國家開放大學《機電控制與可編程控制器技術》形考任務1-4參考答案《機電控制與可編程控制器技術》是機械設計制造及其自動化專業必修的專業基礎課。本課程第二學期開課，開設一學期，90學時，5學分。課程編號：00704形考任務1一、填空題1.可編程序控制器通過數字式、（模擬式）的輸入和輸出，控制各類型的機械或生產過程。2.熔斷器主要防止電路的（過載）或短路保護元件。3.電磁式接觸器主要由電磁機構、（觸頭系統）和滅弧裝置和其它部分組成。4.觸點系統分為主觸點和（輔助）觸點，分別用來直接接通和斷開交流主電路和控制電路。5.熱繼電器是利用電流流過發熱元件產生熱量來使檢測元件（彎曲），進而推動機構動作的一種保護電器，主要被用作電動機的長期保護。6.分閘時應先斷開（負荷開關），再斷開（隔離開關）；合閘時應先合（隔離開關），后合（負荷開關）。如果違反操作規程，會造成隔離開關刀口弧光短路甚至更嚴重的事故。二、判斷題7.PLC從早期開關量的輸入、輸出，模擬量的輸入、輸出，已經發展到能夠完成復雜控制功能、通信聯網功能的各種控制單元。（√）8.PLC是專門用來完成邏輯運算的控制器。（×）9.PLC具有監控和自診斷能力，若發生故障或異常，可及時判斷故障原因，并排除故障。（√）10.由于PLC的可靠性和抗干擾能力較差，所以不能在惡劣的工業環境中應用。（×）11.在工業自動化領域，PLC，DCS與IPC技術正在趨于融合。（√）12.開啟式負荷開關可用于手動頻繁的接通和斷開帶負荷的電路，以及作為線路末端的短路保護。（×）13.為防止無關人員誤操作，在重要場合應選用帶鑰匙操作的按鈕。（√）14.選用按鈕時，通常停止按鈕宜選用綠色；啟動按鈕優先選用紅色。（×）15.選用按鈕時，一鈕雙用（啟動∕停止）可以選用黑、白或灰色按鈕。（√）16.低壓斷路器即低壓自動空氣開關，簡稱自動開關，可實現電路的短路、過載、失電壓與欠電壓的保護，能自動分斷故障電路，而且在分斷故障電流后一般不需要更換零部件。（√）17.熔斷器作為短路保護的電器，并接于被保護電路中的。（×）18.熔斷器的極限通斷能力可以小于保護電路中的最大短路電流。（×）19.判斷交流或直流接觸器的依據是通過主觸點電流性質。（√）20.把額定電壓為220V的交流接觸器線圈誤接入380V的交流電源上仍然可以正常工作。（×）21.電磁鐵主要由勵磁線圈、鐵芯和銜鐵組成。（√）22.直流電磁鐵的工作可靠性好、動作平穩，適用于動作頻繁或工作平穩可靠的執行機構。（√）23.交流電磁鐵適用于動作頻繁或工作平穩可靠的執行機構。（×）24.工程上，通常將電器元件布置圖與電氣安裝接線圖組合在一起，二者對照，提高工作效率。（√）25.電氣原理圖中電器元件的線圈、觸點分散布置。（√）26.電氣原理圖中電器元件均處于自然狀態。（√）三、讀圖分析題某兩臺電動機控制線路如下圖所示。請仔細閱讀下圖，完成以下小題：27.（1）合上電力開關QA0后，再依次按下啟動按鈕SF2和SF4，兩臺電動機的啟動順序為（）。A.M1→M2B.M2→M1C.兩臺電機同時啟動D.兩臺電機均無法啟動28.（2）當兩臺電機正常運行的情況下，僅按下停止按鈕SF3后，以下說法正確的是：（）。A.僅電動機M1停止B.僅電動機M2停止C.兩臺電機同時停止D.兩臺電機均無法停止29.（3）當兩臺電機正常運行的情況下，僅按下停止按鈕SF1后，以下說法正確的是：（）。A.電動機M1停止B.電動機M2停止C.兩臺電機同時停止D.兩臺電機均無法停止30.（4）當兩臺電機正常運行的情況下，依次按下停止按鈕SF3和SF1，兩臺電動機的停止順序為（）。A.M1→M2B.M2→M1C.兩臺電機同時停止D.兩臺電機均無法停止31.（5）電氣圖形FA1和FA2是（），用于實現短路保護。A.指示燈B.接觸器線圈C.熔斷器D.熱繼電器三相異步電動機Y-Δ形降壓啟動控制線路如下圖所示，時間繼電器KF的延時時間為。請仔細閱讀下圖，完成以下小題：32.（1）合上電力開關QA0后，按下啟動按鈕SF2，電動機為（）。A.Y形降壓啟動B.Δ形降壓啟動C.Δ形全壓運行D.電機無法啟動33.（2）當電機啟動后，正常運行時間T后，電動機為（）。A.Y形降壓啟動B.Δ形降壓啟動C.Δ形全壓運行D.停止運行34.（3）電機正常運行后，按下停止按鈕SF1后，電動機為（）。A.Y形降壓運行B.Δ形降壓運行C.Δ形全壓運行D.停止運行35.（4）主電路中的電氣圖形BB是（），用于實現過載保護。A.指示燈B.熔斷器C.接觸器線圈D.熱繼電器36.（5）電氣圖形FA1和FA2是（），用于實現短路保護。A.指示燈B.熔斷器C.接觸器線圈D.熱繼電器形考任務2一、填空題1.PLC控制的等效電路由（輸入控制部分）、（控制部分）和輸出部分組成。2.模塊式結構PLC是將（CPU）單元、（輸入/輸出（I/0））單元、智能I/O單元、通信單元、電源做成相應的獨立模塊，各個模塊可以插裝在（底板）上，模塊之間通過底板上的總線相互聯系。3.PLC系統的存儲器主要用于存放系統程序、（用戶程序）及（工作數據）。4.PLC具有（模數（A/D））轉換和（數模（D/A））轉換功能，完成對模擬量的控制與調節。5.PLC采用（循環掃描）的方式工作，其中一次循環可分為6個階段，即內部處理階段、通信服務階段、子診斷階段、（輸入采樣）階段、（程序執行）階段和輸出處理階段。6.西門子S7-200PLC屬于小型機，其中CPU226有（24）點輸入、16點輸出，CPU224有（14）點輸入、（10）點輸出，CPU222有8點輸入、（6）點輸出，CPU221有（6）點輸入、4點輸出。7.S7-200PLC的指令由（操作碼）和（操作數）兩部分組成。8.指令的操作數在PLC的存儲器中，此時的操作數由（標識符）和（參數）組成。9.位尋址的格式由（存儲器標識符）、（字節地址）、分隔符及（位號）四部分組成。10.字尋址的格式由（區域標識符）、（數據大小）、（起始字節地址）組成。二、判斷題11.PLC控制的可靠性高于繼電接觸控制。（√）12.為簡化控制，大型和中型PLC一般采用整體式結構。（×）13.系統程序是由PLC生產廠家編寫的，固化到隨機存取存儲器（RAM）中，用戶可以隨意讀取修改。（×）14.輸入輸出模板既可以與CPU模板放置在一起，又可遠程安裝。（√）15.開關量輸出單元可以將輸入端不同電壓或電流信號轉換成微處理器所能接收的低電平信號。（×）16.開關量輸入單元用可將PLC內部CPU單元輸出的標準點平轉換成外部過程所需要的電平信號。（×）17.PLC采用等待掃描的工作方式。（×）18.PLC的掃描周期僅取決于CPU模板的運算速度。（×）19.PLC的掃描周期與系統配置、用戶程序的長短和PLC的時鐘頻率有關，但一個掃描周期所用時間的長短主要由用戶程序的長度決定。（√）20.PLC按順序對程序掃描，即從下到上，從右到左的掃描每條指令，最后將程序執行的結果寫入寄存執行結果的輸出映像區中保存。（×）21.S7-200的CPU22X系列的PLC有256個定時器。（√）22.西門子公司具有品種非常豐富的PLC產品，其中S7-200系列PLC結構緊湊、功能強、具有很高的性能價格比，屬于模塊式結構。（×）23.提供一個周期是1秒鐘，占空比是50%的特殊存儲器位是SM0.4。（×）24.EM232模擬量輸出模塊是將模擬量輸出寄存器AQW中的數字量轉換為模擬量。（√）25.PLC程序由系統軟件和用戶程序兩部分組成，其中用戶程序由PLC的生產廠家提供，操作系統需要用戶為完成特定控制任務自行編寫。（×）26.對應的梯形圖、語句表和邏輯功能塊三種編程語言，它們的表達形式不同，表示的內容也不同。（×）27.PLC程序的梯形圖語言相比其它幾種編程語言，形象直觀，程序的輸入和修改方便，功能最強。（×）28.模擬量輸入寄存器AI和模擬量輸出寄存器AW，只能進行字尋址。（√）29.正跳變指令每次檢測到輸入信號由0變1之后，使電路接通一個掃描周期。（√）30.對PLC的中斷程序而言，只有中斷申請被接受后中斷程序才被掃描一次，因此，若要多次執行終端程序，則必須要多次申請。（√）三、讀圖分析題單向起動反接制動控制線路如下圖所示，RA為反接電阻，采用速度繼電器BS來檢測電動機轉速的變化，電機轉速在120～3000rpm范圍內速度繼電器觸頭動作，電機轉速低于100rpm時，其觸頭復位。請仔細閱讀下圖，完成以下小題：（圖略）31.（1）合上電力開關QA0后，按下啟動按鈕SF2，電動機可以實現（）。A.點動運行B.長動運行C.無法啟動32.（2）當電機轉速上升到120r/min以上時，按下復合按鈕SF1時，電動機（）。A.全速運行B.反接制動運行C.立即停止運行33.（3）按下復合按鈕SF1后，當電動機轉速降到低于100r/min時，電動機（）。A.全速運行B.反接制動運行C.自然停車34.（4）主電路中的電氣圖形BB是（），用于實現過載保護。A.指示燈B.熔斷器C.接觸器線圈D.熱繼電器35.（5）電氣圖形FA1和FA2是（），用于實現短路保護。A.指示燈B.接觸器線圈C.熔斷器D.熱繼電器某兩臺電動機控制線路如下圖所示。請仔細閱讀下圖，說明電路中FA和BB的作用，并分析該電路的工作過程。（圖略）36.（1）合上電力開關QA0后，按下按鈕SF2，電動機M2可以實現（）。A.點動運行B.長動運行C.無法啟動37.（2）哪臺電動機能夠實現正反轉控制？（）。A.M1B.M2C.均不能38.（3）電動機M1正常運行時，按下按鈕SF2，電動機M1（）。A.保持正轉運行B.反轉運行C.停止運行39.（4）電氣圖形FA1和FA2是（），用于實現短路保護。A.指示燈B.接觸器線圈C.熔斷器D.熱繼電器40.（5）以下說法錯誤的是（）。A.電動機M1正轉運行和反轉運行實現互鎖。B.電動機M1正轉運行和反轉運行不能自鎖。C.電動機M1和M2實現互鎖。D.電動機M1和M2都有熔斷器和熱繼電器保護。四、根據梯形圖填寫缺失的語句表程序（圖略）41.網絡1LDI0.0（1）ONI0.1AI0.2OI0.3（2）NOT=Q1.0網絡2LDQ1.0（3）LPSANM0.1=Q1.1LPP（4）TONT37,10042.網絡1LDI0.0AI0.1LDI0.2ANI0.3OLD（1）LDI0.4ANI0.5ONI0.6（2）OLDALDLDNM0.0AM0.1OLDNOT=Q1.0網絡2LDNM0.1（3）LPS（4）ANI0.2=Q1.043.網絡1LDNI0.0（1）LDI0.1AM0.0OLDTONT37,100網絡2LDT37LDI0.1ONI0.2（2）ALD=Q0.0網絡3LDNM0.1（3）LPS（4）AI0.2=Q1.044.網絡1LDI0.0AI0.1LDI1.0ANI1.1（1）LDNM0.0AM0.1OLD（2）AI1.2OLDLDI0.2ANI0.3ANI0.4LDNI1.3AI1.4（3）LDM0.2ONM0.3（4）OLDOLDALD=Q1.0形考任務3一、填空題1.正跳變指令的梯形圖格式為以下哪個（-|P|-）。2.定時器中斷由1ms延時定時器（T32）和（796）產生。3.通電延時定時器（TON）的輸入（IN）電路（接通）時開始定時，當前值大于等于設定值時，其定時器位變為1狀態，其常開觸點（接通），常閉觸點（斷開）。（注：填寫“接通”或“斷開”）4.若加計數器的計數復位輸入電路（R）（接通），計數器被復位，復位后其常開觸點（斷開），常閉觸點（接通），當前值為0。（注：填寫“接通”或“斷開”）5.把一個實數轉換為一個雙字整數值的ROUND指令，它的小數部分采用是（四舍五入）原則處理。6.（FOR）和（NEXT）兩條指令間的所有指令構成一個循環體。7.子程序調用與子程序指令的操作數SBR_n中，n是（子程序的標識），其取值范圍是（0）—（63）。8.PLC程序代碼由可執行代碼和注釋組成，可執行代碼又由（主程序）、（子程序）和中斷程序組成。9.PLC程序的設計一般包括五部分內容，即（參數的定義及地址分配）、（程序框圖的繪制）、（程序的編制）、（程序的調試）和程序說明書的編制。10.在實際控制中，會遇多個信號優先權要求不同的情況，這時就需要使用（優先）控制程序進行控制。11.以下梯形圖實現的基本功能是Q0.0的狀態恒為（0），Q0.1的狀態恒為（1）。12.下圖所示的PLC程序中，當變量存儲器VW10中存儲值為10，（Q0.1）輸出“1”信號；當變量存儲器VW10中存儲值為30，（Q0.0）輸出“1”信號；當變量存儲器VW10中存儲值為20，（Q0.2）輸出“1”信號。13.PLC按按應用環境分為（現場安裝）和控制室安裝兩類。14.PLC控制系統設計追求的目標：（安全）、（可靠）、（經濟）和實用。15.并行和串行是通信中的兩種基本通信方式，通常情況下，（并行）方式用于計算機內部的數據通信，（串行）方式用于較遠距離的通信。16.計算機通信網絡是采用（全雙工）通信方式，使得數據可以同時沿兩個方向傳輸，以提高傳輸速率。17.使用PC機運行的STEP7-Micro/MIN軟件編程時上載或下載應用程序是應用（PPI）協議實現。18.通過（CP-243-1IT）通信模塊，可以將S7-200系統連接到工業以太網（IE）中,并能提供Web/E-mail等IT應用。19.將S7-200連接在電話網上，利用安裝在S7-200系統中的（調制解調器(Modem)通信EM241）模塊，通過電話網，實現S7-200與遠程設備的通信。20.實現S7-200CPU通信需要做的工作主要有以下幾方面：確立通信方案、（對各硬件參數的組態）和（硬件的物理連接）。21.采用（自由口）通信方式，S7-200系列PLC的串行通信口完全由用戶程序來控制，可與任何通信協議已知的設備通信。22.自由口模式下，當主機處于STOP方式時，自由口通信被終止，通信口自動切換到正常的（PPI）協議操作。23.S7-200系統提供以下幾種通信模塊，以適應不同的通信方式：（EM277）是Proflbus-DP從站通信模塊，同時也支持MPI從站通信；（CP243-1）是工業以太網通信模塊；（CP243-1）是工業以太網通信模塊，同時提供web/E-mail等IT應用（ITEM241）是調制解調器(Modem)通信模塊；（CP243-2）是AS-i(執行器/傳感器)主站模塊，可連接最多62個AS-i從站。二、判斷題24.定時器類型不同但分辨率都相同。（×）25.CTU計數器的當前值達到設定值，計數器的輸出觸點接通，但會繼續計數。（√）26.CTD計數器的當前值等于0時置位，但會繼續計數。（×）27.字節移位指令的最大移位位數為8位。（√）28.雙字循環移位指令的最大移位位數為8位。（×）29.整數的加減指令的功能是將兩個8位的整數相加減，得到一個8位的整數結果。（×）30.TRUNC指令把32位實數轉換成32位符號數，小數部分按照四舍五入原則處理。（×）31.子程序可以嵌套，嵌套深度最多為8層。（√）32.邏輯設計方法以布爾代數為理論基礎，以邏輯組合或邏輯時序的方法和形式來設計PLC程序。（√）33.為了實現長延時控制，可以用多個定時器組合來實現。（√）34.在PLC的選型時，由于輸入輸出點數對價格影響不大，因此不必考慮性價比。（×）35.選擇PLC的硬件系統的時候，需要使I/O接口有一定的冗余。（√）36.PLC的通信協議定義了主站和從站，網絡中的主站和從站互相之間可以發出請求。（×）37.S7-200系列PLC的點對點通信網絡使用PPI協議進行通訊。（√）38.PPI協議是一個主/從協議，支持一主機多從機連接和多主機多從機連接方式。（√）39.使用PC機運行的STEP7-Micro/MIN軟件編程時上載或下載應用程序是應用PPI協議實現。（√）40.PPI和MPI是西門子的內部協議，MPI用于S7-200內部和PC與S7-200的通信，PPI可以用于S7-200與S7-300之間的通信，因此，PPI的功能比MPI更強。（×）41.西門子S7-200PLC通過與計算機連接來進行程序的上傳和下載，其使用的接口為RS-485。（√）42.常用的網絡有線傳輸媒介主要有同軸電纜、雙絞線及光纜，其中同軸電纜傳輸速率最高、傳輸質量最好。（×）43.S7-200可以通過CP-243-1IT通訊處理器的IT功能，可以在全球范圍內實現控制器和當今辦公環境中所使用的普通計算機之間的連接。（√）44.PLC處于自由端口通訊模式時可以與可編程設備通訊。（×）45.采用自由口通信方式，S7-200系列PLC的串行通信口完全由用戶程序來控制，可與任何通信協議已知的設備通信。（√）46.PLC程序的現場調試指在工業現場的實際調試，也是PLC程序的最后調試。現場調試的目的是調試通過后，可交給用戶使用或試運行。（√）47.兩個PLC之間的自由口通信主要是通過設置控制字節SMB30或SMB130來實現的。（√）48.并行數據通信常用于遠距離的數據傳輸場合。通常計算機內部各部件之間的數據交換都采用并行通訊。（×）49.PLC與計算機之間多用串行通信。（√）50.多臺PLC之間的數據傳送多用并行通信。（×）51.計算機通信網絡是單工通信。（×）52.RS-232串行通信的傳輸速率較高，可以遠距離傳輸。（×）53.PROFIBUS-DP是一種為速度而優化的協議，它是為了在現場控制器（DP主站）和分布式I/O（DP從站）之間的通信而特別設計的。（√）形考任務4一、簡答題（每題0.5分，共4.5分）1.PLC的主要特點有哪些？PLC的主要發展趨勢如何？答：（1）PLC的特點：①可靠性高，抗干擾能力強；②通用性強，控制程序可變，使用方便；③功能強，適應面廣；④編程簡單，容易掌握；⑤體積小，重量輕，功耗低，維護方便。（2）PLC的主要發展趨勢：①功能更完善；②控制分散化；③功能開放化；④便利化。2.電磁式繼電器與電磁式接觸器同是用來通斷電路的，它們有何不同？答：（1）他們的結構原理相似，接觸器由電磁系統、觸頭系統和滅弧裝置三部分組成：繼電器由電磁系統、觸頭系統和釋放彈簧組成。（2）接觸器雖已將電動機、電熱設備等的控制由手動變為自動，但還不能滿足復雜生產工藝過程自動化的要求，繼電器實質上是一種傳遞信號的電器，他根據特定形式的輸入信號而動作，從而達到控制目的。他與接觸器不同，主要用于反映控制信號，其觸電通常接在控制電路中。3.在電動機的控制線路中，熱繼電器的作用是什么？可否用熔斷器和過電流繼電器代替？為什么？答：（1）熱繼電器主要是用于電動機的過載保護、斷相保護，電流不平衡運行的保護，以及其他電氣設備發熱狀態的控制.（2）兩者不能互相替換。熔斷器和過電流保護器主要起短路保護作用和限流保護左右。當線路發生短路時，熱繼電器需要內部的保護機構一定時間來發熱令原本是常閉的觸電斷開，響應時間要比熔斷器要長。4.機電設備電器控制線路的表示方法有幾種？各有何用途？答：（1）電器控制線路的表示方法：電氣原理圖，電氣（設備安裝圖和電氣設備接線圖）。（2）電氣原理圖用來表示電氣控制線路的工作原理圖、以及各電氣元件的作用和相互關系。電器設備安裝圖用來表示各種電器在生產設備和電氣控制柜中的實際安裝位置；電氣設備接線圖用來表示各電氣元件之間實際接線情況，它為電氣元件的配線、檢修和施工提供了方便，實際工作時與電氣原理圖配合使用。5.傳統繼電器接觸器控制系統和可編程控制系統有何區別？答：傳統繼電器接觸器控制系為“硬接線”程序控制系統，通過修改控制器件和接線來改變控制功能：可編程控制系統為“軟接線”程序控制系統，通過修改PLC程序并改動少量接線端子來改變控制功能。6.為什么稱PLC的內部繼電器為軟繼電器？和硬件繼電器相比，軟繼電器的觸點在使用上有何特點？答：PLC內部的繼電器并不是實際的硬繼電器，而是PLC內部的存儲單元，因而稱為軟繼電器。使用時的特點：（1）梯形圖是由這些軟繼電器組成的控制線路，它們并不是真正的物理連接，而是邏輯關系的連接，稱為軟連接。（2）軟繼電器的常開觸點、常閉觸點可以在程序中使用多次。7.PLC的等效電路可以分為三個部分，即輸入部分、控制部分和輸出部分，各部分是如何工作的？答：（1）輸入部分：接受操作指令（由啟動按鈕、停止按鈕等提供），接受被控對象的各種狀態信息（由行程開關、接近開關等提供）。（2）控制部分：是用戶編制的控制程序，通常用梯形圖表示。（3）輸出部分：該部分根據程序執行的結果直接驅動負載。8.PLC控制系統是由PLC與用戶輸入、輸出設備連接而成的，PLC控制系統設計的基本內容包括什么？答：（1）選擇用戶輸入設備（按鈕、操作開關、限位開關、傳感器等）、輸出設備（繼電器、接觸器、信號燈等執行元件）以及由輸出設備驅動的控制對象（電動機、電磁閥等）。（2）PLC的選擇。選擇PLC包括機型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（3）分配I/O點，繪制I/O連接圖。（4）設計控制程序。包括設計梯形圖、語句表或控制系統流程圖。（5）必要時還需設計控制臺。（6）編制繪制系統的技術文件。包括說明書、電器元件明細表等。9.對于可編程控制器機型的選擇主要考慮哪幾方面？答：（1）PLC的類型；（2）輸入輸出模塊；（3）電源；（4）存儲器；（5）經濟性考慮。二、改錯（每題1.5分，共4.5分）1.找出下列梯形圖中的錯誤，并改正。設M10.0為一個沒有使用的中間繼電器。（注：（1）計數器C8的設定值PT前可加上0～32767的任意自然數；（2）在同一個PLC程序中，一個計數器號只能使用一次，將其中一個C8改為C0～C255之間的任意其他計數器號。）改正：2.找出下列梯形圖中的錯誤，并改正。改正：3.找出下列梯形圖中的錯誤，并改正。（注：（1）在同一個PLC程序中，一個定時器號只能使用一次，建議將其中一個T37改為分辨率相同的T37～T63、T101～T255之間的任意其他計數器號。（2）定時器的設定值PT前加上的數據可為0～32767的任意自然數。）改正：三、設計題（每題2.75分，共11分）1.一臺三相交流電動機按以下順序啟動和停車：按啟動按鈕SF1后，電動機先運轉10s，然后停止5s，重復此動作3次后停止運轉；按下緊急停機按鈕SF2，無論電動機處于何種運動狀態，電動動機急停；過載時熱繼電器BB動作，電動機停止。按上述工作要求按照上述工作要求，完成以下題目：（1）試分配I/O通道；（2）畫出PLC的硬件接線圖；（3）設計一個滿足要求的梯形圖程序。解：（1）電機控制I/O分配表說明地址功能BBI0.0熱保護SF1I0.1啟動按鈕SF2I0.2停止按鈕T37、T38時間繼電器CTU0計數器QA1Q0.0電動機運行（2）PLC的硬件接線圖（3）選取西門子S7-200的PLC2.兩臺三相交流電動機M1、M2按