现代电气控制及PLC应用技术-试卷和答案.doc

＊*大学试卷 密 封 线 共 11 页 第 1 页
题号
一
二
三
四
五

总分
分数

一、简答题（20分)
1、电磁接触器主要由哪几部分组成？简述电磁接触器的工作原理.（4分）
电磁接触器一般由电磁机构、触点、灭弧装置、释放弹簧机构、支架与底座等几部分组成。接触器根据电磁原理工作:当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触点动作，使常闭触点断开,常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时,电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下降放，使触点复原，即常开触点断开，常闭触点闭合。
2、中间继电器的作用主要有哪几个方面?(2分)
（1) 当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间继电器来控制，用中间继电器作为执行元件，这时中间继电器被当作一级放大器用。
（2) 当其他继电器或接触器触点数量不够时，可利用中间继电器来切换多条控制电路。
3、简述可编程序控制器（PLC）的定义.(3分)
可编程控制器(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按照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。
4、简答PLC系统与继电接触器系统工作原理的差别。（4分）
组成器件不同；
触点数量不同;
实施控制的方法不同；
工作方式不同.
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题号
一
二
三
四
五

总分
分数

5、电气原理图中所有电器元件的可动部分通常以电器处于非激励或不工作的状态和位置的形式表示，其中常见的器件状态有哪些?（4分)
1) 继电器和接触器的线圈在非激励状态.
2） 断路器和隔离开关在断开位置。
3） 零位操作的手动控制开关在零位状态,不带零位的手动控制开关在图中规定的位置。
4） 机械操作开关和按钮在非工作状态或不受力状态。
5) 保护类元器件处在设备正常工作状态，特别情况在图样上加以说明.
6、简答三菱FX2N系列PLC的STL步进梯形指令有什么特点？(3分）
转移源自动复位;
允许双重输出；
主控功能.
二、填空题（每空0.5分,共27分）
1、接触器按其线圈的电源类型以及主触点所控制主电路电流的种类,分为 交流 接触器和 直流 接触器.
2、时间继电器按延时的方式可分为 通电延时型 、 断电延时型 和带瞬动触点的通电（或断电）延时型继电器等，相应的时间继电器触点分为 常开延时闭合触点 、 常闭延时断开触点 、 常开延时断开触点 和 常闭延时闭合触点 四类。
3、型号为FX2N-32MR的PLC,它表示的含义包括如下几部分：它是 基本 单元,内部包括 CPU 、 存储器 、输入输出口及 电源 ；其输入输出总点数为 32 点，其中输入点数为 16 点，输出点数为 16 点；其输出类型为 继电器型 .
4、采用FX2N系列PLC实现定时50s的控制功能，如果选用定时器T10,其定时时间常数值应该设定为K 500 ;如果选用定时器T210,其定时时间常数值应该设定为K 5000 。
＊＊大学试卷 密 封 线 共 11 页 第 3 页
5、采用FX2N系列PLC对多重输出电路编程时,要采用进栈、读栈和出栈指令，其指令助记符分别为 MPS 、 MRD 和 MPP ，其中 MPS 和 MPP 指令
必须成对出现,而且这些栈操作指令连续使用应少于 11 次。
6、PLC的输出指令OUT是对继电器的 线圈 进行驱动的指令,但它不能用于 输入继电器 。
7、PLC开关量输出接口按PLC机内使用的器件可以分为 继电器 型、 晶体管 型和 晶闸管 型。输出接口本身都不带电源，在考虑外驱动电源时，需要考虑输出器件的类型, 继电器 型的输出接口可用于交流和直流两种电源， 晶体管 型的输出接口只适用于直流驱动的场合,而 晶闸管 型的输出接口只适用于交流驱动的场合。
8、三菱FX2N系列PLC的STL步进梯形的每个状态提供了三个功能: 驱动处理 、
转移条件 、 相继状态 。
9、PLC用户程序的完成分为 输入处理 、 程序执行 、 输出处理 三个阶段。这三个阶段是采用 循环扫描 工作方式分时完成的。
10、FX2N系列PLC编程元件的编号分为二个部分，第一部分是代表功能的字母.输入继电器用 X 表示，输出继电器用 Y 表示,辅助继电器用 M 表示,定时器用 T 表示,计数器用 C 表示，状态器用 S 表示.第二部分为表示该类器件的序号，输入继电器及输出继电器的序号为 八 进制,其余器件的序号为 十 进制。
11、PLC编程元件的使用主要体现在程序中.一般可以认为编程元件与继电接触器元件类似，具有线圈和常开常闭触点。而且触点的状态随着线圈的状态而变化，即当线圈被选中（得电)时， 常开 触点闭合， 常闭 触点断开，当线圈失去选中条件（断电)时， 常闭 触点闭合， 常开 触点断开。和继电接触器器件不同的是,作为计算机的存储单元，从实质上说，某个元件被选中，只是代表这个元件的存储单元置 1 ，失去选中条件只是代表这个元件的存储单元置 0 。由于元件只不过是存储单元，可以无限次地访问，PLC的编程元件可以有 无数多 个触点.
**大学试卷 密 封 线 共 11 页 第 4 页
三、程序转换（20分）
( )
END
( )
X0
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
M0
M1
M2
Y0
Y1
1、写出下图所示梯形图对应的指令表,填入下面的表格中。（5分）
步数
指令
元件
步数
指令
元件
步数
指令
元件
1
LD
X0
8
LD
X6
15
MPS

2
ANI
X1
9
AND
X7
16
AND
M2
3
LDI
X2
10
ORB

17
OUT
Y0
4
AND
X3
11
ANB

18
MPP

5
ORB

12
LD
M0
19
OUT
Y1
6
LD
X4
13
AND
M1
20
END

7
AND
X5
14
ORB

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END
( )
( )
X0
X1
X10
X11
X5
M2
M0
M1
T0
Y0
X2
X3
K100
T0
M3
2、画出与下面表格中语句表对应的梯形图。(5分）
步数
指令
元件
步数
指令
元件
步数
指令
元件
1
LD
X0
8
AND
X5
15
LD
M2
2
AND
X1
9
ORB

16
ORI
M3
3
LD
X10
10
LDI
X2
17
ANB

4
ANI
X11
11
ANI
X3
18
AND
T0
5
LDI
M0
12
ORB

19
OUT
Y0
6
AND
M1
13
OUT
T0
20
END

7
ORB

14

K100

＊＊大学试卷 密 封 线 共 11 页 第 6 页
3、采用梯形图以及指令表的形式对以下状态转移图编程。(10分）
S0
Y0
M8002
X0
S21
Y1
S31
Y3
S32
Y4
T0
T0
K50
T1
K100
S40
Y5
T1
S22
Y2
X1
X2
RET
END

梯形图：

＊*大学试卷 密 封 线 共 11 页 第 7 页
指令表：
步数
指令
元件
步数
指令
元件
步数
指令
元件
1
LD
M8002
13
OUT
Y2
25
STL
S32
2
SET
S0
14
OUT
T0
26
LD
T1
3
STL
S0
15

K50
27
SET
S40
4
OUT
Y0
16
STL
S31
28
STL
S40
5
LD
X0
17
OUT
Y3
29
OUT
Y5
6
SET
S21
18
LD
T0
30
LDI
X2
7
SET
S31
19
SET
S32
31
SET
S0
8
STL
S21
20
STL
S32
32
RET

9
OUT
Y1
21
OUT
Y4
33
END

10
LDI
X1
22
OUT
T1

11
SET
S22
23

K100

12
STL
S22
24
STL
S22

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X0
一个扫描周期
M10
Y0
M11
M8000
PLC运行
M8002
一个扫描周期
M8012
周期为100ms
M8013
周期为1s
四、作图题（16分）
1、 画出特殊辅助继电器M8000、M8002、M8012和M8013的时序图.（4分）
2、根据下面的梯形图程序，画出PLC运行时M10、M11和Y0的时序图。（6分）
M10
M11
END
( )
M10
Y0
M11
X0
PLS
M10
( )
Y0
Y0

＊＊大学试卷 密 封 线 共 11 页 第 9 页
3、画出下列常用低压电器的图形符号。（4分)
1)三极低压断路器、熔断器
2)接触器线圈、常开主触点、常开和常闭辅助触点
3）常开触点按钮、常闭触点按钮和复合按钮
4)热继电器的热元件和常闭触点
4、根据下面万能转换开关接线图绘制其图形符号（2分）
回路号
转换角度
45º
0º
45º
1－2
×

3－4

5－6

×

＊＊大学试卷 密 封 线 共 11 页 第 10 页
五、分析设计题。（17分）
1、根据下图回答问题.（9分)
主电路 控制电路a 控制电路b 控制电路c
1） 从图中的主电路部分可知，若KM1和KM2分别闭合,则电动机的定子绕组所接两相电源 对调 ，结果电动机 转向 不同。
2） 控制电路a由相互独立的 正转 和 反转 起动控制电路组成，两者之间没有约束关系,可以分别工作.按下SB2， KM1 得电工作；按下SB3， KM2 得电工作；先后或同时按下SB2、SB3，则 KM1 与 KM2 同时工作，两相电源供电电路被同时闭合的KM1与KM2的主触点 短路 ，这是不能允许的。
3) 把接触器的 常闭辅助触点 相互串联在对方的控制回路中，就使两者之间产生了制约关系.接触器通过 常闭辅助触点 形成的这种互相制约关系称为 互锁 。
4） 控制电路b中， 正转 和 反转 切换的过程中间要经过 停 ，显然操作不方便。
5) 控制电路c利用 复合 按钮SB2、SB3可直接实现由 正转 切换成 反转 ,反之亦然。

**大学试卷 密 封 线 共 11 页 第 11 页
2、根据上面的主电路与控制电路c的要求,设计基于三菱FX2N系列的PLC控制系统配置接线图，并编制相应的PLC控制程序。（8分）
PLC控制系统配置接线图：
PLC控制程序：

1、电磁接触器主要由哪几部分组成？简述电磁接触器的工作原理。
电磁接触器一般由电磁机构、触点、灭弧装置、释放弹簧机构、支架与底座等几部分组成.接触器根据电磁原理工作：当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合,两者是联动的。当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下降放，使触点复原，即常开触点断开，常闭触点闭合.
2、中间继电器的作用主要有哪几个方面？
（1） 当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间继电器来控制，用中间继电器作为执行元件,这时中间继电器被当作一级放大器用.
(2） 当其他继电器或接触器触点数量不够时，可利用中间继电器来切换多条控制电路。
3、简述可编程序控制器(PLC）的定义。（3分）
可编程控制器（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按照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。
4、电气原理图中所有电器元件的可动部分通常以电器处于非激励或不工作的状态和位置的形式表示，其中常见的器件状态有哪些？
1) 继电器和接触器的线圈在非激励状态.
2) 断路器和隔离开关在断开位置.
3） 零位操作的手动控制开关在零位状态，不带零位的手动控制开关在图中规定的位置。
4） 机械操作开关和按钮在非工作状态或不受力状态。
5) 保护类元器件处在设备正常工作状态，特别情况在图样上加以说明。
6、简答三菱FX2N系列PLC的STL步进梯形指令有什么特点?（3分）
转移源自动复位；允许双重输出；主控功能。
二、填空题
1、接触器按其线圈的电源类型以及主触点所控制主电路电流的种类,分为 交流 接触器和 直流 接触器。
2、时间继电器按延时的方式可分为 通电延时型 、 断电延时型 和带瞬动触点的通电（或断电)延时型继电器等,相应的时间继电器触点分为 常开延时闭合触点 、 常闭延时断开触点 、 常开延时断开触点 和 常闭延时闭合触点 四类。
3、画出下列常用低压电器的图形符号.
1）三极低压断路器、熔断器
2)接触器线圈、常开主触点、常开和常闭辅助触点
3）常开触点按钮、常闭触点按钮和复合按钮
4)热继电器的热元件和常闭触点
五、分析设计题。
1、根据下图回答问题。
主电路 控制电路a 控制电路b 控制电路c
1) 从图中的主电路部分可知,若KM1和KM2分别闭合，则电动机的定子绕组所接两相电源 对调 ，结果电动机 转向 不同。
2) 控制电路a由相互独立的 正转 和 反转 起动控制电路组成，两者之间没有约束关系，可以分别工作.按下SB2， KM1 得电工作；按下SB3， KM2 得电工作；先后或同时按下SB2、SB3,则 KM1 与 KM2 同时工作,两相电源供电电路被同时闭合的KM1与KM2的主触点 短路 ,这是不能允许的。
3） 把接触器的 常闭辅助触点 相互串联在对方的控制回路中，就使两者之间产生了制约关系.接触器通过 常闭辅助触点 形成的这种互相制约关系称为 互锁 。
4） 控制电路b中， 正转 和 反转 切换的过程中间要经过 停 ,显然操作不方便。
5) 控制电路c利用 复合 按钮SB2、SB3可直接实现由 正转 切换成 反转 ，反之亦然。
1、简答PLC系统与继电接触器系统工作原理的差别。
组成器件不同;触点数量不同；实施控制的方法不同;
工作方式不同。
二、填空题
1、型号为FX2N-32MR的PLC，它表示的含义包括如下几部分：它是 基本 单元，内部包括 CPU 、 存储器 、输入输出口及 电源 ；其输入输出总点数为 32 点，其中输入点数为 16 点，输出点数为 16 点；其输出类型为 继电器型 .
2、采用FX2N系列PLC实现定时50s的控制功能，如果选用定时器T10，其定时时间常数值应该设定为K 500 ;如果选用定时器T210，其定时时间常数值应该设定为K 5000 。
3、采用FX2N系列PLC对多重输出电路编程时，要采用进栈、读栈和出栈指令,其指令助记符分别为 MPS 、 MRD 和 MPP ，其中 MPS 和 MPP 指令 8、三菱FX2N系列PLC的STL步进梯形的每个状态提供了三个功能: 驱动处理 、 转移条件 、 相继状态 。
必须成对出现,而且这些栈操作指令连续使用应少于 11 次。
4、PLC的输出指令OUT是对继电器的 线圈 进行驱动的指令，但它不能用于 输入继电器 。
5、PLC开关量输出接口按PLC机内使用的器件可以分为 继电器 型、 晶体管 型和 晶闸管 型。输出接口本身都不带电源，在考虑外驱动电源时，需要考虑输出器件的类型， 继电器 型的输出接口可用于交流和直流两种电源， 晶体管 型的输出接口只适用于直流驱动的场合,而 晶闸管 型的输出接口只适用于交流驱动的场合.
6、PLC用户程序的完成分为 输入处理 、 程序执行 、 输出处理 三个阶段.这三个阶段是采用 循环扫描 工作方式分时完成的。
7、FX2N系列PLC编程元件的编号分为二个部分，第一部分是代表功能的字母.输入继电器用 X 表示，输出继电器用 Y 表示，辅助继电器用 M 表示,定时器用 T 表示，计数器用 C 表示,状态器用 S 表示.第二部分为表示该类器件的序号，输入继电器及输出继电器的序号为 八 进制,其余器件的序号为 十 进制。
8、PLC编程元件的使用主要体现在程序中。一般可以认为编程元件与继电接触器元件类似，具有线圈和常开常闭触点.而且触点的状态随着线圈的状态而变化,即当线圈被选中（得电）时， 常开 触点闭合， 常闭 触点断开，当线圈失去选中条件（断电)时， 常闭 触点闭合, 常开 触点断开.和继电接触器器件不同的是，作为计算机的存储单元，从实质上说,某个元件被选中，只是代表这个元件的存储单元置 1 ,失去选中条件只是代表这个元件的存储单元置 0 。由于元件只不过是存储单元,可以无限次地访问，PLC的编程元件可以有 无数多 个触点。
三、程序转换
1、写出下图所示梯形图对应的指令表，填入下面的表格中。
( )
END
( )
X0
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
M0
M1
M2
Y0
Y1

步数
指令
元件
步数
指令
元件
步数
指令
元件
1
LD
X0
8
LD
X6

2
ANI
X1
9
AND
X7
15
AND
M2
3
LDI
X2
10
ORB

16
OUT
Y0
4
AND
X3
11
ANB

17

5
ORB

12
LD
M0
18
OUT
Y1
6
LD
X4
13
AND
M1
19
END

7
AND
X5
14
ORB

2、画出与下面表格中语句表对应的梯形图。
步数
指令
元件
步数
指令
元件
步数
指令
元件
1
LD
X0
8
AND
X5
15
LD
M2
2
AND
X1
9
ORB

16
ORI
M3
3
LD
X10
10
LDI
X2
17
ANB

4
ANI
X11
11
ANI
X3
18
AND
T0
5
LDI
M0
12
ORB

19
OUT
Y0
6
AND
M1
13
OUT
T0
20
END

7
ORB

14

K100

END
( )
( )
X0

X1
X10
X11
X5
M2
M0
M1
T0
Y0
X2
X3
K100
T0
M3

设计钻床主轴多次进给控制。
要求:该机床进给由液压驱动.电磁阀DT1得电主轴前进,失电后退.同时,还用电磁阀DT2控制前进及后退速度，得电快速，失电慢速。其工作过程为：
XK2

XK3

XK4

XK1（初始位置）

快进

工进

快退

工进

快进

快退

题目分析：该题目需要使用较多的行程开关，在梯形图中用触点表示。一共有六个触点，使用I0。0——I0。5表示。
程序如下:
LD I0。0 O I0。3 O Q0。0
AN I0。2 AN I0.5 AN I1。0
= Q0。0 LD I0.0 O I0。2
O Q0。1 AN I0。1 AN I0。4
AN I1。0 = Q0.1
5某零件加工过程分三道工序，共需20s,控制开关用于加工过程的启动和停止。每次启动从第一道工序开始。
时序图
PLC的I/O地址
连接的外部设备
X0
控制开关
Y1
工序1启动
Y2
工序2启动
Y3
工序3启动
②梯形图
③梯形图分析与总结
PLC开始运行，X000闭合后，定时器T0开始计时，同时Y1开始动作，也就是工序1启动，5s过后M1自锁Y2动作，工序1停止，工序2启动，又5s后M2自锁,Y3动作,Y2停止,工序3启动。10s后，定时器清零，重新开始,一直循环。因为M1、M2、Y1都有X0常开触点的存在, X0断电后各项都会清零,所以每次启动从第一道工序开始
8.4 设计一个顺序控制系统，要求如下:三台电动机，按下起动按纽时，M1先起动，运行2S后M2起动,再运行3S后M3起动;按下停止按钮时,M3先停止，3S后M2停止,2S后M1停止.在起动过程中也应能完成逆序停止,例如在M2起动后和M3起动前按下停止按钮，M2停止,2S后M1停止。画出端子接线图和状态转移图，写出指令
S00
S20
S21
S22
S23
S24
S25
X0
T1
T2
X1
X1
X1
X1
T3
K30
X1
Y1
T4
M8002
K30
K20
SET Y1
T1
SET Y2
T2
SET Y3
RST Y1
RST Y3
T3
RST Y2
T4
K20

QS
FU
M1
M2
M3
KM1
KM2
KM3
FU
FU
FU
Y1
Y2
Y3
KM1
KM2
KM3
电源
X0
COM

1、 画出一台电动机起动后经过一段时间,另一台电动机就能自行起动的控制电路。
2、 画出两台电机能同时启动和同时停止，并能分别启动和分别停止的控制电路原理图.
自动循环 刀架由1移到2进行钻削加工后，自动退回1,
实现1－2之间自动位置循环
无进给切削 钻头到达位置2时不再进给。但钻头继续
旋转，进行无进给切削以提高工件加工精度
快速停车 停车时，要求快速以减少辅助工时
加限位，控制自动循环 ,改电路
无进给切削 钻头到达位置2时不再进给，钻头继续
旋转，进行无进给切削以提高工件加工精度
（SQ2动作,延时产生作用→KM2得电)
快速停车 停车时，要求快速停车以减少
辅助工时(采用反接制动方式）
S0
Y0
M8002
X0
S21
Y1
S31
Y3
S32
Y4
T0
T0
K50
T1
K100
S40
Y5
T1
S22
Y2
X1
X2
RET
END
3、 采用梯形图以及指令表的形式
4、 对以下状态转移图编程。（10分）
梯形图：
指令表：
步数
指令
元件
步数
指令
元件
步数
指令
元件
1
LD
M8002
13
OUT
Y2
25
STL
S32
2
SET
S0
14
OUT
T0
26
LD
T1
3
STL
S0
15

K50
27
SET
S40
4
OUT
Y0
16
STL
S31
28
STL
S40
5
LD
X0
17
OUT
Y3
29
OUT
Y5
6
SET
S21
18
LD
T0
30
LDI
X2
7
SET
S31
19
SET
S32
31
SET
S0
8
STL
S21
20
STL
S32
32
RET

9
OUT
Y1
21
OUT
Y4
33
END

10
LDI
X1
22
OUT
T1

11
SET
S22
23

K100

12
STL
S22
24
STL
S22

X0
一个扫描周期
M10
Y0
M11
M8000
PLC运行
M8002
一个扫描周期
M8012
周期为100ms
M8013
周期为1s
四、作图题(16分）
1、 画出特殊辅助继电器M8000、M8002、M8012和M8013的时序图.（4分）
2、根据下面的梯形图程序,画出PLC运行时M10、M11和Y0的时序图。（6分）
M10
M11
END
( )
M10
Y0
M11
X0
PLS
M10
( )
Y0
Y0

7—11、某一冷加工自动线有一个钻孔动力头，如图7-41所示。动力头的加工过程如下，编控制程序。（1)动力头在原位，加上启动信号(SB)接通电磁阀YV1,动力头快进。 2 动力头碰到限位开关SQ1后，接通电磁阀YV1、YV2，动力头由快进转为工进。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3）动力头碰到限位开关SQ2后，开始延时，时间为10s。　（4） 当延时时间到，接通电磁阀YV3，动力头快退. （5）动力头回原位后，停止。