电气控制及S7-1200 PLC应用技术（第二版）（吴玮）课后习题及答案

《电气控制及S7-1200PLC应用技术》课后习题参考答案第1章课后习题参考答案1.按照接入电路的电压等级不同，电器可分为哪两种类型？答：按电器所接入电路的电压等级不同可分为低压电器和高压电器。工作在交流电压1200V以下、直流电压1500V以下的电器称为低压电器，反之为高压电器。2.电磁式低压电器结构上大都由几个部分组成？各部分的作用是什么？答：结构上大都由触头、电磁机构和灭弧装置三个主要部分组成。触头是一切有机械触点电器的执行部件。这些电器通过触头的机械运动来接通或断开被控制电路。触头通常由动、静触点组合而成。电磁机构是电磁式低压电器的感测部件，它的作用是将电磁能量转换为机械能量，带动触头动作使之闭合或断开，最终实现被控制电路的接通或分断。灭弧装置主要用于消灭电弧，保证电器的安全运行。3.接触器的主要作用是什么？按主触点控制电路中电流种类的不同可分为哪两类？答：接触器是一种用于频繁地接通或断开交直流主电路及大容量控制电路的自动切换电器，具有远距离操作功能。按主触点控制电路中电流种类的不同可分为直流接触器和交流接触器两类。4.交流接触器线圈误通相同电压的直流电，有什么现象？直流接触器线圈误通相同电压的交流电，有什么现象？答：交流接触器线圈通入直流电：线圈等效电抗减小，电流变大，容易使线圈烧坏。直流接触器线圈通入交流电：线圈等效电抗增大，电流变小，电磁机构吸力不足，衔铁无法吸合。5.试比较中间继电器和接触器的异同。答：中间继电器主要用于控制小电流、低电压的控制回路的通断；接触器具有主触点，主要用于控制大电流、高电压的控制回路的通断。6.试比较热继电器和温度继电器的异同。答：热继电器是电流过大的情况下，热继电器内部的热元件积累到一定的热量，就会动作。它没有具体的温度指标，只有过电流指标。它用于电器的过电流保护电路中。温度继电器是在设定的温度进行转换的继电器，它不检测电流，也不需要热的积累，只要传感器检测到的温度到达设定的温度，立即会动作。它用于温度的控制电路中。7.按照延时方式不同，有哪两种类型的时间继电器？延时时间到后，延时型常开、常闭触点如何动作？答：按照延时方式不同，有通电延时和断电延时两种时间继电器。延时时间到后，通电延时时间继电器的常开闭合、常闭断开；断电延时时间继电器的常开断开、常闭闭合。8.熔断器的作用是什么？与热继电器有何异同？答：熔断器常用于电路或用电设备的短路和严重过载保护。熔断器基于电流效应原理和发热元件热熔断原理而设计的，当电路发生短路故障时，熔断器中的熔体被瞬时熔断而分断电路，起到保护作用。具有一定的瞬动特性。热继电器是电流过大的情况下，热继电器内部的热元件积累到一定的热量，就会动作。它用于过电流保护电路中，具有一定的延时性。9.画出接触器、中间继电器的标准图文符号。答：接触器图文符号：中间继电器图文符号：10.什么是自锁电路？试画出自锁控制电路，并标明自锁触点。答：依靠自身触点使线圈保持通电的现象称为自锁。起自锁作用的触点称为自锁触点。图中，QA即为自锁触点。11.试设计异步电动机的正反转控制的主电路和控制电路。答：异步电动机的正反转控制的主电路和控制电路如下。12.试设计异步电动机星三角降压启动的主电路和控制电路。答：异步电动机星三角降压启动的主电路和控制电路如下。13.试设计四人抢答器的控制电路。答：四人抢答器的控制电路如下。第2章课后习题参考答案1.国际电工委员会关于PLC的定义是什么？答：可编程序控制器的定义是：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外部设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计”。2.PLC的主要功能有哪些？答：1）开关量逻辑控制2）模拟量控制3）闭环过程控制4）定时控制5）计数控制6）顺序（步进）控制7）数据处理8）信和联网。3.PLC的结构形式有哪些？答：PLC按结构形式可分为整体式、模块式和叠装式三类。1）整体式：整体式PLC是将电源、CPU、I/O部件都集中在一个机壳内。2）模块式：模块式结构是将PLC各部分分成若干个单独的模块，如电源模块、CPU模块、I/O模块和各种功能模块。模块式PLC由机架和各种模块组成。3）叠装式：将整体式和模块式结合起来。它除了基本单元外还有扩展模块和特殊功能模块，配置比较方便。4.PLC有哪些基本组成部分？答：从广义上说，PLC也是一种工业控制计算机，只不过比一般的计算机具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适用于控制要求的编程语言。所以PLC与计算机控制系统十分相似，也具有中央处理器(CPU)、存储器、输入／输出(I／O)接口、电源等。5.简述PLC的用户程序存储器的划分。答：用户程序存储器可分为三部分：用户程序区、数据区、系统区。用户程序区：用于存放用户经编程设备输入的应用程序。数据区：用于存放PLC在运行过程中所用到的和生成的各种工作数据。数据区包括输入、输出数据映像区，定时器、计数器的预置值和当前值的数据等。系统区：主要存放CPU的组态数据，如输入输出组态、设置输入滤波、脉冲捕捉、输出表配置、定义存储区保持范围、模拟电位器设置、高速计数器配置、高速脉冲输出配置、通信组态等。6.简述PLC用户程序的工作过程。答：PLC对用户程序进行循环扫描可分为三个阶段进行，即输入采样阶段，程序执行阶段和输出刷新阶段：1）输入采样阶段：PLC以扫描方式集中采样顺序读入所有输入端的状态，并将此状态存入输入映像区。2）程序执行阶段：PLC根据梯形图程序从首地址开始按自左向右、自上向下的顺序，对每条指令逐句进行扫描，扫描一条，执行一条。3）输出刷新阶段：当所有指令执行完毕后，进入输出刷新阶段，CPU将输出映像区的内容集中转存到输出锁存器，然后传送到各相应的输出端子，最后再驱动实际输出负载。第3章课后习题参考答案1.S7-1200系列PLC包含几种型号的CPU？各CPU上集成的数字量、模拟量I/O点数分别为多少？答：S7-1200系列PLC包含5种型号的CPU：CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C、CPU1215C以及CPU1217C。CPU1211C本机上具有6DI/4DO、2AI；CPU1212C本机上具有8DI/6DO、2AI；CPU1214C本机上具有14DI/10DO、2AI；CPU1215C本机上具有14DI/10DO、2AI/2AO；CPU1217C本机上具有14DI/10DO、2AI/2AO。2.某控制系统需要20点数字量输入、30点数字量输出、6点模拟量输入和3点模拟量输出，试对该系统进行硬件配置，并对I/O地址进行合理分配。答：设计PLC系统时，在考虑成本的同时，还需考虑冗余10%~20%的输入输出点数，硬件配置方法较多，给出一种可行方案：CPU1215C（14DI/10DO、2AI/2AO）+SM1223（8DI/8DO）+SM1222（16DO）+SM1234（4AI/2AO）CPU1215CSM1223SM1222SM1234DI14DO10AI2AO1DI8DO8DO16AI4AO2I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1IW64IW66QW64QW66I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4I2.5I2.6I2.7Q2.0Q2.1Q2.2Q2.3Q2.4Q2.5Q2.6Q2.7Q3.0Q3.1Q3.2Q3.3Q3.4Q3.5Q3.6Q3.7Q4.0Q4.1Q4.2Q4.3Q4.4Q4.5Q4.6Q4.7IW76IW78IW80IW82QW72QW743.S7-1200PLC软件架构包含几种块结构？简述各块的作用。答：S7-1200PLC软件架构包含4种块结构：组织块OB、功能块FB、功能FC和数据块DB。组织块OB：操作系统和用户程序之间的接口，用来定义程序结构。功能块FB：用户编写的代码块，带存储器（将输入/输出参数永久地存储在对应背景数据块中）。功能FC：用户编写的代码块，不带存储器，可使用全局数据块存储数据。数据块DB：存储用户程序数据的区域，分为全局数据块和背景数据块。4.简述功能FC和功能块FB的异同。答：功能FC和功能块FB都是用户自己编写的子程序块，区别在于：功能块FB自带对应的背景数据块，可以将输入/输出参数永久存储起来；而FC不带背景数据块。5.装载存储区和工作存储区分别对应哪一种类型的物理存储器？各自的作用是什么？答：装载存储区属于闪存/电可擦可编程只读存储器。下载到CPU中的用户程序将存储在装载存储区中，且CPU电源断电后数据不会丢失。工作存储区属于随机存取存储器。CPU上电后，将与程序执行有关的用户程序（如：OB、FB、FC、DB）从装载存储器复制到工作存储区中，提高CPU的访问速度；CPU断电后，工作存储区中的数据丢失。6.系统存储区包含哪几种类型？答：系统存储区包括输入过程映像区（Inputprocessimagearea）、输出过程映像区（Outputprocessimagearea）、位存储区（BitMemory）、临时数据存储区（TemporaryMemory）及数据块存储区（DatablockMemory）。7.在S7-1200中，试将50.25转化为32位单精度浮点数。答：①将实数的整数部分50转换为二进制数，即10#50=2#110010‬。②将小数部分0.25转换为二进制数，将0.25×2=0.5，第一位取0；将剩下的0.5×2=1.0，第二位取1。实数123.75转化为二进制下的110010.01。=3\*GB3③向左移动小数点，小数点前只保留1位有效数据位（值为1），得到1.1001001×25。可得，符号位为0；尾数位m为2#100_1001；指数位e为132（5+127），即2#1000_0100。50.25对应的32位单精度浮点数为：0_1000_0100_100_1001_0000_0000_0000_0000。8.S7-1200PLC的编程语言有几种？各有什么特点？答：S7-1200PLC的编程语言有3种标准编程语言：梯形图LAD、功能块图FBD和结构化控制语言SCL（即标准中的结构文本ST）。梯形图LAD类似于继电器接触器控制系统的控制线路图，特别适合逻辑控制场合。梯形图编程方法简单、修改方便且直观易懂，容易被初学者和熟悉继电器接触器系统的工程师掌握，是目前使用最为广泛的图形化编程语言。功能块图FBD是一种类似于数字逻辑门电路的图形化编程语言，也具有简单直观的优点，容易被具有数字逻辑电路基础的工程师掌握。功能块图用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入信号，右侧为输出信号，输入、输出端的小圆圈表示“取反”运算，各方框的连接线即为信号线，信号从左往右流动。结构化控制语言SCL是基于PASCAL的高级编程语言，支持赋值、数学运算、比较和位逻辑等标准语句，也支持IF-THEN、CASE-OF和WHILE-Do等控制语句，特别适合复杂算法、数学函数编程以及数据和配方管理过程优化等。9.S7-1200PLC的程序设计有几种方法？各有什么特点？答：S7-1200PLC的程序设计有三种方法：线性化编程、模块化编程和结构化编程。线性化编程是将整个用户程序连续放置在一个循环组织块（OB1）中，操作系统按照从上向下、从左至右的顺序周期性循环执行循环组织块中的所有程序，这种结构和继电器接触器控制系统类似。模块化编程是将复杂系统的控制要求分解为若干个子要求，对每个子要求编写独立的块程序（FC/FB），并在主程序OB1中根据条件对独立的程序块进行调用。被调用的程序块执行结束后，返回到OB1中的调用点，继续执行后续程序或调用其他程序块。模块化编程中OB1起着主程序的作用，FC/FB控制着不同的子要求，相当于主程序中调用的子程序。结构化编程是在将复杂系统任务分解的基础上，进一步对过程要求类似或相关的任务归类，在功能或功能块中编程，形成通用解决方案。通过不同的参数调用相同的功能或通过不同的背景数据块调用相同的功能块。第4章课后习题参考答案1.简述线圈输出指令、置位输出指令和置位位域指令的区别？答：输出线圈的状态取决于其输入端的逻辑运算结果，输入端闭合（逻辑运算结果为1），线圈得电；输入端断开，线圈失电。置位输出，输入端闭合后，将某个位保持置1（线圈保持得电状态）；输入端断开时，线圈不会失电，除非对该位进行复位。置位位域，可对一块连续位域中的所有位同时进行置位。2.简述边沿检测触点指令、边沿检测线圈指令和扫描RLO的边沿指令的区别？答：边沿检测触点指令，可以根据操作数bit有无边沿来控制触点通断。边沿检测线圈指令，可以根据线圈输入端信号有无上升沿来控制线圈通断。扫描RLO的边沿指令，可以根据指令输入端的逻辑运算结果RLO有无上升沿来控制输出Q的通断。3.试编写四人抢答器的PLC控制程序。答：I/O分配表：输入说明输出说明I0.11#选手抢答按钮SF1Q0.11#选手抢答指示灯KF1I0.22#选手抢答按钮SF2Q0.22#选手抢答指示灯KF2I0.33#选手抢答按钮SF3Q0.33#选手抢答指示灯KF3I0.44#选手抢答按钮SF4Q0.44#选手抢答指示灯KF4I0.0复位按钮SF44.S7-1200PLC具有几种类型的IEC定时器？它们的工作原理分别是什么？简述IEC定时器的刷新方式以及导致不计时的可能原因。答：（1）S7-1200PLC具有4种类型的IEC定时器：脉冲定时器TP、接通延时定时器TON、保持型接通延时定时器TONR、断开延时定时器TOF。（2）工作原理。脉冲定时器TP：输入端IN出现上升沿时，通过输出端Q产生预设时间间隔（由PT输入值决定）的脉冲。接通延时定时器TON：输入端IN变为1时启动定时器，当前值从0增加，达到设定值后，输出端Q导通；输入端IN变为0时，定时器复位。保持型接通延时定时器TONR：输入端IN变为1时启动定时器，当前值从上次的保持值继续增加，达到设定值后，输出端Q导通；输入端IN变为0时，定时器当前值保持。断开延时定时器TOF：输入端IN变为1时复位定时器，当前值为0，输出端Q导通；输入端IN变为0时启动定时器，当前值从0增加，达到设定值后，输出端Q断开。（3）刷新方式。S7-1200定时器在以下任一情况发生时均会更新当前值：①程序执行到功能块型定时器的输出端Q或ET时；②程序执行到定时器的背景数据块（或IEC_TIMER类型的变量）中的Q或ET时。（4）IEC定时器不计时的原因：①定时器输入端IN只有在检测到电平信号的跳变时，才会开始计时。TP、TON和TONR在输入端IN由0变为1时启动，TOF在输入端IN由1变为0时启动。如果把始终保持不变的信号作为输入端，定时器不会计时。②同一背景数据块或IEC_TIMER变量多次指定给不同的定时器，即定时器的背景数据块存在重复使用情况时，定时器不会计时。=3\*GB3③只有在功能块型定时器的输出端Q或ET连接至实际变量，或者在程序中使用背景数据块（或IEC_TIMER变量）中的输出Q或ET时，定时器才会开始计时，并会更新定时时间。5.S7-1200PLC具有几种类型的IEC计数器？它们的工作原理分别是什么？对它们进行复位后，对应的当前值CV和输出端Q分别是什么状态？答：（1）S7-1200PLC具有3种类型的IEC计数器：增计数器CTU、减计数器CTD和增减计数器CTUD。（2）工作原理：①CTU：脉冲输入端CU出现上升沿时，当前值CV加1，当前值大于等于设定值PV后，输出端Q导通；复位输入端R为1时，复位计数器，当前值为0，输出端Q断开。②CTD：脉冲输入端CD出现上升沿时，当前值CV减1，当前值小于等于0后，输出端Q导通；装载输入端LD为1时，复位计数器，当前值为设定值PV，输出端Q断开。=3\*GB3③CTUD：增计数脉冲CU出现上升沿时，当前值CV加1，大于等于设定值后，输出端QU导通；减计数脉冲CD出现上升沿时，当前值CV减1，小于等于0后，输出端QD导通；复位输入端R为1时，当前值为0，输出端QU断开、QD导通；装载输入端LD为1时，当前值为设定值PV，输出端QD断开、QU导通。6.试编写“通2秒、断1秒的闪烁电路”的PLC控制程序。答：I/O分配表：输入说明输出说明I0.0启动按钮SF1（自锁式）Q0.0闪烁电路指示灯7.分析下图程序，根据输入信号I0.0的时序图，画出Q0.0的时序图。答：8.试编写实现异步电机星三角降压启动的PLC控制程序，星三角切换时间为10s。答：I/O分配表：输入说明输出说明输出说明I0.0启动按钮SF1Q0.0电源接触器KM1Q0.2三角型接触器KM3I0.1停止按钮SF2Q0.1星型接触器KM29.试编写四台电动机顺序启、逆序停的PLC控制程序。答：I/O分配表：输入说明输出说明I0.0启动按钮SF1Q0.1M1电机接触器KM1I0.1停止按钮SF2Q0.2M2电机接触器KM2Q0.3M3电机接触器KM3Q0.4M3电机接触器KM410.简述取整ROUND、截尾取整TRANC、向上取整CEIL和向下取整FLOOR的区别？答：取整ROUND：采用四舍五入原则；截尾取整TRANC：采用直接舍去小数的原则；向上取整CEIL：采用向上取整原则；向下取整FLOOR：采用向下取整原则。11.某电动机转速范围为0~1420rpm，检测其转速并通过AD模块存放在PLC的IW80地址中（范围为0~27648），试编写PLC控制程序，通过数学运算指令求出电机转速的实际数值并存放在MD10中。答：第5章课后习题参考答案1.S7-1200PLC中，与日期和时间有关的数据类型有哪些？试列些不同数据类型对应的常量形式。答：与日期和时间有关的数据类型有Time、Date、Time_of_Day、长型日期和时间DTL。常量形式：T#10d_5h_2m_30s、D#2020-4-10、TOD#21:12:32.32、DTL#2020-4-12-22:11:23.502.简述时间值相减指令T_DIFF的功能。答：T_DIFF的功能：用于将IN1的时间减去IN2的时间得到时间间隔。IN1和IN2格式应相同，可以是Date、TOD和DTL类型，OUT可以是Time或Int类型。3.简述String类型的数据的结构。答：字符串（String）数据的前2个字节分别用于存放用户总字符数和用户当前字符数，其后最多254个字节用于存放用户字符数据，即字符串数据的结构为用户总字符数（1个字节）、用户当前字符数（1个字节）及最多254个用户字符（每个字符占1个字节）。4.字符串转换指令S_CONV，可以将什么类型的数据进行相互转换？答：字符串转换指令S_CONV可以将数字字符串数据类型与整数/实数数据类型进行相互转换。5.简述合并字符串指令CONCAT的功能。答：合并字符串指令CONCAT，可以将输入端IN1和IN2的两个字符串合并起来（IN1放左边、IN2放右边），结果存放在OUT对应的地址中。如果合并后的总字符串长度大于OUT允许的最大长度，则将结果限制在最大长度，并将ENO设置为0。6.简述查询错误信息指令GET_ERROR和查询错误ID指令GET_ERR_ID的区别。答：查询错误信息指令GET_ERROR可以获取本地错误的所有信息，保存在数据类型为ErrorStruct的地址中；查询错误ID指令只可以获取本地错误的标识符ID信息。7.S7-1200PLC支持几种类型的中断事件？答：S7-1200PLC支持的中断事件有：延时中断、循环中断、硬件中断（边沿中断、HSC中断）、诊断错误中断、时间错误中断。8.简述附加中断指令ATTACH的功能、输入端ADD的取值及作用。答：附加中断指令ATTACH，可以将硬件中断事件和硬件中断组织块进行关联，主要是为某个硬件中断事件分配硬件中断OB。输入端OB_NR对应要调用的硬件中断OB的符号名或编号，此硬件中断OB将被分配给输入端EVENT指定的硬件中断事件。如果执行ATTACH指令后，发生了EVENT对应的中断事件，则会调用OB_NR对应的中断OB并执行其程序。输入端ADD的数据类型为Bool，用于定义是否保留OB_NR对应的硬件中断OB与原有硬件中断事件之间的联系。如果ADD值为0，则ATTACH指令执行后，输入端OB_NR对应的硬件中断OB将与原有硬件中断事件切断联系，并与EVENT对应的硬件中断事件新建联系；如果ADD值为1，在保留硬件中断OB与原有硬件中断事件联系的基础上，附加与EVENT对应的硬件中断事件新的联系。9.S7-1200PLC支持几种类型的高速脉冲输出？它们有什么区别？答：S7-1200PLC支持2种类型的高速脉冲输出：PWM（宽度可调的脉冲输出）和PTO（脉冲序列输出）。PWM可以提供一串周期固定、脉宽（占空比）可调的脉冲输出，PTO可以提供一串占空比固定50%、周期可调的脉冲输出。可将每个脉冲发生器指定为PWM或PTO，但不能同时指定为PWM和PTO。10.高速计数器与普通计数器的区别？S7-1200PLC中最多有多少个高速计数器？答：S7-1200PLC中，普通计数器的计数过程与扫描工作方式有关，CPU通过每一个扫描周期读取一次被测信号的方法来捕捉被测信号的上升沿，当被测信号的频率较高时将会丢失计数脉冲。高速计数器HSC不受扫描方式的影响，可测量高频脉冲信号。S7-1200PLC中最多有6个高速计数器。11.S7-1200高速计数器有哪几种工作模式？答：S7-1200高速计数器定义的工作模式有以下5种：单相计数器，外部方向控制；单相计数器，内部方向控制；双相增／减计数器，双脉冲输入；A/B相正交脉冲输入；监控PTO输出。12.S7-1200PLC运动控制根据连接驱动方式不同，分成哪几种种控制方式？答：S7-1200PLC运动控制根据连接驱动方式不同，分成三种控制方式：（1）PROFIdrive：S7-1200PLC通过基于PROFIBUS/PROFINET的PROFIdrive方式与支持PROFIdrive的驱动器连接，进行运动控制。（2）PTO：S7-1200PLC通过发送PTO脉冲的方式控制驱动器，可以是脉冲+方向、A/B正交、也可以是正/反脉冲的方式。（3）模拟量：S7-1200PLC通过输出模拟量来控制驱动器。13.简述MC_Home指令的功能。答：使用MC_Home指令可将轴坐标与实际物理驱动器位置进行匹配，按照Mode对应的不同模式对轴的绝对位置进行归位。第6章课后习题参考答案1.设计五人抢答器的PLC程序。要求：主持席设置“开始抢答按钮”及“开始抢答指示灯”，必须在主持人按下“开始抢答按钮”后才允许抢答，第一个按下抢答按钮的选手指示灯常亮，其余抢答按钮无效。提前抢答者将视为犯规，同时该选手的抢答指示灯闪烁、主持席的“开始抢答指示灯”失效，待确认犯规后，主持人按下复位按钮，所有指示灯熄灭，对该题进行重新抢答。答：I/O分配表：输入说明输出说明I0.0开始抢答按钮Q0.0开始抢答指示灯I1.0复位按钮Q0.11#抢答指示灯I0.11#抢答按钮Q0.22#抢答指示灯I0.22#抢答按钮Q0.33#抢答指示灯I0.33#抢答按钮Q0.44#抢答指示灯I0.44#抢答按钮Q0.55#抢答指示灯I0.55#抢答按钮2.设计三分频电路的PLC程序，要求：输出脉冲频率为输入脉冲频率的三分之一。答：I/O分配表：输入说明输出说明I0.0输入脉冲Q0.0输出脉冲3.现有七人组成的评委组，要求对某选手的表现进行投票，只有五人或五人以上进行投票，该选手才能晋级。设计相应的PLC程序。答：I/O分配表：输入说明输入说明输出说明I0.0复位按钮I0.4第四路投票按钮Q0.0晋级指示灯I0.1第一路投票按钮I0.5第五路投票按钮I0.2第二路投票按钮I0.6第六路投票按钮I0.3第三路投票按钮I0.7第七路投票按钮4.设计报警电路相应的PLC程序。要求：故障发生时，报警指示灯闪烁、电铃响。操作人员知道故障后，按下消铃按钮，将电铃关掉，报警灯由闪烁变为长亮。故障消除后，报警灯熄灭。此外，还要设置试灯、试铃按钮，用于平时检测报警灯和电铃的好坏。答：I/O分配表：输入说明输入说明I0.0故障信号Q0.0报警灯I0.1消铃按钮Q0.1报警铃I0.2试灯/试铃按钮5.现有两台电机，要求完成以下功能：按下启动按钮，两台电机顺序启动，启动时间间隔为5秒；按下停止按钮，逆序停止，停止时间间隔为3秒；当出现故障时，两台电机立即停车，同时故障灯闪烁；故障消除后，故障灯灭，重新按下启动按钮，两台电机再次重新运行。答：I/O分配表：输入说明输入说明I0.0启动信号Q0.01#电动机I0.1停止信号Q0.12#电动机I0.2故障信号Q0.2故障灯6.某彩灯系统共有10个彩灯L1~L10，要求：按下启动按钮后，彩灯按照L1、L3、L5→L2、L4、L6→L7→L8→L9→L10→L1、L2、L3、L8、L9、L10→L1、L5、L8→L1、L4、L7→L1、L3、L6→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L3、L5→L2、L4、L6依次每隔1秒循环点亮，设计相应的PLC程序。答：参考第6.2节第7章课后习题参考答案1.简述利用PLC采集工业现场各种物理量的过程？答：模拟量输入处理分为信号检测、信号调理、信号数字化、信号标幺化等步骤。首先需要通过传感器将各种模拟量信号检测出来；然后通过变送器将传感器输出信号调理至数字控制器所能接收的标准电信号；通过PLC的A/D转换模块（模数转换）将标准电信号转换为数字控制器所能够处理的数字量（0~27648），并存于IW寄存器中；再将IW寄存器中的数字量转换为标幺值（0.0~1.0）。2.数字控制器所能够接收的标准电信号有哪些类型？信号较远距离传输时应采用什么类型的标准信号？为什么？答：数字控制器所能够接收的标准电信号有0~10V、±10V、1V~5V、0~20mA以及4~20mA。信号较远距离传输时应采用电流类型的标准信号0~20mA或4~20mA，以降低长线路中的电压降。3.PLC配置0~20mA的模拟量输入模块，转换后的数字量范围为多少？某转速传感器输入量程为0~970rpm，输出量程为0~20mA，将传感器输出信号接至PLC模拟量输入模块中，现假设转换后的数字量为x，试求当前的实际转速n。答：PLC配置0~20mA的模拟量输入模块，转换后的数字量范围为0~27648。当前的实际转速n：4.PLC配置0~10V的模拟量输入模块，某温度传感器输入量程为0~100℃，输出量程为0~10V，将传感器输出信号接至PLC模拟量输入模块中，现假设当前温度为75℃，试求转换后的数字量y。答：5.S7-1200CPU提供了几种不同控制算法的PID控制器？最多可同时对多少个PID回路进行控制？答：S7-1200CPU提供了3种不同控制算法的PID控制器：PID_Compact、PID_3Step以及PID_Temp。最多可同时对16个PID回路进行控制？6.S7-1200CPU中，PID指令应放在哪一种组织块中？为什么？答：PID指令应放在循环中断组织块中。和检测的过程变量反馈值保持同步，每隔固定时间调用中断检测过程变量反馈值并执行PID运算一次。7.利用PID_Compact指令实现转速闭环，组态PID指令时若勾选“反转控制逻辑”选项，电机最终能否稳定运行，为什么？答：电机最终不能稳定运行。若反转控制逻辑勾选，则启用控制逻辑取反功能，随着控制偏差不断增大，输出值不断减小，电机无法稳定。8.SINAMICSV20变频器中的P0700和P1000参数意义？在用PLC对变频器进行外部启停、频率给定控制时，应将上述两个参数设置为多少？答：P0700参数对应：选择命令源（端子控制），P1000参数对应：频率给定值来源（外部模拟量设定值）。在用PLC对变频器进行外部启停、频率给定控制时，应将上述两个参数设置为2。9.设计基于S7-1200的恒压供水系统的程序。答：采用PID_Compact控制器，其组态过程及控制程序可参考第7.3节和第7.4节。第8章课后习题参考答案1.开放系统互连参考模型分为几层？每层的作用是什么？答：开放系统互连参考模型分为7层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。（1）物理层：负责建立、维护和解除物理链路所需的通信接口标准，例如：RS232、RS485等；其下面为物理媒介，如同轴电缆、双绞线等。（2）数据链路层：在通信实体间实现数据发送和接收的功能；传输以“帧”为单位的数据包（包含同步信息、地址信息等），实现通信网络的无差控制及同步控制。（3）网络层：对数据包进行分组，并完成分组数据的路径选择、拥堵控制以及网络互连等功能。（4）传输层：选择网络层提供的最合适的服务，保证端到端数据传输的可靠性，包括错误恢复和流量控制等。（5）会话层：提供两个节点之间交互会话的管理功能，保证数据按正确顺序收发。（6）表示层：定义两个通信系统中信息交换的方式，如：数据加密/解密、数据压缩/解压等功能。（7）应用层：提供OSI用户服务，例如事务处理程序、文件传送协议和网络管理等。2.西门子常见的工业通信网络有几种类型？各自的特点是什么？答：西门子常见的工业通信网络有现场总线Profibus、工业以太网及ProfinetProfibus总线采用主从结构，主站和从站之间通常以周期性循环方式进行数据交换。主站掌握总线中数据流的控制权，只要拥有访问总线权，主站就可在没有外部请求的情况下发送控制命令；从站没有总线访问的授权，只能确认收到的信息或在主站的请求下发送信息。工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，在技术上与商用以太网（IEEE802.3标准）兼容。工业以太网采用TCP/IP协议，可通过以太网将自动化系统连接到企业内部互联网、外部互联网及因特网。Profinet是Profibus国际组织推出的基于工业以太网的开放式现场总线标准，使用Profinet可以将分布式I/O设备直接连接到工业以太网中。Profinet可完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如Profibus）技术，无需改动现有设备的组态和编程即可与现有的现场总线系统有机地集成，保护了现有投资。3.比较工业以太网通信和Profinet通信的异同。答：（1）Profinet基于工业以太网，具有很好的实时性，使用ProfinetIO可以直接连接现场设备；使用ProfinetCBA组件化的设计，Profinet支持分布的自动化控制方式，相当于主站间的通讯。（2）工业以太网成本低、实效性好、扩展性能好、便于与Internet集成，但可靠性不如Profinet。总结来说，以太网是一种局域网规范，工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，Profinet是一种在工业以太网上运行的实时技术规范。4.西门子S7-1200CPUProfinet通信口支持与哪些设备进行通信？支持的最大通信连接数是多少？答：使用Profinet通信口可以实现S7-1200CPU与编程设备之间的通信、与HMI设备之间的通信以及与其他CPU之间的通信。S7-1200CPU的Profinet通信口支持三种通信协议及服务：TCP、ISOonTCP（RCF1006）以及S7通信（服务器端）。支持的最大通信连接数是15个连接？5.比较TCP和ISOonTCP协议的异同。答：ISO-on-TCP(RFC1006)协议没有确认机制，只能应用在西门子的编程组态软件体系中（可以看作是西门子本