本文整理《电动机控制电路原理与接线》一课，是前面点动/自锁、顺序控制、正反转与减压启动的后续，并正式进入 PLC 部分。内容先简要复习正反转与限位（自动往返）、定子串电阻和星-三角减压启动，随后讲三种减压启动中的第三种------自耦变压器减压启动 ；重点新增电动机制动 ：机械制动（电磁抱闸）与电气制动中的反接制动 （改变电源相序、用速度继电器 KS 在转速接近零时自动切除反向电源）；接着给出"第一台启动 10 s 后第二台启动、再运行 20 s 两台同时停止"的时间继电器时序设计思路；最后系统讲 PLC 基础：继电器控制的缺点、1968 年通用汽车十项指标、1969 年第一台 PLC、IEC 定义与"软件编程代替硬件接线"的核心思想、PLC 的特点与发展趋势，以及按硬件结构（整体式/模块式/叠装式）和按功能档次（低/中/高档）的分类。文末附时序例题、术语表、待核对清单和主动回忆题（含答案要点），适合电气控制与 PLC 课程衔接复习。
一、核心结论
- 正反转用 KM1、KM2 接入两种相序，必须有按钮（机械）互锁＋接触器电气互锁的双重互锁防止相间短路；行程开关 SQ1、SQ2 自动换向，SQ3、SQ4 为极限限位，其常闭触点串入相应方向回路，到位后切断该方向、只能反向。
- 减压启动三法：①定子串电阻 ------启动串电阻分压，时间继电器 KT 延时后用接触器短接电阻全压运行；②星-三角（Y-△） ------Y 启动时每相电压为全压 1/31/\sqrt{3}1/3 、启动线电流约 1/31/31/3，延时换 △ 全压；③自耦变压器------启动经自耦变压器抽头降压，延时切除变压器全压运行。
- 自耦变压器减压启动 ：二次侧电压 U2=U1/nU_2=U_1/nU2=U1/n，抽头可选 60%、75%、80% 等电压比，启动转矩比星-三角大、抽头可选，但变压器体积大、笨重、成本高、不宜频繁启动，适用于容量较大、空载/轻载启动。
- 电动机断电后因惯性不能立即停转，需要制动；制动分机械制动 （电磁抱闸）和电气制动（让电机产生与转向相反的转矩，含反接制动、能耗制动等）。
- 反接制动 ：停车时先断开原相序电源（KM1 释放），再对调两根相线接入反向电源（KM2 吸合），产生反向制动转矩使电机迅速减速；速度继电器 KS 与电机轴相连，转速高时其常开触点闭合为制动做准备，当转速接近零时 KS 触点复位断开 KM2，自动切除反向电源，防止电机反向再启动。
- 反接制动制动快但电流、机械冲击大，主电路常串限流电阻，适用于不频繁制动、要求快速停车的场合。
- 三相异步电机转速 n=(1−s)n0=(1−s)60fpn=(1-s)n_0=(1-s)\dfrac{60f}{p}n=(1−s)n0=(1−s)p60f，调速途径有变极、变频、变转差率等（本节仅简介）。
- 时序设计题（习题 2-5）：SB2→KM1 自锁启动 M1 并启动 KT1；KT1 延时 10 s 闭合使 KM2 启动 M2 并启动 KT2；KT2 再延时 20 s 动作，其延时断开常闭触点切断公共/自锁回路，使 KM1、KM2 同时失电、两台同时停。
- 传统继电器-接触器控制系统的缺点：继电器和导线数量庞大、一个触点故障即导致全系统失效、可靠性低，接线固定、改造维修周期长、工作量大、查故难。
- 1968 年美国通用汽车公司（GM） 提出新型控制器的十项招标指标 （编程简单、维护方便、可靠性高、体积小、可与计算机通信、成本有竞争力、可直接用 115V 交流、输出可直接驱动电磁阀、易扩展、程序存储器可扩展到 4KB 等）；1969 年美国 DEC 公司研制出世界第一台 PLC，用类似继电器梯形图编程，被工厂电工广泛接受。
- PLC（可编程逻辑控制器） ：IEC 定义为一种专为工业环境设计的数字运算操作电子系统 ，采用可编程存储器在内部执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、算术运算 等指令，经数字/模拟式 I/O 控制各类机械和生产过程；核心思想是用软件编程代替硬件接线。
- PLC 特点与趋势：运算高速化、高可靠，高度集成化/小型化/低功耗，标准化开放化（统一通信、工业以太网），网络化无线化（既是控制器也是信息采集器）。
- 按硬件结构分：整体式 （电源/CPU/I/O 装一机箱，紧凑便宜，小型机常用）、模块式 （各部分独立成模块按需选配、易扩展，大中型机常用）、叠装式（独立模块不用基板、电缆叠装，兼顾两者优点）。
- 按功能档次分：低档 （逻辑/定时/计数/顺序控制、少量模拟量，单机）、中档 （较强模拟量处理、数据运算、远程 I/O、通信）、高档（复杂运算、强大网络、大规模过程控制与分布式系统）；按 I/O 点数也可分小/中/大型，I/O 分数字量与模拟量。
二、知识结构
- 电动机控制（复习与新增）
- 正反转＋限位（双重互锁、SQ1~SQ4）
- 减压启动：串电阻 / 星三角 / 自耦变压器（抽头 60/75/80%）
- 制动：机械制动（电磁抱闸）/ 电气制动（反接制动＋速度继电器 KS）
- 调速简介（变极/变频/变转差率）
- 时序设计例题：10 s 启第二台、再 20 s 同停
- PLC 基础
- 背景：继电器控制的缺点
- 诞生：1968 GM 十项指标 → 1969 DEC 第一台 PLC
- 定义：IEC 定义、名称演变、核心思想（软件代硬件接线）
- 特点与趋势：高速可靠、集成小型、标准开放、网络无线
- 分类：硬件结构（整体/模块/叠装）、功能档次（低/中/高）、I/O 点数与类型
三、详细笔记
3.1 复习：正反转与限位（自动往返）
- 三相异步电动机改变转向靠对调任意两根相线；KM1 接通为正转、KM2 接通为反转，二者同时吸合会造成相间短路，故必须互锁。
- 双重互锁：把对方接触器的常闭辅助触点串入自身线圈回路（电气互锁），再用正反转复合按钮的常闭触点串入对方回路（机械/按钮互锁），实现不停机直接、安全换向。
- 限位控制：工作台正转（如右行）到位压下 SQ1，其常闭切断正转回路、常开接通反转回路，自动反向；反转到位压下 SQ2 再切回。SQ3、SQ4 装在更外侧作极限保护，其常闭触点串在对应方向接触器线圈回路中------一旦压下就把该方向通路切断，使设备不可能继续越位，只能反向运行，构成终端保护。
3.2 减压启动复习：定子串电阻与星-三角
- 定子串电阻：启动时 KM1 闭合，定子串入电阻利用电阻分压降低绕组电压、减小启动电流；时间继电器 KT 按设定时间（如 10 s）延时后，其延时闭合触点接通 KM2，KM2 主触点把电阻短接，电机转入全压运行，同时 KM2 常闭联锁断开电阻支路。简单但电阻耗能、启动转矩小。
- 星-三角（Y-△） ：适用于正常运行为 △ 接、6 个端头都引出、空载/轻载启动的电机。启动时主接触器 KM1 与星形接触器 KM3 吸合，把尾端 U2、V2、W2 短接成中性点（Y 接），每相电压为全压 1/31/\sqrt{3}1/3 ，启动线电流约为全压 △ 启动的 1/31/31/3、转矩约 1/31/31/3；KT 延时后 KM3 释放、三角形接触器 KM2 吸合换 △ 全压运行；KM2、KM3 必须互锁。
3.3 自耦变压器减压启动（新增）
- 基本原理：自耦变压器是单绕组、带多个抽头的变压器。启动时先闭合启动接触器（如 KM1），电源经自耦变压器降压后再接到电动机定子，使电机在降低了的电压下启动；转速上升后，经时间继电器 KT 延时，切除自耦变压器（KM1 释放）、闭合运行接触器（KM2），电动机直接接额定电压全压运行。
- 电压关系 ：若自耦变压器变比为 nnn，则二次（抽头）电压
U2=U1nU_2=\frac{U_1}{n}U2=nU1
- 抽头选择 ：自耦变压器一般备有多个抽头，可得到 60%、75%、80% 等不同的启动电压比，按负载大小选择；电压比取得越高，启动转矩越大、启动电流也越大。
- 特点与适用：可按负载选择启动电压、启动转矩比星-三角大，不受电机绕组接法限制；但自耦变压器体积大、笨重、耗料多、成本较高，且不允许频繁启动。常用于容量较大、空载或轻载启动（如大型风机、水泵）的场合。自耦变压器结构见教材第 38 页插图。
3.4 电动机制动概述与机械制动
- 三相电动机断开电源后，由于转子和生产机械的惯性，总要继续转动一段时间才能完全停止；为缩短辅助时间、提高生产效率、保证安全和准确定位，需要采取制动措施使电机迅速停车。
- 制动方式分两大类：
- 机械制动 ：利用机械装置产生摩擦力矩制动，最典型的是电磁抱闸（电磁制动器）------电磁铁通电（或断电）时带动闸瓦抱紧与电机轴相连的制动轮，靠摩擦力强制停转；广泛用于起重行车、电梯、卷扬机等要求断电也能保持位置的设备（有通电制动型和断电制动型）。
- 电气制动 ：用电气方法使电动机产生一个与转子实际转向相反的电磁转矩（制动转矩）来停车，常用的有反接制动 和能耗制动（本节重点讲反接制动）。
3.5 反接制动与速度继电器 KS（重点）
- 制动原理 ：电动机正向运行时正转接触器 KM1 闭合。需要停车时，按下停止（制动）按钮 SB1：其常闭先断开 KM1、切除原相序电源；其随即使反转接触器 KM2 闭合，把接入电动机的任意两根相线对调（改变电源相序），于是定子旋转磁场反向，对仍按原方向惯性旋转的转子产生一个与转向相反的电磁转矩------制动转矩，使电动机转速迅速下降。
- 速度继电器 KS 的作用（关键） ：
- 速度继电器与电动机轴（或联轴器）相连，能感知转速；
- 电动机高速运行时，KS 的常开触点已闭合，为接通反接制动回路做好准备；
- 反接制动使转速下降，当转速接近零（约为 0，释放转速整定值以教材/器件为准，通常约 100 r/min）时，KS 的常开触点复位（断开），自动切断反转接触器 KM2 线圈回路，及时切除反向电源；
- 若没有 KS，反向电源不切除，电机将在制动到零后反向重新启动，造成事故。
- 动作时序：正转（KM1 得电自锁、转速升高、KS 常开闭合）→ 按 SB1（KM1 失电、KM2 经 KS 常开得电）→ 接入反相序电源、产生制动转矩、转速迅速下降 → 转速近零时 KS 常开断开 → KM2 失电、切除反向电源，电机准确停车且不反转。
- 特点：反接制动停车迅速、线路相对简单、无需另加直流电源；但制动瞬间电流和机械冲击大（常需在主电路串入限流电阻），能量消耗大、停车准确度一般，适用于不频繁制动、要求快速停车的中、小型机床等设备。
3.6 三相异步电动机调速简介
- 异步电动机同步转速 n0=60f/pn_0=60f/pn0=60f/p，实际转速：
n=(1−s)n0=(1−s)60fpn=(1-s)n_0=(1-s)\frac{60f}{p}n=(1−s)n0=(1−s)p60f
其中 fff 为电源频率、ppp 为极对数、sss 为转差率。
- 由此可得三类调速途径：变极调速 （改变定子绕组接法改变极对数 p，有级调速，如 △/YY、Y/YY 双速电机）、变频调速 （用变频器改变 f，平滑高效、性能最好）、变转差率调速（调压、转子串电阻、串级调速等）。本节只作了解（对应教材 2-5、2-6 一带）。
3.7 时序控制设计例题（习题 2-5）
- 题目：设计一个继电器-接触器控制系统，要求：第一台电动机启动 10 s 后，第二台电动机自动启动；第二台运行 20 s 后，两台电动机同时停止。画出控制电路（主回路两台电机分别经接触器主触头、热继电器接三相电源，三极主触头用虚线表示机械联动）。
- 设计思路（用两只通电延时时间继电器 KT1、KT2） ：
- 按下启动按钮 SB2 → 接触器 KM1 得电并自锁，第一台电机 M1 启动；同时 KT1 线圈得电开始延时；
- 延时 10 s 后，KT1 的延时闭合常开触点闭合 → KM2 得电并自锁，第二台电机 M2 启动；同时 KT2 线圈得电开始延时；
- 再延时 20 s 后，KT2 的延时断开常闭触点动作断开，把该常闭触点串在 KM1、KM2 线圈公共（或自锁）回路中，使 KM1、KM2 同时失电，两台电机同时停止。
- 要点：时间继电器要分清"延时闭合的常开触点 "和"延时断开的常闭触点"以及"瞬时动作触点"的区别；启动延时用延时闭合常开，定时停车用延时断开常闭串入公共回路。
3.8 PLC 的诞生背景与通用汽车十项指标
- 传统继电器-接触器控制的三大问题 ：
- 复杂系统需要成百上千个各式各样的继电器和成千上万根导线，只要其中一个电器（触点）出现故障，整个系统就不能正常工作，可靠性很低；
- 控制逻辑靠硬件接线固定，产品一改、工艺一变就要重新布线，改造、维修周期长、工作量大；
- 接线密集，查找故障困难。
- GM 招标 ：1968 年美国通用汽车公司（GM） 希望用一种新型工业控制器取代继电器控制柜，面向全球招标，提出著名的十项指标 ，主要包括：
- 编程简单，可在现场修改程序；
- 维护方便，最好是插件式；
- 可靠性高于继电器控制柜；
- 体积小于继电器控制柜；
- 数据可直接送入管理计算机；
- 成本可与继电器控制柜竞争；
- 可直接使用 115V 交流电源；
- 输出能以 115V、2A 以上交流直接驱动电磁阀等执行元件；
- 扩展时原系统只需很小改动；
- 用户程序存储器容量至少可扩展到 4KB。
- 第一台 PLC ：1969 年美国数字设备公司（DEC） 按上述要求研制出世界上第一台可编程控制器并在 GM 生产线上成功应用；它采用与继电器电路图非常接近的梯形图编程，工厂电气工程师容易掌握，迅速成为工业控制的首选。（早期型号名称各资料说法不一，以教材为准。）
3.9 PLC 的定义、名称演变与核心思想
- 名称 ：早期称 PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）；1980 年美国电气制造商协会（NEMA）正式命名为 Programmable Controller（PC），为与个人计算机 PC 相区别，业内仍习惯称 PLC。
- IEC 定义 ：国际电工委员会（IEC，1985 年提出草案、后正式发布）定义：可编程控制器是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统 ；它采用可编程的存储器 ，用于在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算 等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入/输出（I/O）接口，控制各种类型的机械设备或生产过程。
- 核心思想 ：用软件编程代替硬件接线------把原来靠继电器、时间继电器（KT）、计数器等硬件接线实现的逻辑、定时、计数、运算功能，集成到 PLC 内部用程序实现；改变控制逻辑只需修改程序，不必重新接线，从而极大提高了灵活性和可靠性。
3.10 PLC 的特点与发展趋势
- 可靠性高、运算高速化：采用大规模集成电路、无机械触点的电子逻辑，抗干扰能力强；CPU 时钟频率不断提高、采用多核 SoC 和多 CPU 并行处理，指令执行速度越来越快（教材举例：西门子 S7-200 系列逻辑指令执行约 0.2 μs，S7-1200 约 0.1 μs，高档产品更快）；统计上 CPU 与 I/O 本身内部故障占比很低。
- 高度集成化、小型化、低功耗、功能强：小型 PLC 大量用于单机控制和分布式控制系统。
- 标准化、开放化：早期各厂家协议互不兼容，后来趋向统一标准和工业以太网，不同品牌设备可按统一通信协议交换数据（类似不同手机充电口遵循统一接口协议）。
- 网络化、无线化：支持现场总线、点对点通信、远程 I/O，PLC 不仅是机械装备和生产线的控制器，也是制造信息的采集器，可与上位机、手机/电脑乃至云端交换数据，便于远程监控。
- 教材以西门子 S7-1200 为主要机型，常见品牌还有日本三菱以及国产品牌。
3.11 PLC 分类（一）：按硬件结构（I/O 结构形式）
- 整体式（单元式/箱体式） ：把电源、CPU、输入/输出接口等都装在一个机箱内，结构紧凑、体积小、价格低 ；可有不同 I/O 点数的基本单元并配少量扩展模块（如 S7-1200 主机左侧接通信扩展模块）。小型 PLC 一般采用整体式。
- 模块式（组合式） ：把 CPU 模块、电源模块、I/O 模块及各种功能模块做成相互独立的模块，用户按需要选配 I/O 点数和功能模块，安装在机架（导轨/背板）上；配置灵活、便于扩展和维修 ，大中型 PLC 一般采用模块式。
- 叠装式：结合整体式与模块式的优点，电源、CPU、I/O 等仍是各自独立的模块，但各模块之间不用机架/基板，而用电缆直接叠装连接，结构紧凑又配置灵活。
3.12 PLC 分类（二）：按功能档次与 I/O
- 低档（小型）PLC ：以逻辑运算、定时、计数、移位、自诊断等基本功能为主，可有少量模拟量输入/输出和简单运算，主要用于逻辑控制、顺序控制和少量模拟量控制的单机设备。
- 中档（中型）PLC：除具备低档功能外，增强了模拟量 I/O、模拟量运算、数据传送与比较、数据转换、远程 I/O、子程序和较强的通信联网功能，适用于较复杂的控制。
- 高档（大型）PLC ：具备复杂算术运算、过程调节（如 PID）、运动控制和强大的网络通信能力，用于大规模过程控制、分布式网络控制系统和全厂自动化。
- 此外还可按 I/O 点数 分为小型、中型、大型；按 I/O 信号性质分为数字量（开关量）I/O 和模拟量 I/O。
四、例题、案例或设计分析
4.1 三种减压启动方式比较
| 方式 | 启动电压/电流 | 启动转矩 | 主要优缺点 | 适用 |
|---|---|---|---|---|
| 定子串电阻 | 电阻分压降低电压 | 小 | 简单便宜，但电阻耗能 | 一般中小容量、轻载 |
| 星-三角 Y-△ | 每相 1/31/\sqrt{3}1/3 电压，线电流约 1/31/31/3 | 约全压 1/31/31/3 | 线路简单经济，但转矩小、限 △ 接电机 | 空载/轻载、正常 △ 接电机 |
| 自耦变压器 | 抽头 60/75/80% 可选 | 较大、可选 | 转矩大、不受接法限制，但变压器笨重成本高、不宜频繁启动 | 大容量、空载轻载（风机水泵） |
4.2 反接制动为什么必须用速度继电器
- 答：反接制动是在电机还在惯性转动时接入反相序电源产生制动转矩；若转速降到零后不及时切除反向电源，电机将沿反方向重新启动。速度继电器 KS 检测转速，转速近零时其常开触点复位断开，自动切断反接接触器 KM2，保证准确停车不反转。
4.3 机械制动与电气制动判别
- 行车吊钩、电梯要求断电后重物不能坠落，常用电磁抱闸（机械制动，断电制动型）；机床主轴要求快速、平稳停车，常用反接制动或能耗制动（电气制动）。
4.4 时序设计（习题 2-5）
- 见 3.7：KM1 启动 M1 并启动 KT1；KT1 延时 10 s 启 KM2（M2）并启动 KT2；KT2 再延时 20 s 用延时断开常闭切断公共回路，使 KM1、KM2 同时失电。
- 检查点：M1 启动后不要求先停，故 KM1 自锁保持到最后；两台"同时停"靠同一个 KT2 常闭串在两线圈公共回路上实现。
4.5 为什么用 PLC 取代继电器控制柜
- 答：继电器系统触点和导线多、一个触点故障全系统瘫痪、可靠性低，改工艺要重新布线、维修改造周期长；PLC 用软件程序实现逻辑和定时计数，可靠性高、抗干扰强，改逻辑只需改程序、扩展方便，并能通信联网和采集数据，正好满足 GM 十项指标。
五、术语、符号或关键表达
| 术语/符号 | 含义 |
|---|---|
| KM1/KM2 | 正转/反转（或启动/运行）接触器，双重互锁防相间短路 |
| SQ1~SQ4 | 行程开关；SQ1/SQ2 自动换向，SQ3/SQ4 极限限位 |
| KT/KT1/KT2 | 时间继电器；延时闭合常开、延时断开常闭 |
| 自耦变压器减压 | 抽头 60/75/80%，U2=U1/nU_2=U_1/nU2=U1/n，延时切除全压运行 |
| 机械制动 | 电磁抱闸，靠摩擦力矩制动 |
| 反接制动 | 对调两相接入反向电源产生反向转矩 |
| KS | 速度继电器，转速近零时断开反向电源，防反转 |
| 调速公式 | n=(1−s)60fpn=(1-s)\dfrac{60f}{p}n=(1−s)p60f；变极/变频/变转差率 |
| GM 十项指标 | 1968 年通用汽车招标要求（易编程、可靠、可扩展等） |
| 第一台 PLC | 1969 年美国 DEC 研制，梯形图编程 |
| PLC/IEC 定义 | 专为工业环境设计的数字运算电子系统，执行逻辑/顺序/定时/计数/运算 |
| 核心思想 | 用软件编程代替硬件接线 |
| 整体式/模块式/叠装式 | 按硬件结构分类；小型多整体式、大中型多模块式 |
| 低档/中档/高档 | 按功能分类；逻辑顺序→模拟量通信→复杂运算与网络 |
| 数字量/模拟量 I/O | 开关量通断 / 连续变化的电压电流信号 |
六、课堂任务与复习安排
- 课后查看教材第 38 页自耦变压器结构插图，理解单绕组抽头降压原理。
- 完成习题 2-5（并参考 2-6）：设计继电器-接触器系统，实现第一台启动 10 s 后第二台启动、再运行 20 s 两台同时停止，画出主电路和控制电路，注意时间继电器延时触点类型和主触头三极机械联动（虚线）。
- 复习要求：
- 说清三种减压启动的接线、时序与适用场合，能比较优缺点；
- 讲清反接制动原理、KS 的作用和完整时序，知道机械制动与电气制动区别；
- 记住 PLC 诞生的年份（1968 招标、1969 第一台）、GM 十项指标的核心精神、IEC 定义和"软件代替硬件接线"；
- 能说出 PLC 四大特点趋势和两种分类（硬件结构三形式、功能三档次）及各自适用场景。
七、待核对与疑问
| 问题 | 原因 | 建议核对方式 |
|---|---|---|
| GM 招标与第一台 PLC 年份（1968/1969）、首台型号 | 录音口误为 1918/1998，型号含糊（DEC PDP-14 / MODICON 084 等） | 以教材 PLC 发展史为准（通用 1968 招标、DEC 1969 首台） |
| NEMA 1980 命名、IEC 1985/1987 时间 | 课堂只提 1980、1985 草案 | 查教材定义一节 |
| 自耦变压器抽头电压比（60/75/80%） | 课堂列举 | 以教材和铭牌为准 |
| 速度继电器 KS 释放转速（约 100 r/min） | 课堂只讲"接近零" | 查器件参数/教材 |
| 反接制动是否串限流电阻及阻值 | 课堂未给数值 | 以教材反接制动电路为准 |
| 电磁抱闸通电/断电制动类型 | 课堂未细分 | 查教材机械制动 |
| S7-200/S7-1200 指令执行时间（0.2/0.1 μs） | 课堂举例 | 以教材数据为准 |
| 习题 2-5、2-6 编号与图 | 课堂口述 | 对照教材习题页 |
八、复习与主动回忆
复习清单
- 用 2 分钟复述正反转双重互锁和 SQ1~SQ4 限位保护。
- 用 4 分钟比较串电阻、星-三角、自耦变压器三种减压启动的原理、时序、转矩与适用场合。
- 用 4 分钟讲清制动两大类、反接制动原理和速度继电器 KS 的作用与时序。
- 用 2 分钟写出异步电机转速公式和三类调速方法。
- 用 4 分钟完成"10 s 启第二台、再 20 s 同停"时序电路的逻辑叙述。
- 用 3 分钟说出继电器控制的缺点、GM 十项指标精神和第一台 PLC 的年份/研制者。
- 用 3 分钟背诵 PLC 的 IEC 定义、核心思想和特点趋势。
- 用 3 分钟说出 PLC 按硬件结构和按功能档次的分类及适用对象。
主动回忆题
- 自耦变压器减压启动是怎样降低启动电压的？抽头 60%、80% 表示什么？它和星-三角相比有何优缺点？
- 电动机断电后为什么要制动？机械制动和电气制动的根本区别是什么？
- 叙述反接制动的完整过程，说明速度继电器 KS 在其中起什么作用。
- 反接制动若不装速度继电器会发生什么后果？
- 写出三相异步电动机转速公式，指出三种调速途径。
- 怎样用时间继电器实现"第一台启动 10 s 后第二台启动、再运行 20 s 两台同时停"？分别用到时间继电器的什么触点？
- 传统继电器-接触器控制系统有哪些主要缺点？
- PLC 是哪一年、由哪家公司根据谁的招标要求首先研制出来的？GM 十项指标的核心精神是什么？
- IEC 是怎样定义可编程控制器的？PLC 的核心思想是什么？
- PLC 按硬件结构分为哪三种、各有何特点和适用对象？按功能档次分为哪三档，主要区别是什么？
答案要点
- 启动时电源经自耦变压器降压后再接到电机，二次侧电压 U2=U1/nU_2=U_1/nU2=U1/n；抽头 60%、80% 表示加到电机上的电压为额定电压的 60%、80%，可按负载选取；延时后切除变压器全压运行。与星-三角相比，它启动电压可选、启动转矩较大、不受电机绕组接法限制，但自耦变压器体积大、笨重、成本高、不宜频繁启动，适用于容量较大的空载/轻载启动。
- 电机断电后转子和机械因惯性要继续转动一段时间，为快速、安全、准确定位停车需制动。机械制动靠电磁抱闸等机械装置产生摩擦力矩（如行车、电梯）；电气制动靠电气方法使电机产生与转向相反的电磁转矩（反接制动、能耗制动）。
- 电机正转时 KM1 闭合、转速升高使 KS 常开闭合；按下停止按钮 SB1，KM1 断开原相序电源，KM2 闭合接入对调两相后的反向电源，产生反向制动转矩使转速迅速下降；当转速接近零时 KS 常开复位断开，KM2 失电、切除反向电源，电机停转而不反转。
- 没有速度继电器，反向电源在转速降到零后仍接通，电动机会沿反方向重新启动（反转），造成设备和安全事故；KS 保证在转速近零时自动切除反向电源。
- n=(1−s)n0=(1−s)60fpn=(1-s)n_0=(1-s)\dfrac{60f}{p}n=(1−s)n0=(1−s)p60f，f 为频率、p 为极对数、s 为转差率；调速途径有变极调速（改 p，有级）、变频调速（改 f，平滑高效）、变转差率调速（调压、转子串电阻等）。
- 按 SB2 使 KM1 自锁启动 M1，同时 KT1 得电；KT1 延时 10 s，用其延时闭合常开触点接通 KM2 启动 M2，同时 KT2 得电；KT2 再延时 20 s，用其延时断开常闭触点串入 KM1、KM2 的公共（自锁）回路，使两台同时失电停止。启动用延时闭合常开触点，定时停车用延时断开常闭触点。
- 继电器和导线数量庞大，一个电器（触点）故障就会使整个系统失效，可靠性低；逻辑靠硬件接线固定，改产品/工艺要重新布线，改造维修周期长、工作量大；接线密集、查找故障困难。
- 1968 年美国通用汽车公司（GM）提出十项招标指标，1969 年美国数字设备公司（DEC）据此研制出世界第一台 PLC 并在 GM 生产线应用。十项指标的核心精神是：编程/修改简单、维护方便、可靠性高、体积小、成本可与继电器竞争、能直接驱动现场执行元件、扩展方便、存储器可扩展、能与计算机交换数据。
- IEC 定义：可编程控制器是一种专为工业环境应用而设计的数字运算操作电子系统，采用可编程存储器在内部执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等指令，并通过数字式或模拟式 I/O 控制各类机械和生产过程。核心思想是用软件编程代替硬件接线，改控制逻辑只需改程序而不必重新接线。
- 按硬件结构分：整体式（电源/CPU/I/O 装一机箱，紧凑便宜，小型机常用）、模块式（各部分独立成模块、按需选配装于机架，灵活易扩展，大中型机常用）、叠装式（独立模块用电缆叠装、不用基板，兼顾紧凑与灵活）。按功能分：低档以逻辑/定时/计数/顺序控制和少量模拟量为主、用于单机；中档增强模拟量处理、数据运算、远程 I/O 和通信；高档具备复杂运算、强大网络通信，用于大规模过程控制和分布式自动化系统。