电气控制与PLC应用技术梅丽凤课后答案.docx

1、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

2、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

3、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 S7-200 PLC 连接到 PROFIBUS-DP网络中， 从而使 S7-200 PLC 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 S7-200 PLC 连接到 AS-i 网中， 从而使S7-200 PLC 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 S7-200 PLC

4、 连接到工业以太网中， 波特率从 10100 Mbit/s 自整定， RJ45 接口， TCP/IP 协议。4） 以太网模块 CP243-1 IT。 使用该模块可以把 S7-200 PLC 连接到工业以太网中， 波特-率从 10100 Mbit/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

5、输入能够脱离 CPU 独立地完成任务。6） SIWAREX MS 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） SINAUT MD720-3 调制解调器。 该模块用于基于 S7-200 和 WinCC flexible 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： S7-200 PLC 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，

6、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； EM2

7、77、 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（MB0MB13） 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

8、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）、

9、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，

10、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！$；2.（$3/4. .(5【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

11、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：S7-200 PLC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

12、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：S7-200 PLC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 （Point to Point Interface）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S7-200 PLC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）

13、或触摸屏等。MPI（Multi-Point Interface）协议是多点通信协议，可以是主/主协议或主/从协议，S7-200 PLC在MPI网络中只能作为从站。)PROFIBUS是开放式的现场总线标准，S7-200 PLC需要通过专用通信模块EM277 接入PROFIBUSDP网络中，并作为PROFIBUSDP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(Universal Serial Interface)协议是一个主/从协议，是专为S7-200 PLC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。Mo

14、dbus是一种单主站的主/从通信协议。S7-200 PLC上的通信口在自由口模式下，可以实现 Modbus RTU通信协议，在Modbus网络中S7-200 PLC只能作从站。在S7-200 PLC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（Actuator Sensor Interface）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；S7-200 PLC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。S7-200 PLC通过

15、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：S7-200 PLC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，S7-200 PLC在网络中与计算机通信只能作从站；S7-200 PLC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：.S7-200 PLC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

16、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。S7-200 PLC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

17、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158. 答：使用自由口通信模式进行通信时应注意以下问题：1）s7-200CPU通信

18、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）S7-200CPU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）S7-200CPU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s7-200CPU处于RUN模式下才能被激活，如果将s7-200CPU设置为STOP模式，则通信端口将根据s7-200CPU系统块中的配置自动转换到PPI协议。5）反映CPU的模式，通

19、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2VB200网络指令执行状态VB230网络指令执行状态VB201.2，站2的地址VB2312，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VB2063，数据的字节数VB2362，数据的字节数VB207VB100的内容，站2的状态字节（VW23

20、70，将站2的计算单元清零VW208VW101的内容，站2的计数值站3VB210网络指令执行状态VB240网络指令执行状态VB211% 3，站3的地址VB2413，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VB2462，数据的字节数VB217VB100的内容，站3的状态字节VW2470，将站3的计算单元清零VW218VW101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

21、，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

22、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

23、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M1SB1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

24、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SB1SB3，用以选择需停靠的楼层；SQ1SQ3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S7-200 PLC CPU224SQ1、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L1、L2、L3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

25、机的输出点、。输入、输出信号端口分配如表所示。 表1 I/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

26、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S7-200 PLC CPU224，其I/O 分配如表所示。PLC外部接线如图所示。 表1 I/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SQ3B处行程开关|SA2-1

27、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S7-200 PLC CPU224输入、输出信号端口分配如表所示。 表1 I/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