1、習題答案第二章題目2-1. 什么是可編程控制器PLC ？與繼電器控制和微機控制相比它的主要優點是什么？2-2. 各發展階段的PLC 產品在其內部構成（CPU 存儲器） 、功能以及應用領域等方面有什么區別？2-3.PLC具有可靠性、抗干擾能力強的主要原因何在？2-4.PLC基本單元（主機）有哪幾部分組成？各部分的作用是什么？2-5.PLC內部存儲空間可分為哪幾部分？各部分的存儲內容是什么？2-6.FX2系列PLC內部供編程使用的軟器件有哪幾種？各有什么用途？2-7.特殊用途的輔助繼電器、數據寄存器有幾種類型？各有什么特點？2-8.FX2系列PLC提供幾種中斷源？其中斷指針標號（I）是如何表示的？

2、2-9.PLC采用什么工作方式？其特點是什么？2-10. 開關量輸入信號的脈沖寬度有什么限制？通常PLC 開關量的輸入響應延遲為多少？2-11. PLC 掃描周期應包含哪幾部分時間？PLC 最少響應時間是多少？I/0 響應遲后的主要因素有哪些？提高I/O 響應速度的主要措施有哪些？2-12. 何謂 I/O 尋址方式？PLC的I/O尋址方式有幾種？2-13. PLC 的開關量輸入與輸出方式有哪幾種？輸入、輸出電路包含哪些基本部分？構成模擬量 I/O 映象區的方式有哪幾種？2-14. PLC 的定時器是如何組成的？采用何種計時方式？當前值和線圈邏輯狀態是如何刷新的？產生計時誤差的原因是什么？2-1

3、5. FX2 系列 PLC 內部提供哪些類型的定時器？各類定時器的計時分辨率和計時范圍是多少？設定值K 是如何計算？2-16. PLC 的計數器是如何組成的？FX2 系列 PLC 內部提供哪些類型的計數器？采用何種計數工作方式？各類計數器的最高頻率如何確定？第二章解答2-1. 什么是可編程控制器PLC ？與繼電器控制和微機控制相比它的主要優點是什么？答： 可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計，它采用了可編程的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、 計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械或生產過程。可編程控制

4、器及其有關外圍設備，都按易于與工業系統聯成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。可編程控制器是一臺專為工業控制而設計制造的專用計算機，它具有豐富的輸入輸出接口和較強的輸出驅動能力。可編程控制器直接應用于工業環境，有很強的抗干擾能力，廣泛的適應能力和應用范圍，這是區別于一般微機控制的一個重要特征。可編程控制器與以往所講的鼓式、機械式的順序控制器以及繼電器式的程序控制器在“可編程”方面有著質的區別，后者是通過硬件或硬接線的變更來改變程序，而 PLC 引入了微處理半導體存儲器等新一代的微電子器件，并用規定的指令進行編程，能靈活的修改，即用軟件方式來實現“可編程”的目的。2-2. 各發展階段的PLC 產

5、品在其內部構成（CPU 存儲器） 、功能以及應用領域等方面有什么區別？1 .早期PLC （1969年1972年）分立元件或中小規模集成電路組成運算器、控制器與I/O通道等電子電路，構成一臺準計算機。并采用磁芯存儲器。用戶存儲容量2K 步以上。作為繼電器控制裝置的替代產品，控制規模小，價格昂貴，應用不廣泛。應用于邏輯順序控制、定時、計時控制。2 .中期PLC （1973年1989年）采用大規模集成電路并有8位或16位微處理器構成CPU 。采用高密度、低功耗CMOS ROM RAM 存儲器，用戶存儲容量達8K 步以上。特殊功能 I/O 模塊基本形成系列產品。適用于大、中規模的開關量與模擬量控制系統

6、和一般聯網、通信監控系統。價格大幅下降，應用廣泛。增加算術運算及數據處理與數字通信、聯網功能，并采用自診斷，容錯技術以提高可靠性。3 .現代PLC （1990年至今）采用超大規模集成電路和先進安裝技術并采用16位或32位高速大容量微處理器芯片構成CPU ，并采用專用CPU 系統。用戶存儲容量可達16K 以上，各種智能I/O 功能模塊不斷涌現。可構成大型分級聯網控制系統實現圖像動態監控和模擬網絡資源共享，實現工廠生產管理自動化。性價比大幅提高，應用遍及工業控制各種領域并能滿足各種特殊控制要求的需要。實現高速、大容量信息處理并增加復雜的數據運算與數據處理功能。具備更強的自診斷和故障處理能力，可靠性

7、更高，通信、聯網能力更強。2-3. PLC 具有可靠性、抗干擾能力強的主要原因何在？答： 1 、工作原理方面采用循環掃描、集中輸入與集中輸出的特殊工作方式。2 、硬件設計方面采用模塊式結構并在I/O 通道增加隔離、濾波、屏蔽與聯鎖等一系列先進的抗干擾措施；增加輸出聯鎖、環境控制和故障診斷與處理等電路；采用雙CPU 構成冗余系統或由三CPU 構成表決式系統；采用性能優良的開關電源等。3、在軟件設計方面系統程序中設置實時監控、自診斷、信息保護與恢復等程序與硬件電路相配合，實現各種各種故障的診斷、處理、報警顯示等功能。4、在制造工藝方面采用超大規模集成電路芯片、扁平封裝電路和表面安裝技術，對電子器件

8、進行嚴格的篩選和老化處理。2-4 PLC 基本單元（主機）有哪幾部分組成？各部分的作用是什么？答： PLC 主機主要由4 個部分組成，各部分的作用如下：1 .中央處理單元（CPU）2 ）接受并存儲從編程設備上位機或其他外圍設備輸入的用戶程序、數據等信息；3 ）自診斷，即自行檢查電源、存儲器、I/O 和警戒定時器的狀態以及用戶程序中存在的語法錯誤；4 ） PLC 投入運行后，以掃描方式接受現場各輸入裝置的狀態和數據等信息，并分別存入 I/O 映象區，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算術運算等任務，并將結果送入I/O 映像區或數據寄存器中。待所有用戶程序執

9、行完畢最后將輸出寄存器的位狀態或數據寄存器的數據傳送到相應的輸出裝置。如此循環運行，實現輸出控制、制表打印、顯示或數據通信等外部功能。2 存儲器用于存放系統程序, 編程軟器件存儲區以及用戶程序與數據存儲區。3輸入、輸出單元。PLC 在程序執行過程中要調用I/O 映像區中各種輸入的開關量或數字量信號，當程序全部執行完畢又要將I/O 映像寄存器中各輸出狀態或數據傳送到相應的輸出裝置。4電源單元供內部電路工作外還可提供一定容量給外部傳感器等輸入裝置使用。2-5 PLC 內部存儲空間可分為哪幾部分？各部分的存儲內容是什么？答： 1 、系統程序存儲器用于存放系統程序。包括系統監控程序、管理程序、命令解釋

10、程序、功能子程序、系統診斷程序等等。2 、 應用軟件存儲器又稱為系統RAM 存儲區。由3 部分組成，包括 I/O 映象區（開關PLC 技術指標中存量、模擬量I/O ） 、各類編程軟器件存儲區以及用戶程序與數據存儲區（儲容量通常就是指該區域容量）。用于 PLC 運行中各類信息的存、取操作。2-6. FX2 系列 PLC 內部供編程使用的軟器件有哪幾種？各有什么用途？答： 輸入繼電器、輸出繼電器、定時器、計數器、狀態器、常數、數據寄存器、變址寄存器、地址指針寄存器。1 、輸入繼電器用于PLC 投入運行后讀入各輸入狀態和數據。2 、輸出繼電器作用一是能提供無數常開、常閉接點用于內部編程，二是能提供一

11、對常開接點驅動外部負載。3、輔助繼電器用于信號中繼、中間量寄存、建立標志等，并能提供無數對常開、常閉接點用于編程。4、狀態器用于步進指令和順序控制。5、常數用于定時器及計數器的計數常數。6、定時器作用相當于繼電器控制系統中的時間繼電器，用于定時控制。7 、計數器計數器主要用于計數控制。8、數據寄存器用以存儲各種數據。9、變址寄存器用于用戶程序采用變址尋址方式時存放地址修正量。10 、地址指針寄存器作為一種標號用于跳轉指令CJ 或子程序調用指令CALL 的跳轉或調用的地址指針。用于中斷服務子程序的地址指針。2-7. 特殊用途的輔助繼電器、數據寄存器有幾種類型？各有什么特點？答：特殊用途型輔助繼電

12、器可分為兩類：1 、 PLC 運行中一類特殊型M 的通斷狀態由系統程序驅動，在編制用戶程序時，只能調用其接點狀態，而不得使用其邏輯線圈。2 、 另一類特殊M 的通斷狀態是由用戶程序驅動，當其線圈被接通時，由其接點動作來實現某一特殊功能。特殊用途數據寄存器分為以下兩型：1 、一類特殊用途數據寄存器的內容是由系統程序寫入，用戶只能視作源操作數使用，只能讀取而不能改寫。2 、另一類特殊用途數據寄存器的內容是由用戶程序寫入。在編制用戶程序時，用戶不 得將它視作源操作數使用，只能視作目的操作數使用。2-8. FX2 系列 PLC 提供幾種中斷源？其中斷指針標號（I ）是如何表示的？答：提供兩類中斷源：一

13、類是外部請求信號的中斷源，I0 I5 共6點，是這6個外部中斷源的中斷指針標號。 中斷請求信號由高速輸入端 X0X5輸入并由CPU將輸入濾波時間自動設置在 50戶。另一類是以一定時間間隔產生的內部中斷信號的中斷源。I6 I8 共 3 點，是這3 個中斷源的中斷指針標號。2-9.PLC 采用什么工作方式？其特點是什么？答： PLC 的工作方式是采用周期循環掃描、集中輸入與集中輸出的工作方式。各階段的工作內容與特點如下：（ 1 ）輸入采樣階段在輸入采樣階段輸入映像寄存器的內容才被刷新，在此后的兩個階段中，即使輸入狀態或數據發生變化，輸入映像寄存器相應單元的狀態和數據也不會改變，直至下一個掃描周期的

14、采樣階段才會改變。（ 2 ） 用戶程序執行階段排在梯形圖上面器件的狀態和數據在本周期會對排在其下面器件的狀態或數據產生影響，而下面被刷新器件的狀態或數據只有在下一個掃描周期才會對排在上面的器件產生影響。（ 3 ） 輸出刷新階段優點主要是：在用戶程序執行過程中PLC 關閉 I/O 通道與外界無信息交換，使系統可靠性和抗干擾性明顯提高；串行工作方式可避免邏輯競爭與時序失配；簡化程序設計；通過定時掃描監視診斷CPU 內部故障，避免程序異常運行的不良后果。主要缺點：是響應滯后、速度慢。2-10. 開關量輸入信號的脈沖寬度有什么限制？通常PLC 開關量的輸入響應延遲為多少？答：脈沖有效電平寬度必須大于一

15、個掃描周期才能保證在任何情況下讀入該脈沖信號。PLC通常均有1020ms的輸入響應延遲時間2-11. PLC 掃描周期應包含哪幾部分時間？PLC 最少響應時間是多少？I/0 響應遲后的主要因素有哪些？提高I/O 響應速度的主要措施有哪些？答：在正常工作情況下一個掃描周期應包括以下的幾部分時間：自診斷、外部通信、采樣輸入、程序執行、輸出刷新等。PLC 的 I/O 響應最小時間時是：一個掃描周期T 再加輸入、輸出濾波時間常數。延遲主要因素：掃描速度、輸入、輸出濾波時間、程序執行時間。提高 I/O 響應速度的主要措施：有硬件和軟件兩方面措施。硬件方面的主要措施有：1 ）提高掃描速度。2 ）提供高速輸

16、入端口以減小輸入濾波時間。（ 3 ）提供高速處理的特殊功能模塊供用戶選擇使用。軟件方面的措施主要有：（1 ）采用I/O立即刷新指令。（2 ）采用修改濾波時間常數指令。（3 ）采用中斷技術。（4）采用I/O直接刷新工作方式。2-12. 何謂 I/O 尋址方式？PLC 的 I/O 尋址方式有幾種？答：工業現場各I/O 端口與 PLC 內部 I/O 映像區之間的對應地址關系所采用的方式謂之 I/O 尋址方式。PLC I/O 尋址方式通常有以下幾種：1 固定的I/O 尋址方式。2 開關設定的I/O 尋址方式。3用編程器設定的I/O 尋址方式。2-13. PLC 的開關量輸入與輸出方式有哪幾種？輸入、輸

17、出電路包含哪些基本部分？構成模擬量 I/O 映象區的方式有哪幾種？答：有 3 種輸入方式：（ 1 ）直流輸入方式。（ 2 ）交流輸入方式。（ 3 ）交直流輸入方式。有 3 種輸出方式。（ 1 ）繼電器輸出方式。（ 2 ）晶體管輸出方式。（ 3 ）晶閘管輸出方式輸入、 輸出電路包含的基本部分：輸入為整流、光電隔離、濾波、 發光二極管指示（ LED ）等幾部分組成。輸出為指示、光電隔離、放大、二極管吸收保護、檢測、故障指示和繼電器等幾部分組成。模擬量 I/O 映象區的方式有3 種：1 、將連續變化的物理量轉換成標準的電壓或電流信號，然后通過模數轉換模塊將標準電信號轉換成數字量輸入到PLC 中。 2

18、、在輸出刷新階段將I/O 映象區中的數字量通3、過數模轉換模塊（ D/A 轉換輸出模塊）轉換成電流或電壓信號輸出驅動外部負載。設置有專門的模擬量I/O 映像區。2-14. PLC 的定時器是如何組成的？采用何種計時方式？當前值和線圈邏輯狀態是如何刷新的？產生計時誤差的原因是什么？答： PLC 的定時器是由軟件構成。計時方式：每個定時器在系統軟件RAM 區中，占用兩個16 位數據寄存器，用于存放計時設定值。，同時每個定時器還要占用3 個位元件。一個為復位位，當該位狀態為1 ，則當前值寄存器清零。第二位為計時位，若該位為1 同時復位位為0，表示計時條件滿足，該定時器開始計時，若該位狀態為0，則表示

19、計時條件不滿足，定時器不工作。第三位是定時器線圈的邏輯狀態位，該位為0 表示定時時間未到，該位為1 則表示定時時間到。在用戶程序中可調用該位狀態去實現計時控制功能。當前值和線圈邏輯狀態的刷新：當PLC 投入運行后，不同計時單位的硬件計數器便開始對本掃描周期進行計數，并將計數值存入相應的數據寄存器，當CPU 掃描到 END 或FEND 指令時，各硬件計數器當前值清零，同時將相應的各數據寄存器內的數依次累加到對應計時單位并滿足計時條件的各定時器的當前值寄存器中，完成一次定時器當前值刷新工作。2-15. FX2 系列 PLC 內部提供哪些類型的定時器？各類定時器的計時分辨率和計時范圍是多少？設定值K

20、 是如何計算？答：有普通定時器和保持型定時器。計時分辨率 1、為 100ms（T0 T199）和 10ms（T200 T245）,2、為T246T255共10點為保持型定時器，計時分辨率分別為 1ms （T246249 ）和 100ms（T250 T255）。計時范圍=16位保持型數據寄存器（1-32767 ） X計時分辨率（S）K二定時值（S） /計時分辨率（S）2-16. PLC 的計數器是如何組成的？FX2 系列 PLC 內部提供哪些類型的計數器？采用何種計數工作方式？各類計數器的最高頻率如何確定？答： PLC 的計數器也是由軟機組成，每個計數器在系統軟器件RAM 區中占用2 個或 4 個16 位數據寄存器，一個（或兩個）字元件為保持型用以存放計數設定值，另一個（或兩個）用以存放計數當前值。兩種類型計數器，一類是內部信號計數器，其中C0C199加計數器共200點，C200C234 為 32 位雙向 （加 / 減） 計數共 35 點。 這兩種計數器的頻率不高且均有普通型和保持型之分。另一類