PLC应用技术第3版微课版黄中玉课后参考答案

1.PLC是一种数字运算操作的电子装置，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指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。2.（1）可靠性高，抗干扰能力强；（2）编程方便，操作性强；（3）功能完善，应用灵活；（4）使用简单，调试维修方便。3.目前，PLC已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电子、机械制造、汽车、船舶、装卸、造纸、纺织、环保、娱乐等各行各业。4.PLC硬件主要由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、I/O接口电路、电源和外部设备等组成。5.与普通计算机一样，CPU是系统的核心部件，按系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊地进行工作，完成运算和控制任务。CPU的主要用途如下：①接收从编程器输入的用户程序和数据，送入存储器存储。②用扫描方式接收输入设备的状态信号，并存入相应的数据区（输入映像寄存器）。③监测和诊断电源、PLC内部电路的工作状态和用户编程过程中的语法错误等。④执行用户程序。从存储器逐条读取用户指令，完成各种数据的运算、传送和存储等功能。⑤根据数据处理的结果，刷新有关标志位的状态和输出映像寄存器状态表的内容，再经过输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。6.开关量I/O接口即开关量输入接口和开关量输出接口。（1）开关量输入接口电路主要用于连接各种开关、按钮、传感器等开关型输入器件，将外部输入信号传入PLC内部，供程序处理。按现场信号可以接纳的电源类型不同，开关量输入接口电路可分为3类：直流输入接口、交流输入接口和交直流输入接口。使用时要根据输入信号的类型选择合适的输入模块。（2）开关量输出接口电路的作用是将PLC的输出信号传送到用户开关量输出设备。按输出开关器件的种类不同，PLC的输出有3种形式，即继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出。其中，晶体管输出型接口只能接直流负载，为直流输出接口；双向晶闸管输出型接口只能接交流负载，为交流输出接口；继电器输出型接口既可接直流负载，也可接交流负载，为交直流输出接口。7.周期扫描过程包含输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。在输入采样阶段，PLC首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入内存中对应的各输入映像寄存器中。在程序执行阶段，根据PLC梯形图程序扫描原则，CPU按先左后右、先上后下的步序逐句扫描执行语句。在所有指令执行完毕后，进入输出刷新阶段，将输出映像寄存器中所有输出继电器Y的状态转存到输出锁存器中，通过隔离电路，驱动功率放大电路使输出端子向外界发出控制信号，驱动外部负载。8.启保停结构的PLC内部等效电路如下图所示：9.PLC执行梯形图程序时，CPU是按照从上往下、从左往右的顺序，一行一行地顺序扫描执行的，所以说PLC是“串行”工作方式。程序运行结果与梯形图顺序有关，因为PLC的程序是按顺序扫描执行的，例如某一个软继电器的线圈接通，则该线圈的所有常开和常闭触点并不一定都会立即动作，只有CPU扫描到该触点时才会动作。项目二习题答案题1在FX3U系列PLC的编程元件中，I/O继电器地址编号采用字母+八进制，如X000~X007，X010~X017；Y000~Y007等，其他编程元件的地址编号均采用字母+十进制，如M0~M499，T0~T512，C0~C234？项目二题15第10秒Y1接通。项目三习题答案\项目四习题答案项目四第4题K1X0：X3~X0；K2S20：S27~S20；K3M10：M21~M10；K4Y0：Y15~Y0；K5M6：M25~M6；项目五习题答案5-1：结合相关资料，列举5种FX系列PLC特殊功能模块。FX2N系列：FX2N-2AD、FX2N-2DA、FX2N-2LC、FX2N-1HC、FX2N-10DM、FX2N-232-DB、FX2N-485-DBFX3U系列：FX3U-4AD、FX3U-4DA、FX3U-4AD-TC-ADP、FX3U-2HC、FX3U-2HSY-ADP5-2：在特殊功能模块中经常要用到PLC的功能指令FROM和TO指令，解释这两条指令的含义。FX系列PLC基本单元与特殊功能模块之间的数据通讯由FROM/TO指令来执行的。FROM指令是将增设的特殊单元缓冲存储器（BFM）的内容读到PLC中的指令。TO指令是从PLC对特殊单元缓冲存储器（BFM）写入数据的指令。5-3：要求2点模拟量采样，并求其平均值，并将该平均值作为模拟量输出值予以输出，选用PLC特殊功能模块，并编写程序。 选用FX2N-2AD作为模拟量采集模块，FX2N-2DA作为模拟量输出模块，参考程序如下：5-4：利用串行通信指令将数据寄存器D200~D209中的数据按16位通讯模式传送出去，并将接收来的数据转存在D100~D109中。5-5用两台FX3U系列PLC组建N：N网络，将从站X20~X27的信号，传送到主站。主站接收到信号后，当信号全部为ON时，主站向从站发出命令，置M0为ON。试分别编写主站和从站梯形图程序。项目六：触摸屏程序基于应用软件，请读者结合所选用触摸屏使用编程手册自行练习。项目七FX系列PLC与变频器习题参考解答1．请用基本指令实现图7－13程序状态图的功能？2．试述变频器在点动和多段速度运行时的区别。答：FR－A540变频器点动操作分：利用操作面板FU-DU04的正转FWD和反转REV控制按钮，实现对电动机的正、反转点动控制，也可使用变频器配接外部控制开关实现对电动机的正、反转点动控制。当变频器工作在点动状态下，电动机只能按照设定好的点动工作频率和点动时电动机加减速时间进行工作。FR－A540变频器工作在连续多段速度运行时，利用PLC的多个输出触点或变频器外部所接多个开关的不同组合控制变频器输出不同的工作电压和工作频率，从而是实现对电动机按照设定好的上、下限工作频率和电动机加减速时间进行多段速度运行工作。活页学习任务工单参考答案工单1：三相异步电动机的两地启停控制设计与调试I/O地址分配编程元件I/O地址元件名称描述输入元件X0启动AA地启动按钮X1启动BB地启动按钮X2停止AA地停止按钮X3停止BB地停止按钮输出元件Y0KM接触器线圈绘制I/O接线图备注：原图2-14修改梯形图程序设计备注：原图2-15程序分析1.请分析程序中如何实现A、B两地的停止按钮均可以停止电机？将A、B两地的停止按钮（常闭触点X2、X3）串联2．本任务的IO接线图中，若停止按钮采用常闭触点接入，如何修改程序实现A、B两地都能停止电动机？若IO接线图中的停止按钮采用常闭触点接入，则将程序中的X2和X3常闭触点改为常开触点即可。工单二：机床工作台的自动往复运动控制I/O地址分配编程元件I/O地址元件名称描述输入元件X0停止按钮常闭触点X1正转启动X2反转启动X3SQ1正转换向的行程开关X4SQ2反转换向的行程开关X5SQ3正转极限保护开关X6SQ4反转极限保护开关输出元件Y1KM1正转接触器线圈Y2KM2反转接触器线圈绘制I/O接线图备注：原图2-29修改梯形图程序设计程序分析请分析四个行程开关是输入设备还是输出设备？SQ1、SQ2与SQ3、SQ4各起什么作用？可否去掉SQ3和SQ4？四个行程开关是输入设备。SQ1、SQ2分别为工作台正、反向进给运动的换向开关；SQ3、SQ4分别为正、反向极限位置的保护开关。不能去掉SQ3、SQ4，机械设备必须要有终端极限保护。程序中如何实现电机正反转的互锁？用正反转接触器的常闭触点做电气互锁。3．若程序中已经实现了电机正反转互锁，外围接线图中可否不再考虑接触器触点互锁？不能。外围接线图中的接触器触点互锁是安全保护措施，是考虑到即便接触器KM1、KM2线圈故障后也能确保不会同时接通而导致电源短路事故。工单三：两台电动机的顺序启停控制I/O地址分配编程元件I/O地址元件名称描述输入元件X0停止及FR触点常闭触点X1启动按钮输出元件Y1KM1电动机M1的接触器线圈Y2KM2电动机M2的接触器线圈绘制I/O接线图梯形图程序设计程序分析1、请说明程序中如何实现两台电机的先后停止？按下启动按钮后Y1启动且自保，同时T1线圈也接通，延时600s（10min）后Y2启动。2、如何实现两台电机的过热保护？FR1与FR2常闭触点串联后接入到PLC输入回路中。3．定时器T是否需要通过输入端子接线？为什么？T不需要通过输入端子接线。因为T是PLC内部编程软元件，只能在内部编程使用，不需要对外输入或者输出。工单4：间歇润滑装置的自动控制I/O地址分配编程元件I/O地址元件名称描述输入元件X0停止按钮X1启动按钮输出元件Y0KM1润滑泵电动机的接触器线圈绘制I/O接线图备注：原图2-63修改梯形图程序设计程序分析程序中如何实现润滑泵电机的间歇工作？首先用辅助继电器M10将X1的按钮启动信号变成长信号，再用定时器T0、T1构成的振荡电路满足润滑泵电动机“工作5min，间10min”的要求。2．程序中如何实现10个周期后自行切断系统和按下“停止”按钮后自动停止？每循环一次用C0计数一次，达到10次将M10切断，润滑泵电动机停止工作。出现异常情况时按下停止按钮也能切断M10，从而使润滑泵电动机停止工作。下次使用时按下X1启动按钮，先将计数器C0复位，再进入间歇润滑状态。计数器C是否需要通过输入端子接线？为什么？不需要通过输入端子接线。因为T是PLC内部编程软元件，只能在内部编程使用，不需要对外输入或者输出。工单5：酒店自动门的开关控制I/O地址分配编程元件I/O地址元件名称描述输入元件X0开门SB2按钮X1关门SB3按钮X2K1门内光电开关X3K2门外光电开关X4开门到位SQ1微动开关X5关门到位SQ2微动开关输出元件Y1开门KM1Y2关门KM2绘制I/O接线图梯形图程序设计原图2-88完整的自动门程序程序分析程序中如何实现手动控制方式和自动控制方式的互锁？如原图2-84所示，酒店自动门的手动程序和自动程序间用互锁触点进行了互锁，保证两种方式的程序不会同时运行。因自动控制程序有开门、等待及关门等动作，为简化结构，用M2作为“自动程序的标志”，与手动程序之间进行互锁。原图2-84自动门的手动程序和自动程序的互锁框架程序中如何保证“等待8s的时间内，若有人员通过光电开关K2或K1时，重新开始等待8s”？程序中在T0线圈前面串上X2、X3的常闭触点。当光电开关K1、K2检测到有人要经过时，通过X2、X3的常闭触点动作切断T0线圈，使其当前值清零，重新开始计时，如原图2-86所示，满足重新等待8s的要求。原图2-86等待中来人、关门中来人的自动处理程序程序中如何保证“自动关门中检测到又有人来时，立即停止关门并重新进入自动开门、等待和关门程序”？分析原图2-86所示的程序，在关门的过程中若又来人要进门或出门时，光电开关K1、K2使X2、X3常闭触点动作切断T0线圈和M4线圈，T0常开触点复位使M5断开，电动机停止关门。此时，由于自动门不处于“开门到位”的位置，行程开关SQ1已经复位使X4的触点复位。在下一个扫描周期里，M5的常闭触点复位使M3重新接通，电动机正转使自动门重新打开，继而再次重复等待、关门的过程。由于M4自锁触点的作用，X2、X3常闭触点动作既可以切断T0线圈，重新开始计算等待的时间，也可以通过T0常开触点切断M5停止关门。工单6：竞赛抢答器控制系统设计I/O地址分配编程元件I/O地址元件名称描述输入元件X0开始SB0开始抢答X1SB1抢答1X2SB2抢答2X3SB3抢答3X4SB4复位X5SB5答题输出元件Y0L0蜂鸣器Y1L1信号灯1Y2L2信号灯2Y3L3信号灯3Y10A数码A段Y11B数码B段Y12C数码C段Y13D数码D段Y14E数码E段Y15F数码F段Y16G数码G段Y17绘制I/O接线图梯形图程序设计程序分析程序中如何保证“”？程序第2--4行用“优先电路”实现三路抢答，保证了只有最先获得抢答权的才点亮对应的信号灯Y1-Y3。程序中如何区别正常抢答和违例提前抢答？程序第1行用“启保停”电路把“开始抢答”的按钮短信号转换成长信号M0。第5行用M0常开触点串联在电路中，确保了第6行用M0常闭触点串联在电路中，保证程序中如何保证获得正常抢答权者才能进入答题环节？程序第9行将正常抢答标记“M1”串联在答题计时电路中，使得只有取得正常抢答权（M1接通）以后才能进入答题计时环节。工单7：多个传送带的自动控制编程元件I/O地址元件名称描述输入元件X0启动SB按钮X1SQ1行程开关X2SQ2行程开关X3SQ3行程开关X4SQ4行程开关X5SQ5行程开关X10停止按钮输出元件Y1KM1接触器线圈Y2KM2接触器线圈Y3KM3接触器线圈绘制I/O接线图状态转移图原图3-14多个传送带的状态转移图步进梯形图程序设计原图3-15多个传送带的步进梯形图程序程序分析1．从节省PLC的输入点数角度考虑，三台电动机的热继电器触点应该怎样处理？如I/O接线图所示，三个热继电器常闭触点集中串联到输出回路中，任意一台电动机过载都会使整个系统停止工作，这样可以节省3个输入端点。2．程序中怎么满足“初始状态为各个电动机都处于停止状态”？初始步采用了一条功能指令“”，其含义是将Y1、Y2、Y3全部复位，满足在“初始状态各个电动机（M1、M2、M3）都处于停止状态”的要求。3.程序中如何实现“按下停止按钮，系统把目前的工作继续完成后停止在初始状态”？如状态转移图所示，按下停止按钮，系统必须把当前周期运行完毕后因M100断开而停止在初始状态。工单8：剪板机的自动工作控制I/O地址分配编程元件I/O地址元件名称描述输入元件X0压钳上限位开关X1剪刀上限位开关X2剪刀下限位开关X3板料右限位开关X4板料压紧压力继电器X10启动按钮X11回原位输出元件Y1压钳下行电磁铁Y2剪刀下行电磁铁Y3压钳上行电磁铁Y4剪刀上行电磁铁Y5装箱执行件Y0板料右行电磁铁绘制I/O接线图绘制状态转移图原图3-40步进梯形图程序设计原图3-41程序分析1、简述剪板机的工作过程。2、程序中如何保证板料右行（Y0接通）至限位开关X3动作后，在随后的压钳下行过程中一直保持不退不松，直至板料被完全压紧？3．怎么实现压钳和剪刀同时上行？又怎么实现“各自停止上行工作后，再开始下一周期的工作”？S23步剪断板料后进入并行分支。S24步和S26步同时被激活，压钳与剪刀同时上行，它们各自碰到限位开关X0和X1后，分别在S25步和S27步停止上行。等待两者都停止后，并行分支结束，汇合到S28步。为了控制剪断板料的装箱数量，在S23步剪刀下行剪断板料的过程中用C0计数。没有达到30件时，其常闭触点闭合，从S28步立即回到S21步，开始下一板料的剪断工作。若剪完30件板料C0常开触点闭合，直接转移到S29步，驱动装箱执行件Y5进行装箱操作，2s后停止在初始状态S0步，等待下一次启动命令。工单9：十字路口交通信号灯的控制I/O地址分配编程元件I/O地址元件名称描述输入元件X0启动方式开关，断开为白天，合上为晚上X1停止按钮X2白天/晚上按钮输出元件Y0东西红灯Y1东西黄灯Y2东西绿灯Y3南北红灯Y4南北黄灯Y5南北绿灯绘制I/O接线图状态转移图梯形图程序设计程序分析请分析说明整个程序结构和设计思路。本程序是采用步进顺控的选择分支和并行分支思路设计的。按下启动按钮后，根据方式开关的状态选择是“白天”还是“晚上”，白天时东西、南北作为并行分支按照各自的时序节拍执行，一个周期结束后回到初始步S0。若是晚上，即按照晚上的时序进行一个周期后也回到S0步重新进行选择。程序中如何解决“黄灯”在“白天和晚上”的双线圈问题？因为步进梯形图中CPU只执行活动步对应的电路块，所以步进梯形图允许双线圈输出，不需要进行特殊的处理。3．如何选择“”的输入设备？本任务中采用开关进行控制。开关合上是黑夜模式，开关断开是白天模式。用开关进行选择分支的条件控制，非此即彼，保证了二者只能选其一的单选条件。工单10：广告字牌的灯光闪烁控制设计I/O地址分配编程元件I/O地址元件名称描述输入元件X0启动按钮X1停止按钮X2速度调节开关（X2=1为高速，X2=0为低速）输出元件Y0～Y6L0字牌灯Y1L1字牌灯Y2L2字牌灯Y3L3字牌灯Y4L4字牌灯Y5L5字牌灯Y6L6字牌灯绘制I/O接线图梯形图程序设计原图4-48程序分析简述程序设计思路。首先采用启保停电路将启动按钮X0短信号变成辅助继电器M0长信号，供后面定时器自复位电路和移位电路用。按下启动按钮后赋初始值K1给K4M10，使L0点亮，照亮“祝”字。定时器T0的自复位信号产生移位脉冲，用ROL指令使初始值“1”在K4M10中一次一次地被左移位。当M10～M16中分别有“1”（即K4M10<=H0040）时，L0～L6这7只灯被分别点亮，轮流照亮“祝大家节日快乐”7个字。当M17=1（即K4M10=H0080）、M19=1（即K4M10=H0200）、M21=1（即K4M10=H0800）时，用MOV指令让K2Y0=H7F，即将7只灯全部点亮，7个字全部被照亮。当M18=1（即K4M10=H0100）、M20=1（即K4M10=H0400）、M22=1（即K4M10=H1000）时，用MOV指令让K2Y0=K0，即将7只灯全部熄灭，7个字也随之变暗。M23=1时重新赋初值K1给K4M10，系统进入循环。广告字牌的照亮速度由什么决定？怎样实现两挡速度调节？广告字的照亮速度由移位脉冲T0的自复位周期决定。为了调节两挡速度，定时器T0的设定值用数据寄存器D0表示。速度调节开关合上时X002=1，D0中的值为K5，此时每个字的照亮时间为0.5s，此为高速；速度调节开关断开时X002=0，D0中的值为K10，此时每个字的照亮时间为1s，此为低速。3．可以用什么指令实现广告字牌一个接着一个的点亮？循环移位或普通的位移位指令都可以。任务工单11：送料小车多地点随机卸料的PLC控制I/O地址分配编程元件I/O地址元件名称描述输入元件X01台呼叫按钮X12台呼叫X23台呼叫X34台呼叫X45台呼叫X10～X141～5号工作台位置开关（小车的停靠位置）输出元件Y0～Y7数码管阳极Y10、Y11数码管阴极（片选端）Y14电动机正转（小车右行）Y15电动机反转（小车左行）绘制I/O接线图原图4-59装卸料小车的I/O接线图梯形图程序设计图4-60装卸料小车的梯形图程序程序分析呼叫按钮给出的是短信号，当小车在运动过程中还未到达某个停车位置时，呼叫信号已消失，怎么解决？按下任一呼叫按钮（>K2X0K0），程序先将呼叫信息送D0存储，每个工作台有1个位置开关（分别为SQ1～SQ5），此位置开关有什么特点？属于微动开关。小车停留在此位置时会压下微动开关，当小车离开此位置时微动开关会立即复位。3．简述程序设计思路。按下任一呼叫按钮（>K2X0K0），程序先将呼叫信息送D0存储，再将小车所处的工位号送D10存储，然后将D0中的呼叫地址与D10中的位置地址进行比较。若D0<D10（M2=1）,电动机反转使小车左行；若D0>D10（M0=1）,则电动机正转使小车右行。无论是左行还是右行，当小车到达呼叫工作台时都会立即停车，此时D0=D10、M1=1、M0=0、M2=0，然后将呼叫信号D0清零，并停止比较，等待下一次呼叫。K8。此时若2号工作台呼叫，即SB2被按下，K2X0=K2。此位置信息和呼叫信息分别被传送到D10和D0中存储起来。由于D0=K2、D10=K8，所以CMP指令比较的结果使M2=1，电动机反转使小车向左运行。小车左行到达3号工作台时，位置开关SQ3被压下使得K2X10=K4、D10=K4。由于D0中的数据没发生变化，依然满足D0<D10、M2=1，小车继续向左运行。直至到达2号呼叫工作台时，K2X10=K2、D10=K2，此时D0=D10，CMP指令比较的结果使M1=1、M0=0、M2=0，电动机停止反转使小车停止在2号台。Y10和Y11是两个数码管的阴极片选端，用于分时接通和显示呼叫工作台地址和小车的位置地址。当Y10接通时，D10中的位置数据K2经编码后送到D11中，使得D11=K1，为了正确显示地址信息，程序中使用ADD指令进行加“1”处理，再用七段译码指令SEGD进行数码显示。当Y11接通时，D0中的呼叫数据同样经过编码和加1处理后进行数码显示。从程序中看出，只有在小车不处于运行状态（Y14=0、Y15=0）时呼叫按钮的地址信号才会被送到D0中保存起来。若小车在运动过程中有人按下呼叫按钮，则不起作用。当没人按下呼叫信号或者小车到达呼叫目的地后，程序中将CMP比较指令的操作位M0～M2复位，同时将存储呼叫信息的D0清零，以免发生误动作。任务工单12：酒店自动门的自动控制I/O地址分配编程元件I/O地址元件名称描述输入元件X0开门SB2按钮X1关门SB3按钮X2K1门内光电开关X3K2门外光电开关X4开门到位SQ1微动开关X5关门到位SQ2微动开关X6手动/自动方式开关，X6=0时，手动方式X6=1时，自动方式输出元件Y1开门KM1Y2关门KM2绘制I/O接线图梯形图程序设计原图4-67酒店自动门的开关控制（子程序）程序分析简述程序设计思路。采用子程序思路设计程序。当工作方式开关X6=0时，其常闭触点接通，执行手动程序P0，此时可手动操作自动门的开和关。当X6=1时，其常开触点接通，执行自动控制程序。程序中如何实现手动程序和自动程序的互锁？用方式开关X6的常开触点和常闭触点实现手动程序和自动程序的互锁。任务工单13：自动售货机PLC控制设计I/O地址分配编程元件I/O地址元件名称描述输入元件X0启动按钮X11元投币X25元投币X310元投币X4咖啡SB选择按钮X5可乐SB选择按钮X6退币按钮输出元件Y0咖啡灯Y1可乐灯Y2找零灯Y3找零口Y4售货口Y10—Y16数码个位Y20—Y26数码十位绘制I/O接线图梯形图程序设计程序分析程序中怎样实现投币计数