电气控制与PLC应用技术梅丽凤课后答案

第4章习题参考答案1.答：S7-200PLC的接口模块主要有I/O扩展模块和特殊功能扩展模块两大类。I/O扩展模块，对于I/O点数不够的情况，则需要增加I/O扩展模块，对I/O点数进行扩展。典型的模块有：1）输入扩展模块EM221。共有3种产品，即8点和16点DC、8点AC。2）输出扩展模块EM222。共有5种产品，即8点DC和4点DC（5A）、8点AC、8点继电器和4点继电器（10A）。3）输入/输出混合扩展模块EM223。共有6种产品，其中DC输入/DC输出的有三种，DC输入/继电器输出的有三种，它们对应的输入/输出点数分别为4点、8点和16点。4）模拟量输入扩展模块EM231。共有3种产品。4AI、2路热电阻输入和4路热电偶输入。其中前者是普通的模拟量输入模块，可以用来连接标准的电流和电压信号；后两个是专门为热电阻和热电偶而设计的模块，热电阻和热电偶可以直接连接到模块上而不需要经过变送器对其进行标准电流或电压的转换，模块上设置有热电阻和热电偶型号选择开关，热电偶模块还具有冷端补偿功能。5）模拟量输出扩展模块EM232。2路模拟量输出的扩展模块。6）模拟量输入/输出扩展模块EM235。4路AI和1路AO（占用2路输出地址）的扩展模块。特殊功能扩展模块可以完成某些特殊功能的控制。典型的特殊模块有：1）PROFIBUS-DP模块EM277。使用该模块可以把S7-200PLC连接到PROFIBUS-DP网络中，从而使S7-200PLC作为DP网络中的一个从站。2）AS-i接口模块CP243-2。使用该模块可以把S7-200PLC连接到AS-i网中，从而使S7-200PLC作为AS-i网络中的主站。3）以太网模块CP243-1。使用该模块可以把S7-200PLC连接到工业以太网中，波特率从10~100Mbit/s自整定，RJ45接口，TCP/IP协议。4）以太网模块CP243-1IT。使用该模块可以把S7-200PLC连接到工业以太网中，波特率从10~100Mbit/s自整定，RJ45接口，TCP/IP协议。另外，该模块支持诸如FTP客户端/服务器、E-mail和HTML页面等功能。5）定位模块EM253。用于实现高精度的运动控制。控制范围从微型步进电机到智能伺服系统。EM253集成的脉冲接口可输出高达200kHz的脉冲信号，并可以设定位置、速度和方向。集成的位置开关输入能够脱离CPU独立地完成任务。6）SIWAREXMS称重模块。用于所有简单称重和测力需要，其功能是测量传感器电压，并将电压值转换为重量值。7）调制解调器模块EM241。用于替代连接于CPU通信口的外部MODEM功能。8）SINAUTMD720-3调制解调器。该模块用于基于S7-200和WinCCflexible的移动无线通信，它通过GSM网络进行基于IP的数据传输，可自动建立GPRS连接，可以切换到CSD方式。2.答：S7-200PLC的主机包括一个中央处理单元（即CPU模块）、存储器、电源以及I/O点，它们都被集成在一个紧凑的、独立的设备中。3.答：新一代的CPU模块按照I/O点数多少不同和功能不同而划分为五个品种，即CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP和CPU226，每个品种又分为2种类型：一种是DC24V供电/晶体管输出；另一种是AC220V供电/继电器输出，因此共有10种PLC产品。4.答：常用的扩展模块有EM221、EM222、EM223，适用于I/O点数不够的情况下，对I/O点数进行扩展；EM231、EM232、EM235，适用于PLC对于模拟量进行输入输出情况下的扩展；EM277、CP243-1、CP243-2、CP243-1IT、EM253、EM241等，适用于PLC需要完成某些特殊功能控制的场合。5.答：S7-200系列PLC共提供了三种类型的存储器：保持型数据存储器、永久型存储器、存储卡。保持型数据存储器特点：在断电的情况下，这些数据由超级电容或电池卡保护下，数据可在一定时间内不丢失。永久存储器（EEPROM）特点：用户程序、数据块、系统块、强制设定值等经过组态可以成为掉电保存的M存储器（MB0~MB13）和在用户程序控制下写入的指定值可以永久保存，用户不必担心这些数据由于断电而丢失。存储卡特点：这是一种可以移动的存储卡，可以作为主机单元扩展的存储卡。6.答：软元件是PLC内部具有一定功能的器件，这些器件实际上是由电子电路和寄存器以及存储单元等组成。这些继电器最大特点是：1）软元件是看不见、摸不着的，也不存在物理特性的触点。2）每个软元件可提供无限多个常开触点和常闭触点，即它们的触点可以无限次使用。3）体积小、功耗低、寿命长。4）编程时，用户只需记住软元件的地址即可。7.答：输入继电器（I）、输出继电器（Q）、通用辅助继电器（M）、特殊继电器（SM）、变量存储器（V）、局部变量存储器（L）、顺序控制继电器（S）、定时器（T）、计数器（C）、模拟量输入映像寄存器（AI）、高速计数器（HC）、累加器（AC）8.答：S7-200系统扩展对输入/输出地址空间的分配规则为：1）同类型的输入点或输出点的模块进行顺序编址。2）对于数字量，输入/输出映像寄存器的单位长度为8位。本模块高位实际位数未满8位的，未使用位不能分配给I/O链的后续模块，后续同类地址编址必须重新从一个新的连续的字节开始。3）对于模拟量，输入或输出以2点或2个通道（2个字）递增方式来分配空间。本模块中未使用的通道地址不能被后续的同类模块继续使用，后续的地址排序必须从新的2个字以后的地址开始。9.答：（1）根据题意，可选PLC型号为CPU224。（2）扩展模块的选择有多种组合，例如，可选I/O扩展模块为EM221、EM222、EM223、EM235。（3）模块连接顺序也有多种方法，例如，下图所示。第6章习题参考答案1．2.3．4.5．6．7．8．第7章习题参考答案1.答：串行通信常用的接口标准有RS-232C、RS-422A和RS-485等。RS-232C采用负逻辑，RS-232C一般使用9针或25针的D型连接器，工业控制中9针连接器用得较多，距离较近时只需要3根线，RS-232C使用单端驱动、单端接收电路，容易受到公共地线上的电位差和外部引入的干预信号的影响；最大通信距离为15m，最高传输速率为20kbit/s，只能进行一对一的通信。RS-422A采用平衡驱动、差分接收电路，可以克服外部干扰的影响；RS-422A在传输速率100Kbit/s时，最大通信距离为1200m，最大传输速率10Mbit/s时，允许的最大通信距离为12m；一台驱动器可以连接10台接收器。RS-485与RS-422A的不同之处在于：RS-422A支持全双工通信，用两对平衡差分信号线；RS-485支持半双工通信，只用一对平衡差分信号线，一台驱动器可以连接32台接收器。2.答：S7-200PLC上都配置有1个或2个串行通信接口，该通信接口是标准的RS-485兼容的9针D型接口，其通信口是非隔离型的，最高通信速率187.5Kbit/s；可以实现的通信有PPI、MPI、自由口和USS等；3.答：S7-200PLC支持多种通信协议，其中专用的通信协议有PPI、MPI、自由口和USS等；通用协议有PROFIBUS、AS-i、工业以太网、Modbus和Modem等，适应多种应用场合，使用时可以根据实际需要选择合适的通信协议。PPI（PointtoPointInterface）协议是点对点通信协议，它是一个主/从协议。在PPI协议中，所有S7-200PLC都默认为从站，主站可以是其他CPU主机（如S7-300/400等）、编程用计算机或SIMATIC编程器、文本显示器（如TD400）或触摸屏等。MPI（Multi-PointInterface）协议是多点通信协议，可以是主/主协议或主/从协议，S7-200PLC在MPI网络中只能作为从站。PROFIBUS是开放式的现场总线标准，S7-200PLC需要通过专用通信模块EM277接入PROFIBUS－DP网络中，并作为PROFIBUS－DP网络中的从站。自由口协议是用户自定义通信协议，并通过用户程序对通信口进行操作。USS(UniversalSerialInterface)协议是一个主/从协议，是专为S7-200PLC与西门子公司生产的MicroMaster变频器等驱动设备之间实现串行通信控制而开发的通信协议。Modbus是一种单主站的主/从通信协议。S7-200PLC上的通信口在自由口模式下，可以实现ModbusRTU通信协议，在Modbus网络中S7-200PLC只能作从站。在S7-200PLC端，需要通过以太网模块CP243-1（-2）或互联网模块CP243-1IT接入到工业以太网中。AS-i（ActuatorSensorInterface）是一种用在控制器（主站）和传感器/执行器（从站）之间双向交换信息的多站点数字通信的总线网络，位于工业控制网络最底层；S7-200PLC需要通过AS-i接口模块CP243-2连接到AS-i网络中，并作为AS-i网络的主站。S7-200PLC通过调制解调器模块EM241可以连接到电话线上，通过电话网可以和远端的PC机或装有调制解调器的PLC进行远程通信。4.答：S7-200PLC与计算机之间可以通过PC/PPI电缆组成单主站单从站PPI网络、多主站单从站PPI网络、复杂的PPI网络通信，S7-200PLC在网络中与计算机通信只能作从站；S7-200PLC与计算机之间通过专门的模块还可以实现PROFIBUS、工业以太网和Modem等方式的通信。5.答：.S7-200PLC默认的通信协议是PPI从站协议，通过设置特殊存储器SMB30（对端口0）和SMB130（对端口1）可以选择和改变通信协议。6.答：1）在一个PPI网络中，与一个从站通讯的主站的个数并没有限制，但是一个网络中主站的个数不能超过32个。S7-200PLC作为PPI主站时，既可以读写从站PLC的数据，也可以作为从站响应其他主站的数据请求。2）避免简单地定时激活NetR/NetW：由于串行通讯的特点，无法得知何时真正结束。如果定时进行网络读写通讯，必须判断此次通讯是否正常结束。3）同时有效的NetR/NetW指令不能超过8个，否则通讯请求队列会超出操作系统的管理能力4）使用SM0.0调用网络读写指令，虽然能长期工作，但不能超过8个指令，而且会出现监控时指令块变为红色的现象，最好还是加上必要的读写状态判断条件。7.答：TBL为缓冲区的首地址，缓冲区各字节规定如表所示，TBL中的首字节为通信操作的状态信息。表1网络读/写指令的缓冲区各字节参数定义字节偏移量名称描述0状态字节反映网络指令的执行结果状态及错误码1远程站地址存放被访问的PLC从站地址2远程站数据区的指针存放被访问数据区（I、Q、M和V数据区）的首地址3456数据长度远程站上被访问数据的字节数7数据字节0对NETR指令，执行后，从远程站读取的数据存放在这个数据区对NETW指令，执行前，将要发送到远程站的数据存放到这个数据区8┇22数据字节1┇数据字节158.答：使用自由口通信模式进行通信时应注意以下问题：1）s7-200CPU通信端口是半双工通信口，所以发送和接收不能同时进行，即要保证在发送时不能有接收，接收时不能有中断，这是由自由口通信的硬件决定。2）S7-200CPU通信口处于自由口模式下时，该通信口不能同时工作在其他通信模式下。例如：不能再端口1进行自由口通信时，又使用该通信口进行PPI编程。3）S7-200CPU通信端口是RS-485标准，如果通信对象是RS-232设备，则需要使用Rs-232/PPI电缆。4）自由口通信只有在s7-200CPU处于RUN模式下才能被激活，如果将s7-200CPU设置为STOP模式，则通信端口将根据s7-200CPU系统块中的配置自动转换到PPI协议。5）SM0.7反映CPU的模式，通过修改SM0.7的状态可以控制自由端口模式的进入。6）确保不同时执行XMT和