電氣控制及S7-1200 PLC應(yīng)用技術(shù)（第二版）（吳瑋）課后習(xí)題及答案

《電氣控制及S7-1200PLC應(yīng)用技術(shù)》課后習(xí)題參考答案第1章課后習(xí)題參考答案1.按照接入電路的電壓等級不同，電器可分為哪兩種類型？答：按電器所接入電路的電壓等級不同可分為低壓電器和高壓電器。工作在交流電壓1200V以下、直流電壓1500V以下的電器稱為低壓電器，反之為高壓電器。2.電磁式低壓電器結(jié)構(gòu)上大都由幾個(gè)部分組成？各部分的作用是什么？答：結(jié)構(gòu)上大都由觸頭、電磁機(jī)構(gòu)和滅弧裝置三個(gè)主要部分組成。觸頭是一切有機(jī)械觸點(diǎn)電器的執(zhí)行部件。這些電器通過觸頭的機(jī)械運(yùn)動(dòng)來接通或斷開被控制電路。觸頭通常由動(dòng)、靜觸點(diǎn)組合而成。電磁機(jī)構(gòu)是電磁式低壓電器的感測部件，它的作用是將電磁能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量，帶動(dòng)觸頭動(dòng)作使之閉合或斷開，最終實(shí)現(xiàn)被控制電路的接通或分?jǐn)唷缁⊙b置主要用于消滅電弧，保證電器的安全運(yùn)行。3.接觸器的主要作用是什么？按主觸點(diǎn)控制電路中電流種類的不同可分為哪兩類？答：接觸器是一種用于頻繁地接通或斷開交直流主電路及大容量控制電路的自動(dòng)切換電器，具有遠(yuǎn)距離操作功能。按主觸點(diǎn)控制電路中電流種類的不同可分為直流接觸器和交流接觸器兩類。4.交流接觸器線圈誤通相同電壓的直流電，有什么現(xiàn)象？直流接觸器線圈誤通相同電壓的交流電，有什么現(xiàn)象？答：交流接觸器線圈通入直流電：線圈等效電抗減小，電流變大，容易使線圈燒壞。直流接觸器線圈通入交流電：線圈等效電抗增大，電流變小，電磁機(jī)構(gòu)吸力不足，銜鐵無法吸合。5.試比較中間繼電器和接觸器的異同。答：中間繼電器主要用于控制小電流、低電壓的控制回路的通斷；接觸器具有主觸點(diǎn)，主要用于控制大電流、高電壓的控制回路的通斷。6.試比較熱繼電器和溫度繼電器的異同。答：熱繼電器是電流過大的情況下，熱繼電器內(nèi)部的熱元件積累到一定的熱量，就會(huì)動(dòng)作。它沒有具體的溫度指標(biāo)，只有過電流指標(biāo)。它用于電器的過電流保護(hù)電路中。溫度繼電器是在設(shè)定的溫度進(jìn)行轉(zhuǎn)換的繼電器，它不檢測電流，也不需要熱的積累，只要傳感器檢測到的溫度到達(dá)設(shè)定的溫度，立即會(huì)動(dòng)作。它用于溫度的控制電路中。7.按照延時(shí)方式不同，有哪兩種類型的時(shí)間繼電器？延時(shí)時(shí)間到后，延時(shí)型常開、常閉觸點(diǎn)如何動(dòng)作？答：按照延時(shí)方式不同，有通電延時(shí)和斷電延時(shí)兩種時(shí)間繼電器。延時(shí)時(shí)間到后，通電延時(shí)時(shí)間繼電器的常開閉合、常閉斷開；斷電延時(shí)時(shí)間繼電器的常開斷開、常閉閉合。8.熔斷器的作用是什么？與熱繼電器有何異同？答：熔斷器常用于電路或用電設(shè)備的短路和嚴(yán)重過載保護(hù)。熔斷器基于電流效應(yīng)原理和發(fā)熱元件熱熔斷原理而設(shè)計(jì)的，當(dāng)電路發(fā)生短路故障時(shí)，熔斷器中的熔體被瞬時(shí)熔斷而分?jǐn)嚯娐?，起到保護(hù)作用。具有一定的瞬動(dòng)特性。熱繼電器是電流過大的情況下，熱繼電器內(nèi)部的熱元件積累到一定的熱量，就會(huì)動(dòng)作。它用于過電流保護(hù)電路中，具有一定的延時(shí)性。9.畫出接觸器、中間繼電器的標(biāo)準(zhǔn)圖文符號。答：接觸器圖文符號：中間繼電器圖文符號：10.什么是自鎖電路？試畫出自鎖控制電路，并標(biāo)明自鎖觸點(diǎn)。答：依靠自身觸點(diǎn)使線圈保持通電的現(xiàn)象稱為自鎖。起自鎖作用的觸點(diǎn)稱為自鎖觸點(diǎn)。圖中，QA即為自鎖觸點(diǎn)。11.試設(shè)計(jì)異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制的主電路和控制電路。答：異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制的主電路和控制電路如下。12.試設(shè)計(jì)異步電動(dòng)機(jī)星三角降壓啟動(dòng)的主電路和控制電路。答：異步電動(dòng)機(jī)星三角降壓啟動(dòng)的主電路和控制電路如下。13.試設(shè)計(jì)四人搶答器的控制電路。答：四人搶答器的控制電路如下。第2章課后習(xí)題參考答案1.國際電工委員會(huì)關(guān)于PLC的定義是什么？答：可編程序控制器的定義是：“可編程序控制器是一種數(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)。它采用可編程序的存儲(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)算等操作的命令，并通過數(shù)字式模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)計(jì)”。2.PLC的主要功能有哪些？答：1）開關(guān)量邏輯控制2）模擬量控制3）閉環(huán)過程控制4）定時(shí)控制5）計(jì)數(shù)控制6）順序（步進(jìn)）控制7）數(shù)據(jù)處理8）信和聯(lián)網(wǎng)。3.PLC的結(jié)構(gòu)形式有哪些？答：PLC按結(jié)構(gòu)形式可分為整體式、模塊式和疊裝式三類。1）整體式：整體式PLC是將電源、CPU、I/O部件都集中在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)。2）模塊式：模塊式結(jié)構(gòu)是將PLC各部分分成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如電源模塊、CPU模塊、I/O模塊和各種功能模塊。模塊式PLC由機(jī)架和各種模塊組成。3）疊裝式：將整體式和模塊式結(jié)合起來。它除了基本單元外還有擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊，配置比較方便。4.PLC有哪些基本組成部分？答：從廣義上說，PLC也是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，只不過比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過程相連接的接口和更直接的適用于控制要求的編程語言。所以PLC與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)十分相似，也具有中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入／輸出(I／O)接口、電源等。5.簡述PLC的用戶程序存儲(chǔ)器的劃分。答：用戶程序存儲(chǔ)器可分為三部分：用戶程序區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)、系統(tǒng)區(qū)。用戶程序區(qū)：用于存放用戶經(jīng)編程設(shè)備輸入的應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)區(qū)：用于存放PLC在運(yùn)行過程中所用到的和生成的各種工作數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)區(qū)包括輸入、輸出數(shù)據(jù)映像區(qū)，定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的預(yù)置值和當(dāng)前值的數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)區(qū)：主要存放CPU的組態(tài)數(shù)據(jù)，如輸入輸出組態(tài)、設(shè)置輸入濾波、脈沖捕捉、輸出表配置、定義存儲(chǔ)區(qū)保持范圍、模擬電位器設(shè)置、高速計(jì)數(shù)器配置、高速脈沖輸出配置、通信組態(tài)等。6.簡述PLC用戶程序的工作過程。答：PLC對用戶程序進(jìn)行循環(huán)掃描可分為三個(gè)階段進(jìn)行，即輸入采樣階段，程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段：1）輸入采樣階段：PLC以掃描方式集中采樣順序讀入所有輸入端的狀態(tài)，并將此狀態(tài)存入輸入映像區(qū)。2）程序執(zhí)行階段：PLC根據(jù)梯形圖程序從首地址開始按自左向右、自上向下的順序，對每條指令逐句進(jìn)行掃描，掃描一條，執(zhí)行一條。3）輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，進(jìn)入輸出刷新階段，CPU將輸出映像區(qū)的內(nèi)容集中轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，然后傳送到各相應(yīng)的輸出端子，最后再驅(qū)動(dòng)實(shí)際輸出負(fù)載。第3章課后習(xí)題參考答案1.S7-1200系列PLC包含幾種型號的CPU？各CPU上集成的數(shù)字量、模擬量I/O點(diǎn)數(shù)分別為多少？答：S7-1200系列PLC包含5種型號的CPU：CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C、CPU1215C以及CPU1217C。CPU1211C本機(jī)上具有6DI/4DO、2AI；CPU1212C本機(jī)上具有8DI/6DO、2AI；CPU1214C本機(jī)上具有14DI/10DO、2AI；CPU1215C本機(jī)上具有14DI/10DO、2AI/2AO；CPU1217C本機(jī)上具有14DI/10DO、2AI/2AO。2.某控制系統(tǒng)需要20點(diǎn)數(shù)字量輸入、30點(diǎn)數(shù)字量輸出、6點(diǎn)模擬量輸入和3點(diǎn)模擬量輸出，試對該系統(tǒng)進(jìn)行硬件配置，并對I/O地址進(jìn)行合理分配。答：設(shè)計(jì)PLC系統(tǒng)時(shí)，在考慮成本的同時(shí)，還需考慮冗余10%~20%的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，硬件配置方法較多，給出一種可行方案：CPU1215C（14DI/10DO、2AI/2AO）+SM1223（8DI/8DO）+SM1222（16DO）+SM1234（4AI/2AO）CPU1215CSM1223SM1222SM1234DI14DO10AI2AO1DI8DO8DO16AI4AO2I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0Q1.1IW64IW66QW64QW66I2.0I2.1I2.2I2.3I2.4I2.5I2.6I2.7Q2.0Q2.1Q2.2Q2.3Q2.4Q2.5Q2.6Q2.7Q3.0Q3.1Q3.2Q3.3Q3.4Q3.5Q3.6Q3.7Q4.0Q4.1Q4.2Q4.3Q4.4Q4.5Q4.6Q4.7IW76IW78IW80IW82QW72QW743.S7-1200PLC軟件架構(gòu)包含幾種塊結(jié)構(gòu)？簡述各塊的作用。答：S7-1200PLC軟件架構(gòu)包含4種塊結(jié)構(gòu)：組織塊OB、功能塊FB、功能FC和數(shù)據(jù)塊DB。組織塊OB：操作系統(tǒng)和用戶程序之間的接口，用來定義程序結(jié)構(gòu)。功能塊FB：用戶編寫的代碼塊，帶存儲(chǔ)器（將輸入/輸出參數(shù)永久地存儲(chǔ)在對應(yīng)背景數(shù)據(jù)塊中）。功能FC：用戶編寫的代碼塊，不帶存儲(chǔ)器，可使用全局?jǐn)?shù)據(jù)塊存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)塊DB：存儲(chǔ)用戶程序數(shù)據(jù)的區(qū)域，分為全局?jǐn)?shù)據(jù)塊和背景數(shù)據(jù)塊。4.簡述功能FC和功能塊FB的異同。答：功能FC和功能塊FB都是用戶自己編寫的子程序塊，區(qū)別在于：功能塊FB自帶對應(yīng)的背景數(shù)據(jù)塊，可以將輸入/輸出參數(shù)永久存儲(chǔ)起來；而FC不帶背景數(shù)據(jù)塊。5.裝載存儲(chǔ)區(qū)和工作存儲(chǔ)區(qū)分別對應(yīng)哪一種類型的物理存儲(chǔ)器？各自的作用是什么？答：裝載存儲(chǔ)區(qū)屬于閃存/電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器。下載到CPU中的用戶程序?qū)⒋鎯?chǔ)在裝載存儲(chǔ)區(qū)中，且CPU電源斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。工作存儲(chǔ)區(qū)屬于隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。CPU上電后，將與程序執(zhí)行有關(guān)的用戶程序（如：OB、FB、FC、DB）從裝載存儲(chǔ)器復(fù)制到工作存儲(chǔ)區(qū)中，提高CPU的訪問速度；CPU斷電后，工作存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)丟失。6.系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)包含哪幾種類型？答：系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)包括輸入過程映像區(qū)（Inputprocessimagearea）、輸出過程映像區(qū)（Outputprocessimagearea）、位存儲(chǔ)區(qū)（BitMemory）、臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（TemporaryMemory）及數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)區(qū)（DatablockMemory）。7.在S7-1200中，試將50.25轉(zhuǎn)化為32位單精度浮點(diǎn)數(shù)。答：①將實(shí)數(shù)的整數(shù)部分50轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，即10#50=2#110010?。②將小數(shù)部分0.25轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，將0.25×2=0.5，第一位取0；將剩下的0.5×2=1.0，第二位取1。實(shí)數(shù)123.75轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制下的110010.01。=3\*GB3③向左移動(dòng)小數(shù)點(diǎn)，小數(shù)點(diǎn)前只保留1位有效數(shù)據(jù)位（值為1），得到1.1001001×25。可得，符號位為0；尾數(shù)位m為2#100_1001；指數(shù)位e為132（5+127），即2#1000_0100。50.25對應(yīng)的32位單精度浮點(diǎn)數(shù)為：0_1000_0100_100_1001_0000_0000_0000_0000。8.S7-1200PLC的編程語言有幾種？各有什么特點(diǎn)？答：S7-1200PLC的編程語言有3種標(biāo)準(zhǔn)編程語言：梯形圖LAD、功能塊圖FBD和結(jié)構(gòu)化控制語言SCL（即標(biāo)準(zhǔn)中的結(jié)構(gòu)文本ST）。梯形圖LAD類似于繼電器接觸器控制系統(tǒng)的控制線路圖，特別適合邏輯控制場合。梯形圖編程方法簡單、修改方便且直觀易懂，容易被初學(xué)者和熟悉繼電器接觸器系統(tǒng)的工程師掌握，是目前使用最為廣泛的圖形化編程語言。功能塊圖FBD是一種類似于數(shù)字邏輯門電路的圖形化編程語言，也具有簡單直觀的優(yōu)點(diǎn)，容易被具有數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)的工程師掌握。功能塊圖用類似與門、或門的方框來表示邏輯運(yùn)算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入信號，右側(cè)為輸出信號，輸入、輸出端的小圓圈表示“取反”運(yùn)算，各方框的連接線即為信號線，信號從左往右流動(dòng)。結(jié)構(gòu)化控制語言SCL是基于PASCAL的高級編程語言，支持賦值、數(shù)學(xué)運(yùn)算、比較和位邏輯等標(biāo)準(zhǔn)語句，也支持IF-THEN、CASE-OF和WHILE-Do等控制語句，特別適合復(fù)雜算法、數(shù)學(xué)函數(shù)編程以及數(shù)據(jù)和配方管理過程優(yōu)化等。9.S7-1200PLC的程序設(shè)計(jì)有幾種方法？各有什么特點(diǎn)？答：S7-1200PLC的程序設(shè)計(jì)有三種方法：線性化編程、模塊化編程和結(jié)構(gòu)化編程。線性化編程是將整個(gè)用戶程序連續(xù)放置在一個(gè)循環(huán)組織塊（OB1）中，操作系統(tǒng)按照從上向下、從左至右的順序周期性循環(huán)執(zhí)行循環(huán)組織塊中的所有程序，這種結(jié)構(gòu)和繼電器接觸器控制系統(tǒng)類似。模塊化編程是將復(fù)雜系統(tǒng)的控制要求分解為若干個(gè)子要求，對每個(gè)子要求編寫?yīng)毩⒌膲K程序（FC/FB），并在主程序OB1中根據(jù)條件對獨(dú)立的程序塊進(jìn)行調(diào)用。被調(diào)用的程序塊執(zhí)行結(jié)束后，返回到OB1中的調(diào)用點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)程序或調(diào)用其他程序塊。模塊化編程中OB1起著主程序的作用，F(xiàn)C/FB控制著不同的子要求，相當(dāng)于主程序中調(diào)用的子程序。結(jié)構(gòu)化編程是在將復(fù)雜系統(tǒng)任務(wù)分解的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對過程要求類似或相關(guān)的任務(wù)歸類，在功能或功能塊中編程，形成通用解決方案。通過不同的參數(shù)調(diào)用相同的功能或通過不同的背景數(shù)據(jù)塊調(diào)用相同的功能塊。第4章課后習(xí)題參考答案1.簡述線圈輸出指令、置位輸出指令和置位位域指令的區(qū)別？答：輸出線圈的狀態(tài)取決于其輸入端的邏輯運(yùn)算結(jié)果，輸入端閉合（邏輯運(yùn)算結(jié)果為1），線圈得電；輸入端斷開，線圈失電。置位輸出，輸入端閉合后，將某個(gè)位保持置1（線圈保持得電狀態(tài)）；輸入端斷開時(shí)，線圈不會(huì)失電，除非對該位進(jìn)行復(fù)位。置位位域，可對一塊連續(xù)位域中的所有位同時(shí)進(jìn)行置位。2.簡述邊沿檢測觸點(diǎn)指令、邊沿檢測線圈指令和掃描RLO的邊沿指令的區(qū)別？答：邊沿檢測觸點(diǎn)指令，可以根據(jù)操作數(shù)bit有無邊沿來控制觸點(diǎn)通斷。邊沿檢測線圈指令，可以根據(jù)線圈輸入端信號有無上升沿來控制線圈通斷。掃描RLO的邊沿指令，可以根據(jù)指令輸入端的邏輯運(yùn)算結(jié)果RLO有無上升沿來控制輸出Q的通斷。3.試編寫四人搶答器的PLC控制程序。答：I/O分配表：輸入說明輸出說明I0.11#選手搶答按鈕SF1Q0.11#選手搶答指示燈KF1I0.22#選手搶答按鈕SF2Q0.22#選手搶答指示燈KF2I0.33#選手搶答按鈕SF3Q0.33#選手搶答指示燈KF3I0.44#選手搶答按鈕SF4Q0.44#選手搶答指示燈KF4I0.0復(fù)位按鈕SF44.S7-1200PLC具有幾種類型的IEC定時(shí)器？它們的工作原理分別是什么？簡述IEC定時(shí)器的刷新方式以及導(dǎo)致不計(jì)時(shí)的可能原因。答：（1）S7-1200PLC具有4種類型的IEC定時(shí)器：脈沖定時(shí)器TP、接通延時(shí)定時(shí)器TON、保持型接通延時(shí)定時(shí)器TONR、斷開延時(shí)定時(shí)器TOF。（2）工作原理。脈沖定時(shí)器TP：輸入端IN出現(xiàn)上升沿時(shí)，通過輸出端Q產(chǎn)生預(yù)設(shè)時(shí)間間隔（由PT輸入值決定）的脈沖。接通延時(shí)定時(shí)器TON：輸入端IN變?yōu)?時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，當(dāng)前值從0增加，達(dá)到設(shè)定值后，輸出端Q導(dǎo)通；輸入端IN變?yōu)?時(shí)，定時(shí)器復(fù)位。保持型接通延時(shí)定時(shí)器TONR：輸入端IN變?yōu)?時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，當(dāng)前值從上次的保持值繼續(xù)增加，達(dá)到設(shè)定值后，輸出端Q導(dǎo)通；輸入端IN變?yōu)?時(shí)，定時(shí)器當(dāng)前值保持。斷開延時(shí)定時(shí)器TOF：輸入端IN變?yōu)?時(shí)復(fù)位定時(shí)器，當(dāng)前值為0，輸出端Q導(dǎo)通；輸入端IN變?yōu)?時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，當(dāng)前值從0增加，達(dá)到設(shè)定值后，輸出端Q斷開。（3）刷新方式。S7-1200定時(shí)器在以下任一情況發(fā)生時(shí)均會(huì)更新當(dāng)前值：①程序執(zhí)行到功能塊型定時(shí)器的輸出端Q或ET時(shí)；②程序執(zhí)行到定時(shí)器的背景數(shù)據(jù)塊（或IEC_TIMER類型的變量）中的Q或ET時(shí)。（4）IEC定時(shí)器不計(jì)時(shí)的原因：①定時(shí)器輸入端IN只有在檢測到電平信號的跳變時(shí)，才會(huì)開始計(jì)時(shí)。TP、TON和TONR在輸入端IN由0變?yōu)?時(shí)啟動(dòng)，TOF在輸入端IN由1變?yōu)?時(shí)啟動(dòng)。如果把始終保持不變的信號作為輸入端，定時(shí)器不會(huì)計(jì)時(shí)。②同一背景數(shù)據(jù)塊或IEC_TIMER變量多次指定給不同的定時(shí)器，即定時(shí)器的背景數(shù)據(jù)塊存在重復(fù)使用情況時(shí)，定時(shí)器不會(huì)計(jì)時(shí)。=3\*GB3③只有在功能塊型定時(shí)器的輸出端Q或ET連接至實(shí)際變量，或者在程序中使用背景數(shù)據(jù)塊（或IEC_TIMER變量）中的輸出Q或ET時(shí)，定時(shí)器才會(huì)開始計(jì)時(shí)，并會(huì)更新定時(shí)時(shí)間。5.S7-1200PLC具有幾種類型的IEC計(jì)數(shù)器？它們的工作原理分別是什么？對它們進(jìn)行復(fù)位后，對應(yīng)的當(dāng)前值CV和輸出端Q分別是什么狀態(tài)？答：（1）S7-1200PLC具有3種類型的IEC計(jì)數(shù)器：增計(jì)數(shù)器CTU、減計(jì)數(shù)器CTD和增減計(jì)數(shù)器CTUD。（2）工作原理：①CTU：脈沖輸入端CU出現(xiàn)上升沿時(shí)，當(dāng)前值CV加1，當(dāng)前值大于等于設(shè)定值PV后，輸出端Q導(dǎo)通；復(fù)位輸入端R為1時(shí)，復(fù)位計(jì)數(shù)器，當(dāng)前值為0，輸出端Q斷開。②CTD：脈沖輸入端CD出現(xiàn)上升沿時(shí)，當(dāng)前值CV減1，當(dāng)前值小于等于0后，輸出端Q導(dǎo)通；裝載輸入端LD為1時(shí)，復(fù)位計(jì)數(shù)器，當(dāng)前值為設(shè)定值PV，輸出端Q斷開。=3\*GB3③CTUD：增計(jì)數(shù)脈沖CU出現(xiàn)上升沿時(shí)，當(dāng)前值CV加1，大于等于設(shè)定值后，輸出端QU導(dǎo)通；減計(jì)數(shù)脈沖CD出現(xiàn)上升沿時(shí)，當(dāng)前值CV減1，小于等于0后，輸出端QD導(dǎo)通；復(fù)位輸入端R為1時(shí)，當(dāng)前值為0，輸出端QU斷開、QD導(dǎo)通；裝載輸入端LD為1時(shí)，當(dāng)前值為設(shè)定值PV，輸出端QD斷開、QU導(dǎo)通。6.試編寫“通2秒、斷1秒的閃爍電路”的PLC控制程序。答：I/O分配表：輸入說明輸出說明I0.0啟動(dòng)按鈕SF1（自鎖式）Q0.0閃爍電路指示燈7.分析下圖程序，根據(jù)輸入信號I0.0的時(shí)序圖，畫出Q0.0的時(shí)序圖。答：8.試編寫實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)星三角降壓啟動(dòng)的PLC控制程序，星三角切換時(shí)間為10s。答：I/O分配表：輸入說明輸出說明輸出說明I0.0啟動(dòng)按鈕SF1Q0.0電源接觸器KM1Q0.2三角型接觸器KM3I0.1停止按鈕SF2Q0.1星型接觸器KM29.試編寫四臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟、逆序停的PLC控制程序。答：I/O分配表：輸入說明輸出說明I0.0啟動(dòng)按鈕SF1Q0.1M1電機(jī)接觸器KM1I0.1停止按鈕SF2Q0.2M2電機(jī)接觸器KM2Q0.3M3電機(jī)接觸器KM3Q0.4M3電機(jī)接觸器KM410.簡述取整ROUND、截尾取整TRANC、向上取整CEIL和向下取整FLOOR的區(qū)別？答：取整ROUND：采用四舍五入原則；截尾取整TRANC：采用直接舍去小數(shù)的原則；向上取整CEIL：采用向上取整原則；向下取整FLOOR：采用向下取整原則。11.某電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為0~1420rpm，檢測其轉(zhuǎn)速并通過AD模塊存放在PLC的IW80地址中（范圍為0~27648），試編寫PLC控制程序，通過數(shù)學(xué)運(yùn)算指令求出電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)際數(shù)值并存放在MD10中。答：第5章課后習(xí)題參考答案1.S7-1200PLC中，與日期和時(shí)間有關(guān)的數(shù)據(jù)類型有哪些？試列些不同數(shù)據(jù)類型對應(yīng)的常量形式。答：與日期和時(shí)間有關(guān)的數(shù)據(jù)類型有Time、Date、Time_of_Day、長型日期和時(shí)間DTL。常量形式：T#10d_5h_2m_30s、D#2020-4-10、TOD#21:12:32.32、DTL#2020-4-12-22:11:23.502.簡述時(shí)間值相減指令T_DIFF的功能。答：T_DIFF的功能：用于將IN1的時(shí)間減去IN2的時(shí)間得到時(shí)間間隔。IN1和IN2格式應(yīng)相同，可以是Date、TOD和DTL類型，OUT可以是Time或Int類型。3.簡述String類型的數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。答：字符串（String）數(shù)據(jù)的前2個(gè)字節(jié)分別用于存放用戶總字符數(shù)和用戶當(dāng)前字符數(shù)，其后最多254個(gè)字節(jié)用于存放用戶字符數(shù)據(jù)，即字符串?dāng)?shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)為用戶總字符數(shù)（1個(gè)字節(jié)）、用戶當(dāng)前字符數(shù)（1個(gè)字節(jié)）及最多254個(gè)用戶字符（每個(gè)字符占1個(gè)字節(jié)）。4.字符串轉(zhuǎn)換指令S_CONV，可以將什么類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換？答：字符串轉(zhuǎn)換指令S_CONV可以將數(shù)字字符串?dāng)?shù)據(jù)類型與整數(shù)/實(shí)數(shù)數(shù)據(jù)類型進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。5.簡述合并字符串指令CONCAT的功能。答：合并字符串指令CONCAT，可以將輸入端IN1和IN2的兩個(gè)字符串合并起來（IN1放左邊、IN2放右邊），結(jié)果存放在OUT對應(yīng)的地址中。如果合并后的總字符串長度大于OUT允許的最大長度，則將結(jié)果限制在最大長度，并將ENO設(shè)置為0。6.簡述查詢錯(cuò)誤信息指令GET_ERROR和查詢錯(cuò)誤ID指令GET_ERR_ID的區(qū)別。答：查詢錯(cuò)誤信息指令GET_ERROR可以獲取本地錯(cuò)誤的所有信息，保存在數(shù)據(jù)類型為ErrorStruct的地址中；查詢錯(cuò)誤ID指令只可以獲取本地錯(cuò)誤的標(biāo)識符ID信息。7.S7-1200PLC支持幾種類型的中斷事件？答：S7-1200PLC支持的中斷事件有：延時(shí)中斷、循環(huán)中斷、硬件中斷（邊沿中斷、HSC中斷）、診斷錯(cuò)誤中斷、時(shí)間錯(cuò)誤中斷。8.簡述附加中斷指令A(yù)TTACH的功能、輸入端ADD的取值及作用。答：附加中斷指令A(yù)TTACH，可以將硬件中斷事件和硬件中斷組織塊進(jìn)行關(guān)聯(lián)，主要是為某個(gè)硬件中斷事件分配硬件中斷OB。輸入端OB_NR對應(yīng)要調(diào)用的硬件中斷OB的符號名或編號，此硬件中斷OB將被分配給輸入端EVENT指定的硬件中斷事件。如果執(zhí)行ATTACH指令后，發(fā)生了EVENT對應(yīng)的中斷事件，則會(huì)調(diào)用OB_NR對應(yīng)的中斷OB并執(zhí)行其程序。輸入端ADD的數(shù)據(jù)類型為Bool，用于定義是否保留OB_NR對應(yīng)的硬件中斷OB與原有硬件中斷事件之間的聯(lián)系。如果ADD值為0，則ATTACH指令執(zhí)行后，輸入端OB_NR對應(yīng)的硬件中斷OB將與原有硬件中斷事件切斷聯(lián)系，并與EVENT對應(yīng)的硬件中斷事件新建聯(lián)系；如果ADD值為1，在保留硬件中斷OB與原有硬件中斷事件聯(lián)系的基礎(chǔ)上，附加與EVENT對應(yīng)的硬件中斷事件新的聯(lián)系。9.S7-1200PLC支持幾種類型的高速脈沖輸出？它們有什么區(qū)別？答：S7-1200PLC支持2種類型的高速脈沖輸出：PWM（寬度可調(diào)的脈沖輸出）和PTO（脈沖序列輸出）。PWM可以提供一串周期固定、脈寬（占空比）可調(diào)的脈沖輸出，PTO可以提供一串占空比固定50%、周期可調(diào)的脈沖輸出?？蓪⒚總€(gè)脈沖發(fā)生器指定為PWM或PTO，但不能同時(shí)指定為PWM和PTO。10.高速計(jì)數(shù)器與普通計(jì)數(shù)器的區(qū)別？S7-1200PLC中最多有多少個(gè)高速計(jì)數(shù)器？答：S7-1200PLC中，普通計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)過程與掃描工作方式有關(guān)，CPU通過每一個(gè)掃描周期讀取一次被測信號的方法來捕捉被測信號的上升沿，當(dāng)被測信號的頻率較高時(shí)將會(huì)丟失計(jì)數(shù)脈沖。高速計(jì)數(shù)器HSC不受掃描方式的影響，可測量高頻脈沖信號。S7-1200PLC中最多有6個(gè)高速計(jì)數(shù)器。11.S7-1200高速計(jì)數(shù)器有哪幾種工作模式？答：S7-1200高速計(jì)數(shù)器定義的工作模式有以下5種：單相計(jì)數(shù)器，外部方向控制；單相計(jì)數(shù)器，內(nèi)部方向控制；雙相增／減計(jì)數(shù)器，雙脈沖輸入；A/B相正交脈沖輸入；監(jiān)控PTO輸出。12.S7-1200PLC運(yùn)動(dòng)控制根據(jù)連接驅(qū)動(dòng)方式不同，分成哪幾種種控制方式？答：S7-1200PLC運(yùn)動(dòng)控制根據(jù)連接驅(qū)動(dòng)方式不同，分成三種控制方式：（1）PROFIdrive：S7-1200PLC通過基于PROFIBUS/PROFINET的PROFIdrive方式與支持PROFIdrive的驅(qū)動(dòng)器連接，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。（2）PTO：S7-1200PLC通過發(fā)送PTO脈沖的方式控制驅(qū)動(dòng)器，可以是脈沖+方向、A/B正交、也可以是正/反脈沖的方式。（3）模擬量：S7-1200PLC通過輸出模擬量來控制驅(qū)動(dòng)器。13.簡述MC_Home指令的功能。答：使用MC_Home指令可將軸坐標(biāo)與實(shí)際物理驅(qū)動(dòng)器位置進(jìn)行匹配，按照Mode對應(yīng)的不同模式對軸的絕對位置進(jìn)行歸位。第6章課后習(xí)題參考答案1.設(shè)計(jì)五人搶答器的PLC程序。要求：主持席設(shè)置“開始搶答按鈕”及“開始搶答指示燈”，必須在主持人按下“開始搶答按鈕”后才允許搶答，第一個(gè)按下?lián)尨鸢粹o的選手指示燈常亮，其余搶答按鈕無效。提前搶答者將視為犯規(guī)，同時(shí)該選手的搶答指示燈閃爍、主持席的“開始搶答指示燈”失效，待確認(rèn)犯規(guī)后，主持人按下復(fù)位按鈕，所有指示燈熄滅，對該題進(jìn)行重新?lián)尨?。答：I/O分配表：輸入說明輸出說明I0.0開始搶答按鈕Q0.0開始搶答指示燈I1.0復(fù)位按鈕Q0.11#搶答指示燈I0.11#搶答按鈕Q0.22#搶答指示燈I0.22#搶答按鈕Q0.33#搶答指示燈I0.33#搶答按鈕Q0.44#搶答指示燈I0.44#搶答按鈕Q0.55#搶答指示燈I0.55#搶答按鈕2.設(shè)計(jì)三分頻電路的PLC程序，要求：輸出脈沖頻率為輸入脈沖頻率的三分之一。答：I/O分配表：輸入說明輸出說明I0.0輸入脈沖Q0.0輸出脈沖3.現(xiàn)有七人組成的評委組，要求對某選手的表現(xiàn)進(jìn)行投票，只有五人或五人以上進(jìn)行投票，該選手才能晉級。設(shè)計(jì)相應(yīng)的PLC程序。答：I/O分配表：輸入說明輸入說明輸出說明I0.0復(fù)位按鈕I0.4第四路投票按鈕Q0.0晉級指示燈I0.1第一路投票按鈕I0.5第五路投票按鈕I0.2第二路投票按鈕I0.6第六路投票按鈕I0.3第三路投票按鈕I0.7第七路投票按鈕4.設(shè)計(jì)報(bào)警電路相應(yīng)的PLC程序。要求：故障發(fā)生時(shí)，報(bào)警指示燈閃爍、電鈴響。操作人員知道故障后，按下消鈴按鈕，將電鈴關(guān)掉，報(bào)警燈由閃爍變?yōu)殚L亮。故障消除后，報(bào)警燈熄滅。此外，還要設(shè)置試燈、試鈴按鈕，用于平時(shí)檢測報(bào)警燈和電鈴的好壞。答：I/O分配表：輸入說明輸入說明I0.0故障信號Q0.0報(bào)警燈I0.1消鈴按鈕Q0.1報(bào)警鈴I0.2試燈/試鈴按鈕5.現(xiàn)有兩臺(tái)電機(jī)，要求完成以下功能：按下啟動(dòng)按鈕，兩臺(tái)電機(jī)順序啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間間隔為5秒；按下停止按鈕，逆序停止，停止時(shí)間間隔為3秒；當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，兩臺(tái)電機(jī)立即停車，同時(shí)故障燈閃爍；故障消除后，故障燈滅，重新按下啟動(dòng)按鈕，兩臺(tái)電機(jī)再次重新運(yùn)行。答：I/O分配表：輸入說明輸入說明I0.0啟動(dòng)信號Q0.01#電動(dòng)機(jī)I0.1停止信號Q0.12#電動(dòng)機(jī)I0.2故障信號Q0.2故障燈6.某彩燈系統(tǒng)共有10個(gè)彩燈L1~L10，要求：按下啟動(dòng)按鈕后，彩燈按照L1、L3、L5→L2、L4、L6→L7→L8→L9→L10→L1、L2、L3、L8、L9、L10→L1、L5、L8→L1、L4、L7→L1、L3、L6→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L3、L5→L2、L4、L6依次每隔1秒循環(huán)點(diǎn)亮，設(shè)計(jì)相應(yīng)的PLC程序。答：參考第6.2節(jié)第7章課后習(xí)題參考答案1.簡述利用PLC采集工業(yè)現(xiàn)場各種物理量的過程？答：模擬量輸入處理分為信號檢測、信號調(diào)理、信號數(shù)字化、信號標(biāo)幺化等步驟。首先需要通過傳感器將各種模擬量信號檢測出來；然后通過變送器將傳感器輸出信號調(diào)理至數(shù)字控制器所能接收的標(biāo)準(zhǔn)電信號；通過PLC的A/D轉(zhuǎn)換模塊（模數(shù)轉(zhuǎn)換）將標(biāo)準(zhǔn)電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字控制器所能夠處理的數(shù)字量（0~27648），并存于IW寄存器中；再將IW寄存器中的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為標(biāo)幺值（0.0~1.0）。2.數(shù)字控制器所能夠接收的標(biāo)準(zhǔn)電信號有哪些類型？信號較遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)應(yīng)采用什么類型的標(biāo)準(zhǔn)信號？為什么？答：數(shù)字控制器所能夠接收的標(biāo)準(zhǔn)電信號有0~10V、±10V、1V~5V、0~20mA以及4~20mA。信號較遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)應(yīng)采用電流類型的標(biāo)準(zhǔn)信號0~20mA或4~20mA，以降低長線路中的電壓降。3.PLC配置0~20mA的模擬量輸入模塊，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量范圍為多少？某轉(zhuǎn)速傳感器輸入量程為0~970rpm，輸出量程為0~20mA，將傳感器輸出信號接至PLC模擬量輸入模塊中，現(xiàn)假設(shè)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量為x，試求當(dāng)前的實(shí)際轉(zhuǎn)速n。答：PLC配置0~20mA的模擬量輸入模塊，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量范圍為0~27648。當(dāng)前的實(shí)際轉(zhuǎn)速n：4.PLC配置0~10V的模擬量輸入模塊，某溫度傳感器輸入量程為0~100℃，輸出量程為0~10V，將傳感器輸出信號接至PLC模擬量輸入模塊中，現(xiàn)假設(shè)當(dāng)前溫度為75℃，試求轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量y。答：5.S7-1200CPU提供了幾種不同控制算法的PID控制器？最多可同時(shí)對多少個(gè)PID回路進(jìn)行控制？答：S7-1200CPU提供了3種不同控制算法的PID控制器：PID_Compact、PID_3Step以及PID_Temp。最多可同時(shí)對16個(gè)PID回路進(jìn)行控制？6.S7-1200CPU中，PID指令應(yīng)放在哪一種組織塊中？為什么？答：PID指令應(yīng)放在循環(huán)中斷組織塊中。和檢測的過程變量反饋值保持同步，每隔固定時(shí)間調(diào)用中斷檢測過程變量反饋值并執(zhí)行PID運(yùn)算一次。7.利用PID_Compact指令實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)，組態(tài)PID指令時(shí)若勾選“反轉(zhuǎn)控制邏輯”選項(xiàng)，電機(jī)最終能否穩(wěn)定運(yùn)行，為什么？答：電機(jī)最終不能穩(wěn)定運(yùn)行。若反轉(zhuǎn)控制邏輯勾選，則啟用控制邏輯取反功能，隨著控制偏差不斷增大，輸出值不斷減小，電機(jī)無法穩(wěn)定。8.SINAMICSV20變頻器中的P0700和P1000參數(shù)意義？在用PLC對變頻器進(jìn)行外部啟停、頻率給定控制時(shí)，應(yīng)將上述兩個(gè)參數(shù)設(shè)置為多少？答：P0700參數(shù)對應(yīng)：選擇命令源（端子控制），P1000參數(shù)對應(yīng)：頻率給定值來源（外部模擬量設(shè)定值）。在用PLC對變頻器進(jìn)行外部啟停、頻率給定控制時(shí)，應(yīng)將上述兩個(gè)參數(shù)設(shè)置為2。9.設(shè)計(jì)基于S7-1200的恒壓供水系統(tǒng)的程序。答：采用PID_Compact控制器，其組態(tài)過程及控制程序可參考第7.3節(jié)和第7.4節(jié)。第8章課后習(xí)題參考答案1.開放系統(tǒng)互連參考模型分為幾層？每層的作用是什么？答：開放系統(tǒng)互連參考模型分為7層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。（1）物理層：負(fù)責(zé)建立、維護(hù)和解除物理鏈路所需的通信接口標(biāo)準(zhǔn)，例如：RS232、RS485等；其下面為物理媒介，如同軸電纜、雙絞線等。（2）數(shù)據(jù)鏈路層：在通信實(shí)體間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送和接收的功能；傳輸以“幀”為單位的數(shù)據(jù)包（包含同步信息、地址信息等），實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的無差控制及同步控制。（3）網(wǎng)絡(luò)層：對數(shù)據(jù)包進(jìn)行分組，并完成分組數(shù)據(jù)的路徑選擇、擁堵控制以及網(wǎng)絡(luò)互連等功能。（4）傳輸層：選擇網(wǎng)絡(luò)層提供的最合適的服務(wù)，保證端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，包括錯(cuò)誤恢復(fù)和流量控制等。（5）會(huì)話層：提供兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間交互會(huì)話的管理功能，保證數(shù)據(jù)按正確順序收發(fā)。（6）表示層：定義兩個(gè)通信系統(tǒng)中信息交換的方式，如：數(shù)據(jù)加密/解密、數(shù)據(jù)壓縮/解壓等功能。（7）應(yīng)用層：提供OSI用戶服務(wù)，例如事務(wù)處理程序、文件傳送協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)管理等。2.西門子常見的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)有幾種類型？各自的特點(diǎn)是什么？答：西門子常見的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)有現(xiàn)場總線Profibus、工業(yè)以太網(wǎng)及ProfinetProfibus總線采用主從結(jié)構(gòu)，主站和從站之間通常以周期性循環(huán)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。主站掌握總線中數(shù)據(jù)流的控制權(quán)，只要擁有訪問總線權(quán)，主站就可在沒有外部請求的情況下發(fā)送控制命令；從站沒有總線訪問的授權(quán)，只能確認(rèn)收到的信息或在主站的請求下發(fā)送信息。工業(yè)以太網(wǎng)是應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的以太網(wǎng)技術(shù)，在技術(shù)上與商用以太網(wǎng)（IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)）兼容。工業(yè)以太網(wǎng)采用TCP/IP協(xié)議，可通過以太網(wǎng)將自動(dòng)化系統(tǒng)連接到企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)、外部互聯(lián)網(wǎng)及因特網(wǎng)。Profinet是Profibus國際組織推出的基于工業(yè)以太網(wǎng)的開放式現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，使用Profinet可以將分布式I/O設(shè)備直接連接到工業(yè)以太網(wǎng)中。Profinet可完全兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場總線（如Profibus）技術(shù)，無需改動(dòng)現(xiàn)有設(shè)備的組態(tài)和編程即可與現(xiàn)有的現(xiàn)場總線系統(tǒng)有機(jī)地集成，保護(hù)了現(xiàn)有投資。3.比較工業(yè)以太網(wǎng)通信和Profinet通信的異同。答：（1）Profinet基于工業(yè)以太網(wǎng)，具有很好的實(shí)時(shí)性，使用ProfinetIO可以直接連接現(xiàn)場設(shè)備；使用ProfinetCBA組件化的設(shè)計(jì)，Profinet支持分布的自動(dòng)化控制方式，相當(dāng)于主站間的通訊。（2）工業(yè)以太網(wǎng)成本低、實(shí)效性好、擴(kuò)展性能好、便于與Internet集成，但可靠性不如Profinet。總結(jié)來說，以太網(wǎng)是一種局域網(wǎng)規(guī)范，工業(yè)以太網(wǎng)是應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的以太網(wǎng)技術(shù)，Profinet是一種在工業(yè)以太網(wǎng)上運(yùn)行的實(shí)時(shí)技術(shù)規(guī)范。4.西門子S7-1200CPUProfinet通信口支持與哪些設(shè)備進(jìn)行通信？支持的最大通信連接數(shù)是多少？答：使用Profinet通信口可以實(shí)現(xiàn)S7-1200CPU與編程設(shè)備之間的通信、與HMI設(shè)備之間的通信以及與其他CPU之間的通信。S7-1200CPU的Profinet通信口支持三種通信協(xié)議及服務(wù)：TCP、ISOonTCP（RCF1006）以及S7通信（服務(wù)器端）。支持的最大通信連接數(shù)是15個(gè)連接？5.比較TCP和ISOonTCP協(xié)議的異同。答：ISO-on-TCP(RFC1006)協(xié)議沒有確認(rèn)機(jī)制，只能應(yīng)用在西門子的編程組態(tài)軟件體系中（可以看作是西門子本