PLC答案要点.docx

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PLC答案要点

第3章可编程控制器基础答案

一、填空题

1．中央处理（CPU）

2．数据、用户程序存储器

3．输入／输出（I/O）

4．模拟量

5．干扰

6．直流、交流、交直流

7．继电器、晶体管、晶闸管

8．软件

9．无限、软元件

10．输入映像寄存器

11．下一个循环周期

12．输出映像寄存器

13．二进制位

14．时间继电器、时间顺序

15．系统程序存储器、用户程序存储器

16．输入采样、程序执行、通讯服务、自诊断检查、输出刷新

二、判断题

1．T2．T3．F4．F5．T6．F7．T8．T10．T11．T12．F

三、选择题

1．B2．C3．A4．C5．B6．C7．A8．B9．A10．C

四、分析思考题

1．答：

先上而下，先左后右依次读取梯形图指令。

2．答：

采取集中采样、集中输出的工作方式可减少外界干扰的影响。

但是这种方式会使输出对输入的响应产生滞后，并有可能丢失和错漏高频输入信号；此外，当I／O点数较多且用户程序较长时，输出信号的频率也必然会受到限制。

3．答：

模拟量输入单元的核心部件是A／D转换器；模拟量输出单元的核心部件是D／A转换器。

4．答：

PLC的基本组成形式有一体化式结构和模块式结构两种。

若系统运算量大且对实时性要求较高，则选用模块式PLC为好，可以通过选择专用的智能模块来满足系统的特殊要求，并且应重点关注PLC指令执行速度指标。

5．答：

一般由计数器线圈、计数值设定、计数器复位、计数信号输入、当前计数值等组成。

6．答：

（1）X403的状态为OFF，X407的状态为ON。

（2）不能。

因为X407一直处于ON状态，用户程序中X407的常闭点断开，所以Y432不可能为ON，KM也不可能动作。

（3）SBl和SB3两个按钮同时按下。

（4）方案1：

将SB3改为常开按钮，在软件中，给X403常开触点并联一个Y432的常开触点。

方案2：

将程序中的X407常闭触点改为常开触点，并且给X403常开触点并联一个Y432的常开触点。

7．答：

按钮SBl按下后，中间辅助继电器M100为ON状态并且自保持；M100常开触点闭合，使得输出Y435为ON状态，指示灯Ll点亮；按下按钮SB2，M100转为OFF状态，Y435为OFF状态，指示灯L1熄灭。

8．答：

不会。

如果将第二行和第三行对换，不会明显影响实际效果。

但是输出对输入的响应会滞后一个周期。

因为PLC解释执行用户程序是自上而下逐行进行的，在第一个周期，如果先执行第3行程序，则由于M100还处于OFF状态，所以Y435的状态也为OFF，直到执行下一行时M100才转为ON并且自保持。

到第二周期时，Y435才变为ON状态，因此输出对输入滞后了一个程序扫描周期。

同样的道理，当SB2按下时，L-的熄灭也要滞后一个程序扫描周期。

但是由于PLC执行指令的速度与按钮的动作相比要快很多，所以在实际效果上差别不会很明显。

9．答：

将第2行中的M100线圈和触点相应地改为Y435的线圈和触点，删除第3行程序即可。

10．答：

见答案表4。

答案表4

11．答：

（1）原理分析：

如果按钮X400首先按下，则Y430状态为ON并且自保持，对应的指示灯亮，直到按钮X402按下后复位。

此外，Y430的常闭触点断开，使线圈Y43l的“能流”通路中断，因此即使随后有按钮X401按下，相应的指示灯也不会亮。

如果X401首先闭合，道理相同。

（2）若在同一周期内两个按钮同时按下，则Y430对应的指示灯亮，Y431不亮，即Y430有优先权。

原因：

用户程序自上而下逐行进行，首先执行第一行，Y430状态为ON，并刷新相应的

输出映像寄存器。

。

当进行第二行程序的解释执行时，需要用到上一行执行的结果：

Y430的状态。

由于此时线圈Y430为ON，其常闭触点断开，故线圈Y431为OFF状态。

12．答：

Y430在第一个周期接通；Y431在第二个周期接通；Y432在第三个周期接通。

将第三行和第一行颠倒一下，就可使3个线圈都在第一个扫描周期接通。

13．答：

共有3处：

第一行，两个线圈不能串联；第二行，触点指令应放在线圈指令之前，即左方；第二、三行，同一个线圈指令不应出现在两行中。

14．答：

可靠性高，抗干扰能力强；灵活性强，控制系统具有良好的柔性；编程简单，使用方便；控制系统易于实现，开发工作量少，周期短；维修方便；体积小，能耗低；功能强，性价比高。

15．答：

硬件方面：

对主要部件进行了良好的屏蔽；电源部分具有良好的滤波；I／O回路与CPU电路之间采用光电耦合器隔离等。

软件方面：

采用软元件，大量减少硬件电路和继电器；故障检测功能：

信息保护和恢复功能；循环扫描时间和超时报警等。

16．答：

PLC首先逐行扫描用户程序，根据用户程序中的逻辑关系，以及所涉及的输入状态，分析得到相应用户程序行的输出结果，并将结果保存在输出映像寄存器中。

当全部的用户程序扫描完毕后，统一将输出映像寄存器中的结果送到输出锁存器中，完成对输出的刷新。

PLC通电并运行时，首先进行初始化过程，然后依次为：

CPU自诊断、通信信息处理、输入刷新、用户程序扫描、输出刷新、外部设备服务，并周而复始地循环执行这些步骤。

17．答：

不能保证检测到该脉冲。

因为PLC对输入的处理集中在循环周期的某一时段进行，即所谓的输入刷新阶段。

在这一时段外，PLC不响应任何输入信号的变化，因此假如某一输入脉冲的时间宽度小于PLC的循环扫描周期，则很可能当PLC进入输入刷新阶段之前，脉冲已经消失，所以不能保证PLC检测到该脉冲信号。

18．答：

影响PLC输出响应滞后的因素大致有：

循环周期、输入电路滤波时间、输出电路的滞后等。

相对而言，循环周期的长短对输出滞后的影响要大一些，而尽量简化用户程序则能缩短整个循环周期。

第4章S7-200PLC的系统配置答案

一、填空题

1．CPU模块

2．数字I／O、模拟I／O

3．整体式、模块式

4．32

5．1、接通、断开

6．8

7．2

8．24、16

9．RAM、EEPROM

10．RAM、EEPROM

12．SMB28、SMB29

13．4

14．2

15．4、1

二、判断题

1．T3．F4．F5．F6．T7．T8．T9．F10．F

三、选择题

1．A3．A4．C5．A6．A7．B8．D9．A10．B

四、分析思考题

1．答：

根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。

（1）整体式PLC：

整体式PLC是将电源、CPU、I／O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。

小型PLC一般采用这种整体式结构。

整体式PLC由不同I／O点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。

基本单元内有CPU、I／O接口、与I／O扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。

扩展单元内只有I／O和电源等，没有CPU。

基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。

整体式PLC一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。

（2）模块式PLC：

模块式PLC是将PLC各组成部分，分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I／O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。

模块式PLC由框架或基板和各种模块组成，模块装在框架或基板的插座上。

这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。

大、中型PLC一般采用模块式结构。

还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式PLC。

叠装式PLC其CPU、电源、I／O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行连接，并且各模块可以一层层地叠装。

这样不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。

2．答：

S7-200：

PLC的接口模块有数字量输入，输出模块、模拟量输入，输出模块和智能模块等。

数字量输入模块的每一个输入点可接收一个来自用户设备的离散信号（ON／OFF）。

典型的输入设备有：

按钮、限位开关、选择开关、继电器触点等。

每个输入点仅与一个输入电路相连，通过输入接口电路把现场开关信号变成CPU能接收的标准电信号。

数字量输入模块可分为直流输入模块和交流输入模块，以适应实际生产中输入信号电平的多样性。

数字量输出模块的每一个输出点能控制一个用户的离散型（ON／OFF）负载。

典型的负载包括：

继电器线圈、接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等。

每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连，通过输出电路把CPU运算处理的结果转换成驱动现场执行机构的各种大功

率的开关信号。

模拟量输入模块就是用来将模拟信号转换成PLC所能接受的数字信号的。

模拟量输出模块的作用就是把PLC输出的数字量信号转换成相应的模拟量信号，以适应模拟量控制的要求。

智能模块由处理器、存储器、输入输出单元、外部设备接口等组成。

智能模块都有其自身的处理器，它是一个独立的自治系统，不依赖于主机的运行方式而独立运行。

智能模块在自身系统程序的管理下，对输入的控制信号进行检测、处理和控制，并通过外部设备接口与PLC主机实现通信。

3．答：

S7-200PLC系统由基本单元（S7-200CPU模块）、扩展单元、个人计算机（PC）或编程器、STEP7-Micro／WIN32编程软件以及通信电缆等组成。

4．答：

S7-200CPU22X系列产品有：

CPU22l模块、CPU222模块、CPU224模块、CPU226模块、CPU226XM模块。

这些CPU模块本机都带有数字量I／O，只是数量有所不同。

近几年西门子公司还推出了新型CPU模块CPU224XP，本机即带有数字量I／O，又带有模拟量I／O。

5．答：

S7-200PLC系列CPU提供一定数量的主机数字量I／O点，当主机点数不够或者处理的信息是模拟量时，就必须使用扩展的接口模块。

S7-200PLC的扩展模块有数字量模块、模拟量模块和智能模块等。

6．答：

CPU226主机最多可带7个扩展模块，且7个扩展模块中最多只能带2个智能扩展模块。

在配置扩展模块时，应注意CPU模块所提供DC+5V电源的负载能力。

电源超载会

发生难以预料的故障或事故。

为确保电源不超载，应使各扩展模块消耗DC+5V电源的电流

总和不超过CPU模块所提供电流值。

否则的话，要对系统重新配置。

系统配置后，必须对S7-200主机内部的DC+5V电源的负载能力进行校验。

对数字量模块物理点的分配也是按8点来分配地址的。

即使有些模块的端子数不是8的整数倍，但仍以8点来分配地址。

模拟量输入扩展模块总是以2个字节递增的方式来分配空间。

模拟量输出扩展模块总是以4个字节或6个字节（由具体模块来定）递增的方式来分配空间。

原则是模拟量输出扩展模块的第一个通道的地址一定被4整除。

7．答：

选择S7-200PLC的机型为CPU226模块，因为CPU226模块本机带有数字量I／O为24入16出，这样可以不用扩展数字量模块。

选择具有4个模拟量输入通道的模拟量输入模块EM231一块，具有2个模拟量输出通道的模拟量输出模块EM232一块，具有4个模拟量输入通道和1个模拟量输出通道的模拟量输入/输出模块EM235一块。

主机及扩展模块的输入／输出点地址分配见答案表5所示。

答案表5

8．答：

4～20mA的模拟量对应于数字量6400～32000，即0～10000kPa对应于数字量6400～32000，压力的计算公式为

9．答：

DCO～10V的模拟量对应于数字量0～32000，即45～55Hz对应于数字量O～32000，

以0.01Hz为单位的频率值计算公式为f=4500+（5500-4500）*26800/32000=4500+837.5=5337.5（单位是0.01HZ）.

单位是HZ的算法：

10．答：

S7-200编程时不必配置I／O地址。

S7-200扩展模块上的I／O地址按照离CPU的距离递增排列。

离CPU越近，地址号越小。

在模块之间，数字量信号的地址总是以8位（1个字节）为单位递增。

如果CPU上的物理输入点没有完全占据一个字节，其中剩余未用的位也不能分配给后续模块的同类信号。

模拟量输出模块总是要占据两个通道的输出地址。

即便有些模块（EM235）只有一个实际输出通道，它也要占用两个通道的地址。

11．答：

S7-200CPU模块提供5VDC和24VDC电源。

当有扩展模块时CPU通过I／O总线为其提供5V电源，所有扩展模块的5V电源消耗之和不能超过该CPU提供的电源额定。

若不够用不能外接5V电源。

每个CPU都有一个24VDC传感器电源，它为本机输入点和扩展模块输入点及扩展模块继电器线圈提供24VDC。

如果电源要求超出了CPU模块的电源定额，可以增加一个外部24VDC电源来提供给扩展模块。

所谓电源计算，就是用CPU所能提供的电源容量，减去各模块所需要的电源消耗量。

EM277模块本身不需要24VDC电源，这个电源是专供通信端口用的。

24VDC电源需求取决于通信端口上的负载大小。

CPU上的通信口，可以连接PC／PPI电缆和TD200并为它们供电，此电源消耗已经不必再纳入计算。

12．答：

S7-200的模拟量I／O地址总是以2个通道／模块的规律增加。

所以CPU224XP后面的第一个模拟量输入通道的地址为AIW4；第一个输出通道的地址为AQW4，AQW2不能用。

13．答：

CPU221、CPU222没有内置的实时时钟，需要外插“时钟／电池卡”才能获得此功能。

CPU224、CPU226和CPU226XM都有内置的实时时钟。

14．答：

双极性就是信号在变化的过程中要经过“零”，单极性不过零。

由于模拟量转换为数字量是有符号整数，所以双极性信号对应的数值会有负数。

在S7-200中，单极性模拟量输入／输出信号的数值范围是0～32000，双极性模拟量信号的数值范围是-32000～+32000。

15．答：

可以分别按照电流和电压型信号的要求接线，但是DIP开关设置对整个模块的所有通道有效，在这种情况下，电流、电压信号的规格必须能设置为相同的DIP开关状态。

0～5V和0～20mA信号具有相同的DIP设置状态，可以接入同一个模拟量模块的不同通道。

16．答：

模拟量输入模块有两个参数容易混淆：

模拟量转换的分辨率和模拟量转换的精度（误差）。

分辨率是A／D模拟量转换芯片的转换精度，即用多少位的数值来表示模拟量。

S7-200模拟量模块的转换分辨率是12位，能够反映模拟量变化的最小单位是满量程的1／4096，模拟量转换的精度除了取决于A／D转换的分辨率，还受到转换芯片的外围电路的影响。

在实际应用中，输入的模拟量信号会有波动、噪声和干扰，内部模拟电路也会产生噪声、漂移，这些都会对转换的最后精度造成影响。

这些因素造成的误差要大于A/D芯片的转换误差。

17．答：

不带隔离。

如果用户的系统中需要隔离，请另行购买信号隔离器件。

18．答：

电压型的模拟量信号，由于输入端的内阻很高（S7-200的模拟量模块为10MQ），极易引入干扰，所以讨论电压信号的传输距离没有什么意义。

一般电压信号是用在控制设备柜内电位器设置，或者距离非常近、电磁环境好的场合。

电流型信号不容易受到传输线沿途的电磁干扰，因而在工业现场获得广泛的应用。

电流信号可以传输比电压信号远得多的距离。

理论上，电流信号的传输距离受到以下几个因素的制约：

①信号输出端的带负载能力；②信号输入端的内阻；③传输线的静态电阻值（来回是双线）。

信号输出端的负载能力必须大于信号输入端的内阻与传输线电阻之和。

当然，实际情况不会完全符合理想的计算结果，传输距离过长会造成信号衰减，也会引入干扰。

19．答：

模拟量的转换精度为12位，但模块将数模转换后的数值向高位移动了3位。

如果将此通道设置为使用模拟量滤波，则当前的数值是若干次采样的平均值，最低3位是计算得出的数值；如果禁用模拟量滤波，则最低3位都是零。

第5章S7-200PLC的指令系统（答案）

一、填空题

1．IECll31—3、SIMATIC

2．梯形图、功能块图、语句表

3．电气控制

4．而下、到右、起始母线、右母线

5．逻辑、计时、计数、若干个

6．可有条件的、无法实现

7．16位无符号、32位实数型（REAL）

8．完全数据、简单数据、无数据

9．程序区、系统区、数据区

10．位、字节、字、双字

11．扫描周期、输入映像寄存器

12．批处理方式、输出端子上

13．映像寄存器、输入、输出

14．字节、字、双字

15．全局、中间、相关的数据

16．局部、程序分区

17．只读、可读写

18．1ms、10ms、l00ms

19．增计数、减计数、增减计数

20．1个字长、偶数字节

21．传递、返回

22．32、双字（32位）、只读

23．立即寻址、直接寻址、间接寻址

24．直接给出、操作码，、操作数

25．元件名称、地址编号

26．操作数、存储单元、地址指针

27．变量、局部、累加器

28．主程序、子程序、中断程序

29．左边、右边、线圈或功能框

30．“能流”、1（即EN=1）

31．EN允许、“1”

32．存储、取出、“后进先出”

33．LD、LDN、常开触点、常闭触点

34．正跳变、负跳变、一个扫描周期

35．操作性质、开始位、位的数量

36．并未发生更新、也被刷新

37．第一级、“与”、栈顶、上弹

38．栈顶、推入

39．停止、通过

40．TON、。

TONR、TOF

41．计数器位、计数器当前值

42．LSCR、SCRT、SCRE

43．无符号、状态、大小

44．比较、符号数、无符号数

45．通用子程序、复杂控制

46．SMl．0、SMl．1、SMl．2

47．单字长（16位）、16

48．16、不保留、32

49．（/R）DIV_R、2.302585

50．无符号、字节、字、双字

51．存储单元、单一传送、块传送

52．高位字节、低位字节、半字交换

53．类型、数据、码、数据、码

54．最大填表数TL、实际填表数EC

55．子例行、中断例行

56．立即、继续、RUN、STOP

57．建立、调用、返回

58．中断连接、自动开中断

60．Q0．0、Q0．1

二、判断题

1．F2．T3．F4．F5．T6．F7．F8．T9．T10．F11．T12．T13．F14．F15．F16．F17．T18．T19．F20．F21．T22．T23．F24．T25．T26．F27．T28．F29．F30．T31．T32．F33．T34．F35．F36．T37．T38．F39．T40．F41．F42．F43．T44．T45．T46．F47．F48．F49．T50．T51．F52．T53．F54．F55．F56．T

三、选择题

1．D2．D3．C4．B5．D6．A7．C8．B9．B10．B11．D12．A13．A14．A15．B16．D17．B18．A19．D20．A21．C22．B23．D24．C25．C26．B27．B28．A29．C30．B31．D32．D33．A34．C35．D36．C37．D38．C39．A40．D

四、分析思考题

1．答：

S-200PLC的指令参数所用的基本数据类型有l位布尔型（BOOL）、8位字节型（BYTE）、16位无符号整数（WORD）、16位有符号整数（INT）、32位无符号双字整数（DWORD）、32位有符号双字整数（DINT）、32位实数型（REAL）。

实数型（REAL）是按照ANSI/IEEE754—1985标准（单精度）的表示格式规定。

2．答：

立即指令允许对输入和输出点进行快速和直接存取。

当用立即指令读取输入点的

状态时，相应的输入映像寄存器中的值并未发生更新；用立即指令访问输出点时，访问的同

时，相应的输出寄存器的内容也被刷新。

只有输入继电器I和输出继电器Q可以使用立即指

令。

3．答：

见答案图12。

4．答：

见答案图13。

5．答：

逻辑堆栈指令包括：

ALD、OLD、LPS、LRD、LPP和LDS，这些指令中除LDS外，其余指令都无操作数。

逻辑堆栈指令主要用来描述对触点进行的复杂连接，同时，它们对逻辑堆栈也可以实现非常复杂的操作。

6．答：

系统提供3种定时指令：

。

TON（通电延时）、TONR（有记忆通电延时）和TOF（断电延时）。

指令操作数有3个：

编号、预设值和使能输入。

S7-200定时器的分辨率（时间增量/时间单位/分辨率）有3个等级：

1ms、10ms和100ms。

（1）接通延时定时器指令：

TON，用于单一间隔定时。

（2）有记忆接通延时定时器指令：

TONR，用于对许多间隔的累计定时。

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。

7．答：

计数器指令有3种：

增计数CTU、增减计数CTUD和减计数CTD。

指令操作数有4个方面：

编号、预设值、脉冲输入和复位输入。

（1）增计数器指令：

CTU，计数输入端（CU）脉冲输入的每个上升沿，计数器计数1次。

（2）增减计数器指令：

CTUD，CU输入端用于递增计数，CD输入端用于递减计数。

CU输入的每个上升沿，计数器当前值增加1个单位，CD输入的每个上升沿，都使计数器当前值减小1个单位。

（3）减计数器指令：

CTD，CD输入的每个上升沿时，计数器当前值减小1个单位。

8．答：

不同精度的定时器，它们当前值的刷新周期是不同的。

（1）1ms分辨率定时器：

1ms分辨率定时器启动后，定时器对lms的时间间隔（时基信号）进行计时。

定时器当前值每隔1ms刷新一次，在一个扫描周期中要刷新多次，而不和扫描周期同步。

（2）10ms分辨率定时器：

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，在一个扫描周期内，定时器当前值保持不变。

（3）100ms分辨率定时器：

100ms分辨率定时器启动后，定时器对100ms的时间间隔进行计时。

只有在定时器指令执行时，100ms定时器的当前值才被刷新。

9．答：

见下列程序（以列顺序）。

LDI0.0LDQ0.1

OI0.3TONT37,30

LDI0.1LDT37

OI0.4SQ0.2,4

ALDLDI0.1

ANI0.2SQ0.3,1

=Q0.1

10.答：

见下列程序（以列顺序）。

LDI0．4AV3.0

EURQ3.1,1

SHRBI0.5，V3.0,4LRD

LDI0.1AV3.2

LPSSQ3.2,3

AV3.0LPP

SQ3.0,2AV3.3

LRDRQ3.3,1

11．见答案图14。

12．答：

见答案图15。

13．答：

见答案图16。

14．答：

见答案图17。

15．答：

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。

16．答：

用PLC输出端点Q0.0～Q0.7分别控制彩灯H1～H8。

控制程序见答案图19。

17．答：

编程见答案图20。

18．答：

下列公式用于标准化设定值或过程变量值

RNorm=（（Rraw/Span）+Offset）

式中，RNorm是现实世界数值的标准化、实数值表达式；RRaw是现实世界数值