2009—2010学年第二学期
电器控制与PLC期末试题（B卷）
使用班级：06020441 06020442 06020443 06020444
一．简答题（20分）
1． 如何建立多轴电机拖动系统的运动方程？（5分）
单轴电机拖动系统模型由电动机M产生转矩TM，用来克服负载转矩TL，带动
生产机械以角速度?运动，其运动方程为：
。
把多轴系统等效成单轴系统实质就是把各轴上的相关量折算到一根轴上去，但为了保证折算前后系统等效，要求折算后的系统与折算前的系统在能量关系和动力学性能方面等效，即必须保证折算前后系统所传递的功率及系统的动能相同。 以功率守恒原则进行负载转矩的折算，根据动能守恒原则进行飞轮转矩的折算。
2． 如何进行电气原理图的查线阅读？（5分） 查线阅读法可以按照以下步骤进行：
（1）从主电路看有哪些控制元件的主触点及它们的组合方式，可以大致了解电动机的工作状况（启动方式，是否有正反转，制动，调速等）。
（2）由主电路中主触点的文字符号“顺藤摸瓜”，在控制电路中找到控制元件（接触器，继电器等）的控制支路（环节），按功能的不同划分若干个局部控制电路来分析。
（3）假定按操作按钮，行程开关，观察其触点是如何控制其它控制元件的动作的和电动机是如何运转的。
（4）要注意各个环节相互间的联系和制约关系，即电路的自保，互锁，保护环节，以及与机械，液压部件的动作关系。
（5）逐步分析每一局部电路的工作原理以及各部分之间的关系后，从整个控制电路，即从整体角度进一步理解其工作原理。
（6）边阅读分析，边查线，边画出其工作原理。
3． PLC的输入、输出接口电路与内部电路是如何进行电气隔离的？（5分）
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PLC通过输入单元可实现将不同输入电路的电平进行转换，转换成PLC所需的标准电平供PLC进行处理。接到PLC输入接口的输入器件是：各种开关、按钮、传感器等。各种PLC的输入电路大都相同，PLC输入电路中有光耦合器隔离，并设有RC滤波器，用以消除输入触点的抖动和外部噪声干扰。
4． 简述PLC常用的编程方法。（5分）
在PLC中有多种程序设计语言，它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。
梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，例如，代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。
功能表图语言和语句描述语言是高级的程序设计语言，它可根据需要去执行更有效的操作，例如，模拟量的控制，数据的操纵，报表的报印和其他基本程序设计语言无法完成的功能。
二．分析题（20分）
1． 曲线1和曲线2分别为电动机的机械特性和电动机所拖动的生产机械的负载特性，试判断哪些是系统的稳定平衡点，哪些不是。（10分）
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根据电机拖动系统稳定运行的充分必要条件：
（1）电动机的机械特性曲线和生产机械的特性曲线有交点（即拖动系统的平衡点）； （2）当转速大于平衡点所对应的转速时，应有TM
由此可知：（a）、（b）、（c）、（e）都是系统的稳定平衡点，（d）不是系统的稳定平衡点。
2． 图示为改变电源电压时的负载调速特性，试选负载1或负载2，对其降压调速过程进行分析。（10分）
由图可见，电压改变时，Tmax 变化，而n0 和Sm 不变。对于恒转矩性负载TL ，负载特性曲线1 与不同电压下电动机的机械特性的交点为a、b、c，由图可以看出：当电压变化时，速度的变化很小，即调速范围很小。
对于离心式通风机型负载，负载特性曲线2 与不同电压下机械特性的交点为d、e、f，由图可以看出，此时的调速范围稍大。这种调速方法能够无级调速，但当降低电压时，转矩也按电压的平方比例减小，所以，调速范围不大。在定子电路中串电阻（或电抗）和用晶闸管调压调速都是属于这种调速方法。
3． 图示为机床自动间歇润滑的控制线路图(主电路未画出)，其中接触器KM为润滑油泵电动机启停用接触器，控制线路可使润滑有规律的间歇工作。试分析此线路工作原理，说明开关S和按钮SB的作用。（10分）
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（1）S是进行自动间歇润滑的控制开关，电路的工作过程 1KT-决定润滑时间 2KT-决定不润滑时间
合上开关S，KM的线圈得电，电动机M转动，进行润滑；
1KT的线圈得电，触点1KT延时后闭合，KA的线圈得电，常开触点KA闭合，自锁；常闭触点KA断开，KM线圈失电，停止润滑；1KT的线圈失电。2KT的线圈得电，延时后常闭触点2KT断开，K的线圈失电，常开触点KA断开，2KT的线圈失电，2KT的常闭触点瞬时合。常闭触点KA闭合，KM线圈又得电，润滑。1KT的线圈又得电，延时重复以上动作。
（2）1SB为手动（点动）润滑操作按钮。
4． 结合梯形图及时序图，分析说明计数器C50的工作过程。（10分）
增减计数器有两个计数脉冲输入端：CU输入端用于递增计数，CD输入端用于递减计数。首次扫描时，定时器位为OFF，当前值为0。CU输入的每个上升沿，计数器当前值增加1个单位；CD输入的每个上升沿，都使计数器当前值减小1个单位，当前值达到设定值时，计数器位置位为ON。
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三．继电器控制线路设计（15分）
设计一条自动运输线，该运输线上由两台电动机，M1 拖动运输机，M2拖动卸料机。要求：
（1） M1先启动，M2才允许启动；
（2） M2先停止后，经过一段时间后M1才自动停止，M2还可单独停止； （3） 两台电动机均有短路保护和长期过载保护。 试绘出主电路和控制电路，并简要说明线路的工作过程。 参考答案：
主电路：4分；控制电路实现要求（1）：4分；实现要求（2）：4分；实现要求（3）：3分。
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