电气控制与PLC应用_第5、8章习题与思考题参考解答

1、第5章S7-200 PLC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：S7-200 PLC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PM用于 SHRB指令卜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/IEEE 754-1985标准（单精度）的表示格式规定。2255字节的字 符串型（STRING2 .立即I/O指令有何特点它应用于什么场合答：立即指

2、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和物理输出端口地址。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。

3、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。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：S7-2

4、00系歹U 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定时器号接通延时定时器TON 断开延时定时器TOF10T32, T96100T33T36, T97T1001000T37T63, T101T255有记忆接通延时定时器TONR10T0, T6

5、4100T1 T4, T65T681000T5T31, 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1f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（BOOD,用以反映定时器的定时时间是否达到的状态，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。通用计数器指令有 3种

6、：增计数器指令 CTJ减计数器指令 CTD和增减计数器指令 CTUD。 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=OFE当前值达到预设值后继续计数，计数当前值到最大值（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PVo每当减计数输入 CD发生一次从OFF到ON的转换（正

7、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,当前彳1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。如果当前值Cxxx预设值PV,则计数器位=ON;否则，计数器位=OFE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 CU的下一个上升沿导致当前计数值绕 回到最小值（-32,768）。同样，

8、计数达到最小值（-32,768）时，减计数输入端 CD的下一个 上升沿会导致当前计数值绕回到最大值（32,767）。所以，CTUD是一个循环计数器，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

9、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

10、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，应该按右图所示修改）网络1 网络标颉网结1网络标题网落注群10 I】0 IITUQ0JS )图5-50习题7梯形图网络4答：语句表程序如下网络1 网络标题LDOLDOALDAN网络2LDTON T37, +30网络3LDT37S, 4网络4LDS ,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LDEUSHRB , , +4网络2LDLPSAS , 2LRD

11、AR ,1LRDAS , 3LPPAR ,19 .用自复位式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14 a）、14 b）所示。其中答案图14 b）所示要比答案图14 a）好一些。答案图网络1 自复位定晡器137IXTOXPI10。IDS工37+50-网络1 自复位定时器/网络注释LDNTONT37T37, +50网貉？ 输出脉冲串网络LD2 /输出脉冲串T37137QLO网络1自复位定时器QL0网络之 愉出脉冲串T37Q1.0TI()如果使用10ms时基的定时器,网络1自复位定时器Q1 0网络二检出脉冲串

12、T粉Q1.0TIC)50-答案图14 a)T37TOSPT 100 ms答案图14 b)网络1 自复位定时器/网络注释LDNTON网络LD梯形图程序和语句表程序如答案图TONPT10 m?T33TOO-答案图14 c)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T37, +502 /输出脉冲串T3714 c)所示。网络1 自复位定时器/网络注释LDNTON网络LDT33, +5002 /输出脉冲串T3314 d)所示。网络1 自复位定时器/网络注释LDNTON T32, +5000网络2 输出脉冲串LD T32网络1自复位定时器QLDT321 / |r?fo+5000- PTIt

13、ns网络二输出脉冲串T32Q1.0M I（）答案图14 d）10.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1网络2LD C20网络1LDLDCTU C20, 50网络3/网络注释LDLDCTU C30, 1000答案图1511.用置位、复位（S、R脂令设计一台电动机的启、停控制程序。答：梯形图程序和语句表程序分别如答案图16所示。答案图16网络1LDS , 1网络2LDR , 112.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。答：用PLC输出端点 4别控制三个通风机，

14、 接启动按钮开关，接停止按钮开关，梯形图程序和语句表程序分别如答案图17所示。T筮三甲七眈' .:居室通民系画注利程氏网绪1 i曲状窸 当三自通国机辄在停止区在,日启初拆戚下时，澧活第一个SCR用101Q0 0Q0 LQO NSO IIIIIPIII_C&)I网络工 就R段：起前述网机二，并过ET匕50.1soE网络3京吟就4R1SMO.QQ0.0TIC，)i网络计小1】"节工上XI0 0T3J| / |d< TON -：-厂：M E5网结ST37MQ.0T IC )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LDANANANS

15、, 1网络2 / SCR段1 :起动通风机1, /并延时1hLSCR网络3 /起动通风机1/网络注释LDS , 1网络4 /计时1h (3600s)LDNTONT37, 18000网络5LDT37答案图18LUPV,才打到后，关网通风机1，浦活3<不殷， 斗停止工7区段c?o CD CTD-（SCRF）网络。3cm2:起动通国机工并延时111）.2SCR网格io m已动涧民机上QOA学网拈 11 TWlh (MODS)MD 1T3S刚招11T35HOI)网络6LDLDC20CTDC20, 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LDC20R,1SCRT网络8S

16、CRE网络9 SCR段2:起动通风机2,并延时1hLSCRNetwork 10 / 起动通风机 2/网络注释LDS ,1Network 11 计日1 1h (3600s)LDNTON T38, 18000Network 12LD T38答案图17 （续）网络13LDLDC21CTDC21,2网牯14计时到后，关闭通瓦机3施浩SCR展九并停止率SCRR网络14 /计时到后，关闭通风机 2,/激活SCR段3,并停止本SCR段LD C21R , 1SCRT网络15(KCRE)SCRE工'RTIjO nr网络19c?t函 143二中通风方，$ ,并拉讨11MS 1*甚式mu计时&&qu

17、ot;600幻网络16 / SCR段3:起动通风机 3,/并延时1hLSCR网络17 /起动通风机3LDS , 1网络 18 / 计时 1h (3600s)LDNT39TONT39,18000LDH.H ：e CTDLDPV答案图17 （续）网络期MD.?ImC22网络20LDLDC22CTDC22, 2划给n iff!我后,M不良及巩，现古三-七立L并停止本“在女网斛量¥匚均树第11 惇机10,2SO.I网络21 /计时到后，关闭通风机/激活SCR段1 ,并停止本SCR段LDC22R,1SCRT网络22SCRE网络23 /停机LDR, 3R, 33,答案图17 （续）13.用寄存器

18、移位指令（SHRB设计一个路灯照明系统的控制程序，3路灯按H1-H2-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 4别控制路灯 H1H3。控制程序见答案图18。H3QZ2-侬口，il时刊届T陋工Tf店同段与思考血- 踞力柠制程芹训点前 网络i 超前后止&.010.1W,0TI_：）M0.0网络2 号止0 LQC.0TI_(0)砒3 灯由M0 0QO DIII p Ir-c 9Q01：JI)健ft 4巾，.犯 YoOOOGMO-OMQ JTiT：- - FT1W mST1R3EN ENO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LDOAN

19、网络2 停止LDR , 3网络3 /灯1亮LDEUS,1R, 2网络 4 / 计时 10h （36000s）LDANTONT37, 50网络5LDT37网络6LDLD C20LDEUOLDCTD C20, 2网络7 计时到后，移位，下一个灯亮LD C20SHRB , , 3答案图1914.用循环移位指令设计一个彩灯控制程序，8路彩灯串按H1-H2- H3一一 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。答：用PLC输出端点 4别控制彩灯H1H8o接启动按钮开关常开触点，接停止按钮开关常开触点，控制程序见答案图19。习题与忠考题5-14:彩灯控翔剧式循河点亮） 图络i起中停止T

20、OTO :TM0.0停止)计时到后,循环左移,T 一个保QD.0& )1网络0PT IDttk733衣 TON解络4 计时SisMOO恻络3 灯IkM0J-II-MOITROL_BEX ENDQB0-答案图19习题与思考题5-14:彩灯控制程序（循环点亮）网络1 起动/停止LDOAN网络2 停止LDR , 8网络3 /灯1亮LDEUS , 1网络4 /计时LDANTONT33, 10网络5LDT33网络6 /计时到后，循环左移/ ,下一个灯亮LDRLB QB0, 115.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。习题与思考题5-15 网络

21、1LDMOVWMOVW/I240, VW100VW100, AC0+8, AC0答案图2016 .将AIW0中的有符号整数（3400）转换成之间的实数，再将结果存入VD200O答：S7-200 PLC勺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:双极性:032000-3200032000设模拟量输入量为双极性输入，则转换公式为1x 0.564000y是转换后的实数值。21所示。式中，x为转换前的模拟量对应的数字量， 根据以上转换公式编制的程序如答案图答案图21习题与思考题5-16网络1LDITD AIW0, AC0DTR AC0, AC0/R , AC0+R ,AC0MOVR

22、 AC0, VD20017 .将PID运算输出的标准化实数先进行比例换算，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Rscai （M n Offset） * Span式中，Rca1是与PID环路输出成比例的实数值；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，对双极输出是；Span是实际输出的最大可能的数值减去最小可能的数

23、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。答案图22习题与思考题5-17网络1LDMOVR ,AC0-R , AC0*R , AC0ROUND AC0, AC0DTI AC0, LW0MOVW LW0, AQW2答案图2318.用定时中断设置一个每采集一次模拟量输入值的控制程序。答：编程见答案图 23。I习题与思考题由寸申断果集梭拟量 网络L首次扫描调用子程序QSM0.1SBR 0I EX -习题与思考题5-18: 定时（）中断采集模拟量 网络1 首次扫描调用子程序LDCALL SBR

24、0中斯理巨子程序0网络1 1秒ATCH INTO, 10/连接中断服务程序ENI/全局性允许中断中断程序0网络 1 INT_0/每100 ms读取AIW2的值LDMOVW AIW2, VW100每加E南冰面聿SM0.0MOV_WEN 1X0.VV -IN OUT答案图23续19 .按模式6设计高速计数器 HSC1初始化子程序，设控制字节 SMB47=16#F8。答：要对高速计数器编程，必须完成下列基本任务：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24。20 .以输出点为例，简述 PTO多段操作初始化及其

25、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（ SEG显示 出来。答：执行读实日时钟指令 TODR后，得到连续8个字节中的最高字节是“星期几”的BCD码，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。习题与思考题5-21网络1 网络标题/网络注释LDTODRMOVB-ISEGVB100/读实时时钟VB107, VB108 /为减法做准备1, VW108 修正"星期"数值VB108, VB110 /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。网络1网培

26、标题TS4门4IN TON网墙1网络标题 向堵注将T340+ 500000C50ClCS0(a)100WAND WVW】0fNIVD30- 1N2VW 100-(b)OUT -VW 100WXORDWEN -ENOINL OUTTN2 AC1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VW100应改成双字操作数，例如改成 VD20 和 VD

27、100。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：(i)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。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，所以其设计的步骤也不尽 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)选才i 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