可編程序控制器原理及應用答案

1. 可編程控制器原理及應用

可編程式控制制器（PLC）的工作有兩個要點：入出信息變換、可靠物理實現，入出信息變換主要由運行存儲於PLC內存中的程序實現。這程序既有系統的（這程序又稱監控程序，或操作系統），又有用戶的。系統程序為用戶程序提供編輯與運行平台，同時，還進行必要的公共處理，如自檢，I/O刷新，與外設、上位計算機或其它PLC通訊等處理。用戶程序由用戶按照控制的要求進行設計。什麼樣的控制，就有什麼樣的用戶程序。
可靠物理實現主要通過輸入（I， INPUT）及輸出（O， OUTPUT）電路。每一輸入點或輸出點就有一個I或O電路。而且，總是把若干個這樣電路集成在一個模塊（或箱體）中，然後再由若干個模塊（或箱體）集成為PLC完整的I/O系統（電路）。盡管這些模塊相當多，佔了PLC體積的大部分，但由於它們都是由高度集成化的，所以，PLC的體積還是不太大的。
輸入電路時刻監視著輸入點的（通、ON或斷、OFF）狀態，並將此狀態暫存於它的輸入暫存器（還可能有別的稱謂）中。每一輸入點都有一個與其對應的輸入暫存器。
輸出電路有輸出鎖存器（還可能有別的稱謂）。它也有兩個狀態，高、低電位狀態，並可鎖存。同時，它還有相應的物理電路，可把這個高、低電位的狀態傳送給輸出點。每一輸出點都有一個與其對應的輸出鎖存器。
這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實際是PLC的I/O電路的寄存器。它們與PLC內存交換信息通過PLC I/O匯流排及運行PLC的系統程序實現。
把輸入暫存器的信息讀到PLC的內存中，稱輸入刷新。PLC內存有專門開辟的存放輸入信息的映射區。這個區的每一對應位（bit）稱為輸入繼電器，或稱軟觸點，或稱為過程映射輸入寄存器（the process-image input register）。這些位（bit）置成1，表示觸點通，置成0為觸點斷。由於它的狀態是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入點的狀態。
輸出鎖存器與PLC內存中的輸出映射區也是對應的。一個輸出鎖存器也有一個內存位（bit）與其對應，這個位稱為輸出繼電器，或稱輸出線圈，或稱為過程映射輸出寄存器（the process-image output register）。通過PLC I/O匯流排及運行系統程序，輸出繼電器的狀態將映射給輸出鎖存器。這個映射的完成也稱輸出刷新。
PLC除了有可接收開關信號的輸入電路，有時，還有接收模擬信號的輸入電路（稱模擬量輸入單元或模塊）。只是後者先要進行模、數轉換，然後，再把轉換後的數據存入PLC相應的內存單元中。
如要產生模擬量輸出，則要配有模擬量輸出電路（稱模擬量輸出模塊或單元）。靠它對PLC相應的內存單元的內容進行數、模轉換，並產生輸出。
這樣，用戶所要編的程序只是，PLC輸入有關的內存區到輸出有關的內存區的變換。這是一個數據及邏輯處理問題。由於PLC有強大的指令系統，編寫出滿足這個要求的程序是完全可能的。

2. 電氣控制與可編程序控制器應用技術第2版課後答案 郁漢琪

第一題：

(2)可編程序控制器原理及應用答案擴展閱讀

電氣控制與可編程序控制器應用技術原理：

由若干電氣原件組合，用於實現對某個或某些對象的控制，從而保證被控設備安全、可靠地運行。電氣控制系統的主要功能有：自動控制、保護、監視和測量。它的構成主要有三部分：輸入部分（如感測器、開關、按鈕等）、邏輯部分（如繼電器、觸電等）和執行部分（如電磁線圈、指示燈等）。

電氣設備與線路在運行過程中會發生故障，電流(或電壓)會超過設備與線路允許工作的范圍與限度，這就需要一套檢測這些故障信號並對設備和線路進行自動調整(斷開、切換等)的保護設備。

高壓和大電流開關設備的體積是很大的，一般都採用操作系統來控制分、合閘，特別是當設備出了故障時，需要開關自動切斷電路，要有一套自動控制的電氣操作設備，對供電設備進行自動控制。

3. 簡述可編程式控制制器的工作原理

(一）PLC的基本機構：
從PLC的硬體結構形式上，PLC可以分為整體固定I/O型，基本單元加擴展型，模塊式，集成式，分布式5種基本結構形式。
（二）PLC的組成：
1. 中央處理單元(CPU)
中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞，是PLC的核心起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU。它按照PLC系統程序賦予的功能接收並存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態，並能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，並分別存入I/O映象區，然後從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋後按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之後，最後將I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環運行，直到停止運行。
為了進一步提高PLC的可靠性，對大型PLC還採用雙CPU構成冗餘系統，或採用三CPU的表決式系統。這樣，即使某個CPU出現故障，整個系統仍能正常運行。
CPU速度和內存容量是PLC的重要參數，它們決定著PLC的工作速度，I/O數量及軟體容量等，因此限制著控制規模。
2.存儲器
系統程序存儲器是存放系統軟體的存儲器；用戶程序存儲器是存放PLC用戶程序應用;數據存儲器用來存儲PLC程序執行時的中間狀態與信息，它相當於PC的內存。
3.輸入輸出介面（I/O模塊）
PLC與電氣迴路的介面，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態，輸出點反映輸出鎖存器狀態。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。
4.通信介面
通信介面的主要作用是實現PLC與外部設備之間的數據交換（通信）。通信介面的形式多樣，最基本的有UBS,RS-232,RS-422/RS-485等的標准串列介面。可以通過多芯電纜，雙絞線，同軸電纜，光纜等進行連接。
5.電源
PLC的電源為PLC電路提供工作電源，在整個系統中起著十分重要的作用。一個良好的、可靠的電源系統是PLC的最基本保障。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內，可以不採取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。

4. 綜合習題 1. 什麼是可編程式控制制器為什麼它又簡稱為「PLC」 2. 簡述 ...

綜合習題 1. 什麼是可編程式控制制器？為什麼它又簡稱為「PLC」？ 2. 簡述可編程序控制器的應用范圍？ 3. 可編程序控制器由哪幾部分組成？各部分起什麼作用？ 4. 可編程序的等效電路由哪幾部分組成 ？ 5. 可編程序控制器的工作方式是什麼？ 6. 可編程序控制器的主要特點是什麼？ 7. PLC 的基本結構由哪四個主要部分組成？畫出示意圖並簡述各部分的功能。 8. 為什麼 PLC 輸入、輸出介面電路常採用光電耦合電路？PLC 輸出處有哪三種輸出方式？ 9. 簡述PLC 的工作方式，畫出示意圖。 10. PLC 有哪些常用的基本技術性能指標？ 11. PLC 有哪些主要功能？ 12. PLC 與繼電器邏輯系統相比有哪些優點？ 13. PLC 與微機有哪些區別？ 14. PLC 如何分類？ 15. 編程式控制制器有哪些方面的應用？ 16. 詳細說明 PLC 的工作原理？在掃描的過程中，輸入映像寄存器和輸出映像寄存器各起什麼作用？ 17. 簡述可編程式控制制器的發展方向。 18. PLC常用的存儲器有哪幾種？各有什麼特點？用戶存儲器主要用來存儲什麼信息？ 19. 在選購PLC 時，你認為主要應注意哪些技術指標？ 20. 什麼是掃描周期？其時間長短主要是受什麼因素的影響？ 21. 什麼是滯後現象？它主要是由什麼原因引起的？ 22. 什麼是I/O 狀態表，它的作用是什麼？ 23. PLC 應用設計包括哪些內容？ 24. PLC 的輸入方式有幾類？試舉例說明。 25. PLC 的I/O 電路中採用光電隔離的作用是什麼？ 26. PLC 輸出部件的輸出級有哪幾種常見的形式？ 27. PLC 由哪幾部分組成？各有什麼作用？ 28. 試對可編程式控制制器、繼電器控制系統、微機控制系統、單片機控制系統進行比較。能否用一直流輸入單元來代替交流輸入單元？若可能需要哪些輔助工作？ 29. 試說明虛擬元件，軟元件，軟繼電器，內部繼沖蠢電器，軟連接的概念。 30. 什麼叫掃描周期？它主要受什麼影響？ 31. FP 系列可編程序控制器可分為幾大類幾種型號的產品？ 32. 通常PLC 根據I/散早陪O 點數進行分類，簡要說明之。 33. 簡要說明FP1 系列PLC 的生產廠家及特點，指出FP1－C40 的睜爛I/O 點數及輸入電壓數值。 34. 在 FP1-C40 型 PLC 的內部寄存器中（a）R0~R62F (b) R9000~R903F (c) DT9000~DT9069 哪一類是用戶可佔用的「軟繼電器」？ 35. FP 系列可編程序控制器三種分類是什麼？ 36. FP1 的內部寄存器及I/O 配置如何？ 37. 編程器有哪些類型類型？各有什麼特點？ 38. 可編程式控制制器一般是如何進行分類的？ 39. 一台FP1C40 可編程序控制器最多可接多少個輸入信號？最多可帶多少個負載？ 40. 繼電器輸入單元與24 伏直流輸出單元有什麼區別？ 41. 什麼叫主令元件和主令信號？ 42. 畫出PLC 梯形圖程序中代表下列器件的圖形符號。 （1）動合觸點X0； （2）動斷觸點X1； （3）輸出線圈Y2。 43. PLC 的編程語言有哪幾種？ 44. 根據下列語句表畫出對應梯形圖。 45. 功能指令有幾大類？每一類有幾條 46. 寫出20 條基本指令的助記符。 47. 細說明MC、MCE 指令的助記符。 48. 主控指令與轉移指令有何區別？各用在什麼情況下？ 49. 數據處理類指令有那幾條？在設計編碼是有什麼特點？ 50. 為保證斷電後輸出線圈Y0 和Y1 能保持斷電前的狀態， KEEP 指令編制梯形圖及相應的程序。 51. 定時器和計數器的自復位（用本身的觸點信復位）是怎樣實現的？ 52. 在順序控制中系統的一般（除初始步之外）被觸發的條件是什麼？ 53. 可編程式控制制器編程的基本原則是什麼？ 54. 編程技巧有哪些？ 55. 什麼PLC 中的觸點可以無限次的使用？ 56. 在同一程序段中TIM和CNT 能否使用同一編號。 57. 啟動和復位電路是如何進行設計的？ 58. 觸發電路、二分頻電路是如何計的？ 59. 請設計出如下的PLC 程序。 1）延時接通電路; 2）延時斷開電路; 3）長時間延時電路; 4）順序延時接通電路; 5）順序循環執行電路. 60. 設計出報警電路、掃描計數電路的的PLC 程序。 61. 可編程式控制制器的系統設計方法如何？ 62. 為兩台非同步電動機設計主電路和控制電路，其要求如下： ⑴ 兩台電動機互不影響地獨立操作啟動與停止； ⑵ 能同時控制兩台電動機的停止； ⑶ 當其中任一台電動機發生過載時，兩台電動機均停止。 63. 試設計一小車運行的繼電接觸器控制線路，小車由三相非同步電動機拖動，其動作程序如下： ⑴ 小車由原位開始前進，到終點後自動停止； ⑵ 在終點停留一段時間後自動返回原位停止； ⑶ 在前進或後退途中任意位置都能停止或啟動。 64. PLC 維護的主要內容包括什麼？ 65. 怎樣更換PLC 內備分電池？ 66. PLC 的安裝環境有什麼要求？ 67. 可編程式控制制器具有哪些抗干擾措施？ 68. 可編程式控制制器的選型要考慮哪些因素？ 69. PLC 控制系統抗干擾設計是怎樣進行的？ 70. 抗干擾採取的措施有哪些？ 71. 步進指令，設計一個交通燈管理控製程序？ 72. 步狀態繼電的作用是什麼？表示步狀態的方程式是怎樣的？ 73. 有三個主令開關X1，X2，X3，僅當依序發出響應時燈才亮，試設計其PLC 控製程序。 74. 可編程式控制制器正式運行之前為何要進行試運行？試運行是按照怎樣的順序進行的？ 75. 畫出將下列程序段輸入PC 和從PC 讀出的操作過程與顯示內容。（P95 3） 76. 說明I/O 監視、多點監視及通道監視三者的異同？ 77. 對CNT/TIM來說，改變當前值和改變設定值兩種操作有什麼不同？ 78. 仿照8 位數相加的思想，編制1 個兩個8 位數相減的梯形圖程序 。 79. 設計一個程序，將Y0 通道構成一個環行移位寄存器。 80. 編寫出兩個計數器組來擴大計數器的梯形圖，要求計數值為208000 次。 81. 設計一台三相非同步電動機正反轉控制電路。 82. 有一台電動機，要求按下啟動按鈕後，電動機運轉 10 秒，停止 5 秒，重復三次，電動機自動停止，試畫出梯形圖。 83. 電動葫蘆啟動機構的負載實驗，控制要求如下： （1）手動上升和下降。 （2）自動運行是上升6 秒--停9 秒--下降6 秒--停9 秒，反復運行1 小時，然後出光報警信號，並停止運行。試用PC 實現控制要求，編出程序。 設計一個用PC 實現上述各要求的控制系統，並給出程序。 84. 畫出三相非同步電動機既可點動又可連續運行的電氣控制線路和PLC 梯形圖程序。 85. 畫出三相非同步電動機三地控制（即三地均可起動、停止）的電氣控制線路。 86. 兩數相減之後得到絕對值，試編一段程序？