PLC原理及工程應(yīng)用 第2版課后習(xí)題答案 黃彬

《PLC原理及工程應(yīng)用》課后習(xí)題參考答案第一章（答案略）第二章1.答：存儲(chǔ)程序控制是指支配控制系統(tǒng)工作的程序存放在存儲(chǔ)器中，利用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制邏輯完成控制任務(wù)；接線(xiàn)程序控制是通過(guò)電器元器件的固定接線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制邏輯，完成控制任務(wù)。存儲(chǔ)程序控制利用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)控制邏輯，能夠適應(yīng)不同控制任務(wù)的需要，具有通用、靈活、可靠性高等特點(diǎn)；接線(xiàn)程序控制系統(tǒng)的靈活性和通用性較低，故障率較高。2.答：I/O點(diǎn)是PLC與外部世界的物理連接點(diǎn)。位是PLC內(nèi)部用于存儲(chǔ)和表示邏輯狀態(tài)的最小數(shù)據(jù)單位。PLC通過(guò)讀取輸入點(diǎn)的狀態(tài)并將其存儲(chǔ)在位中，然后根據(jù)程序邏輯處理這些位，并最終通過(guò)設(shè)置與輸出點(diǎn)關(guān)聯(lián)的位的狀態(tài)來(lái)控制外部設(shè)備。3.答：PLC系統(tǒng)程序，也稱(chēng)為操作系統(tǒng)，是由PLC制造商預(yù)先安裝在PLC中的一組軟件指令。它是PLC運(yùn)行的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)管理PLC的硬件資源，并提供運(yùn)行用戶(hù)程序所需的基本功能。用戶(hù)程序又稱(chēng)為應(yīng)用程序，是用戶(hù)為完成某一特定的控制任務(wù)而利用PLC編程語(yǔ)言編制的程序。4.答：PLC采用循環(huán)掃描工作方式。由于PLC在執(zhí)行用戶(hù)程序過(guò)程中不對(duì)I/O信號(hào)進(jìn)行讀入和輸出，只在程序執(zhí)行完—遍后進(jìn)行I/O刷新，所以從外觀上看，用戶(hù)程序好像是同時(shí)執(zhí)行的。5.答：主要完成共同處理、上位鏈接服務(wù)、外設(shè)服務(wù)、運(yùn)算處理、I/O刷新等工作。6.答：掃描時(shí)間的大小對(duì)PLC的工作有著重要影響。掃描時(shí)間越長(zhǎng)。PLC系統(tǒng)反應(yīng)越慢，輸入信號(hào)的允許頻率越低，用于定位控制時(shí)產(chǎn)生的誤差越大。7.（略）第三章1.答：S7-1200硬件主要包括CPU模塊、通信模塊(CM)、信號(hào)模塊(SM)以及信號(hào)板(SB)等。2.答：S7-1200PLC的最大I/O能力主要取決CPU型號(hào)、信號(hào)模塊種類(lèi)、通訊模塊和電源容量等。3.答：可以。S7-1200CPU模塊集成的模擬量輸入通道信號(hào)輸入類(lèi)型在出廠(chǎng)時(shí)被設(shè)置為0-10V的電壓信號(hào)。如果被測(cè)傳感器的輸出信號(hào)為電流信號(hào)，則必須在端子0和端子2M(或者端子1和端子2M）之間并聯(lián)1個(gè)500Ω的電阻。4.答：S7-1200CPU有停止、啟動(dòng)和運(yùn)行三種工作模式。上電后，CPU進(jìn)入啟動(dòng)模式，在該模式下，主要包括處理過(guò)程影像區(qū)，初始化非保持性M存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)塊、執(zhí)行啟動(dòng)OB塊以及將物理輸入的狀態(tài)復(fù)制到I存儲(chǔ)器等工作，此時(shí)，CPU不會(huì)處理中斷事件。在啟動(dòng)階段結(jié)束后，CPU進(jìn)入運(yùn)行模式，在該模式下，主要包括更新輸出、執(zhí)行程序、讀取輸入，同時(shí)CPU還會(huì)處理中斷事件和錯(cuò)誤。在這一階段程序會(huì)被循環(huán)執(zhí)行，直至進(jìn)入停止模式。5.答：S7-1200PLC主要有邏輯控制、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、運(yùn)動(dòng)控制、通信聯(lián)網(wǎng)、過(guò)程控制、安全控制、Web服務(wù)器等功能。6.答：S7-1200CPU的IO響應(yīng)時(shí)間不是一個(gè)常數(shù)，主要由信號(hào)輸入時(shí)間、程序掃描時(shí)間和信號(hào)輸出時(shí)間等組成。7.答：模擬量轉(zhuǎn)換的精度除了取決于A/D轉(zhuǎn)換的分辨率外，還受到轉(zhuǎn)換芯片其他性能指標(biāo)及其外圍電路的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，輸入的模擬量信號(hào)會(huì)有波動(dòng)、噪聲和干擾，內(nèi)部模擬電路也會(huì)產(chǎn)生噪聲、漂移，這些都會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)換的精度造成影響。8.答：S7-1200支持的基本數(shù)據(jù)類(lèi)型主要包括位、字節(jié)、字、雙字、整型、浮點(diǎn)數(shù)、日期、時(shí)間、字符串等。此外，S7-1200還支持結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類(lèi)型（Struct）、PLC數(shù)據(jù)類(lèi)型（UDT）、數(shù)組數(shù)據(jù)類(lèi)型（Array）、系統(tǒng)數(shù)據(jù)類(lèi)型（SDT）、硬件數(shù)據(jù)類(lèi)型、參數(shù)數(shù)據(jù)類(lèi)型Variant、硬件DB_ANY數(shù)據(jù)類(lèi)型、DTL數(shù)據(jù)類(lèi)型等。9.答：IEC61131-3提供了5種PLC的標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言，其中有3種圖形語(yǔ)言:梯形圖(LAD)、功能塊圖(FBD)和順序功能圖(SFC);兩種文本語(yǔ)言:結(jié)構(gòu)化文本(ST)和指令表(IL)；S7-1200支持的編程語(yǔ)言有梯形圖、功能塊圖和結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言（SCL）。10.答：組織塊是操作系統(tǒng)與用戶(hù)程序的接口，它決定用戶(hù)程序的結(jié)構(gòu)，用于控制程序的執(zhí)行順序和響應(yīng)特定事件。11.答：FC和FB都是代碼塊，但是FC沒(méi)有專(zhuān)用的存儲(chǔ)區(qū)。12.答：OB與FB和FC都屬于代碼塊，但是其應(yīng)用場(chǎng)合和調(diào)用方式不同。OB可以調(diào)用FB、FC，F(xiàn)B和FC還可以互相調(diào)用。除OB1和啟動(dòng)OB以外，其他OB的執(zhí)行是根據(jù)各種中斷條件（如錯(cuò)誤、時(shí)間、硬件等）來(lái)觸發(fā)的，OB無(wú)法互相調(diào)用也不能被FB、FC調(diào)用。13.答：從OB調(diào)用FC或FB等程序代碼塊的允許嵌套調(diào)用層數(shù)稱(chēng)為嵌套深度。14.答：以V4.0版本以后的CPU為例，其在啟動(dòng)過(guò)程中依次執(zhí)行以下步驟：A、將物理輸入的狀態(tài)復(fù)制到過(guò)程映像輸入?yún)^(qū)；B、初始化過(guò)程映像輸出區(qū)；C、初始化非保持性M存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)塊，并啟用組態(tài)的循環(huán)中斷事件和時(shí)鐘事件。執(zhí)行啟動(dòng)OB塊；D、將所有中斷事件存儲(chǔ)到處理隊(duì)列中；E、啟用Q存儲(chǔ)器到物理輸出的寫(xiě)入操作。在啟動(dòng)結(jié)束后，PLC進(jìn)入運(yùn)行階段，即循環(huán)掃描工作狀態(tài)，依次執(zhí)行以下步驟：①將Q存儲(chǔ)器寫(xiě)入物理輸出；②將物理輸入的狀態(tài)復(fù)制到I存儲(chǔ)器；③執(zhí)行程序循環(huán)OB塊；④執(zhí)行自檢診斷；⑤在掃描周期的任何階段處理中斷和通信。15.答：硬件組態(tài)是S7-1200PLC編程的基礎(chǔ)，通過(guò)軟件中配置PLC系統(tǒng)中實(shí)際存在的硬件組件，將實(shí)際的硬件連接映射到PLC的軟件程序中。它確保了軟件程序能夠正確地訪(fǎng)問(wèn)和控制實(shí)際的硬件設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。16.答：博途軟件中的監(jiān)控表是一個(gè)多功能的工具，可以實(shí)時(shí)監(jiān)視和修改PLC程序中的變量，幫助調(diào)試程序、診斷故障、以及優(yōu)化系統(tǒng)性能。17.答：出現(xiàn)上述故障的可能的原因有：（1）程序過(guò)長(zhǎng)或程序中有死循環(huán)程序，導(dǎo)致執(zhí)行時(shí)間超過(guò)設(shè)置的最大循環(huán)時(shí)間；（2）定時(shí)中斷程序的執(zhí)行時(shí)間大于所設(shè)定的定時(shí)間隔時(shí)間，導(dǎo)致定時(shí)中斷事件緩沖區(qū)溢出而停機(jī)。第四章1.見(jiàn)教材84頁(yè)2.見(jiàn)教材95頁(yè)3.答：用計(jì)數(shù)器結(jié)合OB30的方式可實(shí)現(xiàn)更為精確的定時(shí)。因?yàn)橛枚〞r(shí)器定時(shí)，當(dāng)程序掃描到定時(shí)器功能框的Q點(diǎn)或ET時(shí)或者掃描到背景DB（或IEC_TIMER類(lèi)型的變量）中的Q點(diǎn)或者ET時(shí)，所用時(shí)間很難恰好等于定時(shí)時(shí)間。而用定時(shí)間和計(jì)數(shù)器想結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)時(shí)間定時(shí)的方式，誤差會(huì)更大。4.見(jiàn)教材94頁(yè)5.答：I/0分配表和的梯形圖程序?yàn)椋?.答：7.答：I/O分配：燈控按鈕I0.0燈1Q0.0燈2Q0.1對(duì)應(yīng)的梯形圖程序：8.答：I/O分配如下：相應(yīng)的梯形圖如下：9.答：I/0分配表為：名稱(chēng)端子功能成品進(jìn)庫(kù)檢測(cè)傳感器I0.0進(jìn)庫(kù)產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)信號(hào)成品出庫(kù)檢測(cè)傳感器I0.1出庫(kù)產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)信號(hào)計(jì)數(shù)器清零按鈕I0.2計(jì)數(shù)器清零計(jì)數(shù)器裝載按鈕I0.3計(jì)數(shù)器裝載HL1Q0.0下限指示燈HL2Q0.1上限指示燈HAQ0.2報(bào)警器對(duì)應(yīng)的梯形圖為：10.答：始發(fā)站位置傳感器分配I0.0，終點(diǎn)站位置傳感器分配I0.1，中間站點(diǎn)位置傳感器分配I0.2，指示燈分配QW8。則程序如下：11.答：溫度值-100~500℃對(duì)應(yīng)于數(shù)字量5530~27648，轉(zhuǎn)換公式為(T-(-100))/(N-5530)=(500-(-100))/(27648-5530)T=(600*(N-5530))/22118-100具體實(shí)現(xiàn)梯形圖為：第五章1.答：S7-1200可實(shí)現(xiàn)CPU與編程設(shè)備、HMI和其它CPU之間的多種通信。其通信方式主要包括以太網(wǎng)通信、總線(xiàn)通信、串口通信等。2.答：S7-1200支持的串行通信方式，主要包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（PtP）通信、Modbus主從通信和USS通信等。3.答：S7-1200CPU本體以太網(wǎng)網(wǎng)口主要支持S7、TCP、ModbusTCP、ISOonTCP、UDP、Profinet等以太網(wǎng)通信方式。4.答：在S7通信中，客戶(hù)端機(jī)為主動(dòng)角色，發(fā)送連接請(qǐng)求，等待服務(wù)器的響應(yīng)；而服務(wù)器為被動(dòng)角色，等待來(lái)自客戶(hù)端的連接請(qǐng)求，處理請(qǐng)求并回傳結(jié)果。5.答：在使用固件版本為V4.0以上的S7-1200CPU作為服務(wù)器時(shí)，需要做通信保護(hù)設(shè)置，才能保證S7通信正常。6.（略）7.（略）8.答：S7-1200CPU的PROFINET口有兩種物理網(wǎng)絡(luò)連接方法。（1）當(dāng)一個(gè)S7-1200CPU與編程設(shè)備、HMI、或另一個(gè)