工厂电气控制技术第三章习题参考答案.doc

第三章习题参考答案
1、 何谓编程语言？PLC常用的编程语言主要有哪几种？
解：
编程语言就是用户程序的表达方式。PLC常用的编程语言主要有：梯形图、指令语句、顺序功能图（SFC）、级式编程语言（stage）、逻辑图编程语言、高级编程语言等几种方式。

2、 梯形图与继电器控制线路图有哪些异同点？
解：
相同点：两种图的结构类似，采用类似的图形符号。
不同点：
第1， 继电器线路图为并行工作方式；梯形图为串行工作方式。
第2， 继电器线路图中常开、常闭接点的数量有限；梯形图中各类软器件用于内部编程的常开、常闭接点使用次数不受限制。

3、 为什么在梯形图中软器件接点的使用次数不受限制？
解：
因为PLC内部调用的常开、常闭触头实质是位元件的电平信号，而内部电子电路采用的CMOS RAM电子电路功耗极小，从而在有限的用户程序容量内其使用次数不受限制。

4、 在梯形图中地址相同的输出继电器重复使用会带来什么结果？
解：
plc在扫描的时候，最后扫描到的状态就是输出状态，即使你开始的程序中输出为1，如果最后的扫描为0的话，输出也是零。

5、 FX2系列PLC的基本指令有几条？各条指令的功能是什么？写出图3-92所示梯形图的语句表。
解：
基本指令是实现PLC基本指令功能即逻辑运算、顺序控制、定时与计数控制的指令系统。一共20条。各指令的功能见表3-5所示。
表3-5 基本指令功能表
指令助记符
指令功能
操作数
程序步数
LD
从公共母线开始取用常开接点（取）
X、Y、M、S、T、C
1
LDI
从公共母线开始取用常闭接点
X、Y、M、S、T、C
1
OUT
线圈驱动（输出），线圈并联可连续使用
Y、M、S、T、C
（T、C后紧跟常数）
Y、M- 1
S、特殊M-2
T-3
C-3至5
AND
串联一个常开接点（与）
X、Y、M、S、T、C
1
ANI
串联一个常闭接点（与非）
X、Y、M、S、T、C
1
OR
并联一个常开接点（或）
X、Y、M、S、T、C
1
ORI
并联一个常闭接点（或非）
X、Y、M、S、T、C
1
ANB
两块电路串联（块与）
无
1
ORB
两块电路并联（块或）
无
1
MPS（Push）
进栈
无
1
MRD（Read）
读栈
无
1
MPP（Pop）
出栈
无
1
PLS（Palse）
信号上升沿微分输出（一个扫描周期）
Y、M（特殊M除外）
2
PLF
信号下降沿微分输出（一个扫描周期）
Y、M（特殊M除外）
2
SET
被操作数元件置位并保持
Y、M、S
Y、M 1
S、特殊M 2
RST（Reset）
被操作数元件复位并保持或清零
Y、M、S
D、V、Z、T、C
Y、M 1
S、T、C、特殊M 2
D、V、Z、特殊D 3
PLS
信号上升沿微分输出
Y、M（特殊M除外）
2
PLF
信号下降沿微分输出
Y、M（特殊M除外）
2
SET
被操作元件置位并保持
Y、M、S
Y、M 1
S、特M 2
RST
被操作元件复位并保持清零
Y、M、S、D、V、Z、T、C
Y、M 1
S、T、C、特M 2
D、V、Z、特D 2
NOP
空操作无动作
无
1
END
程序结束回到第0步
无
1
MC N级号
主控电路块起点
Y、M（除特殊M）
3
MCR N级号
主控电路块终点
N（嵌套级号）
2

6、 FX2系列PLC的步进指令有几条？各有什么用途？写出图3-93所示状态转移图的等效梯形图和语句表。
解：
PLC的步进指令有两条：
STL步进开始指令，操作元件是状态器S。STL的符号由 表示。SET——设置一个状态后，则另一个状态复位。
RET步进结束指令，无操作目标元件，在一系列STL后必须使用RET表示步进结束。

7、 FX2系列PLC的功能指令有多少条？其用途是什么？如何计算功能指令块的程序步？写出图3-94所示梯形图的语句表。
解：
FX2的PLC功能指令可分为程序流向控制、数据传送与比较、算术与逻辑运算、数据循环与移位、数据处理、高速处理、方便控制和外部设备通信等8种类型共97条。编号为FNC00～FNC99（其中FNC87、FNC89、FNC99不可用）。
通常采用操作码点1步，每种16位操作数占2步，每种32位操作数点4步的原则来计算功能指令块的程序占用步数。

8、 设计一个用户程序，当输入条件满足是时，依次将C0～C9的当前值转换成BCD码送到输出元件K4Y0中，画出梯形图。（提示：用一个变址寄存器Z，首称0→（Z）每次（C0Z）→（D0Z），（Z）+1→（Z），当（Z）=9时，Z复位从头开始。
解：

9、 设计一个控制交流电动机正转、反转和停止的用户程序，要求从正转运行到反转之间的切换必须有2S延时。
解：

10、 FX2系列PLC提供多少个中断源？中断标号I866表示什么意思？
解：
FX2系列PLC提供了9个中断点；其中X0～X5为6个外部中断源入口，3个内部专用定时器发出内部中断。
中断标号I866表示内部定时中断号为8，每隔66ms就执行一次标号为I866后面的中断服务子程序，并根据IRET指令返回。
11、 扫描图3-95所示梯形图，在什么情况下M60状态由0到1？
解：
BON是位判别指令，其功能是判断源数第n位的状态并将结果存放到目标元件中。题中指令是当M8000置1时（PLC开机运行程序时），判别源数寄存器D80中的第5位数的状态，并把结果存入M60中。当D80的第5位数是1时，M60状态就会由0到1。

12、 图3-96是一个条转速测量指令，试问脉冲发生器产生的脉冲由何处输入？其测周期T等于多少？在扫描该梯形图时D10～D12中存放什么内容？
解：
SPD速度检测指令，指令功能是在源数S2设定的时间内，对源数S1输入脉冲进行计数，计数当前值存目标元件D+1，终值存目标元件D，当前计数剩余时间存目标元件D+2。指令采用高速计数和中断处理方式，计数脉冲从高速输入端X0～X5输入。
题中指令的作用是：当M8000置1时，在30ms内对X1输入的脉冲进行计数。因此脉冲是从X1处输入，测速周期T=30ms。D10存放的是计数终值，D11存放的是计数当前值，D12存放的是计数剩余时间。

13、 图3-97是一条拨码盘数据输入指令，X10是源数首址，占用多少个开关量输入？其用途是什么？Y20、D0是目的操作数首址，各占用几个位元件和字元件？其用途是什么？常数K2表示什么？
解：
DSW是一组或两组拨码盘BCD码数据输入指令，16位操作码。其功能是用来读入一个或两个数字开关的BCD码设定数据。源操作数S只能选用开关量输入X。目的操作数D1只能选用Y。
题中所示指令：n=2表示两组数据输入（K=2），X10～X17共8个开关量输入。Y20～Y23（4个位元件）依次产生100ms选用脉冲，将X10～X17输入数据读入D0～D1中（2个字元件）。

14、 图3-98是一条BCD码数据输出显示指令，D0是源数首址，占用几个字元件？其作用什么？Y0是目的操作数首址，占用多少个开关量输出？它们的作用是什么？常数K6表示什么？其取值范围是多少？
解：
SEGL是带锁存七段BCD码显示指令，16位操作指令。该指令仅适用于晶体管输出方式的PLC。其功能是将一个或两个十进制源数S写到一组或两组4路扫描的目标输出软元直接驱动一组或两组七段数码管显示。指令中的常数n取值范围为0～7。FX2系列PLC在显示一组BCD码数时，取n=2，显示两组BCD码数时，取n=6。
题中指令的n=6表示显示两组BCD数，因此D0～D7，D10～D13共计12个字元件，用于存放BCD数。Y0～Y213共计12个开关量输出，用于驱动数码管。

15、 图3-99所示梯形图中，WDT指令的作用是什么？在什么情况下必须使用该指令？在扫描该梯形图时，为什么会造成死循环？
解：
WDT/WDT（P）（FNC07）是PLC的刷新警戒定时器指令。警戒定时器是一个专用监视定时器，其设定值存放在专用数据寄存器D8000中，默认值为100ms，其计时单位为ms。在不执行WDT指令时每次扫描到END或FEND指令，就刷新警戒定时器当前值，当程序扫描周期超过100ms或专门设定值时，其逻辑线圈被接通，CPU立即停止扫描用户程序，切断所有输出并发出报警显示信号。当程序的扫描周期大于100ms，需要使用此指令避免错误。
PLC在开机运行时，M8000就处于置1状态，执行WDT指令，T100开骀计时工作，10S后T100常开触头闭合，常闭触头断开，程序不会跳转到P10处执行WDT指令。但是，由于定时器T100的当前值须在扫描END或FEN指令时才会被刷新，而扫描梯形图时由于定时器T100当前值不会被刷新，始终为0其逻辑线圈不可能接通，造成T0常闭触头闭合，程序运行返回P10处。这样就构成死循环。

16、 试设计一个控制拣球机械手动作的用户程序。其控制要求是：当吸盘在初始原位时（左上方左限SQ1上限SQ3受压），按下起动按钮SB1，机械手按如下顺序将大球或小球分别自动放入各自的箱件内：

如此循环，若按下停止按钮SB2，待一个循环结束，机械手在原位停止运行。
解：
机械手的上、下、左、右行、夹紧与放松由气动电磁阀或液压电磁阀控制。设计步骤分为三步，第一步分配I/O点数，第三步控制电路设计，须有必要的短路保护和联锁保护。第三步程序设计，采用SFC编程。
第一步，I/O点数分配
输入信号
输入点
输出信号
输出点
吸盘左限行程开关SQ1
X1
机械手左行电磁阀控制继电器KA1
Y1
吸盘下限行程开关SQ2
X2
机械手下行电磁阀控制继电器KA2
Y2
吸盘上限行程开关SQ3
X3
机械手上行电磁阀控制继电器KA3
Y3
小球右限行程开关SQ4
X4
机械手右行电磁阀控制继电器KA4
Y4
大球右限行程开关SQ5
X5
机械手夹紧与放松（抓放大球）电磁阀控制继电器KA5
Y5
启动按钮SB1
X6
电磁吸盘控制接触器KM1
Y6
停止按钮SB2
X7

第二步，控制电路设计

YH：电磁吸盘的电磁线圈；YV电磁阀的电磁线圈。

第三步，PLC程序设计
K10

17、 有一条PLC控制的产品检验传输线，当产品传送到A点，光电开关ST1发出信号并由ST2检查产品合格与否。若ST1=1，ST2=1为合格产品，传送带继续将产品送到前面C点停止运行。由2号机械手将合格产品放入成品箱内（设计中不包含该机械手的控制）。若ST=1，ST2=0则为次品，传送带运行到B点停止运行，由1号机械手将次品放入次品箱内。机械手的动作顺序是：伸出（1S）→夹紧（1S）→旋转（1S）→放松（1S）→缩回（1S）→旋转（1S）→原位等待。机械手一旦复位经1S延时，传送带自动起动运行。机械手的动作由液压电磁阀（均为单向阀）控制（线圈得电动作，失电复位）。起动停止运行由面板上的按钮控制。试设计其用户程序。（修改）
解：
设计步骤分为三步，第一步分配I/O点数，第三步控制电路设计，须有必要的短路保护和联锁保护。第三步程序设计，采用SFC编程。
第一步，I/O点数分配
输入信号
输入点
输出信号
输出点
产品检验信号开关ST1
X1
机械手伸出电磁阀控制继电器KA1
Y1
产品检验信号开关ST2
X2
机械手夹紧电磁阀控制继电器KA2
Y2
B点行程开关SQ1
X3
机械手旋转电磁阀控制继电器KA3
Y3
C点行程开关SQ2
X4
机械手缩回电磁阀控制继电器KA4
Y4
启动按钮SB1
X5
机械手放松电磁阀控制继电器KA5
Y5
停止按钮SB2
X6
电机运行控制交流接触器KM1
Y6

第二步，控制电路设计

第三步，PLC程序设计

18、 试设计一个用户程序，要求按下起动按钮后，（Y0～Y47）40个输出中每次有2个为1，每隔6S变化1次，即先是Y0、Y1为1，6S切换成Y2、Y3为1（Y0、Y1变为0），依次类推，直至Y46、Y47为1，6S后从到开始，循环100次后自动停止运行。要求分别采用基本指令、步进指令和功能指令等不同方法设计。(考虑不采用功能指令编程，程序很长，为了节省时间。题目内容改为：输出Y0～Y5，循环次数为3次。增加一个停止按钮，按下停止按钮后，待本次循环结束后停止运行。其它不变。)
解：
第一步，I/O点分配。启动按钮SB1：X1，停止按钮：X2。第二步，程序设计。
采用基本指令：

采用步进指令：

采用功能指令(改为输出Y0～Y15)：

19、 FX系列PLC的X6端输入一个脉冲宽度为400uS的引导脉冲，X2、X3与被主脉冲相接。试设计一个测量主脉冲宽度的用户程序，同时要求将测得主脉冲宽度存D0中（测量精度为±0.1ms）。
解：
X10外接启动按钮，M8099为0.1ms脉冲计数器启动信号，D8099为0.1ms脉冲循环计数当前值，M2，M3为中断标志。

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