S怎样变化？ 答：旋转磁场的转速叫同步转速。电动机转子的转速与旋转磁场转速之差叫做转速差，转速差与同步转速的比值叫转差率，用S表示，即

《电气控制及PLC技术》实验指导书

电气控制及PLC技术实验指导书 （西门子S7-200） 电气工程学院

目录 前言 (1) 实验一三相异步电动机的继电－接触器控制 (3) 实验二三相异步电动机的PLC控制 (7) 实验三交通信号灯控制 (12) 实验四自主设计操作测验 (17) 附录四层电梯控制 (18) 混料罐控制 (22) 输料线控制 (25) 天塔之光控制 (29) 自控轧钢机控制 (31) 邮件分拣控制 (35) 自动售货机控制 (38)

前言 实验基本要求及操作 实验是科学技术得以发展的重要保证，是研究自然科学的手段。《PLC原理及应用》实验是《PLC原理及应用》理论课程的重要组成部分，也是培养从事电气控制、电力传动及其自动化等技术人员实验技能的重要环节。 一、实验设备 二、实验方法 一）实验目的 1.在《PLC原理及应用》理论课知识基础上，进行实验基本技能的训练。 2.巩固和加深所学的理论知识，培养运用理论分析和解决实际问题的能力。 3.培养实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯。 二）技能要求 1.能正确使用实验仪器设备，掌握实验方法及数据分析方法。 2.能正确连接实验线路，读取数据，观察曲线，能初步分析和排除故障。 3.能正确利用实验手段验证一些理论和结论。 4.能正确书写实验报告和绘制图表，对数据进行处理，曲线进行分析，得出结论。

三）实验要求 （一）课前预习 教学实验受时间及条件限制。在规定的时间内能否很好完成实验任务，达到实验目的与要求，很大程度上取决于课前准备的是否充分。因此，要求学生课前进行预习。 1.仔细阅读实验指导书及相关参考资料，明确实验目的及任务，了解实验的基本原理及实验线路、方法及步骤，具此编写实验报告。 2.对实验中要观察哪些现象，记录哪些数据曲线，注意哪些注意事项做到心里有数。 3.对实验指导书中提出的思考问题及注意事项要有深刻印象，以便在实验中观察和注意。 （二）.实验操作 1.学生到指定的实验台，认真领会指导老师对实验的讲解、要求及注意。 2.实验中所用仪器设备连线操作规范。 3.实验线路连接好后，认真检查后，一定要实验老师检查无误后，方可通电。 4.实验过程中，认真调试观察，发现异常，及时查找原因处理。 5.实验完毕，先切断电源，再根据实验要求核对实验数据，经指导教师审核通过后再拆线路，并将仪器、接线按要求安放整齐。 （三）.实验报告 实验报告是学生进行实验全过程的总结，是完成实验教学环节的凭证，要求文字简洁、工整、曲线图表清晰，结论要有科学根据。实验报告应包括以下内容： 1.实验目的 2.实验仪器：实验中使用的主要仪器名称、规格型号与参数。 3.实验原理 4.实验步骤：具体任务要求，绘实验电路图。 5.实验记录：数据表格、曲线。 6.实验分析：数据计算，曲线及误差分析。 7.实验结论：实验与理论相符，实验中发生的问题、现象及事故分析，对实验的建议和设想。 8.思考问题：对实验指导书中思考问题进行解答。

电气控制及PLC应用试题及参考答案

１．低压电器标准规定，低压电器通常是指工作在交流电压小于( A )，直流电压小于( B )的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器设备。 [A 1200 V；B 1500 V］ 2．对于交流电磁铁，铁心（ A ），线圈（ A ），吸引线圈做成（ A ），且设线圈骨架，线圈与铁心非接触，易于铁心散热。 [A 发热；B不发热。 A 发热；B不发热。 A 短而厚的矮胖型；B 高而薄的瘦长型] 3．对于直流电磁铁，其励磁电流的大小与气隙（ A ），动作过程中为恒磁通工作，其吸力随气隙的减小而（ A ）。 [A 无关；B成正比。 A增大；B减小] 4．中间继电器实质是一种（ B ）继电器，触点对数（ A ），触点容量（ A ），动作灵敏度高。 [A 电流;B电压。 A多;B 少。 A大；B小] 5. 电压继电器的线圈与负载（ B ）。线圈匝数（ A ），导线( B )。 [A 串联；B并联。 A多；B 少。A粗；B细] 1.在电气控制系统图指的是三种类型的图，分别为：1.电气原理图； 2、电器布置图；电气安装接线图。 2.笼型三相异步电动机全压起动控制线路中，短路保护利用熔断器；过载保护利用热继电器；欠压、失压保护利用接触器 1.电器有几种分类方式？都是按什么分类的？（5分） 答：有三种分类方式。分别为：1、按工作电压等级分类；2、按用途分类；3、按工作原理分类。 2. 断路器（也叫自动开关）它同时具有那些保护作用？（6分） 答：具有欠压 ; 过载 ; 短路等保护作用。 3.FX系列有几条基本指令？几条辑运算指令？（3分） 答：基本指令LD（取）、 LDI（取反）、 OUT （输出） 4.FX系列有几条逻辑运算指令？（6分） 答：辑运算指令AND （与）、ANI （与非）、OR （“或”）、 ORI （“或非”）、ANB （块“与”）、ORB （块“或”）

电气控制与PLC课后习题及答案

? ?【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。 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路中，起信号传递、放大、翻转和分路等作用，主要用于扩展触点数量，实现逻辑控制； 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路，是执行电器，分主、辅助触点，大多有灭弧装置 第二章作业参考答案

电气控制与PLC技术实际应用思考题答案

电气控制与PLC技术应用思考题答案 项目一工作台的自动往返控制 1．电路中FU、KM、KA、FR和SB分别是什么电器元件的文字符号？ 答：熔断器、接触器、继电器、热继电器、按钮 2．鼠笼型异步电动机是如何改变旋转方向的？ 答：改变电动机三相电源的相序即可改变电动机的旋转方向，而改变三相电源的相序只需任意调换电源的两根进线 3．什么是互锁（联锁）？什么是自锁？试举例说明各自的作用。 答：自锁：典型的应用是用自己的常开触点与开启按钮并联，锁定回路。即使开启按钮弹开了，由于有自锁触点的连接，仍可形成回路。这种接法就叫做“自锁”。 互锁：典型的应用是将继电器A的常闭触点串联在其他回路当中，而其他回路中继电器B的常闭触电串联在继电器A的回路中。当继电器A的线圈先得电时，它的常闭触电会断开继电器B的回路。相反，如果继电器B的线圈先得电时，它的常闭触电会断开继电器A的回路。这样互相牵制，起到一定的逻辑作用。这种接法就叫“互锁”。 4．低压电器的电磁机构由哪几部分组成? 答：电磁系统主要由线圈、铁芯（静铁芯）和衔铁（动铁芯）3部分组成5．熔断器有哪几种类型？试写出各种熔断器的型号。熔断器在电路中的作用是什么？ 答：熔断器按结构形式分为半封闭插入式、无填料封闭管式、有填料封闭管式、螺旋自复式熔断器等。其中，有填料封闭管式熔断器又分为刀形触点熔断器、螺栓连接熔断器和圆筒形帽熔断器。 瓷插式RC螺旋式RL有填料式RT无填料密封式RM快速熔断器RS 熔断器的作用：熔断器是在控制系统中主要用作短路保护的电器，使用时串联在被保护的电路中，当电路发生短路故障，通过熔断器的电流达到或超过某一规定值时，以其自身产生的热量使熔体熔断，从而自动分断电路，起到保护作用。 6．熔断器有哪些主要参数？熔断器的额定电流与熔体的额定电流是不是一样？ （1）额定电压（2）额定电流（3）分断能力（4）时间—电流特性 不一样，熔断器的额定电流与熔体的额定电流是两个不同的概念，通常一个额定电流等级的熔断器可以配用若干个额定电流等级的熔体，但熔体的额定电流不能大于熔断器的额定电流。 7．熔断器与热继电器用于保护交流三相异步电动机时能不能互相取代？为什么？ 答：不能，熔断器短路保护，热继电器过载保护 8．交流接触器主要由哪几部分组成？简述其工作原理。 答：1）电磁机构电磁机构由线圈、动铁心(衔铁)和静铁心组成，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作。 （2）触点系统包括主触点和辅助触点。主触点用于通断主电路，通常为三对常开触点。辅助触点用于控制电路，起电气联锁作用，故又称联锁触点，一般常开、常闭各两对。