PLC第二章習(xí)題答案

1、習(xí)題答案第二章 題目2-1. 什么是可編程控制器PLC？與繼電器控制和微機(jī)控制相比它的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？2-2. 各發(fā)展階段的PLC產(chǎn)品在其內(nèi)部構(gòu)成（CPU存儲(chǔ)器）、功能以及應(yīng)用領(lǐng)域等方面有什么區(qū)別？2-3. PLC 具有可靠性、抗干擾能力強(qiáng)的主要原因何在？2-4. PLC基本單元（主機(jī)）有哪幾部分組成？各部分的作用是什么？2-5. PLC內(nèi)部存儲(chǔ)空間可分為哪幾部分？各部分的存儲(chǔ)內(nèi)容是什么？2-6. FX2系列PLC內(nèi)部供編程使用的軟器件有哪幾種？各有什么用途？2-7. 特殊用途的輔助繼電器、數(shù)據(jù)寄存器有幾種類型？各有什么特點(diǎn)？2-8. FX2系列PLC提供幾種中斷源？其中斷指針標(biāo)號(hào)（I）是如何

2、表示的？2-9. PLC采用什么工作方式？其特點(diǎn)是什么？2-10. 開關(guān)量輸入信號(hào)的脈沖寬度有什么限制？通常PLC開關(guān)量的輸入響應(yīng)延遲為多少？2-11. PLC掃描周期應(yīng)包含哪幾部分時(shí)間？PLC最少響應(yīng)時(shí)間是多少？I/0響應(yīng)遲后的主要因素有哪些？提高I/O響應(yīng)速度的主要措施有哪些？2-12. 何謂I/O尋址方式？PLC 的I/O尋址方式有幾種 ？2-13. PLC 的開關(guān)量輸入與輸出方式有哪幾種？輸入、輸出電路包含哪些基本部分？構(gòu)成模擬量I/O映象區(qū)的方式有哪幾種？2-14. PLC的定時(shí)器是如何組成的？采用何種計(jì)時(shí)方式？當(dāng)前值和線圈邏輯狀態(tài)是如何刷新的？產(chǎn)生計(jì)時(shí)誤差的原因是什么？2-15.

3、FX2系列PLC內(nèi)部提供哪些類型的定時(shí)器？各類定時(shí)器的計(jì)時(shí)分辨率和計(jì)時(shí)范圍是多少？設(shè)定值K是如何計(jì)算？2-16. PLC的計(jì)數(shù)器是如何組成的？FX2系列PLC內(nèi)部提供哪些類型的計(jì)數(shù)器？采用何種計(jì)數(shù)工作方式？各類計(jì)數(shù)器的最高頻率如何確定？第二章 解答2-1.什么是可編程控制器PLC？與繼電器控制和微機(jī)控制相比它的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？答：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用了可編程的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都按易于

4、與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?？删幊炭刂破魇且慌_(tái)專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)制造的專用計(jì)算機(jī)，它具有豐富的輸入輸出接口和較強(qiáng)的輸出驅(qū)動(dòng)能力?？删幊炭刂破髦苯討?yīng)用于工業(yè)環(huán)境，有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍，這是區(qū)別于一般微機(jī)控制的一個(gè)重要特征?？删幊炭刂破髋c以往所講的鼓式、機(jī)械式的順序控制器以及繼電器式的程序控制器在“可編程”方面有著質(zhì)的區(qū)別，后者是通過硬件或硬接線的變更來改變程序，而PLC引入了微處理半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等新一代的微電子器件，并用規(guī)定的指令進(jìn)行編程，能靈活的修改，即用軟件方式來實(shí)現(xiàn)“可編程”的目的。2-2. 各發(fā)展階段的PLC產(chǎn)品在其內(nèi)部構(gòu)成（CPU存儲(chǔ)器）、功

5、能以及應(yīng)用領(lǐng)域等方面有什么區(qū)別？1.早期PLC（1969年1972年）分立元件或中小規(guī)模集成電路組成運(yùn)算器、控制器與I/O通道等電子電路，構(gòu)成一臺(tái)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)。并采用磁芯存儲(chǔ)器。用戶存儲(chǔ)容量2K步以上。作為繼電器控制裝置的替代產(chǎn)品，控制規(guī)模小，價(jià)格昂貴，應(yīng)用不廣泛。應(yīng)用于邏輯順序控制、定時(shí)、計(jì)時(shí)控制。2. 中期PLC（1973年1989年）采用大規(guī)模集成電路并有8位或16位微處理器構(gòu)成CPU。采用高密度、低功耗CMOS ROM RAM存儲(chǔ)器，用戶存儲(chǔ)容量達(dá)8K步以上。特殊功能I/O模塊基本形成系列產(chǎn)品。適用于大、中規(guī)模的開關(guān)量與模擬量控制系統(tǒng)和一般聯(lián)網(wǎng)、通信監(jiān)控系統(tǒng)。價(jià)格大幅下降，應(yīng)用廣泛。增加算

6、術(shù)運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理與數(shù)字通信、聯(lián)網(wǎng)功能，并采用自診斷，容錯(cuò)技術(shù)以提高可靠性。3. 現(xiàn)代PLC（1990年至今）采用超大規(guī)模集成電路和先進(jìn)安裝技術(shù)并采用16位或32位高速大容量微處理器芯片構(gòu)成CPU，并采用專用CPU系統(tǒng)。用戶存儲(chǔ)容量可達(dá)16K以上，各種智能I/O功能模塊不斷涌現(xiàn)。可構(gòu)成大型分級(jí)聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖像動(dòng)態(tài)監(jiān)控和模擬網(wǎng)絡(luò)資源共享，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化。性價(jià)比大幅提高，應(yīng)用遍及工業(yè)控制各種領(lǐng)域并能滿足各種特殊控制要求的需要。實(shí)現(xiàn)高速、大容量信息處理并增加復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算與數(shù)據(jù)處理功能。具備更強(qiáng)的自診斷和故障處理能力，可靠性更高，通信、聯(lián)網(wǎng)能力更強(qiáng)。2-3. PLC 具有可靠性、抗干擾能力

7、強(qiáng)的主要原因何在？答：1、工作原理方面 采用循環(huán)掃描、集中輸入與集中輸出的特殊工作方式。2、硬件設(shè)計(jì)方面 采用模塊式結(jié)構(gòu)并在I/O通道增加隔離、濾波、屏蔽與聯(lián)鎖等一系列先進(jìn)的抗干擾措施；增加輸出聯(lián)鎖、環(huán)境控制和故障診斷與處理等電路；采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或由三CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)；采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源等。3、在軟件設(shè)計(jì)方面 系統(tǒng)程序中設(shè)置實(shí)時(shí)監(jiān)控、自診斷、信息保護(hù)與恢復(fù)等程序與硬件電路相配合，實(shí)現(xiàn)各種各種故障的診斷、處理、報(bào)警顯示等功能。4、在制造工藝方面 采用超大規(guī)模集成電路芯片、扁平封裝電路和表面安裝技術(shù)，對(duì)電子器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選和老化處理。2-4 PLC基本單元（主機(jī)）有哪幾部分組成

8、？各部分的作用是什么？答：PLC主機(jī)主要由4個(gè)部分組成，各部分的作用如下：1.中央處理單元(CPU)1）接受并存儲(chǔ)從編程設(shè)備上位機(jī)或其他外圍設(shè)備輸入的用戶程序、數(shù)據(jù)等信息；2）自診斷，即自行檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O和警戒定時(shí)器的狀態(tài)以及用戶程序中存在的語法錯(cuò)誤；3）PLC投入運(yùn)行后，以掃描方式接受現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)等信息，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)，并將結(jié)果送入I/O映像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器中。待所有用戶程序執(zhí)行完畢最后將輸出寄存器的位狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置。如此循環(huán)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)輸出控制、

9、制表打印、顯示或數(shù)據(jù)通信等外部功能。2存儲(chǔ)器用于存放系統(tǒng)程序,編程軟器件存儲(chǔ)區(qū)以及用戶程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。3輸入、輸出單元。PLC在程序執(zhí)行過程中要調(diào)用I/O映像區(qū)中各種輸入的開關(guān)量或數(shù)字量信號(hào)，當(dāng)程序全部執(zhí)行完畢又要將I/O映像寄存器中各輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置。4電源單元 供內(nèi)部電路工作外還可提供一定容量給外部傳感器等輸入裝置使用。2-5 PLC內(nèi)部存儲(chǔ)空間可分為哪幾部分？各部分的存儲(chǔ)內(nèi)容是什么？答：1、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器 用于存放系統(tǒng)程序。包括系統(tǒng)監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷程序等等。2、應(yīng)用軟件存儲(chǔ)器 又稱為系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)。由3部分組成，包括I/O映象區(qū)

10、（開關(guān)量、模擬量I/O）、各類編程軟器件存儲(chǔ)區(qū)以及用戶程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（PLC技術(shù)指標(biāo)中存儲(chǔ)容量通常就是指該區(qū)域容量）。用于PLC運(yùn)行中各類信息的存、取操作。2-6. FX2系列PLC內(nèi)部供編程使用的軟器件有哪幾種？各有什么用途？答：輸入繼電器、輸出繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、狀態(tài)器、常數(shù)、數(shù)據(jù)寄存器、變址寄存器、地址指針寄存器。1、輸入繼電器 用于PLC投入運(yùn)行后讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)。2、輸出繼電器 作用一是能提供無數(shù)常開、常閉接點(diǎn)用于內(nèi)部編程，二是能提供一對(duì)常開接點(diǎn)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。3、輔助繼電器 用于信號(hào)中繼、中間量寄存、建立標(biāo)志等，并能提供無數(shù)對(duì)常開、常閉接點(diǎn)用于編程。4、狀態(tài)器 用于步進(jìn)指令

11、和順序控制。5、常數(shù) 用于定時(shí)器及計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)常數(shù)。6、定時(shí)器 作用相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器，用于定時(shí)控制。7、計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器主要用于計(jì)數(shù)控制。8、數(shù)據(jù)寄存器 用以存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)。9、變址寄存器 用于用戶程序采用變址尋址方式時(shí)存放地址修正量。10、地址指針寄存器 作為一種標(biāo)號(hào)用于跳轉(zhuǎn)指令CJ或子程序調(diào)用指令CALL的跳轉(zhuǎn)或調(diào)用的地址指針。用于中斷服務(wù)子程序的地址指針。2-7. 特殊用途的輔助繼電器、數(shù)據(jù)寄存器有幾種類型？各有什么特點(diǎn)？答：特殊用途型 輔助繼電器可分為兩類：1、 PLC運(yùn)行中一類特殊型M的通斷狀態(tài)由系統(tǒng)程序驅(qū)動(dòng)，在編制用戶程序時(shí)，只能調(diào)用其接點(diǎn)狀態(tài)，而不得使用其邏輯線圈。

12、2、另一類特殊M的通斷狀態(tài)是由用戶程序驅(qū)動(dòng)，當(dāng)其線圈被接通時(shí)，由其接點(diǎn)動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)某一特殊功能。特殊用途數(shù)據(jù)寄存器 分為以下兩型： 1、一類特殊用途數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容是由系統(tǒng)程序?qū)懭耄脩糁荒芤曌髟床僮鲾?shù)使用，只能讀取而不能改寫。2、另一類特殊用途數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容是由用戶程序?qū)懭?。在編制用戶程序時(shí)，用戶不得將它視作源操作數(shù)使用，只能視作目的操作數(shù)使用。2-8. FX2系列PLC提供幾種中斷源？其中斷指針標(biāo)號(hào)（I）是如何表示的？答：提供兩類中斷源：一類是外部請(qǐng)求信號(hào)的中斷源，I0I5共6點(diǎn)，是這6個(gè)外部中斷源的中斷指針標(biāo)號(hào)。中斷請(qǐng)求信號(hào)由高速輸入端X0X5輸入并由CPU將輸入濾波時(shí)間自動(dòng)設(shè)置在50s

13、。另一類是以一定時(shí)間間隔產(chǎn)生的內(nèi)部中斷信號(hào)的中斷源。I6I8共3點(diǎn)，是這3個(gè)中斷源的中斷指針標(biāo)號(hào)。2-9. PLC采用什么工作方式？其特點(diǎn)是什么？答：PLC的工作方式是采用周期循環(huán)掃描 、集中輸入與集中輸出的工作方式。各階段的工作內(nèi)容與特點(diǎn)如下：（1）輸入采樣階段 在輸入采樣階段輸入映像寄存器的內(nèi)容才被刷新，在此后的兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)或數(shù)據(jù)發(fā)生變化，輸入映像寄存器相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變，直至下一個(gè)掃描周期的采樣階段才會(huì)改變。（2）用戶程序執(zhí)行階段 排在梯形圖上面器件的狀態(tài)和數(shù)據(jù)在本周期會(huì)對(duì)排在其下面器件的狀態(tài)或數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，而下面被刷新器件的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只有在下一個(gè)掃描周期才會(huì)對(duì)排

14、在上面的器件產(chǎn)生影響。（3） 輸出刷新階段 優(yōu)點(diǎn)主要是：在用戶程序執(zhí)行過程中PLC關(guān)閉I/O通道與外界無信息交換，使系統(tǒng)可靠性和抗干擾性明顯提高；串行工作方式可避免邏輯競爭與時(shí)序失配；簡化程序設(shè)計(jì)；通過定時(shí)掃描監(jiān)視診斷CPU內(nèi)部故障，避免程序異常運(yùn)行的不良后果。主要缺點(diǎn)：是響應(yīng)滯后、速度慢。2-10.開關(guān)量輸入信號(hào)的脈沖寬度有什么限制？通常PLC開關(guān)量的輸入響應(yīng)延遲為多少？答：脈沖有效電平寬度必須大于一個(gè)掃描周期才能保證在任何情況下讀入該脈沖信號(hào)。PLC通常均有1020ms的輸入響應(yīng)延遲時(shí)間2-11. PLC掃描周期應(yīng)包含哪幾部分時(shí)間？PLC最少響應(yīng)時(shí)間是多少？I/0響應(yīng)遲后的主要因素有哪些？

15、提高I/O響應(yīng)速度的主要措施有哪些？答：在正常工作情況下一個(gè)掃描周期應(yīng)包括以下的幾部分時(shí)間：自診斷、外部通信、采樣輸入、程序執(zhí)行、輸出刷新等。PLC的I/O響應(yīng)最小時(shí)間時(shí)是：一個(gè)掃描周期T再加輸入、輸出濾波時(shí)間常數(shù)。延遲主要因素：掃描速度、輸入、輸出濾波時(shí)間、程序執(zhí)行時(shí)間。提高I/O響應(yīng)速度的主要措施：有硬件和軟件兩方面措施。硬件方面的主要措施有：（1）提高掃描速度。（2）提供高速輸入端口以減小輸入濾波時(shí)間。（3）提供高速處理的特殊功能模塊供用戶選擇使用。軟件方面的措施主要有：（1）采用I/O立即刷新指令。（2）采用修改濾波時(shí)間常數(shù)指令。（3）采用中斷技術(shù)。（4）采用I/O直接刷新工作方式。2

16、-12. 何謂I/O尋址方式？PLC 的I/O尋址方式有幾種？答：工業(yè)現(xiàn)場各I/O端口與PLC內(nèi)部I/O映像區(qū)之間的對(duì)應(yīng)地址關(guān)系所采用的方式謂之I/O尋址方式。PLC I/O尋址方式通常有以下幾種：1固定的I/O尋址方式。2開關(guān)設(shè)定的I/O尋址方式。3用編程器設(shè)定的I/O尋址方式。2-13. PLC 的開關(guān)量輸入與輸出方式有哪幾種？輸入、輸出電路包含哪些基本部分？構(gòu)成模擬量I/O映象區(qū)的方式有哪幾種？答：有3種輸入方式：（1）直流輸入方式。（2）交流輸入方式。（3）交直流輸入方式。有3種輸出方式。（1）繼電器輸出方式。（2）晶體管輸出方式。（3）晶閘管輸出方式輸入、輸出電路包含的基本部分：輸入

17、為整流、光電隔離、濾波、發(fā)光二極管指示（LED）等幾部分組成。輸出為指示、光電隔離、放大、二極管吸收保護(hù)、檢測(cè)、故障指示和繼電器等幾部分組成。模擬量I/O映象區(qū)的方式有3種：1、將連續(xù)變化的物理量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓或電流信號(hào)，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入到PLC中。2、在輸出刷新階段將I/O映象區(qū)中的數(shù)字量通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊（D/A轉(zhuǎn)換輸出模塊）轉(zhuǎn)換成電流或電壓信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。3、設(shè)置有專門的模擬量I/O映像區(qū)。2-14. PLC的定時(shí)器是如何組成的？采用何種計(jì)時(shí)方式？當(dāng)前值和線圈邏輯狀態(tài)是如何刷新的？產(chǎn)生計(jì)時(shí)誤差的原因是什么？答：PLC的定時(shí)器是由軟件構(gòu)成。計(jì)時(shí)方式：每

18、個(gè)定時(shí)器在系統(tǒng)軟件RAM區(qū)中，占用兩個(gè)16位數(shù)據(jù)寄存器，用于存放計(jì)時(shí)設(shè)定值。，同時(shí)每個(gè)定時(shí)器還要占用3個(gè)位元件。一個(gè)為復(fù)位位，當(dāng)該位狀態(tài)為1，則當(dāng)前值寄存器清零。第二位為計(jì)時(shí)位，若該位為1同時(shí)復(fù)位位為0，表示計(jì)時(shí)條件滿足，該定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，若該位狀態(tài)為0，則表示計(jì)時(shí)條件不滿足，定時(shí)器不工作。第三位是定時(shí)器線圈的邏輯狀態(tài)位，該位為0表示定時(shí)時(shí)間未到，該位為1則表示定時(shí)時(shí)間到。在用戶程序中可調(diào)用該位狀態(tài)去實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)控制功能。當(dāng)前值和線圈邏輯狀態(tài)的刷新：當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，不同計(jì)時(shí)單位的硬件計(jì)數(shù)器便開始對(duì)本掃描周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)值存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器，當(dāng)CPU 掃描到END或FEND指令時(shí)，各硬件

19、計(jì)數(shù)器當(dāng)前值清零，同時(shí)將相應(yīng)的各數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)的數(shù)依次累加到對(duì)應(yīng)計(jì)時(shí)單位并滿足計(jì)時(shí)條件的各定時(shí)器的當(dāng)前值寄存器中，完成一次定時(shí)器當(dāng)前值刷新工作。2-15. FX2系列PLC內(nèi)部提供哪些類型的定時(shí)器？各類定時(shí)器的計(jì)時(shí)分辨率和計(jì)時(shí)范圍是多少？設(shè)定值K是如何計(jì)算？答：有普通定時(shí)器和保持型定時(shí)器。計(jì)時(shí)分辨率1、為100ms(T0T199)和10ms(T200T245)，2、為T246T255共10點(diǎn)為保持型定時(shí)器，計(jì)時(shí)分辨率分別為1ms（T246249）和100ms(T250T255)。計(jì)時(shí)范圍=16位保持型數(shù)據(jù)寄存器（132767）計(jì)時(shí)分辨率（S）K=定時(shí)值（S）/計(jì)時(shí)分辨率（S）2-16. PLC的計(jì)數(shù)器是如何組成的？FX2系列PLC內(nèi)部提供哪些類型的計(jì)數(shù)器？采用何種計(jì)數(shù)工作方式？各類計(jì)數(shù)器的最高頻率如何確定？答：PLC的計(jì)數(shù)器也是由軟機(jī)組成，每個(gè)計(jì)數(shù)器在系統(tǒng)軟器件RAM區(qū)中占用2個(gè)或4個(gè)16位數(shù)據(jù)寄存器，一個(gè)（或兩個(gè)）字元件為保持型用以存放計(jì)數(shù)設(shè)定值，另一個(gè)（或兩個(gè)）用以存放計(jì)數(shù)當(dāng)前值。兩種類型計(jì)數(shù)器，一類是內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)器，其中C0C199加計(jì)數(shù)器共200點(diǎn)，C200C234為32位雙向（加/減）計(jì)數(shù)共35點(diǎn)。這兩種計(jì)數(shù)器的頻率不高且均有普通型和保持