三菱PLC项目式案例教程与实战应用课后答案

第一章习题答案1-1.PLC的扫描周期具体包含哪些阶段？每个阶段的时间占比如何优化？为什么PLC采用“循环扫描”而非“中断驱动”机制？其优缺点是什么？三菱FX5U的扫描周期包括输入采样、程序执行、输出刷新和通信/自检阶段。优化方式：缩短程序（减少指令）、使用高速处理指令（如MOV）、优化逻辑结构，并可通过参数设置缩短I/O刷新时间。PLC采用循环扫描而非中断驱动，核心是保障程序执行的确定性、提升抗干扰性且便于调试。缺点：响应速度受周期限制，高速事件需用中断或高速模块弥补。1-2.若现场有变频器干扰PLC模拟量信号，列举3种具体的解决方案。①布线隔离：模拟量信号线使用屏蔽双绞线，远离动力电缆30cm以上，屏蔽层单点接地。

②加装滤波器：在模拟量模块电源及信号输入端加装EMC滤波器或磁环。

③硬件抗干扰：在PLC侧加装信号隔离器或使用FX5U内置的模拟量滤波功能（参数设置滤波时间）。1-3.从技术、可靠性等方面分析一下国产PLC与国外PLC的差距。技术差距：国外PLC（如FX5U）在高速处理（多任务/运动控制）、网络集成（CC-LinkIE）、软件生态（GXWorks3）更成熟。可靠性差距：国外产品元器件等级高、长期稳定性强、抗干扰设计更严格。国产PLC优势在于成本低、定制灵活，但在复杂工艺和苛刻环境下可靠性仍待提升。综合训练：自动灌装生产线监控系统设计与仿真本次训练需分两步完成：先在GXWorks3中编写FX5U的PLC控制程序，再在GTDesigner3中设计HMI界面，最后通过联合仿真验证功能。核心逻辑是PLC实现灌装流程的顺序控制、计数与急停，HMI实现状态显示、操作控制与报警弹窗。【梯级1：急停优先逻辑（最高优先级）】LDX1RSTY0//复位传送带RSTY1//复位灌装阀RSTD0//复位计数【梯级2：起动置位运行标志】LDX0ORM0ANIX1SETM0//置位运行辅助继电器【梯级3：传送带运行控制】LDM0OUTY0//运行中传送带开启【梯级4：灌装阀运行控制】LDM0ANIX2OUTY1//液位未到灌装阀开启【梯级5：液位触发关阀+启动延时】LDX2ANDM0RSTY1//液位到关闭灌装阀OUTT0K20//启动2秒延时（100ms基时）【梯级6：延时结束停传送带+计数】LDT0RSTY0//延时到停止传送带─RSTM0//复位运行标志INCD0//灌装完成计数+1LDD0>100OUTM20（需要换原料）第二章习题答案2-1写出图2-40所示梯形图的指令表程序。图2-40题2-1图LDX0ORX1ORIM0OUTY1LDY1ANDX2ORM1ANIX3ORM2OUTY2END答：2-2写出图2-41所示梯形图的指令表程序。图2-41题2-2图答：LDX0MRDMPSANDX4ANDX1ANDX5MPSOUTY2ANDX2MPPOUTY0ANDX6MPPOUTY3ANDX3ENDOUTY12-3分析图2-42所示的两段程序运行结果是否一样。a）b）图2-42题2-3图答：不一样。图a是并联支路，只要X0或者是X1任意一个接通，Y0就输出为ON，X0和X1两个都断开，Y0为OFF；图b是双线圈输出,Y0的状态由最后一行X1的状态决定。1-4根据图2-43所示梯形图，分析并画出Y0的波形。图2-43题2-4图答：2-5按下起动按钮，第1个指示灯亮，10s后第2个指示灯亮，20s后第3个指示灯亮，按下停止按钮，指示灯全部熄灭，操作过程可重复操作，根据控制要求设计电路并编写梯形图程序。答：控制电路梯形图综合训练：多站点小车自动往返控制系统设计1.训练目标设计一个多站点小车自动往返控制系统，完成PLC选型、电气原理图设计与程序编写。2.主要训练内容PLC选型、电气控制电路设计、顺序控制编程、定时功能应用。3.控制要求1）如图2-44所示，直线运料小车有A、B、C、D、E共5个站点，控制台设一个起动按钮；2）起动后，小车从A站点行驶至B站点，停留5s后返回A站点；3）在A站点停留5s后，再次行驶至B站点；4）按此规律循环运行，依次经过C、D、E站点；5）循环跑完4个站点（B~E）后，返回A站点并自动停止。图2-44综合训练题图答：一、PLC选型选用三菱FX5U‑16MR，输入8点、输出8点，支持步进顺控、定时器、计数器功能。二、I/O地址分配表输入输出X0启动按钮SB（常开）Y0小车前进(E方向)KM1X1A站点行程开关SQ1Y1小车后退(A方向KM2X2B站点行程开关SQ2X3C站点行程开关SQ3X4D站点行程开关SQ4X5E站点行程开关SQ5三、控制逻辑说明按下启动按钮，系统依次执行4轮任务：第1轮：A→B→抵达B，停5s→返回A→抵达A，停5s；第2轮：A→C→抵达C，停5s→返回A→抵达A，停5s；第3轮：A→D→抵达D，停5s→返回A→抵达A，停5s；第4轮：A→E→抵达E，停5s→返回A→抵达A，全部完成，系统停止。四、梯形图第三章习题答案3-1位元件如何组成字软元件？试举例说明。答：位元件（X、Y、M、S）表示ON/OFF（1/0），按照4个位元件为1组的方式组合，构成位组合元件，当作字软元件参与数值运算，书写格式为：Kn+起始位元件其中：n代表4位一组的组数；K表示十进制；组合后M0为最低位。举例：K1M0：1组，M0～M3，共4位；K2M0：2组，M0～M7，共8位。3-2利用CMP指令实现下面的功能：X0为脉冲输入，当脉冲数大于5时，Y1为ON；反之，Y0为ON。根据要求编写梯形图程序。答：3-3有3台电动机要求相隔5s依次起动，各运行30s停止，循环往复，试用传送比较指令完成控制要求。答：综合训练：五层升降机自动控制程序设计1.训练目标运用传送与比较指令，实现一个五层升降机的基本自动控制逻辑。2.主要训练内容传送指令、比较指令、优先权判断、自动方向判别。3.控制要求1）仅在升降机处于停止状态时，才能响应外部的楼层呼叫信号。2）每次只接受一个楼层的呼叫信号，遵循"先按者优先，后按者无效"的原则。3）升降机的运行方向（上升、下降）及停止应能根据当前楼层与目标楼层自动判别。答：一、I/O分配输入输出X01层呼叫按钮Y0上升接触器X12层呼叫按钮Y1下降接触器X23层呼叫按钮X34层呼叫按钮X45层呼叫按钮X101层到位限位X112层到位限位X123层到位限位X134层到位限位X145层到位限位软元件作用D0当前楼层值：1/2/3/4/5D1目标呼叫楼层值：1/2/3/4/5；无呼叫=0M0升降机停止标志（Y0、Y1都OFF时M0=ON）M1有呼叫请求标志（D1≠0）M2上升条件：D1>D0M3下降条件：D1<D0M4呼叫锁存禁止位：已有呼叫D1≠0时，屏蔽后续按钮二、控制逻辑总思路1、当前楼层采集（MOV），每层限位触发时，用MOV把对应楼层常数送入D0：X10ON→MOVK1D0X11ON→MOVK2D0X12ON→MOVK3D0X13ON→MOVK4D0X14ON→MOVK5D02、呼叫信号锁存（MOV+互锁条件）呼叫按钮生效的两个前提同时满足；M0=ON（升降机停止）；D1=0（当前没有待执行呼叫）。满足条件时，按下呼叫按钮，MOV把楼层号送入D1；一旦D1写入非0值，后面再按按钮不会执行MOV，实现先按优先，后按无效。3、方向自动判别（CMP比较指令）：CMPD0D1M2D0<D1→M2=ON→Y0上升输出D0>D1→M3=ON→Y1下降输出D0=D1→M4=ON→到达目标层，停止输出，MOVK0D1，清除本次呼叫。4、停止标志M0M0=Y0常闭ANDY1常闭；升降机不在运行才允许接收新呼叫。三、梯形图程序第四章习题答案4-1.请描述步进流程解析的步骤；并分析当下一步激活时而上一步还未停止的原因，提出解决方案。1.在三菱PLC的顺序功能图（SFC）和步进指令（STL/RET）编程中，步进流程的解析通常遵循以下步骤：（1）确定控制流程与分解工序

首先需要明确整个控制系统的流程，将复杂的任务或过程分解成若干个工序（状态）。每个状态（步）表示顺序工作的一个操作，需要完成一个特定的动作。（2）绘制顺序功能图（SFC）

弄清各工序成立的条件、工序转移的条件和转移的方向后，即可画出顺序功能图。SFC由步、转换条件和有向连线组成。（3）转换为步进梯形图或指令表

使用步进指令（STL/RET）将SFC图转换为梯形图或指令表程序。（4）编写STL步进程序

三菱FX系列PLC有两条步进指令：STL（步进开始指令）

和RET（步进结束指令）。每个状态步以STLS__开始，代表该状态步的激活。状态转移通过SET或OUT指令实现。（5）设置初始状态

在三菱FX系列PLC中，S0~S9为初始状态继电器。通常使用初始化脉冲（如M8002）在PLC启动时将初始状态（如S0）置位。（6）程序结束与返回在所有STL状态步结束后，必须使用RET（步进返回）

指令，表示步进指令功能结束，母线恢复至原位2.在实际运行中，出现“下一步已激活但上一步还未停止”的现象，通常由以下几个原因造成：（1）状态转换过程中的固有扫描周期重叠（正常现象）在三菱PLC中，当STL步发生状态转移时，相邻两步的状态继电器会同时ON一个扫描周期。这是PLC扫描机制导致的正常现象，“当一个STL步将控制转移到下一个STL步时，存在一个（一个扫描周期的）时间段，在此期间两个步都是活动的”。（2）输出指令类型选择不当（最常见原因）如果在一个状态步中使用了SETY指令来驱动输出，当该状态步被转移、自动复位后，Y输出不会自动断开，必须要在后续的某个状态步中使用RSTY指令才能将其复位。（3）程序结构错误缺少RET指令：STL程序段末尾如果没有RET指令，会导致PLC程序错误或状态机行为异常。状态继电器编号冲突：同一个状态继电器编号在多个STL序列中被使用，可能导致意外的步激活。转换逻辑错误：转换条件在首次扫描时就为真，可能导致步过早激活。4-2.请绘制一个并行流程的SFC图。4-3.解释三菱STL步进指令中状态寄存器（S）的自保持特性，并说明为何需用SET指令激活步（而非OUT）。三菱PLC的状态寄存器（S）在STL步进程序中具有自保持特性。这一特性的核心含义是：一旦某个状态步（S线圈）被激活，它将在后续的扫描周期中保持激活状态，直到被系统自动复位或程序指令手动复位为止。这种“自保持”并非通过外部自锁电路实现，而是由STL指令系统与状态寄存器（S）的硬件特性共同决定的：当状态寄存器S被置位（SET）后，其对应的STL触点（STLSxx）会保持导通，持续驱动该状态步内的输出逻辑，直至该状态被转移或复位。虽然OUT指令和SET指令都可以用于状态转移，但二者行为有本质区别。在顺序控制中，必须使用SET指令来激活下一步，原因如下：综合训练：停车场车辆入口控制系统设计1.训练目标设计一个基于PLC的停车场车辆计数与入口控制系统。2.主要训练内容计数器应用、定时器应用、互锁逻辑、保持与复位功能。3.控制要求1）停车场最大容量为20辆车；2）入口控制：入口检测开关检测到车辆时，栏杆自动抬起；车辆离开5秒后栏杆落下，计数器加1；3）出口控制：出口光电传感器检测到车辆时，栏杆自动抬起；车辆离开5秒后栏杆落下，计数器减1；4）当车辆数达到20辆时，入口栏杆不再抬起；5）系统需配备手动清零功能及一键禁止进入功能。解答表1I/O地址分配图1车辆进入车库的抬杆与落杆的程序（落杆后Y1一直得电）图2完整程序第5章习题答案5-1题设定三个按钮对应的PLC的M0、M1、M2变量，具体操作流程如下：1.在MCGSPro中新建工程，选择TPC7072Gi型号，进入“用户窗口”并新建“窗口0”。2.进入实时数据库窗口，新增三个对象M0、M1、M2，添加注释分别为“开始”“停止”“重置”。3.从工具箱拖入3个“标准按钮”构件，分别修改文字为“开始”“停止”“重置”,4.设置好底色、文字格式等。5.双击“开始”按钮，在“操作属性”标签页中，勾选“数据对象值操作”，设置为“按1松0”或“置位”，对象选择“M0”。用同样方式设置M1、M2。5-2题全局变量：在MCGSPro的“实时数据库”中定义的变量，整个工程（所有窗口、策略）均可访问。用于与PLC进行数据交换或全局状态共享。局部变量：在“运行策略”的脚本程序中定义（如Dima），仅在当前脚本块或循环内有效，不占用实时数据库资源。举例说明：点击“开始”按钮记录次数并显示。满5次时，“保养提示”灯亮并清零重计。其中，temp_count是局部变量，按压次数和保养提示是全局变量。Dimtemp_countASInteger '声明局部变量temp_count=按压次数+1 '读取【按压次数】并加1Iftemp_count>=5Then '判断是否满5次保养提示=1 '触发提示灯temp_count=0 '计数清零Else保养提示=0 '关闭提示灯EndIf按压次数=temp_count '更新【按压次数】显示5-3题配置IP地址：触摸屏本地IP（如192.168.0.20），PLC远程IP（如192.168.0.30），端口502。操作流程如下：1.实时数据库”中建立变量2.进入”设备窗口”，添加“通用TCP/IP父设备”，设置通讯参数。3.添加“三菱FX5_ETHERNET”子设备。4.双击”子设备”，增加设备通道（如M0、Y0、D0），设置数据类型。5.连接变量。示例：将HMI变量“开始”按钮连接至设备通道“M0”。5-4题操作流程：画一个矩形代表指示灯→双击打开属性→填充颜色→表达式中关联变量“指示灯”（Y0）→分段点设置“0”对应绿色，“1”对应红色。当PLC中Y0变为1时，图形自动变红。综合训练参考答案：停车场车辆入口控制系统人机界面设计1.进行PLCI/O端子分配停车场车辆入口控制系统I/O地址分配表输入输出X1车辆进入检测Y0允许进入指示灯X2车辆离开检测Y1禁止进入指示灯X3手动清零按钮X4禁止进入X5紧急停止停车场车辆入口控制系统内部元件分配表D0当前车辆数M10触摸屏的手动清零按钮M11触摸屏的禁止进入按钮M12触摸屏的紧急停止按钮M20急停标志M21禁止进入标志M22容量已满标志M30系统暂停标志2.编写PLC程序，参考程序如下：步序号指令操作数步序号指令操作数0LDX338LDX12ORM1040ANDM304RSTD042ANIM217LDIX544INCPD09ORM1247LDX211OUTM2049ANDM3013LDM1151AND>D015ORX4K017ORM2055DECPD019OUTM2158LDIM2021LDSM40060ANIM2123CMPD062ANIM22K2064OUTY0M4066LDIY028LDM4068ORM2030ORM4170OUTY132OUTM2272LDM2034LDIM2074MOVK1036OUTM30D378END3.设计停车场车辆入口控制系统人机界面在触摸屏上设计手动清零、禁止进入、紧急停止等三个按钮，再设计急停、禁止进入、容量已满、系统暂停四个标志指示灯，并设计一个对当前停车数量进行显示的文本框。4.联合调试第6章习题答案6-1题设：丝杆导程5mm，步进驱动细分1000脉冲/转。则移动800mm需要：800/5*1000=160,000个脉冲。速度600脉冲/秒。步进电动机单轴控制系统I/O地址分配表输入输出X1起动Y0脉冲输出X2停止Y4方向控制步进电动机单轴控制系统内部元件分配表M0运行标志SM8029定位完成标志参考梯形图程序：6-2题设定：伺服电子齿轮比设定1脉冲走1单位。交流伺服电动机系统I/O地址分配表输入输出X1起动Y0脉冲输出X2停止Y4方向控制Y5运行指示交流伺服电动机系统内部元件分配表M0第一段运行标志M1第二段运行标志SM8029定位完成标志参考指令语句程序：步序号指令操作数步序号指令操作数0LDPX035LDM14SETM037DPLSYK40006RSTM1K200008RSTM2Y010LDX144LDSM802912RSTM046ANDM114RSTM148ANDM216RSTM250SETM118LDM052RSTM220DPLSYK200054LDPM1K2000058SETM2Y060LDM027LDSM802962ORM129ANDM064OUTY431SETM166OUTY533RSTM068END6-3题1.数字量为K3214时：模拟输出电压=(3214/4000)×10V=

8.035V。如果对应电动机频率（0-60Hz）：(3214/4000)×60Hz=

48.21Hz。2.电压为6V时：数字值=(6V/10V)×4000=

2400。6-4题设定：FX5U控制台达变频器多段速端子M3、M4、M5（3个端子可组合8段速，取前5段）。变频器多段速控制I/O地址分配表输入输出X0起动Y0变频器M3X1停止Y1变频器M4Y2变频器M5变频器多段速控制内部元件分配表M0系统运行标志T0第1段速度定时器T1第2段速度定时器T2第3段速度定时器T3第4段速度定时器T4第5段速度定时器步序号指令操作数步序号指令操作数0LDPX073LDT24SETM075ORT36RSTT077ANIT49RSTT179OUTT312RSTT2K5015RSTT384LDT318RSTT486ORT421LDX188OUTT423RSTM0K5025RSTT093LDPT428RSTT197RSTM031RSTT299RSTT434RSTT3102LDT037RSTT4104ANIT140LDM0106LDT242ORT0108ANIT344ANIT1110ORB46OUTT0111OUTY0K50113LDT151LDT0115ANIT253O