可编程序控制器原理及应用答案

1. 可编程控制器原理及应用

可编程控制器（PLC）的工作有两个要点：入出信息变换、可靠物理实现，入出信息变换主要由运行存储于PLC内存中的程序实现。这程序既有系统的（这程序又称监控程序，或操作系统），又有用户的。系统程序为用户程序提供编辑与运行平台，同时，还进行必要的公共处理，如自检，I/O刷新，与外设、上位计算机或其它PLC通讯等处理。用户程序由用户按照控制的要求进行设计。什么样的控制，就有什么样的用户程序。
可靠物理实现主要通过输入（I， INPUT）及输出（O， OUTPUT）电路。每一输入点或输出点就有一个I或O电路。而且，总是把若干个这样电路集成在一个模块（或箱体）中，然后再由若干个模块（或箱体）集成为PLC完整的I/O系统（电路）。尽管这些模块相当多，占了PLC体积的大部分，但由于它们都是由高度集成化的，所以，PLC的体积还是不太大的。
输入电路时刻监视着输入点的（通、ON或断、OFF）状态，并将此状态暂存于它的输入暂存器（还可能有别的称谓）中。每一输入点都有一个与其对应的输入暂存器。
输出电路有输出锁存器（还可能有别的称谓）。它也有两个状态，高、低电位状态，并可锁存。同时，它还有相应的物理电路，可把这个高、低电位的状态传送给输出点。每一输出点都有一个与其对应的输出锁存器。
这里的输入暂存器及输出锁存器实际是PLC的I/O电路的寄存器。它们与PLC内存交换信息通过PLC I/O总线及运行PLC的系统程序实现。
把输入暂存器的信息读到PLC的内存中，称输入刷新。PLC内存有专门开辟的存放输入信息的映射区。这个区的每一对应位（bit）称为输入继电器，或称软触点，或称为过程映射输入寄存器（the process-image input register）。这些位（bit）置成1，表示触点通，置成0为触点断。由于它的状态是由输入刷新得到的，所以，它反映的就是输入点的状态。
输出锁存器与PLC内存中的输出映射区也是对应的。一个输出锁存器也有一个内存位（bit）与其对应，这个位称为输出继电器，或称输出线圈，或称为过程映射输出寄存器（the process-image output register）。通过PLC I/O总线及运行系统程序，输出继电器的状态将映射给输出锁存器。这个映射的完成也称输出刷新。
PLC除了有可接收开关信号的输入电路，有时，还有接收模拟信号的输入电路（称模拟量输入单元或模块）。只是后者先要进行模、数转换，然后，再把转换后的数据存入PLC相应的内存单元中。
如要产生模拟量输出，则要配有模拟量输出电路（称模拟量输出模块或单元）。靠它对PLC相应的内存单元的内容进行数、模转换，并产生输出。
这样，用户所要编的程序只是，PLC输入有关的内存区到输出有关的内存区的变换。这是一个数据及逻辑处理问题。由于PLC有强大的指令系统，编写出满足这个要求的程序是完全可能的。

2. 电气控制与可编程序控制器应用技术第2版课后答案 郁汉琪

第一题：

(2)可编程序控制器原理及应用答案扩展阅读

电气控制与可编程序控制器应用技术原理：

由若干电气原件组合，用于实现对某个或某些对象的控制，从而保证被控设备安全、可靠地运行。电气控制系统的主要功能有：自动控制、保护、监视和测量。它的构成主要有三部分：输入部分（如传感器、开关、按钮等）、逻辑部分（如继电器、触电等）和执行部分（如电磁线圈、指示灯等）。

电气设备与线路在运行过程中会发生故障，电流(或电压)会超过设备与线路允许工作的范围与限度，这就需要一套检测这些故障信号并对设备和线路进行自动调整(断开、切换等)的保护设备。

高压和大电流开关设备的体积是很大的，一般都采用操作系统来控制分、合闸，特别是当设备出了故障时，需要开关自动切断电路，要有一套自动控制的电气操作设备，对供电设备进行自动控制。

3. 简述可编程控制器的工作原理

(一）PLC的基本机构：
从PLC的硬件结构形式上，PLC可以分为整体固定I/O型，基本单元加扩展型，模块式，集成式，分布式5种基本结构形式。
（二）PLC的组成：
1. 中央处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢，是PLC的核心起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
为了进一步提高PLC的可靠性，对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。
CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，I/O数量及软件容量等，因此限制着控制规模。
2.存储器
系统程序存储器是存放系统软件的存储器；用户程序存储器是存放PLC用户程序应用;数据存储器用来存储PLC程序执行时的中间状态与信息，它相当于PC的内存。
3.输入输出接口（I/O模块）
PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。
4.通信接口
通信接口的主要作用是实现PLC与外部设备之间的数据交换（通信）。通信接口的形式多样，最基本的有UBS,RS-232,RS-422/RS-485等的标准串行接口。可以通过多芯电缆，双绞线，同轴电缆，光缆等进行连接。
5.电源
PLC的电源为PLC电路提供工作电源，在整个系统中起着十分重要的作用。一个良好的、可靠的电源系统是PLC的最基本保障。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。

4. 综合习题 1. 什么是可编程控制器为什么它又简称为“PLC” 2. 简述 ...

综合习题 1. 什么是可编程控制器？为什么它又简称为“PLC”？ 2. 简述可编程序控制器的应用范围？ 3. 可编程序控制器由哪几部分组成？各部分起什么作用？ 4. 可编程序的等效电路由哪几部分组成 ？ 5. 可编程序控制器的工作方式是什么？ 6. 可编程序控制器的主要特点是什么？ 7. PLC 的基本结构由哪四个主要部分组成？画出示意图并简述各部分的功能。 8. 为什么 PLC 输入、输出接口电路常采用光电耦合电路？PLC 输出处有哪三种输出方式？ 9. 简述PLC 的工作方式，画出示意图。 10. PLC 有哪些常用的基本技术性能指标？ 11. PLC 有哪些主要功能？ 12. PLC 与继电器逻辑系统相比有哪些优点？ 13. PLC 与微机有哪些区别？ 14. PLC 如何分类？ 15. 编程控制器有哪些方面的应用？ 16. 详细说明 PLC 的工作原理？在扫描的过程中，输入映像寄存器和输出映像寄存器各起什么作用？ 17. 简述可编程控制器的发展方向。 18. PLC常用的存储器有哪几种？各有什么特点？用户存储器主要用来存储什么信息？ 19. 在选购PLC 时，你认为主要应注意哪些技术指标？ 20. 什么是扫描周期？其时间长短主要是受什么因素的影响？ 21. 什么是滞后现象？它主要是由什么原因引起的？ 22. 什么是I/O 状态表，它的作用是什么？ 23. PLC 应用设计包括哪些内容？ 24. PLC 的输入方式有几类？试举例说明。 25. PLC 的I/O 电路中采用光电隔离的作用是什么？ 26. PLC 输出部件的输出级有哪几种常见的形式？ 27. PLC 由哪几部分组成？各有什么作用？ 28. 试对可编程控制器、继电器控制系统、微机控制系统、单片机控制系统进行比较。能否用一直流输入单元来代替交流输入单元？若可能需要哪些辅助工作？ 29. 试说明虚拟元件，软元件，软继电器，内部继冲蠢电器，软连接的概念。 30. 什么叫扫描周期？它主要受什么影响？ 31. FP 系列可编程序控制器可分为几大类几种型号的产品？ 32. 通常PLC 根据I/散早陪O 点数进行分类，简要说明之。 33. 简要说明FP1 系列PLC 的生产厂家及特点，指出FP1－C40 的睁烂I/O 点数及输入电压数值。 34. 在 FP1-C40 型 PLC 的内部寄存器中（a）R0~R62F (b) R9000~R903F (c) DT9000~DT9069 哪一类是用户可占用的“软继电器”？ 35. FP 系列可编程序控制器三种分类是什么？ 36. FP1 的内部寄存器及I/O 配置如何？ 37. 编程器有哪些类型类型？各有什么特点？ 38. 可编程控制器一般是如何进行分类的？ 39. 一台FP1C40 可编程序控制器最多可接多少个输入信号？最多可带多少个负载？ 40. 继电器输入单元与24 伏直流输出单元有什么区别？ 41. 什么叫主令元件和主令信号？ 42. 画出PLC 梯形图程序中代表下列器件的图形符号。 （1）动合触点X0； （2）动断触点X1； （3）输出线圈Y2。 43. PLC 的编程语言有哪几种？ 44. 根据下列语句表画出对应梯形图。 45. 功能指令有几大类？每一类有几条 46. 写出20 条基本指令的助记符。 47. 细说明MC、MCE 指令的助记符。 48. 主控指令与转移指令有何区别？各用在什么情况下？ 49. 数据处理类指令有那几条？在设计编码是有什么特点？ 50. 为保证断电后输出线圈Y0 和Y1 能保持断电前的状态， KEEP 指令编制梯形图及相应的程序。 51. 定时器和计数器的自复位（用本身的触点信复位）是怎样实现的？ 52. 在顺序控制中系统的一般（除初始步之外）被触发的条件是什么？ 53. 可编程控制器编程的基本原则是什么？ 54. 编程技巧有哪些？ 55. 什么PLC 中的触点可以无限次的使用？ 56. 在同一程序段中TIM和CNT 能否使用同一编号。 57. 启动和复位电路是如何进行设计的？ 58. 触发电路、二分频电路是如何计的？ 59. 请设计出如下的PLC 程序。 1）延时接通电路; 2）延时断开电路; 3）长时间延时电路; 4）顺序延时接通电路; 5）顺序循环执行电路. 60. 设计出报警电路、扫描计数电路的的PLC 程序。 61. 可编程控制器的系统设计方法如何？ 62. 为两台异步电动机设计主电路和控制电路，其要求如下： ⑴ 两台电动机互不影响地独立操作启动与停止； ⑵ 能同时控制两台电动机的停止； ⑶ 当其中任一台电动机发生过载时，两台电动机均停止。 63. 试设计一小车运行的继电接触器控制线路，小车由三相异步电动机拖动，其动作程序如下： ⑴ 小车由原位开始前进，到终点后自动停止； ⑵ 在终点停留一段时间后自动返回原位停止； ⑶ 在前进或后退途中任意位置都能停止或启动。 64. PLC 维护的主要内容包括什么？ 65. 怎样更换PLC 内备分电池？ 66. PLC 的安装环境有什么要求？ 67. 可编程控制器具有哪些抗干扰措施？ 68. 可编程控制器的选型要考虑哪些因素？ 69. PLC 控制系统抗干扰设计是怎样进行的？ 70. 抗干扰采取的措施有哪些？ 71. 步进指令，设计一个交通灯管理控制程序？ 72. 步状态继电的作用是什么？表示步状态的方程式是怎样的？ 73. 有三个主令开关X1，X2，X3，仅当依序发出响应时灯才亮，试设计其PLC 控制程序。 74. 可编程控制器正式运行之前为何要进行试运行？试运行是按照怎样的顺序进行的？ 75. 画出将下列程序段输入PC 和从PC 读出的操作过程与显示内容。（P95 3） 76. 说明I/O 监视、多点监视及通道监视三者的异同？ 77. 对CNT/TIM来说，改变当前值和改变设定值两种操作有什么不同？ 78. 仿照8 位数相加的思想，编制1 个两个8 位数相减的梯形图程序 。 79. 设计一个程序，将Y0 通道构成一个环行移位寄存器。 80. 编写出两个计数器组来扩大计数器的梯形图，要求计数值为208000 次。 81. 设计一台三相异步电动机正反转控制电路。 82. 有一台电动机，要求按下启动按钮后，电动机运转 10 秒，停止 5 秒，重复三次，电动机自动停止，试画出梯形图。 83. 电动葫芦启动机构的负载实验，控制要求如下： （1）手动上升和下降。 （2）自动运行是上升6 秒--停9 秒--下降6 秒--停9 秒，反复运行1 小时，然后出光报警信号，并停止运行。试用PC 实现控制要求，编出程序。 设计一个用PC 实现上述各要求的控制系统，并给出程序。 84. 画出三相异步电动机既可点动又可连续运行的电气控制线路和PLC 梯形图程序。 85. 画出三相异步电动机三地控制（即三地均可起动、停止）的电气控制线路。 86. 两数相减之后得到绝对值，试编一段程序？