机床电器及PLC阶段性作业

中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院。

机床电器及plc 课程作业3（共 4 次作业）

学习层次：专科涉及章节：第4章——第5章。

简答题。1. 什么是可编程控制器，它具有什么特点？

可编程控制器（plc）是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。其特点是：

1) 可靠性高，抗干扰能力强；

(2) 适应性强，应用灵活；

(3) 编程方便，易于使用；

(4) 控制系统设计、安装、调试方便；

(5) 维修方便，维修工作量小；

(6) 功能完善，易于扩展。

2. 可编程控制器常用的分类方式有哪些，各有何特点？

1）按容量（输入输出io点数）分类：

小型plc：i/o总点数在256点以下；

中型plc：i/o总点数在256～2048点之间；

大型plc: i/o总点数在2048点以上。

2）按结构形式分类：

整体式结构：其特点是将plc的基本部件，如cpu板、输入板、输出板、电源板等很紧凑地安装在一个标准机壳内，构成一个整体，组成plc的一个基本单元(主机)或扩展单元。基本单元上设有扩展端子，通过电缆与扩展单元相连，以构成plc不同的配置。

箱体式结构plc体积小，成本低，安装方便。微型plc一般采用这种结构形式。

模块式结构：这种结构的plc由一些标准模块单元构成。这些标准模块如cpu模块、输入模块、输出模块、电源模块等，插在框架上或基板上即可组装而成各种plc。

各模块功能是独立的，外型尺寸是统一的，插入什么模块可根据需要灵活配置。目前，中、大型plc和一些小型plc多采用这种结构形式。

3. 可编程控制器的基本性能指标有哪些？

1）基本的控制功能：包括顺序控制、定时、计数、逻辑运算和四则运算等。

2）存储器容量：多数采用cmos ram存储器，有保护电源(多数用锂电池)，也可采用可擦写的eprom存储器。

3）输入/输出(i/o)点数。

4）编程语言：最常用的是继电器梯形图编程方式，除用梯形图编程方式外，还可采用功能块、指令表或布尔代数等编程语言。

5）扫描时间：指执行一次用户程序所需的时间。

6）诊断功能：一般提供通电检查、故障指示等自诊断软件。

7）通信接口：一般提供rs-232c或485串行通信接口，以便连接打印机或其他类型的机器，如管理计算机等。

8）工作电源：电源既可用110 v交流电源，也可用220 v交流电源，可通过跨接短路片进行选择。

（9）工作环境：一般工作环境条件是温度0～60℃，湿度小于95％(无结霜)。

（10）编程方式：可以采用简易编程器和计算机编程两种方式。

4. plc的硬件系统由哪些基本部件组成，各部件的主要作用是什么？

1）**处理器(cpu)：是plc的核心部分，按照系统程序的功能控制plc有条不紊地进行工作，其主要任务包括：程序读入与存储、现场状态或数据的扫描、用户指令的逐条读取与运算、控制结果输出、plc内部工作的故障诊断与系统监控等。

2）存储器：用来存放plc的系统程序和用户程序，其中前者用户不能修改。

3）输入/输出接口：输入接口用来接收和采集两种类型的输入信号（开关量输入信号和模拟量输入信号）；输出接口用来驱动各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀(模拟量)、调速装置(模拟量)等。

4）电源：小型整体式可编程控制器内部有一个开关式稳压电源，此电源一方面可为cpu板、i/o 板及扩展单元提供工作电源(dc 5 v)，另一方面可为外部输入元件提供dc 24 v。

5）扩展接口：将扩展单元与基本单元相连，使plc的配置更加灵活。

6）通信接口：plc通过通讯接口可以与监视器、打印机、其他plc或计算机相连，并组成控制网络。

7）智能i/o接口：如满足位置调节需要的位置闭环控制模块，对高速脉冲进行计数和处理的高速计数模块等。

8）编程器：作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视等。

9）其他部件：plc还可配有盒式磁带机、eprom写入器、存储器卡等其他外围设备。

5. 常用的plc编程语言有哪几种？

1）梯形图：梯形图使用plc内部的继电器、定时/计数器等元件，由软件实现逻辑控制功能。其主要特点是形象直观、使用方便、修改灵活。

2）指令语句表：一种编程助记符语言，即用一个或几个容易记忆的字符来代表可编程控制器的某种操作功能，每条plc的指令语句由操作码和操作数组成两部分。

3）顺序功能流程图(sfc)：一种较新的编程方法，用功能图来表达一个顺序控制过程。

6. 简述plc的工作方式及其工作过程。

plc采用顺序扫描的工作方式，即扫描从0000号存储地址所存放的第一条用户程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按存储地址号递增的方向顺序逐条扫描用户程序，也就是顺序逐条执行用户程序，直到程序结束。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期，然后再从头开始扫描，并周而复始地重复。

plc的工作过程可以分为三个阶段：（1）输入采样(或输入处理)阶段；（2）程序执行(或程序处理)阶段和（3）输出刷新(或输出处理)阶段。

7. 说明plc控制与继电接触器控制相比的优点。

plc控制和继电接触器控制相比，传统的继电器控制线路的控制作用是通过许多导线与继电器硬连接实现的，而plc控制系统的控制作用是通过软件编程实现的，plc控制系统可以通过软件编程改变其控制作用，继电器控制线路就很难做到，因此plc控制系统功能强大、配置灵活、调试修改方便，可靠性高。

8. 为什么plc的内部继电器称为软继电器？与硬件继电器相比，软继电器的触点在使用上有何特点？

plc内部的继电器并不是实际的硬继电器，而是plc内部的存储单元，因此称为“软继电器”，梯形图是由这些“软继电器”组成的控制线路图，它们并不是真正的物理连接，而是逻辑关系的连接，故称为“软连接”。当存储单元某位状态为1时，相当于某个继电器线圈得电；当该位状态为0时，相当于该继电器线圈断电。

由于软继电器的常开触点、常闭触点反映的是内部存储单元0或1状态，对其的访问是不受限制的，因此其触点可以在程序中使用无数多次。

9. 什么是直流、交流输入单元？什么是晶体管型、晶闸管型、继电器型输出单元？

直流输入单元：直流电源作为输入回路电源的单元；

交流输入单元：直流电源作为输入回路电源的单元；

晶体管型输出单元：输出模块的功率驱动元件是晶体管；

晶闸管型输出单元：输出模块的功率驱动元件是晶闸管；

继电器型输出单元：输出模块的功率驱动元件是继电器。

10. 说明plc各种类型输出单元的特点和使用场合。

（1）继电器输出单元：

优点：电压范围广，导电压降小，承受瞬时过电压和电流的能力强；

缺点：动作速度较慢，寿命（动作次数）有一定的限制；

应用：系统输出的变化不是很频繁，建议优先选用继电器输出。

（2）晶体管输出单元：

优点：可靠性高，反应速度快，寿命长；

缺点：过载能力差，负载是直流；

应用：系统输出的变化频繁，建议选用晶体管输出。

（3）晶闸管输出单元：

晶闸管输出和晶体管输出应用的区别是晶闸管用于交流输出（交流负载），而晶体管则只用于直流输出（直流负载）。

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