电气控制与PLC应用_第5、8章习题与思考题参考解答

1、WORD格式可以任意编辑第 5章 S7-200PLC的指令系统习题与思考题1. S7-200 指令参数所用的基本数据类型有哪些？答： S7-200PLC的指令参数所用的基本数据类型有1 位布尔型 (BOOL)、8 位无符号字节型(BYTE)、8位有符号字节型 (SIMATIC 模式仅限用于 SHRB指令) 、16位无符号整数 (WORD、) 16 位有符 号整数 (INT) 、32位无符号双字整数 (DWORD、) 32位有符号双字整数 (DINT) 、32位实数型 (REAL)。实 数型(REAL)是按照 ANSI/IEEE754-1985 标准(单精度 )的表示格式规定。 2255字节的字

2、符串型 (STRING)2. 立即 I/O 指令有何特点？它应用于什么场合？ 答：立即指令允许对输入和输出点进行快速和直接存取。当用立即指令读取输入点 的状态时，相应的输入映像寄存器中的值并未发生更新；用立即指令访问输出点时，访 问的同时，相 应的输出映像寄存器的内容也被刷新。由于立即操作指令针对的是 I/O 端口的数字输入和数字 输出信号，所以它们的位操作数地址只能是物理输入端口地址 Ix.x 和物理输出端口地址 Qx.x 。3. 逻辑堆栈指令有哪些？各用于什么场合？ 答：复杂逻辑指令，西门子称为逻辑堆栈指令。主要用来描述对触点进行的复杂连接，并 可以实现对逻辑堆栈复杂的操作。复杂逻辑指令包

3、括： ALD、OLD、LPS、 LRD、LPP和 LDS。这些指令中除LDS外，其余指令都无操作数。这些指令都是位逻辑指令。栈装载与指令 ALD 用于将并联子网络串联起来。栈装载或指令 OLD 用于将串联子网络并联起来。逻辑推入栈指令 LPS，在梯形图中的分支结构中，用于生成一条新的母线，左侧为主控逻 辑块时，第一个完整的从逻辑行从此处开始。逻辑读栈指令 LRD，在梯形图中的分支结构中，当左侧为主控逻辑块时，该指令用于开始 第二个和后边更多的从逻辑块。逻辑栈弹出指令 LPP，在梯形图中的分支结构中，用于恢复LPS指令生成的新母线。装入堆栈指令 LDS，复制堆栈中的第n 级值，并将该值置于栈顶。

4、原栈中各级栈值依次下移一级，栈底值被推出栈而丢失。4. 定时器有几种类型？各有何特点？与定时器相关的变量有哪些？梯形图中如何 表示这些变量？答： S7-200 系列 PLC的主机有 256个定时器 T0T255，分为三种类型，每种类型的时间分辨 率(或称为时基 / 时间增量 / 时间单位)又分为三种，如下表所示。(1) 接通延时定时器指令 TON，用于接通单一间隔定时。(2) 有记忆接通延时定时器指令 TONR，用于累计若干个时间间隔。只能用复位指令进行 复位操作，使当前值清零。(3) 断开延时定时器指令 TOF，用于断开后的单一间隔定时。定时器类型时间分辩率 /ms计时范围 /s定时器号接通

5、延时定时器 TON断开延时定时器 TOF1032.767T32，T96100327.67T33T36，T97T10010003276.7T37T63，T101T255有记忆接通延时定时器TONR1032.767T0，T64100327.67T1T4，T65 T6800 03276.7T5 T31，T69T95与定时器相关的变量有：一个 16 位的当前值寄存器，用以存放计时累计的当前值（INT，最大计时值 32767，单位ms或 10ms 或 100ms，取决于时间分辨率）；一个 16 位的预设值寄存器，用以存放定时时间的预设值PT（ INT）；一位状态位（ BOO）L ，用以反映定时器的定时时

6、间是否达到的状态，称为定时器位。 使能输入 IN ，用于控制定时器的工作状态。5. 计数器有几种类型？各有何特点？与计数器相关的变量有哪些？梯形图中如何表示这些变量？答：类型： S7-200 系列 PLC的计数器指令有两大类：通用计数器指令和高速计数器指令。通用计数器指令 3 种：增计数器指令CTU、减计数器指令CTUD。有CTD和增减计数器指令特点：（1）增计数器指令 CTU每当增计数输入 CU发生一次从 OFF到 ON的转换（正跳变 - 上升沿）时，该计数器的当前值 就增加 1。如果当前值 Cxxx 预设值 PV，则计数器位 =ON；否则，计数器位=OFF。当前值达到预设值后继续计数，计数

7、当前值到最大值（ 32,767 ）时，计数器停止。当复位输入 R 接通或执行复位指令时，计数器被复位，计数器位=OFF，当前值 =0。（2）增减计数器指令 CTUD利用 LD装载预设值。当装载输入LD 接通时，计数器复位，计数器位=OFF，当前值 =预设值 PV。每当减计数输入 CD发生一次从 OFF到 ON的转换（正跳变 - 上升沿）时，该计数器的当前 值就减 1。计数当前值到 0 时，计数器停止，计数器位 =ON，当前值 =0。 利用复位指令复位时， CTD 计数器位变为OFF，当前值变为 0（教材 P131有误）。（3）减计数器指令 CTD每当增计数输入 CU发生一次从 OFF到 ON的

8、转换时，该计数器的当前值就增1；每当减计数输入 CD发生一次从 OFF到 ON的转换时，该计数器的当前值就减1。CU的下一个上升沿导致当前计数值-32,768 ）时，减计数输入端CD的下是一个循环计数如果当前值 Cxxx预设值 PV，则计数器位 =ON；否则，计数器位 =OFF。 当前值达到预设值后继续计数（增或减 ） 。当增计数达到最大值（ 32,767 ）时，在增计数输入端 绕回到最小值（ -32,768 ）。同样，计数达到最小值 （一个上升沿会导致当前计数值绕回到最大值32,767 ）。所以， CTUD 器，计数范围从 -32768+32767 。当复位输入 R 接通或执行复位指令时，该

9、计数器被复位。复位时，计数器位=OFF，当前值 =0。与计数器有关的变量及在梯形图中的表示方 法：计数器地址： C0C255，常数 计数器当前值： C0C255， INT 型 计数器的预设值（ PV）： INT 型 计数器位： C0C255， BOOL型 增/ 减计数信号输入：能流， BOOL型复 位输入：能流， BOOL型 装载信号输入：能流， BOOL型6. 不同分辨率的定时器的当前值是如何刷新的？ 答：不同分辨率的定时器，它们当前值的刷新时机是不同的，具体情况如下： 1ms 分辨率定时器启动后，定时器对1ms的时间间隔（时基信号）进行计时。定时器位和当前值每隔 1ms 刷新一次，与扫描周

10、期不同步。换句话说，如果扫描周期大于1ms，则在一个扫描周期中定时器位和当前值可能要刷新多次。10ms分辨率定时器启动后，定时器对10ms的时间间隔进行计时。程序执行时，在每次扫描周期开始对 10ms定时器刷新，其方法是以当前值加上累积的 10 毫秒间隔的数目（自上一次扫 描开始算起），所以在一个扫描周期内定时器当前值和定时器位保持不变。100ms 分辨率定时器启动后，定时器对100ms的时间间隔进行计时。只有在执行到这些定时器指令时，这些定时器的当前值才被刷新（当前值加上积累的100 毫秒间隔的数目（自前一次扫描开始算起）。7. 写出图 5-50 所示梯形图的语句表程序。 （原题程序不分网络

11、，应该按右图所示修改）专业资料整理分享图 5-50 习题 7 梯形图答：语句表程序如下网络1/ 网络标题I0.LD0I0.O3I0.LD1OI0.4ALDANI0.2=Q0.1网络2LDQ0.1TONT37,+30网络3LDT37SQ0.2,4网络4LDI0.1S Q0.3,18. 写出图 5-51 所示梯形图的语句表程序图 5-51 习题 8 梯形图答：语句表程序如下网络 1/ 网络标题LD I0.4EUSHRB I0.5,V3.0,+4网络 2LD I0.1LPSAV3.0SQ3.0,2LRDRQ3.1,1LRDSQ3.2,3LPPAV3.3RQ3.3,114a) 、答案图9. 用自复位式

12、定时器设计一个周期为5s，脉冲为一个扫描周期的脉冲串信号。答：如果使用 100ms时基的定时器，梯形图程序和语句表程序分别如答案图 14b)所示。其中答案图14b)所示要比答案图 14a) 好一些。网络 1/ 自复位定时器/ 网络注释LDN T37TON T37,+50网络 2/ 输出脉冲串 LDT37=Q1.0答案图 14a)网络1/ 自复位定时器/ 网络注释LDNQ1.0TONT37,+50网络2/ 输出脉冲串LDT37Q1.0答案图 14b)如果使用 10ms 时基的定时器，梯形图程序和语句表程序如答案图14c) 所示。 网络 1/ 自复位定时器 / 网络注释 LDN Q1.0 TON

13、T33,+500网络 2/ 输出脉冲串LDT33=Q1.0答案图 14c)如果使用 1ms 时基的定时器，梯形图程序和语句表程序如答案图 14d) 所示答案图 14d）网络 1/ 自复位定时器/ 网络注释LDNQ1.0TONT32,+5000网络2/ 输出脉冲串LDT32=Q1.01510. 设计一个计数范围为 50000 的计数器。 答：梯形图程序和语句表程序分别如答案图15 所示网络 1LDI0.0LDM0.0CTUC20,50网络 2LDC20=M0.0网络 3/ 网络注释LDM0.0LDI0.1CTU C30,100011. 用置位、复位 （S 、R）指令设计一台电动机的启、停控制程序

14、 答：梯形图程序和语句表程序分别如答案图 16 所示。网络 1I0.LD 0S Q1.1,1网络 2I0.LD1RQ1.1,1答案图 1612. 用顺序控制继电器 (SCR)指令设计一个居室通风系统控制程序，使3 个居室的通风机自动轮流地打开和关闭。轮换时间间隔为1h。图答：用 PLC输出端点 Q0.0Q0.2 分别控制三个通风机， I0.1接启动按钮开关， I0.2 接停止习题与思考题 5-12 ： 居室通风系统控制程序 网络 1 / 初始状态 / 激活第一个 SCR段LD I0.1AN Q0.0AN Q0.1AN Q0.2S S0.1,1 网络 2/SCR 段 1：/ 起动通风机 1，/

15、并延时 1hLSCR S0.1网络 3 / 起动通风机 1/ 网络注释LDSM0.0SQ0.0,1网络4/计时 1h(3600s )LDNM0.0TONT37,18000网络5LDT37=M0.0答案图 17网络 6LDM0.0LDC20CTDC20,2网络 7/ 计时到后，/ 关闭通风机 1，/ 激活 SCR段 2，/ 并停止本SCR段LDC20RQ0.0,1SCRT S0.2 网络 8SCRE网络 9SCR段 2：起动通风机2，并延时 1hLSCR S0.2Network10/ 起动通风机 2/ 网 络注释LD SM0.0SQ0.1,1Network11/ 计时 1h（ 3600s）LDN

16、M0.1TON T38,18000Network12LDT38=M0.1答案图 17（续）网络 13LDM0.1LDC21CTDC21,2网络 14/ 计时到后，关闭通风机2，/ 激活 SCR段 3，并停止本 SCR段 LDC21RQ0.1,1SCRTS0.3网络 15SCRE网络 16/SCR 段 3：起动通风机3，/ 并延时 1hLSCR S0.3网络 17 / 起动通风机 3LDSM0.0SQ0.2,1网络 18/ 计时 1h（ 3600s）LDNM0.2TON T39,18000网络 19LDT39=M0.2答案图 17（续）答案图 17 (续)网络 20LDM0.2LDC22CTDC

17、22,2LDC22RQ0.2,1SCRTS0.1网络 22SCRE网络 23 / 停机LDI0.2RS0.1,3RQ0.0,3网络 21 / 计时到后，关闭通风机3，/ 激活 SCR段 1，并停止本 SCR段13. 用寄存器移位指令 (SHRB) 设计一个路灯照明系统的控制程序， 3 路灯按 H1H2H3 的顺序依次点亮。各路灯之间点亮的间隔时间为10h。答：用 PLC输出端点 Q0.0Q0.2 分别控制路灯H1H3。控制程序见答案图18。习题与思考题 5-13 ：路灯控制程序 （ 循环点亮 ）网络 1/起动/ 停止LDI0.0OM0.0ANI0.1=M0.0网络 2 /停止LDI0.1RQ0

18、.0,3网络 3 /灯1亮LDM0.0EUSQ0.0,1RQ0.1,2网络 4/计时 10h（36000s ）LDM0.0ANM0.1TONT37,50网络 5LDT37=M0.1网络 6LDM0.1LDC20LDI0.0EUOLDCTDC20,2网络 7/计时到后，移位，下一个灯亮LDC20SHRBQ0.2,Q0.0,3答案图 1814. 用循环移位指令设计一个彩灯控制程序，8路彩灯串按 H1H2H3, H8的顺序依次点亮，且不断重复循环。各路彩灯之间的间隔时间为 0.1s 。答：用 PLC输出端点 Q0.0Q0.7 分别控制彩灯 接停止按钮开关常开触点，控制程序见答案图 19。H1H8。I

19、0.0 接启动按钮开关常开触点，I0.1习题与思考题 5-14 ： 彩灯控制程序 ( 循环点亮 ) 网络LDI0.0OM0.0ANI0.1=M0.0网络 2 /停止LDI0.1RQ0.0,8网络 3 /灯1亮LDM0.0EUSQ0.0,1网络 4 /计时 0.1sLDM0.0ANM0.1TONT33,10网络 5LDT33=M0.11 / 起动 / 停止网络 6 / 计时到后，循环左移/ ，下一个灯亮LD M0.1RLB QB0,1答案图 1915. 用整数除法指令将 VW100中的(240) 除以 8 后存放到 AC0中。答： 编程见答案图 20。VD200 。习题与思考题 5-15网络 1

20、LD M0.1MOVW 240,VW100MOVW VW100,AC0/I +8,AC0答案 20 图16. 将 AIW0 中的有符号整 (3400) 转换成 (0.0 1.0) 之间的实数，再将结果 数 存人答： S7-200PLC的模拟量输入模块将模拟量转换成数字量后的典型量程范围为： 单极性： 032000双极性： -3200032000设模拟量输入量为双极性输入，则转换公式为1 y x0.5 64000 y 是转换后的实数 式中， x 为转换前的模拟量对应的数字量，值。根据以上转换公式编制的程序如答案图21 所示。习题与思考题 5-16网络 1LD M0.1ITD AIW0,AC0DT

21、R AC0,AC0/R 64000.0,AC0+R 0.5,AC0MOVR AC0,VD200答案图 2117. 将 PID 运算输出的标准化实数 0.75 先进行比例换算，然后再转换成一个有符号整数(INT) ，结果存入 AQW2。答：PID 运算的输出结果为规格化的实数，范围在 01.0 之间。在将 PID 指令计算得到的 PID 回路的输出作为实际的模拟信号用于驱动实际负载之前，需要先将 PID 指令计算得到输出 换算到实际需要的成比例的 16 位整数值，然后输出到模拟输出模块。转换公式如下RSc (M n Offset)*Spanal n式中， RSca1 是与 PID 环路输出成比例

22、的实数值； Mn 是规格化的环路输出的实数值； Offset 是偏 移量，对单极输出是 0.0 ，对双极输出是 0.5 ； Span是实际输出的最大可能的数值减去最小可能 的数值，对单极输出，典型值为32000，对双极输出，典型值为64000。设输出为双极性(输出的整数范围为 -32000+32000 )，程序如答案图 22 所示。习题与思考题 5-17网络 1LDM0.1MOVR 0.75,AC0-R0.5,AC0*R64000.0,AC0ROUND AC0,AC0DTI AC0,LW0MOVW LW0,AQW2答案图 2218. 用定时中断设置一个每 0.1s 采集一次模拟量输入值的控制程

23、序。答：编程见答案图 23。习题与思考题 5-18 ：定时（ 0.1s ）中断采集模拟量 网络 1/ 首次扫描调用子程序 0LD SM0.1CALL SBR0答案图 23子程序 0网络 1/ 网络标题LD SM0.0MOVB 100,SMB34/ 设置中断0 的时间间隔.01 秒ATCH INT0,10/ 连接中断服务程序23 续ENI/ 全局性允许中断中断程序 0网络 1/INT_0/ 每 100ms 读取 AIW2LD SM0.0MOVW AIW2,VW100的值19. 按模 6 设计高速计数HSC1 初始化子程序，设控制字SMB47=16#F8式器 节答：要对高速计数器编程，必须完成下列

24、基本任务：定义计数器和模式；设置控制字节； 设置当前值 （起始值 ） ；设置预设值 （目标数值 ） ；分配和启用中断例行程序；激活高速计数器编程见答案图 2420. 以输出点 Q0.1 为例，简述 PTO多段操作初始化及其操作过程。21.用 TODR指令从实时时钟读取当前日期，并将“星期”的数字用段码指令（ 示出来。答：执行读实时时钟指令 TODR后，得到连续 8 个字节中的最高字节是“星期几”的 其中“ 1”表示星期日，“ 7”表示星期六，“ 0”被禁用，所以得到的参数需要修正。编程见 答案图 26。SEG）显BCD码，习题与思考题 5-21网络 1/ 网络标题/ 网络注释LD M0.1TO

25、DR VB100MOVB VB107,VB108-I 1,VW108SEG VB108,VB110/ 读实时时钟/ 为减法做准备/ 修正 "星期 "数值/ 转换成七段显示码答案图 2622. 指出图 5-52 所示梯形图中的语法错误，并改正a）（ b）图 5-52 习题 22 梯形图答：图 (a) 的错误为计数器预设值 PV=300000>32767，超出 INT 型数据的范围。应改成小于等 于 32767 的数据。图 (b) 中的错误在于操作数类型与指令不匹配。 字逻辑与指令中的 VD30应改为字型操作数， 例如改成 VW30；双字逻辑异或指令中的操作数 VW10和

26、 VW100应改成双字操作数，例如改成 VD20和 VD100。第 8 章可编程控制器系统设计与应用习题与思考题1. 简述可编程控制器系统设计的一般原则和步 骤。答：可编程控制系统设计时应遵循以下原 则：(1) 最大限度地满足被控对象的要求；(2) 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、适用及维护方便；(3) 保证系统的安全可靠；(4) 考虑生产发展和工艺改进的要求，在选型时应留有适当的余量。所以其设计的步骤也不 由于 PLC的结构和工作方式与一般微机和继电器相比各有特点，尽相同，具体设计步骤如下 :(1) 详细了解被控对象的生产工艺过程，分析控制要求；(2) 根据控制要求确定所需的用户输入 / 输出设备；(3) 选择 PLC 类型；(4) 分配 PLC 的 I/O 点，设计 I/O 连接图；(5) PLC 软件设计，同时可进行控制台的设计和现场施工；(6) 系统调试，固化程序，交付使用。2. 可编程控制器的选型需要考虑哪些问题？答：(1) PLC容量的选择 首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的I/O 点找出来，包括开关量 I/O 和模拟量I/O 点。 然后要对用户存储器容量进行估算。总存储器字数=( 开关量输入点数 +开关量输出点数) ×10+模拟量点数× 150。然后按计算存储器字数的