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 PLC ( Programmable Logic Controller ) 或 PC ( Programmable Controller )。因为个人计算机也简称 PC(Personal Computer )， 为避免和个人计算机相混淆，一般简称可编程控制器为PLC。2. 什么是可编程控制器的 I/O 接口电路可编程控制器的 I/O 接口 电路由哪几部分组成 I/O 接口电路的作用是什么I/O 接口电路是可编程控制器连接外部设备的接口电路。I/O 接口电路包括输入模块、输出模块、编程器接口

2、、存 储器接口、扩展板接口、特殊模块接口和通讯接口。I/O 接口电路是可编程控制器和外界交换信息的通道。 I/O 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. 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

3、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

4、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出点 I/O 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 I/O 点数。 狭义的 I/O 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

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 I/O 连接图 可编程控制器与其外设的连接图称为可编程控制器的 I/O 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 CPU部分、存储器部分、 I/O 接口电路部分及内部电源做成一个整体， 装在一个机

6、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 I/O 模块、通讯处理模块、 A/D 模块）进行 扩展。FX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 CPU 部分、存储器部分、输入接 口电路部分、 输出接口电路部分、 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，

7、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

8、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、

9、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 “X3 位数字 ”，如 X000、 X001；输出继电器编号为 “Y3 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

10、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 1ms 定时器、 10ms 定时器、 100ms 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

11、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，

12、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 1ms 定时器、 10ms 定时器、 100ms 定时器，这里 的 1ms、 10ms、 100ms 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 1ms定时器（对周期 1ms 的方波计数）、10ms 定时器（对周期 10ms 的方波计数）、 100ms 定时器（对周期 100ms 的方波计数）。 1ms 定时器的定时精度是 1ms， 10ms 定时器的定时精度是 10ms， 100ms 定时器的定时精度是 100ms。5如何设定和计算定时器的定时时间 使用定时器

13、时，先要选择定时器类型（积算型或非积算 型）及定时精度（ 1ms、10ms 或 100ms），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×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

14、。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 1 32767，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 48 47。 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

15、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 OFF 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 OFFON 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 ON 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：

16、复位电路 ON 时，即使有计数脉冲，计数器也不会计数； 复位电路 ON 时，计数器立即复位。计数器的复位电路 OFF 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 OFFON 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

17、计数器是循环计数器，若当 前值已为 47 时，再计一次数，则当前值变为 48；同样， 若当前值已为 48 时，再计一次数，则当前值变为 47。计数器的复位电路 ON 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 ON 时，即使有计数脉冲，计数器也不会计数； 复位电路 ON 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 特殊辅助继电器置 0 时，其对应

18、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、M8012、M8013、

19、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2M8001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4M8003初始脉冲继电器，可编 程控制器开机运行后， M8003 自动断开一个扫 描

20、周期5M8011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 10ms 的方 波M8012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 100ms 的方M8013M8014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 1s 的方波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 1min 的方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。代表线圈的逻辑变量单独放在

21、“ =”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， 如何使用 数据寄

22、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、定时器中断指针、

23、计数器中断指针（针对 FX2N 系列）。18什么是位元件、字元件、双字元件和位组合元件只有 ON/OFF 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写出图和图对应的指令程序。图题 19 图图题 19 图0 LDX0005 ORIM211 ORY0016 LDX0102 ANIX0010 LDX0007 ANDX0113 OUTY0011 ANDM108 LDM114 LDIM212 LDX0029 ANIM125 OUTY0023 ANIM2010 ORB4 O

24、RB11 ANB12 OUT M10013 OUT M10114 ANIM10015 OUTY00020写出图对应的指令程序。 图中 SET指令和 RST指令是什么指令 SET指令和 RST指令的用途是什么图 题 20 图0 LD X0001 AND X0102 LD X0013 ANI M104 ORB5 AND M116 SETM1007 LDM1008 ANDM1019 ORY00210 RST M100SET指令是置位指令，用来使操作对象置1RST指令是复位指令，用来使操作对象置021写出图对应的指令程序。 图中 PLS指令和 PLF指令是什么指 令 PLS指令和 PLF指令的用途是什

25、么0LDX0206PLFM1011ANIX0217LDM1002LDY0018SETY0003ANDM509LDM1014ORB10RSTM1205PLSM100图 题 21 图OFFONPLS：上升沿微分脉冲输出指令，用来使操作对象在电路由ON 时接通一个扫描周期的时间；PLF：下降沿微分脉冲输出指令，用来使操作对象在电路由OFF时接通一个扫描周期的时间；22写出图对应的指令程序。 LDP、 LDF、ANDP、 ANDF、ORP、ORF指令的功能是什么图 题 22 图0LDX0016OUTM2001ANDPX0107LDPM1212LDFX0028ANDM253ANDFX0119ORFX03

26、04ORB10OUTM2015ORPM20LDP指令、ANDP指令、ORP指令检测触点状态变化的上升沿，当上升沿到来时，使其操作对象接通一个扫描周期；LDF指令、ANDF指令、ORF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用堆栈指令写出图对应的指令程序。0LDX01010ANDM1320MRD1ANDX01111LDM1521LDM202LDM10012ANIM1622ANDM213ANIM10113ORB23OUTM1004ORB14ORM1724MPP5LDM2115ANB25LDY0106ANDY02516MPS26ORM267ORB17LDIX0

27、0527ANIM278ORIY02718ANDX00728OUTM1159LDX00119OUTY01024用主控指令写出图对应的指令程序。0LDX0104ORB8ORIY0271ANDX0115LDM219LDX0012LDM1006ANDY02510ANDM133ANIM1017ORB11LDM1512ANI M1618LDIX00524LDY01013ORB19ANDX00725ORM2614OR M1720OUTY01026ANIM2715ANDB21LDM2027OUTM11516MC N022ANDM2128MCRN017SP M5023OUTM10025END指令的功能是什么用来

28、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 I/O 模块的工作方式等。第二个大模

29、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 I/O 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（ CPU、存储器、 I/O 设备是否正常），判 断通讯是否异常等

30、。 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 STOP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 RUN 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

31、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 Y 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