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/IEEE 754-1985 标准(单精度) 的表示格式规定。2255 字节的字符串型（STRING
2、）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。复杂逻辑指令包括：ALD、OLD、LPS、LRD、L
3、PP 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。原栈中各级栈值依次下移一级，栈底值
4、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1 032.767 T32，T9610 0327.6
5、7 T33T36，T97T100接通延时定时器 TON断开延时定时器 TOF100 03276.7 T37T63，T101T2551 032.767 T0，T6410 0327.67 T1T4，T65T68有记忆接通延时定时器 TONR100 03276.7 T5T31，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（BOOL） ，用以反映定时器的定时时间是否达到的状态，称为
6、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：增计数器指令 CTU、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=OFF 。当前值达到预设值后继续计数，计数当前值到最大值（3
7、2,767）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 的转换时，该计
8、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=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 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，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
9、。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，与扫描周期不同步。换句话说，如果扫描周期大于
10、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，应该按右图所示
11、修改）答：语句表程序如下网络 1 / 网络标题LD I0.0O I0.3LD I0.1O I0.4ALDAN I0.2= Q0.1网络 2 LD Q0.1TON T37, +30网络 3 LD T37S Q0.2, 4网络 4 LD I0.1S Q0.3, 18. 写出图 5-51 所示梯形图的语句表程序。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 2 LD I0.1LPSA V3.0S Q3.0, 2LRDA V3.1R Q3.1, 1LRDA V3.2S Q3.2, 3LPPA V3.3R Q3.3, 19. 用自复位式定时器设计一
12、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)、答案图14 b)所示。其中答案图 14 b)所示要比答案图 14 a)好一些。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 14 c)所示。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 14 d)所示。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。11. 用置位、复位(S、R)指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。12
13、. 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 Q0.0Q0.2 分别控制三个通风机，I0.1 接启动按钮开关，I0.2 接停止按钮开关，梯形图程序和语句表程序分别如答案图 17 所示。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 H1H2 H3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。14. 用循环移位指令设计一个彩灯控制程序，8 路彩灯串按 H1H2
14、H3H8 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 H1H8。I0.0 接启动按钮开关常开触点，I0.1 接停止按钮开关常开触点，控制程序见答案图 19。15. 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。16. 将 AIW0 中的有符号整数(3400)转换成(0.01.0) 之间的实数，再将结果存人 VD200。答：S7-200 PLC 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
15、量为双极性输入，则转换公式为10.564yx式中，x 为转换前的模拟量对应的数字量，y 是转换后的实数值。根据以上转换公式编制的程序如答案图 21 所示。17. 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 Scaln()*RMOfsetSpan式中，R Sca
16、1 是与 PID 环路输出成比例的实数值；M n 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。18. 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序。答：编程见答案图 23。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
17、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 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（SEG）显示出来。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 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。22. 指出图 5-52 所示梯形图中的语法错误，并改正。答：图(a)的错误为计数器预设值
18、 PV=30000032767，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 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
19、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/
20、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 25%考虑余量。(2) PLC 机型的选择由于生产 PLC 的厂家众多，实现的功能虽基本相同，性能、价格和编程语言却有较大差别，一般从以下几个方面考虑。功能方面：所有 PLC 一般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要知道所选用的PLC 是否有能力完成控制任务。价格方面：不同厂家的 PLC 产品价格相差很大，有些功能类似、质量相当、 I/O 点数相当的 PLC 的价格能相差 40%以上。在使用 PLC 较多的情况下，性价比是一个重要的因素。售后服务：应考
21、虑相关的技术支持，统一型号方便维护，系统改造、升级等因素。3. 提高可编程控制器系统可靠性的措施有哪些？4. 设计一段程序，要求对五相步进电机 5 个绕组依次自动实现如下方式的循环通电控制：第 1 步，ABCDE；第 2 步，AABBC CD DE EA；第 3 步，ABABC BCBCDCDCDEDE DEA；第 4 步，EAABC BCDCDEDEA；A、B、C 、D、E 分别接主机的输出点 Q0.1、Q0.2 、Q0.3、Q0.4、Q0.5，启动按钮接主机的输入点 I0.0，停止按钮接主机的输入点 I0.1。5. 已知彩灯共有 8 盏，设计一段彩灯控制程序，实现下述控制要求：程序开始时，
22、灯 1（Q0.0）亮；一次循环扫描旦定时时间到后，灯 1（Q0.0 ）灭，灯 2（Q0.1 ）亮；再次循环扫描且定时时间到后，灯 2（Q0.1 ）灭，灯 3（Q0.2 ）亮，直至灯 8 亮。灯 8 灭后循环重新开始。答：控制彩灯的方式有很多种，一般用循环指令来实现比较常见。本例中，I0.0 为设定按钮，I0.1 为启动按钮。Q0.0-Q0.7 控制 8 盏彩灯。参考程序如答案图 34 所示。可编程序控制器原理及应用习题(机械工业出版社 第 2 版,2007，吴中俊) 第一章 电气控制基础 习题 教材 P.27 8 8.电气图中，SB、SA、SQ、FU、KM、KA、KT、QF 分别是什么电器元件的文字符号？答：-SB：控制按钮；SA：旋钮开关； SQ ：行程开关或接近开关； FU：熔断器；KM：接触器： KA：中间继电器： KT：时间继电器。 第二章 可编程序控制器概述 习题 教材 P.35 1、3 1PLC 的定义是什么？ 答：可编程序控制器（简称 PLC）是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算等功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。 3PLC 有哪些主要功能？
