巍德仙plc课后习题答案

1.1plc的产生一、PLC的产生时间：20世纪六十年代原因：制造业的迅猛发展当时的工业控制领域以继电器的顺序控制为主,而继电器控制系统存在体积大，耗电多，可靠性差，寿命短，运行速度不高，尤其对生产工艺多变的系统适应性差等缺点.如果生产任务和工艺发生变化，必须重新设计，并改变硬件结构，造成时间和资金的浪费，显然，继电器控制系统已不能满足工业发展的需要。当时在底特津的美国通用汽车公司（Generalmotorcorparation）,为在每次汽车改型或改变工艺流程时，能不改动原有控制柜内的继电器接线，以降低生产成本，缩短新产品开发周期，提出研制新型逻辑控制装置的十项指标。并向社会公开招标。创始：美国数字设备公司（DEC），根据这十项要求,1969年研制出第一台控制器(PDP-14），并投入GM公司的汽车生产线控制中。1.2plc的定义•可编程控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字式的电子装置，它采用可编程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序运算、算术运算、计时和计数等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。1.3plc的特点一、PLC的特点•编程方法简单、易学•硬件配套齐全，用户使用方便•通用性强，适应性强•可靠性高，抗干扰能力强•系统设计、安装、调试工作量少•维修工作量小，维修方便•体积小，能耗低1.4plc的外形结构种类？各有什么特点？按结构形式分：整体式、模块式整体式结构：把CPU、存储单元、I/O单元、I/O扩展单元、外部设备接口单元及电源单元等集中装在一个机箱内；其结构紧凑、体积小、价格低，一般小型PLC采用这种结构。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元和扩展单元组成，基本单元内有CPU、I/O和电源，扩展单元内只有I/O和电源。基本单元和扩展单元之间用扁平电缆连接。整体式PLC一般配备有特殊功能单元。如模拟量单、位置控制单元。适用于单体设备的开关量自动控制和机电一体化产品的开发应用。模块式结构：把CPU、存储单元、I/O单元等做成各自独立的模块，再组装在一个带电源单元的机架或母板上。适用于复杂过程控制系统的应用。1.5plc的发展史随着计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展，推动了PLC的发展。从控制功能来分，经历了四个阶段：初创阶段：从第一台PLC问世到20世纪60年代末-70年代中期；CPU由中小规模的数字集成电路组成，控制功能较简单，主要完成逻辑功能，所以称，可编程序逻辑控制器（Programmablelogicalcontroller--PLC）扩展阶段：从20世纪70年代中期到末期；产品的主要控制功能得到较大发展，朝两个方面发展（1）从可编程序控制器发展而来的控制器，主要是逻辑运算，同时也扩展了其他运算功能。（2）从模拟仪表发展而来的控制器，主要是模拟运算，同时扩展了逻辑运算功能。（programmablecontroller）通信功能实现阶段：从20世纪70年代中期到80年代末期；与计算机通信发展相联系，初步形成了分布式通信网络体系；数学运算功能增强。开放阶段：从20世纪80年代后期开始；主要表现在通信系统的开放，各制造业的产品可以通信，通信协议标谁化。第二章2.1组成部分和各部分作用1，中央处理器：字处理器是主处理器，执行所有的编程器接口的功能，监视内部定时器（WDT）及扫描时间，完成字节指令的处理，并对系统总路线和微处理器进行控制。位处理器是从处理器，主要完成对位指令的处理，减轻主处理器的负担，提高位指令的处理速度，将面向控制过程的编程语言换成机器语言。2，存储器：配有两种存储系统：用于存放系统程序的系统程序存储器和存放用户程序的用户程序存储器。系统程序相当于个人计算机的操作系统，能完成PLC设计者规定的工作；可由生产厂家设计并固化在ROM内，用户不能直接读取。用户程序由用户设计，决定了PLC的输入信号与输出信号之间的关系。3，编程器：用于用户程序的输入、编辑、调试和监视，可通过键盘去调用和显示PLC的一些内部继电器状态和系统参数；4，电源：PLC的外部工作电源一般为单相85~260V50/60HZAC电源，也有采用24~26VDC电源的。5，I/O模块及接口：分为：开关量I/O模块及接口，模拟量I/O模块及接口；智能I/O接口；扩展接口，通信接口输入模块：◇输入电路分：直流输入方式图1-2(a)、交流输入方式(b)和交直流输入方式三种类型。输出模块：◇输出电路有：继电器输出（R）、晶体管输出（T）、晶闸管输出（S）三种类型。模拟量输入接口模板：把现场被测的模拟量信号转变为PLC可处理的数字量信号。模拟量输出接口模板：将CPU模板送来的数字量转换成模拟量，用以驱动执行机构，实现对生产过程或装置的闭环控制。6，PLC的外部设备2.2输出接口电路的输出方式？各有什么特点？输出电路有：继电器输出（R）、晶体管输出（T）、晶闸管输出（S）三种类型。继电器输出电路：（1）利用继电器线圈和触点间的电气隔离，将内部电路与外部电路进行隔离，继电器同时起隔离和功率放大作用。线圈电流仅有几十毫安，（2）CPU控制继电器线圈通电或失电，接点相应闭合或断开，每路只给用户提供一对常开触点，控制外部负载电路的通断。（3）与触点并联的RC串联电路和压敏电阻用来消除触点断开时产生的电弧。（4）适合于交流负载或直流负载的场合。晶体管输出电路（1）通过晶体管截止或饱和控制外部负载电路，（2）采用光电耦合进行电气隔离，（3）电路延迟时间很小（＜1ms）（3）适合于直流负载的场合晶闸管输出电路（1）是双向可控硅输出电路，用光电可控硅实现隔离，（2）并联在双向可控硅两端的RC吸收电路和压敏电阻，用来抑制可控硅的关断过电压和外部浪涌电压。（3）双向可控硅由关断变为导通延迟时间小于1ms，由导通变为关断延迟时间小于10ms。（4）适用于交流负载的场合。2.3小型plc编程语言梯形图、指令表、步进功能图、高级语言等2.4plc软件结构？PLC的软件也分为监控程序和用户程序两大部分。监控程序是由PLC厂家编制的，用于控制PLC本身的运行。监控程序包含系统管理程序、用户指令解释程序、标准程序模块和系统调用三大部分。用户程序是PLC的使用者编制的，用于实现对具体生产过程的控制。用户程序可以是梯形图、指令表、步进功能图、高级语言等。2.5plc工作原理，过程•PLC的中断处理：PLC中断申请信号输入后，系统要中断正在执行的程序而转向执行中断子程序，但PLC对中断的响应不是在每条指令执行结束后进行，而是在扫描周期内某个任务完成后进行。当有多个中断源时，将按中断的优先级排队处理；中断源有优先顺序，但无嵌套关系。在中断程序执行中如有中断发生，只有原中断处理程序结束后，再进行新中断处理PLC的工作方式是：不断循环扫描的工作方式。系统上电后，在系统程序监控下，周而复始按固定顺序对系统内部各种任务进行查询，判断，和执行。在一个循环扫描周期内，其工作过程分为三个阶段：输入采样阶段，程序执行阶段，输出刷新阶段2.6扫描周期，扫描工作原理一个循环扫描的过程称为扫描周期。一个扫描周期=输入采样时间+用户程序执行时间+输出刷新时间一个扫描周期的典型值为1~100ms。输入采样和输出刷新阶段只需1~2ms.一个扫描周期主要由用户程序执行时间决定。•PLC在一个扫描周期内要执行六大任务：（1）运行监控任务：PLC内部设置了系统定时计时器WDT（WatchDogTimer）,在每个扫描周期都对WDT进行复位如果扫描周期超时，自动发出报警信号，PLC停止运行。WDT设定值为100~200ms(2~3倍T)，可由硬件或软件设定。（2）与编程器交换信息任务：在每个扫描周期内都把与编程器交换信息的任务单独列出。（3）与数字处理器DPU交换信息任务：大中型PLC常为双处理系统（字处理器CPU和位处理器DPU），为双处理器系统时，就会有与DPU交换信息的任务。（4）与外部设备接口交换信息任务：PLC与上位计算机、其他PLC或一些终端设备（彩色图形显示器，打印机）进行信息交换。没外设，该任务跳过。（5）执行用户程序任务：在每个扫描周期把用户程序执行一遍，结果装入输出状态暂存区中，实现系统控制功能。（6）输入输出任务：实现输入输出状态暂存区与实际输入输出单元的信息交换。在每个扫描周期都执行该任务。第三章3.1型号•系列序号：2、2C、0、0N、2N•I/O总点数：14~256•单元类型：M—基本单元E—输入输出混合扩展单元及扩展模块EX—输入专用扩展模块（无输出）EY—输出专用扩展模块（无输入）EYR—继电器输出专用扩展模块EYT—晶体管输出专用扩展模块•输出形式：R—继电器输出T—晶体管输出S—晶闸管输出•特殊品种区别：D—DC电源，DC输入A1—AC电源，AC输入H—大电流输出扩展模块V—立式端子排的扩展模块C—接插口输入输出方式F—输入滤波器为1ms的扩展模块L—TTL输入型扩展模块S—独立端子（无公共端）扩展模块3.2定时器分类通用定时器：T0~199，200点，时钟脉冲为100ms，设定值为1~32767，定时时间为0.1~3276.7sT200~245,46点,时钟脉冲10ms,定时时间为0.01~327.67s积算定时器：T246~249,4点,时钟脉冲1ms,定时时间为0.001~32.767sT250~255,6点,时钟脉冲100ms,定时时间为0.1~3276.7s通用定时器没有保持功能，在输入电路断开或停电时复位。积算定时器X1为OFF或停电时停止定时，当前值保持不变。X1的常开触点再次接通或复电时继续定时，累计时间3.3高速计数器•高速计数器的输入端子X0~5（6点），最多只有6个高速计数器同时工作，若某个输入端被某个高速计数器占用了，就不能再用于其它高速计数器（或其它输入）。——输入端不可共用。•高速计数器以中断原则运行，独立于扫描周期，所以选定的计数器线圈应以连续方式驱动，表示该计数器连续有效，其它计数不可再用其输入端子。高速计数器的选择取决于所需计数器的类型及高速输入端子3.3状态元件内部状态元件（S0~999，1000点）初始状态:S0~S9回零:S10~S19通用:S20~S499保持:S500~S899报警:S900~S999第五章5.1状态元件内部状态元件（S0~999，1000点）初始状态:S0~S9回零:S10~S19通用:S20~S499保持:S500~S899报警:S900~S999不可随意使用5.2选择性分支与并行性分支从多个分置流程中选择某一个单支流程成为选择性分支并行分支是指同时处理的程序流程第六章6.1什么是功能指令，有何作用功能指令的表示形式：PLC采用计算机通用的助记符形式来表示功能指令，通常用英文名称或其缩写作为助记符。功能指令按功能号FNC00~XXX(99,246)编排。每条功能指令都有一个助记符和功能号，还需指定操作数。功能指令格式：助记符（或功能号）+操作数。6.2字，位元件位元件：只处理ON/OFF状态的元件，如X，Y，M，S。字元件：处理数据的元件，如T，C，D。位元件组合起来可处理数字数据。每4位为一组组合成单元，用Kn+首位元件号表示。n表示组数（单元数）。16位操作数时为K1~K4，32位操作数时为K1~K8。首元件号为最低位。如：K4M0表示由M0~15组成的16位数据，K2X0表示由X0~X7组成的8位数据。6.3变址寄存器V，Z变址寄存器用于在传送、比较指令中修改操作对象的元件号，其操作方式与普通寄存器一样。操作数[S2.]、[D.]表示可以加入变址寄存器。对32位指令，V，Z自动组对，V作高16位，Z作低16位，在指令中只需指定Z。•功能指令1、程序流程控制指令FNC00~092、传送与比较指令FNC10~193、算术运算和逻辑运算指令FNC20~294、循环移位和移位指令FNC30~395、数据处理指令FNC40~496、高速处理指令FN50~597、方便指令FNC60~698、外部I/O设备指令F