PLC应用技术实训教程-习题及答案

《PLC应用技术实训教程习题及答案》1.3练习1.与S7-200相比，S7-300在硬件和软件上有什么改进？2.查阅资料，简述S7-300CPU面板上的SF、FRCE、RUN、STOP指示灯的含义？3.简述S7-300有哪些模块，各模块功能是什么？4.S7-300各模块在机架插槽上的位置有什么规律？5.S7-300I/O模块的地址如何分配？6.通过动手新建项目“S7-300控制电机”，并进行硬件组态，硬件组态时使用电源模块PS3072A，CPU选择315-2DP，输入模块为SM321DI32×DC24V，输出模块选用SM322DO32×DC24V/0.5A【答案】1.与S7-200相比，S7-300在硬件和软件上有什么改进？答：1）硬件区别：S7-300为了适应大中型控制系统，而设计的更加模块化。S7-200系列是整体式的，CPU模块、I/O模块和电源模块都在一个模块内，称为CPU模块；而S7-300系列的，从电源，I/O，CPU以及导轨都是单独模块。

实际上S7-200系列也是可以扩展的，一些小型系统不需要另外定制模块，S7-200系列的模块也有信号、通信、位控等模块。

S7-200系列的对机架没有什么概念，称之为导轨；为了便于分散控制，S7-300系列的模块装在一根导轨上的，称之为一个机架，与中央机架对应的是扩展机架，机架还在软件里反映出来。

S7-200系列的同一机架上的模块之间是通过模块正上方的数据接头联系的；而S7-300则是通过在底部的U型总线连接器连接的。

S7-300系列的I/O输入是接在前连接器上的，前连接器再接在信号模块上，而不是I/O信号直接接在信号模块上，这样可以更换信号模块而不用重新接线。

S7-300系列2DP的部分CPU带有profibus接口。

S7-300这样模块化的设计在大中型控制系统中极大的方便了系统的维护、设计乃至安装各个环节。

2）软件区别：S7-200系列用的STEP7-Micro/WIN40sp6软件；S7-300使用的是STEP7软件。

S7-200系列的编程语言有三种：语句表（STL）、梯形图（LAD）、功能块图（FBD）；S7-300系列的除了这三种外，还有结构化控制语言（SCL）和图形语言（S7graph），其中SCL就是一种高级语言，高级语言可以更加方便的解决客户的专有问题，提高了程序执行效率，缩短了程序执行时间。

S7-300软件最大的特点就是提供了一些数据块来对应每一个功能块（FunctionBlock-FB），称之为Instance。

S7-300不能随意的自定义OrganizationBlock、sub-routine和Interruptroutine，系统只能调用它OB1，其它的用FB－FunctionBlock和FC－Function方式编辑，其它的也是预定义成了系统的了，System的S给它们（SFB、SFC）定义了自己的身份。

3）应用区别：S7-200在西门子的PLC产品类里属于：小型PLC系统，适合的控制对象一般都在256点以下的；S7-300在西门子的PLC产品类里属于：大中型PLC系统，适合的控制对象一般都在256点以上，1024点以下的。2.查阅资料，简述S7-300CPU面板上的SF、FRCE、RUN、STOP指示灯的含义？答：CPU面板上一般由以下指示灯来显示CPU当前的状态或故障。

1）SF（红色）：系统出错／故障指示灯。CPU硬件或软件出现错误时亮。

2）FRCE（黄色）：强制作业有效指示灯。至少有一个I/O在强制状态时亮。

3）RUN（绿色）：运行状态时指示灯。CPU处于RUN状态时亮。LED在STARTUP状态时以2Hz频率闪烁；在HOLD状态时以0.5Hz频率闪烁。4）STOP（黄色）：停止状态指示灯。CPU处于STOP或HOLD或STARTUP状态时亮。在存储器复位时LED以0.5Hz频率闪烁；在存储器置位时LED以2Hz频率闪烁。

3.简述S7-300有哪些模块，各模块功能是什么？答：1）电源模块电源模块是构成PLC控制系统的重要组成部分，针对不同系列的CPU，西门子有匹配的电源模块与之对应，用于对PLC内部电路和外部负载供电。可将电网电压（AC120V/230V）转变成S7-300所需的DC 24V的工作电压。2）CPU模块CPU是PLC系统的运算控制核心。它根据系统程序的要求完成以下任务：接收并存储用户程序和数据，接收现场输入设备的状态和数据，诊断PLC内部电路工作状态和编程过程中的语法错误，完成用户程序规定的运算任务，更新有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容，实现输出控制或数据通信等功能。3）接口模块主要用于连接多机架的PLC系统，即一个S7-300 PLC系统的信号模块如果超过8块，就必须配置接口模块进行扩展。4）信号模块也称输入/输出模块，是CPU模块与现场输入输出元件和设备连接的桥梁，用户可根据现场输入/输出设备选择各种用途的I/O模块。5）功能模块主要用于对实时性和存储容量要求高的控制任务，例如计数器模块、快速/慢速进给驱动位置控制模块、电子凸轮控制模块、步进电动机定位模块、伺服电动机定位模块、闭环控制模块、称重模块、位置输入模块等。6）通信模块即通讯处理器，为S7-300提供不同形式的接口(以太网、PROFIBUS、AS-i、串口PTP)来满足应用要求。4.S7-300各模块在机架插槽上的位置有什么规律？答：S7-300PLC的模块槽号地址分配是有规律的，通常1号槽固定为电源模块（PS），2号槽固定为CPU模块，3号槽固定为接口模块（IM），4~11号槽可以为信号（SM）、功能（FM）或通信（CP）等模块。5.S7-300I/O模块的地址如何分配？答：S7-300的信号模块的字节地址与模块所在的机架号与槽号有关。从0号字节开始，S7-300给每个数字量信号模块分配4B的地址，相当于32个I/O点，M号机架（M=0～3）的N号槽（N=4～11）的数字量信号模块的起始字节地址为：32×M+(N-4)×4。模拟量模块以通道为单位，一个通道占一个字或两个字节的地址，S7-300为模拟量模块保留了专用的地址区域，字节地址范围为IB256～767。一个模拟量模块最多有8个通道，从256号字节开始，S7-300给每个模拟量模块分配16B的地址。M号机架的N号槽的模拟量的起始字节地址为：128×M+N-46.通过动手新建项目“S7-300控制电机”，并进行硬件组态，硬件组态时使用电源模块PS3072A，CPU选择315-2DP，输入模块为SM321DI32×DC24V，输出模块选用SM322DO32×DC24V/0.5A答：2.6练习1.西门子S7-300PLC定时器分为几种类型，它们各自的工作原理？2.西门子S7-300PLC计数器分为几种类型，它们各自的工作原理？3.数据类型WORD（字）和INT（整数）有什么异同？4.编写程序，产生周期为6S、脉宽为2S的连续脉冲。5.编写程序，实现1到100的累加和。【答案】1.西门子S7-300PLC定时器分为几种类型，它们各自的工作原理？答：门子S7-300PLC共有5种定时器指令，它们是：S_PULSE（脉冲定时器）、S_PEXT（扩展脉冲定时器）、S_ODT（接通延时定时器）、S_ODTS（保持型接通延时定时器）、S_OFFDT（断电延时定时器）。下面分别说明这5种定时器指令的区别。

1）S_PULSE（脉冲定时器）

其工作特点为：输入为1，定时器开始计时，定时位为1；计时时间到，定时器停止工作，定时位为0。如在定时时间未到时，输入变为0，则定时器停止工作，定时器位为变为0。

2）S_PEXT（扩展脉冲定时器）

其工作特点为：输入从0→1时，定时器开始工作计时，定时器位为1；定时时间到，定时器位为0。在定时过程中，输入信号断开不影响定时器的计时（定时器继续计时）。

3）S_ODT（接通延时定时器）

其工作特点为：输入信号为1，定时器开始计时（定时器位为0）；计时时间到，定时器位为1。计时时间到后，若输入信号断开，则定时器位变为0。如在计时时间未到时，输入信号变为0，则定时器停止计时。

4）S_ODTS（保持型接通延时定时器）

其工作特点为：输入信号为1，定时器开始工作并计时，计时时间到，定时器位为1。输入信号只起一个触发定时器工作的作用，在计时过程中输入信号断开不影响定时器计时和定时器位。定时器位只有使用复位指令才能变为0并触发下一个定时器定时工作。

5）S_OFFDT（断电延时定时器）

其工作特点为：输入信号由0→1时，定时器位为1（但定时器不开始计时）；当输入信号由1→0时，定时器才开始计时，计时时间到，定时器位变为0。在计时过程中，输入信号由0→1将复位定时器，当由1→0时重新开始计时。2.西门子S7-300PLC计数器分为几种类型，它们各自的工作原理？答：S7-300PLC计数器可分为“加计数”、“减计数”与“加减计数”3类。加计数器（S-CU）：在S输入端出现上升沿时，使用PV输入端的数值预置。如果输入端CU上的信号状态从0变为1，并且计数器的值小于999，则计数器加1。减计数器（S-CD）：在S输入端出现上升沿时，使用PV输入端的数值预置。如果输入端CD上的信号状态从0变为1，则计数器减1。加减计数器（S-CUD）：在S输入端出现上升沿时，使用PV输入端的数值预置。如果输入端CU上的信号状态从0变为1，并且计数器的值小于999，则计数器加1。如果输入端CD上的信号状态从0变为1，且计数器的值大于0，则计数器减1。3.数据类型WORD（字）和INT（整数）有什么异同？答：1）WORD是无符号的数据类型；INT是有符号的数据类型（最高位为1表示负数，0表示正数）。通常情况下WORD用于逻辑运算，INT用于数学运算；在使用梯形图或SCL等语言编程时区分较严格。在使用语句表编程时系统不检测数据类型是否匹配，即WORD与INT在用法上没有什么区别（WORD可做数学运算，INT也可作逻辑运算）。2）S7-300的WORD与INT的取值范围：字的取值范围都是:W#16#0000~~~W#16#FFFF。十进制：WORD：0-65535。INT：-32768—+32767。4.编写程序，产生周期为6S、脉宽为2S的连续脉冲。（答案不唯一，能实现功能均可）5.编写程序，实现1到100的累加和。OB100对变量初始化操作OB1的程序3.6练习1.STEP7中有哪些逻辑块，分别有什么功能？2.功能FC与功能块FB有什么异同？3.共享数据块与背景数据块有什么异同？4.变量声明表中为什么要定义临时变量？5.延时中断有什么功能，它与定时器字功能上有什么区别？【答案】STEP7中有哪些逻辑块，分别有什么功能？功能FC与功能块FB有什么异同？答：特性

FCFB

可以作为子程序被调用是是可以给Input/Output/InOut分配参数是是可以使用临时变量是是可以使用静态变量否是需要背景数据块否是参数作为地址传递给内部使用是否参数被通过背景数据块传递给内部使用否是可以把FB作为多重背景调用否是被调用时可以不写所有参数否是3.共享数据块与背景数据块有什么异同？共享数据块可供所有的代码块访问，背景数据块仅供特定的FB使用。4.变量声明表中为什么要定义临时变量？5.延时中断有什么功能，它与定时器字功能上有什么区别？PLC中的普通定时器的工作与扫描工作方式有关，其定时精度受到不断变化的循环周期的影响。延时中断组织块的延迟时间为1~60000ms，延时精度为1ms，优于定时器的精度。4.4练习1.简述顺序控制设计法的设计思想。顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步(Step)。顺序功能图（SFC）主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作组成。2.三相六拍步进电动机有个绕组：A、B、C。正转的通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA→A；反转通电顺序为：A→CA→C→BC→B→AB→A。按照上述要求用S7-GRAPH分别设计正转和反转顺序功能图。答案详见源程序资源。5.4练习1.介绍ET200M的功能。在自动化控制系统中，由于设备较多，需要控制的点数也较多，因此需要配置扩展模块；而且由于设备之间的布局有时较为分散，很难将所有模块都布置在一个控制柜中，可能会出现扩展模块分散在多个控制柜中的情况。这时用户需要一种分布式I/O模块来实现这一功能，它就是ET200M。1.同时支持Profibus和Profinet现场总线；2.可以最多扩展8个至12个信号模块；3.模块化IO系统，防护等级为IP20，特别适用于高密度且复杂的自动化任务；4.通过配置