电气控制与可编程序控制器应用技术习题
史国生
第１章、习题与思考
1-01、何谓电磁式电器的吸力特性与反力特性?吸力特性与反力特性之间应满足
怎样的配合关系?
1-02、单相交流电磁铁的短路环断裂或脱落后，在工作中会出现什么现象?为什
么?
1-03、常用的灭弧方法有哪些?
1-04、熔断器的额定电流、熔体的额定电流和熔体的极限分断电流三者有何区别?
1-05、什么是继电器的返回系数?将释放弹簧放松或拧紧一些，对电流(或电压)
继电器的吸合电流(或电压)与释放电流(或电压)有何影响?
1-06、电压和电流继电器在电路中各起什么作用?他们的线圈和触点各接于什么
电路中?
1-07、 JS7-A型时间继电器触头有哪儿种?画出它们的图形符号。
1-08、热继电器与熔断器的作用有何不同?
1-09、热继电器在电路中的作用是什么?带断相保护和不带断相保护的三相式热
继电器各用在什么
1-10、时间继电器和中间继电器在电路中各起什么作用?
1-11、感应式速度继电器怎样实现动作的?用于什么场合? 1-12什么是主令电器，
常用的主令电器有哪些?
1-13、接触器的作用是什么?根据结构特征如何区分交、直流接触器?
1-14、交流接触器在衔铁吸合前的瞬间，为什么在线圈中产生很大的电流冲击?
直流接触器会不会出现这种现象?为什么?
交流接触器的线圈是一个电感,吸合前线圈内部没有铁心,电感很小,阻抗
也就很小,所以电流大;吸合后铁心进入线圈内部,电感量增大,阻抗增大,所
以电流就降下来了.直流接触器工作电流主要取决于其内部电阻,所以不
会产生冲击电流.
1-15、线圈电压为220V的交流接触器，误接入380V交流电源会发生什么问题?为
什么?
1-16、接触器是怎样选择的?主要考虑哪些因素?
1-17、画出下列电器元件的图形符号，并标出其文字符号。
(1)自动空气开关; (2)熔断器; (3)热继电器的热元件和常闭触点; (的时间继
电器的延时断开的 常开触点和延时闭合的常闭触点; (5)时间继电器的延时
闭合的常开触点和延时断开的常闭触点; (6)复合按钮; (7)接触器的线圈和
主触头; (8)行程开关的常开和常闭触头; (9)速度继电器的常开触头和常闭
触点。
1-18、智能电器有什么特点?其核心是什么?
第２章、习题与思考
2-01、自锁环节怎样组成?它起什么作用?并具有什么功能?
2-02、什么是互锁环节，它起到什么作用?
2-03、在有自动控制的机床上，电动机由于过载而自动停车后，有人立即按启动
按钮，但不能开车，试说明可能是什么原因?
2-04、有二台电动机，试拟定一个既能分别启动、停止，又可以同时启动、停车
的控制线路。
2-05、试设计某机床主轴电动机的主电路和控制电路。要求：
(1) Y/Δ启动； (2)能耗制动； (3)电路有短路、过载和失压保护。
FR1
KM1
SB6
QS
FU1
L1 L3L2
M1
3 ~
a)主电路
KM1
SB3
KA
SB1
FU2
FR1
FU2
KM2
b）控制电路
KM1
KA KA
KA
SB2
KM2 KM2KM1
SB4
FR2
FU2
M2
3 ~
KM2
SB5
题2-4
FR2
FR
QS
FU1
L1 L3L2
M
3 ~
主电路
KM1
KM2
KM4
SB1
按时间原则控制电路
KM4
KM4
R
VC
TC
KM1
KT
KM4
KT2
KT2
KT1KT1
KM1
KM2
KT1
KM2
KM3
SB1
FU2
KM3
FR
FU2
KM2KM1
SB2
U2
V2W2
KM3KM2
V1
W1U1
2-06、设计一个控制电路，要求第一台电机启动运行3s后，第二台电机才能自行
启动，运行8s后，第一台电机停转，同时第三台电机启动，运行5s后，电
动机全部断电。
2-07、设计一个鼠笼型电动机的控制电路，要求：
(１)既能点动又能连续运转；(2)停止时采用反接制动；(3)能在两处进行启
动和制动。
2-08、试设计一个往复运动的主电路和控制电路。要求：
(1)向前运动到位停留一段时间再返回；(2)返回到位立即向前；(3)电路具有
短路、过载和失压保护。
3S
题 2 - 6
KM2KT3
KM3
SB1
FU2
FR1
FU2
KM1
控制电路
KM3
SB2
KM2
KT2 KT1
KT3
KT2
FR2 FR3
5S8S
SB3
KT2
KT1
FR
QS
FU
L1 L3L2
M
3 ~
主电路
KM2
KM2
KM2
SB1甲
FU2
FR
FU2
n
控制电路
KM1
SB3乙
KM1
KM2
KM1
KS
KS
SB1乙
KA
SB3甲
KA
SB2乙
SB2甲
题 2 - 07
KM2
2-0９、在电动机的主电路中既然装有熔断器，为什么还要装热继电器?它们各起
什么作用?
2-10、为什么电动机要设零电压和欠电压保护?
SQ1SQ2
小车停x秒
KT
SQ1SQ2
SQ2
SQ1
FR
KM1
QS
FU1
L1 L3L2
U M
3 ~
V
W
主电路
KM2
KM1
KM1
SB2
SB1
FU2
FRFU2
KM2
SB3
KT
控制电路
KM1KM2
SB2
SB3
KM2
题 2 - 08
第4章、习题与思考
4-01、如果有两个交流接触器，型号相同，额定电压相同，在电气线路中如果将
其线圈串联连接，则在通电时会出现什么情况?为什么?
4-02、电气控制设计中应遵循的原则是什么?设计内容包括哪些方面?
4-03、如何根据设计要求选择拖动方案与控制方式?
4-04、某电动机要求只有在继电器KA1， KA2， KA3中任何两个动作时才能运
转，而在其他条件下都 不运转，试用逻辑设计法设计其控制线路。
4-05、设计一个小型吊车的控制线路。小型吊车有3台电动机，横梁电机M1带动
横梁在车间前后移动，小车电机M2带动提升机构在横梁上左右移动，提
升电机M3升降重物。3台电机都采用直接启动，自由停车。要求如下。
①、3台电动机都能正常启、保、停。
①、在升降过程中，横梁与小车不能动。
①、横梁具有前、后极限保护，提升有上、下极限保护。
FR1
QS
FU1
L1 L3L2
M1
3 ~
a)主电路
KM1
题4-05
KM2
FR2
FU2
M2
3 ~
KM3
KM4
FR3
FU3
M3
3 ~
KM5
KM6
SB1
SB7
FU4
KA KA
KA
KM5FR1 KM6
FU4 b）控制电路
KM1
SB2a
KM1
SQ3
题4-05
SQ4
SB2b
SQ1SQ2
KM6KM5KM4KM3KM2
KM6
KM5KM6KM2 KM1
KM2
SB3
FR2
SB4a
KM3
SB4b SB6b
KM5
SB6a
FR1
SB5
KM4
KM3KM4
4-06、试设计一个加工零件的孔和倒角的机床，其加工过程为:快进→工进→停
留光刀→快适 该机床有三台电机g
MI:主电机4kW； M2:工进电机； M3:快进电机。
要求如下。
(1)、工作台工进到终点或返回到原位后，有行程开关使其自动停止，设限位
保护，为保证工位，需采取制动措施。
(2)、快进电机可进行点动调整，但在工作进给时点动无效。
(3)、设急停按钮。
(4)、应有短路和过载保护。
５-0８、试分析图５－１７所示梯形图的工作过程，为什么能形成周而复始振
荡的？并画出波形图。
工作原理：
1、X000 合上，定时器 T5 线圈得电，延时 .
此时：T5 线圈得电，T5 常开触点断开，常闭触点合上。
Y005 线圈失电，Y005 常开触点断开，常闭触点合上。
2、T5 延时第一个 的情况：
①、T5 延时 到后的第一个扫描周期；
支路①、T5 的常开触点合上，Y005 的常闭触点。
支路①、T5 的常闭触点断开，Y005 的常开触点断开
支路①使 Y005 线圈得电
第一个扫描周期结束后：
T5 线圈得电，T5 常开触点合上，常闭触点断开。
Y005 线圈得电，Y005 常开触点合上，常闭触点断开。
①、T5 延时 到后的第二个扫描周期；
T5 的常闭触点断开，使 T5 线圈失电。使得：
支路①、T5 的常开触点断开，Y005 的常闭触点断开。
支路①、T5 的常闭触点合上，Y005 的常开触点合上。
支路①使 Y005 线圈保持得电。
T5
T5
Y005
Y005
X000
T5
T5 = (X000)*(/T5)
Y005 = (T5)*(/Y005)+(/T5)*(Y005)
/T5
Y005
T5
Y005（线）
/Y005
X000
T5（线） K5
T5
Y005
支路２
支路１
第二个扫描周期结束后：
T5 线圈失电，T5 常开触点断开，常闭触点合上。
Y005 线圈得电，Y005 常开触点合上，常闭触点断开。
①、T5 延时 到后的第三个扫描周期；
T5 常闭触点合上，T5 线圈得电，延时 .
此时：T5 线圈得电，T5 常开触点断开，常闭触点合上。
Y005 线圈得电，Y005 常开触点合上，常闭触点断开。使得：
支路①、T5 的常开触点断开，Y005 的常闭触点断开。
支路①、T5 的常闭触点合上，Y005 的常开触点合上。
支路①使 Y005 线圈保持得电。
3、T5 延时第二个 的情况：
①、T5 延时 到后的第一个扫描周期；
支路①、T5 的常开触点合上，Y005 的常闭触点断开。
支路①、T5 的常闭触点断开，Y005 的常开触点合上。
支路①、①使 Y005 线圈失电
第一个扫描周期结束后：
T5 线圈得电，T5 常开触点合上，常闭触点断开。
Y005 线圈失电，Y005 常开触点断开，常闭触点合上。
①、T5 延时 到后的第二个扫描周期；
T5 的常闭触点断开，使 T5 线圈失电。使得：
支路①、T5 的常开触点断开，Y005 的常闭触点合上。
支路①、T5 的常闭触点合上，Y005 的常开触点断开。
支路①、①使 Y005 线圈失电。
第二个扫描周期结束后：
T5 线圈失电，T5 常开触点断开，常闭触点合上。
Y005 线圈失电，Y005 常开触点断开，常闭触点合上。
①、T5 延时 到后的第三个扫描周期；
T5 常闭触点合上，T5 线圈得电，延时 .
此时：T5 线圈得电，T5 常开触点断开，常闭触点合上。
Y005 线圈失电，Y005 常开触点断开，常闭触点合上。使得：
支路①、T5 的常开触点断开，Y005 的常闭触点合上。
支路①、T5 的常闭触点合上，Y005 的常开触点断开。
支路①使 Y005 线圈保持失电。
第6章、习题与思考
6-４、画出下列指令表对应的梯形图。
T5
T5
Y005
Y005
X000
T5
T5 = (X000)*(/T5)
Y005 = (T5)*(/Y005)+(/T5)*(Y005)
/T5
Y005
T5
Y005（线）
/Y005
X000
T5（线）
K5
T5
Y005
支路２
支路１
支路２
支路１
6-５、画出下列指令表对应的梯形图。
6-６、写出６－７４所示梯形图对应的指令表。
6-７、写出６－７５所示梯形图对应的指令表。
6-8、写出６－７６所示梯形图对应的指令表。
6-9、画出图６－７７中 M206 的波形。
6-10、画出图６－７７中 Y000 的波形。
X005
M100 M206
M100
PLS M100
M101
M101
X005
RST M206
SET M206
M100
M101
M206
X000
M100 Y000
M100
PLS M100
Y000
M101
X000
M101
Y000
M100
M101
Y000
6-11、用主控指令画出图6-79的等效电路，并写出指令表程序。
X000
X003 X004
X005
Y002
Y003
Y001
Y000
X001
X002
END
X003
MC N0 M100
N0 M100
N1 M101
X001
X002
Y001
Y000
MC N1 M101
X004
X005
Y002
Y003
X000
MCR N1
MCR N0
END
6-12、设计一个四组抢答器，任一组抢先按下按键后，显示器能及时显示该组的
编号并使蜂鸣器发出响声，同时封锁抢答器，使其他组按下按键无效。抢答器
有复位开关，复位后可以重新抢答，设计其PLC程序。 解：
梯形图元件安排：
输入器件 输出器件 辅助器件
X0 总台复位按钮 Y0 总台音响 M
0
公共控制触点继电器 T1 应答时限
X1 组1按钮 Y1 组1台灯 M
1
应答时间辅助继电器 T2 答题时限
X2 组2按钮 Y2 组2台灯 M
2
抢答辅助继电器 T3 音响时限
X3 组3按钮 Y3 组3台灯 M
3
答题时间辅助继电器
X4 组4按钮 Y4 组4台灯 M
4
音响启动信号继电器
X10 总台开始按钮 Y14 总台台灯
6-13、设计一个节日礼花弹引爆程序。礼花弹用电阻点火引爆器引爆。为了实现
自动引爆，以减轻工作人员频繁操作的负担，保证安全，提高动作的准确性，
采用PLC控制，要求编制以下两种控制程序： (1)、
1～12个礼花弹，每个引爆间隔为，13～14个礼花弹，每个引爆间隔为。
(2)、1～6个礼花弹引爆间隔，引爆完后停lOs，接着7～12个礼花弹引爆，间
隔，引爆完后又停lOs，接着13～18个礼花弹引爆，间隔，引爆完后再
停lOs，接着19～24 个礼花弹引爆，间隔。引爆用一个引爆启动开关控制
M1
M10 T2
M1
N0 M0
X000
X10
MC N0 M0
M2
M2
X01
PLS M4
K300
K100
M2
M3
T3
T1
Y1
Y0
K10
M4
Y0
M2
M2
X01 END
M2
Y1
MCR N0
M10
M2X02
Y2
Y2
M2X03
Y3
Y3
M2X04
Y4
Y4
X02
X03
X04
M2
M3
M1
T1 M2
T2 M2
Y14
Y14
T1 M2
T2 M2
T3
复位控制
抢答继电器
总台音响
总台灯
抢答时间
组1台灯
应答开始
应答时限
组2台灯
组3台灯
组4台灯
6-14、某大厦欲统计进出大厦内的人数，在唯一的门廊里设置了两个光电检测器，
当有人进出时就会遮住光信号，检测器就会输出”1”状态信号。光不被遮住时，
信号为”０”。两个监测信号A和B变化的顺序将能确定人走动的方向。设以检测
器A为基础，当检测器A的光电信号被人遮住，检测器B发出上升沿信号时，就
可以认为有人进入大厦，如果此时B发出下降沿信号则可以认为有人走出大厦，
如图，当检测器A和B都检测到信号时，计数器只能减少一个数字；当检测器A
或B只有其中一个检测到信号时，不能认为有人出入；或者在一个检测器状态不
改变时，另一个检测器的次。连续变化几次，也不能认为有人出入了大厦，如
图6-80 (c)所示，相当于没有人进入大厦。 用PLC
实现上述控制要求，设计一段程序，统计出大厦内现有人数，达到限定人数(例
如500人)时发出报警信号。
(a) (b)检测器A和B的时序图(１)(c)检测器A和B的时序图(2)
走出
A B
大厦
进入
检测器 A
光电信号
大门
检测器B
检测器 A
检测器B
图6-80、题6-14图
M8054闭和，增记数。
6-15、设计3分频、6分频功能的梯形图。
走出
X006
X000
进入
检测器 A
检测器 B C254
X002
R
X001
S
启动
复位
检测器 B
M8054
X011
RST C254
Y0
K500
X010
C254
END
C254
Y1
SET Y0
C0
END
RST Y0
M0
C0
Y0
RST C0
X0
PLS M2
1
PLF M1
Y0
x0
32 4 8 15
M8002
PLS M0
5 76 9 1110 1312 14
1 32 4
2
5
1
X0
M1
K2
Y0
M30 Y0
M30
PLS M30
M31
M31
Y1
Y0
Y1
C1
SET Y0
C1
RST C1
M2
K2 Y1
第7章、习题与思考
7-1、说明状态编程思想的特点及适用场合。
7-2、有一小车运行过程如图7-35所示。小车原位在后退终端，当小车压下后限
位开关SQl时，按下动按钮SB，小车前进。当运行至料斗下方时，前限位开关SQ2
动作，此时打开料斗给小车加料，延时８s后关闭料斗。小车后退返回，碰撞后
限位开关SQl动作时，打开小车底门卸料，6s后结束，完成一次动作，如此循环。
请用状态编程思想设计其状态转移图。
小车运行过程示意图
X001
漏斗门开关
SQ2
Y003
Y001 Y000
X002
Y002
SQ1
后退
装料延时（8s）
前进
后限位开关
卸料 (6s)
底门开关
前限位开关
7-3、使用状态法设计第六章讨论过的十字路口交通灯的程序。
7-4、在氯碱生产中，碱液的蒸发、浓缩过程往往伴有盐的结晶，因此要采取措
施对盐碱进行分离。分离过程为-个顺序循环工作过程，共分6个工序，靠进料阀、
洗盐阀、化盐阀、升刀阀、母液阀、熟盐水6个电磁阀完成上述过程，各阀的动
作如表7-5所示。当系统启动时，首先进料， 5s后甩料，延时5s后洗盐， 5s后
升刀，在延时5s后间歇，间歇时间为5s，之后重复进料、甩料、洗盐、升刀、间
歇工序，重复八次后进行清洗，20s后再进料，这样为一个周期。请设计其状态
转移图。 表7-5
题7-4盐碱分离动作表
电磁阀序号 步骤名称 进料 甩料 洗盐 升刀 间歇 清洗
1 进料阀 + － － － － －
2 洗盐阀 － － + － － +
3 化盐阀 － － － + － －
4 升刀阀 － － － + － －
5 母液阀 + + + + + －
6 熟盐水阀 － － － － － +
注:表中的"十"表示电磁阀得电，"－ "表示电磁阀失电。
7-5、某注塑机，用于热塑料的成型加工。它借助于八个电磁阀 YV1～YV8完成
注塑各工序。若注塑模子在原点SQ1动作，按下启动按钮SB，通过YV1，YV3将
模子关闭，限位开关SQ2动作后表示模子关闭完成，此时由YV2，YV8控制射台
前进，准备射人热塑料，限位开关SQ3动作后表示射台到位，YV3，YV7动作开
始注塑，延时10s后YV7、YV8动作进行保压，保压5s后，由YV1，YV7执行预
塑，等加料限位开关SQ4动作后由YV6执行射台的后退，限位开关SQ5动作后停
止后退，由YV2、YV4执行开模，限位开关SQ6动作后开模完成，YV3，YV5动
作使顶针前进，将塑料件顶出，顶针终止限位SQ7动作后，YV4，YV5使顶针后
退，顶针后退限位SQ8动作后，动作结束，完成一个工作循环，等待下一次启动。
编制控制程序。
模子
关闭
射台
前进
开始
注塑
保压 预塑
射台
后退
执行
开模
顶针
前进
顶针
后退电磁阀
序号 SQ2
X2
SQ3
X3 10s 5s
SQ4
X4
SQ5
X5
SQ6
X6
SQ7
X7
SQ8
X10
YV1 Y0 + +
YV2 Y1 + +
YV3 Y2 + + +
YV4 Y3 + +
YV5 Y4 + +
YV6 Y5 +
YV7 Y6 + + +
YV8 Y7 + +
原点SQ1（X1）、启动按钮SB（X0）
7-6、选择性分支状态转移图如图7-36所示。请绘出状态梯形图 并对其进行编程。
图7-36、题7-6状态转移
7-7、选择性分支状态转移图如图7-37所示。请绘出状态梯形图并对其进行编程。
①、
S20 Y0
X0
S21 Y10
S22 Y11
S31 Y20
S32 Y21
S23 Y12
X1
X3 X13
X2 X12
X11
X4
图7-37、题7-7状态转移图
7-8、并行分支状态转移图如图7-38所示。请绘出状态梯形图并对其进行编程。
7-9、并行分支状态转移图如图7-39所示。请绘出状态梯形图并对其进行编程。
S20 Y0
X0
S21 Y10
S22 Y11
S31 Y20
S32 Y21
S41 Y30
S42 Y31
S23 Y1
X1
X3
X4
X13
X14
X23
X24
X20
X21
X2 X12 X22
X10 X11
图7-37、第7-7题
S0 Y0
M8002
S21 Y10
S22 Y11
S31 Y20
S32 Y21
S41 Y31
S42 Y32
S23 Y12
X1
X3
X4
X2
X6X5
图7-38、第7-8题
7-10、有一状态转移图如图7-40所示。请绘出状态梯形图并对其进行编程。
图7-40混合分支汇合状态转移图 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。
S0 Y0
M8002
S20 Y12
S22 Y11
S21 Y15
S23 Y15
S21
Y16
S20
Y17
X1
X3
X4
X0
X6
X5
图7-39、第7-9题
S26 Y11
Y13
Y12
S24 Y14 S25 Y16
Y17
X4
X5
X2
RET
S0 Y0
M8002
S30
Y12S31
Y11 S33 Y15
S35 Y10
X7
X1
X3
X4
X0
X6
X21
图7-40、第7-10题S37 Y14
S32 Y13 X20
X2
S34
S20 Y17
Y16
X1
X5
S0
（5）动力头回原位后，停止。
图7-41钻孔动力头工序及时序图
SB
图7-41、第7-11题
快退延时快进 工进原位
SQ0
SQ0
SQ1
SQ2
YV1
YV2
T
YV3
原位
SQ1
SQ2
快退 延时（10s）
快进
工进
原位
延时
7-12、试绘出图7-30按钮式人行横道交通灯控制SFC图的状态梯形图。
7-13、试写出图7-34的程序。
7-14、图7-42所示是计时器控制循环操作次数的状态转移图，试画出它的STL图，
并写出其程序。
②、
图7-42、题7-14的SFC图
7-15、四台电动机动作时序如图7-43叫示。M1的循环动作周期为34s， M1动作
10s后M2，M3启；M1动作15s后，M4动作，M2，M3，M4的循环动作周期为
34s，用步进顺控指令，设计其状态转移
③、④、⑤、⑥、
⑦、
S0
Y0
M8002
S20
Y10
S22 Y11
S21 Y20
S23
K15
C1
T2
S33
T1T1
T2
K5
X10
RST C1
C1
图7-42、第7-14题
S31
T3
Y22
Y12
S32
K5
S33
X11 Y1
T4
S35
T3
RET
Y12
K30
T4
Y21
C1
T5
K15
Y13
S34
Y13
T6
S20
C1
T5
K5
T7
M1
图7-43、第7-15题
583410 240
M2
M3
M4
68
604410 260 94
494410 150 78
644915 300 83
78
83
98
92 t/s
t/s
t/s
t/s
