电气控制技术与PLC刘华波课后部分参考答案

PLC概述当我们选择PLC时，通常要考虑哪些性能指标？（1）I/O点数、（2）存储器容量、（3）扫描速度、（4）指令种类和条数、（5）内存分配及编程元件的种类和数量2、请总结S7-200与S7-1200SMART的异同。参考答案：SIMATICS7-200SMART是西门子公司针对中国小型自动化市场客户需求设计研发的一款高性价比小型PLC产品。S7-1200作为西门子公司近些年新推出的紧凑型控制器，定位在原有的SIMATICS7-200和S7-300产品之间。它与S7-200和S7-300之间的区别和差异主要体现在几个方面：硬件、通信、工程、存储器、功能块、计数器、定时器、工艺功能等。3、对比S7-1200，总结S7-1500的特点。参考答案：S7-1500是西门子公司近年新推出的模块化结构的PLC，其主要特点概述如下。（1）更为强大的CPU资源更为丰富充足。以CPU1516-3PN为例，其块的总数最多为6000个，数据块最大5MB，FB、FC、OB最大512KB，用于程序的工作存储器5MB，用于数据的工作存储器1MB。定时器、计数器分别有2048个，IEC定时器、计数器的数量不受限制。位存储器（M）16KB。I/O模块最多8192个，过程映像分区最多32个，过程映像输入、输出分别为32KB，每个机架最多32个模块。运动控制功能最多支持20个速度控制轴、定位轴和外部编码器，有高速计数和测量功能。插槽式装载存储器最大2GB，可存储项目数据、归档、配方和有关的文档。运算速度更快。以CPU1516-3PN为例，位操作指令的处理时间典型值为10ns，浮点数运算指令的处理时间典型值为64ns。AI、AO模块的分辨率均为16位，8点AI模块每个模块的转换时间为125μs。数字量输入模块具有50μs的超短输入延时。用于计数、测量和定位输入的工艺模块TMPosInput的最高信号频率为1MHz，4倍速时为4MHz。可用RS-422接口连接脉冲编码器，支持等式模式、诊断中断和硬件中断。采用PROFINETIRT通信可以保证确定的反应时间和高精度的系统响应，最短循环时间为250μs。集成各种工艺功能S7-1500的运动控制功能集成在CPU模块中，不需要附加的运动控制模块。通过编程软件博途（TIAPortal）创建项目和组态工艺对象，利用博途提供的符合PLCopen标准的运动控制指令控制工艺对象。运动控制可以使用具有PROFINETIOIRT和PROFIdrive接口的驱动器，或使用模拟量设定值的驱动器。运动控制功能支持速度控制轴、定位轴和外部编码器工艺对象。S7-1500的CPU都有集成的跟踪（TRACE）和逻辑分析器功能，跟踪功能可循环记录最多16个变量，便于查找偶发错误，对程序和动作进行实时诊断，用于调试和优化用户程序，尤其适用于运动控制和优化驱动器。记录数据保存在设备上，在需要时可以用编程设备读出和永久保存。可以用曲线图和信号表来评估测量的结果，也可以将测量结果作为一个文件导出和导入。S7-1500CPU集成的PID控制器有PID参数自整定功能。PID3步（3-Step）控制器是脉冲宽度调制输出的控制器，此外还有适用于带积分功能的外部执行器（如阀门）的PI步进控制器。使用F型控制器，可实现故障安全自动化，故障安全程序和标准程序使用同样的工程设计和操作理念。可以用安全管理编辑器定义和修改安全参数。更全面的安全保护机制S7-1500提供全面的安全保护机制，加密算法可以有效防范未经授权的访问和修改，可以避免设备被仿造。可通过绑定SIMATIC存储卡或CPU的序列号，确保程序无法在其它设备中运行。这样的程序不能拷贝，只能在指定的存储卡或CPU上运行。访问保护功能提供一种全面的安全保护功能，可防止未经授权的项目计划更改，专有的数据校验机制可识别修改过的工程数据。可为各用户组分别设置访问密码，确保具有不同级别的访问权限。使用带有安全功能的工业以太网模块CP1543-1，加强了集成防火墙的访问保护。系统对传输到控制器的数据进行保护，防止通过HMI进行未经授权的访问。控制器可以识别发生变更的工程组态数据或者来自陌生设备的工程组态数据。通过CPU内置的显示屏，可快速访问各种文本信息和详细的诊断信息，便于全面了解工厂的所有信息，从而实现全工厂透明化。支持在运行过程中对显示屏进行热插拔操作，可以通过博途软件设置显示屏的操作密码。更好的兼容性通过集成的移植工具，S7-300/400的项目可以移植到S7-1500，实现对现有专有知识的投资保护。可以通过复制功能将S7-1200的程序转换到S7-1500。通过将硬件数据上传到工程组态，可实现各种硬件的快速准确识别。可上传包括符号和注释的整个项目，维修操作时无需打开当前项目。可通过Web浏览器或SD卡读卡器，快速访问设备组态数据，与控制器进行双向数据交换。第6章S7-1200的硬件结构和安装维护1、S7-1200PLC由哪几部分组成的？参考答案：微处理器、集成电源、输入电路和输出电路等。2、S7-1200支持的通信类型有哪些？参考答案：I-Device，PROFINET，PROFIBUS，远距离控制通信，点对点（PtP）通信，USS通信，ModbusRTU，AS-i，I/OLinkMASTER等。3、请总结S7-200与S7-1200的差异。参考答案：S7-1200作为新推出的紧凑型控制器，定位在原有的SIMATICS7-200和S7-300产品之间。它与S7-200之间的区别和差异主要体现在几个方面：硬件、通信、工程、存储器、功能块、计数器、定时器、工艺功能等。（1）硬件在硬件扩展方面，S7-200最多支持7个扩展模块，而S7-1200支持扩展最多8个信号模块和最多3个通信模块。硬件组态方面，S7-200的地址自动分配，不能改变；而S7-1200的地址可以由用户手动重新分配。（2）通信通信方面，S7-200和S7-1200都支持通过RS232和RS485实现点对点通信，支持ASCII，USS和Modbus等通信协议。S7-200需要RS232转换器实现RS232的串口通信，而S7-1200通过RS232通信模块即可实现。S7-1200本机集成了PROFINET以太网接口，支持与编程设备，HMI和其它CPU的通信。（3）工程应用S7-1200的编程软件STEP7Basic提供了一个易用、集成的工程框架，可以用于SIMATICS7-1200PLC、精简HMI面板和伺服系统的组态。（4）存储器存储器方面，S7-200的程序存储器和数据存储器的大小是固定不变的，而S7-1200的则是浮动的。装载存储区方面，S7-1200CPU的符号表和注释可以在线获得，即S7-1200CPU的符号表和注释可以保存在CPU中，而S7-200不支持此功能。保持存储区方面，S7-200仅有数据区可以设置为保持性的，而S7-1200最多可以设置2048字节的保持区，可以对数据块中的离散变量设置保持性。存储卡大小上，S7-1200的存储卡最大可到24MB。对于S7-200和S7-1200，存储卡都是可选的，可以存放的内容是雷同的。此外，S7-1200的存储卡还将用来实现存储区扩展、程序分配及固件升级等功能。（5）功能块块的类型方面，S7-200有主程序、子程序、中断子程序及数据区V区等，而S7-1200有OB块，FB块，FC块及数据块DB等。程序结构方面，S7-200调用子程序，最大嵌套深度为8，所有程序块公用一个通用数据块；而S7-1200具有FC、FB和OB块等，高度模块化，且可以重复利用，最大嵌套深度为16。S7-200中将事件分配给中断，中断事件触发相应的子程序；而S7-1200是通过组织块分配事件。S7-1200的新数据类型使应用更加灵活。例如用于日期和时间时，S7-200需要读取相应的V区数据，S7-300通过调用SFC读取日期时间数据，而S7-1200可以通过符号名访问DTL结构的所有组成部分。（6）计数器计数器指令上S7-200和S7-1200也有不同。S7-200的计数器当计数值大于等于设定值时，计数器状态位置位；而S7-1200的计数器当计数值大于等于设定值时，输出置位；S7-200计数器的计数范围是0-32767，S7-1200的计数范围可以调整。（7）定时器定时器指令上，S7-200和S7-1200也有差异。S7-200的定时器当计时值大于等于设定值时，定时器状态位置位；而S7-1200的定时器当计时值大于等于设定值时，输出置位；而且S7-1200的定时时间可以像S7-300的一样直接输入，不需要像S7-200那样使用定时时基1/10/100ms进行换算。（8）工艺功能工艺功能方面，S7-200一般是通过向导来实现的，而S7-1200则是通过调用相应的块来实现的。4、请总结S7-300与S7-1200的差异。S7-1200作为新推出的紧凑型控制器，定位在原有的SIMATICS7-200和S7-300产品之间。它与S7-300之间的区别和差异主要体现在几个方面：硬件、通信、存储器、功能块、计数器、定时器等。（1）硬件在硬件扩展方面，S7-300主机架最多支持8个扩展模块，且扩展模块全部在CPU的右侧（若水平放置的话），而S7-1200支持扩展最多8个信号模块和最多3个通信模块。（2）通信通信方面，S7-300和S7-1200都支持通过RS232和RS485实现点对点通信，支持ASCII，USS和Modbus等通信协议。S7-300需要选用带PtP接口的CPU或者CP模块实现RS232的串口通信，而S7-1200通过RS232通信模块即可实现。S7-1200本机集成了PROFINET以太网接口，支持与编程设备，HMI和其它CPU的通信。（3）存储器装载存储区方面，S7-1200CPU的符号表和注释可以在线获得，即S7-1200CPU的符号表和注释可以保存在CPU中，而S7-300不支持此功能。S7-1200中利用“符号化存取”，可以最优化分配数据块所占的存储区；而在S7-300中，由于是混合声明数据块中的数绝类型，这使得存储区的分配使用非常杂乱。保持存储区方面，S7-300是以字节为单位进行保持性设置的；而S7-1200最多可以设置2048字节的保持区，可以对数据块中的离散变量设置保持性。存储卡大小上，S7-1200的存储卡最大可到24MB，而且存储卡是可选的，可以存放的内容是雷同的。而S7-300的存储卡是必须的。S7-300的存储卡无法存放配方和数据记录等。此外，S7-1200的存储卡还将用来实现存储区扩展、程序分配及固件升级等功能。（4）功能块S7-1200的新数据类型使应用更加灵活。例如用于日期和时间时，S7-300通过调用SFC读取日期时间数据，而S7-1200可以通过符号名访问DTL结构的所有组成部分。（5）计数器S7-300的计数器当计数值大于0时，计数器输出置位；而S7-1200的计数器当计数值大于等于设定值时，输出置位；S7-300S5计数器的计数范围是0-999，S7-1200的计数范围可以调整。（6）定时器定时器指令上，S7-300的定时器当计时值大于设定值时，定时器输出置位；而S7-1200的定时器当计时值大于等于设定值时，输出置位。5、总结S7-1500的特点。参考答案：S7-1500是西门子公司近年新推出的模块化结构的PLC，其主要特点概述如下。（1）更为强大的CPU资源更为丰富充足。以CPU1516-3PN为例，其块的总数最多为6000个，数据块最大5MB，FB、FC、OB最大512KB，用于程序的工作存储器5MB，用于数据的工作存储器1MB。定时器、计数器分别有2048个，IEC定时器、计数器的数量不受限制。位存储器（M）16KB。I/O模块最多8192个，过程映像分区最多32个，过程映像输入、输出分别为32KB，每个机架最多32个模块。运动控制功能最多支持20个速度控制轴、定位轴和外部编码器，有高速计数和测量功能。插槽式装载存储器最大2GB，可存储项目数据、归档、配方和有关的文档。运算速度更快。以CPU1516-3PN为例，位操作指令的处理时间典型值为10ns，浮点数运算指令的处理时间典型值为64ns。AI、AO模块的分辨率均为16位，8点AI模块每个模块的转换时间为125μs。数字量输入模块具有50μs的超短输入延时。用于计数、测量和定位输入的工艺模块TMPosInput的最高信号频率为1MHz，4倍速时为4MHz。可用RS-422接口连接脉冲编码器，支持等式模式、诊断中断和硬件中断。采用PROFINETIRT通信可以保证确定的反应时间和高精度的系统响应，最短循环时间为250μs。集成各种工艺功能S7-1500的运动控制功能集成在CPU模块中，不需要附加的运动控制模块。通过编程软件博途（TIAPortal）创建项目和组态工艺对象，利用博途提供的符合PLCopen标准的运动控制指令控制工艺对象。运动控制可以使用具有PROFINETIOIRT和PROFIdrive接口的驱动器，或使用模拟量设定值的驱动器。运动控制功能支持速度控制轴、定位轴和外部编码器工艺对象。S7-1500的CPU都有集成的跟踪（TRACE）和逻辑分析器功能，跟踪功能可循环记录最多16个变量，便于查找偶发错误，对程序和动作进行实时诊断，用于调试和优化用户程序，尤其适用于运动控制和优化驱动器。记录数据保存在设备上，在需要时可以用编程设备读出和永久保存。可以用曲线图和信号表来评估测量的结果，也可以将测量结果作为一个文件导出和导入。S7-1500CPU集成的PID控制器有PID参数自整定功能。PID3步（3-Step）控制器是脉冲宽度调制输出的控制器，此外还有适用于带积分功能的外部执行器（如阀门）的PI步进控制器。使用F型控制器，可实现故障安全自动化，故障安全程序和标准程序使用同样的工程设计和操作理念。可以用安全管理编辑器定义和修改安全参数。更全面的安全保护机制S7-1500提供全面的安全保护机制，加密算法可以有效防范未经授权的访问和修改，可以避免设备被仿造。可通过绑定SIMATIC存储卡或CPU的序列号，确保程序无法在其它设备中运行。这样的程序不能拷贝，只能在指定的存储卡或CPU上运行。访问保护功能提供一种全面的安全保护功能，可防止未经授权的项目计划更改，专有的数据校验机制可识别修改过的工程数据。可为各用户组分别设置访问密码，确保具有不同级别的访问权限。使用带有安全功能的工业以太网模块CP1543-1，加强了集成防火墙的访问保护。系统对传输到控制器的数据进行保护，防止通过HMI进行未经授权的访问。控制器可以识别发生变更的工程组态数据或者来自陌生设备的工程组态数据。通过CPU内置的显示屏，可快速访问各种文本信息和详细的诊断信息，便于全面了解工厂的所有信息，从而实现全工厂透明化。支持在运行过程中对显示屏进行热插拔操作，可以通过博途软件设置显示屏的操作密码。更好的兼容性通过集成的移植工具，S7-300/400的项目可以移植到S7-1500，实现对现有专有知识的投资保护。可以通过复制功能将S7-1200的程序转换到S7-1500。通过将硬件数据上传到工程组态，可实现各种硬件的快速准确识别。可上传包括符号和注释的整个项目，维修操作时无需打开当前项目。可通过Web浏览器或SD卡读卡器，快速访问设备组态数据，与控制器进行双向数据交换。6、S7-1200采用哪种供电方式？S7-1200PLC的供电电源可以是110或220V交流电源，也可以是24V直流电源，接线时有一定的区别及相应的注意事项。7、S7-1200的数字量输入点支持哪些信号类型？数字量输入类型有源型和漏型两种。S7-1200CPU集成的输入点和信号模板的所有输入点都既支持漏型输入又支持源型输入，而信号板的输入点只支持源型输入或者漏型输入的一种。8、S7-1200的数字量输出点支持哪些信号类型？S7-1200数字量的输出信号类型，只有200kHz的信号板输出既支持漏型输出又支持源型输出，其它信号板、信号模块和CPU集成的晶体管输出都只支持源型输出。9、S7-1200模拟量模块有哪几种接线方式？其模拟量模块有下面三种接线方式：两线制：两根线既传输电源又传输信号，也就是传感器输出的负载和电源是串联在一起的，电源是从外部引入的，和负载串联在一起来驱动负载；三线制：三线制传感器就是电源正端和信号输出的正端分离，但它们共用一个COM端；四线制：电源两根线，信号两根线。电源和信号是分开工作的。第7章S7-1200PLC程序设计基础1、PLC一个扫描过程周期分为哪几个阶段？参考答案：PLC的一个扫描过程周期可分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。2、请说明PLC的工作原理。参考答案：PLC采用循环执行用户程序的方式，称为循环扫描工作方式，其运行模式下的扫描过程如图3-2所示。可以看出：当PLC上电或者从停止模式转为运行模式时，CPU执行启动操作，消除没有保持功能的位存储器、定时器和计数器，清除中断堆栈和块堆栈的内容，复位保存的硬件中断等；此外还要执行用户可以编写程序的启动组织块，即启动程序，完成用户设定的初始化操作；然后，进入周期性循环运行。一个循环扫描过程周期可分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。（1）输入采样阶段此阶段PLC依次读入所有输入信号的状态和数据，并将它们存入I/O映像区中的相应单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映像区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。（2）程序执行阶段PLC按照从左到右，从上至下的顺序对用户程序进行扫描，并分别从输入映像区和输出映像区中获得所需的数据进行运算、处理，再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映像区中保存。这个结果在程序执行期间可能发生变化，但在整个程序未执行完毕之前不会送到输出端口。（3）输出刷新阶段在执行完用户所有程序后，PLC将输出映像区中的内容送到寄存输出状态的输出锁存器中，这一过程称为输出刷新。输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点，再去驱动实际设备。启动组织块启动组织块上电后执行一次循环监视时间开始读取输入信号状态，并存储在输入映像区执行OB1程序包括中断程序将输出映像区状态写到实际输出设备一个循环扫描周期图3-2PLC循环扫描工作过程由上可以看出PLC的工作特点如下：所有输入信号在程序处理前统一读入，并在程序处理过程中不再变化，而程序处理的结果也是在扫描周期的最后时段统一输出，将一个连续的过程分解成若干静止的状态，便于面向对象的思维。PLC仅在扫描周期的起始时段读取外部输入状态，该时段相对较短，抗输入信号串入的干扰极为有利。PLC循环扫描执行输入采样、程序执行、输出刷新“串行”工作方式，这样既可避免继电器、接触器控制系统因“并行”工作方式存在的触点竞争，又可提高PLC的运算速度，这是PLC系统可靠性高、响应快的原因。但是，对于高速变化的过程可能漏掉变化的信号，也会带来系统响应的滞后。为克服上述问题，可利用立即输入输出、脉冲捕获、高速计数器或中断技术等。3、请写出S7-1200的在启动的过程中，CPU执行的步骤。参考答案：启动过程中，CPU依次执行步骤：清除输入映像存储器使用上一个值或替换值对输出执行初始化执行启动OB将物理输入的状态复制到输入映像存储启用将输出映像存储器的值写入到物理输出；同时（4）将所有中断事件存储到要在RUN模式下处理的队列中。请写出S7-1200的在运行的过程中，CPU执行的步骤。参考答案：将输出映像存储器写入物理输出；将物理输入的状态复制到输入映像存储器；执行程序循环OB；执行自检诊断。S7-1200中的存储区有哪些？参考答案：装载存储器、工作存储器、系统存储器6、S7-1200的复杂数据类型包括哪些？参考答案：DTL、字符串（STRING）、数组（ARRAY）、结构（STRUCT）7、S7-1200中的数据类型有哪些？参考答案：S7-1200中的数据类型有下面几种：（1）基本数据类型，包括位数据类型（BOOL，BYTE，WORD，DWORD，CHAR），算术数据类型（SINT，INT，DINT，USINT，UINT，UDINT，REAL，LREAL），时间数据类型（TIME），BCD码（BCD16，BCD32）（2）通过组合基本数据类型生成的复杂数据类型，包括DTL、字符串（STRING）、数组（ARRAY）、结构（STRUCT）8、s7-1200中用户的块有哪些？参考答案：组织块（OB）、功能块（FB）、功能（FC）、数据块（DB）9、S7-1200中组织块的分类有哪些？参考答案：程序循环组织块、启动组织块、延时中断组织块、循环中断组织块、硬件中断组织块、时间错误中断组织块、诊断错误中断组织块。10、请简要说明FC和FB的区别。参考答案：功能FC是一种不带“存储区”的逻辑块。FC的临时变量存储在局部数据堆栈中，当FC执行结束后，这些临时数据就丢失了；要将这些数据永久存储，FC要使用共享数据块或者位存储区。由于FC没有它自己的存储区，所以必须为其指定实际参数，不能为一个FC的局部数据分配初始值。功能块FB与FC一样，类似于子程序，但FB是一种带“存储功能”的块。背景数据块作为存储器被分配给FB。传递给FB的参数和静态变量都保存在背景数据块中，临时变量存在本地数据堆栈中。当FB执行结束时，存在背景数据块中的数据不会丢失。但是，当FB的执行结束时，存在本地数据堆栈中的数据将丢失。在编写调用FB的程序时，必须指定背景数据块的编号，调用时背景数据块被自动打开。11、请说明共享数据块和背景数据块的区别。参考答案：用户程序的所有逻辑块（包括OB1）都可以访问共享数据块中的信息，而背景数据块是分配给特定的FB。背景数据块中的数据是自动生成的，它们是FB的变量声明表中的数据（临时变量TEMP除外）。编程时，应首先生成FB，然后生成它的背景数据块。在生成背景数据块时，应指明它的类型为背景数据块（Instance），并指明它的功能块的编号。12、可以采用哪种方式对数据块中的数据进行寻址？参考答案：S7-1200中访问数据块数据有两种方法：符号访问和绝对地址访问。13、S7PLC的程序结构有哪几种？参考答案：S7PLC中的程序结构有三种：线性化编程结构、模块化编程结构和结构化编程结构。14、S7-1200支持哪些编程语言？参考答案：S7-1200仅支持梯形图和功能块图两种编程语言第8章项目入门1、TIAPortal提供哪两种视图？参考答案：Portal视图和项目视图。2、在Portal视图中选择不同的“任务入口”可处理哪些工程任务？参考答案：启动，设备和网络，PLC编程，可视化，在线和诊断。3、如何在step7中进行硬件的组态？参考答案：在图4-3中单击“组态设备”项开始对S7-1200的硬件进行组态，选择“添加新设备”项，右侧显示图4-4所示“添加新设备”画面，点击“SIMATICPLC”按钮先组态PLC硬件，在“设备名称”栏中输入将要添加的设备的用户定义名称，例如：“DEMOPLC”在中间的目录树中通过单击每项前的图标或双击打开“PLC”，选择要组态的PLC，选择对应订货号的CPU，则其右侧显示选中设备的产品介绍及性能，如果勾选了“打开设备视图”项，单击“添加”按钮，则进入“设备视图”界面。以S7-1200与HMI为例，说明如何进行网络的组态。参考答案：选择项目树中的“组态网络”项，则进入到项目视图的“网络视图”画面，如图4-5所示，单击“网络视图”中呈现绿色的CPU1214C的PROFINET网络接口，按住鼠标左键拖动至呈现绿色的KTP屏的PROFINET网络接口上，则二者的PROFINET网络就连上了，可以在“网络属性对话框”中修改网络名称。如何对PLC进行编程？参考答案：单击Portal视图左侧的“PLC编程”项，可以看到选中“显示所有对象”时，右侧显示了当前所选择PLC中的所有块。双击“main（OB1）”块，打开程序块编辑界面，可以对PLC进行编程。也可以在项目树下直接双击打开PLC设备下程序块里的“main（OB1）”程序块对PLC进行编程。6、如何下载PLC项目？参考答案：先下载PLC项目程序，在项目视图中，选中项目树中的PLC，单击工具栏下载按钮“”图标，将打开“扩展的下载到设备”对话框，如图4-11所示。此处勾选“显示所有可访问设备”，若已将编程计算机和PLC连接好的话，将显示当前网络中所有可访问的设备，选中目标PLC，单击“下载”按钮将项目下载到PLC中。7、在CPU的属性窗口中可以设置CPU的哪些属性？参考答案：对CPU，可以设置接口，输入输出，高速计数器，脉冲发生器，启动特性，日时钟，保护等级，系统位存储器和时钟存储器，循环时间以及通信负载等。8、S7PLC中的全局符号和局部符号有什么不同？参考答案：全局符号是在整个用户程序以站为单位的范围内有效的，在PLC变量表中定义；局部符号是仅仅在一个块中有效的符号，在块的变量声明区定义。9、如何定义PLC的变量？参考答案：双击项目视图项目树PLC设备下的“PLC变量”可以打开PLC变量表编辑器，如图4-27所示。它包括两个选项卡：PLC变量和常量。PLC变量选项卡显示了关于I、Q、M不同数据类型的全局变量符号，常量选项卡显示分配了固定值的变量，使得用户可以在程序中用一个名称来代替静态值。在变量选项卡对符号的定义步骤如下：单击名称列，输入变量符号名，如“启动按钮”，回车确认，在“数据类型”列，选择要定义的数据类型，在“地址”列，输入地址，回车确认，可以在“注释”列根据需要输入注释。10、诊断缓冲区可以记录的事件包含哪些？参考答案：诊断缓冲区中记录以下事件：CPU的每次模式切换，如上电、切换到STOP模式、切换到RUN模式等；以及每次诊断中断。11、请说明交叉引用的功能。参考答案：交叉引用列表提供项目对象如用户程序中操作数和变量的使用概况，可以看到哪些对象相互依赖以及各对象所在的位置。作为项目文档的一部分，交叉引用全面概述了已用的所有操作数、存储区、块、变量和画面。第9章指令系统1、S7-1200提供了哪些类型的定时器？2、编写程序来记录一台设备的运行时间，其设计要求为：当输入I0.0为高电平，设备运行，当I0.0为低电平时，设备不工作。3、编写程序实现以下控制功能：第一次扫描时将VB0清零，用定时中断0，每100ms将VB0加1，VB0=100时关闭定时中断，并将Q0.0立即置1，设计主程序和中断程序。设计一个8位彩灯控制程序，要求彩灯的移动速度和移动方向可调。6、将8个16位二进制数存放在VW10开始的存储区内，在I0.3的上升沿，用循环指令求它们的平均值，并将结果存放在VW0中。7、设计一个圆周长的计算程序，将半径存放在VW10中，取圆周率为3.1416，用浮点数运算指令计算圆周长，运算结果四舍五入后，转换为整数，存放在VW20中。8、S7-1200包括哪些中断指令？第10章程序设计1、简述划分步的原则2、简述PLC编程应遵循的基本原则3、请画出以下梯形图的顺序功能图。请写出以下顺序功能图对应的梯形图。I0.3I0.3M0.0M0.1M0.2M0.3Q0.0Q0.1Q0.1Q0.2SM0.1I0.0I0.1I0.2在顺序功能图中，转换实现的条件是什么？画出以下波形图对应的顺序功能图。7、以下是电动机的延时启停程序：按下瞬时启动按钮I0.0，延时5秒后电动机Q4.0启动，按下瞬时停止按钮，延时10秒后电动机Q4.0停止。请画出梯形图对应的顺序功能图。8、S7-1200中数据块有哪些类型，其主要区别是什么？9、S7-1200有哪些编程方法，其主要区别是什么？10、为什么要在程序中使用临时变量？11、请简述结构化编程的优点。12、请简述FB和FC的区别。13、CPU开始运行的时候，首先执行的是什么程序？我们应该在哪个程序块中为变量做初始化。第11章S7-1200的通信1、S7-1200提供各种通信选项有哪些？参考答案：S7-1200提供各种通信选项：I-Device（智能设备）、PROFINET、PROFIBUS、远距离控制通信、PtP（点到点）通信、ModbusRTU、USS、AS-i和I/OLinkMASTER等。2、请简述一下各通信模块的功能？参考答案：集成的PROFINET接口PROFINET用于通过以太网与其它通信伙伴交换数据；作为PROFINETIO的IO控制器，可与本地PN网络上或通过PN/PN耦合器（连接器）连接的最多16台PN设备通信。PROFIBUS通信模块通过PROFIBUS网络与其它通信伙伴交换数据。通过通信模块CM1242-5，CPU作为PROFIBUSDP从站运行。通过通信模块CM1243-5，CPU作为1类PROFIBUSDP主站运行。PROFIBUSDP从站、PROFIBUSDP主站和AS-i（左侧3个通信模块）以及PROFINET均采用单独的通信网络，不会相互制约。PtP通信模块实现S7-1200直接发送信息到微型打印机等外部设备，或者从条形码扫描器、RFID（射频识别）读写器或视觉系统等外部设备接收信息，以及与GPS装置、无线电调制解调器或其他类型的设备交换信息。点对点通信模块CM1241可执行的协议包括ASCII、USS协议、ModbusRTU主站协议和从站协议，还可以装载其他协议等。AS-i通信模块AS-I是执行器传感器接口(ActuatorSensorInterface)的缩写，是用于现场自动化设备的双向数据通信网络，位于工厂自动化网络的最底层。AS-I特别适用于连接需要传送开关量的传感器和执行器，例如读取各种接近开关、光电开关、压力开关、温度开关、物料位置开关的状态，控制各种阀门、声光报警器、继电器和接触器等，AS-I也可以传送模拟量数据。通过S7-1200CM1243-2AS-i主站可将AS-i网络连接到S7-1200CPU。远程控制通信模块通过使用GPRS通信处理器CP1242-7，S7-1200可以实现与中央控制站、其他远程站、移动设备、编程设备和使用开放式用户通信的其他设备进行无线通信。IO-Link主站模块。IO-Link是IEC61131-9中定义的用于传感器/执行器领域的点对点通信接口，使用非屏蔽的3线制标准电缆。IO-Link主站模块SM1278用于连接S7-1200CPU和IO-Link设备，它有4个IO-Link端口，同时具有信号模块功能和通信模块功能。3、开放式用户通信支持哪些通信协议？参考答案：开放式用户通信支持以下通信协议及服务：TCP（传输控制协议）、ISOonTCP（RCF1006）、UDP（用户数据报协议）、DHCP（动态主机配置协议）、SNMP（简单网络管理协议）、DCP（发现和基本配置协议）和LLDP（链路层发现协议）。。如何建立ModbusTCP通信？参考答案：ModbusTCP（传输控制协议）是一个标准的网络通信协议，它可以通过编程建立，可通过CPU或CM/CP的本地接口建立连接，不需要额外的通信硬件模块。ModbusTCP使用开放式用户通信(OUC,OpenUserCommunication)连接作为Modbus通信路径。除了STEP7和CPU之间的连接外，还可能存在多个客户端-服务器连接。s7-1200中S7协议的特点？参考答案：S7协议是专门为西门子产品优化设计的通信协议，主要用于S7CPU之间、CPU与HMI和编程设备之间的通信。S7通信协议是面向连接的协议，在进行数据交换之前，必须与通信伙伴建立连接。面向连接的协议具有较高的安全性。S7连接可以用于工业以太网和PROFIBUS。连接是指两个通信伙伴之间为了执行通信服务建立的逻辑链路，不是指两个站之间用物理介质（电缆）实现的连接。连接相当于通信伙伴之间一条虚拟的“专线”，它们随时可以用这条“专线”进行通信。6、S7-1200和S7-200如何实现通信？参考答案：S7-1200CPU与S7-200CPU之间的通信只能通过S7通信来实现，因为S7-200的以太网模块只支持S7通信。由于S7-1200的PROFINET通信接口支持S7通信的服务器端，所以在编程方面，S7-1200CPU不用做任何工作，只需为S7-1200CPU配置好以太网地址并下载下去。主要编程工作都在S7-200CPU一侧完成，需要将S7-200的以太网模块设置成客户端，并用ETHx_XFR指令编程通信。7、S7-1200与S7-300/400如何建立通信？参考答案：S7-1200与S7-300/400之间的以太网通信方式有多种，可以采用下列方式：TCP、UDP、ISOonTCP和S7通信。采用TCP和ISOonTCP这两种协议进行通信所使用的指令是相同的，在S7-1200CPU中使用T-Block指令编程通信。如果是以太网模块，在S7-300/400CPU中使用AG_SEND、AG_RECV编程通信。如果是支持OpenIE的PN口，则使用OpenIE的通信指令实现。对于S7通信，S7-1200的PROFINET通信口支持S7通信的服务器端和客户机端。S7-1200作服务器端时，在编程组态和建立连接方面，S7-1200CPU不用做任何工作，只需在S7-300CPU一侧建立单边连接，并使用单边编程方式PUT，GET指令进行通信。S7-1200CPU中所有需要编程的以太网通信都使用开放式用户通信指令T-block来实现。调用T-block通信指令并配置两个CPU之间的连接参数，定义数据发送或接收信息的参数。8、S7-1200如何实现PROFIBUS-DP通信。参考答案：S7-1200CPU从固件版本V2.0开始支持PROFIBUS-DP通信。S7-1200的DP主站模块为CM1243-5，DP从站模块为CM1242-5。CM1242-5从站模块，可以成为以下DPV0/V1主站的通信伙伴：（1）SIMATICS7-1200、S7-300、S7-400、WinAC；（2）带有DP主站模块的ET200；（3）SIMATICPC站；（4）SIMATICNETIE/PBLink；（5）第三方PLC。CM1243-5主站模块，可与以下DP-V0/V1从站进行通信：（1）SIMATICET200；（2）配有CM1242-5的S7-1200CPU；（3）配有EM277的S7-200CPU；（4）带集成DP口的S7-300/400CPU；（5）配有CP342-5模块的S7-300CPU；（6）SINAMICS变频器；（7）其它供应商提供的带有DP口的驱动器和执行器；（8）其它供应商提供的带有DP口的传感器；（9）配有PROFIBUSCP的SIMATICPC站。9、S7-1200串口通信的特点？参考答案：（1）通信模块安装于CPU模块的左侧，且数量之和不能超过3块。（2）串行接口与内部电路隔离。（3）由CPU模块供电，无需外部供电。（4）模块上有一个DIAG(诊断)LED灯，可根据此LED灯的状态判断模块状态。模块上部盖板下有Tx（发送）和Rx（接收）两个LED灯指示数据的收发。（5）可使用扩展指令或库函数对串口进行配置和编程。10、如何使用ModbusRTU进行通信。参考答案：ModbusRTU是用于网络中通信的标准协议，使用RS232或RS422/485连接在网络中的Modbus设备之间进行串行数据传输。ModbusRTU使用主/从站网络，其中整个通信仅由一个主站设备触发，而从站只能响应主站的请求。主站将请求发送到一个从站地址，并且只有该地址上的从站做出响应。Modbus系统间的数据交换式通过功能码来控制的。11、如何使用USS进行通信。参考答案：USS是西门子专为驱动装置开发的通信协议。USS的工作机制是：通信总是由主站发起，USS主站不断循环轮询各个从站，从站根据收到的指令，决定是否以及如何响应，从站不会主动发送数据。从站在接收到的主站报文没有错误且本从站在接收到主站报文中被寻址时应答，否则从站不会做任何响应。对于主站来说，从站必须在接收到主站报文之后的一定时间内发回响应，否则主站将视为出错。第12章工艺功能1、请画出PLC模拟量单闭环控制系统的方框图？参考答案：2、在PLC中如何进行模拟量模块的配置？参考答案：S7-1200CPU自带模拟量，另外还有模拟量模块可供选用。通常每个模拟量模块或通道可以测量不同的信号类型和范围，要参考硬件手册正确地进行接线，以免损坏模块。硬件接线方面设定了模拟量模块的测量类型和范围后，还需要在TIAPortal软件中对模块进行参数设定。必须在CPU为“停止”模式下才能设置参数，且需要将参数进行下载。当CPU由“停止”模式转换为“运行”模式后，CPU即将设定的参数传送到每个模拟量模块中。在项目视图中打开“设备配置”，点击选中模拟量模块，可以组态模拟量模块的属性。假设某温度传感器的输入信号范围为-10~100℃，输出信号为4~20mA，模拟量输入模块将4~20mA的电流信号转换为0~27648的数字量，设转换后得到的数字量为N，请写出对应的实际温度值的计算公式。参考答案：4、如何访问PID_Compact指令的工艺背景数据块？参考答案：PID_Compact指令功能的工艺对象背景数据块提供了两种访问方式：参数访问与组态访问。参数访问是通过程序编辑器直接进入数据块内部查看相关参数，而组态访问则是使用STEP7提供的图形化的组态向导查看并定义相关参数。两种方式都可以定义PID控制器