电气控制与PLC应用技术梅丽凤课后答案.docx
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电气控制与PLC应用技术梅丽凤课后答案
#
）
（
】
》
第4章习题参考答案
1.
、
答：
S7-200PLC的接口模块主要有I/O扩展模块和特殊功能扩展模块两大类。
I/O扩展模块，对于I/O点数不够的情况，则需要增加I/O扩展模块，对I/O点数进行
扩展。
典型的模块有：
1）输入扩展模块EM221。
共有3种产品，即8点和16点DC、8点AC。
2）输出扩展模块EM222。
共有5种产品，即8点DC和4点DC（5A）、8点AC、8
点继电器和4点继电器（10A）。
3）输入/输出混合扩展模块EM223。
共有6种产品，其中DC输入/DC输出的有三种，
DC输入/继电器输出的有三种，它们对应的输入/输出点数分别为4点、8点和16点。
/
4）模拟量输入扩展模块EM231。
共有3种产品。
4AI、2路热电阻输入和4路热电偶
输入。
其中前者是普通的模拟量输入模块，可以用来连接标准的电流和电压信号；后两个是
专门为热电阻和热电偶而设计的模块，热电阻和热电偶可以直接连接到模块上而不需要经过
变送器对其进行标准电流或电压的转换，模块上设置有热电阻和热电偶型号选择开关，热电
偶模块还具有冷端补偿功能。
5）模拟量输出扩展模块EM232。
2路模拟量输出的扩展模块。
6）模拟量输入/输出扩展模块EM235。
4路AI和1路AO（占用2路输出地址）的扩展
模块。
"
特殊功能扩展模块可以完成某些特殊功能的控制。
典型的特殊模块有：
1）PROFIBUS-DP模块EM277。
使用该模块可以把S7-200PLC连接到PROFIBUS-DP
网络中，从而使S7-200PLC作为DP网络中的一个从站。
2）AS-i接口模块CP243-2。
使用该模块可以把S7-200PLC连接到AS-i网中，从而使
S7-200PLC作为AS-i网络中的主站。
3）以太网模块CP243-1。
使用该模块可以把S7-200PLC连接到工业以太网中，波特率
从10~100Mbit/s自整定，RJ45接口，TCP/IP协议。
4）以太网模块CP243-1IT。
使用该模块可以把S7-200PLC连接到工业以太网中，波特
-
率从10~100Mbit/s自整定，RJ45接口，TCP/IP协议。
另外，该模块支持诸如FTP客户端/
服务器、E-mail和HTML页面等功能。
5）定位模块EM253。
用于实现高精度的运动控制。
控制范围从微型步进电机到智能伺
服系统。
EM253集成的脉冲接口可输出高达200kHz的脉冲信号，并可以设定位置、速度和
方向。
集成的位置开关输入能够脱离CPU独立地完成任务。
6）SIWAREXMS称重模块。
用于所有简单称重和测力需要，其功能是测量传感器电
压，并将电压值转换为重量值。
7）调制解调器模块EM241。
用于替代连接于CPU通信口的外部MODEM功能。
《
8）SINAUTMD720-3调制解调器。
该模块用于基于S7-200和WinCCflexible的移动无
线通信，它通过GSM网络进行基于IP的数据传输，可自动建立GPRS连接，可以切换到
CSD方式。
2.
答：
S7-200PLC的主机包括一个中央处理单元（即CPU模块）、存储器、电源以及I/O
点，它们都被集成在一个紧凑的、独立的设备中。
3.
答：
新一代的CPU模块按照I/O点数多少不同和功能不同而划分为五个品种，即
|
CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP和CPU226，每个品种又分为2种类型：
一种是
DC24V供电/晶体管输出；另一种是AC220V供电/继电器输出，因此共有10种PLC产品。
4.
答：
常用的扩展模块有EM221、EM222、EM223，适用于I/O点数不够的情况下，对
I/O点数进行扩展；EM231、EM232、EM235，适用于PLC对于模拟量进行输入输出情况下
的扩展；EM277、CP243-1、CP243-2、CP243-1IT、EM253、EM241等，适用于PLC需要
完成某些特殊功能控制的场合。
5.
】
答：
S7-200系列PLC共提供了三种类型的存储器：
保持型数据存储器、永久型存储器、
存储卡。
保持型数据存储器特点：
在断电的情况下，这些数据由超级电容或电池卡保护下，数据
可在一定时间内不丢失。
永久存储器（EEPROM）特点：
用户程序、数据块、系统块、强制设定值等经过组态
可以成为掉电保存的M存储器（MB0~MB13）和在用户程序控制下写入的指定值可以永久
保存，用户不必担心这些数据由于断电而丢失。
存储卡特点：
这是一种可以移动的存储卡，可以作为主机单元扩展的存储卡。
!
6.
答：
软元件是PLC内部具有一定功能的器件，这些器件实际上是由电子电路和寄存器
以及存储单元等组成。
这些继电器最大特点是：
1）软元件是看不见、摸不着的，也不存在物理特性的触点。
2）每个软元件可提供无限多个常开触点和常闭触点，即它们的触点可以无限次使用。
3）体积小、功耗低、寿命长。
4）编程时，用户只需记住软元件的地址即可。
7.
|
答：
输入继电器（I）、输出继电器（Q）、通用辅助继电器（M）、特殊继电器（SM）、
变量存储器（V）、局部变量存储器（L）、顺序控制继电器（S）、定时器（T）、计数器（C）、
模拟量输入映像寄存器（AI）、高速计数器（HC）、累加器（AC）
8.
答：
S7-200系统扩展对输入/输出地址空间的分配规则为：
1）同类型的输入点或输出点的模块进行顺序编址。
2）对于数字量，输入/输出映像寄存器的单位长度为8位。
本模块高位实际位数未满8
位的，未使用位不能分配给I/O链的后续模块，后续同类地址编址必须重新从一个新的连续
~
的字节开始。
3）对于模拟量，输入或输出以2点或2个通道（2个字）递增方式来分配空间。
本模
块中未使用的通道地址不能被后续的同类模块继续使用，后续的地址排序必须从新的2个字
以后的地址开始。
9.
答：
（1）根据题意，可选PLC型号为CPU224。
（2）扩展模块的选择有多种组合，例如，可选I/O扩展模块为EM221、EM222、EM223、
EM235。
>
（3）模块连接顺序也有多种方法，例如，下图所示。
】
~
第6章习题参考答案
1．
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《
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》
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2.
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3．
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4.
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7．
|
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—
…
^
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\
8．
@
~
（
！
-
第7章习题参考答案
1.
答：
串行通信常用的接口标准有RS-232C、RS-422A和RS-485等。
RS-232C采用负逻辑，RS-232C一般使用9针或25针的D型连接器，工业控制中9针连接器用得较多，距离较近时只需要3根线，RS-232C使用单端驱动、单端接收电路，容易受到公共地线上的电位差和外部引入的干预信号的影响；最大通信距离为15m，最高传输速率为20kbit/s，只能进行一对一的通信。
RS-422A采用平衡驱动、差分接收电路，可以克服外部干扰的影响；RS-422A在传输速率100Kbit/s时，最大通信距离为1200m，最大传输速率10Mbit/s时，允许的最大通信距离为12m；一台驱动器可以连接10台接收器。
…
RS-485与RS-422A的不同之处在于：
RS-422A支持全双工通信，用两对平衡差分信号线；RS-485支持半双工通信，只用一对平衡差分信号线，一台驱动器可以连接32台接收器。
2.
答：
S7-200PLC上都配置有1个或2个串行通信接口，该通信接口是标准的RS-485兼容的9针D型接口，其通信口是非隔离型的，最高通信速率s；可以实现的通信有PPI、MPI、自由口和USS等；
3.
答：
S7-200PLC支持多种通信协议，其中专用的通信协议有PPI、MPI、自由口和USS等；通用协议有PROFIBUS、AS-i、工业以太网、Modbus和Modem等，适应多种应用场合，使用时可以根据实际需要选择合适的通信协议。
PPI（PointtoPointInterface）协议是点对点通信协议，它是一个主/从协议。
在PPI协议中，所有S7-200PLC都默认为从站，主站可以是其他CPU主机（如S7-300/400等）、编程用计算机或SIMATIC编程器、文本显示器（如TD400）或触摸屏等。
MPI（Multi-PointInterface）协议是多点通信协议，可以是主/主协议或主/从协议，S7-200PLC在MPI网络中只能作为从站。
）
PROFIBUS是开放式的现场总线标准，S7-200PLC需要通过专用通信模块EM277接入PROFIBUS－DP网络中，并作为PROFIBUS－DP网络中的从站。
自由口协议是用户自定义通信协议，并通过用户程序对通信口进行操作。
USS（UniversalSerialInterface）协议是一个主/从协议，是专为S7-200PLC与西门子公司生产的MicroMaster变频器等驱动设备之间实现串行通信控制而开发的通信协议。
Modbus是一种单主站的主/从通信协议。
S7-200PLC上的通信口在自由口模式下，可以实现ModbusRTU通信协议，在Modbus网络中S7-200PLC只能作从站。
在S7-200PLC端，需要通过以太网模块CP243-1（-2）或互联网模块CP243-1IT接入到工业以太网中。
AS-i（ActuatorSensorInterface）是一种用在控制器（主站）和传感器/执行器（从站）之间双向交换信息的多站点数字通信的总线网络，位于工业控制网络最底层；S7-200PLC需要通过AS-i接口模块CP243-2连接到AS-i网络中，并作为AS-i网络的主站。
S7-200PLC通过调制解调器模块EM241可以连接到电话线上，通过电话网可以和远端的PC机或装有调制解调器的PLC进行远程通信。
4.
】
答：
S7-200PLC与计算机之间可以通过PC/PPI电缆组成单主站单从站PPI网络、多主站单从站PPI网络、复杂的PPI网络通信，S7-200PLC在网络中与计算机通信只能作从站；S7-200PLC与计算机之间通过专门的模块还可以实现PROFIBUS、工业以太网和Modem等方式的通信。
5.
答：
.S7-200PLC默认的通信协议是PPI从站协议，通过设置特殊存储器SMB30（对端口0）和SMB130（对端口1）可以选择和改变通信协议。
6.
答：
1）在一个PPI网络中，与一个从站通讯的主站的个数并没有限制，但是一个网络中主站的个数不能超过32个。
S7-200PLC作为PPI主站时，既可以读写从站PLC的数据，也可以作为从站响应其他主站的数据请求。
2）避免简单地定时激活NetR/NetW：
由于串行通讯的特点，无法得知何时真正结束。
如果定时进行网络读写通讯，必须判断此次通讯是否正常结束。
3）同时有效的NetR/NetW指令不能超过8个，否则通讯请求队列会超出操作系统的管理能力
4）使用调用网络读写指令，虽然能长期工作，但不能超过8个指令，而且会出现监控时指令块变为红色的现象，最好还是加上必要的读写状态判断条件。
7.
—
答：
TBL为缓冲区的首地址，缓冲区各字节规定如表所示，TBL中的首字节为通信操作的状态信息。
表1网络读/写指令的缓冲区各字节参数定义
字节偏移量
名称
描述
0
状态字节
反映网络指令的执行结果状态及错误码
《
1
远程站地址
存放被访问的PLC从站地址
2
远程站数据区的指针
存放被访问数据区（I、Q、M和V数据区）的首地址
￥
3
4
5
6
数据长度
远程站上被访问数据的字节数
7
数据字节0
对NETR指令，执行后，从远程站读取的数据存放在这个数据区
！
对NETW指令，执行前，将要发送到远程站的数据存放到这个数据区
8
┇
22
数据字节1
┇
数据字节15
—
8.
答：
使用自由口通信模式进行通信时应注意以下问题：
1）s7-200 CPU通信端口是半双工通信口，所以发送和接收不能同时进行，即要保证在发送时不能有接收，接收时不能有中断，这是由自由口通信的硬件决定。
2）S7-200 CPU通信口处于自由口模式下时，该通信口不能同时工作在其他通信模式下。
例如：
不能再端口1进行自由口通信时，又使用该通信口进行PPI编程。
3）S7-200 CPU通信端口是RS-485标准，如果通信对象是RS-232设备，则需要使用Rs-232/PPI电缆。
4）自由口通信只有在s7-200 CPU 处于RUN模式下才能被激活，如果将s7-200 CPU设置为STOP模式，则通信端口将根据s7-200 CPU系统块中的配置自动转换到PPI协议。
5）反映CPU的模式，通过修改的状态可以控制自由端口模式的进入。
#
6）确保不同时执行XMT和RCV非常重要，可以使用发送完成中断和接收完成中断功能，在中断程序中启动另一个指令。
9.
答：
设置CPU226的接收数据表从VB200开始，发送数据表从VB230开始，表中数据见表1所示。
表1接收和发送数据表
站号
接收数据表
发送数据表
%
站2
VB200
网络指令执行状态
VB230
网络指令执行状态
VB201
.
2，站2的地址
VB231
2，站2的地址
VD202
&VB100，站2的数据区指针
VD232
&VB101，站2的数据区指针
VB206
3，数据的字节数
VB236
2，数据的字节数
VB207
VB100的内容，站2的状态字节
（
VW237
0，将站2的计算单元清零
VW208
VW101的内容，站2的计数值
~
站3
VB210
网络指令执行状态
VB240
网络指令执行状态
VB211
%
3，站3的地址
VB241
3，站3的地址
VD212
&VB100，站3的数据区指针
VD242
&VB101，站3的数据区指针
VB216
3，数据的字节数
VB246
2，数据的字节数
VB217
VB100的内容，站3的状态字节
…
VW247
0，将站3的计算单元清零
VW218
VW101的内容，站3的计数值
!
编写CPU226的通信初始化程序如下。
CPU226与站2的通信程序如下：
~
CPU226与站3的通信程序同站2是类似的，请读者自己编写。
10.
答：
外部脉冲接至本地PLC的端子，指示灯由本地PLC的驱动，编写本地PLC自由口通信程序如下：
本地PLC发送完成中断子程序INT-0：
远程PLC通信程序的设计方法与本地PLC通信程序设计方法类似，请读者自行编写。
￥
第8章习题参考答案
1.
答：
为防止两个接触器同时通电造成短路，在软件设计中，采取用2个输出继电器的常闭触点互相切断对方的输出继电器，则称为软互锁；其特点是从程序上保证了正、反转两个接触器不会同时通电动作。
在PLC输出端，正、反转两个接触器的硬件连接上，采用常闭触点互相切断对方接触器的线圈，这种构成的互锁称为外部硬互锁。
其特点是防止接触器因质量不好或发生触点熔焊，造成正、反转换接时触点未按要求断开；也可以防止PLC内部发生运算错误，导致正、反转两个接触器同时通电动作，造成主电路短路。
2.
答：
人机界面就是人与硬件（计算机、PLC等）、控制软件之间实现信息交互的操作界面，由硬件和软件构成。
用户可以通过人机界面与计算机、PLC进行信息交换，向PLC控制系统输入数据、信息和控制命令；而PLC控制系统又可通过人机界面，在可编程终端、计算机上传送控制系统的数据和有关信息给用户。
每一个控制系统的功能不同，所需要交流的数据和信息就不同，因此需要的人机界面也不同，所以需要根据系统的控制需求来进行人机界面的设计。
：
3.
答：
1系统需要启动按钮个、停止按钮1个，共计2个开关量输入。
系统需要3个接触器来控制三台电动机，共计3个开关量输出。
选择CPU224即可以满足控制需求。
输入、输出端口分配如表1所示。
表1输入/输出分配表
输入
输出
输入端子
）
输入元件
作用
输出端子
输出元件
控制对象
SB0
启动按钮
?
接触器KM1
电动机M1
SB1
停止按钮
接触器KM2
/
电动机M2
接触器KM3
电动机M3
》
依据I/O分配表，进行PLC外部接线如图1所示。
梯形图程序如下。
4.
答：
选择A/D转换模块EM231和D/A主模块EM232各一个。
2点模拟量输入接AIW0通道和AIW2通道，每个输入通道采集10次，取平均值作为采样值；模拟量输出送AQW0通道，当外部输入信号有效时开始采集、输出。
编程如下。
】
5.
】
答：
本设计只考虑电梯轿厢外的呼叫信号，电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。
设计输入信号：
每层楼设有呼叫按钮SB1～SB3，用以选择需停靠的楼层；SQ1～SQ3为各层到位行程开关。
设计输出信号：
楼层指示灯HL1、HL2、HL3，每层呼叫指示灯HL4、HL5、HL6；KM1电梯上升接触器，KM2电梯下降接触器
共需要输入信号6个，输出信号8个。
选择S7-200PLCCPU224
SQ1、SQ2、SQ3分别接主机的输入点、、；层呼叫按钮SB1、SB2、SB3分别接主机的输入点、、；楼层指示灯ＨL1、ＨL2、ＨL3分别接主机的输出点、、；KM1、KM2分别接主机的输出点、；层呼叫指示灯HL4、HL5、HL6分别接主机的输出点、、。
输入、输出信号端口分配如表所示。
表1I/O分配表
输入信号
&
输出信号
输入端子
输入元件
功能说明
输出端子
输出元件
功能说明
~
SQ3
三层行程开关
HL3
三层指示灯
SQ2
二层行程开关
@
HL2
二层指示灯
SQ1
一层行程开关
HL1
。
一层指示灯
SB3
三层呼叫按钮
KM1
电梯上升
&
SB2
二层呼叫按钮
KM2
电梯下降
SB1
一层呼叫按钮
&
HL6
三层呼叫指示灯
HL5
>
二层呼叫指示灯
HL4
一层呼叫指示灯
（
依据I/O分配表进行PLC的外部接线如图所示。
编写梯形图程如下。
、
$
|
|
{
，
—
<
/
`
·
（
$
】
（
6.
答：
设置输入信号：
SB1为正向启动按钮，SB2为反向启动按钮，SB3为外部设置循环次数的按钮（SB3接通的次数即为送料装置的循环次数），SB4为停止按钮；SA1为程序置数和外部置数的选择开关，接通时为外部设置循环置数。
SA2为点动和自动的选择开关；SQ1、SQ2、SQ3为原位、A处、B处的到位行程开关。
}
设置输出信号：
接触器KM1控制送料车前进，接触器KM2控制送料车后退。
共需要输入信号10个，输出信号2个。
选择S7-200PLCCPU224，其I/O分配如表所示。
PLC外部接线如图所示。
表1I/O分配表
输入信号
输出信号
输入端子
输入元件
@
功能说明
输出端子
输出元件
功能说明
SB1
正向启动按钮
|
KM1
送料车前进
SB2
反向启动按钮
KM2
送料车后退
?
SQ1
原位行程开关
SQ2
（
A处行程开关
SQ3
B处行程开关
|
SA2-1
点动有效选择开关
~
SA2-2
自动有效选择开关
SB3
、
设置循环次数按钮
SB4
停止按钮
^
SA1
外部置数选择开关
—
编写梯形图如下：
'
7.
！
答：
（1）8组抢答器使用SB1-SB8抢答按钮，主持人使用开始抢答按钮SB9、复位按钮SB10。
主持人复位按钮用于显示器及抢答信号有效复位。
七段数码管显示器的每一段分配一个输出信号，蜂鸣器及违规指示灯各一个输出信号。
因此总共需要输入信号10个，输出信号9个。
选择S7-200PLCCPU224
输入、输出信号端口分配如表所示。
表1I/O端口分配
输入信号
^
输出信号
输入端子
输入元件
功能说明
输出端子
输出元件
功能说明
，
SB1
第1组抢答按钮
数码管a段
显示输出
SB2
第2组抢答按钮
-
数码管b段
显示输出
SB3
第3组抢答按钮
数码管c段
！
显示输出
SB4
第4组抢答按钮
数码管d段
显示输出
…
SB5
第5组抢答按钮
数码管e段
显示输出
SB6
第6组抢答按钮
:
数码管f段
显示输出
SB7
第7组抢答按钮
数码管g段
、
显示输出
SB8
第8组抢答按钮
蜂鸣器HA
蜂鸣发声
、
SB9
主持人开始按钮
指示灯HL
违规指示
SB10
主持人复位按钮
升级会员 