可编程控制器应用技术习题.docx
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可编程控制器应用技术习题
可编程控制器应用技术
课后作业
基础知识模块
1、PLC有哪些主要特点？
2、当前PLC的发展趋势如何？
3、.PLC的基本结构如何？
试阐述其基本工作原理。
4、PLC主要有哪些技术指标？
5、PLC有哪些编程语言？
常用的是什么编程语言？
6、说明FX2N系列PLC的主要编程组件和它们的组件编号。
7、PLC硬件由哪几部分组成？
各有什么作用？
8、PLC软件由哪几部分组成？
各有什么作用？
9、PLC控制系统与传统的继电器控制系统有何区别？
10、PLC开关量输出接口按输出开关器件的种类不同，有几种形式？
11、简述PLC的扫描工作过程。
12、为什么PLC中软继电器的触点可无数次使用？
13、PLC扫描过程中输入映像寄存器和元件映象寄存器各起什么作用？
14、PLC按I/O点数和结构形式可分为几类？
基本技能模块
1、简述输入继电器、输出继电器、定时器及计数器的用途。
2、定时器和计算器各有那些使用要素？
如果梯形图线圈前的触点是工作条件，定时器和计数器工作条件有什么不同？
3、画出与下列语句表对应的梯形图。
LD
X0
OR
M0
OR
M3
OUT
Y2
OR
X1
LD
X3
ANB
ANI
X2
AND
X4
OR1
M1
4、画出与下列语句表对应的梯形图。
LD
X0
ORB
AND
X7
AND
M1
AND
X1
LD
X4
ORB
ORB
LD
X2
AND
X5
ANB
AND
M2
ANI
X3
LD
X6
LD
M0
OUT
Y2
5、写出下图所示梯形图1对应的指令表。
图1
6、写出图梯形图2对应的指令表。
图2
7、写出图3所示梯形图对应的指令表。
图3
8、画出图4中M206的波形。
图4
9、画出图5中Y0的波形。
图5
10、用主控指令画出图6的等效电路，并写出指令表程序。
图6
11、某抢答比赛，儿童二人参赛且其中任一人按钮可抢得，学生一人组队。
教授二人参加比赛且二人同时按钮才能抢得。
主持人宣布开始后方可按抢答按钮。
主持人台设复位按钮，抢得及违例由各分台灯指示。
有人抢得时有幸运彩球转动，违例时有警报声。
设计抢答器电路。
12、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，今采用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0.1s；13～14个礼花弹，每个引爆间隔为0.2s。
（2）1～6个礼花弹引爆间隔为0.1s，引爆完后停10s，接着7~12个礼花弹引爆，间隔0.1s，引爆完后又停10s，接着13～18个礼花弹引爆，间隔0.1s，引爆完后再停10s，接着19～24个礼花弹引爆，间隔0.1s。
引爆用一个引爆启动开关控制。
13、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，如图7（a）所示，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”。
两个检测信号A和B变化的顺序将能确定人走动的方向；设以检测器A为基准，当检测器A的光信号被人遮住时，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认为有人走出大厦，如图7（b）所示。
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，另一个检测器的状态连续变化几次，也不能认为有人出入了大厦，如图7（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。
图7
14、设计3分频、6分频功能的梯形图。
15、说明状态变成思想的特点及适用场合。
16、有一小车运行过程如图8所示。
小车原位在后退终端，当小车压下后限位开关SQ1时，按下启动按钮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，SQ1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。
图8小车运行过程示意图
17、使用状态法设计第四章讨论过的十字路口交通灯的程序。
18、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。
分离过程为一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、熟盐水阀6个电磁阀完成上述过程，各阀的动作如表所示。
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8次后进行洗盐，20s后再进料，这样为一个周期。
请设计其状态转移图。
动作表如下：
电磁阀序号
＼
步
名
＼
骤
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
-
-
-
-
-
+
19、某注塑机，用于热塑性塑料的成型加工。
它借助于8个电磁阀YV1～YV8完成注塑各工序。
若注塑模在原点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，准备射入热塑料，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，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。
20、有一选择性分支状态转移图如图9所示。
请对其进行编程。
图9选择性分支状态转移图
21、有一选择性分支状态转移图如图10所示。
请对其进行编程。
图10
22、有一并行分支状态转移图如图11所示。
请对其进行编程。
图11
23、有一并行分支状态转移图如图12所示。
请对其进行编程。
图12
24、有一状态转移图如图13所示。
请对其进行编程。
图13
25、某一冷加工自动线有一个钻孔动力头，如图14所示，动力头的加工过程如下。
编控制程序。
图14
（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。
（５）动力头回原位后，停止。
26、四台电动机动作时序如图15所示。
M1的循环动作周期为34s，M1动作10s后M2、M3启动，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，设计其状态转移图，并进行编程。
图15
技术应用模块
1、什么是功能指令？
有何作用？
2、什么叫“位”软元件？
什么叫“字”软元件？
有什么区别？
3、数据寄存器有哪些类型？
具有什么特点？
试简要说明。
4、32位数据寄存器如何组成？
5、何为文件寄存器？
分有几类？
有什么作用？
6、什么是变址寄存器？
有什么作用？
试举例说明。
7、指针为何种类型软元件？
有什么作用？
试举例说明。
8、位软元件如何组成字软元件？
试举例说明。
9、试问如下软元件为何类型软元件？
由几位组成？
X001、D20、S20、K4X0、V2、X010、K2Y0、M19
10、功能指令在梯形图中采用怎样的结构表达形式？
有什么优点？
11、功能指令有哪些使用要素？
叙述它们的使用意义？
12、在如图1所示的功能指令表形式中，X0、（D）、（P）、D10、D14分别表示什么？
该指令有什么功能？
程序为几步？
图1
13、FX系列PLC中有几类功能指令？
大致用于哪些场合？
14、FX2Ｎ系列PL数据传送比较指令有哪些？
简述这些指令的编号、功能、操作数范围等。
15、用CM指令实现下面功能：
X000为脉冲输入，当脉冲数大于5时，Y1为ON；反之，Y0为ON。
编写此梯形图。
16、三电机相隔5s起动，各运行10s停止，循环往复。
使用传送比较指令完成控制要求。
17、试用比较指令，设计一密码锁控制电路。
密码锁为四键，若按H65对后2s，开照明；按H87对后3s，开空调。
18、设计一台计时精确到秒的闹钟，每天早上6点提醒你按时起床。
19、用传送与比较指令作简易四层升降机的自动控制。
要求：
①只有在升降机停止时，才能呼叫升降机；②只能接受一层呼叫信号，先按者优先，后按者无效；③上升或下降或停止自动判别。
20、FX2Ｎ系列PLC数据处理指令有哪几类？
各类有几条指令？
简述这些指令的编号、功能、操作数范围等。
21、FX2Ｎ系列的移位指令与F1、F2系列PLC中的位移指令SFT有什么异同？
能否替代？
如何替代？
试举例说明。
22、用拨动开关构成二进制数输入与BCD数字开关输入BCD数字有什么区别？
应注意哪些问题？
23、试编写一个数字钟的程序。
要求有时、分、秒的输出显示，应有起动、清除功能。
进一步可考虑时间调整功能。
24、试用SFTL位左移指令构成移位寄存器，实现广告牌字的闪耀控制。
用HL1～HL4四灯分别照亮“欢迎光临”四个字。
其控制流程要求如表8-20所示。
每步间隔1s。
表8-20
步序
1
2
3
4
5
6
7
8
HL1
╳
╳
╳
HL2
╳
╳
╳
HL3
╳
╳
╳
HL4
╳
╳
╳
25、如何用双按钮控制5台电动机的ON/OFF。
26、跳转发生后，CPU还是否对被跳转指令跨越的程序段逐行扫描，逐行执行。
被跨越的程序中的输出继电器、定时器及计数器的工作状态怎样？
27、某报时器有春冬季何夏季二套报时程序。
请设计二种程序结构，安排这二套程序。
28、考察跳转何主控区关系（图9-4），从主控区外跳入主控区何主控区跳出主控区各有什么条件？
跳转何主控二种指令哪个优先?
29、试比较中断子程序和普通子程序的异同点。
30、FX2系列可编程控制器有哪些中断源？
如何使用？
这些中断源所引出的中断在程序中如何表示？
31、某化工设备设有外应急信号，用以封锁全部输出口，以保证设备的安全。
试用中断方法设计相关梯形图。
32、高速计数器与普通计数器在使用方面有哪些异同点？
33、高速计数器和输入口有什么关系？
使用高速计数器的控制系统在安排输入口时要注意些什么？
34、如何控制高速计数器的计数方向？
35、什么是高速计数器的外启动、外复位功能？
该功能在工程上有什么意义？
外启动、外复位和在程序中安排的启动复位条件间是什么关系。
36、使用高速计数器触点控制被控对象的置位、复位和使用高速计数器置位复位指令使控制对象置位复位有什么不同？
37、高速计数器自复位指令有什么用途？
举例说明。
38、FX-232ADP和FX-232AW通信模块在功能上有何区别？
如何使用？
39、利用串行通信指令将数据寄存器D20～D29中的数据按16位通信模式传送出去，并将接收来的数据转存在D100～D109中，然后将D100中的数据与20比较，当数值相等时使Y0置ON。
40、两台并联运行的PLC，将从站X20～X27的信号传送到主站。
主站接受到信号后，当信号全部位ON时，主站向从站发出命令，置M820为ON。
试分别编写主站和从站的梯形图程序。
41、X-232AW接口单元在通用计算机与FX2Ｎ系列PLC连接通信过程中起到什么作用？
编程软件SWOPC-FXGP/WIN-C具有哪些功能？
42、PLC网络系统的基本结构形式有几种？
网络的信息通信方式是如何进行的？
43、MELSECNET网络有何特点?
工程实践模块
一、三相六拍步进电动机控制程序的设计与调试
1、控制要求
（1）三相步进电动机的三相绕组：
A、B、C
正转通电顺序为：
A→AB→B→BC→C→CA
反转通电顺序为：
A→CA→C→BC→B→AB
（2）用5个开关控制其工作：
#1开关控制其运行（启/停）；
#2号开关控制其低速运行（转过一个步距角需0.5s）；
#3号开关控制其中速运行（转过一个步距角需0.1s）；
#4号开关控制其低速运行（转过一个步距角需0.03s）；
#5号开关控制其转向（ON为正转，OFF为反转）。
2、设计要求
（1）I/O编址；
（2）编程并调试；
（3）I/O端子接线图。
二、大、小球分拣传送机械PLC控制梯形图的设计与调试
1、大、小球分拣传送机械示意图
2、控制要求
（1）机械臂起始位置在机械原点（如图），为左限、上限并有显示；
（2）有起动按钮和停止按钮控制运行，设停止时机械臂必须已回到原点；
（3）起动后，机械臂动作顺序为：
下降→吸球→上升（至上限）→右行（至右限）→下降→释放→上升（至上限）→左行返回（至原点）；
（4）机械臂右行时有小球右限（LS4）和大球右限（LS5）之分；下降时，当电磁铁压着大球时，下限开关LS2断开（=“0”）；压着小球时，下限开关LS2接通（=“1”）。
3、设计要求
（1）I/O编址及工作框图；
（2）编程并调试；
（3）I/O端子接线图。
三、花式喷水池装置PLC控制梯形图的设计与调试
1、花式喷水池示意图
图a中4为中间喷水管，3为内环状喷水管，2为中环形状喷水管，1为外环形状喷水管。
图b中的选择开关可有4种选择，可分别用4个开关模拟实现；单步/连续开关为“1”=单步，“0”=连续，其他为单一功能开关。
2、控制要求
（1）水池控制电源开关接通后，按下启动按钮，喷水装置即开始工作。
按下停止按钮，则停止喷水。
工作方式由“选择开关”和“单步/连续”开关来决定；
（2）“单步/连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一个循环；在连续位置时，喷水池反复循环运行；
（3）方式选择开关用以选择喷水池的喷水花样，1～4号喷水管的工作方式选择如下：
a、选择开关在位置“1”——按下启动按钮后，4号喷水，延时2s，3号喷水，再延时1.5s，2号喷水，再延时2s，1号喷水，然后全部停止1s，接着一起喷水15s为一个循环；
b、选择开关在位置“2”——按下启动按钮后，1号喷水，延时2s，2号喷水，再延时2s，3号喷水，再延时2s，4号喷水，然后全部停止0.5s，接着一起喷水30s为一个循环；
c、选择开关在位置“3”——按下启动按钮后，1、3号同时喷水，延时3s后，2、4号同时喷水，1、3号停止喷水；交替运行5次后，1～4号同时喷水20s为一个循环；
d、选择开关在位置“4”——按下启动按钮后，喷水池1～4号水管的工作顺序为：
1→2→3→4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水10s后，按1→1+2→2→2+3→3→3+4→4→4+1号水管以1s间隔顺序喷水，小循环3次后，一起喷水2s，再停止1s，由4→3→2→1反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水10s为一个大循环；
（4）不论在什么工作方式，按下停止按钮，喷水池立即停止工作，所有存储器复位。
3、设计要求
（1）I/O编址；
（2）编程并调试（包括注释、框图或时序图）；
（3）I/O端子接线图；
（4）运行情况及调试。
四、带有显示的十字路口交通信号灯控制程序的设计与调试
1、系统框图
2、控制要求
（1）南北方向为主干道，绿灯亮的时间比东西方向次干道绿灯亮的时间多一倍，黄灯间隔0.5s闪烁3s后切换到红灯，信号灯工作时序图如下，一次循环共需96s；
（2）时序图
（3）主干道的数码显示应该与红、黄及绿灯同步，且两条主、次干道应该一样显示。
比如：
南北方向绿灯亮时，东西方向和南北方向均应显示数字63（绿灯亮60s，黄灯亮3s），然后隔秒减1，当减到0时，换成东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，此时，数码管应显示33，然后隔秒减1，当减到0时，再进行切换，完成一次工作循环；
（4）有白天/夜间操作转换开关、运行/停止开关、紧急操作开关1#、2#，其功能如下：
白天/夜间操作转换开关在“白天”位置时，按上述时序正常工作，在“夜间”位置时，两边均只有黄灯闪烁；
运行开关在接通电源时，方可切换白天/夜间开关；
开关在“运行”位置时，系统启动，在“停止”位置时，系统关闭；
当有特殊情况（如事故）需某一方向的绿灯一直亮，则应用紧急操作开关实现次功能。
比如：
1#开关=“1”，则南北方向绿灯一直亮，东西方向红灯一直亮，2#开关=“1”，则东西方向绿灯一直亮，南北方向红灯一直亮，关闭紧急开关，则系统恢复正常。
3、设计要求
（1）I/O编址；
（2）编程并模拟调试；
（3）画出I/O端子接线图（用一个I/O扩展模块）。
五、PLC在冷媒自动充填机控制系统中的应用
1、系统简图
2、控制要求
冷媒自动充填机是冰箱、空调生产线上的重要设备，专为冰箱、空调加充冷媒剂。
冷媒充填机内有两条通道，真空通道和冷媒通道。
给冰箱、空调灌注冷媒之前，必须先把冷机内冷媒通道抽真空。
为此，在冷媒机充媒之前，首先打开由电磁阀驱动的快速接头，压缩空气使针状阀顶开冷机内冷媒通道，然后打开真空阀门，抽真空电动机启动，开始抽真空。
真空度满足要求，开始灌液。
灌液之前，先把冷媒送入计量缸。
计量缸中，由驱动装置控制的移动活塞，把冷媒推入冷机中。
驱动装置由计量电动机、变频调速器、编码器与丝杠组成。
冷媒注入量的精度为±1g。
变频调速器控制计量电动机的转速，通过带动丝杠的转动使活塞上下移动。
丝杠上装了编码器，丝杠转一圈，编码器产生240个脉冲，一个脉冲对应0.14g冷媒。
同时要对冷媒通道中的温度和压力进行实时测量和控制，确保冷媒注入量的精度不变。
3、实训要求
试设计冷媒自动充填机控制的梯形图及程序，并在机器上调试运行成功。
六、PLC用于车库管理控制系统的设计
1、车库简图
两层车库简图
1-操作器；2-上托板；3-挡板；4-下托板
2、控制及技术要求
两层车库是某公司针对城市停车难的实际问题开发的一个新产品，产品能使用户在原有N个车辆泊位基础上增加N-1个泊车位。
两层车库简图如图所示（为简化问题，本设计暂定三个泊车位为一个单元，其中I号位置作为车辆存取泊位调整空间，以保证在任何情况下均能存取车辆。
例如II、III、IV泊位已泊有车辆，现IV位小车需取出，系统则作如下位置调整：
II位托板连同小车作左移，移至I位置；IV位托板下降，降至II位置；IV位小车驶出车库。
为此，该公司提出两层车库电气控制系统的主要技术要求如下。
（１）泊车驾驶员只需用按钮操作，系统完成对应泊位托板位置调整，将托板调整到车辆出口处；存取车完毕后，托板自动回复原位。
（２）系统具有停电时状态保持功能：
当断电后回复通电，在操作者重新启动后，系统能按停电前原动作顺序继续工作。
（３）为防止超长车辆进入车库造成车辆和车库损坏，系统应具有车辆测长功能，对超长车辆能作超长报警处理。
（４）上层泊位应具有防堕落保护装置。
（５）具有必要的工作状态指示和提示功能。
（６）具有系统故障检测和报警功能。
（７）托板上下运动速度0.05m/s，左右移动速度为0.1m/s，停位精读±10mm。
3、设计要求
根据课程设计的任务，试应用FX系列PLC实现上述控制系统，并完成其各个环节的设计。
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