整理电气控制与PLC应用第8章习题与思考题参考解答Word下载.docx
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主要用来描述对触点进行的复杂连接，并可以实现对逻辑堆栈复杂的操作。
复杂逻辑指令包括：
ALD、OLD、LPS、LRD、LPP和LDS。
这些指令中除LDS外，其余指令都无操作数。
这些指令都是位逻辑指令。
栈装载与指令ALD用于将并联子网络串联起来。
栈装载或指令OLD用于将串联子网络并联起来。
逻辑推入栈指令LPS，在梯形图中的分支结构中，用于生成一条新的母线，左侧为主控逻辑块时，第一个完整的从逻辑行从此处开始。
逻辑读栈指令LRD，在梯形图中的分支结构中，当左侧为主控逻辑块时，该指令用于开始第二个和后边更多的从逻辑块。
逻辑栈弹出指令LPP，在梯形图中的分支结构中，用于恢复LPS指令生成的新母线。
装入堆栈指令LDS，复制堆栈中的第n级值，并将该值置于栈顶。
原栈中各级栈值依次下移一级，栈底值被推出栈而丢失。
4.定时器有几种类型？
各有何特点？
与定时器相关的变量有哪些？
梯形图中如何表示这些变量？
S7-200系列PLC的主机有256个定时器T0~T255，分为三种类型，每种类型的时间分辨率（或称为时基/时间增量/时间单位）又分为三种，如下表所示。
（1）接通延时定时器指令TON，用于接通单一间隔定时。
（2）有记忆接通延时定时器指令TONR，用于累计若干个时间间隔。
只能用复位指令进行复位操作，使当前值清零。
（3）断开延时定时器指令TOF，用于断开后的单一间隔定时。
定时器类型
时间分辩率/ms
计时范围/s
定时器号
接通延时定时器TON
断开延时定时器TOF
1
0~32.767
T32，T96
10
0~327.67
T33～T36，T97～T100
100
0~3276.7
T37～T63，T101～T255
有记忆接通延时定时器
TONR
T0，T64
T1～T4，T65～T68
T5～T31，T69～T95
与定时器相关的变量有：
一个16位的当前值寄存器，用以存放计时累计的当前值（INT，最大计时值32767，单位ms或10ms或100ms，取决于时间分辨率）；
一个16位的预设值寄存器，用以存放定时时间的预设值PT（INT）；
一位状态位（BOOL），用以反映定时器的定时时间是否达到的状态，称为定时器位。
使能输入IN，用于控制定时器的工作状态。
5.计数器有几种类型？
与计数器相关的变量有哪些？
类型：
S7-200系列PLC的计数器指令有两大类：
通用计数器指令和高速计数器指令。
通用计数器指令有3种：
增计数器指令CTU、减计数器指令CTD和增减计数器指令CTUD。
特点：
（1）增计数器指令CTU
每当增计数输入CU发生一次从OFF到ON的转换（正跳变-上升沿）时，该计数器的当前值就增加1。
如果当前值Cxxx≥预设值PV，则计数器位=ON；
否则，计数器位=OFF。
当前值达到预设值后继续计数，计数当前值到最大值（32,767）时，计数器停止。
当复位输入R接通或执行复位指令时，计数器被复位，计数器位=OFF，当前值=0。
（2）增减计数器指令CTUD
利用LD装载预设值。
当装载输入LD接通时，计数器复位，计数器位=OFF，当前值=预设值PV。
每当减计数输入CD发生一次从OFF到ON的转换（正跳变-上升沿）时，该计数器的当前值就减1。
计数当前值到0时，计数器停止，计数器位=ON，当前值=0。
利用复位指令复位时，CTD计数器位变为OFF，当前值变为0（教材P131有误）。
（3）减计数器指令CTD
每当增计数输入CU发生一次从OFF到ON的转换时，该计数器的当前值就增1；
每当减计数输入CD发生一次从OFF到ON的转换时，该计数器的当前值就减1。
当前值达到预设值后继续计数（增或减）。
当增计数达到最大值（32,767）时，在增计数输入端CU的下一个上升沿导致当前计数值绕回到最小值（-32,768）。
同样，计数达到最小值（-32,768）时，减计数输入端CD的下一个上升沿会导致当前计数值绕回到最大值（32,767）。
所以，CTUD是一个循环计数器，计数范围从-32768~+32767。
当复位输入R接通或执行复位指令时，该计数器被复位。
复位时，计数器位=OFF，当前值=0。
与计数器有关的变量及在梯形图中的表示方法：
计数器地址：
C0~C255，常数
计数器当前值：
C0~C255，INT型
计数器的预设值（PV）：
INT型
计数器位：
C0~C255，BOOL型
增/减计数信号输入：
能流，BOOL型
复位输入：
装载信号输入：
6.不同分辨率的定时器的当前值是如何刷新的？
不同分辨率的定时器，它们当前值的刷新时机是不同的，具体情况如下：
1ms分辨率定时器启动后，定时器对1ms的时间间隔（时基信号）进行计时。
定时器位和当前值每隔1ms刷新一次，与扫描周期不同步。
换句话说，如果扫描周期大于1ms，则在一个扫描周期中定时器位和当前值可能要刷新多次。
10ms分辨率定时器启动后，定时器对10ms的时间间隔进行计时。
程序执行时，在每次扫描周期开始对10ms定时器刷新，其方法是以当前值加上累积的10毫秒间隔的数目（自上一次扫描开始算起），所以在一个扫描周期内定时器当前值和定时器位保持不变。
100ms分辨率定时器启动后，定时器对100ms的时间间隔进行计时。
只有在执行到这些定时器指令时，这些定时器的当前值才被刷新（当前值加上积累的100毫秒间隔的数目（自前一次扫描开始算起））。
7.写出图5-50所示梯形图的语句表程序。
（原题程序不分网络，应该按右图所示修改）
语句表程序如下
网络1//网络标题
LDI0.0
OI0.3
LDI0.1
OI0.4
ALD
ANI0.2
=Q0.1
网络2
LDQ0.1
TONT37,+30
网络3
LDT37
SQ0.2,4
网络4
SQ0.3,1
8.写出图5-51所示梯形图的语句表程序。
LDI0.4
EU
SHRBI0.5,V3.0,+4
LPS
AV3.0
SQ3.0,2
LRD
AV3.1
RQ3.1,1
AV3.2
SQ3.2,3
LPP
AV3.3
RQ3.3,1
9.用自复位式定时器设计一个周期为5s，脉冲为一个扫描周期的脉冲串信号。
如果使用100ms时基的定时器，梯形图程序和语句表程序分别如答案图14a）、答案图14b）所示。
其中答案图14b）所示要比答案图14a）好一些。
如果使用10ms时基的定时器，梯形图程序和语句表程序如答案图14c）所示。
如果使用1ms时基的定时器，梯形图程序和语句表程序如答案图14d）所示。
10.设计一个计数范围为50000的计数器。
梯形图程序和语句表程序分别如答案图15所示。
11.用置位、复位（S、R）指令设计一台电动机的启、停控制程序。
梯形图程序和语句表程序分别如答案图16所示。
12.用顺序控制继电器（SCR）指令设计一个居室通风系统控制程序，使3个居室的通风机自动轮流地打开和关闭。
轮换时间间隔为1h。
用PLC输出端点Q0.0~Q0.2分别控制三个通风机，I0.1接启动按钮开关，I0.2接停止按钮开关，梯形图程序和语句表程序分别如答案图17所示。
13.用寄存器移位指令（SHRB）设计一个路灯照明系统的控制程序，3路灯按H1→H2→H3的顺序依次点亮。
各路灯之间点亮的间隔时间为10h。
用PLC输出端点Q0.0~Q0.2分别控制路灯H1~H3。
控制程序见答案图18。
14.用循环移位指令设计一个彩灯控制程序，8路彩灯串按H1→H2→H3→…→H8的顺序依次点亮，且不断重复循环。
各路彩灯之间的间隔时间为0.1s。
用PLC输出端点Q0.0~Q0.7分别控制彩灯H1~H8。
I0.0接启动按钮开关常开触点，I0.1接停止按钮开关常开触点，控制程序见答案图19。
15.用整数除法指令将VW100中的（240）除以8后存放到AC0中。
编程见答案图20。
16.将AIW0中的有符号整数（3400）转换成（0.0～1.0）之间的实数，再将结果存人VD200。
S7-200PLC的模拟量输入模块将模拟量转换成数字量后的典型量程范围为：
单极性：
0~32000
双极性：
-32000~32000
设模拟量输入量为双极性输入，则转换公式为
式中，x为转换前的模拟量对应的数字量，y是转换后的实数值。
根据以上转换公式编制的程序如答案图21所示。
17.将PID运算输出的标准化实数0.75先进行比例换算，然后再转换成一个有符号整数（INT），结果存入AQW2。
PID运算的输出结果为规格化的实数，范围在0~1.0之间。
在将PID指令计算得到的PID回路的输出作为实际的模拟信号用于驱动实际负载之前，需要先将PID指令计算得到输出换算到实际需要的成比例的16位整数值，然后输出到模拟输出模块。
转换公式如下
式中，RSca1是与PID环路输出成比例的实数值；
Mn是规格化的环路输出的实数值；
Offset是偏移量，对单极输出是0.0，对双极输出是0.5；
Span是实际输出的最大可能的数值减去最小可能的数值，对单极输出，典型值为32000，对双极输出，典型值为64000。
设输出为双极性（输出的整数范围为-32000~+32000），程序如答案图22所示。
18.用定时中断设置一个每0.1s采集一次模拟量输入值的控制程序。
编程见答案图23。
19.按模式6设计高速计数器HSC1初始化子程序，设控制字节SMB47=16#F8。
要对高速计数器编程，必须完成下列基本任务：
定义计数器和模式；
设置控制字节；
设置当前值（起始值）；
设置预设值（目标数值）；
分配和启用中断例行程序；
激活高速计数器。
编程见答案图24。
20.以输出点Q0.1为例，简述PTO多段操作初始化及其操作过程。
21.用TODR指令从实时时钟读取当前日期，并将“星期”的数字用段码指令（SEG）显示出来。
执行读实时时钟指令TODR后，得到连续8个字节中的最高字节是“星期几”的BCD码，其中“1”表示星期日，“7”表示星期六，“0”被禁用，所以得到的参数需要修正。
编程见答案图26。
22.指出图5-52所示梯形图中的语法错误，并改正。
图（a）的错误为计数器预设值PV=300000>
32767，超出INT型数据的范围。
应改成小于等于32767的数据。
图（b）中的错误在于操作数类型与指令不匹配。
字逻辑与指令中的VD30应改为字型操作数，例如改成VW30；
双字逻辑异或指令中的操作数VW10和VW100应改成双字操作数，例如改成VD20和VD100。
（3）评价单元划分应考虑安全预评价的特点，以自然条件、基本工艺条件、危险、有害因素分布及状况便于实施评价为原则进行。
第8章可编程控制器系统设计与应用
1.简述可编程控制器系统设计的一般原则和步骤。
可编程控制系统设计时应遵循以下原则：
（1）最大限度地满足被控对象的要求；
（2）在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、适用及维护方便；
（3）保证系统的安全可靠；
（4）考虑生产发展和工艺改进的要求，在选型时应留有适当的余量。
由于PLC的结构和工作方式与一般微机和继电器相比各有特点，所以其设计的步骤也不尽相同，具体设计步骤如下:
（1）详细了解被控对象的生产工艺过程，分析控制要求；
（2）根据控制要求确定所需的用户输入/输出设备；
（3）选择PLC类型；
（4）分配PLC的I/O点，设计I/O连接图；
（5）PLC软件设计，同时可进行控制台的设计和现场施工；
（6）系统调试，固化程序，交付使用。
2.可编程控制器的选型需要考虑哪些问题？
（1）PLC容量的选择
①首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的I/O点找出来，包括开关量I/O和模拟量I/O点。
②然后要对用户存储器容量进行估算。
总存储器字数=（开关量输入点数+开关量输出点数）×
10+模拟量点数×
150。
然后按计算存储器字数的25%考虑余量。
（2）PLC机型的选择
由于生产PLC的厂家众多，实现的功能虽基本相同，性能、价格和编程语言却有较大差别，一般从以下几个方面考虑。
①功能方面：
所有PLC一般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要知道所选用的PLC是否有能力完成控制任务。
②价格方面：
不同厂家的PLC产品价格相差很大，有些功能类似、质量相当、I/O点数相当的PLC的价格能相差40%以上。
在使用PLC较多的情况下，性价比是一个重要的因素。
③售后服务：
应考虑相关的技术支持，统一型号方便维护，系统改造、升级等因素。
5、已知彩灯共有8盏，设计一段彩灯控制程序，实现下述控制要求：
①程序开始时，灯1（Q0.0）亮；
①一次循环扫描旦定时时间到后，灯1（Q0.0）灭，灯2（Q0.1）亮；
③再次循环扫描且定时时间到后，灯2（Q0.1）灭，灯3（Q0.2）亮，……，直至灯8亮。
灯8灭后循环重新开始。
控制彩灯的方式有很多种，一般用循环指令来实现比较常见。
本例中，I0.0为设定按钮，I0.1为启动按钮。
Q0.0-Q0.7控制8盏彩灯。
参考程序如答案图34所示。
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