電氣控制與PLC應(yīng)用_第5、8章習(xí)習(xí)題與思考題參考解答

1、第5章 S7-200 PLC的指令系統(tǒng)習(xí)題與思考題1. S7-200指令參數(shù)所用的基本數(shù)據(jù)類型有哪些答：S7-200 PLC的指令參數(shù)所用的基本數(shù)據(jù)類型有1位布爾型(BOOL)、8位無符號字節(jié)型(BYTE)、8位有符號字節(jié)型(SIMATIC模式僅限用于SHRB指令)、16位無符號整數(shù)(WORD)、16位有符號整數(shù)(INT)、32位無符號雙字整數(shù)(DWORD)、32位有符號雙字整數(shù)(DINT)、32位實數(shù)型(REAL)。實數(shù)型(REAL)是按照ANSI/IEEE 754-1985標(biāo)準(zhǔn)(單精度)的表示格式規(guī)定。2255字節(jié)的字符串型（STRING）2. 立即I/O指令有何特點它應(yīng)用于什么場合答：立

2、即指令允許對輸入和輸出點進(jìn)行快速和直接存取。當(dāng)用立即指令讀取輸入點的狀態(tài)時，相應(yīng)的輸入映像寄存器中的值并未發(fā)生更新；用立即指令訪問輸出點時，訪問的同時，相應(yīng)的輸出映像寄存器的內(nèi)容也被刷新。由于立即操作指令針對的是I/O端口的數(shù)字輸入和數(shù)字輸出信號，所以它們的位操作數(shù)地址只能是物理輸入端口地址和物理輸出端口地址。3. 邏輯堆棧指令有哪些各用于什么場合答：復(fù)雜邏輯指令，西門子稱為邏輯堆棧指令。主要用來描述對觸點進(jìn)行的復(fù)雜連接，并可以實現(xiàn)對邏輯堆棧復(fù)雜的操作。復(fù)雜邏輯指令包括：ALD、OLD、LPS、LRD、LPP和LDS。這些指令中除LDS外，其余指令都無操作數(shù)。這些指令都是位邏輯指令。棧裝載與指

3、令A(yù)LD用于將并聯(lián)子網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)起來。棧裝載或指令OLD用于將串聯(lián)子網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)起來。邏輯推入棧指令LPS，在梯形圖中的分支結(jié)構(gòu)中，用于生成一條新的母線，左側(cè)為主控邏輯塊時，第一個完整的從邏輯行從此處開始。邏輯讀棧指令LRD，在梯形圖中的分支結(jié)構(gòu)中，當(dāng)左側(cè)為主控邏輯塊時，該指令用于開始第二個和后邊更多的從邏輯塊。邏輯棧彈出指令LPP，在梯形圖中的分支結(jié)構(gòu)中，用于恢復(fù)LPS指令生成的新母線。裝入堆棧指令LDS，復(fù)制堆棧中的第n級值，并將該值置于棧頂。原棧中各級棧值依次下移一級，棧底值被推出棧而丟失。4. 定時器有幾種類型各有何特點與定時器相關(guān)的變量有哪些梯形圖中如何表示這些變量答：S7-200系列PLC

4、的主機(jī)有256個定時器T0T255，分為三種類型，每種類型的時間分辨率（或稱為時基/時間增量/時間單位）又分為三種，如下表所示。(1)接通延時定時器指令TON，用于接通單一間隔定時。(2)有記憶接通延時定時器指令TONR，用于累計若干個時間間隔。只能用復(fù)位指令進(jìn)行復(fù)位操作，使當(dāng)前值清零。(3)斷開延時定時器指令TOF，用于斷開后的單一間隔定時。定時器類型時間分辯率/ms計時范圍/s定時器號接通延時定時器TON斷開延時定時器TOF10T32，T96100T33T36，T97T1001000T37T63，T101T255有記憶接通延時定時器TONR10T0，T64100T1T4，T65T68100

5、0T5T31，T69T95與定時器相關(guān)的變量有：一個16位的當(dāng)前值寄存器，用以存放計時累計的當(dāng)前值（INT，最大計時值32767，單位ms或10ms或100ms，取決于時間分辨率）；一個16位的預(yù)設(shè)值寄存器，用以存放定時時間的預(yù)設(shè)值PT（INT）；一位狀態(tài)位（BOOL），用以反映定時器的定時時間是否達(dá)到的狀態(tài)，稱為定時器位。使能輸入IN，用于控制定時器的工作狀態(tài)。5. 計數(shù)器有幾種類型各有何特點與計數(shù)器相關(guān)的變量有哪些梯形圖中如何表示這些變量答：類型：S7-200系列PLC的計數(shù)器指令有兩大類：通用計數(shù)器指令和高速計數(shù)器指令。通用計數(shù)器指令有3種：增計數(shù)器指令CTU、減計數(shù)器指令CTD和增減計

6、數(shù)器指令CTUD。特點：(1)增計數(shù)器指令CTU每當(dāng)增計數(shù)輸入CU發(fā)生一次從OFF到ON的轉(zhuǎn)換（正跳變-上升沿）時，該計數(shù)器的當(dāng)前值就增加1。如果當(dāng)前值Cxxx預(yù)設(shè)值PV，則計數(shù)器位=ON；否則，計數(shù)器位=OFF。當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值后繼續(xù)計數(shù)，計數(shù)當(dāng)前值到最大值（32,767）時，計數(shù)器停止。當(dāng)復(fù)位輸入R接通或執(zhí)行復(fù)位指令時，計數(shù)器被復(fù)位，計數(shù)器位=OFF，當(dāng)前值=0。(2)增減計數(shù)器指令CTUD利用LD裝載預(yù)設(shè)值。當(dāng)裝載輸入LD接通時，計數(shù)器復(fù)位，計數(shù)器位=OFF，當(dāng)前值=預(yù)設(shè)值PV。每當(dāng)減計數(shù)輸入CD發(fā)生一次從OFF到ON的轉(zhuǎn)換（正跳變-上升沿）時，該計數(shù)器的當(dāng)前值就減1。計數(shù)當(dāng)前值到0時，

7、計數(shù)器停止，計數(shù)器位=ON，當(dāng)前值=0。利用復(fù)位指令復(fù)位時，CTD計數(shù)器位變?yōu)镺FF，當(dāng)前值變?yōu)?（教材P131有誤）。(3)減計數(shù)器指令CTD每當(dāng)增計數(shù)輸入CU發(fā)生一次從OFF到ON的轉(zhuǎn)換時，該計數(shù)器的當(dāng)前值就增1；每當(dāng)減計數(shù)輸入CD發(fā)生一次從OFF到ON的轉(zhuǎn)換時，該計數(shù)器的當(dāng)前值就減1。如果當(dāng)前值Cxxx預(yù)設(shè)值PV，則計數(shù)器位=ON；否則，計數(shù)器位=OFF。當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值后繼續(xù)計數(shù)(增或減)。當(dāng)增計數(shù)達(dá)到最大值（32,767）時，在增計數(shù)輸入端CU的下一個上升沿導(dǎo)致當(dāng)前計數(shù)值繞回到最小值（-32,768）。同樣，計數(shù)達(dá)到最小值（-32,768）時，減計數(shù)輸入端CD的下一個上升沿會導(dǎo)致當(dāng)前

8、計數(shù)值繞回到最大值（32,767）。所以，CTUD是一個循環(huán)計數(shù)器，計數(shù)范圍從-32768+32767。當(dāng)復(fù)位輸入R接通或執(zhí)行復(fù)位指令時，該計數(shù)器被復(fù)位。復(fù)位時，計數(shù)器位=OFF，當(dāng)前值=0。與計數(shù)器有關(guān)的變量及在梯形圖中的表示方法：計數(shù)器地址：C0C255，常數(shù)計數(shù)器當(dāng)前值：C0C255，INT型計數(shù)器的預(yù)設(shè)值（PV）：INT型計數(shù)器位：C0C255，BOOL型增/減計數(shù)信號輸入：能流，BOOL型復(fù)位輸入：能流，BOOL型裝載信號輸入：能流，BOOL型6. 不同分辨率的定時器的當(dāng)前值是如何刷新的答：不同分辨率的定時器，它們當(dāng)前值的刷新時機(jī)是不同的，具體情況如下：1ms分辨率定時器啟動后，定時

9、器對1ms的時間間隔（時基信號）進(jìn)行計時。定時器位和當(dāng)前值每隔1ms刷新一次，與掃描周期不同步。換句話說，如果掃描周期大于1ms，則在一個掃描周期中定時器位和當(dāng)前值可能要刷新多次。10ms分辨率定時器啟動后，定時器對10ms的時間間隔進(jìn)行計時。程序執(zhí)行時，在每次掃描周期開始對10ms定時器刷新，其方法是以當(dāng)前值加上累積的10毫秒間隔的數(shù)目（自上一次掃描開始算起），所以在一個掃描周期內(nèi)定時器當(dāng)前值和定時器位保持不變。100ms分辨率定時器啟動后，定時器對100ms的時間間隔進(jìn)行計時。只有在執(zhí)行到這些定時器指令時，這些定時器的當(dāng)前值才被刷新（當(dāng)前值加上積累的100毫秒間隔的數(shù)目（自前一次掃描開始算

10、起）。7. 寫出圖5-50所示梯形圖的語句表程序。（原題程序不分網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)該按右圖所示修改）圖5-50 習(xí)題7梯形圖答：語句表程序如下網(wǎng)絡(luò)1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題LD O LD O ALDAN = 網(wǎng)絡(luò)2 LD TON T37, +30網(wǎng)絡(luò)3 LD T37S , 4網(wǎng)絡(luò)4 LD S , 18. 寫出圖5-51所示梯形圖的語句表程序。圖5-51 習(xí)題8梯形圖答：語句表程序如下網(wǎng)絡(luò)1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題LD EUSHRB , , +4網(wǎng)絡(luò)2 LD LPSA S , 2LRDA R , 1LRDA S , 3LPPA R , 19. 用自復(fù)位式定時器設(shè)計一個周期為5s，脈沖為一個掃描周期的脈沖串信號。答：如果使用1

11、00ms時基的定時器，梯形圖程序和語句表程序分別如答案圖14 a)、答案圖14 b)所示。其中答案圖14 b)所示要比答案圖14 a)好一些。網(wǎng)絡(luò) 1 / 自復(fù)位定時器/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LDN T37TON T37, +50網(wǎng)絡(luò) 2 / 輸出脈沖串LD T37= 答案圖14 a)網(wǎng)絡(luò) 1 / 自復(fù)位定時器/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LDN TON T37, +50網(wǎng)絡(luò) 2 / 輸出脈沖串LD T37= 答案圖14 b)如果使用10ms時基的定時器，梯形圖程序和語句表程序如答案圖14 c)所示。網(wǎng)絡(luò) 1 / 自復(fù)位定時器/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LDN TON T33, +500網(wǎng)絡(luò) 2 / 輸出脈沖串LD T33= 答案圖14

12、c)如果使用1ms時基的定時器，梯形圖程序和語句表程序如答案圖14 d)所示。網(wǎng)絡(luò) 1 / 自復(fù)位定時器/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LDN TON T32, +5000網(wǎng)絡(luò) 2 / 輸出脈沖串LD T32= 答案圖14 d)10. 設(shè)計一個計數(shù)范圍為50000的計數(shù)器。答：梯形圖程序和語句表程序分別如答案圖15所示。網(wǎng)絡(luò)1 LD LD CTU C20, 50網(wǎng)絡(luò)2 LD C20= 網(wǎng)絡(luò)3 / 網(wǎng)絡(luò)注釋LD LD CTU C30, 1000答案圖1511. 用置位、復(fù)位(S、R)指令設(shè)計一臺電動機(jī)的啟、?？刂瞥绦颉４穑禾菪螆D程序和語句表程序分別如答案圖16所示。網(wǎng)絡(luò)1LD S , 1網(wǎng)絡(luò)2 LD R , 1答案

13、圖1612. 用順序控制繼電器(SCR)指令設(shè)計一個居室通風(fēng)系統(tǒng)控制程序，使3個居室的通風(fēng)機(jī)自動輪流地打開和關(guān)閉。輪換時間間隔為1h。答：用PLC輸出端點分別控制三個通風(fēng)機(jī)，接啟動按鈕開關(guān)，接停止按鈕開關(guān)，梯形圖程序和語句表程序分別如答案圖17所示。答案圖17習(xí)題與思考題5-12：居室通風(fēng)系統(tǒng)控制程序網(wǎng)絡(luò)1 / 初始狀態(tài)/激活第一個SCR段LD AN AN AN S , 1網(wǎng)絡(luò)2 / SCR段1：/起動通風(fēng)機(jī)1，/并延時1hLSCR 網(wǎng)絡(luò)3 / 起動通風(fēng)機(jī)1/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LD S , 1網(wǎng)絡(luò) 4 / 計時1h（3600s）LDN TON T37, 18000網(wǎng)絡(luò)5 LD T37= 答案圖17（續(xù)

14、）網(wǎng)絡(luò) 6 LD LD C20CTD C20, 2網(wǎng)絡(luò)7 / 計時到后，/關(guān)閉通風(fēng)機(jī)1，/激活SCR段2，/并停止本SCR段LD C20R , 1SCRT 網(wǎng)絡(luò)8SCRE網(wǎng)絡(luò)9 SCR段2：起動通風(fēng)機(jī)2，并延時1hLSCR Network 10 / 起動通風(fēng)機(jī)2/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LD S , 1Network 11 / 計時1h（3600s）LDN TON T38, 18000Network 12 LD T38= 答案圖17（續(xù)）網(wǎng)絡(luò) 13 LD LD C21CTD C21, 2網(wǎng)絡(luò)14 / 計時到后，關(guān)閉通風(fēng)機(jī)2，/激活SCR段3，并停止本SCR段LD C21R , 1SCRT 網(wǎng)絡(luò)15 SCRE

15、網(wǎng)絡(luò)16 / SCR段3：起動通風(fēng)機(jī)3，/并延時1hLSCR 網(wǎng)絡(luò)17 / 起動通風(fēng)機(jī)3LD S , 1網(wǎng)絡(luò)18 / 計時1h（3600s）LDN TON T39, 18000網(wǎng)絡(luò)19 LD T39= 答案圖17（續(xù)）網(wǎng)絡(luò)20 LD LD C22CTD C22, 2網(wǎng)絡(luò)21 / 計時到后，關(guān)閉通風(fēng)機(jī)3，/激活SCR段1，并停止本SCR段LD C22R , 1SCRT 網(wǎng)絡(luò)22 SCRE網(wǎng)絡(luò)23 / 停機(jī)LD R , 3R , 313. 用寄存器移位指令(SHRB)設(shè)計一個路燈照明系統(tǒng)的控制程序，3路燈按H1H2 H3的順序依次點亮。各路燈之間點亮的間隔時間為10h。答：用PLC輸出端點分別控制

16、路燈H1H3。控制程序見答案圖18。答案圖18習(xí)題與思考題5-13：路燈控制程序(循環(huán)點亮)網(wǎng)絡(luò)1 / 起動/停止LD O AN = 網(wǎng)絡(luò)2 / 停止LD R , 3網(wǎng)絡(luò)3 / 燈1亮LD EUS , 1R , 2網(wǎng)絡(luò)4 / 計時10h（36000s）LD AN TON T37, 50網(wǎng)絡(luò)5 LD T37= 網(wǎng)絡(luò)6 LD LD C20LD EUOLDCTD C20, 2網(wǎng)絡(luò)7 / 計時到后，移位，下一個燈亮LD C20SHRB , , 314. 用循環(huán)移位指令設(shè)計一個彩燈控制程序，8路彩燈串按H1H2H3H8的順序依次點亮，且不斷重復(fù)循環(huán)。各路彩燈之間的間隔時間為。答：用PLC輸出端點分別控制

17、彩燈H1H8。接啟動按鈕開關(guān)常開觸點，接停止按鈕開關(guān)常開觸點，控制程序見答案圖19。答案圖19習(xí)題與思考題5-14：彩燈控制程序(循環(huán)點亮)網(wǎng)絡(luò)1 / 起動/停止LD O AN = 網(wǎng)絡(luò)2 / 停止LD R , 8網(wǎng)絡(luò)3 / 燈1亮LD EUS , 1網(wǎng)絡(luò)4 / 計時LD AN TON T33, 10網(wǎng)絡(luò)5 LD T33= 網(wǎng)絡(luò)6 / 計時到后，循環(huán)左移/，下一個燈亮LD RLB QB0, 115. 用整數(shù)除法指令將VW100中的(240)除以8后存放到AC0中。答：編程見答案圖20。答案圖20習(xí)題與思考題5-15網(wǎng)絡(luò)1LD MOVW 240, VW100MOVW VW100, AC0/I +

18、8, AC016. 將AIW0中的有符號整數(shù)(3400)轉(zhuǎn)換成之間的實數(shù)，再將結(jié)果存人VD200。答：S7-200 PLC的模擬量輸入模塊將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后的典型量程范圍為：單極性：032000雙極性：-3200032000設(shè)模擬量輸入量為雙極性輸入，則轉(zhuǎn)換公式為式中，x為轉(zhuǎn)換前的模擬量對應(yīng)的數(shù)字量，y是轉(zhuǎn)換后的實數(shù)值。根據(jù)以上轉(zhuǎn)換公式編制的程序如答案圖21所示。答案圖21習(xí)題與思考題5-16網(wǎng)絡(luò)1 LD ITD AIW0, AC0DTR AC0, AC0/R , AC0+R , AC0MOVR AC0, VD20017. 將PID運(yùn)算輸出的標(biāo)準(zhǔn)化實數(shù)先進(jìn)行比例換算，然后再轉(zhuǎn)換成一個有符號

19、整數(shù)(INT)，結(jié)果存入AQW2。答：PID運(yùn)算的輸出結(jié)果為規(guī)格化的實數(shù)，范圍在0之間。在將PID指令計算得到的PID回路的輸出作為實際的模擬信號用于驅(qū)動實際負(fù)載之前，需要先將PID指令計算得到輸出換算到實際需要的成比例的16位整數(shù)值，然后輸出到模擬輸出模塊。轉(zhuǎn)換公式如下式中，RSca1是與PID環(huán)路輸出成比例的實數(shù)值；Mn是規(guī)格化的環(huán)路輸出的實數(shù)值；Offset是偏移量，對單極輸出是，對雙極輸出是；Span是實際輸出的最大可能的數(shù)值減去最小可能的數(shù)值，對單極輸出，典型值為32000，對雙極輸出，典型值為64000。設(shè)輸出為雙極性（輸出的整數(shù)范圍為-32000+32000），程序如答案圖22所

20、示。答案圖22習(xí)題與思考題5-17網(wǎng)絡(luò)1 LD MOVR , AC0-R , AC0*R , AC0ROUND AC0, AC0DTI AC0, LW0MOVW LW0, AQW218. 用定時中斷設(shè)置一個每采集一次模擬量輸入值的控制程序。答：編程見答案圖23。答案圖23習(xí)題與思考題5-18：定時（）中斷采集模擬量網(wǎng)絡(luò)1 / 首次掃描調(diào)用子程序0LD CALL SBR0答案圖23續(xù)子程序0網(wǎng)絡(luò)1 1秒ATCH INT0, 10/連接中斷服務(wù)程序ENI/全局性允許中斷中斷程序0網(wǎng)絡(luò)1 / INT_0/ 每100 ms讀取AIW2的值LD MOVW AIW2, VW10019. 按模式6設(shè)計高速計

21、數(shù)器HSC1初始化子程序，設(shè)控制字節(jié)SMB47=16#F8。答：要對高速計數(shù)器編程，必須完成下列基本任務(wù)：定義計數(shù)器和模式；設(shè)置控制字節(jié)；設(shè)置當(dāng)前值(起始值)；設(shè)置預(yù)設(shè)值(目標(biāo)數(shù)值)；分配和啟用中斷例行程序；激活高速計數(shù)器。編程見答案圖24。20. 以輸出點為例，簡述PTO多段操作初始化及其操作過程。21. 用TODR指令從實時時鐘讀取當(dāng)前日期，并將“星期”的數(shù)字用段碼指令（SEG）顯示出來。答：執(zhí)行讀實時時鐘指令TODR后，得到連續(xù)8個字節(jié)中的最高字節(jié)是“星期幾”的BCD碼，其中“1”表示星期日，“7”表示星期六，“0”被禁用，所以得到的參數(shù)需要修正。編程見答案圖26。答案圖26習(xí)題與思考題

22、5-21網(wǎng)絡(luò)1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ 網(wǎng)絡(luò)注釋LDTODRVB100/讀實時時鐘MOVBVB107, VB108/為減法做準(zhǔn)備-I1, VW108/修正"星期"數(shù)值SEGVB108, VB110/轉(zhuǎn)換成七段顯示碼22. 指出圖5-52所示梯形圖中的語法錯誤，并改正。圖5-52 習(xí)題22梯形圖（a）（b）答：圖(a)的錯誤為計數(shù)器預(yù)設(shè)值PV=300000>32767，超出INT型數(shù)據(jù)的范圍。應(yīng)改成小于等于32767的數(shù)據(jù)。圖(b)中的錯誤在于操作數(shù)類型與指令不匹配。字邏輯與指令中的VD30應(yīng)改為字型操作數(shù)，例如改成VW30；雙字邏輯異或指令中的操作數(shù)VW10和VW100應(yīng)改成

23、雙字操作數(shù)，例如改成VD20和VD100。22第8章 可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用習(xí)題與思考題1. 簡述可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計的一般原則和步驟。答：可編程控制系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)遵循以下原則：(1)最大限度地滿足被控對象的要求；(2)在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、適用及維護(hù)方便；(3)保證系統(tǒng)的安全可靠；(4)考慮生產(chǎn)發(fā)展和工藝改進(jìn)的要求，在選型時應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔?。由于PLC的結(jié)構(gòu)和工作方式與一般微機(jī)和繼電器相比各有特點，所以其設(shè)計的步驟也不盡相同，具體設(shè)計步驟如下:(1)詳細(xì)了解被控對象的生產(chǎn)工藝過程，分析控制要求；(2)根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入/輸出設(shè)備；(3)選擇PLC類型；(4)分配PLC的I/O點，設(shè)計I/O連接圖；(5) PLC軟件設(shè)計，同時可進(jìn)行控制臺的設(shè)計和現(xiàn)場施工；(6)系統(tǒng)調(diào)試，固化程序，交付使用。2. 可編程控制器的選型需要考慮哪些問題答：(1) PLC容量的選擇首先要對控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的I/O點找出來，包括開關(guān)量I/O和模擬量I/O點。然后要對用戶存儲器容量進(jìn)行估算?？偞鎯ζ髯?jǐn)?shù)=(開關(guān)量輸入點