可编程控制器原理及应用第1-3章课后答案

1、第一章1. 什么是可编程控制器？可编程控制器是一种工业控制计算机， 简称（ ）或（ ） 因为个人计算机也简称（ ），为避免和个人计算机相混淆， 一般简称可编程控制器为。2. 什么是可编程控制器的接口电路？可编程控制器的接口电路 由哪几部分组成？接口电路的作用是什么？ 接口电路是可编程控制器连接外部设备的接口电路。 接口电路包括输入模块、输出模块、编程器接口、存储 器接口、扩展板接口、特殊模块接口和通讯接口。接口电路是可编程控制器和外界交换信息的通道。接口 电路实现可编程控制器与外部设备的信息交换。输入模块用 来接收和采集输入信号，输出模块用来把可编程控制器产生 的控制信号传送到其控制对象上。3

2、. 什么是软继电器？试比较软继电器和真实的继电器的异同。 可编程控制器中的输入继电器、输出继电器、辅助继电 器、定时器等称为软继电器（软电器） ，它们只是用来描述可 编程控制器的控制功能的一种等效电器， 不是真正的继电器。 相同点电气结构相同： 均由线圈和触点 （常开触点和常闭触点）组成。工作原理相同：当线圈通电时，常开触点闭合，常闭触 点断开；当线圈断电时，常开触点断开，常闭触点闭合。 不同点电气符号不同： 真实继电器的电气符号由国家标准规定， 软继电器的电气符号由可编程控制器厂家规定。触点数量不同：真实继电器只有有限对触点，软继电器 有无穷对触点。形态不同：真实继电器有形状、有尺寸，是一种

3、实实在 在的电器实体； 软继电器只是计算机中的存储位或存储单元， 是电子电路。控制功能的实现方式不同：真实继电器通过真实继电器 的触点状态的变化来实现其控制功能，而软继电器则是通过 执行控制程序来实现其控制功能。驱动方式不同：可编程控制器通过软件 “置 1”或“置 0”存储位来改变软继电器的工作状态，只要存储位“置1”或“置 0”，对应的软继电器即可可靠工作；真实继电器通过 使线圈通电或断电来改变软继电器工作状态，线圈电压必须 达到规定的值，真实继电器才能可靠工作。工作可靠性和寿命不同：软继电器工作可靠性高、寿命 长；真实继电器工作可靠性相对低、寿命相对短。4. 什么是可编程控制器的输入点？输

4、出点？点数？广义地说，可编程控制器上输入信号（数字信号或模拟信号）的一个通道称为一个输入点，可编程控制器上输出信号（数字信号或模拟信号）的一个通道称为一个输出点，可 编程控制器的所有输入点和输出点的总和称为可编程控制器 的点数。 狭义的点数仅指输入继电器与输出继电器的总数 （输入输出信号为数字信号） 。5. 什么是可编程控制器的梯形图？把选用的可编程控制器的等效电器连成的等效控制电路 图称为可编程控制器的梯形图。梯形图是使用可编程控制器 时，面向使用者，用来描述可编程控制器的控制功能的一种 形象的图形。梯形图在可编程控制器内体现为程序，即用户 程序。6. 什么是可编程控制器的连接图？ 可编程控

5、制器与其外设的连接图称为可编程控制器的连 接图。7. 可编程控制器的结构形式有那几种？各有何特点？ 如何选择可编程控制器的结构形式？从结构上看，可编程控制器有主机扩展式和模块式两种。主机扩展式可编程控制器的部分、存储器部分、接口电 路部分及内部电源做成一个整体，装在一个机箱内形成一台 完整的可编程控制器。当主机满足不了使用要求时，可以加 各种模块（例如模块、通讯处理模块、模块）进行扩展。系 列可编程控制器就属于主机扩展式可编程控制器。主机扩展式可编程控制器价格便宜，性价比高，体积较 小，控制规模相对小些，处理能力相对弱些。模块式可编程控制器的部分、存储器部分、输入接口电 路部分、输出接口电路部

6、分、数据交换接口电路（如通讯接 口）部分及内部电源都做成单独的模块，使用时选择好这些 模块后，再把所有模块插在母板（母板就是计算机总线）上 组合成一台完整的可编程控制器。模块式可编程控制器的系统构成比较灵活，扩展方便， 容易维修，体积较大。中高档的可编程控制器一般做成模块式。相对而言，模 块式可编程控制器的控制规模大， 可以完成复杂的逻辑控制， 可以完成闭环控制，具有较强的数据处理能力，可以完成矩 阵运算、函数运算，可以完成数据管理工作，有更强的通讯 能力。控制规模不太大、处理速度、处理能力要求不太高时， 可选用主机扩展式，反之，选用模块式。8. 可编程控制器的输出模块连接控制对象时，有几种接

7、线方 法？如何选用这些接线方法？输出模块的接线可采用分组汇点式（每组输出元件拥有 一个公共端） 或采用汇点式（全部输出元件拥有一个公共端） 。 输出模块连接的所有控制对象的电压等级和类型都相同时， 采用汇点式；输出模块连接的控制对象的电压等级或类型不 相同时，采用分组汇点式。9. 可编程控制器的输出模块有几种类型？如何选择可编程控制 器的输出模块的类型？可编程控制器的输出模块的类型有晶体管型（T）、可控硅型（S）、继电器型（R）。晶体管型只能驱动直流负载，可 控硅型只能驱动交流负载，继电器型则既能驱动直流负载， 也能驱动交流负载。根据负载类型、电源类型、要求的输出响应速度选择可编程控制器的输出

8、模块。晶体管型（T）、可控硅型（S）输出 响应速度快。第二章1可编程控制器有哪些软电器？这些软电器中哪些用八进制编 号？哪些用十进制编号？ 可编程控制器中的软电器有：输入继电器、输出继电 器、辅助继电器、定时器、计数器、状态继电器。 输入继电器和输出继电器采用八进制编号，其它软电器采用十进制编号。2比较输入继电器、输出继电器和辅助继电器的异同。相同点电气结构相同： 均由线圈和触点 （常开触点和常闭触点） 组成。工作原理相同：当线圈通电时，常开触点闭合，常闭触 点断开；当线圈断电时，常开触点断开，常闭触点闭合。触 点在梯形图中的使用次数不受限制。不同点编号不同：输入继电器编号为“ X 3位数字”

9、，如 X000、X001;输出继电器编号为“ Y+ 3位数字”，如 Y000 Y001; 辅助继电器编号为“ M+数字”，如 M0 M120等。用途不同：输入继电器和输入模块相对应，用来接收和 采集输入信号，输入继电器的线圈不能出现在梯形图中。输 出继电器和输出模块相对应，用来把可编程控制器产生的控 制信号传送到其控制对象上。辅助继电器是可编程控制器的内部电器，只用在梯形图内，与其它软电器配合实现各种控制功能， 与输入输出无直接关系， 辅助继电器的种类比较多， 数量也较多，有些辅助继电器具有特殊功能。3定时器有哪几种类型？说明每种定时器的结构和工作原理。定时器分类按定时精度分，定时器有 1 定

10、时器、 10 定时器、 100 定 时器。按定时器定时时间是否可以累加，定时器分为非积算型定时器和积算型定时器。定时器结构 定时器由线圈和触点组成，但线圈的通电或断电时刻与 其触点的状态转换时刻不同步。 非积算型定时器的工作原理非积算型定时器的线圈通电时，定时器开始计时（每个计数脉冲来临时定时器当前值加1），时间到（计数当前值 =计数设定值）则定时器常开触点闭合，常闭触点断开。系统或线圈断电时停止计时并复位，定时器常开触点断开，常闭 触点闭合，定时器当前值回 0。 非积算型定时器的工作原理积算型定时器的线圈通电时，定时器开始计时，线圈断电时，定时器停止计时，但不复位，线圈再通电时，定时器在上次

11、通电时的计时结果上继续累加时间，时间到则定时器常开触点闭合，常闭触点断开。积算型定时器必须用复位指 令复位，复位后，定时器常开触点断开，常闭触点闭合，定 时器当前值回 0。系统断电也不会让积算型定时器复位。4定时器有 1定时器、 10 定时器、 100定时器，这里的 1、10、 100 的含义是什么？定时器通过对可编程控制器内的方波信号的计数来实现 计时。根据定时器计数的方波信号的周期，定时器分为 1 定 时器（对周期 1 的方波计数） 、10 定时器（对周期 10 的方波 计数）、100 定时器（对周期 100的方波计数）。1 定时器的定 时精度是 1， 10 定时器的定时精度是 10， 1

12、00 定时器的定时 精度是 100。5如何设定和计算定时器的定时时间？ 使用定时器时，先要选择定时器类型（积算型或非积算 型）及定时精度（ 1、10 或 100），然后要设置定时时间。定 时时间是通过设定计数次数来设置的，定时器的定时时间按 下式计算：定时时间=计数次数X定时精度。6什么是定时器的设定值？什么是定时器的当前值？ 人为指定的规定定时器定时时间的数值称为定时器的设 定值，设定值规定了定时器线圈通电时刻与定时器触点动作 时刻的时间差，设定值规定了定时器触点动作时刻滞后于定 时器线圈通电时刻的时间。定时器开始计时后，至考察时刻时间的累计值（计数值）称为定时器的当前值7什么是低速计数器？

13、低速计数器有哪几种类型？说明每一种 低速计数器的结构和工作原理。低速计数器对低速脉冲计数，低速计数器的计数信号由 可编程控制器的软电器或外部电器产生，计数频率最大为扫 描周期的倒数，在几十至几百赫兹之间。低速计数器有 16 位增计数器和 32 位增减双向计数器 两类。低速 16 位增计数器的设定值寄存器和当前值寄存器都 是16位寄存器，计数器设定值有效范围是132767,它只能作加法计数。 低速 32 位增减双向计数器的设定值寄存器 和当前值寄存器是 32 位寄存器，设定值有效范围为 21474836482147483647。32位增减双向计数器可作加 法计数和减法计数，计数方式用特殊辅助继电

14、器M8200M8234 来设定。当特殊辅助继电器置1 时，其对应的双向计数器按减法计数方式计数；当特殊辅助继电器置 0 时，其对 应的双向计数器按加法计数方式计数。计数器由计数装置和触点组成，计数装置（包括计数端 和复位端）用来改变触点的状态。计数端和复位端分别由一 条由各种触点组成的电路控制。计数器的复位电路时，计数器进入计数状态。每来一个 计数脉冲计数一次 （上升沿计数） ，即控制计数端的电路每次 由f时，计数器计数一次。当计数器计数到设定值时，计数 器触点动作，常开触点闭合，常闭触点断开，计数当前值不 再增加。计数器的复位电路时，计数器进入复位状态，常开触点 断开，常闭触点闭合，计数当前

15、值回 0。复位电路具有优先 权：复位电路时，即使有计数脉冲，计数器也不会计数；复 位电路时，计数器立即复位。计数器的复位电路时，计数器进入计数状态。每来一个 计数脉冲计数一次 （上升沿计数） ，即控制计数端的电路每次 由f时，计数器计数一次。低速32位双向计数器作增计数时， 当计数值达到或超过设定值时，触点动作并保持（常开触点 闭合，常闭触点断开） ，只要有计数脉冲， 计数器继续计数（计 数当前值继续增加） ；而作减计数时， 计数值小于设定值时触 点复位（常开触点断开， 常闭触点闭合），但计数当前值不回 0 ，只要有计数脉冲， 计数器继续计数 （计数当前值继续减少） 。 32 位增减双向计数器

16、是循环计数器，若当前值已为 2147483647时，再计一次数，则当前值变为 2147483648； 同样，若当前值已为 2147483648 时，再计一次数，则当前 值变为 2147483647。计数器的复位电路时，计数器进入复位状态，常开触点 断开，常闭触点闭合，计数当前值回 0。复位电路具有优先 权：复位电路时，即使有计数脉冲，计数器也不会计数；复位电路时，计数器立即复位。8如何设定低速计数器的增减计数方向？32 位增减双向计数器可作加法计数和减法计数， 计数 方式用特殊辅助继电器 M8200-M8234来设定。当特殊辅助继 电器置 1 时，其对应的双向计数器按减法计数方式计数；当 特殊

17、辅助继电器置 0 时，其对应的双向计数器按加法计数方 式计数。9什么是低速计数器的当前值和设定值？ 计数器的设定值是人为指定的一个数值，设定值规定了 计数器开始计数后，计数器触点动作的条件。计数器开始计 数后，至考察时刻计数值的累计值称为计数器的当前值。11、什么是时序图？时序图的用途是什么？描述电器状态和电路状态与时间的关系的图形成为时序 图。时序图既可用来描述软电器的线圈的通电时刻、 断电时 刻、通电状态持续时间、 断电状态持续时间； 也可用来描述软电 器的触点的闭合时刻、 断开时刻、 闭合状态持续时间、 断开状态 持续时间。12、M8000、M8001、M8002、M8003、M8011

18、、M8012、M8013、M8014 是什么类型的电器？画出这些电器的工作时序图并说明其 时序图的含义。M8000、M8001、M8002、M8003、M8011、M8012、M8013、M8014是触点利用型特殊辅助继电器，线圈状态由可编程控制器的系统程序确定，用户只能利用其触点。序号电器功能时序图1M8000运行监视继电器，可编 程控制器开机运行时，M8000自动接通RUNMROOI1L112M8001运行监视继电器，可编 程控制器开机运行时，M8001自动断电3M8002初始脉冲继电器，可编程控制器开机运行后，M8002自动接通一个扫 描周期RUN4M8003初始脉冲继电器，可编程控制器

19、开机运行后，M8003自动断开个扫 描周期itsjMffi5M8011内部时钟脉冲继电器， 可编程控制器上电后（不论是否运行），自动产生周期为10的方波yiiiLTLrLrLrLrLrLrLI l上电内部时钟脉冲继电器，可编程控制器上电后M8012（不论是否运行），自动产生周期为100的方波 内部时钟脉冲继电器，可编程控制器上电后M8013（不论是否运行），自动产生周期为1s的方波 内部时钟脉冲继电器，可编程控制器上电后M8014（不论是否运行），自动1 1Imin±产生周期为1的方波13. 什么是逻辑表达式？逻辑表达式的用途是什么？逻辑表达式是由逻辑变量经过逻辑运算构成的表达式。代

20、表线圈的逻辑变量单独放在“=”的一边，“=”的另一边放 上由代表触点的逻辑变量经过逻辑运算构成的表达式，这个表达式由逻辑加运算符“ +”、逻辑乘运算符“.”、逻辑非运 算符“-”、括号构成，表示触点之间的连接关系， “逻辑加” 用来表示“触点并联”，“逻辑乘”用来表示“触点串联”，“逻 辑非”用来表示“常闭触点”（即常开触点的状态取反）。逻辑表达式通过计算由代表触点的逻辑变量组成的表达 式的逻辑值，确定线圈的逻辑值，再由线圈的逻辑值确定线 圈控制的触点的逻辑值，进而分析电路状态。14什么是数据寄存器？数据寄存器的字长是多少？如果要存储 到数据寄存器中的数据的字长比数据寄存器的字长大， 如何 使

21、用数据寄存器来存放这样的数据？用来存储数值数据的寄存器是数据寄存器。数据寄存器的字 长为 16，如果要存储数据寄存器中的数据的字长比 16 大，可以 使用多个编号相邻的 16 位数据寄存器来构造， 编号大者为高位， 编号小者为低位。15什么是文件寄存器？ 用来存储成组数据的寄存器为文件寄存器，例如统计计算数据、 控制参数、现场采集的数据。16什么是变址寄存器？ 用来存放数值增量并可以修改软电器的地址号的寄存器为变址 寄存器。17什么是指针？指针有哪几种类型？ 指针是一个用来记录程序转移时的入口地址变量或寄存器。 主要 有分支指针、中断指针两个类。 中断指针根据中断的不同又分为： 输入中断指针、

22、定时器中断指针、计数器中断指针（针对2N 系列）。18什么是位元件、字元件、双字元件和位组合元件？ 只有两种状态的元件为位元件；占用 2B 存储状态的元件称为字元件；由两个字元件组合而成，占用4B存储状态的元件为双字元件。用位元件组成字长可变化的软元件为位组合元件。19. 写出图2.53和图2.54对应的指令程序。X000Y001XOOI0X0000X0009M121Y 0011M10102X0012X002113Y 0013M2012M1004M21413M1015Y 0025M2114M1006X01015Y 0007X0118M11图2.54 题19图图2.53 题19图M214F20.

23、 写出图2.55对应的指令程序。图中指令和指令是什么指令?指令和指令的用途是什么?X(XX)-IHX010HHMil卄SETM100X001 MIOHIY002HHRSTM1000X0001 X0102 X0013 M1044 M11图2.55 题20图6 M1007 M1008 M1019 Y 00210 M100指令是置位指令，用来使操作对象置1指令是复位指令，用来使操作对象置021. 写出图2.56对应的指令程序。图中指令和指令是什么指令?指令和指令的用途是什么?X020Tl-X0214FYOOlHHM50卄MIOOHFMI01HPPLSM100PLFMl 01SETY000RSTM12

24、0题21图6 M1017 M1008 Y 0009 M10110 M120用来使操作对象在电路由f时接通用来使操作对象在电路由f时接通图 2.560X0201 X0212 Y 0013 M5044 M100:上升沿微分脉冲输出指令，一个扫描周期的时间；:下降沿微分脉冲输出指令，一个扫描周期的时间；22. 写出图2.57对应的指令程序。、指令的功能是什么?X001X(XJ2HIFM20HtFXOIl111M 21thX030Alb图2.57 题22图0 XOO11 X0102 X0023 X01145 M2006 M1217 M258 X0309 M2015M20指令、指令、指令检测触点状态变化

25、的上升沿，当上升沿到 来时，使其操作对象接通一个扫描周期;指令、指令、指令检测触点状态变化的下降沿，当下降沿到 来时，使其操作对象接通一个扫描周期；23. 用堆栈指令写出图2.58对应的指令程序。oXO1O10M13201X01111M1521M202M10012M1622M213M1011323M100414M17245M211525Y 0106Y 0251626M26717X00527M278Y 02718X00728M1159X00119Y 01024.用主控指令写出图2.58对应的指令程序。0X01048Y 0271X0115M219X0012M1006Y 02510M133M1017

26、11M15XOIOxonxooiM13M1OOHHM1O1M21T卜YO25MI15 M161M1a17X005X007IHM20M21Y027YO1OT卜M26卄M27井12M1618X00524Y 0101319X00725M2614M1720Y 01026M271521M2027M11516NO22M2128N017M5023M10025.指令的功能是什么？用来标记用户程序存储区的最后一个存储单元。第三章1. 可编程控制器是如何实现其控制功能的？可编程控制器实现 其控制功能的方式与继电器 -接触器系统实现控制功能的方 式有何不同？ 继电器-接触器控制系统是通过继电器和接触器触点 状态的变

27、化来实现其控制功能。 可编程控制器则是通过执行控制程序来实现其控制功2. 可编程控制器的控制程序包含哪些功能模块？可编程控制器采用什么样的方式执行其控制程序？ 可编程控制器的控制程序大致由三大模块构成。第一个大模块是初始化模块，当可编程控制器上电后，即进行系统初始化。例如，使系统的某些存储区清 0,将特殊寄存器（单元或位）置位或清0,设置模块的工作方式等。第二个大模块是实现系统控制功能的模块，在这个模 块中，系统接受外部输入信号，根据外部输入信号执 行用户程序，按照用户程序的执行结果输出控制信号， 去影响可编程控制器的控制对象的行为。在这个模块 中，还要进行通讯处理，实现可编程控制器与可编程

28、控制器之间的信息交换，或实现可编程控制器与其它 设备（如上位计算机、智能仪表、远程设备、变频器 等）之间的信息交换。第三个大模块是保证可编程控制器可靠性的模块，这 个模块能对可编程控制器自身是否正常进行自我诊 断。例如，判断电池电压是否已降至允许电压最小值 以下，判断是否有硬件故障（、存储器、设备是否正 常），判断通讯是否异常等。如果自检不正常，可编程 控制器中的异常继电器接通，可编程控制器面板上的 出错指示灯亮，特殊寄存器中将存入错误代码。当出 现致命错误时，可编程控制器被强制为状态，用户程 序不再被执行。 可编程控制器采用循环方式周期性地执行其控制程序 中的各个功能模块，3可编程控制器的工

29、作过程主要包含哪几个阶段？每个阶段实现什么功能？ 输入采样：可编程控制器上电且状态开关置于后，首 先进入输入采样阶段。在这个阶段，可编程控制器扫 描所有输入端子，并将接在各输入端子上的各种触点 的状态（0 状态或 1 状态）读入，并保存在相应的存储 区中。保存输入信号状态的存储区称为输入映像区， 在输入采样阶段，输入映像区的值被刷新。 通讯处理：输入采样阶段结束后，可编程控制器开始 通讯处理阶段，实现可编程控制器与其它智能设备之 间的信息交换。可编程控制器从其它设备接受的信息 存入接收缓冲区，而要传送给其它智能设备的信息则 需事先写入发送缓冲区。 执行用户程序：通讯处理阶段结束后，可编程控制器

30、 自动进入执行用户程序阶段。在这个阶段，可编程控 制器利用输入映像区中的值以及接收到的通讯数据， 按从上到下的顺序执行用户程序，产生中间结果及要 输出以影响控制对象行为的控制信号。中间结果是 M 电器、S电器等内部电器的状态，输出信号是丫电器的 状态，输出信号保存在 Y 电器对应的存储区中，存储 输出继电器状态的存储区称为输出映像区。 输出刷新：用户程序执行完后，可编程控制器进入输出刷新阶段。在这个阶段，可编程控制器把输出映像 区中的值送至输出锁存器， 输出锁存器的状态被刷新， 输出锁存器的新状态通过输出端子施加到可编程控制 器的控制对象上，以影响控制对象的行为。输出刷新 完成后，可编程控制器

31、自动开始新的输入采样阶段， 之后，周而复始地重复上述四个阶段，直到可编程控 制器关机或进入状态。4什么是可编程控制器的扫描周期？决定可编程控制器扫描周 期的主要因素是什么？扫描周期越长越好还是越短越好？ 可编程控制器的控制程序的各个模块均被执行一次所 需要的时间称为扫描周期。扫描周期是可编程控制器 的一个重要技术指标。 可编程控制器正常工作后，执行通讯处理程序所需要 的时间与网络的复杂程度及通讯的数据量大小有关， 执行用户程序所需要的时间与用户程序的长短有关， 执行其它程序模块所需要的时间是固定的，所以，可 编程控制器的扫描周期的长短主要由通讯时间和执行 用户程序的时间决定。当然，可编程控制器

32、的扫描周 期还与的运算速度、点的多少、扩展模块的多少有关。 扫描周期反映出可编程控制器的处理速度，越短越好。扫描周期越短，输入信号和输出信号的同步性越好。P'LL上电5. 可编程控制器有输入信号后，将有相应的输 出信号，这两种信号是否同步？为什么？如 果不同步，它们之间的时间差会有多大？ 不同步。 可编程控制器的工作过程主要由输入 采样、通讯处理、执行用户程序、输出刷新四个阶段组成，这四个主要工作阶段有严格的 先后顺序，一个阶段结束后，才开始下一个阶段，四 个阶段在时间上没有重叠，如图所示。 输入采样阶段输入信号，输出刷新阶段才输出信号，而输出刷新阶段滞后于输入采样阶段，因此，可编程 控制器的输出信号滞后于产生这些输出信号的输入信 约几个扫描周期6. 阅