PLC第二章習題答案

1、習題答案第二章 題目2-1. 什么是可編程控制器PLC？與繼電器控制和微機控制相比它的主要優(yōu)點是什么？2-2. 各發(fā)展階段的PLC產(chǎn)品在其內(nèi)部構(gòu)成（CPU存儲器）、功能以及應用領域等方面有什么區(qū)別？2-3. PLC 具有可靠性、抗干擾能力強的主要原因何在？2-4. PLC基本單元（主機）有哪幾部分組成？各部分的作用是什么？2-5. PLC內(nèi)部存儲空間可分為哪幾部分？各部分的存儲內(nèi)容是什么？2-6. FX2系列PLC內(nèi)部供編程使用的軟器件有哪幾種？各有什么用途？2-7. 特殊用途的輔助繼電器、數(shù)據(jù)寄存器有幾種類型？各有什么特點？2-8. FX2系列PLC提供幾種中斷源？其中斷指針標號（I）是如何

2、表示的？2-9. PLC采用什么工作方式？其特點是什么？2-10. 開關量輸入信號的脈沖寬度有什么限制？通常PLC開關量的輸入響應延遲為多少？2-11. PLC掃描周期應包含哪幾部分時間？PLC最少響應時間是多少？I/0響應遲后的主要因素有哪些？提高I/O響應速度的主要措施有哪些？2-12. 何謂I/O尋址方式？PLC 的I/O尋址方式有幾種 ？2-13. PLC 的開關量輸入與輸出方式有哪幾種？輸入、輸出電路包含哪些基本部分？構(gòu)成模擬量I/O映象區(qū)的方式有哪幾種？2-14. PLC的定時器是如何組成的？采用何種計時方式？當前值和線圈邏輯狀態(tài)是如何刷新的？產(chǎn)生計時誤差的原因是什么？2-15.

3、FX2系列PLC內(nèi)部提供哪些類型的定時器？各類定時器的計時分辨率和計時范圍是多少？設定值K是如何計算？2-16. PLC的計數(shù)器是如何組成的？FX2系列PLC內(nèi)部提供哪些類型的計數(shù)器？采用何種計數(shù)工作方式？各類計數(shù)器的最高頻率如何確定？第二章 解答2-1.什么是可編程控制器PLC？與繼電器控制和微機控制相比它的主要優(yōu)點是什么？答：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計，它采用了可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外圍設備，都按易于

4、與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計?？删幊炭刂破魇且慌_專為工業(yè)控制而設計制造的專用計算機，它具有豐富的輸入輸出接口和較強的輸出驅(qū)動能力?？删幊炭刂破髦苯討糜诠I(yè)環(huán)境，有很強的抗干擾能力，廣泛的適應能力和應用范圍，這是區(qū)別于一般微機控制的一個重要特征。可編程控制器與以往所講的鼓式、機械式的順序控制器以及繼電器式的程序控制器在“可編程”方面有著質(zhì)的區(qū)別，后者是通過硬件或硬接線的變更來改變程序，而PLC引入了微處理半導體存儲器等新一代的微電子器件，并用規(guī)定的指令進行編程，能靈活的修改，即用軟件方式來實現(xiàn)“可編程”的目的。2-2. 各發(fā)展階段的PLC產(chǎn)品在其內(nèi)部構(gòu)成（CPU存儲器）、功

5、能以及應用領域等方面有什么區(qū)別？1.早期PLC（1969年1972年）分立元件或中小規(guī)模集成電路組成運算器、控制器與I/O通道等電子電路，構(gòu)成一臺準計算機。并采用磁芯存儲器。用戶存儲容量2K步以上。作為繼電器控制裝置的替代產(chǎn)品，控制規(guī)模小，價格昂貴，應用不廣泛。應用于邏輯順序控制、定時、計時控制。2. 中期PLC（1973年1989年）采用大規(guī)模集成電路并有8位或16位微處理器構(gòu)成CPU。采用高密度、低功耗CMOS ROM RAM存儲器，用戶存儲容量達8K步以上。特殊功能I/O模塊基本形成系列產(chǎn)品。適用于大、中規(guī)模的開關量與模擬量控制系統(tǒng)和一般聯(lián)網(wǎng)、通信監(jiān)控系統(tǒng)。價格大幅下降，應用廣泛。增加算

6、術運算及數(shù)據(jù)處理與數(shù)字通信、聯(lián)網(wǎng)功能，并采用自診斷，容錯技術以提高可靠性。3. 現(xiàn)代PLC（1990年至今）采用超大規(guī)模集成電路和先進安裝技術并采用16位或32位高速大容量微處理器芯片構(gòu)成CPU，并采用專用CPU系統(tǒng)。用戶存儲容量可達16K以上，各種智能I/O功能模塊不斷涌現(xiàn)。可構(gòu)成大型分級聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)實現(xiàn)圖像動態(tài)監(jiān)控和模擬網(wǎng)絡資源共享，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。性價比大幅提高，應用遍及工業(yè)控制各種領域并能滿足各種特殊控制要求的需要。實現(xiàn)高速、大容量信息處理并增加復雜的數(shù)據(jù)運算與數(shù)據(jù)處理功能。具備更強的自診斷和故障處理能力，可靠性更高，通信、聯(lián)網(wǎng)能力更強。2-3. PLC 具有可靠性、抗干擾能力

7、強的主要原因何在？答：1、工作原理方面 采用循環(huán)掃描、集中輸入與集中輸出的特殊工作方式。2、硬件設計方面 采用模塊式結(jié)構(gòu)并在I/O通道增加隔離、濾波、屏蔽與聯(lián)鎖等一系列先進的抗干擾措施；增加輸出聯(lián)鎖、環(huán)境控制和故障診斷與處理等電路；采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或由三CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)；采用性能優(yōu)良的開關電源等。3、在軟件設計方面 系統(tǒng)程序中設置實時監(jiān)控、自診斷、信息保護與恢復等程序與硬件電路相配合，實現(xiàn)各種各種故障的診斷、處理、報警顯示等功能。4、在制造工藝方面 采用超大規(guī)模集成電路芯片、扁平封裝電路和表面安裝技術，對電子器件進行嚴格的篩選和老化處理。2-4 PLC基本單元（主機）有哪幾部分組成

8、？各部分的作用是什么？答：PLC主機主要由4個部分組成，各部分的作用如下：1.中央處理單元(CPU)1）接受并存儲從編程設備上位機或其他外圍設備輸入的用戶程序、數(shù)據(jù)等信息；2）自診斷，即自行檢查電源、存儲器、I/O和警戒定時器的狀態(tài)以及用戶程序中存在的語法錯誤；3）PLC投入運行后，以掃描方式接受現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)等信息，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術運算等任務，并將結(jié)果送入I/O映像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器中。待所有用戶程序執(zhí)行完畢最后將輸出寄存器的位狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置。如此循環(huán)運行，實現(xiàn)輸出控制、

9、制表打印、顯示或數(shù)據(jù)通信等外部功能。2存儲器用于存放系統(tǒng)程序,編程軟器件存儲區(qū)以及用戶程序與數(shù)據(jù)存儲區(qū)。3輸入、輸出單元。PLC在程序執(zhí)行過程中要調(diào)用I/O映像區(qū)中各種輸入的開關量或數(shù)字量信號，當程序全部執(zhí)行完畢又要將I/O映像寄存器中各輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置。4電源單元 供內(nèi)部電路工作外還可提供一定容量給外部傳感器等輸入裝置使用。2-5 PLC內(nèi)部存儲空間可分為哪幾部分？各部分的存儲內(nèi)容是什么？答：1、系統(tǒng)程序存儲器 用于存放系統(tǒng)程序。包括系統(tǒng)監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷程序等等。2、應用軟件存儲器 又稱為系統(tǒng)RAM存儲區(qū)。由3部分組成，包括I/O映象區(qū)

10、（開關量、模擬量I/O）、各類編程軟器件存儲區(qū)以及用戶程序與數(shù)據(jù)存儲區(qū)（PLC技術指標中存儲容量通常就是指該區(qū)域容量）。用于PLC運行中各類信息的存、取操作。2-6. FX2系列PLC內(nèi)部供編程使用的軟器件有哪幾種？各有什么用途？答：輸入繼電器、輸出繼電器、定時器、計數(shù)器、狀態(tài)器、常數(shù)、數(shù)據(jù)寄存器、變址寄存器、地址指針寄存器。1、輸入繼電器 用于PLC投入運行后讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)。2、輸出繼電器 作用一是能提供無數(shù)常開、常閉接點用于內(nèi)部編程，二是能提供一對常開接點驅(qū)動外部負載。3、輔助繼電器 用于信號中繼、中間量寄存、建立標志等，并能提供無數(shù)對常開、常閉接點用于編程。4、狀態(tài)器 用于步進指令

11、和順序控制。5、常數(shù) 用于定時器及計數(shù)器的計數(shù)常數(shù)。6、定時器 作用相當于繼電器控制系統(tǒng)中的時間繼電器，用于定時控制。7、計數(shù)器 計數(shù)器主要用于計數(shù)控制。8、數(shù)據(jù)寄存器 用以存儲各種數(shù)據(jù)。9、變址寄存器 用于用戶程序采用變址尋址方式時存放地址修正量。10、地址指針寄存器 作為一種標號用于跳轉(zhuǎn)指令CJ或子程序調(diào)用指令CALL的跳轉(zhuǎn)或調(diào)用的地址指針。用于中斷服務子程序的地址指針。2-7. 特殊用途的輔助繼電器、數(shù)據(jù)寄存器有幾種類型？各有什么特點？答：特殊用途型 輔助繼電器可分為兩類：1、 PLC運行中一類特殊型M的通斷狀態(tài)由系統(tǒng)程序驅(qū)動，在編制用戶程序時，只能調(diào)用其接點狀態(tài)，而不得使用其邏輯線圈。

12、2、另一類特殊M的通斷狀態(tài)是由用戶程序驅(qū)動，當其線圈被接通時，由其接點動作來實現(xiàn)某一特殊功能。特殊用途數(shù)據(jù)寄存器 分為以下兩型： 1、一類特殊用途數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容是由系統(tǒng)程序?qū)懭耄脩糁荒芤曌髟床僮鲾?shù)使用，只能讀取而不能改寫。2、另一類特殊用途數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容是由用戶程序?qū)懭搿Ｔ诰幹朴脩舫绦驎r，用戶不得將它視作源操作數(shù)使用，只能視作目的操作數(shù)使用。2-8. FX2系列PLC提供幾種中斷源？其中斷指針標號（I）是如何表示的？答：提供兩類中斷源：一類是外部請求信號的中斷源，I0I5共6點，是這6個外部中斷源的中斷指針標號。中斷請求信號由高速輸入端X0X5輸入并由CPU將輸入濾波時間自動設置在50s

13、。另一類是以一定時間間隔產(chǎn)生的內(nèi)部中斷信號的中斷源。I6I8共3點，是這3個中斷源的中斷指針標號。2-9. PLC采用什么工作方式？其特點是什么？答：PLC的工作方式是采用周期循環(huán)掃描 、集中輸入與集中輸出的工作方式。各階段的工作內(nèi)容與特點如下：（1）輸入采樣階段 在輸入采樣階段輸入映像寄存器的內(nèi)容才被刷新，在此后的兩個階段中，即使輸入狀態(tài)或數(shù)據(jù)發(fā)生變化，輸入映像寄存器相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變，直至下一個掃描周期的采樣階段才會改變。（2）用戶程序執(zhí)行階段 排在梯形圖上面器件的狀態(tài)和數(shù)據(jù)在本周期會對排在其下面器件的狀態(tài)或數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，而下面被刷新器件的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只有在下一個掃描周期才會對排

14、在上面的器件產(chǎn)生影響。（3） 輸出刷新階段 優(yōu)點主要是：在用戶程序執(zhí)行過程中PLC關閉I/O通道與外界無信息交換，使系統(tǒng)可靠性和抗干擾性明顯提高；串行工作方式可避免邏輯競爭與時序失配；簡化程序設計；通過定時掃描監(jiān)視診斷CPU內(nèi)部故障，避免程序異常運行的不良后果。主要缺點：是響應滯后、速度慢。2-10.開關量輸入信號的脈沖寬度有什么限制？通常PLC開關量的輸入響應延遲為多少？答：脈沖有效電平寬度必須大于一個掃描周期才能保證在任何情況下讀入該脈沖信號。PLC通常均有1020ms的輸入響應延遲時間2-11. PLC掃描周期應包含哪幾部分時間？PLC最少響應時間是多少？I/0響應遲后的主要因素有哪些？

15、提高I/O響應速度的主要措施有哪些？答：在正常工作情況下一個掃描周期應包括以下的幾部分時間：自診斷、外部通信、采樣輸入、程序執(zhí)行、輸出刷新等。PLC的I/O響應最小時間時是：一個掃描周期T再加輸入、輸出濾波時間常數(shù)。延遲主要因素：掃描速度、輸入、輸出濾波時間、程序執(zhí)行時間。提高I/O響應速度的主要措施：有硬件和軟件兩方面措施。硬件方面的主要措施有：（1）提高掃描速度。（2）提供高速輸入端口以減小輸入濾波時間。（3）提供高速處理的特殊功能模塊供用戶選擇使用。軟件方面的措施主要有：（1）采用I/O立即刷新指令。（2）采用修改濾波時間常數(shù)指令。（3）采用中斷技術。（4）采用I/O直接刷新工作方式。2

16、-12. 何謂I/O尋址方式？PLC 的I/O尋址方式有幾種？答：工業(yè)現(xiàn)場各I/O端口與PLC內(nèi)部I/O映像區(qū)之間的對應地址關系所采用的方式謂之I/O尋址方式。PLC I/O尋址方式通常有以下幾種：1固定的I/O尋址方式。2開關設定的I/O尋址方式。3用編程器設定的I/O尋址方式。2-13. PLC 的開關量輸入與輸出方式有哪幾種？輸入、輸出電路包含哪些基本部分？構(gòu)成模擬量I/O映象區(qū)的方式有哪幾種？答：有3種輸入方式：（1）直流輸入方式。（2）交流輸入方式。（3）交直流輸入方式。有3種輸出方式。（1）繼電器輸出方式。（2）晶體管輸出方式。（3）晶閘管輸出方式輸入、輸出電路包含的基本部分：輸入

17、為整流、光電隔離、濾波、發(fā)光二極管指示（LED）等幾部分組成。輸出為指示、光電隔離、放大、二極管吸收保護、檢測、故障指示和繼電器等幾部分組成。模擬量I/O映象區(qū)的方式有3種：1、將連續(xù)變化的物理量轉(zhuǎn)換成標準的電壓或電流信號，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將標準電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入到PLC中。2、在輸出刷新階段將I/O映象區(qū)中的數(shù)字量通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊（D/A轉(zhuǎn)換輸出模塊）轉(zhuǎn)換成電流或電壓信號輸出驅(qū)動外部負載。3、設置有專門的模擬量I/O映像區(qū)。2-14. PLC的定時器是如何組成的？采用何種計時方式？當前值和線圈邏輯狀態(tài)是如何刷新的？產(chǎn)生計時誤差的原因是什么？答：PLC的定時器是由軟件構(gòu)成。計時方式：每

18、個定時器在系統(tǒng)軟件RAM區(qū)中，占用兩個16位數(shù)據(jù)寄存器，用于存放計時設定值。，同時每個定時器還要占用3個位元件。一個為復位位，當該位狀態(tài)為1，則當前值寄存器清零。第二位為計時位，若該位為1同時復位位為0，表示計時條件滿足，該定時器開始計時，若該位狀態(tài)為0，則表示計時條件不滿足，定時器不工作。第三位是定時器線圈的邏輯狀態(tài)位，該位為0表示定時時間未到，該位為1則表示定時時間到。在用戶程序中可調(diào)用該位狀態(tài)去實現(xiàn)計時控制功能。當前值和線圈邏輯狀態(tài)的刷新：當PLC投入運行后，不同計時單位的硬件計數(shù)器便開始對本掃描周期進行計數(shù)，并將計數(shù)值存入相應的數(shù)據(jù)寄存器，當CPU 掃描到END或FEND指令時，各硬件

19、計數(shù)器當前值清零，同時將相應的各數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)的數(shù)依次累加到對應計時單位并滿足計時條件的各定時器的當前值寄存器中，完成一次定時器當前值刷新工作。2-15. FX2系列PLC內(nèi)部提供哪些類型的定時器？各類定時器的計時分辨率和計時范圍是多少？設定值K是如何計算？答：有普通定時器和保持型定時器。計時分辨率1、為100ms(T0T199)和10ms(T200T245)，2、為T246T255共10點為保持型定時器，計時分辨率分別為1ms（T246249）和100ms(T250T255)。計時范圍=16位保持型數(shù)據(jù)寄存器（132767）計時分辨率（S）K=定時值（S）/計時分辨率（S）2-16. PLC的計數(shù)器是如何組成的？FX2系列PLC內(nèi)部提供哪些類型的計數(shù)器？采用何種計數(shù)工作方式？各類計數(shù)器的最高頻率如何確定？答：PLC的計數(shù)器也是由軟機組成，每個計數(shù)器在系統(tǒng)軟器件RAM區(qū)中占用2個或4個16位數(shù)據(jù)寄存器，一個（或兩個）字元件為保持型用以存放計數(shù)設定值，另一個（或兩個）用以存放計數(shù)當前值。兩種類型計數(shù)器，一類是內(nèi)部信號計數(shù)器，其中C0C199加計數(shù)器共200點，C200C234為32位雙向（加/減）計數(shù)共35點