机电传动控制冯清秀邓星钟第五版习题及答案.pdf

.1/86 机电传动控制冯清秀邓星钟第五版习题 与答案第二章 机电传动系统的动力学基础2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩,静态转矩和动态转矩的概念.拖动转矩是有电动机产生用来克服负载转矩,以带动生产机械运动的.静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩.动态转矩是拖动转矩减去静态转矩.2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速,减速,稳态的和静态的工作状态.TM-TL0 说明系统处于加速,TM-TL0 说明系统处于减速,TM-TL=0 说明系统处于稳态即静态的工作状态.2.3 试列出以下几种情况下 见题 2.3 图 系统的运动方程式,并说明系统的运动状态是加速,减速,还是匀速？图 中 箭 头 方 向 表 示 转 矩 的 实 际 作 用 方 向.2/86 TL TM TM TL N TM=TL TM0 说明系统处于加速.TM-TLTL TM TL系统的运动状态是减速 系统的运动状态是加速 TM TM TLTM=TL TM=TL系统的运动状态是减速 系统的运动状态是匀速.4/86 2.4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？因为许多生产机械要求低转速运行,而电动机一般具有较高的额定转速.这样,电动机与生产机械之间就得装设减速机构,如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆,皮带等减速装置.所以为了列出系统运动方程,必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上.转矩折算前后功率不变的原则是 P=T,p 不变.转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒 MV=0.5J2 2.5 为什么低速轴转矩大,高速轴转矩小？因为 P=T,P 不变 越小 T 越大,越大 T 越小.2.6 为什么机电传动系统中低速轴的 GD2逼高速轴的 GD2大得多?因为 P=T,T=G D2/375.P=G D2/375.,P 不变转速越小 GD2越大,转速越大 GD2越小.2.7 如图 2.3a所示,电动机轴上的转动惯量.5/86 M M L L M z.J=2.5kgm2,转速 n=900r/min;中间传动轴的转动惯量 J=1 6 k g m2,转速 n=6 0r/min.试求折算到电动机轴上的等效专惯量.折 算 到 电 动 机 轴 上 的 等 效 转 动惯量:j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15 J=JM+J1/j2+JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm2.2.8 如图 2.3b所示,电动机转速 nM=950r/min,齿轮减速箱的传动比 J1=J2=4,卷筒直径 D=0.24m,滑轮的减速比 J3=2,起重负荷力 F=100N,电动机的费轮转距GD2=1.05Nm2,齿轮,滑轮和卷筒总的传动效率为 0.83.试球体胜速度 v 和折算到电动机轴上的静态转矩 TL以与折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量 GD2 M=3.14*2n/60=99.43rad/s.提 升 重 物 的 轴 上 的 角 速 度 =M/j1j2j3=99.43/4*4*2=3.11rad/s v=D/2=0.24/2*3.11=0.373m/sTL=9.55FV/CnM=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NM GD2=GD2+GD2/j2 Z M L L=1.25*1.05+100*0.242/322.6/86=1.318NM2 2.9 一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载？可分为 1 恒转矩型机械特性 2 离心式通风机型机械特性3 直线型机械特性 4 恒功率型机械特性,4 种类型的负载.2.10 反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别,各有什么特点？反抗转矩的方向与运动方向相反,方向发生改变时,负载转矩的方向也会随着改变,因而他总是阻碍运动的.位能转矩的作用方向恒定,与运动方向无关,它在某方向阻碍运动,而在相反方向便促使运动.2.11 在题 2.11 图中,曲线 1 和 2 分别为电动机和负载的机械特性,试判断哪些是系统的稳定平衡点？哪些不是？.7/86 交点是系统的稳定平衡点.交点是系统的平衡点 交点是系统的平衡 交点不是系统的平衡点 交点是系统的平衡点.8/86 第三章 3.1 为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成是.9/86 因为要防止电涡流对电能的损耗.3.2 并励直流发电机正传时可以自励,反转时能否自励？不能,因为反转起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩与磁场方向相反,这样磁场被消除,所以不能自励.3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩 TL=常数,当电枢电压附加电阻改变时,能否改变其运行其运行状态下电枢电流的大小？为什么？这是拖动系统中那些要发生变化？T=KtIa u=E+IaRa 当电枢电压或电枢附加电阻改变时,电枢电流大小不 变.转速 n 与电动机的电动势都发生改变.3.4 一台他励直流电动机在稳态下运行时,电枢反电势E=E1,如负载转矩 TL=常数,外加电压和电枢电路中的电阻均不变,问减弱励磁使转速上升到新的稳态值后,电枢反电势将如何变化?是大于,小于还是等于 E1？T=IaKt,减弱,T 是常数,Ia增大.根据 EN=UN-IaRa,所以EN减小.,小于 E1.3.5 一 台 直 流 发 电 机,其 部 分 铭 牌 数 据 如 下：PN=180kW,UN=230V,nN=1450r/min,N=89.5%,试求：.10/86 该发电机的额定电流；电流保持为额定值而电压下降为 100V 时,原动机的输出功率设此时=N PN=UNIN180KW=230*IN IN=782.6A 该发电机的额定电流为782.6AP=IN100/N P=87.4KW 3.6 已 知 某 他 励 直 流 电 动 机 的 铭 牌 数 据 如 下：PN=7.5KW,UN=220V,nN=1500r/min,N=88.5%,试求该电机的额定电流和转矩.PN=UNINN7500W=220V*IN*0.885IN=38.5A TN=9.55PN/nN=47.75Nm 3.7 一台他励直流电动机：PN=15KW,UN=220V,IN=63.5A,nN=2850r/min,Ra=0.25,其空载特性为：.11/86 I U0/115 265 184 230 253 I 0.442 2.10 0.802 1.2 1.686 今需在额定电流下得到 150V 和 220V 的端电压,问其励磁电流分别应为多少？由空载特性其空载特性曲线.E 265 253 230 220 184 150 1150.4420.71 0.802 1.08 1.2 1.686 2.10 f当 U=150V 时 If=0.71A.12/86 当 U=220V 时 If=1.08A 3.8一 台 他 励 直 流 电 动 机 的 铭 牌 数 据 为：PN=5.5KW,UN=110V,IN=62A,nN=1000r/min,试 绘 出 它的固有机械特性曲线.Ra=UN/IN=0.6*110/62=0.206n0=nNUN/=1131r/minTN=9.55*5500/1000 =52.525Nm 1131.13/86 52.525 3.9 一台并励直流电动机的技术数据如下：PN=5.5KW,U 电枢电阻 Ra=0.2,若忽略机械磨损和转子的铜耗,铁损,认为额定运行状态下的电磁转矩近似等于额定输出转矩,试绘出它近似的固有机械特性曲线.n0=UNnN/TN=9.55PN/nN=110*1500/=9.55*5500/1500=1687r/min=35Nm 1687 3.10 一台他励直流电动机的技术数据如下：PN=6.5KW,U.14/86 N=220V,IN=34.4A,nN=1500r/min,Ra=0.242,试 计算出此电动机的如下特性：固有机械特性；电枢服加电阻分别为 3 和 5 时的人为机械特性；电枢电压为 UN/2 时的人为机械特性；磁通=0.8N 时的人为机械特性；并绘出上述特性的图形.n0=UNnN/=220*1500/220-34.4*0.242=1559r/minTN=9.55PN/nN=9.55*6500/1500=41.38Nm 1559 41.38.15/86 e a ad e t n=U/K-T/KK2 2 2=U/Ke-T/9.55Ke 当 3n=854r/min 当5n=311r/min 2 2 n=U/Ke-RaT/9.55Ke 当 UN=0.5UN时 n=732r/minn0=UNnN/2=780r/min.16/86 2 2 2 n=U/0.8Ke-RaT/9.55Ke0.8 当=0.8 时n=1517r/minn0=UNnN/0.8Ke=1964r/min n0 3.11 为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？电动机在未启动前 n=0,E=0,而 Ra很小,所以将电动机直 接接入电网并施加额定电压时,启动电流将很.17/86 大.Ist=UN/Ra 3.12 他励直流电动机直接启动过程中有哪些要求？如何实现？他励直流电动机直接启动过程中的要求是 1 启动电流不要过大,2 不要有过大的转矩.可以通过两种方法来实现电动机的启动一是降压启动.二是在电枢回路内串接外加电阻启动.3.13 直流他励电动机启动时,为什么一定要先把励磁电流加上？若忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通,这是会产生什么现象试从 TL=0 和 TL=TN两种情况加以分析？当电动机运行在额定转速下,若突然将励磁绕阻断开,此时又将出现什么情况？直流他励电动机启动时,一定要先把励磁电流加上使因为主磁极靠外电源产生磁场.如果忘了先合励磁 绕阻的电源开关就把电枢电源接通,TL=0 时理论上电动机转速将趋近于无限大,引起飞车,TL=TN时将使电动机电流大大增加而严重过载.3.14 直流串励电动机能否空载运行?为什么？串励电动机决不能空载运行,因为这时电动机转速极高,所产生的离心力足以将绕组元件甩到槽外,还可能串励电动机也可能反转运行.但不能用改变电源极.18/86 1 2 性的方法,因这时电枢电流 Ia 与磁通 同时反响,使电瓷转矩 T 依然保持原来方向,则电动机不可能反转.3.15 一 台 直 流 他 励 电 动 机,其 额 定 数 据 如 下：PN=2.2KW,UN=Uf=110V,nN=1500r/min,N=0.8,Ra=0.4,Rf=82.7.试求：额定电枢电流 IAn;额定励磁电流 IfN;励磁功率 Pf;额定转矩 TN;额定电流时的反电势；直接启动时的启动电流；如果要是启动电流不超过额定电流的 2 倍,求启动电阻为多少欧？此时启动转矩又为多少？PN=UNIaNN2200=110*IaN*0.8 IaN=25A Uf=RfIfNIfN=110/82.7.19/86=1.33A Pf=UfIfN=146.3W 额定转矩 TN=9.55PN/nN=14Nm 额定电流时的反电势 EN=UN-INRa=110V-0.4*25=100V 直接启动时的启动电流 Ist=UN/Ra=110/0.4=275A 启动电阻 2INUN/Rst1.68 启动转矩 Ke=/nN=0.066 Ia=UN/T=KtIa=52.9A=9.55*0.066*52.9=33.34Nm.20/86 3.16 直流电动机用电枢电路串电阻的办法启动时,为什么要逐渐切除启动电阻？如切出太快,会带来什么后 果？如果启动电阻一下全部切除,在切除瞬间,由于机械惯性的作用使电动机的转速不能突变,在此瞬间转速维持不变,机械特性会转到其他特性曲线上,此时冲击电流会很大,所以采用逐渐切除启动电阻的方法.如切除太快,会有可能烧毁电机.3.17 转速调节调速与固有的速度变化在概念上有什么区别？速度变化是在某机械特性下,由于负载改变而引起的,二速度调节则是某一特定的负载下,靠人为改变机械特性而得到的.3.18 他励直流电动机有哪些方法进行调速？它们的特点是什么？他励电动机的调速方法：第一改变电枢电路外串接电阻 Rad 特点在一定负载转矩下,串接不同的电阻可以得到不同的转速,机械特性较软,电阻越大则特性与如软,稳定型越 低,载 空 或 轻 载 时,调 速 X 围 不 大,实 现 无.21/86 级调速困难,在调速电阻上消耗大量电量.第二改变电动机电枢供电电压 特点当电压连续变化时转速可以平滑无级调速,一般只能自在额定转速以下调节,调速特性与固有特性相互平行,机械特性硬度不变,调速的稳定度较高,调速 X 围较大,调速时因电枢电流与电压无关,属于恒转矩调速,适应于对恒转矩型负载.可以靠调节电枢 电压来启动电机,不用其它启动设备,第三改变电动机主磁通 特点可以平滑无级调速,但只能弱词调速,即在额定转速以上调节,调速特性较软,且受电动机换向条件等的限制,调速 X 围不大,调速时维持电枢电压和电 流步变,属恒功率调速.3.19 直流电动机的电动与制动两种运转状态的根本区别何在？电动机的电动状态特点是电动机所发出的转矩 T 的方向与转速 n 的方向相同.制动状态特点使电动机所发的转矩 T 的方向与转速 n 的方向相反 3.20 他励直流电动机有哪几种制动方法？它们的机械特性如何？试比较各种制动方法的优缺点.22/86 1 反馈制动 机械特性表达式:n=U/Ke-T/keKt2 T 为负值,电动机正转时,反馈制动状态下的机械特性是第一象限电动状态下的机械特性第二象限内的延伸.反馈制动状态下附加电阻越大电动机转速越高.为使重物降速度不至于过高,串接的附加电阻不宜过大.但即使不串任何电阻,重物下放过程中电机的转速仍过高.如果放下的件较重.则采用这种制动方式运行 不太安全.2 反接制动 电源反接制动电源反接制动一般应用在生产机械要求迅速减速停车和向的场合以与要求经常正反转的机械上.倒拉反接制动倒拉反接制动状态下的机械特性曲线实际上是第一象限电动状态下的机械特性区现在第四象限中的延伸,若电动反向转在电动状态,则倒拉反接制动状态下的机械特性曲就是第三象限中电动状态下的机械特性曲线在第二象限延伸.它可以积低的下降速度,保证生产的安全,缺点是若转矩大小估计不准,则本应下降的重物可能向上升,机械特硬度小,速度稳定性差.3 能耗制动.23/86 1 机械特性曲线是通过原点,且位于第二象限和第四象限的一条直线,优点是不会出现像倒拉制动那样因为对 TL的大小估计错误而引起重物上升的事故.运动速度也较反接制动时稳定.3.21 一台直流他励电动机拖动一台卷扬机构,在电动机拖动重物匀速上升时讲电枢电源突然反接,试利用机械特性从机电过程上说明：从反接开始到系统新的稳定平衡状态之间,电动机经历了几种运行状态？最后在什么状态下建立系统新的稳定平衡点？各种状态下转速变化的机电过程怎样？从反接开始到系统到达新的稳定平衡状态之间,电动机经历了电动机正向电动状态,反接制动状态,反向电动状态,稳定平衡状态.b a c 2.24/86 f 电动机正向电动状态由 a 到 b 特性曲线转变;反接制动状态转速逐渐降低,到达 c 时速度为零,反向电动状态由 c 到 f 速度逐渐增加.稳定平衡状态,反向到达f 稳定平衡点,转速不再变化.第六章 6.1 从接触器的结构特征上如何区分交流接触器与直流接触器？为什么？直流接触器与交流接触器相比,直流接触器的铁心比较小,线圈也比较小,交流电磁铁的铁心是用硅钢片叠柳而成的.线圈做成有支架式,形式较扁.因为直流 电磁铁不存在电涡流的现象.6.2 为什么交流电弧比直流电弧容易熄灭？因为交流是成正旋变化的,当触点断开时总会有某一时刻电流为零,此时电流熄灭.而直流电一直存在,所以与交流电相比电弧不易熄灭.6.3 若交流电器的线圈误接入同电压的直流电源,或直流电器的线圈误接入同电压的交流电源,会发生什么问 题？.25/86 若交流电器的线圈误接入同电压的直流电源,会因为交流 线圈的电阻太小儿流过很大的电流使线圈损坏.直流电器的线圈误接入同电压的交流电源,触点会频繁 的通短,造成设备的不能正常运行.6.4 交流接触器动作太频繁时为什么会过热？因为交流接触启动的瞬间,由于铁心气隙大,电抗小,电流可达到 15 倍的工作电流,所以线圈会过热.6.5 在交流接触器铁心上安装短路环为什么会减少振动和噪声？在线圈中通有交变电流时,再铁心中产生的磁通是与电流同频率变化的,当电流频率为 50HZ 时磁通每秒有100 次通过零,这样所产生的吸力也为零,动铁心有离开趋势,但还未离开,磁通有很快上来,动铁心有被 吸会,造成振动.和噪声,因此要安装短路环.6.6 两个相同的 110V 交流接触器线圈能否串联接于 220V的交流电源上运行？为什么？若是直流接触器情况又如何？为什么？两个相同的 110V 交流接触器线圈不能串联接于220V 的交流电源上运行,因为在接通电路的瞬间,两各衔铁不能同时工作,先吸合的线圈电感就增大,感抗大线圈的端电压就大,另一个端电压就小,时间长.26/86 了,有可能把线圈烧毁.若是直流接触器,则可以.6.7 电磁继电器与接触器的区别主要是什么？接触器是在外界输入信号下能够自动接通断开负载主回路.继电器主要是传递信号,根据输入的信号到 达不同的控制目的.6.8 电动机中的短路保护、过电流保护和长期过载热保护有何区别？电动机中的短路保护是指电源线的电线发生短路,防止电动机过大的电枢电路而损坏.自动切断电源的 保护动作.过电流保护是指当电动机发生严重过载时,保护电动机不超过最大许可电流.长期过载保护是指电动机的短时过载保护是可以的,但长期过载时电动机就要发热,防止电动机的温升超过电动机的最高绝缘温度.6.9 过电流继电器与热继电器有何区别？各有什么用途?过电流继电器是电流过大就断开电源,它用于防止 电动机短路或严重过载.热继电器是温度升高到一定值 才 动 作.用 于 过 载 时 间 不 常 的 场 合.27/86 6.10 为什么热继电器不能做短路保护而只能作长期过载保护？而熔断器则相反,为什么？因为热继电器的发热元件达到一定温度时才动作,如果短路热继电器不能马上动作,这样就会造成电动机的损坏.而熔短期,电源一旦短路立即动作,切断电源.6.11 自动空气断路器有什么功能和特点？功能和特点是具有熔断器能直接断开主回路的特点,又具有过电流继电器动作准确性高,容易复位,不会造成单相运行等优点.可以做过电流脱扣器,也可以作长期过载保护的热脱扣器.6.12 时间继电器的四个延时触点符号各代表什么意思？得 电 延 时 闭 合 的动 合 触 点 得 电 延时 断 开 的 动 断 触 点 失电延时闭合的动断触点失电延时断开的动合触点 6.13 机电传动装置的电器控制线路有哪几种？各有何用.28/86 途？电器控制线路原理图的绘制原则主要有哪些？电器控制线路有 1:启动控制线路与保护装置.2 正反转控 制线路.3:多电动机的连锁控制线路.4:电动控制线 路.5:多点控制线路.6:顺序控制线路.7:多速异步电动机的基本控制线路.8:电磁铁.电磁离合器的基本 控制线路.电器控制线路原理图的绘制原则主要有 1:应满足生产工艺所提出的要求.2:线路简单,布局合理,电器元件选择正确并得到充分.3 操作,维修方便 4 设有各种保护和防止发生故障的环节.5 能长期准确,稳定,可靠的工作.6.14 为什么电动机要设有零电压和欠电压保护？零电压和欠电压保护的作用是防止当电源暂时供电或电 压降低时而可能发生的不容许的故障.,6.15 在装有电器控制的机床上,电动机由于过载而自动停车后,若立即按钮则不能开车,这可能是什么原因？有可能熔短器烧毁,使电路断电.或者是热继电器的感.29/86 应部分还未降温,热继电器的触点还处于断开状态.6.16 要求三台电动机 1M、2M、3M 按一定顺序启动：即 1M 启动后,2M 才能启动；2M 启动后 3M 才能启动；停车 时则同时停.试设计此控制线路.6.17如题8.17图所示的启停控制线路,试从接线、经济、安全、方便等方面来分析一下,有什么问题？控制不方便.从控制柜到按钮盒多接了线,并且接线复杂,造成了不 必要的麻烦.电路容易造成故障,不安全.停止按钮没有在主会路上,停止控制不安全.S B 1 SB 1K M 1 K M S B 2 2 K M 1KM 2 KM S B 3 3K M 2 KM 3K M.30/86 3 S B 4 S B 1 KM ST 1 S B 2 S B 5 SB FR 1 K M 6.18 试设计一台异步电动机的控制线路.要求：能实现启停的两地控制；能实现点动调整；能实现单方向的行程保护；要有短路和长期过载保护.FU 1KM FR M 6.19 为了限制电调整时电动机的冲击电流,试设计它的电气控制线路.要求正常运行时为直接启动,而点动调整时需输入限流电阻.31/86 S B 1 K M 1 K M 2 K M 2 K M 1 S B S B 1 K M 1 K M 2 K M 2 K M 3 K M 3 K M 3 1 S B 2 S B 2 S B FU1KM FR 2KMM 6.20 试设计一台电动机的控制线路.要求能正反转并能 实现能耗制动.FU1KM FR 2KM 3KMM.32/86 3 S 1 SB 1 K 6.21 冲压机床的冲头,有时用按钮控制,又实用脚踏开关操作,试设计用转换开关选择工作方式的控制线路.2SB B 1KM M 6.22 容量较大的鼠笼式异步电动机反接制动时电流较大,应在反接制动时在定子回路中串入电阻,试按转速原则设计其控制线路.33/86 3 S B 1 S B 1 K M 2 K M 1 K M n 2K M 1 K M KS FU1KM FR 2KMM 6.23 平面磨床中的电磁吸盘能否采用交流的？为什么？平面磨床中的电磁吸盘不能采用交流的,因为交流电是成正旋波变化的,某一时刻电流会为零,.此时工件 受力会甩出,造成事故.6.24 起重机上的电动机为什么不采用熔断器和热继电器作保护？因为如果使用熔断器和热继电器作保护,当它们作用的时候,电动机断电的时候,电动机没有转矩,重物由于重 力 会 迅 速 下 降,就 会 造 成 事 故.34/86 F U F U 1 KM 2 KM FR F R 1M 2 M 6.25 试设计一条自动运输线,有两台电动机,1M 拖动运输机,2M 拖动写料与.要求：1M 先启动后,才允许 2M 启动；2M 先停止,经一段时间后 1M 蔡自动停止,且 2M 可以单独停止；两台电动机均有短路、长期过载保护.1SB 3SB1KT 1KM2SB 1 1KM3SB 4SB 1KM2KM 6.26 题 8.26 图为机床自动间歇润滑的控制线路图,其中接触器 KM 为润滑油泵电动机启停用接触器主电.35/86 1 路为画出,控制线路可使润滑有规律地间歇工作.试分析此线路的工作原理,并说明开关 S 和按钮 SB 的作用.SB 按钮为人工的点动控制.S 自动的间歇润滑,按下后 KM 得电,电动机工作,1KT 得电,经过一段时间后,动合触点闭合 K 得电,同时 KM 失电,电动机停止工作,2KT得电一段时间后,动断触点断开,K 闭合电动机重新工作.6.27试设计1M 和 2M 两台电动机顺序启,停的控制线路.要求：1M 启动后,2M 立即自动启动；K M S K S B 1 K T K 1 K T 3 K T K 2 K T.36/86 2 3 4 FU 1 KM 1 K T 2K T 3S B 1K T 2K T 2 KM 4S B 2 M 1 2 3 4 1M 停止后,延时一段时间,2M 才自动停止；2M 能点动调整工作；两台电动机均有短路,长期过载保护.FU1KM FU 2KMFR FR 1M 6.28 试设计某机床主轴电动机控制线路图.要求：可正反转,且可反接制动；正转可点动,可在两处控制启,停；有短路和长期过载保护；有安全工作照明与电源信号灯.37/86 FU FR M 1 2 3 4 4SB 6.29 试设计一个工作台前进退回的控制线路.工作台有电动机 M 拖动,行程开关 1ST,2ST 分别装在工作台的原位和终点.要求：能自动实现前进后退停止到原位；工作台前进到达终点后停一下在后退；工作台在前进中可以人为地立即后退到原位；有终端保护.1 S B 2S B 1 KM 2 K M FR 1 KM 3S B 6S B 2K M 1K M 2K M .38/86 S B 第七章 7.1PLC 由哪几个主要部分组成？各部分的作用是什么？PLC 由中央处理器 CPU,存储器,输入输出接口,编程器组成.中央处理器 CPU 是核心,它的作用时接受输入的程序并存储程序.扫描现场的输入状态,执行用户程序,并自诊断.存储器用来存放程序和数据,输入接口采集现场各种开关接点的信号状态,并将其转化1 S B 1 KM 1 S T 2 K M F U 1 K M 1 K T K 1 S T 2 ST 2 KT 1 K M 2 KM K 4 S B 2 KM K.39/86 成标准的逻辑电平,输出接口用于输出电信号来控制对象.编程器用于用户程序的编制,编辑,调试,检查和监视.还可以显示 PLC 的各种状态.7.2 输入、输出接口电路中的光电耦合器件的作用是什么？作用是 1 实现现场与 plc 主机的电器隔离,提高抗干扰性.2 避免外电路出故障时,外部强电侵入主机而损坏主机.3 电平交换,现场开关信号可能有各种电平,光电耦合起降他们变换成 PLC 主机要求的标准逻辑电平.7.3 何谓扫描周期？试简述的工作过程.扫描周期是每执行一遍从输入到输出所需的时间.工作过程是 1 输入现场信号:在系统的控制下,顺序扫描 各输入点,读入的输入点的状态.2 顺序扫描用户程序中的各条指令,根据输入状态和指令内容进行逻辑运算.3 并输出控制信号,根据逻辑运算的结果,输出状态寄存器向各输出点发出相应的控制信号.实现所要求的逻 辑控制功能.40/86 7.4 PLC 有哪些主要特点？PLC 的主要特点是应用灵活,扩展性好.操作方便 标准化的硬件和软件设计,通用性强.完善的监视和诊断功能.可适应恶劣的工业应用环境.控制功能强 7.5 写出题 9.5 图梯形图的指令程序.LD 401 OR 400 ANI 402 LD 403 401 402 430 100 101 102 400 103 104 403 105 404 题9.5 图.41/86 AND 105 ORB LDI 100 ANI 101 LD 102 ANI 103 ORB LD 104 ORB ANB OR 404 OUT 430 7.6 简化或改正题 9.6 图所示梯形图,并写出改正后的 指令程序.42/86 LD 402 OR 403 AND 401 OR 400 OUT 430 430 402 401 403 400 4 30 400 401 402 40 3 404 431 400 40 1 40 2 4 31 400 401 430 4 02 40 3.43/86 LD 400 AND 401 OUT 430 LD 400 AND 402 OUT 431 LD 403 AND404 OR 400 AND401 AND402 OUT430 LD 403 AND404 OR 400 OUT431430 403 40 4 401 402 400 431 403 40 4 400 4 3 0 4 0 0 4 0 1 4 3 1 4 0 0 4 0 2.44/86 7.7 在程序末了,使用或不使用 END 指令是否有区别？为什么？使用或不使用 END 指令是有区别的,END 指令用于程序结束,即表示程序终了.当有效程序结束后,协一条END 指令,可以缩短扫描周期.PLC 扫描到 END 指令,便自动返回.如果没有 END 程序将一直执行到 PLC 的最后一行这样既增加运算周期,也易引起系统出错.7.8 试用 PLC 设计出习题 8.16 的控制程序.7.9 试用 PLC 设计出习题 8.25 的控制程序.4 30 4 00 403 4 30 401 431 431 43 0 4 03 4 32 431 4 02 4 32 4 03 COM C OM P LC 1K M 2K M 3K M SB 1 SB 2 SB3 SB4 40 0 40 1 40 2 403 430 431 432 .45/86 7.10 试用 PLC 设计出习题 8.26 的控制程序.43 0 40 0 40 3 45 0 43 0 450 430 40 2 4 31 4 30 40 1 43 1 403 4 02 C OM COM PL C 1 KM 2 KM SB 1 SB 2 S B 3 S B 4 S B 5 400 401 402 4 03 4 05 430 431 .46/86 7.11 试用 PLC 设计出习题 8.27 的控制程序.4 00 430 40 1 101 450 401 4 50 1 01 101 4 51 4 50 451 101 CO M CO M PL C 1 KM S B 1 S B 2 400 401 430 .47/86 COM COM FU 电源 FSB1SB2 SB2 SB2 400 401 402 403 PLC 430 431 1KM 2KM401 402 430430 430 402 451 450450 451 400 403 4317.12 试用 PLC 设计出习题 8.29 的控制程序.48/86 7.13试用PLC的一个8 位移位寄存器设计循环移位输出,具体要求是：实现一个亮灯循环移位；实现两个连续亮灯循环移位；实现一个亮一个灭灯循环移位.4 3 0 4 0 0 4 0 1 4 31 4 0 3 4 5 0 1 0 1 4 3 0 4 3 1 4 0 3 4 0 4 4 5 0 4 3 1 1 0 1 4 0 2 1 0 1 C O M C O M FU 1 K M 电 源 F R P L C S B 1 4 0 0 4 0 1 4 0 2 4 0 3 4 0 4 4 3 0 2 K M 4 3 1 S B 3 1 S T 2 ST.49/86 7.14 设计 PLC 控制汽车拐弯灯的梯形图.具体要求是：汽车驾驶台上有一开关,有三个位置分别控制左闪灯 亮、右闪灯亮和关灯.当开关扳到 S1 位置时,左闪灯亮；当开关扳到 S2 位置时,右闪灯亮；当开关扳到S0 位置时,关断左、右闪灯；当司机开灯后忘了关灯,则过 1.5min 后自动停止闪灯.400 107 OUT 401 SFT RST 100 -107 402 100 102 430 104 106 101 103 431 105 107 .50/86 7.15 试用 PLC 设计按行程原则实现机械手的夹紧-正转-放松-反转-回原位的控制.7.16 题 9.16 图所示为由三断组成的金属板传送带,电动4 30 40 0 40 4 101 4 02 4 50 K 1 450 101 451 45 1 K 1 4 31 40 1 102 4 02 40 4 4 52 K 1 452 102 453 45 3 K 1 454 40 1 K9 0 40 1 CO M C OM P LC S 1 S 2 S0 1KM 2 KM 4 00 4 01 4 02 43 0 431 .51/86 机 1、2、3 分别用于驱动三断传送带,传感器采用接近开关 1、2、3 用来检测金属板的位置.当金属板正在传送带上传送时,其位置由一个接近开关检测,接近开关安放在两断传送带相邻接的地方,一旦金属板进入接近开关的检测 X 围,可编程序控制器便发出一个控制输出,使下一个传送带的电动机投入工作,当金属板迁出检测 X 围时,定时器开始计时,在达到整定时间时,上一个传送带电动机便停止运行.即只有载有金属板的传送带在运转,而未载有金属板的传送带则停止运行.这样就可节省能源.试用 PLC 实现上述要求的自动控制.52/86 C OM C O M FU 1K M 电 源 F R P L C S B 1 40 0 4 3 0 2K M 1S T 40 1 4 3 1 3K M 2S T 4 3 2 40 2 3S T 40 3 1 2 启动 接近开关 1 接近开关 2接近开关 3 电动机 1电动机2电动机3 7.17 设计一条用 PLC 控制的自动装卸线.自动结构示意图如题 9.17 图所示.电动机 M1 驱动装料机加料,电动机M2 驱动料车升降,电动机 M3 驱动卸料机卸料.装卸线操作过程是：料车在原位,显示原位状态,按启动按钮,自动线开 始工作；加料定时 5s,加料结束；43 0 4 0 0 4 5 0 43 0 4 31 4 0 1 4 5 1 43 1 4 50 4 0 1 4 32 4 0 2 4 5 1 43 2 4 51 4 0 2.53/86 3 4 5 6 7 C O M C O M F U 电源 F R P L C 4 0 0 4 0 5 4 0 1 4 0 2 4 3 0 4 3 1 1 S T 2 S T 2 S T 3 K M 3 K M 4 3 2 4 3 3 4 0 3 4 0 4 3 K M 2 S T 4 3 4 延时 1s,料车上升；上升到位,自动停止移动；延时 1s,料车自动卸料；卸料 10s,料车复位并下降；下降到原位,料自动停止移动.101 103 430 102 430 405 101 400 430 430 450 451 101 103 4 45 K=1 4451 402单周装载 装料 400 452 K=1连续装载下行程 上行程 卸料到位 料 车 上 升料 车 下 降料车卸料 451 403 4 400 453K=10 4卸料复位 料车复位 453 404434 401 432401 101 1.54/86 八章电力电子学 8.1 晶闸管的导通条件是什么？导通后流过晶闸管的电流决定于什么？晶闸管由导通转变为阻断的条件是什么？阻断后它所承受的电压决定于什么？晶闸管的导通条件是:晶闸管的阳极和阴极之间加正向电压.2 晶闸管的阳极和控制极通时加正相电压市晶闸管才能导通.导通后流过晶闸管的电流决定于 限流电阻决定.晶闸管由导通转变为阻断的条件是当减少阳极电压或增加负载电阻时,阳极电流随之减少,当阳极电流小于维持电流时,晶闸管便从导通状态转化维阻断状态.阻断后它所承受的电压决定于阳极和阴极的反向转折电压.8.2 晶闸管能否和晶体管一样构成放大器？为什么？晶闸管不能和晶体管一样构成放大器,因为晶闸管只是控制导通的元件,晶闸管的放大效应是在中间的PN节 上.整 个 晶 闸 管 不 会 有 放 大 作 用.55/86 t t t t 1 2 3 1 8.3 试画出题 10.3 图中负载电阻 R 上的电压波形和晶闸管上的电压波形.U2 Ug Ud Us 10.4 如题 4 如题 10.4 图所示,试问：在开关 S 闭合前灯泡亮不亮？为什么？在开关 S 闭合后灯泡亮不亮？为什么？再把开关 S 断开后灯泡亮不亮？为什么？在开关 S 闭合前灯泡不亮,因为晶闸管没有导通.56/86 2 3 在开关 S 闭合后灯泡亮,因为晶闸管得控制极接正电,导通.再把开关 S 断开后灯泡亮,因为晶闸管导通后控制极就不起作用了.10.5 如题 10.5 图所示,若在 t1时刻合上开关 S,在 t2时刻断开 S,试画出负载电阻 R 上的电压波形和晶闸管上的电压波形.57/86 t t2 t1 t t t 5 U2 Ug UR Us 10.6 晶闸管的主要参数有哪些？晶闸管的主要参数有断态重复峰值电压 UDRE:在控制极断路何竟闸管正向阻断的条件下,可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压,其数值规定比正向转折电 压小100V.反向重复峰值电压 URRM:在控制极断路时,可以重复加.58/86 6 7 d 在晶闸官元件上的反向峰值电压.额定通态平均电流 IT.维持电流 IH