1、習(xí)題答案第二章題目2-1. 什么是可編程控制器PLC ？與繼電器控制和微機(jī)控制相比它的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？2-2. 各發(fā)展階段的PLC 產(chǎn)品在其內(nèi)部構(gòu)成（CPU 存儲(chǔ)器） 、功能以及應(yīng)用領(lǐng)域等方面有什么區(qū)別？2-3.PLC具有可靠性、抗干擾能力強(qiáng)的主要原因何在？2-4.PLC基本單元（主機(jī)）有哪幾部分組成？各部分的作用是什么？2-5.PLC內(nèi)部存儲(chǔ)空間可分為哪幾部分？各部分的存儲(chǔ)內(nèi)容是什么？2-6.FX2系列PLC內(nèi)部供編程使用的軟器件有哪幾種？各有什么用途？2-7.特殊用途的輔助繼電器、數(shù)據(jù)寄存器有幾種類型？各有什么特點(diǎn)？2-8.FX2系列PLC提供幾種中斷源？其中斷指針標(biāo)號(hào)（I）是如何表示的？

2、2-9.PLC采用什么工作方式？其特點(diǎn)是什么？2-10. 開關(guān)量輸入信號(hào)的脈沖寬度有什么限制？通常PLC 開關(guān)量的輸入響應(yīng)延遲為多少？2-11. PLC 掃描周期應(yīng)包含哪幾部分時(shí)間？PLC 最少響應(yīng)時(shí)間是多少？I/0 響應(yīng)遲后的主要因素有哪些？提高I/O 響應(yīng)速度的主要措施有哪些？2-12. 何謂 I/O 尋址方式？PLC的I/O尋址方式有幾種？2-13. PLC 的開關(guān)量輸入與輸出方式有哪幾種？輸入、輸出電路包含哪些基本部分？構(gòu)成模擬量 I/O 映象區(qū)的方式有哪幾種？2-14. PLC 的定時(shí)器是如何組成的？采用何種計(jì)時(shí)方式？當(dāng)前值和線圈邏輯狀態(tài)是如何刷新的？產(chǎn)生計(jì)時(shí)誤差的原因是什么？2-1

3、5. FX2 系列 PLC 內(nèi)部提供哪些類型的定時(shí)器？各類定時(shí)器的計(jì)時(shí)分辨率和計(jì)時(shí)范圍是多少？設(shè)定值K 是如何計(jì)算？2-16. PLC 的計(jì)數(shù)器是如何組成的？FX2 系列 PLC 內(nèi)部提供哪些類型的計(jì)數(shù)器？采用何種計(jì)數(shù)工作方式？各類計(jì)數(shù)器的最高頻率如何確定？第二章解答2-1. 什么是可編程控制器PLC ？與繼電器控制和微機(jī)控制相比它的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？答： 可編程控制器是一種數(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)，它采用了可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)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)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程控制

4、器及其有關(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。可編程控制器是一臺(tái)專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)制造的專用計(jì)算機(jī)，它具有豐富的輸入輸出接口和較強(qiáng)的輸出驅(qū)動(dòng)能力。可編程控制器直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍，這是區(qū)別于一般微機(jī)控制的一個(gè)重要特征。可編程控制器與以往所講的鼓式、機(jī)械式的順序控制器以及繼電器式的程序控制器在“可編程”方面有著質(zhì)的區(qū)別，后者是通過(guò)硬件或硬接線的變更來(lái)改變程序，而 PLC 引入了微處理半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等新一代的微電子器件，并用規(guī)定的指令進(jìn)行編程，能靈活的修改，即用軟件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)“可編程”的目的。2-2. 各發(fā)展階段的PLC 產(chǎn)

5、品在其內(nèi)部構(gòu)成（CPU 存儲(chǔ)器） 、功能以及應(yīng)用領(lǐng)域等方面有什么區(qū)別？1 .早期PLC （1969年1972年）分立元件或中小規(guī)模集成電路組成運(yùn)算器、控制器與I/O通道等電子電路，構(gòu)成一臺(tái)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)。并采用磁芯存儲(chǔ)器。用戶存儲(chǔ)容量2K 步以上。作為繼電器控制裝置的替代產(chǎn)品，控制規(guī)模小，價(jià)格昂貴，應(yīng)用不廣泛。應(yīng)用于邏輯順序控制、定時(shí)、計(jì)時(shí)控制。2 .中期PLC （1973年1989年）采用大規(guī)模集成電路并有8位或16位微處理器構(gòu)成CPU 。采用高密度、低功耗CMOS ROM RAM 存儲(chǔ)器，用戶存儲(chǔ)容量達(dá)8K 步以上。特殊功能 I/O 模塊基本形成系列產(chǎn)品。適用于大、中規(guī)模的開關(guān)量與模擬量控制系統(tǒng)

6、和一般聯(lián)網(wǎng)、通信監(jiān)控系統(tǒng)。價(jià)格大幅下降，應(yīng)用廣泛。增加算術(shù)運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理與數(shù)字通信、聯(lián)網(wǎng)功能，并采用自診斷，容錯(cuò)技術(shù)以提高可靠性。3 .現(xiàn)代PLC （1990年至今）采用超大規(guī)模集成電路和先進(jìn)安裝技術(shù)并采用16位或32位高速大容量微處理器芯片構(gòu)成CPU ，并采用專用CPU 系統(tǒng)。用戶存儲(chǔ)容量可達(dá)16K 以上，各種智能I/O 功能模塊不斷涌現(xiàn)。可構(gòu)成大型分級(jí)聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖像動(dòng)態(tài)監(jiān)控和模擬網(wǎng)絡(luò)資源共享，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化。性價(jià)比大幅提高，應(yīng)用遍及工業(yè)控制各種領(lǐng)域并能滿足各種特殊控制要求的需要。實(shí)現(xiàn)高速、大容量信息處理并增加復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算與數(shù)據(jù)處理功能。具備更強(qiáng)的自診斷和故障處理能力，可靠性

7、更高，通信、聯(lián)網(wǎng)能力更強(qiáng)。2-3. PLC 具有可靠性、抗干擾能力強(qiáng)的主要原因何在？答： 1 、工作原理方面采用循環(huán)掃描、集中輸入與集中輸出的特殊工作方式。2 、硬件設(shè)計(jì)方面采用模塊式結(jié)構(gòu)并在I/O 通道增加隔離、濾波、屏蔽與聯(lián)鎖等一系列先進(jìn)的抗干擾措施；增加輸出聯(lián)鎖、環(huán)境控制和故障診斷與處理等電路；采用雙CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或由三CPU 構(gòu)成表決式系統(tǒng)；采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源等。3、在軟件設(shè)計(jì)方面系統(tǒng)程序中設(shè)置實(shí)時(shí)監(jiān)控、自診斷、信息保護(hù)與恢復(fù)等程序與硬件電路相配合，實(shí)現(xiàn)各種各種故障的診斷、處理、報(bào)警顯示等功能。4、在制造工藝方面采用超大規(guī)模集成電路芯片、扁平封裝電路和表面安裝技術(shù)，對(duì)電子器件

8、進(jìn)行嚴(yán)格的篩選和老化處理。2-4 PLC 基本單元（主機(jī)）有哪幾部分組成？各部分的作用是什么？答： PLC 主機(jī)主要由4 個(gè)部分組成，各部分的作用如下：1 .中央處理單元（CPU）2 ）接受并存儲(chǔ)從編程設(shè)備上位機(jī)或其他外圍設(shè)備輸入的用戶程序、數(shù)據(jù)等信息；3 ）自診斷，即自行檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O 和警戒定時(shí)器的狀態(tài)以及用戶程序中存在的語(yǔ)法錯(cuò)誤；4 ） PLC 投入運(yùn)行后，以掃描方式接受現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)等信息，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)，并將結(jié)果送入I/O 映像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器中。待所有用戶程序執(zhí)

9、行完畢最后將輸出寄存器的位狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置。如此循環(huán)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印、顯示或數(shù)據(jù)通信等外部功能。2 存儲(chǔ)器用于存放系統(tǒng)程序, 編程軟器件存儲(chǔ)區(qū)以及用戶程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。3輸入、輸出單元。PLC 在程序執(zhí)行過(guò)程中要調(diào)用I/O 映像區(qū)中各種輸入的開關(guān)量或數(shù)字量信號(hào)，當(dāng)程序全部執(zhí)行完畢又要將I/O 映像寄存器中各輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置。4電源單元供內(nèi)部電路工作外還可提供一定容量給外部傳感器等輸入裝置使用。2-5 PLC 內(nèi)部存儲(chǔ)空間可分為哪幾部分？各部分的存儲(chǔ)內(nèi)容是什么？答： 1 、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用于存放系統(tǒng)程序。包括系統(tǒng)監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋

10、程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷程序等等。2 、 應(yīng)用軟件存儲(chǔ)器又稱為系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)。由3 部分組成，包括 I/O 映象區(qū)（開關(guān)PLC 技術(shù)指標(biāo)中存量、模擬量I/O ） 、各類編程軟器件存儲(chǔ)區(qū)以及用戶程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（儲(chǔ)容量通常就是指該區(qū)域容量）。用于 PLC 運(yùn)行中各類信息的存、取操作。2-6. FX2 系列 PLC 內(nèi)部供編程使用的軟器件有哪幾種？各有什么用途？答： 輸入繼電器、輸出繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、狀態(tài)器、常數(shù)、數(shù)據(jù)寄存器、變址寄存器、地址指針寄存器。1 、輸入繼電器用于PLC 投入運(yùn)行后讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)。2 、輸出繼電器作用一是能提供無(wú)數(shù)常開、常閉接點(diǎn)用于內(nèi)部編程，二是能提供一

11、對(duì)常開接點(diǎn)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。3、輔助繼電器用于信號(hào)中繼、中間量寄存、建立標(biāo)志等，并能提供無(wú)數(shù)對(duì)常開、常閉接點(diǎn)用于編程。4、狀態(tài)器用于步進(jìn)指令和順序控制。5、常數(shù)用于定時(shí)器及計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)常數(shù)。6、定時(shí)器作用相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器，用于定時(shí)控制。7 、計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器主要用于計(jì)數(shù)控制。8、數(shù)據(jù)寄存器用以存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)。9、變址寄存器用于用戶程序采用變址尋址方式時(shí)存放地址修正量。10 、地址指針寄存器作為一種標(biāo)號(hào)用于跳轉(zhuǎn)指令CJ 或子程序調(diào)用指令CALL 的跳轉(zhuǎn)或調(diào)用的地址指針。用于中斷服務(wù)子程序的地址指針。2-7. 特殊用途的輔助繼電器、數(shù)據(jù)寄存器有幾種類型？各有什么特點(diǎn)？答：特殊用途型輔助繼電

12、器可分為兩類：1 、 PLC 運(yùn)行中一類特殊型M 的通斷狀態(tài)由系統(tǒng)程序驅(qū)動(dòng)，在編制用戶程序時(shí)，只能調(diào)用其接點(diǎn)狀態(tài)，而不得使用其邏輯線圈。2 、 另一類特殊M 的通斷狀態(tài)是由用戶程序驅(qū)動(dòng)，當(dāng)其線圈被接通時(shí)，由其接點(diǎn)動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)某一特殊功能。特殊用途數(shù)據(jù)寄存器分為以下兩型：1 、一類特殊用途數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容是由系統(tǒng)程序?qū)懭耄脩糁荒芤曌髟床僮鲾?shù)使用，只能讀取而不能改寫。2 、另一類特殊用途數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容是由用戶程序?qū)懭搿Ｔ诰幹朴脩舫绦驎r(shí)，用戶不 得將它視作源操作數(shù)使用，只能視作目的操作數(shù)使用。2-8. FX2 系列 PLC 提供幾種中斷源？其中斷指針標(biāo)號(hào)（I ）是如何表示的？答：提供兩類中斷源：一

13、類是外部請(qǐng)求信號(hào)的中斷源，I0 I5 共6點(diǎn)，是這6個(gè)外部中斷源的中斷指針標(biāo)號(hào)。 中斷請(qǐng)求信號(hào)由高速輸入端 X0X5輸入并由CPU將輸入濾波時(shí)間自動(dòng)設(shè)置在 50戶。另一類是以一定時(shí)間間隔產(chǎn)生的內(nèi)部中斷信號(hào)的中斷源。I6 I8 共 3 點(diǎn)，是這3 個(gè)中斷源的中斷指針標(biāo)號(hào)。2-9.PLC 采用什么工作方式？其特點(diǎn)是什么？答： PLC 的工作方式是采用周期循環(huán)掃描、集中輸入與集中輸出的工作方式。各階段的工作內(nèi)容與特點(diǎn)如下：（ 1 ）輸入采樣階段在輸入采樣階段輸入映像寄存器的內(nèi)容才被刷新，在此后的兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)或數(shù)據(jù)發(fā)生變化，輸入映像寄存器相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變，直至下一個(gè)掃描周期的

14、采樣階段才會(huì)改變。（ 2 ） 用戶程序執(zhí)行階段排在梯形圖上面器件的狀態(tài)和數(shù)據(jù)在本周期會(huì)對(duì)排在其下面器件的狀態(tài)或數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，而下面被刷新器件的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只有在下一個(gè)掃描周期才會(huì)對(duì)排在上面的器件產(chǎn)生影響。（ 3 ） 輸出刷新階段優(yōu)點(diǎn)主要是：在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中PLC 關(guān)閉 I/O 通道與外界無(wú)信息交換，使系統(tǒng)可靠性和抗干擾性明顯提高；串行工作方式可避免邏輯競(jìng)爭(zhēng)與時(shí)序失配；簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)；通過(guò)定時(shí)掃描監(jiān)視診斷CPU 內(nèi)部故障，避免程序異常運(yùn)行的不良后果。主要缺點(diǎn)：是響應(yīng)滯后、速度慢。2-10. 開關(guān)量輸入信號(hào)的脈沖寬度有什么限制？通常PLC 開關(guān)量的輸入響應(yīng)延遲為多少？答：脈沖有效電平寬度必須大于一

15、個(gè)掃描周期才能保證在任何情況下讀入該脈沖信號(hào)。PLC通常均有1020ms的輸入響應(yīng)延遲時(shí)間2-11. PLC 掃描周期應(yīng)包含哪幾部分時(shí)間？PLC 最少響應(yīng)時(shí)間是多少？I/0 響應(yīng)遲后的主要因素有哪些？提高I/O 響應(yīng)速度的主要措施有哪些？答：在正常工作情況下一個(gè)掃描周期應(yīng)包括以下的幾部分時(shí)間：自診斷、外部通信、采樣輸入、程序執(zhí)行、輸出刷新等。PLC 的 I/O 響應(yīng)最小時(shí)間時(shí)是：一個(gè)掃描周期T 再加輸入、輸出濾波時(shí)間常數(shù)。延遲主要因素：掃描速度、輸入、輸出濾波時(shí)間、程序執(zhí)行時(shí)間。提高 I/O 響應(yīng)速度的主要措施：有硬件和軟件兩方面措施。硬件方面的主要措施有：1 ）提高掃描速度。2 ）提供高速輸

16、入端口以減小輸入濾波時(shí)間。（ 3 ）提供高速處理的特殊功能模塊供用戶選擇使用。軟件方面的措施主要有：（1 ）采用I/O立即刷新指令。（2 ）采用修改濾波時(shí)間常數(shù)指令。（3 ）采用中斷技術(shù)。（4）采用I/O直接刷新工作方式。2-12. 何謂 I/O 尋址方式？PLC 的 I/O 尋址方式有幾種？答：工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)各I/O 端口與 PLC 內(nèi)部 I/O 映像區(qū)之間的對(duì)應(yīng)地址關(guān)系所采用的方式謂之 I/O 尋址方式。PLC I/O 尋址方式通常有以下幾種：1 固定的I/O 尋址方式。2 開關(guān)設(shè)定的I/O 尋址方式。3用編程器設(shè)定的I/O 尋址方式。2-13. PLC 的開關(guān)量輸入與輸出方式有哪幾種？輸入、輸

17、出電路包含哪些基本部分？構(gòu)成模擬量 I/O 映象區(qū)的方式有哪幾種？答：有 3 種輸入方式：（ 1 ）直流輸入方式。（ 2 ）交流輸入方式。（ 3 ）交直流輸入方式。有 3 種輸出方式。（ 1 ）繼電器輸出方式。（ 2 ）晶體管輸出方式。（ 3 ）晶閘管輸出方式輸入、 輸出電路包含的基本部分：輸入為整流、光電隔離、濾波、 發(fā)光二極管指示（ LED ）等幾部分組成。輸出為指示、光電隔離、放大、二極管吸收保護(hù)、檢測(cè)、故障指示和繼電器等幾部分組成。模擬量 I/O 映象區(qū)的方式有3 種：1 、將連續(xù)變化的物理量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓或電流信號(hào)，然后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入到PLC 中。 2

18、、在輸出刷新階段將I/O 映象區(qū)中的數(shù)字量通3、過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊（ D/A 轉(zhuǎn)換輸出模塊）轉(zhuǎn)換成電流或電壓信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。設(shè)置有專門的模擬量I/O 映像區(qū)。2-14. PLC 的定時(shí)器是如何組成的？采用何種計(jì)時(shí)方式？當(dāng)前值和線圈邏輯狀態(tài)是如何刷新的？產(chǎn)生計(jì)時(shí)誤差的原因是什么？答： PLC 的定時(shí)器是由軟件構(gòu)成。計(jì)時(shí)方式：每個(gè)定時(shí)器在系統(tǒng)軟件RAM 區(qū)中，占用兩個(gè)16 位數(shù)據(jù)寄存器，用于存放計(jì)時(shí)設(shè)定值。，同時(shí)每個(gè)定時(shí)器還要占用3 個(gè)位元件。一個(gè)為復(fù)位位，當(dāng)該位狀態(tài)為1 ，則當(dāng)前值寄存器清零。第二位為計(jì)時(shí)位，若該位為1 同時(shí)復(fù)位位為0，表示計(jì)時(shí)條件滿足，該定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，若該位狀態(tài)為0，則表示

19、計(jì)時(shí)條件不滿足，定時(shí)器不工作。第三位是定時(shí)器線圈的邏輯狀態(tài)位，該位為0 表示定時(shí)時(shí)間未到，該位為1 則表示定時(shí)時(shí)間到。在用戶程序中可調(diào)用該位狀態(tài)去實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)控制功能。當(dāng)前值和線圈邏輯狀態(tài)的刷新：當(dāng)PLC 投入運(yùn)行后，不同計(jì)時(shí)單位的硬件計(jì)數(shù)器便開始對(duì)本掃描周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)值存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器，當(dāng)CPU 掃描到 END 或FEND 指令時(shí)，各硬件計(jì)數(shù)器當(dāng)前值清零，同時(shí)將相應(yīng)的各數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)的數(shù)依次累加到對(duì)應(yīng)計(jì)時(shí)單位并滿足計(jì)時(shí)條件的各定時(shí)器的當(dāng)前值寄存器中，完成一次定時(shí)器當(dāng)前值刷新工作。2-15. FX2 系列 PLC 內(nèi)部提供哪些類型的定時(shí)器？各類定時(shí)器的計(jì)時(shí)分辨率和計(jì)時(shí)范圍是多少？設(shè)定值K

20、 是如何計(jì)算？答：有普通定時(shí)器和保持型定時(shí)器。計(jì)時(shí)分辨率 1、為 100ms（T0 T199）和 10ms（T200 T245）,2、為T246T255共10點(diǎn)為保持型定時(shí)器，計(jì)時(shí)分辨率分別為 1ms （T246249 ）和 100ms（T250 T255）。計(jì)時(shí)范圍=16位保持型數(shù)據(jù)寄存器（1-32767 ） X計(jì)時(shí)分辨率（S）K二定時(shí)值（S） /計(jì)時(shí)分辨率（S）2-16. PLC 的計(jì)數(shù)器是如何組成的？FX2 系列 PLC 內(nèi)部提供哪些類型的計(jì)數(shù)器？采用何種計(jì)數(shù)工作方式？各類計(jì)數(shù)器的最高頻率如何確定？答： PLC 的計(jì)數(shù)器也是由軟機(jī)組成，每個(gè)計(jì)數(shù)器在系統(tǒng)軟器件RAM 區(qū)中占用2 個(gè)或 4 個(gè)16 位數(shù)據(jù)寄存器，一個(gè)（或兩個(gè)）字元件為保持型用以存放計(jì)數(shù)設(shè)定值，另一個(gè)（或兩個(gè)）用以存放計(jì)數(shù)當(dāng)前值。兩種類型計(jì)數(shù)器，一類是內(nèi)部信號(hào)計(jì)數(shù)器，其中C0C199加計(jì)數(shù)器共200點(diǎn)，C200C234 為 32 位雙向 （加 / 減） 計(jì)數(shù)共 35 點(diǎn)。 這兩種計(jì)數(shù)器的頻率不高且均有普通型和保持型之分。另一類